高层建筑抗震设计精选(九篇)
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第1篇：高层建筑抗震设计范文
中图分类号：TU984 文献标识码：A 文章编号：
1 高层建筑抗震设计方法
1.1 阻尼器的使用
进入20世纪以来，人们对建筑物抗振动能力的提高做出了巨大的努力，取得了显著的成果。其中尤为重要的是阻尼器在结构抗震减灾中的运用。人们利用阻尼器抗振、减震和吸能的特点，结合结构的动力性能，巧妙的避免或减少了地震对高层建筑的破坏作用。
目前，运用于高层建筑的结构调谐振动控制装置有多种：调谐质量阻尼器（Tuned Mass Dampers,TMD）、调谐液体阻尼器（Tuned Liquid Dampers，TLD）、质量泵（Mass Pumps ,MP）、摆式质量阻尼器、液体—质量控制器等。其中，调谐液体阻尼器（Tuned Liquid Damper，简称TLD）是一种被动耗能减振装置，近年来进行了大量的研究和应用。TLD这一名称为孙利民教授和其导师藤野阳三最先提出，后来在国内外被广泛使用。调谐液体阻尼器利用固定水箱中的液体在晃动过程中产生的动侧力来提供减振作用。其具有构造简单，安装容易，自动激活性能好，不需要启动装置等优点，可兼作供水水箱使用。
1.2 柔性结构的运用
中国自古有“以柔克刚”的思想，即刚劲的东西不一定要用更刚劲的去征服，有时需要用柔软的事物去克制。在高层建筑抗震当中，即由传统的以“硬抗”为主的抗震体系转变为以“柔抗”为主的结构减震控制体系。建筑采用动力平衡的建筑结构体系防震减震效果会更好，这样可以以柔克刚、刚柔相济，有效的释放地震冲击力。这方面的运用，有很多例子，比如拱结构在高层抗震当中的运用：迪拜帆船酒店，外观如同一张鼓满了风的帆，一共有56层、321m高，就是运用拱结构抗震减灾的很好的例子。又如，在新建建筑物四周一定范围内，沿基础设置消震装置，在建筑物上部设置隔震减震装置。基础部分的消震装置起隔断地震冲击力作用，上部设置的隔震减震装置则将冲击力的传力进一步切断。这就可以从根本上降低地震的破坏力。
1.3 高延性构件的运用
目前，我国的高层建筑很多采用延性结构体系来抗震设防，即适当控制结构的刚度，容许结构构件在地震时进入塑性状态，具有较大的延性，以此消耗地震能量，减小地震反应，减轻地震给高层建筑带来的破坏与损失。如果一座高层建筑物具有较大的延性，即使承载能力较低，它所能吸收的能量也会较大，虽然较早出现损坏，但能经受住较大的变形，避免倒塌；而仅有较高强度而无塑性变形能力的脆性结构，吸收能量的能力弱，一旦遭遇超过设计水平的地震时，很容易因脆性破坏而突然倒塌。所以，延性结构的运用这种体系，在很多情况下是有效的，它可以消耗地震能量，减轻地震反应，使结构物“裂而不倒”。
1.4 设置多道抗震防线
高层建筑结构需要设置多道抗震防线。建筑物应设置多道抗震防线，当第一道防线的构件在强烈地震作用下遭到破坏后，后备的第二道乃至第三道防线能抵挡后续的地震动的冲击，使建筑物免于倒塌。
2 高层建筑抗震设计要点
地震是一种自然现象，至今尚不能科学地定量、定时、定点预测，其破坏具有多发性、连锁性和严重性等特点。对于一些高层建筑物，目前很多设计已经不再局限于“小震不坏，中震可修，大震不倒”的抗震设防标准，对重要结构必要时可以高于上述标准，很多抗震设计思想和方法是在总结国内外工程震害经验的基础上提出来的。
2.1 结构规则性
建筑物尤其是高层建筑物设计麻符合抗震概念设计要求，对建筑进行合理的布置，大量地震灾害表明，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，因为该种结构建筑容易估计出其地震反映，易于采取相应的抗震构造措施并且进行细部处理。建筑结构的规则性是指建筑物在平立面外形尺寸、抗侧力构件布置、承载力分布等多方面因素要求。要求建筑物平面对称均匀，体型简单，结构刚度，质量沿建筑物竖向变化均匀，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，并应尽量满足建筑物在竖向上重力荷载受力均匀，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。
2.2 层间位移限制
高层建筑都具有较大的高宽比，其在风力和地震作用下往往能够产生较大的层间位移，甚至会超过结构的位移限值。而国内普遍认为该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，其中钢筋混凝土结构的位移限值(一般在1／400-1／700范围内)则比钢结构(1／200-1／500范围内)要求严格，风荷载作用下的限值比地震作用F的要求严格。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以及所处的地理位置进行设计，既要满足其具有足够的刚度又要避免结构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，稳定性以及正常使用功能等。
2.3 控制地震扭转效应
