1、刍议建筑抗震设计摘要:随着近些年来地震越来越频繁的在世界各地发生,高层建筑的抗震性能逐渐成为广大人们群众所关注的重点,当高层建筑的抗震性能好了,居住的居民才能住的安心、放心,因此高层建筑的抗震设计也逐步成为当代建筑设计和施工的重点工作, 文中分析了建筑设计在抗震设计当中存在的问题，总结了震害多发点及高层建筑抗震概念设计的基本要点，并对高层建筑的抗震计算方法进行了探讨，最后对加固薄弱环节和结构隔震与消震设计进行浅析。 关键词：高层建筑;抗震设计;消震设计 Abstract: In recent years, the earthquake is more and more frequent in
2、the world, the seismic performance of high-rise buildings gradually become the focus of concern to the broad masses of the people, when the seismic performance of high-rise building is good, the residents can live at ease, rest assured, so the seismic design of high-rise building has gradually becom
3、e the focus of the work of design and construction construction, the analysis of the architectural design in aseismic design, summarized the seismic damage and seismic concept design of high-rise buildings and the basic points, and of a high-rise building seismic calculation method are discussed, fi
4、nally analyze the strengthening weak links and structure vibration isolation and shock absorption design. Key words: high-rise building; seismic design; seismic design 中图分类号：TU208.3 文献标识码：文章编号： 引言： 现在社会快速发展，城市里不断兴建越来越高的建筑，就对我们的高层设计不断提出了更高的要求，工程师按抗震设计规范要求进行结构分析与设计，其目标是希望使所设计的结构在强度、刚度、延性及耗能能力等方面达到最佳，从
5、而经济的实现“小震不坏，中震可修，大震不倒”的目的。但是，由于地震作用是一种随机性很强的循环、往复荷载，地震的破坏机理又十分复杂，存在着许多模糊和不确定因素，在结构内力分析方面，由于未能充分考虑结构的空间作用，非弹性性质、材料时效、阻尼变化等多种因素，计算方面还很不完善，单靠微观的数学力学计算还很难使建筑结构在遭遇地震时真正确保具有良好的抗震能力。 1 建筑设计在抗震设计当中存在的问题 在高层建筑设计中，除了考虑垂直荷载和水平荷载外，还要考虑地展力。往往由水平地震力产生的内力，成为设计控制的主要因素。高层建筑的结构体系有多种，当地震烈度低于 8 度时，只要建筑物体型合理。垂直刚度均匀，九层以下
6、的高层建筑，仍可采用钢筋混凝土框架结构。加上临街一面底层抗震墙设计减少，引起底层的侧移刚度比纵横墙较多的第二层要小，这种结构的建筑物其地震倾覆力矩主要由钢筋砼框架柱承担，使得底层钢筋砼框架柱的承载能力大为降低，当地震时，因为下柔上刚，从而危及整座建筑的安全。如何才能克服这些闲难就是建筑设计者所面临问题。 2 震害多发点 地震作用具有较强的随机性和复杂性，要求在强烈地震作用下结构仍保持在弹性状态，不发生破坏是很不实际的；既经济又安全的抗震设计是允许在强烈地震作用下破坏严重，但不倒塌。因此，依靠弹塑性变形消耗地震的能量是抗震设计的特点，提高结构的变形、耗能能力和整体抗震能力，防止高于设防烈度的“大
