建筑结构抗震设计论文(6篇)

建筑结构抗震设计论文篇1

关键词：高层建筑；结构；力学特性；抗震设计

中图分类号：TU97文献标识码：A文章编号：

1高层建筑结构的抗震设计目标和方法

地震时地面运动是一种随机运动。对于工程抗震而言，它最重要的性质是强度、频谱持续时间。在地震波传播过程中，土壤对地震波中不同频率成分的吸收和过滤效果不同，形成了在不同场地中的振动具有不同的卓越周期。在岩石等坚硬地基中，地震波将以短周期成分为主，通常在0.1-0.3秒之间;在软土或冲积土层很厚的场地中，短周期成分被吸收、过滤、从而形成长周期成分为主的地震波，其卓越周期可达1.5-2.0秒，这对具有较长周期的高层建筑十分不利。此外场地震中距对地震波的频率成分也有影响。在震中距比较远的地区(远震区)，短周期成分被大量吸收，常常表现出长周期成分较多的特点。地震并不经常发生，强烈地震发生的机会更少，但破坏性却很大。针对这一特点，传统抗震设计目标如下(即三水准抗震目标):小震作用下，结构应维持在弹性状态，保证正常使用;中等地震作用下，结构可以局部进入塑性状态，但不允许发生破坏，震后经修复可重新使用;强烈地震作用下，应保证结构不发生倒塌。抗震设计通过三方面来体现:概念设计、抗震计算和抗震构造设计。其中抗震计算采用的就是所谓“两阶段”设计方法。由于地面运动的随机性、不确定性，再加上结构会进入弹塑性状态和不同层次的设计要求，给抗震设计带来了很大困难。目前抗震设计理论还不完善，设计带有一定程度的经验性。

2创建一种新的建筑结构抗震设计力学理论

2.1释放地震内力建筑结构体系的新技术

释放地震内力建筑结构体系新技术的设计依据采用的动态平衡原理为以柔克刚，其主要特点是能非常有效的减弱地震灾害对建筑物的破坏程度。经中国建筑工程师陆建多年研究而发明的“建筑物消震装置”和“建筑物抗震减零装置”的两项新技术已经先后获得了中国、美国、英国的发明专利权，它彻底改变了以往的插入式钢箍捆住地震内力的建筑结构体系，从而将建筑物整体十分巧妙的隔离成两个受力体系，改变了地震破坏力的传播介质，化直接传递为间接传递。这种新技术集结了全球常规抗震技术的优点，重点突破且解决了建筑结构抗震的动力平衡问题，从建筑结构抗震设计力学理论中首次提出了分离式释放地震内力的建筑结构体系。“建筑物消震装置”和“建筑物抗震减零装置”不仅完全适用于新建筑结构，同时也适用于使用中的已经建成的建筑结构的减震、抗震、消零措施。它的适用范围大，无论是工业建筑和民用建筑、铁路桥梁和公路桥梁，还是塔式和倒摆式结构等建筑结构都可适用。

2.2建筑结构抗震设计力学理论新技术的应用

“建筑物消零装置”在建筑物基础遭到地震爆发时能够起到安全保护的作用，它能够从任一方向彻底切断地震波冲击建筑物基础的传力路线，确保建筑物基础安全，从而使建筑物上部结构不会出现倾斜与倒塌。通过将“建筑物消零装置”与“建筑物抗震减震装置”相结合，还能更加有效的保证高层建筑的安全使用。这种新技术还可用于旧建筑物的消震保护，尤其对展览馆、大会堂、影剧院、大礼堂等这类五十年代到八十年代的旧建筑物，对于那些无法抗震加固的古建筑和大型建筑的消震保护也十分奏效。这种新技术在不影响古旧建筑物的使用和不用搬迁的情况下进行，比常规抗震加固要安全得多，同时还能节省出近一半的投资，就是用于新建筑也能比常规设计剩下五分之一的投资。

3高层建筑的结构体系

3.1剪力墙体系

建筑物中的竖向承重构件主要由墙体承担时,剪力墙(抗震规范称之为抗震墙)墙体既承担水平构件传来的竖向荷载,同时承担风力或地震作用传来的水平荷载。剪力墙是建筑物的分隔墙和围护墙,因此墙体的布置必须同时满足建筑平面布置和结构布置的要求。剪力墙结构体系有很好的承载能力,而且有很好的整体性和空间作用,比框架结构有更好的抗侧力能力,因此,可建造较高的建筑物。

3.2框架-剪力墙体系

当框架体系的强度和刚度不能满足要求时,往往需要在建筑平面的适当位置设置较大的剪力墙来代替部分框架,便形成了框架-剪力墙体系。在承受水平力时,框架和剪力墙通过有足够刚度的楼板和连梁组成协同工作的结构体系。在体系中框架体系主要承受垂直荷载,剪力墙主要承受水平剪力。

