1、高层建筑结构抗震技术的分析与研究 【摘要】本文通过对现阶段采用的建筑抗震结构及抗震方法的分析，来寻求未来抗震结构的发展趋势和前景。 【关键词】高层；建筑结构体系；延性措施；抗震分析 前言 自从进入 21世纪，世界发生了很大的变化，生产力的发展水平越来越高，城市化进程也越来越快，原先的多层建筑渐渐的被高层建筑取代，建筑物具备的结构也越来越多样，建筑物的布置方式和纵向排列方式也越来越多样，这就对抗震带来了更高的要求，尤其是建筑结构的抗震分析和抗震设计的编排。前几年的汶川地震给人们的生活，生产带来了很大的影响，国家的财产也遭受了很大的损失，这使得公众更加注重建筑的抗震级别及抗震结构设计。 1 高层建
2、筑的结构体系 1.1 框架结构体系 框架结构体系是目前我国建筑物使用较 多结构体系之一，这种结构主要是以梁柱为主要受力部位，然后通过节点将梁柱进行连接到一起，这保证建筑物可以将荷载均匀的分配到相应的梁柱之上，保证了纵向和横向的受力均匀。框架结构具备很多的优点：框架结构使得建筑空间较大，因而方便对空间进行布局设置，能够适用用户的多种结构需求。但是，仅使用框架结构时，其侧向的刚度比较小，仅仅依靠节点将梁柱连接起来能够承受的侧向风力是有限的，当侧向来风较大或者发生较大地震作用时，建筑物容易发生较大范围的侧向偏转，因此这种结构模式只适用于 12 层以内的小高层建筑物，当层数再高时，其抗震性 能会大大的
3、减弱。 1.2 剪力墙结构体系 剪力墙结构听其名便知其受力的主体是墙，剪力墙结构是以墙重心，结构来自横向以及纵向的作用力，并且建筑物墙面较多，以至于具备的房间很多，而且都不是很大。剪力墙采用现浇钢筋结构时，其整体性较好，整体能够承受较大的力的作用，对侧向来风以及地震具有很好的抵抗作用，其高度要求也较高，自然灾害对 30 层以内的剪力墙结构基本不会产生影响。剪力墙结构的缺点也比较明显：其采用墙为受力主体，因此两墙之间的距离不能太远，基本无法实现对建筑平面的设计，编排，其自身具备的重力较 大，对地面产生的影响较大，而且使用方面受到很大的限制，仅仅可以适用于一般的商品房住宅，宾馆等空间较小建筑。 1
4、.3 框架 剪力墙结构体系 这是一种组合型结构，不仅具备了框架结构的优点，而且也具备了剪力墙结构的优点，同时将框架结构以及剪力墙结构的缺点摒弃了，对楼层建设的高度也减少了限制，这种组合是结构目前被广泛的应用在各种建筑物之中。 1.4 筒体结构体系 筒体结构的受力主要是四周受力，即空间受力的方式，这种结构与框架结构有点相同，其空间布局较大，比较方便编排，同时其也向 剪力墙一样，整体性较好，对侧向力的抵抗能力较高。 2 对抗震有利的结构布置形式 2.1 有利于抗震的结构平面 对抗震具有一定抵抗力的设计基本是以设计简单，形状规则，形状对称为主。结构具备的刚度中心线的位置要和重力中心线的位置尽可能的重
5、合，以此来减少建筑物的扭转，一般情况下偏心距距离垂直方向的角度要控制在 5%的范围之内，一般形状不均匀，关于轴线不对称以及结构复杂的结构，这要关于抗震的数据比较难以计算，因此抗震的效果也会较差，这样的建筑物想要具有高强度的抗震性能是很难得。 2.2 有利于抗震的结构竖向布置 结构进行竖向编排的时候，要保证其刚度性能能够均匀连续的进行配置，尽量避免结构的节点部位出现刚度突变以及结构设置与上下不同。根据以往的一些经验可以得知，高层建筑在进行高层抗震性能的设置的时候，竖向的结构要采用相同材质，相同构造，这样可以尽量的保证各处的受力能够均匀，不受到不均匀力的影响。 3 延性结构体系设计的基本原则 3.