大量事实表明，当建筑结构的平面布置等不规则、不对称导致建筑层间水平荷载合力中心与建筑结构刚度中心不重合，在地震发生时建筑结构除发生水平位移外还易发生扭转性破坏共至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。由于建筑物在扭转作用下各片抗侧力结构的层间变形不同，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；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，甚至会产生较大差距，以上情况都会使各层结构的偏心距和扭矩发生改变，因此，在设计过程中应对各层的扭转修正系数分别计算。计算时应主要控制周期比、位移比两个重要指标，即当两个控制参数的计算结果不能满足要求时则必须对其进行调整。
当周期比不满足要求时可采用加大抗侧力构件截面或增加抗侧力构件数量的方法，并应将抗侧力构件尽町能的均匀布置在建筑四周，以减小刚度中心与质量中心的相对偏心，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，以增大结构抗扭刚度。具体做法为当结构刚度富余量较小可采取均衡加强结构刚度，富余量较大则町采取在加强刚度的同时均衡的消弱结构内部中心抗侧力构件刚度的方法进行处理。当结构位移比不满足要求时则一般采取增加最大位移处构件刚度减小最小处位移构件刚度、在最大位移处局部加剪力墙、增加框架部分侧向刚度和设置防震缝将不规则平面莺新划分为相对规则平面的方法进行处理。
2.4 减小地震能量输入
具有良好抗震性能的高层建筑结构要求结构的变形能力满足在预期的地震作用下的变形要求，因此在设计过程中除了控制构件的承载力外还应控制结构在地震作用下的层间位移极限值或位移延性比，然后根据构件变形与结构位移的关系来确定构件的变形值，同时根据截面达到的应变大小及分布来确定构件的构造要求，选择坚硬的场地土来建造高层建筑等方法来减小地震能量的输入。
2.5 减轻结构自重
对于同样的地基条件下进行建筑结构设计若减轻结构自重则可相应增加层数或减少地基处理造价，尤其是在软土基础上进行结构设计这一作用更为明显，同时由于地震效应与建筑质量成正比，而高层建筑由于其高度大重心高等特点，在地震作用时其倾覆力矩也随之增加，因此，为了尽量减小其倾覆力矩应对高层建筑物的填充墙及隔墙尽量采用轻质材料以减轻结构自重。
3 结束语
地震是一种突发式的自然灾害现象，从世界各国减轻地震灾害所采取的措施来看，主要有三条：一是加强地震预报，力争在地震发生前采取行动以减少损失；二是在设计和施工方面提高各类建筑物对地震的抵抗能力，包括对已建建筑进行抗震能力鉴定及加固；三是加强地震时应急指挥和救援工作。总之，从各个环节上重视和把关，把地震灾害尽量降到最小、最轻。
参考文献：
[1] 王崇杰，崔艳秋.建筑设计基础[M].北京：中国建筑工业出版社，2009.
第2篇：高层建筑抗震设计范文
关键词：高层建筑结构 抗震设计抗震分析
随着我国城市人口的不断增多及建地趋紧张和城市规划的需要，促使高层得以快速发展。另一方面由于轻质高强的开发及新的设计计算理论的发展，抗震理论的不断完善，加之新的施工技设备的不断涌现，特别是计算机的普及用以及结构分析手段的不断提高，为迅展高层建筑提供了必要的技术条件。
一、高层建筑抗震结构设计的基本原则
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。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。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承受竖向荷载的主要构件不宜作为主要耗能构件。
2、尽可能设置多道抗震防线。①一个抗震结构体系应由若干个延性较好的分体系组成，并由延性较好的结构构件连接协同工作。例如框架-剪力墙结构由延性框架和剪力墙两个分体组成，双肢或多肢剪力墙体系组成。②强烈地震之后往往伴随多次余震，如只有一道防线，则在第一次破坏后再遭余震，将会因损伤积累导致倒塌。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，主要耗能构件应有较高的延性和适当刚度，以使结构能吸收和耗散大量的地震能量，提高结构抗震性能，避免大震时倒塌。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。④在抗震设计中某一部分结构设计超强，可能造成结构的其他部位相对薄弱，因此在设计中不合理的加强以及在施工中以大带小，改变抗侧力构件配筋的做法，都需要慎重考虑。
3、对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高其抗震能力。①构件在强烈地震下不存在强度安全储备，构件的实际承载能力分析是判断薄弱部位的基础。②要使楼层(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保持一个相对均匀的变化，一旦楼层(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要防止在局部上加强而忽视了整个结构各部位刚度、承载力的协调。④在抗震设计中有意识、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，这是提高结构总体抗震性能的有效手段。