3.3筒体体系

凡采用筒体为抗侧力构件的结构体系统称为筒体体系,包括单筒体、筒体-框架、筒中筒、多束筒等多种型式。筒体是一种空间受力构件,分实腹筒和空腹筒两种类型。实腹筒是由平面或曲面墙围成的三维竖向结构单体,空腹筒是由密排柱和窗裙梁或开孔钢筋混凝土外墙构成的空间受力构件。筒体体系具有很大的刚度和强度,各构件受力比较合理,抗风、抗震能力很强,往往应用于大跨度、大空间或超高层建筑。

4结束语

随着社会经济的迅速发展和建筑功能的多样化,城市人口的不断增多及建设用地日趋紧张和城市规划的需要,促使高层建筑得以快速发展。另一方面由于轻质高强材料的开发及新的设计计算理论的发展,抗风和抗震理论的不断完善,加之新的施工技术和设备的不断涌现,特别是计算机的普及和应用以及结构分析手段的不断提高,为迅速发展高层建筑提供了必要的技术条件。

参考文献：

建筑结构抗震设计论文篇2

关键词：建筑结构；性能；抗震设计；概念；特点；问题；方法

中图分类号：TU318文献标识码：A文章编号：

随着人们生活水平的提高，人们对社会的需求开始呈现多样化的特点，而随着建筑物越来越高，体型变得越来越复杂，建筑结构的抗震设计也变得更有挑战性。人们为了保障自身的安全，对此便有了更多的关注，对基于性能的抗震设计也更加重视起来，在此种方法下，会对设计者有所要求，那就是要对建筑物在地震作用下可能形成的性态反应做出一定的评价。这种方法有很多好处，最主要的就是对于不安全的设计,能够正确的辨别出来，还可以提出一些方案来解决问题，使得建筑结构更加安全和经济。

1基于性能的抗震设计概念

以往提到的基于力的抗震设计或者基于位移的抗震设计，由于力和位移都是很明确的物理概念，可以被很容易地理解。但是基于性能的抗震设计，由于性能一词是一个宏观概念，不像力或位移可以直接成为设计参数，也可以直接应用到设计中去事实上，这里提到的结构性能往往可以与结构的破坏程度相关，而结构的破坏程度又可以由结构的反应参数来表示（如应力、力、位移、能量以及一些定义的破坏指标）。所以基于性能的抗震设计是比基于力或者基于位移抗震设计更为广泛的设计理念，更为直接地满足个人或者社会对建筑物的要求，即要求建筑物是否安全可靠，是否满足他们的使用需要，而不是普通使用者能提出的建筑物可以抵抗多强地震力，或者是变形控制在什么程度。

基于性能的抗震设计并不是一个全新的概念，尽管目前基于性能的抗震设计得到国际上广泛的重视与研究，也取得一些初步的成果，但是对于基于性能的抗震设计，现在还没有一个统一的定义。比较有权威性的是美国SEAOC，ATC和FEMA等组织给出的基于性能设计的描述。其中，对基于性能抗震设计的描述是“性能设计应该是选择一定的设计标准，恰当的结构形式，合理的规划和结构比例保证建筑物的结构与非结构的细部构造设计，控制建造质量和长期维护水平，使得建筑物在遭受一定水平地震作用下，结构的破坏不超过一个特定的极限状态”。一些学者也对基于性能抗震设计进行了描述，可见，尽管不同的机构或者个人对于基于性能的抗震设计描述不完全相同，但是这些论述中有一共同思想，就是基于性能抗震设计的主要思想：即结构在其设计使用期间内，在遭受不同水平的地震作用下，应该有明确的性能水平并使得结构在整个生命周期中费用达到最小。

2我国现行建筑抗震设计理论的存在的问题

2.1我国现行的建筑抗震设计理论设计方法较为保守，缺乏新的设计理念，很大程度上阻碍了新的设计技术的实施。同时，在设计时候，缺乏对建筑结构性能的考虑，而只是根据我国一些曾经制定的抗震设计规范而行，只从刻板的标准出发，没有能综合考虑到各种实际状况。

2.2我国的设计理论和设计方法在很多抗震指标上规定不清晰，抗震设计理念不明确，加上很多建筑的使用者缺乏一定的抗震建筑知识，难以对所使用的建筑结构的抗震性能和抗震能力做出一个很明确的评判。

2.3目前，我国的建筑抗震设计多是重视对建筑的整体承载力和建筑的结构强度来进行，而忽视了对其他因素的考虑比如建筑结构的性能设计。同时，很多现行设计理论在进行建筑的设计时候，更多的注意着建筑的主题结构的抗震损失，而忽视了很多细节，对损失的控制力度不强。经济评估准则并没有在建筑业中得到广泛应用。

