高层建筑结构抗震设计探究

1、高层建筑结构抗震设计探究【摘要】高层建筑物结构性能的好坏和人们的生活息 息相关，关系重大。为了确保我们的生命财产安全不受到损 害，本文主要介绍了高层建筑结构抗震设计的基本内容、影 响因素，并提出了做好防震设计的具体实施方法。【关键词】高层建筑；抗震；研究1、前言自世界第一座高层建筑物诞生以来，至今已有将近150 年的历史。科技的发展促进社会的进步。此后，高层建筑在 全世界飞速发展起来。特别是进入到二十一世纪之后，建筑 物的高度不断增加，结构变得也越来越复杂，出现了许多不 规则的形体。但是，一些自然灾害的频发，比如说地震，时 刻影响着人们的生命、财产安全。所以说，抗震的设计是高 层建筑在设计的过

2、程中必须重点考虑的一个问题。2、建筑物抗震性能的影响因素分析内部因素和外部因素是影响建筑物抗震效果的两大主 要原因。内部因素即是我们常说的高层建筑自身结构和所选 用的材料，而外部因素主要包括地理环境的影响。因此，我 们将对这几个方面进行进一步的分析探讨。2. 1建筑物体的自身因素影响抗震性能的一个关键性的因素是建筑物体的本身 结构设计形式。结构形式越合理，表示建筑物的抗震性能越 强。许多专家表示，我国整体建筑物的结构设计水平已经大 大落后于西方发达国家。无论是在钢筋配置率上，还是在梁 柱的承载力配置上，都无法满足自身发展的需要。一个建筑 体，无论层次高低，都必须有合理的设计结构，尤其是高层 建

3、筑体，而现在的高层建筑又趋于复杂化、不规则化。一个 好的设计结构应该满足小的地震不出现损害，大的地震倒塌 不了的抗震特征，从而更好提高建筑体的抗震效果，减少人 们的生命财产损失。例如，建筑物的平面布置繁简度、不规 则度，出屋面部分的高低等都是需要纳入重点考虑范围的问 题。2. 2建筑物材料的选用建筑物选用材料的好坏直接决定了建筑物自身抗震效 果的高低，这是显而易见的问题。这相同的环境下，一个建 筑物所使用的材料越先进高端，那么它的抗震性能就会越 高；相反，选用的材料质量越差，防震能力就会越低。所以, 在实际的建造过程中，多采用诸如围护墙等复杂的构成部 件，尽量选用诸如空心砖等质量轻的材料，这都

4、会大大的提 高建筑的防震能力。调查显示，在国外的地震多发地区，钢结构是大多数国 家的首选，钢筋和混凝土的混合使用则是我们国家最常使用 的一种材料形式。相比较而言，后所使用材料存在的风险要 大于前者，抗震效果也就不言自明。尤其是，我国地处环太 平洋地震多发地带，地震灾害频发，选择高质量的建筑材料 更应该得到大家的重视。2. 3地理环境因素地理环境是影响高层建筑抗震能力的外部因素。我国土 地面积宽广，地形条件更是多样复杂。当地震发生时，往往 会衍生出一系列的次生自然灾害，比如在沿海地区容易引发 海啸，在山地容易引起山体断层、滑坡和泥石流等等，都会 加剧对建筑物的破坏，影响人们的生命财产安全。在此基

5、础 上，选择一块建筑工地，我们一定要进行实地考察，精确掌 握当地的地形、地质和气候条件，趋利避害，提高建筑物的 抗震能力，减少损失。3、高层建筑抗震设计的基本内容目前，我国实行的抗震政策主要是规范高层建筑物在发 生较小地震时，立即根据反应谱这一理论算出地震的作用 力，并采用弹性的方法算出地震发生时释放出的内力和造成 建筑的位移，用极限的方式设计出建筑的结构部件2。对 于有特殊要求的重要建筑物，通常要进行补充计算，必要时 还要求做出建筑的变形验算。但是我国规范的要求验算的种 类相对来说比较少、类型单一，明确具体弹塑性的计算要求, 做出有效规定，提髙弹塑性这种计算方式的可操作性，对于 高层建筑抗震