二、高层建筑结构抗震设计的基本方法
1、减少地震能量输入。积极采用基于位移的结构抗震设计，要求进行定量分析，使结构的变形能力满足在预期的地震作用下的变形要求。除了验算构件的承载力外，要控制结构在大震作用下的层间位移角限值或位移延性比；根据构件变形与结构位移关系，确定构件的变形值；并根据截面达到的应变大小及应变分布，确定构件的构造要求。对于高层建筑，选择坚硬的场地土建造高层建筑，可以明显减少地震能量输入减轻破坏程度。错开地震动卓越周期，可防止共振破坏。
2、推广使用隔震和消能减震设计。目前我国和世界各国普遍采用的传统抗震结构体系是“延性结构体系”，即适当控制结构物的刚度，但容许结构构件在地震时进入非弹性状态，并具有较大的延性，以消耗地震能量，减轻地震反应，使结构物“裂而不倒”。采取软垫隔震、滑移隔震、摆动隔震、悬吊隔震等措施，改变结构的动力特性，减少地震能量输入，减轻结构地震反应，是一种很有前途的防震措施。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，减小楼层地震剪力。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，地震控制体系具有传统抗震体系所难以比拟的优越性，在未来的建筑结构中将得到越来越广泛的应用。
在高层建筑的方案设计阶段，结构材料选用也很重要。可以对材料参数随机性的抗震模糊可靠度进行分析，改变过去对结构抗震可靠度的研究只考虑荷载的不确定性而忽略了其他多种不确定因素，综合考虑了材料参数的变异性，地震烈度的随机性及烈度等级界限的随机性与模糊性对结构抗震可靠度的影响。从抗震角度来说，结构体系的抗震等级，其实质就是在宏观上控制不同结构的廷性要求。这要求我们应根据建设工程的各方面条件，选用符合抗震要求又经济实用的结构类别。
三、高层建筑抗震分析和设计的趋势
1、基于位移的结构抗震设计
我国现行的结构抗震设计，是以承载力为基础的设计。即：用线弹性方法计算结构在小震作用下的内力、位移；用组合的内力验算构件截面，使结构具有一定的承载力；位移限值主要是使用阶段的要求，也是为了保护非结构构件；结构的延性和耗能能力是通过构造措施获得的。为了实现基于位移的抗震设计，第一步需要研究简单结构（例如框架及悬臂墙）的构件变形与配筋关系，实现按变形要求进行构件设计；进而研究整个结构进入弹塑性后的变形与构件变形的关系。这就要求除了小震阶段的计算外，还要按大震作用下的变形进行设计，也就是真正实现二阶段抗震设计，这是结构抗震设计的发展趋势。
2、动力时程响应分析的状态空间迭代法
该种方法把现代控制理论中的状态空间理论应用到高层建筑结构动力响应问题，根据结构动力方程，引人位移与速度为状态变量，导出状态方程，给出非齐次状态方程的解，进而建立状态空间迭代计算格式。经工程实例验算，具有较高精度。特别对多自由度体系的多输入、多输出等问题的动力响应解法，效率较高。
3、材料参数随机性的抗震模糊可靠度分析
该种方法从结构整体性能出发，改变过去对结构抗震可靠度的研究只考虑荷载的不确定性而忽略了其他多种不确定因素，综合考虑了材料参数的变异性，地震烈度的随机性及烈度等级界限的随机性与模糊性对结构抗震可靠度的影响。其研究成果可用于对现有的结构进行抗震可靠度评估，并可用于指导基于可靠度理论的结构抗震设计。
4、隔震和消能减震设计的推广和应用
目前我国和世界各国普遍采用的传统抗震结构体系是“延性结构体系”，即适当控制结构物的刚度，但容许结构构件（如梁、柱、墙、节点等）在地震时进入非弹性状态，并目具有较大的延性，以消耗地震能量，减轻地震反应，使结构物“裂而不倒”。这种体系，在很多情况下是有效的，但也存在很多局限性。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”的应用日益受到限制，传统的抗震结构体系和理论越来越难以满足要求，而由于隔震消能和各种减震控制体系具有传统抗震体系所难以比拟的优越性，在未来的建筑结构中将得到越来越广泛的应用。
第3篇：高层建筑抗震设计范文
高层建筑抗震设计的重要性分析
抗震设计在高层建筑设计中具有十分重要的意义。与普通房屋建筑工程相比，高层建筑的构造与之明显不同，无论是规模还是构件都存在着较大差异。一旦高层建筑质量出现问题，所带来的后果不堪设想。因此，在设计阶段就要充分落实好质量控制。其中抗震设计与高层建筑工程整体质量存在着密切关联。通过有效的抗震设计，可让建筑结构的刚度、延性、整体性达到相关要求，使高层建筑整体稳定性得以提升。换句话说，抗震设计是否合理直接关系到高层建筑物的质量，应给予重视。
高层建筑抗震设计关键问题分析