3性能抗震设计理念的特点

通过对现行抗震设计理论的实践，可以对两者进行对比，以得到性能抗震设计理念的特点。

3.1多级设防。

相对于现行的三阶段设防目标(小震不坏、中震可修、大震不倒)，性能抗震设计注重多级设防，保护非结构件与内部设施，后者的设计理念既保证使用者安全，又减轻业主和社会的经济损失与压力。

3.2投资效益准则。

性能抗震设计偏重于安全、经济等多方面。在安全与经济之间找到合理、平衡的切入点，确定最佳方案，以优化设计为目的。

3.3自由度大。

相比较传统抗震设计刻板的被动状态，性能抗震设计可根据业主的要求确定目标，给设计带来新的动力。

4建筑结构基于性能的抗震设计方法

作为性能设计理论的重要内容，基于性能的抗震设计方法显得尤为重要。那么怎样合理的运用基于性能抗震设计理念则引起了人们的广泛关注，为了能够把它有效地运用到实际中来，有很多学者都对此进行了思考，但是却还没有统一的认识，通过他们的总结，我们可以知道让性能设计思想运用到实际设计中来主要有以下步骤和方法：

4.1性能抗震设计阶段

4.1.1概念设计。根据用途和业主的要求，合理确定设防目标，通过场地、建筑平面等进行初步设计。

4.1.2计算设计。根据预定的设防目标，计算出能影响各类因素的抗震参数，参数与预定目标不符要及时修改，直至满足参数需求。以基于位移的抗震性能设计为例，主要包括步骤有确定不同强度地震作用下性能目标；根据初步设计，确定结构内的位移的极限值；通过等效阻尼比等各类等效数值，确定等效刚度；设计采用必需的构造措施；评价结构强度要求和变形能力。以严谨、科学、合理的态度进行评估，如计算阶段有不符合，则需重复计算设计步骤，以不断完善结构设计。

4.1.3性能评估。通过各类的分析法得出设计结果来确定该建筑结构的性能。

4.2性能抗震设计方法

目前大致主要有：位移影响系数、能力谱、直接位移设计等方法。

4.2.1位移影响系数法。基于结构性能设计方法，通过分析得出的最大期望位移值，利用等效方法、模态进行确定。以达到此系数的修正作用。此方法还存在着由于它是整体抗震评估方法，无法具体体现主要结构、楼层的损坏情况与抗震水准等问题。

4.2.2能力谱法。1975年被提出，随后不断改进。能力谱设计是将能力谱曲线与地震反应谱转化而来的需求谱，进行比较来评估其抗震性能。此方法侧重对结构的实际性能进行验算、评估。另外，能力谱设计法比较适用于平面结构可简化且分布较均匀的结构，否将会产生不小的误差。

4.2.3直接位移设计法。侧重于结构性能设计，概念简单，根据地震等级来预期位移计算，使结构达到预定位移。此方法也存在着只能从建筑结构材料的极限变化得到数值，而不能考虑到预期以外的强震效应的不足。

5结语

建筑结构基于性能的抗震设计是比较宽泛的体系，它是现行抗震设计的延续与发展，以结构性能分析作为基础，建筑物的性能目标以全面、科学的因素来确定，使建筑物在面对不同等级的地震时，能达到预期的抗震目标。与传统抗震设计相比，优点明显：基于性能抗震相较于以往更系统化；性能抗震设计的适应性、连贯性更好，应用意义更大；灵活性的加大，使设计人员能发挥创造性，增加对新技术、新材料的推广应用等。性能抗震设计方法也需要解决一些设防水准数据化的划分，合理的参数取值范围介定等问题，才能更好的服务于社会经济建设，达到符合我国国情的设计规范。

参考文献：

[1]贾明明．钢框架结构基于性能可靠度的抗震性能设计.哈尔滨工业大学硕士论文．2003,9．

[2]邹昀，吕西林．基于结构性能的抗震设计理论与方法[J]．工业建筑．2006，36(9)．

[3]汪梦甫，周锡元.基于性能的建筑结构抗震设计[J]．建筑结构，2003，33(3)．

[4]程耿东，李刚．基于功能的结构抗震设计中一些问题的探讨．建筑结构学报，2001，21(1)．

[5]SEAOCVISION2O00COMMITTEE．“Performance-BasedSeismicEngineering”,ReportPreparedbyStructuralEngineersAssociationofCalifornia,Sacramento,California,U.S．，1995．

