高层建筑抗震设计研究

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 高层建筑抗震设计研究 文摘:由于现在建筑的高层化、多 功能化和空间复杂化，使现代建筑抗震 设计成为重点 中国论文网 /2/view-12911074.htm 的设计内容。本文对高层建筑地 震破坏特点以及抗震设计方法进行具体 的研究。 关健词：高层建筑；抗震设计； 方法研究 随着社会经济的发展和需求的提 高，现代建筑也逐渐朝着高层化和功能 多样化不断的发展。建筑层数的增加和 建筑结构的复杂化，使现代建筑的抗震 设计越来越重要。我国是地震带分布较 多的国家，地震的活动较为频繁且震极 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 较大。因此，高层建筑物的抗震设计就 是一项十分重要的课题，在高层建筑的 设计阶段，必须结合实践进行深入的研 究分析，从而提出最为合理、有效的抗 震设计。 1 高层建筑结构在地震作用的破 坏特点 1.1 地基方面的破坏特点 地震破坏在具有较厚软弱土层场 地的高层建筑上，表现出的危害效果较 为明显。地基土的液化使地基发生不均 匀的沉降，从而导致上部建筑物结构的 破坏甚至整体倾斜；地震的破坏性还表 现在，建造在不利或者危险地区的建筑， 因为地基所受到破坏的不稳定性，而导 致建筑损坏；如果建筑结构的基本周期 与场地自振周期发生共振，在共振的效 应下，建筑物的破坏程度会更加明显。 1.2 结构体系方面的破坏特点 在采用填墙框架结构的建筑上面， 钢筋混凝土的框架结构平面内核上容易 发生剪切性的破坏，外墙框架柱在窗洞 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 位置，由于受到窗下墙的约束，而容易 发生短柱型剪切破坏。另外，当此种结 构的建筑底层为敞开式框架间未砌砖墙 时，底层所受到的破坏十分严重。而采 用框架抗震墙体系的建筑结构，所 遭到的破坏影响力则较轻；采用底框结 构的建筑物，其刚度较为薄弱的底层破 坏程度会非常严重；采用钢筋混凝土板、 柱体系结构的建筑，在楼板受到冲切或 者因楼层侧移过大、柱脚受到破坏时， 各层的楼板会发生坠落重叠现象。 1.3 刚度分布方面的破坏特点 矩形平面布置的建筑结构，电梯 井等抗侧力的构件如果发生偏移扭转时， 会存在振动破坏加重的问题；采用三角 形或者 L 形等不规则的平面建筑结构， 在地震作用下同样会因发生扭转振动而 使破坏加巨。 1.4 构件形式方面的破坏特点 在框架结构的建筑中，柱的破坏 程度一般要比梁、板等构件的破坏程度 高；钢筋混凝土的多肢剪力墙，其窗下 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 墙一般会发生斜向或者交叉的裂缝问题； 在配置了螺旋箍筋的混凝土柱构件上， 当层间的位移角达到了较大的程度时， 其核心混凝土仍然会保持完好，所以这 种柱具有较大的抵抗能力；钢筋混凝土 框架的建筑，如果在同一层存在长、短 柱并用的情况，那么短柱的破坏会相对 严重。 1.5 建筑体型方面的破坏特点 选择 L 形、T 形或者 Y 形等不规 则的平面设计建筑，其地震的破坏性会 比较明显；拥有较大底盘的高层建筑， 裙房顶面与主楼相接位置面积突然减少 时的楼层，破坏性会加重；防震缝的设 置宽度不足，导致建筑物间发生相互碰 撞，也会导致严重的破坏；楼层的平面 形心越偏离重心，震害就越突出。 2 建筑抗震设计理论分析 2.1 建筑结构抗震设计规范 建筑结构抗震规范是各国对建筑 抗震经验的权威性总结，也是建筑进行 抗震设计的法定指导文件，它不仅能够 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 反映出每个国家的经济水平与建设水平， 也能够反映出每个国家的抗震实践经验。 建筑的抗震设计不但要求设计者具有较 高的理论水平，更要具有丰富的实践经 验，并把建筑的安全性放在首先考虑的 重点上。基于这种认识，现代建筑的抗 震规范中，部分条文被规定为强制性执 行的条文，设计者可根据条文中的语言 辞令来判断，哪些是必须执行，哪些是 可以根据客观条件进行适当调整的。 