7、震”不倒是抗震设计要达到的目标。 2.1 柱端与节点的破坏较为突出 框架结构的构件震害一般是梁轻柱重，柱顶重于柱底，尤其是角杜和边柱易发生破坏。当柱侧有强度高的砌体填充墙紧密嵌砌时，柱顶剪切破坏严重，破坏部位还可能转移至窗洞上下处，甚至出现短柱的剪切破坏。 2.2 结构层间屈服强度有明显的薄弱楼层 钢筋混凝土框架结构在整体设计上存在较大的不均匀性，使得这些结构存在着层间屈服强度特别薄弱的楼层。如 1976 年唐山大地震中，13层蒸吸塔框架，由于该结构楼层屈服强度分布不均匀，造成第 6 层和第11 层的弹塑性变形集中，导致该结构 6 层以上全部倒塌。 3 结构抗震概念设计 地震作用影响因素极为复
8、杂，是一种随机、尚不能准确预见、计算的外部作用。目前规范给出的计算方法还是一种半经验半理论的方法，要进行精确的抗震计算还有一定的困难，因此人们在工程实践中提出了“建筑抗震概念设计” 。概念设计强调在工程设计应把握好场地选择、能量输入、房屋体型、结构体系、刚度分布、构件延性等方面，从根本上消除建筑中的抗震薄弱环节，再辅以必要的计算和构造措施，使设计出的房屋建筑具有良好的抗震性能和足够的抗震可靠度。抗震概念设计的基本要点有： 3.1 选择有利于抗震的场地和地基 高层建筑设计中要选择对建筑抗震有利的地段，避开对建筑抗震不利的地段。当无法避开时，应当采取适当的抗震措施，不应在危险地段上建造高层建筑。此
9、外，设计前应估算建筑结构的白振周期，并与场地卓越周期错开，防止地震时结构发生类共振现象的破坏。 3.2 选择良好的抗震结构体系 高层建筑结构在抗震设计时，应选择合理的结构类型，设计的结构既要考虑其抗震安全性，也要尽可能的经济。此外，结构应拥有良好的整体性和变形能力，使结构的强度、刚度和变形能力三者达到统一。 4 高层建筑抗震计算方法 当地震发生时，地面上原来静止的结构物因地面运动而发生强迫振动。因此，结构地震反应是一种动力反应，其大小不但与地面运动有关，还与结构的动力特性有关，一般需要采用结构动力学方法分析才能得到。目前常用的方法有底部剪力法、振型分解反应谱法和时程分析法。 4.1 时程分析法
10、 时程分析法 14J 是随着电子计算机技术和试验技术的发发展起来的一种计算方法。分析法属于一种完全动力法，计算量大，但计算精度很高分为振型分解法和逐步积分法两种，而逐步积分法是又线形加速度法、纽马克法等多种求解方式。 4.2 底部剪力法 底部剪力法是一种拟静力法，把地震作用当作等效静力荷载来计算结构最大地震反应，其计算量比较小，但由于忽略了高阶振型的影响，且对第一振型也作了简化，因此计算精度稍差。 4.3 振型分解反应谱法 振塑分解反应谱法是利用振型分解原理和反应谱理论进行结构最大地震反应分析，它属于一种拟动力法，计算量稍大，但计算精度较高，计算误差主要来自于振型组合时关于地震动随机特性的假定
11、 5 采取相应的构造措施加强薄弱环节 结构设计中始终要遵循“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点强锚固”的设计原则，重视构件的延性性能，加强薄弱部位。除此之外，还应注意按规整、均匀、对称等原则考虑平、立面的布置。综合考虑抗震的多道防线，尽量避免薄弱层的出现，以及正常使用极限状态的验算等等都需要概念设计作指导。加强薄弱环节设计具体要求如下。 （1）在抗震设计中要有意识、有目的地控制薄弱层（部位） ，使之有足够的变形能力又不使薄弱层发生转移，这是提高结构抗震性能的重要手段； （2）结构在强烈地震作用下不存在强度安全储备，构件的实际承载力分析（而不是承载力设计值的分析）是判断薄弱层的基础； （3）要使楼层（部
12、位）的实际承载力和设计计算的弹性受力之比在总体上保持一个相对较为均匀的变化，一旦楼层（部位）比例出现突变时，会由于塑性内力重分布导致塑性变形的集中。 （4）要防止在结构局部加强而忽视整个结构各部位刚度、承载力的协调。 6 结构隔震与消震设计 为了提高结构的整体抗震性能，隔震和消能减震等抗震技术应用于设计使用功能有特殊要求的建筑，耗能元件及其体系可错开地震动卓越周期，从而防止共振破坏，减轻地震振动效应以及风振。消能减震则是通过在建筑物中设置消能部件，使地震输入到建筑物的能量一部分被消能部件所消耗，一部分由结构的动能和变形能承担，以此达到减少结构地震反应的目的。 随着社会的不断发展，对各种建筑物和构筑物的抗震减震要求越来越高，使“延性结构体系”的应用日益局限，传统的抗震结构体系和理论越来越难以满足要求。阻尼器在隔震与消震设计技术中应用而生，阻尼器的性态应通过在最大地震和最大风荷载下的足尺试验得到验证。同时提高结构阻尼，采用高延性构件，能够提高结构的耗能能力，减轻地震作用。 参考文献 1闫旭梅;高层建筑抗震设计分析J;科技传播;2010 年 08 期 2蒋晓燕，谢建民.某高层建筑震害调查与分析j.建筑技术，2010（11） 3郭剑飞，杨育人，朱卫新.高层建筑抗震概念设计j.建筑技术，2009（10）