高层建筑抗震设计过程中，以下问题是关键点：（1）高度。根据JGJ3-2002规定所述，要求高层建筑在一定设防烈度和一定结构形式下，需保持“适宜高度”。这个“适宜高度”与推荐规范体系要求是相匹配的，但很多高层建筑实际高度却超出了“适宜高度”的限制。在地震力作用下，超高限建筑产生的破坏形变会存在较大变化，导致相关参数延性、刚度、荷载都会超出规范适宜范围，会给建筑物结构的稳定性带来严重影响。（2）结构形式筛选。建筑结构形式筛选是否合理，直接关系到结构的性能。通常情况下，高度超过150m的高层建筑结构主要包括三种结构体系即框筒支撑体系、框架支撑体系及筒中筒支撑体系。我国大多数高层建筑都会采取核心筒体系进行构建。该结构中，由钢筋混凝土构成的核心筒需承受80%至90%的震层剪力，给钢结构带来了较大负担。在这种情况下就需要合理设置装换层及加强层，以控制其本身刚度。（3）材料选择。我国大多数高层建筑都是以钢结构为主。当建筑物高度过高时，由于钢结构质量较小，且较为轻柔，必然会受到风振影响。因此，需要采用混凝土材料进行加固，其中钢骨混凝土为首选材料。（4）抗震设防烈度。从客观角度来看，我国建筑结构抗震设计设防烈度与欧美等发达国家相比，还是有所不足。构造规定安全度及也存在一定差距。另外，在配筋率、轴压比等方面也不如发达国家严格。在这方面还需要进一步提升标准，并逐步完善。
完善抗震设计的有效措施
1.落实抗震验算
在进行截面抗震验算时，结构应在设防烈度下进入弹塑性状态。可将大部分结构变形转变为众值烈度地震作用下构件承载力验算的形式来表现。进行构件截面抗震验算时，可选用非抗震承载力设计值，将承载力抗争调整系数与其关联起来。计算过程中，去地震作用效应值乘以抗震调整系数来进行折减。通过完善抗震验算，保证建筑抗震设计的有效性，使抗震设计充分发挥作用。
2.设置多道抗震防线
在构建抗震结构体系时，应设置多道防线，将一些延性较好的分体系进行组合，并将这些构件相互连接，充分发挥其协同作用。抗震墙体系便可由抗震墙与延性框架构成，两者共同作用，可进一步提升抗震结构的性能。抗震结构体系当中还需要设定充足的赘余度，包括内、外两个部分。并按照相关规则构建规律分布的屈服区，让建筑结构可充分吸收或消耗地震能量。体系当中还需要增加冗余设计，以增加抗震结构的可靠性。当建筑基本周期与地震卓越周期接近时，冗余设计便可充分发挥作用。即便是第一道抗侧力防线受到破坏，第二道、第三道防线可接替第一道防线，发挥保护作用，以缓解共振，并降低地震的破坏作用。
3.完善隔震及消能减震设计
隔震系统具有足够的竖向强度和刚度以支撑上部结构的重量，并且具有足够的水平初始刚度。即便在风载与小震作用下，整个体系依然可处于弹性范围内，满足正常需求。而中强地震时，其水平刚度较小，结构为柔性隔震结构体系。同时，隔震系统本身具有较大的阻尼，地震时能耗散足够的能量，可降低上部结构所吸收的地震能量。消能减震是在结构物某些部位设置耗能元件，通过元件产生摩擦，弯曲弹塑性滞形来消耗或吸收地震输入结构的能量，以降低主体结构的地震反应，使结构破坏程度降低。例如，可在建筑结构适当位置添加金属阻尼器，它可通过金属的屈服滞回将地震能量消耗掉，以降低结构反应程度；又如，可通过调谐减震控制体系来加强结构的减震能力，该体系利用调整结构的动力特性来消减结构的振动反应，以达到减震效果。
结语
第4篇：高层建筑抗震设计范文
关键词：混凝土结构；超限抗震
1基本情况
广州琶洲香格里拉酒店项目位于广州市海珠区，广州国际会议展览中心东侧，在建的黄洲大桥西侧，北临珠江，南靠新港东路，长约240米，宽约200米。整个项目包括一座37层的酒店（塔楼高32层，裙楼5层）和宴会大厅，以及2层地下车库。
2抗震设防标准
（1）抗震设防烈度：7度。
（2）本工程属丙类建筑，按本地区设防烈度采取抗震措施。
3基本数据
（1）场地类别：Ⅱ类。
（2）土层等效剪切波速为168.4m/s-173.8m/s,场地覆盖层厚度约13.5m-17.4m，砂土液化等级综合评定为严重，属于抗震不利地段。
（3）持力层名称：微风化岩层，埋深约10.90m-23.70m，地基承载力特征值fak=4500KPa，岩石天然湿度下单轴抗压强度的标准值fr=13.5Mpa。
（4）桩型为冲孔/钻孔灌注桩，桩端埋深约15-20m。
4建筑结构布置和选型
（1）主楼高度（±0.00以上）140.7m，地面以上结构层为38层，其中出屋面一层，高度为4.7m。
（2）裙房高度（±0.00以上）29.0m，地面以上结构层为4层。
（3）塔楼主体部分、裙楼和宴会厅之间设两道110mm宽抗震缝分开。建筑物总高度为136.0m，总平面尺寸为195m×122m。其中塔楼部分（转换层以上）平面尺寸为72米×18米，长宽比L/B＝4<［6］，高宽比H/B＝6.0<［7］；裙楼部分平面尺寸110m×45m，长宽比L/B=2.4，高宽比H/B=0.5；宴会大厅平面尺寸65m×53m，长宽比L/B＝1.2，高宽比H/B=0.3。
（4）塔楼质心有微小的向上偏心（以底端为原点）。
（5）结构形式简单、平面形状规则、布置均匀；结构层第5层为转换层，竖向构件布置不连续。
（6）本工程为现浇钢筋混凝土结构，楼盖整体性好。
（7）结构类型：框架—剪力墙结构，属于复杂类型。
（8）抗震等级：本工程塔楼的框架和核心筒为一级抗震。由于地下室顶板作为上部结构的嵌固部位，地下一层的抗震等级与上部结构相同。其余部分裙楼及其地下一层与主楼相连，一级抗震。
（9）结构概况：
整个大楼的设计采用框架—剪力墙结构形式，分为两级结构，转换层以下布置了21根巨型框支柱，剪力墙及承重柱均落地直至基础，由剪力墙、的框架柱和框架梁形成第一级结构，承受水平力和竖向荷载，而楼面及次梁作为第二级结构，只承受竖向荷载并传递到第一级结构上。5结构分析主要结果