2.2 抗震设计的理论 拟静力理论是上世纪初期发展起 来的理论，它在地震对结构的作用估计 时，首先假定结构为刚性，而地震力水 平作用在结构或者构件的中心上。地震 力作用的大小可相当于结构的重量乘以 地震系数；反应谱理论是在上世纪 4060 年代发展起来的，反应谱理论根 据强地震动加速度观测记录的增加和对 地震地面运动特点的充分了解为基础， 加上对结构动力反应特性的深入研究， 从而对地震的特性进行分析后所取得的 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 重要成果；动力理论的发展和应用时间 在上世纪的七八十年代，它有效的运用 了电子计算机技术和观测技术，对建筑 结构在地震作用下的线性或者非线性反 应过程进行进一步的分析；进一步动力 理论也就是地震时程分析理论，这种理 论将地震看作是一个过程，从而选择具 有代表性的地震动加速度时程，来作为 地震动力输入，将建筑简化为多自由度 体系，从而计算出建筑物在每一地震时 刻的反应，来完成抗震设计。 3.高层建筑抗震设计的方法 高层建筑的抗震设计，应该从减 少地震作用力的输入和增强地震抵抗能 力两个方面进行考虑，以下将进行具体 的分析： 3.1 减少地震发生时的能量输入 设计方法 在设计时，应该采用基于位移的 结构抗震方法，对具体的设计方案进行 定量分析，从而使建筑结构的变形弹性 能够满足假定地震作用力下的变形需求。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 在注重建筑构件承载力的同时，还要对 建筑结构在地震作用下的层间位移量进 行控制；根据建筑构件的变形与结构位 移之间的关系，来确定构件的变形系数； 根据建筑界面上的应力分布情况来确定 建筑构件的构造要求。高层建筑首先要 选择在坚固的场地上进行施工，以减小 地震作用的能量输入，这是减少地震危 害最为有效的方法。 3.2 运用延性设计方法 目前我国的很多高层建筑在抗震 设计上都选择了延性结构，在控制建筑 的结构刚度上减少地震作用的能量，从 而减少地震给高层建筑带来的破坏。当 高层建筑的承载能力较小，但延性较高 时，地震带来的破坏性就不容易造成建 筑物的倒塌。所以说延性结构设计对减 少地震破坏是较为有效的方法之一。另 外，阻尼器的使用也可以提高高层建筑 的抗震效果。通过对阻民器的应用，可 以减少和吸收地震的能量，不同程度的 避免或者减弱了地震的危害。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 3.3 注重抗震的结构设计 高层建筑的抗震设计，必须得到 高度重视，目前我国高层主要采用的结 构体系不框筒、筒中筒、框架支撑 体系。我国是钢材生产大国，所以高层 建筑的结构设计可以尽量采用钢骨混凝 土结构、钢管混凝土结构或者钢结构， 这样可以有效减小柱断面的尺寸，以此 来改善建筑物的抗震性能。高层建筑在 抗震设计时，可以采用具有多个肢节和 壁式框架的“ 框架剪力墙”结构，它具有 良好的多道抗震防线结构，在剪力墙结 构中，可能通过合理的设置连梁来增加 抗震的防线性能。另外，也可以由传统 的硬性为主的抗震模式，转向以柔性抗 震模式为主，从而将地震作用中的能量 进行充分的释放。 3.4 材料的选择 高层建筑抗震设计的材料选择也 非常重要，在选择材料时不应该只考虑 材料的承载力，而要对材料进行抗震性 能的分析。从抗震的方向来讲，主要就 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 是控制好建筑结构的延性需要，这就要 求我们在选择建筑材料时，从各方面来 选择符合抗震需求的经济且有效的结构 材料。 4 结论 在高层建筑越来越普及的情况下， 高层建筑的抗震设计一定要遵循其高层 的特点，结合地震所产生的破坏特点进 行设计，针对不同的设防列度和场地条 件，在抗震模拟计算上、结构设计上以 及材料选择上，进行全面的、科学的抗 震性能设计。从而使高层建筑的抗震能 力得到充分保障，大最限度地保护人民 生命和财产的安全。 文献引用： 1 于友江.浅谈高层建