建筑结构抗震设计论文篇3

关键词：抗震设计规范抗震理论设计方法

1.抗震理论的发展

抗震理论的发展是一个长期的过程，聚集了各国人民的智慧和心血，几代人为之奉献与努力。抗震设计规范是在抗震理论的基础上发展起来的，抗震理论对抗震设计规范至关重要。

最初的抗震设计都是从简单的静力分析方法开始的，假定结构为完全刚性，这是静力理论阶段。随着地震观测站的建立，世界各国广泛采用反应谱理论。反应谱理论是我们研究的重点，也是当前各国抗震设计的基本理论，其中以加速度反应谱最为普遍。到20世纪70、80年代，动力理论广为应用，动力法比反应谱法有较高的精确性。

地震作用是一种随即脉冲动力作用，除与地震烈度的大小、震中距、场地条件及结构本身的动力特性（如自振周期、阻尼）有关外，还与时间历程有关系，因此是一个比较复杂的问题。

2.抗震设计基本思想和抗震设计方法

《建筑抗震设计规范》在总结国内外震害经验的基础上，结合近年来结构抗震性能试验研究、理论分析和工程实践等方面的研究成果，明确规定我国抗震规范实行三水准设防，即小震不坏、中震可修、大震不倒。

2.1抗震设计第一阶段的基本内容和分析方法[2]

根据不同结构的特点，使用不同的分析方法，水平地震作用分为底部剪力法、振型分解反应谱法和线性时程分析法。竖向地震作用分为总竖向地震作用法、地震作用系数法和静力法。a.底部剪力法的适用条件：建筑物高度H≤40m，以剪切变形为主，质量分布比较均匀，刚度沿高度分布比较均匀，以及近似于单质点体系的结构。振型分解反应谱法：除b项外的建筑结构。线性时程分析法：（1）特别不规则的结构；（2）甲类结构；（3）8度I、II类场地和7度高度大于100m；8度III、IV类场地高度大于80m；9度高度大于60m的高层建筑。

2.2抗震设计第二阶段分析的基本内容和方法[2]

3.小结

采用什么方法进行抗震设计，可根据不同的结构和不同的设计要求区别对待。在小地震作用下，结构的地震反应是弹性的，可按弹性分析方法进行计算；在大地震作用下，结构的地震反应时非弹性的，则要按非弹性方法进行计算。对于规则、简单的结构，可以采用简化方法进行抗震计算；对于不规则、复杂的结构，则应采用较精确的方法进行计算。对于次要结构，可按简化方法进行抗震计算；对于重要结构，则应采用精确方法进行抗震计算。

参考文献：

[1]GB50011—2010，建筑抗震设计规范题[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.

建筑结构抗震设计论文篇4

关键词:性能;建筑结构;抗震设计

随着我国建筑行业的发展，建筑结构方面提出抗震的设计要求。我国传统的建筑结构，在抗震性能上有不同程度的缺陷，不利于建筑结构的可靠性及稳定性，为了提高建筑结构抗震的水平与性能，应该在性能的基础上，按照建筑结构抗震功能的需求，完善抗震结构的设计，保证抗震结构在建筑工程中的效果，以此来延长建筑结构的使用寿命。

一、基于性能的建筑结构抗震设计

1、结构抗震基于性能的建筑结构抗震，不论是结构体系还是非结构体系，都比较注重参数的设计，所以建筑结构性能抗震方面，将结构抗震作为核心的内容，细化建筑结构的构造，保证建筑结构的抗震性能，可以满足整体结构的安全目标，规避地震作用对建筑结构抗震性的干扰［1］。站在性能的角度上，探讨建筑结构的抗震构造。建筑构件或构造方面，抗震设计时要重点考虑变形与能量，基于性能的建筑构造抗震设计，此两项内容是具有特征的项目。结构抗震方面，首先设计过程中，要明确抗震计算的方式，充分考虑结构抗震性能目标的多样化，合理分配线性或者是非线性的计算方法，确保结构抗震性能的合理性，进而保证结构抗震达到性能的规范标准;然后是结构抗震的直观性与多变性，结构抗震的设计人员，采用直观性和多变性的方法，解决建筑结构抗震中的各项问题，尤其是目标参数的数值计算，促使各项参数数据，均能具备适用性;最后是结构抗震中的概念设计，全面完善结构抗震的概念设计，保障后期结构抗震设计工作的顺利进行。2、抗震设计建筑结构抗震设计中，以性能为基础的设计方法，需注重抗震安全的运用，全方位的评估建筑结构的抗震能力，明确抗震设计在建筑结构性能中的安全程度，有效分配好强度、刚度、最大变形、累积变形等内容，体现出建筑结构抗震设计的高效性［2］。不同的建筑结构性能体系，抗震设计的方法不同，按照性能方面的相关准则，在建筑结构抗震研究的现场，随机选择地震的发生点，明确地震的发生地点、震级以及相应的时间，考虑到各项因素不是固定不变的，就要研究抗震设计中的地震发生概率，利用概念提高抗震性能设计的可靠度。抗震设计先在要在理论上达到标准的适用性，才能应用到实际的建筑施工中。基于性能的抗震设计指标，在建筑结构中起到重要的作用，而且和地震随机性，存在密切的关联。抗震设计中，应该采用统一的执行标准，综合研究抗震设计的整体性能，由此才能保证建筑结构的抗震设计，达到最佳的施工状态。