（1）计算软件：PKPM系列结构分析软件SATWE模块（2002规范版本）中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部编制。
（2）楼层自由度为3（刚性楼板）。
（3）周期调整系数：0.8。
（4）主楼结构总重：2291152.81KN（SATWE）。
（5）基底地震总剪力：32581KN（X向）36421KN（Y向）（SATWE）。
（6）扭转位移比：1.3。
（7）转换层的上下刚度比：0.6027。
（8）最大轴压比：n=0.85。
（9）最大层位移角为1/941，在17层（SATWE）。
（10）时程分析采用人工模拟的加速度时程曲线，选用了两组实测波和一组场地人工波进行弹性动力时程分析。弹性阶段的时程分析，构件内力，侧向位移小于采用振型分解反应谱法的构件内力和侧向位移。
6计算结果小结（与规范要求对比）：
（1）在风荷载及地震作用下各构件的强度和变形均满足有关规范的要求。
（2）墙、柱的轴压比均符合《建筑抗震设计规范》和《高规》的要求，转换层以上柱子轴压比小于［0.85］，框支柱轴压比小于［0.6］。
（3）按弹性方法计算的楼层层间最大位移与层高之比Δμ/h=1/941满足《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）第4.6.3条要求的1/800。
（4）塔楼满足（JGJ3-2002）关于复杂高层建筑结构扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比最大值为0.729，不大于0.85的规定。
（5）塔楼满足（GB50011-2001）第3.4.2条关于复杂高层建筑各楼层的最大层间位移不应大于该楼层两端层间位移平均值的1.4倍的规定。
（6）除转换层外，塔楼各层均满足（GB50011-2001）第3.4.2条关于各楼层的侧向刚度不小于相邻上一层的70%，并不小于其上相邻三层侧向刚度平均值的80%的规定。
（7）塔楼满足（JGJ3-2002）第E.0.2条关于转换层上部结构与下部结构的等效侧向刚度不应大于1.3的规定。
（8）除转换层外，塔楼各层均满足（JGJ3-2002）第4.4.3条关于楼层层间受剪承载力不宜小于相邻上一层的80%的规定。
（9）塔楼满足（JGJ3-2002）第5.4.4条关于结构稳定性的规定。
（10）塔楼满足（JGJ3-2002）第3.3.13条关于各楼层对应于地震作用标准值的楼层水平地震剪力系数不小于表3.3.13的规定。
（11）塔楼满足（JGJ3-2002）第3.3.5条关于按时程曲线计算所得的结构底部剪力不宜小于CQC法求得的底部剪力的65%的规定。
（12）结构薄弱层弹塑性层间位移符合《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）第5.5.5条关于弹塑性层间位移角（1/164）小于1/100的规定。
7其它需要说明的问题
本工程在三种超限条件（高度、高宽比、体型规则性）中，高度超限13.3%，高宽比满足规范及规程的有关要求，结构平面形状规则，竖向不规则。
主要超限抗震措施包括：
（1）为避免大楼整体结构之间形状的不规则，引起不利于抗震的情况，在主楼和裙楼之间设置110mm宽抗震缝两道，缝的两侧设置双柱，地下室、基础不用设缝。
（2）转换层位于第5层，框架柱和剪力墙的抗震等级根据《高规》表4.8.2和表4.8.3规定提高一级，为特一级。
（3）首层、设备夹层、避难层、屋面层楼板加强,板厚为180mm，中央核心筒板厚加强为150mm,配筋相应加强，设双向双层钢筋网。
（4）薄弱层的地震剪力乘以1.15的增大系数，按照《建筑抗震设计规范》进行弹塑性变形分析和验算，并采取有效的抗震构造措施。
第5篇：高层建筑抗震设计范文
【关键词】建筑结构设计；抗震方法；有效对策
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
引言
建筑结构设计的抗震问题以及是否应予了抗震措施问题都是直接关系到人们生产以及财产安全的重大问题。到目前为止，我国对建筑抗震问题的研究近几十年，并且也取得了一定成果。然而，在我国发生汶川地震后，人们对建筑抗震设计越来越重视。长时间以来，建筑抗震设计是在坚持“小震不倒塌、大震能修理”的原则，然而，尽管在抗震设计上采取了相应的措施，但是，因多种因素的影响，难以避免受地震作用的影响而给人们造成巨大的损失，通过分析发现，最主要的原因是施工人员的侥幸心理，有些甚至偷工减料、擅自修改施工方案，未把抗震措施落实到位。
一、高层建筑结构抗震分析和设计的主要内容
在罕遇地震作用下，抗震结构都会部分进入塑性状态，为了满足大震作用下结构的功能要求，有必要研究和计算结构的弹塑性变形能力。当前国内外抗震设计的趋势是根据对结构在不同超越概率水平的地震作用下的性能或变形要求进行设计，结构弹塑性分析将成为抗震设计的一个必要的组成部分，但是由于结构弹塑性分析的复杂性，在如何进行计算和如何设定具体要求的问题上，各国的做法也有所不同。
我国现行抗震规范(GB5002l－2001)要求高层建筑的抗震计算主要是在多遇地震作用下（小震），按反应谱理论计算地震作用，用弹性方法计算内力及位移，并用极限状态方法设计构件。对于重要建筑或有特殊要求时，要用时程分析法补充计算，并进行大震作用下的变形验算。这种先用多遇地震作用进行结构设计，再校核罕遇地震作用下结构弹塑性变形的方法，即为所谓的二阶段设计方法，同时规范规定了结构在罕遇地震作用下的弹塑性变形的结构弹塑性分析方法。结构弹塑性分析可分为弹塑性动力分析和弹塑性静力分析两大类。