6、的进步是非常有帮助的。一般来说，高层建筑抗震设计内容主要由推力计算和时 程分析两部分构成。推力计算又称作静力法，这种方法出现时间相对较早， 但是仍有许多优点可以供我们参考使用。静力法使用的模型 是空间和平面或者三维空间的结构体，这就是说，各个构件 都必须符合具体标准以保证变形关系的确定。从这种方法， 可以了解到各个组成部件的内力、承载力大小，了解二者之 间存在的关系，检测它们强剪弱弯的符合度等等，从而帮助 我们找出设计中不符合规范的内容。这种结构的设计方式被 大多数设计人员所熟用，大部分的高层建筑就是在这种分析 基础上建立起来的。时程分析又可以称为动力法，它是按照建筑物所处地理 位置的烈度、类

7、别和设计的评判，然后选择一定数量的地面 运动时产生速度的记录，通过分析计算得到的建筑物在虚拟 地震过程中的位移和速度而制定的一种抗震计划。这种方法 的优点是随着时间的变化，我们可以得到每一个楼层的准确 反应。虽然它是从宏观范围上检验建筑物的结构是否安全， 这一过程也十分清晰准确，但是却很少被人们采纳使用。究 其根源，是因为动力法在分析过程中需要消耗大量的时间和 资金，最后显示出来的数据量纷繁复杂，分析过程难度大， 因此也就无法得到重视。4、抗震设计的研究方法4.1合理设计抗震结构高层建筑物的结构是否合理，会直接影响到抗震性能的 强弱。我国大多数的髙层建筑主要采用三种结构方式，分别 是框筒体系、

8、筒中筒与框架体系、支撑体系。我国是钢材生 产大国，钢的制造能力和加工水平已经达到世界先进标准， 因此可以广泛使用钢结构，提髙抗震能力。在抗震设计结构 中，要大胆的从传统的抗震模式中彻底解放出来，实现从硬 性到软性模式的根本转变，达到以柔克刚的目的，有效的消 减地震时释放出来的作用力。4. 2选择适当的建筑材料材料的好坏，对建筑的质量起决定性作用。使用的材料 越好，抗震性能越高。针对这一环节，首先，我们要分析所 选材料的抗震性能参数，从整体上进行把握研究，不能只单 纯考虑承载力的大小而无视其他重要因素。所谓的抗震，就 是要求我们严格的控制住建筑的延性，从建筑的具体建设到 施工过程全方位、多层次的

9、选择符合我们需要的建筑材料。4.3多角度设置抗震防线提高建筑物抗震效果还可以通过增加抵御路线这种方 式来提高抵抗力。当地震发生时，各种防线可以共同发挥作 用，第一种防线溃败时，还有后续力量给与支持增援，阻止 建筑物发生大面积的倒塌破坏。在技术人员进行设计的过程 中，可以添加诸如多肢节、框架式的设计结构。其中框架墙 具有多层次防线的结构特点，而剪力墙又是其主要的构成部 件，属于抗震过程中的主力军。确保考验，设置的数量要足 以应对地震使所产生的冲击力。一般来说，剪力墙受到破坏 之后，每层框架所具有的地震剪力应大于结构底部的剪力， 只有这样才能确保防线设置的成功。4. 4综合使用各种隔震措施大多数的

10、高层建筑在具体设计时，都运用了延性这一种 结构方式。所谓的延性就是指控制住建筑物的刚硬程度，在 地震过程中使建筑物的结构部件拥有一种塑性状态，消耗地 震产生式释放的作用力，减少地震的反应度，从而有效的减 少建筑物受到的破坏3。尽管一座建筑物有较大的承载能 力，如果缺少高的延性结构，在地震中也会不堪一击，甚至 完全倒塌。这是因为延性越高，吸收的能量就越大，也就愈 加能够承受高层建筑结构的大的变形。这是一种高效的构件 方式，被许多人员广泛的推行使用。近年来，高层建筑物的 抗震能力不断的得以提高，其中一个因素就是阻尼器的发明 和使用。在人们共同的努力下，各种抗震措施得以逐渐完善, 大大的削弱了地震造成的破坏。5、结语近年来，国内外分别发生了几次震感较为强烈的地震， 从震后这些高层建筑的状况来看，能经受住大震检验的结构 并不如人意。由此看来，高层建筑结构的抗震设计方法还有 待提高。因此，迫切的需