二、基于性能的建筑结构抗震评价

1、安全评价安全评价是基于性能建筑结构抗震评价的指标，也是抗震设计中的重要评价方式。安全评价时，应该确定地震动性能指标，估计抗震性能中的刚度、强度等，促使抗震安全性能，可以最大程度的保护建筑结构。我国近几年的建筑结构抗震性能方面，经过评价得出结论，安全评价下的建筑结构抗震性能，适用于建筑工程，需要按照不同的结构体系，选择出建筑抗震结构，采用概率可靠度性能评价的方式，辅助对建筑结构抗震性能设计进行安全评价，同时还要对性能评价中的能量、变形等，实行标准性的控制。2、效益评价建筑结构抗震性能设计的效益评价，是指社会经济效益。社会、业主等，对建筑结构抗震的社会经济效益，均有最佳的评价方案，目的是站在社会效益、经济效益的指标基础上，对建筑结构的抗震性能设计，实行标准的效益评价，估计出地震后，建筑结构的损耗、相关费用等，进而实行科学的抗震设计，优化建筑结构抗震性能的设计过程，遵守效益评价的原则，降低地震对建筑结构的破坏力度。

三、基于性能的建筑结构抗震控制

首先基于性能的建筑结构抗震设计控制，遵循地震是随机性的原则，站在安全、保护的角度上，通过科学的结构抗震设计，完善建筑结构的性能及施工，站在专业的角度考虑，建筑结构抗震性能的控制方面，可以分配结构自控、设备控制的形式方法，在建筑结构性能的应用层上，控制好抗震结构的自适应能力，强调建筑结构的自控性能，促使建筑结构抗震性能，具有自我保护、自我控制的优势，避免增加建筑结构抗震性能的运行压力，加强建筑结构抗震性能的控制能力。然后是基于性能考虑中，建筑结构抗震设计的构件控制。例如:现代高层建筑的抗震结构性能方面，耗能装置上取消了剪力墙构件，将抗震设计的重点放在加固、修复的方面，此类的构件中，耗能装置如果有破损、损坏的情况，基本是来源于小型的建筑，中型或大型的建筑，抗震构件就会失去保护的性能，导致现场呈现无法修理的局面，我国高层建筑行业中，应该积极控制抗震性能设计中的构件，促使构件可以满足建筑结构的根本需求，以免干扰建筑结构抗震设计的效果。最后在抗震设计控制中，积极推进新型耗能结构的应用，常见的有钢梁－混凝土柱，充分发挥抗震控制结构的有效作用，体现出基于性能的建筑结构抗震控制的作用和运用价值。建筑结构抗震性能设计的未来发展中，将新型耗能结构作为一项重点，考虑到建筑行业的专业化、多元化发展，需要充分发挥新型耗能结构的价值，以免影响建筑抗震设计的效果，体现出新型耗能结构在抗震设计控制中的必要性。

结束语

建筑结构的抗震设计，要以实际的性能为主，根据建筑工程抗震设计的社会、经济等要求，规范好建筑结构抗震性能的设计过程，在性能的基础上，评价建筑结构的抗震性能，加强建筑结构抗震性能的控制力度，完善相关的设计内容，避免影响建筑结构抗震性能的稳定性及可靠性，进而确保建筑结构抗震性能的安全度，消除潜在的抗震风险。

参考文献

［1］汪梦甫，周锡元．基于性能的建筑结构抗震设计［J］．建筑结构，2003，03:59－61．

建筑结构抗震设计论文篇5

关键词：高层建筑；框架结构；抗震

中图分类号：[TU208.3]文献标识码：A文章编号：

一建筑结构抗震的理论分析

1建筑结构抗震规范简介

建筑结构抗震规范是由各国建筑抗震经验总结而来,具有权威性。建筑结构抗震规范是指导建筑抗震设计，包括结构动力计算,结构抗震措施以及地基抗震分析等主要内容的法定性文件它既反映了各个国家经济与建设的时代水平,又反映了各个国家的具体抗震实践经验。

2抗震设计的理论

(1)拟静力理论：拟静力理论是20世纪10～40年展起来的一种理论,它在估计地震对结构的作用时,仅假定结构为刚性,地震力水平作用在结构或构件的质量中心上。地震力的大小当于结构的重量乘以一个比例常数(地震系数)。