二、建筑结构设计抗震的几种方法
1.结合建筑物的构造来设计抗震
通常情况下，建筑使用的混凝土结构，是根据钢筋砼构件截面高度比来取值的，所以，其最小配筋率受控于承重柱轴压比。构造砖混结构的主要方法是限制限制房屋的高度与层数，通常在横纵墙中设置钢筋混凝土，同时还要有必要的防震缝措施等。在建筑结构抗震设计规范中，必须要增加带有强制性的条例，重点突出房屋的楼、电梯等，把建筑构造延伸到其房屋的顶部，同时和顶部的梁接在一起，这样一来，才能大大增加建筑结构的负荷承载能力，与此同时，对建筑结构刚度本身也产生巨大作用。
2.结合结构性能标准来设计抗震
在受到地震作用影响时，建筑物存在一定高度安全性，这是结构抗震设计最显著的特点，因此，结构抗震设计以施工地区可能会出现的地震强度作为其设计的标准。然而，对于一些非抗震结构以及基础结构来说，也需要有抗震能力，如果受到地震的作用，那么使建筑结构始终都在承受弹性范围内。除此之外，结构的抗风性能是由于结构水平方向的刚度可能会出现一些小的波动，此问题是在多风的地区要考虑的。因此，受风力作用出现了水平振动，这样一来，极易导致建筑物的安全性能与抗震性能大大降低。所以，结构设计必须要有较好的性能指标，从而满足当今社会抗震设计要求。
3.结合施工场地的特点与施工计划来设计抗震
提高建筑结构的抗震性能，那么必须要选择稳定性较好的施工场地，这样一来，建筑物就会有好的基础。除此之外，还必须要设置专门的抗震层，而对于外部结构来说，要从和相邻楼房的距离、外观、安全性能等全方面来综合考虑。与此同时，在规划施工场地时，还需要从建筑结构上部位移特征和性能综合考虑。如果建筑物投入使用的时间较长，那么在整体结构发生位移的范围内禁止堆放任何东西，并且要在发生位移范围内设立相应的建筑出口和入口，同时不能影响人们的正常生活。
三、进一步提高建筑抗震性能的有效措施
1.施工场地要合理
根据我国现有的相关规定，要对重点建筑工程进行地震安全性能评价，同时依照其结果，制定抗震设防要求，来确定相应的抗震设防措施。如果建筑物建设在软弱地基上，那么地基失去了原有的作用，从而使建筑物倒塌或者出现倾斜的现象。所以，我们在选址时，要特别注意，选用地基稳定性较好的场地，避免不利地段，并且更不能在有危险的场地建造民用建筑。
2.使用最科学的结构形式
现如今，我国常用的建筑结构形式有多种，例如：钢结构、混凝土结构、钢筋——混凝土组合结构。那么，这就需要结合地区、防裂要求等来选择最佳的建筑结构。从抗震方面来分析，选择结构体系时，最先考虑的因素就是结构侧移度，尤其是高层建筑的设计，侧移度可以发挥控制的作用。由于建筑物高度的增加，会使地震作用产生的水平位移也逐渐增大，因此，对结构抗侧移度要求也越来越大。但是，因不能结构体系的受力不同，因此，在建筑结构抗震侧移刚度也有一定差距，这些结构在使用时都有不同的高度要求。所以，为使建筑结构侧移刚度满足设计的要求，我们必须对不同结构体系房屋高度规定准确的高度。
3.提高设计水平，确保设计的抗震性能
地震震级越大，带来的危害性也是较大的，所以，我们必须要高度重视建筑结构抗震性能。从目前的情况来看，我国结构设计水平并不高，很多建筑方案都不合理，这样一来，结构设计方案不科学，大大增加了原材料的使用量，这样会有两方面的影响，第一，增加工程总价；第二，增加建筑结构的自重。想要提高建筑结构抗震性能，我们必须以抗震理论知识作为指导，设计方案合理，使建筑物的安全性能也大大提高。按照抗震设计原则，将承载力、刚度作为主要的设计目标，结构设计应该尽量简单，结构传力途径便捷，使建筑物的整体结构和子结构体系能够协同作用，只有这样，才能从根本上提高抗震性能。
现阶段，建筑抗震设计成为建筑行业首要解决的问题之一，并且这也是关系到人民生命以及财产安全的主要问题，所以，建筑企业必须高度重视结构抗震设计，将这一问题放在最主要的位置，一旦发现问题及时采取有效的措施解决，减少地震作用对建筑物的破坏。
四、高层建筑结构抗震设计的新趋势
1.材料参数随机性的抗震模糊可靠度分析
该方法从结构的整体性出发，改变过去对结构抗震可靠度的研究只考虑荷载的不确定性而忽略了其他不确定因素的情况，全面考虑了材料参数的变异性，地震烈度等级界限的模糊性与随机性对结构抗震可靠度的影响。研究成果可用于对现有的结构进行抗震可靠度评估，并可用于指导基于可靠度理论的结构抗震设计。
2.动力时程响应分析的状态空间迭代法
这种方法把现代控制理论中的状态空间理论应用到高层建筑结构动力响应问题，根据结构动力方程，引入位移与速度为状态变量，导出状态方程，给出非齐次方程的解，进而建立状态空间迭代状态格式。
结束语
考虑建筑物的经济性与安全性，是结构抗震设计的重中之重；从长远着想，如何从我国高层建筑抗震设计现状的趋势出发，寻找并研究出一直切实使用的二步或三步设防的合理的抗震分析设计方法，应该成为地震区高层建筑发展的新方向。
【参考文献】
[1]吴小进,方蓓萌.建筑结构设计抗震方法探究[J].中国科技博览,2012(4).
[2]郑剑扬.建筑结构设计抗震措施探讨[J].科技风,2010(12).
