1、1论抗震结构在高层建筑中的设计与完善摘要 从八十年代开起，我国高层建筑设计计算及施工技术各方面迅速发展。各大中城市普遍兴建起高层，随着建筑层数和高度不断增加，功能和类型也越来越复杂，结构体系也呈多样化。众所周知，高层建筑的抗震性比较薄弱，所以高层建筑的抗震设计与完善也成为建筑设计师重点研究的课题。笔者针对建筑抗震进行必要的理论分析，从而来探索高层建筑的设计理念、方法，从而采取必要的抗震措施。 关键词：高层建筑，抗震结构，理论研究分析，设计方案 中图分类号：TU208.3 文献标识码：A 文章编号： 引言 建筑设计师按抗震设计要求进行结构分析设计并近一步完善，希望所设计的结构在强度、刚度、延性及
2、耗能能力等各方面达到较好的效果，进而经济性地实现“小震不坏，中震可修，大震不倒”的目的。然而，地震是一种随机性很强的循环、往复荷载，建筑物的地震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，计算方法还很不完善，单靠微观的数学力学计算还很难使建筑结2构在遭遇地震时真正确保具有良好的抗震能力。 随着近几年我们亲身经历过几次大地震，我们对房屋的抗震性要求更高了，尤其是高层建筑对于抗震的设计与完善是不容忽视的。本篇针对高层建筑的抗震性进行分析并提出高层建筑抗震的设计方案。 1.抗震结构分析 因为高层建筑中抗
3、水平力已经成为设计的主要问题所在，故高层建筑构设计的关键性问题是采用何种抗侧力结构。由于抗侧力结构的不同，钢筋混凝土结构主要可分为框架结构、框架剪力墙结构、剪力墙结构和筒体结构等几种结构体系，这些体系的受力特点、抵抗水平力的能力，特别是抗震性能等有所不同，因此具有不同的适用范围。 2.各类建筑结构的地震作用，应符合下列规定：2.1 一般情况下，应至少在建筑结构的两个主轴方向分别计算水平地震作用，各方向的水平地震作用应由该方向抗侧力构件承担。2.2 有斜交抗侧力构件的结构，当相交角度大于 15时，应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用。2.3质量和刚度分布明显不对称的结构，应计入双向水平地震作
4、用下的扭转影响；其他情况，应允许采用调整地震作用效应的方法计入扭转影响。 3.高层建筑抗震结构设计的理论研究分析 3.1 结构构件应具有必要的承载力、刚度、稳定性、延性等方面的性能 33.1.1 结构构件应遵守“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件、强底层柱(墙)”的原则。 3.1.2 对可能造成结构的相对薄弱部位，应采取措施提高抗震能力。 3.1.3 承受竖向荷载的主要构件不宜作为主要耗能构件。 3.2 多设置几道抗震防线 3.2.1 一个抗震结构体系应由若干个延性较好的分体系构，并由延性较好的结构构件连接共同工作。比如由延性框架和剪力墙两个分体共同组成的框架剪力墙结构，双肢或多肢剪力墙体系组成
5、。 3.2.2 强烈地震通常会有余震，若只设置一道防线，在第一次破坏后再遭余震，就会因损伤积累使房屋倒塌。抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部冗余度，有意识地建立一系列分布的屈服区内，主耗能构件应该具有较高的延性和适当刚度，来使结构能吸收和耗散大量的地震能量，提高结构抗震性能，防止大型震时倒塌。 3.2.3 适当处理结构构件的强弱关系，同一楼层内宜使主要耗能构件屈服后，其他抗侧力构件仍处于弹性阶段，使“有效屈服”保持较长阶段，保证结构的延性和抗倒塌能力。 3.2.4 在抗震设计中某一部分结构设计超强，很有可能造成结构的其他部位相对薄弱，故在设计中不合理的加强以及在施工中以大带小，改变抗侧力