反应谱理论：反应谱理论是在加世纪40～60年展起来的,它以强地震动加速度观测记录的增多和对地震地面运动特性的进一步了解,以及结构动力反应特性的研究为基础,是加理工学院的一些研究学者对地震动加速度记录的特性进行分析后取得的一个重要成果。

(2)动力理论:动力理论是20世纪70-80年广为应用的地震动力理论。它的发展除了基于60年代以来电子计算机技术和试验技术的发展外,人们对各类结构在地震作用下的线性与非线性反应过程有了较多的了解,同时随着强震观测台站的不断增多,各种受损结构的地震反应记录也不断增多。进一步动力理论也称地震时程分析理论,它把地震作为一个时间过程,选择有代表性的地震动加速度时程作为地震动输入,建筑物简化为多自由度体系,计算得到每一时刻建筑物的地震反应,从而完成抗震设计工作。

二高层建筑结构抗震设计

1抗震措施

在对结构的抗震设计中,除要考虑概念设计、结构抗震验算外,历次地震后人们在限制建筑高度,提高结构延性(限制结构类型和结构材料使用)等方面总结的抗震经验一直是各国规范重视的问题。当前,在抗震设计中,从概念设计,抗震验算及构造措施等三方面入手,在将抗震与消震(结构延性)结合的基础上,建立设计地震力与结构延性要求相互影响的双重设计指标和方法,直至进一步通过一些结构措施(隔震措施,消能减震措施)来减震,即减小结构上的地震作用使得建筑在地震中有良好而经济的抗震性能是当代抗震设计规范发展的方向。而且强柱弱梁,强脊弱弯和强节点弱构件在提高结构延性方面的作用已得到普遍的认可。

2高层建筑结构的抗震设计方法

①阻尼器的使用

目前，运用于高层建筑的结构调谐振动控制装置有多种：调谐质量阻尼器、调谐液体阻尼器、质量泵、摆式质量阻尼器、液体—质量控制器等。其中，调谐液体阻尼器是一种被动耗能减振装置，近年来进行了大量的研究和应用。调谐液体阻尼器利用固定水箱中的液体在晃动过程中产生的动侧力来提供减振作用。其具有构造简单，安装容易，自动激活性能好，不需要启动装置等优点，可兼作供水水箱使用。

②柔性结构的运用

在高层建筑抗震当中，即由传统的以“硬抗”为主的抗震体系转变为以“柔抗”为主的结构减震控制体系。建筑采用动力平衡的建筑结构体系防震减震效果会更好，这样可以以柔克刚、刚柔相济，有效的释放地震冲击力。

③高延性构件的运用

目前，我国的高层建筑很多采用延性结构体系来抗震设防，即适当控制结构的刚度，容许结构构件在地震时进入塑性状态，具有较大的延性，以此消耗地震能量，减小地震反应，减轻地震给高层建筑带来的破坏与损失。如果一座高层建筑物具有较大的延性，即使承载能力较低，它所能吸收的能量也会较大，虽然较早出现损坏，但能经受住较大的变形，避免倒塌；而仅有较高强度而无塑性变形能力的脆性结构，吸收能量的能力弱，一旦遭遇超过设计水平的地震时，很容易因脆性破坏而突然倒塌。所以，延性结构的运用这种体系，在很多情况下是有效的，它可以消耗地震能量，减轻地震反应，使结构物“裂而不倒”。

④设置多道抗震防线

高层建筑结构需要设置多道抗震防线。建筑物应设置多道抗震防线，当第一道防线的构件在强烈地震作用下遭到破坏后，后备的第二道乃至第三道防线能抵挡后续的地震动的冲击，使建筑物免于倒塌。

3高层建筑结构抗震设计

（1）选择场地地基

选择场地地基首先要根据实际工程需要，并且还要考虑地震活动情况。分析天然地基时的抗震承载力要根据不同的场地来进行，另外，分析地震所造成的危害度也要根据不同场地来进行。如果有必要，可采用规范的地基来进行处理。对避让距离的确定可根据地震强度、断裂的地质历史、场地土的厚度来进行，进而有利于对场地范围内的地震断裂的确定。必须确保避开对建筑不利的地段来进行场地地基的选择，如果如法避开，可以利用合适的抗震措施来进行。

（2）合理匹配建筑结构刚度、承载力和延性设计

建筑结构的抗力较高时能够在一定程度上降低总体延性的要求。因此，要综合考虑整个结构的承载力和构造等因素来对结构的抗震能力进行衡量。当发生地震时，建筑物将会受到地震作用，其大小与动力特性有着很大的关系。但是，结构的抗侧力刚度的提高一般都需要提高工程造价，因此，使结构中的所有构件都具有较高的延性是提高建筑物的抗震性能最理想的措施，虽然这个理想措施很难在实际中实现。工程实践比较经济可行的方法就是有选择的提高结构中的重要构件以及关键杆件的延性。因此，合理匹配建筑结构刚度、承载力和延性设计在高层建筑结构抗震设计中是非常重要的。

参考文献

[1]朱镜清.结构抗震分析原理[M].地震出版社,2002.11.