第6篇：高层建筑抗震设计范文
关键词：复杂高层，抗震设计，周期比
一、工程概况
紫麟山花园由6栋高层住宅（26～28层）、10栋小高层住宅(9层)及1栋三层水会所组成，建筑面积共169691m2。建筑设两层大底盘地下室，裙房为商业及架空层，上部均为住宅，局部出屋面层为水箱间。地下室做设备用房及停车库,地下二层局部为人防地下室。
本工程设计使用年限50年，建筑抗震设防类别为标准设防类，抗震设防烈度为7度（第一组），设计基本地震加速度为0.10g；场地类型为II类。50年重现期风荷载基本风压值W0=0.75 kN /m²，用于变形验算；100年重现期风荷载基本风压值W0=0.90 kN /m²，用于强度计算，地面粗糙度为C类。人防抗力等级6级(局部为5级)。
二、设缝问题
本工程地下室长度超过300m，宽度超过150m，远超钢筋混凝土结构伸缩缝规定间距。根据《高层建筑混凝土结构技术规程》，高层建筑结构伸缩缝最大间距剪力墙结构为45米，框架结构为55米。本工程地下室未设缝，出地面后塔楼之间采用防震缝分开。这样处理的理由如下：
1，地下室设缝使地下部分容易渗漏，防水困难。地下室设缝使地下室被分割成几块，地下室顶板无法作为上部结构的嵌固端。高层建筑地下室顶板作为上部结构的嵌固端时，地下室应有足够的侧向约束，地下室侧向刚度不应小于地上一层的2倍，地下室顶板应避免开设大洞口。假如不以地下室顶板作为上部结构的嵌固端，有可能属于高位转换，这样抗震计算受力和构造措施都将提高。
2，本工程采用大直径钻(冲)孔扩底灌注桩基础，以坚硬的基岩作为持力层，可以避免显著的沉降差，塔楼与裙房之间不必设置沉降缝。
3，采取措施减少温度和混凝土收缩对地下室结构的影响：地下室设置后浇带，间距为40m左右；混凝土采用补偿收缩混凝土，并加强构造配筋；材料上混凝土减少水灰比，减少塌落度，降低砂率增加骨料粒径，降低杂质含量，选用减少收缩裂缝的外加剂和掺合料；施工上采用保温保湿的养护技术。
三、上部结构的嵌固端及抗震等级
嵌固端的选取是高层建筑结构计算模型中的一个重要假定，它不仅关系到结构中某些构件内力分配的准确性，而且还影响结构产生侧移的真实性，以及结构局部的经济性。
由于场地高差较大，地下一层H3栋处一侧无地下室外墙，没有侧限，所以地下一层顶板不能作为嵌固端，只能以地下二层顶板作为嵌固端。H3栋裙房以上由三座塔楼组成，采用钢筋混凝土部分框支剪力墙结构，转换层位于二层顶，根据高层建筑混凝土结构技术规程规定，当转换层位于三层及三层以上时，其框支柱及剪力墙底部加强部位的抗震等级宜提高一级采用。三座塔楼之中，H3-1、H3-3塔高度77.50m，H3-2塔高度83.8m。框支框架一级，提高一级后为特一级；剪力墙底部加强部位二级，提高一级后为一级；非底部加强部位：H3-1、H3-3塔剪力墙三级, H3-2塔剪力墙二级。地下二层顶板混凝土强度等级C35，采用现浇梁板结构，厚度180，采用双层双向配筋，且每层每向的配筋率不小于0.25%。地下二层柱截面每侧的纵向钢筋面积不应少于地下一层的1.1倍。
四、多塔结构计算分析
本工程结构分析软件采用PKPM计算程序。H3栋为大底盘多塔结构，连成整体的两层地下室及一层裙房为底盘，3座塔楼采用防震缝分开。多塔结构受力复杂，设计要点如下：
1，塔楼对底盘尽量对称布置，塔楼结构与底盘结构质心的距离不大于底盘相应边长的20%。为考虑塔楼之间的相互影响，采用整体建模进行分析设计。楼板按真实情况计算，不作强制性刚性楼板假定。选取足够多的振型，以确保振型参与质量达到总质量的90%，本工程计算振型数为99个。结构扭转为主的第一周期与平动为主的第一周期之比不应大于0.85，计算采用单塔模型，分塔计算，并采用强制刚性楼板假定。考虑偶然偏心的位移比计算采用整体模型建模计算，并采用强制刚性楼板假定。
2，根据《高层建筑混凝土结构技术规程》，楼层侧向刚度不宜小于上部相邻楼层侧向刚度的70％或其上相邻三层侧向刚度平均值的80％，本条规定采用地震力与地震层间位移比的计算来判断。本工程有转换层，位于二层顶，底部大空间大于一层，转换层上部与下部结构等效侧向刚度比不应大于1.3，采用剪弯刚度比计算。无论哪种算法，转换层应指定为薄弱层。
3，为加强底盘与塔楼的整体性，保证底盘与塔楼整体工作，裙房屋面板不小于150，并双层双向通长配筋。多塔楼之间裙房连接体的屋面梁、塔楼中与裙房连接体相连的柱和剪力墙均加强构造配筋。
五、扭转周期比的控制
按照高层建筑混凝土结构技术规程的规定，结构扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比，复杂高层建筑不应大于0.85。本工程H3栋为复杂高层建筑，必须控制扭转周期比不超过0.85，下面以H3栋H3-1塔楼为例论述结构设计过程中控制扭转周期比的主要技术措施。
H3栋H3-1塔楼原设计结构平面图见图一，调整后的结构平面图见图二。结构调整见图示圆圈位置，主要包括：H3-2轴剪力墙延长，H3-6、H3-7轴剪力墙缩短，H3-F轴剪力墙取消。调整前后的数据对比见表一。
图二H3-1塔楼标准层平面(调整后)
控制周期比的目的主要是为了减少扭转效应对结构产生的不利影响。控制周期比的主要方法为增加周边刚度，减弱中间部位刚度，提高抗扭能力。对于剪力墙结构而言，减少中心部位墙体效果往往更加显著，因为周边部位通常开 窗，墙体难以增加。