6、构件配筋的做法，都要深思熟虑。 3.3 针对可能出现的薄弱部位，提高其抗震能力采取措施 3.3.1 在强烈地震下不存在强度安全储备的构件，构件的实际承载能力分析是判断薄弱部位的基础。 43.3.2 要使楼层或部位的实际承载能力和设计计算的弹性受力的比值在总体上要保持一个相对均衡的变化，一旦楼层或部位的比值有突变时，会由于塑性内力重分布导致塑性变形的集中。 3.3.3 防止在局部上加强而没有考虑整个结构各部位刚度、承载力的协调。 3.3.4 在抗震设计时有意识、有目的地控制薄弱层或部位，使之有足够的变形能力又不使薄弱层发生转移，这是提高结构总体抗震性能的有效手段。 4.高层建筑的设计方案 4.1
7、 增强建筑物的刚度和整体性 建筑物是由纵、横向承重构件和楼盖构成成的结构体系，它必须有足够大的整体刚度和整体稳定性。还要考虑抗侧力构件的布置以和结构质量的分布。刚性楼盖能保证各个抗侧力的构件按各自侧移刚度合理分配地震作用。较理想的抗震构件是使用现浇钢筋混凝土砼楼板和屋盖，它具有良好的整体性、水平刚度大的优点，可减少滑移、散落问题，它还可适当放宽平面上墙体对齐的要求，可以有效地控制层间变形。较强的楼板及屋盖水平刚度还能有效地传递荷载，尤其是在上下墙体在平面上没对齐时，它们起到一定的传递水平力的作用，对楼板和屋盖现浇还能增强其对墙体的约束。由此说明，采现浇楼、屋盖能有效增强建筑结构空间刚度和整体稳
8、定性，从而提高房屋的抗震性能 4.2 提高短柱抗震性能 5有抗震设防要求的高层建筑物在满足强度、刚度的要求外，还必须满足延性的要求。钢筋混凝土材料本身的自重比较大，故对于高层建筑的底层柱而言，随着建筑物高度的增加，柱子所承担的轴力也是在不断增加的，然而抗震设计对结构构件有明确的延性要求，在层高一定的情况下，提高延性就要将轴压比控制在一定的范围内而不能过大，这样就一点会使柱截面积增大，因此形成短柱，更甚至会成为剪跨比小于 1.5的超短柱。而短柱的延性是很差的，特别是超短柱，它几乎是没有延性的，在建筑遭受本地区设防烈度或高于本地区设防烈度的地震影响时，很容易发生剪切破坏以至于结构破坏甚至倒塌。影响
9、混凝土短柱的延性主要是受轴压比，当然配箍率、箍筋的形式对混凝土短柱的影响也是很大的。高层建筑结构短柱，特别是结构低层的混凝土短柱，其轴压比很大，破坏时呈脆性破坏，其塑性变形能力很小。提高混凝土短柱的抗震性能，主要也就是提高混凝土短柱的延性。 4.3 加强建筑工程过程中的施工管理工作，使高层建筑的抗震性进一步完善 科学合理的建筑抗震设计，只有通过高质量高水平的施工过程才能完成实现的。若是说设计是“理论” ，则施工必然就成为“实践”了，施工是实施设计意图，施工质量的好差，这将直接影响到建筑物的抗震能力。如果施工质量存在重大问题和隐患，倘若遭遇强烈地震问题将会暴露无遗。做好施工质量的关键在于严格按施
10、工规范或编制施工组织设计并按规定施工。现在使用的抗震设计规范与施工规程，对于施工标准、施工技术与措施和施工质量等都作了明确详细的规定，要求严格执行国6家制定的建筑抗震设计规范，特别是强制性抗震技术规范。 5.结束语 从现代抗震设计思路提出直至今天，世界各国的抗震学术界和工程界不断的取得了许多新的成果，例如对钢筋混凝土构件进行大量的抗震性能试验；伴随着计算机技术的迅速发展编制了准确性更好的非线性动力反应程序；在设计方法上也不再拘泥于以前单一的基于力的传统抗震设计方法，开始尝试基于性能和位移的新的抗震设计理念。总之，要通过对新规范的理解和不断的将理论与实际更好地结合起来，才能使高层建筑的抗震性越来越好。 在建筑物进行抗震设计的同时，也要针对性的采取一定的抗震构造的措施，最终实现结构抗震的效果和目的，使高层结构的建筑的抗震性近一步完善。 参考文献： 1 陈国兴.结构抗震设计原理M.北京：中国水利电出版社，2009. 2 吴献. 结构抗震设计M.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2009. 3 李必瑜主编.建筑构造.北京：中国建筑工业出版社，2003 4 李国胜.高层混凝土结构抗震设计要点、难点及实例. 中国建筑工业出版社 75 王社良.抗震结构设计M.3 版.武汉理工大学出版社，2007 6 徐宜和，丁勇春.高层建筑结构抗震分析和设计的探讨J.江苏建筑.2004