6、1 强柱弱梁设计原则 柱是建筑结构中受力的主要部位，因此在进行设计的时候，一定要加强柱的受力程度，梁一般都是辅助性受力结构 ，因此可以进行 “ 强柱弱梁 ”设计，此设计原则要求合理防止塑性铰的位置。当发生地震时。地震波会对建筑物产生作用，塑性铰就有可能出现在柱上或者梁上，但绝不能将塑性铰出现在梁的中部位置，这容易导致梁结构出现损坏。要使梁和柱的端部出现可延性的塑性铰，这样才能保证结构能够承受地震的作用，保持结构的完整。 “ 强柱弱梁 ” 的设计要求塑性铰应尽量出现在梁的端部位置，尽量避免塑性铰出现在柱上，或者延迟出现在柱上的时间，这样才能保护结构的完整性。 3.2 强剪弱弯设计原则 “ 强剪弱
7、弯 ” 是要求要尽量控制构件的破坏时的 形态，在对梁和柱进行设计的时候，尽量保证其具有较强的受剪力，而且要确保受剪力要强于受弯力，这样可以保证构件受到弯性破坏时具有较好的延性作用，避免其在延性较差时受到剪力时直接被破坏。钢筋混凝土结构的抗剪能力由四个方面组成：第一点是：混凝土自身的抗剪能力；第二点裂缝界面的骨料咬合力；第三点纵筋销栓力；第四点箍筋的拉力。混凝土的梁端抗剪能力在形成塑性铰后有所下降，第一点梁端的正剪力是比负剪力要大的，这样就会造成剪力破坏，梁下端的混凝土层就会因剪力作用而发生损坏甚至是脱落，这对梁会造成很大的损伤；第二点是在地震的破 坏之下，梁端的塑性铰就会进行转动，那些非抗震的
8、结构部位的剪力破坏会出现的很早，因此在抗震条件下混凝土的交叉裂缝宽度会比非抗震情况偏大，从而使斜裂缝界面中的骨料咬合效应退化，而且其斜裂缝又会不断地闭合和展开，这对混凝土的破坏是很严重的，使混凝土自身的抗剪力严重退化。 4 高层建筑结构抗震分析方法 在遇到较强地震的时候，建筑物抗震结构会发生塑性变化，整体建筑会进入到弹塑性的状态，建筑结构的刚度会出现变化，原先的塑性作用会重新变化。对结构的弹塑性分析包括两个方面：一个是弹塑性动力分析，另一个是弹 塑性静力分析。 4.1 弹塑性动力分析方法 此种分析方法是指以建筑物为弹塑性的整体，直接将塑性传递到地面，根据结构的弹塑性的性能依据结构弹塑性恢复力特
9、性建立动力方程，对运动方程直接积分，从而可以获得建筑物各个位置随地震变化的趋势曲线，在强震的作用之下，结构主体发生变化，构件逐渐被破坏，直到整个建筑物被破坏。但是此种方法是建立在精确的计算之下的，毕竟地震发生具有随机和不可预测性，所以此理论不能直接应用到现实中。 4.2 弹塑性静力分析方法 实施的步骤：（ 1）建立结构模型，测 算横向受力以及纵向受力的组合值；（ 2）在结构模型的每一层楼增加横向的作用力，当出现塑性铰的时候持续增加横向作用力，直到结构构件出现屈服为止；（ 3）对屈服构件修复成新的结构，重新做屈服实验，并进行分析；（ 4）将每一个不同的结构自振周期及其对应的水平力总量与结构自重的
10、比值绘成曲线，以此来评估结构的抗震。此分析方法，能够大致的反应各个构件受地震力作用的程度，具有实用价值。 5 结语 未来的建筑物将会变得原来越复杂，结构越来越多样，目前我国的抗震理论知识还没有完备，尚需要进行完善，而且抗震技术目前 常用的只有四种技术，虽能很好地解决暂时的地震危害，但不能保证今后同样具有很好的作用。伴随着科技的进一步发展，技术人员肯定会研究出更为方便合理的抗震的技术来应对目前高层存在的一些抗震问题，同时也会增加更多的设备进行监测和预测地震，相信未来高层建筑的抗震研究会具有很好的发展前景。 参考文献： 王慧来 . 高层建筑抗震设计存在问题及短柱的处理技术 J. 中国新技术新产品 . 2010（ 03） 张丽霞，张荣辉 . 高层建筑结构抗震技术的分析与探讨 J. 中国建设信息 . 2009（ 08） 李勇奇，杨林 . 高层建筑实用抗震措施技术探讨 J. 黑龙江科技信息 . 2008（ 28）
