探讨高层建筑结构抗震设计

摘要：重视抗震概念设计,在确定房屋总体方案、材料使用和细部构造中,遵守抗震设计的有关要求和合理原则,进行必要的抗震验算,采取适当的抗震构造措施,保证施工质量, 以达到合理抗震设计的目的。

关键词：高层建筑结构抗震设计准则优化设计

Abstract : the importance of anti-seismic concept design, in determining the overall scheme, housing materials and details, comply with the relevant requirements of seismic design and the reasonable principle, for the seismic checking necessary, take appropriate seismic structural measures, ensure the quality of construction, in order to achieve the purpose of reasonable seismic design.

Key words: high-rise buildings aseismic design criterion optimization design

中图分类号： TU973+.31 文献标识码： A 文章编号：

前言；随着高层建筑的增多，结构抗震分析和设计已越来越重要。特别是我国处于地震多发区，高层建筑抗震设防更是工程设计面临的迫切任务．高层建筑结构的抗震是建筑物安全考虑的重要问题。建筑结构设计人员为防止、减少地震给建筑造成的危害，就需要分析研究建筑抗震问题，不断总结经验、联系实际, 妥善处理这一工程当中不可避免的问题。

一、高层建筑结构抗震设计准则

抗震设计要刚柔相济，选择合适的结构形式，在增加结构刚度的同时也要增强抗震作用，需要确定合理的抗震措施。保证结构的抗震性能主要是确保建筑物满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震目标。在地震力作用下，要求结构保持在弹性范围内正常使用。建筑物的变形破坏时，震后不能发生很大的变化，经简单的修复后可正常使用。随着建筑物高度的增加，允许结构进入弹塑性状态，但必须保证结构整体的安全，因此，必须进行抗震设计。

强震之后都会伴随多次余震，在建筑抗震设计过程中如果一味的提高结构抗力，就会增加结构刚度；若只有一道设防，则会导致结构刚度过大，建筑物缺少必要的延性，导致建筑物破坏过程不明显，造成安全隐患。如果建筑物的抗震结构体系刚度太柔，经过首次破坏后而余震来临时，因结构已损伤，结构构件将需要协同工作来抵挡地震作用，这样将容易导致建筑物过大形变而不能使用。所以，既要保证满足建筑物的变形要求，又能减小地震力，这是建筑物抗震设计中的双重目标。只有这样才能使建筑物在抗震过程中，既防止造成建筑物的局部受损，又具有一定的抗变形能力。延性较好的分体系组成，地震发生时不会发生整体倾覆。

二、建筑结构性能抗震设计

采用合理的抗震性能目标和合理的结构措施进行抗震设计。除了抗震设计方法，基于性能的抗震设计理论还包括目标性能的确定，它是整个设计的基础和关键，主要包括以下三个方面：

1．地震设防水准

在设计基准期内，定义一组参照的地震风险和相应的设计水平，是基于性能设计理论的一个重要目标。基于性能的设计理论应追求能控制结构可能发生的所有地震波谱的破坏水准，为此，需要根据不同重现期选择所有可能发生的对应于不同等级的地震动参数的波谱，这些具体的地震动参数称为地震设防水准，分为常遇、偶遇、罕遇和稀遇地震，并给出了其重现期和超越概率。

2.结构的性能水平及其量化指标

结构的抗震性能水平表示结构在特定的某一地震水准下一种有限程度的破坏，包括结构和非结构构件破坏以及因它们破坏引起的后果主要用结构易损性、结构功能性和人员安全性来表达。按照不同的地震动水平，结构的性能水准可分为四级，即功能完好、功能连续、控制破坏与损失、保证安全。其中，简化的三级性能水准，即可继续使用、修复后可再使用保证安全。

3，抗震设计的目标性能

结构的抗震设计的目标性能是针对某一地震设防水准而期望达的抗震性能等级，抗震设计目标性能的建立需要综合考虑场地特征、结构功能与重要性、投资与效益、震后损失与恢复重建、潜在的历史或文化价值、社会效益及业主的承受能力等诸多因素。我国抗震规范的目标性能实际是：小震不坏，中震可修，大震不倒。

三、高层建筑结构抗震设计要点

3.1结构规则性

建筑物尤其是高层建筑物设计应符合抗震概念设计要求，同时应保证建筑物有足够的扭转刚度以减小结构的扭转影响，要求建筑物平面对称均匀。因为该种结构建筑容易估计出其地震反映，对建筑进行合理的布置，以尽量减小结构内应力和竖向构件间差异变形对建筑结构产生的不利影响。并应尽量满足建筑物在竖向上重力荷载受力均匀，体型简单，结构刚度协调。大量地震灾害表明，采取相应的抗震构造措施并且进行细部处理，这样的建构筑物在地震中的受损情况往往小于那些没有采取构造措施的建构筑物。地震时，质量沿建筑物竖向变化均匀，平立面简单且对称的结构类型，建筑物在地震时具有较好的抗震性能。

3.2层间位移限制

高层建筑都具有较大的高宽比，而位移限值大小与结构材料、结构体系甚至装修标准以及侧向荷载等诸多因素有关，因此，在进行高层建筑结构设计时应根据建筑物的实际情况。其中钢筋混凝土结构的位移限值要求严格，以及所处的地理位置进行设计稳定性以及正常使用功能等。其在风力和地震作用下往往能够产生较大的层间位移，应避免在水平荷载的作用下产生过大的位移而影响结构的承载力。

3.3控制地震扭转效应

当建筑结构的平面布置等不规则建筑结构刚度中心不重合，当周期比不满足要求时可采用加大抗侧力构件截面，并应将抗侧力构件尽可能的均匀布置在建筑四周，增加抗侧力构件数量的方法。在地震发生时建筑结构会导致结构整体倒塌，因此在结构设计中应充分重视扭转的影响。当结构位移比不满足要求时甚至会产生较大差距，一般采取增加最大位移处构件刚度减小最小处减小刚度中心与质量中心的相对偏心。位移构件刚度划分为相对规则平面，建筑物在扭转作用下各片抗侧力结构的层间变形不同，在设计过程中应对各层的扭转修正系数分别计算，若调整构件刚度不能满足效果时则应调整抗侧力构件布置。不能满足要求时则必须对其进行调整。其中距刚心较远的结构边缘的抗侧力单元的层间侧移最大，以增大结构抗扭刚度。同时在上下刚度不均匀变化的结构中，各层的刚度中心未能在同一轴线上，当结构刚度富余量较小可采取均衡加强结构刚度，以上情况都会使各层结构的偏心距和扭矩发生改变。

四、高层建筑结构抗震的优化设计探讨

高层建筑结构抗震的优化设计，指在注意总体布置上的大原则进行结构设计时，顾及到关键部位的细节构造，全面合理地解决结构设计中的基本问题。需着眼于结构的总体地震反应，从根本上提高结构的抗震能力，按照结构的破坏过程。