[2]李国强.沈祖炎.高层建筑抗展设计的发展趋势.建筑结构学，1992，8.

建筑结构抗震设计论文篇6

关键字：高层结构设计抗震

Abstract:Thehigh-risebuildingisadevelopmentdirectionintheconstructionindustrywithitsparticularmeaning.Asforahigh-risestructuredesign,theproblemmaybeintricate.Thispaperanalyzesaseismicdesignofthenecessaryfromthestructureofthehigh-risebuildingcharacteristicsofbuildings,andexploresthehigh-risebuildingdesignconceptandaseismaticmeasures.Andahigh-risebuildingstructuredevelopmenttrendisbrieflyintroduced.Keywords:high-risebuilding,structure,seismicdesign

中图分类号：S611文献标识码：A文章编号：

随着科学的发展和时代的进步,高层建筑如雨后春笋般的出现。高层建筑的高度在一定程度上反映了一个国家的综合国力和科技水平,世界著名的建筑更是建筑史上的纪念碑。但是如果高层建筑因结构设计不清,而造成结构布置不合理,不仅会造成大量的浪费,更重要的是给高层建筑留下了结构质量的安全隐患。因此高层建筑的结构设计就显得尤为重要了。

一结构设计特点

1.1水平载荷是设计的主要因素

高层结构总是要同时承受竖向载荷和水平载荷作用。载荷对结构产生的内力是随着建筑物的高度增加而变化的,随着建筑物高度的增加,水平载荷产生的内力和位移迅速增大。

1.2侧向位移是结构设计控制因素

随着楼房高度的增加,水平载荷作用下结构的侧向变形迅速增大,结构顶点侧移与建筑高度的四次方成正比,设计高层建筑结构时要求结构不仅要具有足够的强度,还要具有足够的抗推强度,使结构在水平载荷下产生的侧移被控制在范围之内。

1.3结构延性是重要的设计指标

高层建筑还必须有良好的抗震性能,做到“小震不坏,大震能修。”为此,要求结构具有较好的延性,也就是说,结构在强烈地震作用下,当结构构件进入屈服阶段后具有较强的变形能力,能吸收地震作用下产生能量,结构能维持一定的承载力。

1.4轴向变形不容忽视

高层结构竖向构件的变位是由弯曲变形、轴向变形及剪切变形三项因素的影响叠加求得的。在计算多层建筑结构内力和位移时,只考虑弯曲变形,因为轴力项影响很小,剪力项一般可不考虑。但对于高层建筑结构,由于层数多,高度大,轴力值很大,再加上沿高度积累的轴向变形显著,轴向变形会使高层建筑结构的内力数值与分布产生明显的变化。

二建筑抗震的理论分析

2.1建筑结构抗震规范

建筑结构抗震规范实际上是各国建筑抗震经验带有权威性的总结,是指导建筑抗震设计(包括结构动力计算,结构抗震措施以及地基抗震分析等主要内容)的法定性文件它既反映了各个国家经济与建设的时代水平,又反映了各个国家的具体抗震实践经验。它虽然受抗震有关科学理论的引导,向技术经济合理性的方向发展,但它更要有坚定的工程实践基础,把建筑工程的安全性放在首位,容不得半点冒险和不实。正是基于这种认识,现代规范中的条文有的被列为强制性条文,有的条文中用了“严禁,不得,不许,不宜”等体现不同程度限制性和“必须,应该,宜于,可以”等体现不同程度灵活性的用词。

2.2抗震设计的理论

拟静力理论。拟静力理论是20世纪10～40年展起来的一种理论,它在估计地震对结构的作用时,仅假定结构为刚性,地震力水平作用在结构或构件的质量中心上。地震力的大小当于结构的重量乘以一个比例常数(地震系数)。

反应谱理论。反应谱理论是在加世纪40～60年展起来的,它以强地震动加速度观测记录的增多和对地震地面运动特性的进一步了解,以及结构动力反应特性的研究为基础,是加理工学院的一些研究学者对地震动加速度记录的特性进行分析后取得的一个重要成果。动力理论。动力理论是20世纪70-80年广为应用的地震动力理论。它的发展除了基于60年代以来电子计算机技术和试验技术的发展外,人们对各类结构在地震作用下的线性与非线性反应过程有了较多的了解,同时随着强震观测台站的不断增多,各种受损结构的地震反应记录也不断增多。进一步动力理论也称地震时程分析理论,它把地震作为一个时间过程,选择有代表性的地震动加速度时程作为地震动输入,建筑物简化为多自由度体系,计算得到每一时刻建筑物的地震反应,从而完成抗震设计工作。

三高层建筑结构抗震设计

3.1抗震措施

在对结构的抗震设计中,除要考虑概念设计、结构抗震验算外,历次地震后人们在限制建筑高度,提高结构延性(限制结构类型和结构材料使用)等方面总结的抗震经验一直是各国规范重视的问题。当前,在抗震设计中,从概念设计,抗震验算及构造措施等三方面入手,在将抗震与消震(结构延性)结合的基础上,建立设计地震力与结构延性要求相互影响的双重设计指标和方法,直至进一步通过一些结构措施(隔震措施,消能减震措施)来减震,即减小结构上的地震作用使得建筑在地震中有良好而经济的抗震性能是当代抗震设计规范发展的方向。而且,强柱弱梁,强剪弱弯和强节点弱构件在提高结构延性方面的作用已得到普遍的认可。

3.2高层建筑的抗震设计理念

我国《建筑抗震规范》(GB50011-2001)对建筑的抗震设防提出“三水准、两阶段”的要求,“三水准”即“小震不坏,中震可修,大震不倒”。当遭遇第一设防烈度地震即低于本地区抗震设防烈度的多遇地震时,结构处于弹性变形阶段,建筑物处于正常使用状态。建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用。因此,要求建筑结构满足多遇地震作用下的承载力极限状态验算,要求建筑的弹性变形不超过规定的弹性变形限值。当遭遇第二设防烈度地震即相当于本地区抗震设防烈度的基本烈度地震时,结构屈服进入非弹性变形阶段,建筑物可能出现一定程度的破坏。但经一般修理或不需修理仍可继续使用。因此,要求结构具有相当的延性能力(变形能力)不发生不可修复的脆性破坏。当遭遇第三设防烈度地震即高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震时,结构虽然破坏较重,但结构的非弹性变形离结构的倒塌尚有一段距离。不致倒塌或者发生危及生命的严重破坏,从而保障了人员的安全。因此,要求建筑具有足够的变形能力,其弹塑性变形不超过规定的弹塑性变形限值。

三个水准烈度的地震作用水平,按三个不同超越概率(或重现期)来区分的:多遇地震:50年超越概率63.2%,重现期50年;设防烈度地震(基本地震):50年超越概率10%,重现期475年;罕遇地震:50年超越概率2%-3%,重现期1641-2475年,平均约为2000年。

对建筑抗震的三个水准设防要求,是通过“两阶段”设计来实现的,其方法步骤如下:第一阶段:第一步采用与第一水准烈度相应的地震动参数,先计算出结构在弹性状态下的地震作用效应,与风、重力荷载效应组合,并引入承载力抗震调整系数,进行构件截面设计,从而满足第一水准的强度要求;第二步是采用同一地震动参数计算出结构的层间位移角,使其不超过抗震规范所规定的限值;同时采用相应的抗震构造措施,保证结构具有足够的延性、变形能力和塑性耗能,从而自动满足第二水准的变形要求。第二阶段:采用与第三水准相对应的地震动参数,计算出结构(特别是柔弱楼层和抗震薄弱环节)的弹塑性层间位移角,使之小于抗震规范的限值。并采用必要的抗震构造措施,从而满足第三水准的防倒塌要求。

3.3高层建筑结构的抗震设计方法

我国的《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)对各类建筑结构的抗震计算应采用的方法作了以下规定:高度不超过40m,以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构,以及近似于单质点体系的结构,可采用底部剪力法等简化方法;除1款外的建筑结构,宜采用振型分解反应谱方法;特别不规则的建筑、甲类建筑和限制高度范围的高层建筑,应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算,可取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值。

四高层建筑结构发展趋势

随着城市人口的不断增加建设可用地的减少,高层建筑继续向着更高发展,结构所需承担的荷载和倾覆力矩将越来越大。在确保高层建筑物具有足够可靠度的前提下,为了进一步节约材料和降低造价,高层建筑结构够构件正在不断更新,设计理念也在不断发展。高层建筑结构也正朝着结构立体化,布置周边化,体型多样化,结构支撑化,体型多样化,材料高强化,建筑轻量化,组合结构化,结构耗能减震化等方向发展。

五总结

高层建筑物有效地减轻了住房压力,但必然也带来了安全隐患,其结构设计显得尤为重要。随着设计理念的不断发展,高层建筑物必将朝着更加合理的方向发展。

参考文献

[1]朱镜清.结构抗震分析原理[M].地震出版社,2002.11.