六、悬挑转换结构
H3栋由于建筑使用的要求，转换层局部采用悬挑结构转换，见图三。
图三悬挑转换平面图
悬挑结构转换的冗余度很低，没有多道防线，一旦悬挑根部破坏，悬挑部分结构就会发生倒塌，所以，对悬挑转换结构的主要构件应采取加强措施，提高抗震能力。本工程主要采取以下措施：
对悬挑梁支座面筋放大，H3-H轴实际配筋比计算值放大2.2倍，H3-1轴实际配筋比计算值放大2.3倍。对悬挑梁箍筋放大，H3-H、H3-1轴悬挑梁实际箍筋配筋比计算值放大5倍。中震作用的地震影响系数约为小震的2.8倍，考虑到各种放大系数，配筋加强后可以控制在中震弹性。 悬挑梁箍筋及纵向构造钢筋构造上要求符合框支梁构造要求，同时在悬挑梁内设置斜撑，这样可以保证此处具有较好的延性，不发生脆性破坏。加强此处转换层以上3层的墙体配筋，分布筋配筋率0.39%，规范规定的最小配筋率为0.3%。
七、结语
第7篇：高层建筑抗震设计范文
关键词:高层住宅 建筑结构 抗震性能 优化设计
中图分类号:TU318 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)06(b)-0076-01
高层住宅建筑结构的抗震设计是建筑工程设计以及施工重点,高层建筑的发展与城市的发展具有密切的联系,城市人口的密集、用地紧张,从而促进人们对高层住宅建筑的要求。为了保证高层建筑结构在地震的作用下不被受到严重破坏以及保证人们的生命财产安全通过对高层住宅建筑结构的抗震优化设计,保证建筑具有良好的抗震性能以及安全性。
1 高层住宅建筑结构的抗震设计原则
高层住宅建筑结构的抗震设计应该选择合适的结构形式,做到刚柔相济,保证建筑结构的抗震性能,并且应该达到建筑物“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震目标。由于建筑物在地震的作用力下,其结构会发生很大的变化,所以高层住宅建筑设计人员应该根据不同的建筑类型以及地震强烈程度采用不同的建筑构造和结构类型,保证设计的建筑结构达到安全性和效益相统一的原则。所以在对高层住宅建筑结构设计的过程中首先应该认真进行抗震设计,综合考虑建筑结构构件的稳定性、承载能力以及刚度和延性等建筑性能,并且对于结构中相对比较薄弱的部位应进一步加强抗震措施。并且在抗震设计使,应该设有多道防线,使建筑结构形成一个完整的抗震结构体系,从而达到高层住宅建筑良好的抗震效果,并且在进行处理建筑结构之间的关系时,应该保证“有效屈服”能够保持较长的阶段,从而可以保证建筑结构的抗倒塌能力和延性[1]。
2 优化策略
对高层建筑结构抗震设计时,首先可以从高层住宅建筑结构的结构体系、建筑结构的规则性等方面着手,在将抗震和消震相结合的基础之上,建立建筑结构延性和结构设计的地震力要求相互影响的双重指标和设计方法,从而可以通过建筑结构形式达到减震消震的效果,从而使高层住宅建筑在地震中具有良好经济的抗震性能。
2.1 建筑结构的抗震设计应重视建筑结构的规则性
(1)在高层住宅建筑抗震设计中建筑主体抗侧力结构应该沿着竖向断面构成变化比较均匀,并且不能出现突变的现象,这种均匀的高层建筑结构能够避免因为结构薄弱层的破坏而造成整个建筑结构破坏,特别是对于强震区的高层住宅建筑应该特别注意。
(2)建筑主体的抗侧力结构的两个主轴方向变形特性以及刚性应该比较相近,这主要是因为高层建筑结构是三维形式,实际的地震作用以及风荷载具有任意的方向性,在设计中使建筑主体抗侧力的两个主轴方向的刚度比较均匀,这就可以保证建筑结构具有良好的抗风能力和抗震性。
(3)在高层住宅建筑抗震设计时,主体抗侧力结构的平面布置应保证同一主轴方向的抗侧力结构刚度应该均匀,这样可以有效避免在主体结构的布置设置中刚性大而延性小的结构,比如长窄的实体剪力墙,这种结构虽然能够满足刚度以及对称性的要求,但是由于在建筑结构中一些结构刚度比较大,所以在地震发生时,将会吸收非常大的能量,造成应力的集中的地方首先受到破坏,从而造成正整体结构的损坏。因此在设计的过程中保证高层住宅建筑同一主轴方向的抗侧力结构刚度的均匀性,对建筑结构的抗震延性具有重要作用。
2.2 抗震结构体系的优化设计
高层住宅建筑结构体系的设计是建筑结构设计中最为重要的问题。建筑结构设计方案的合理性,对建筑结构的经济性以及安全性具有重要的作用。而抗震结构体系是高层住宅建筑抗震设计中关键问题,在抗震结构体系设计的过程中应该设计多道抗震防线,并且还应该根据建筑的类型以及因素进行设计,这样不仅可以避免因为建筑中某些部分的构件的破坏而造成整个建筑体系的抗震能力失效的现象,而且还可以保证建筑设计的安全性。在设计中结合建筑特点、经济条件等因素综合考虑,并且在建筑抗震结构体系的设计中应该选择不承受重力载荷的构件。抗震结构体系必须具有合理的地震作用传递途径,设计中不适合采用轴压比较大的钢筋混凝土框架作为抗震结构体系设计的第一道防线,在抗震设计中设计多道防线主要是为了减少建筑主体结构的地震能量,必要的强度分布以及刚度能够减轻主体结构的破坏[2]。
2.3 层间位移的控制
高层住宅建筑都具有非常大的高宽比,并且在地震以及风力的作用下会产生非常大的层间位移的现象,严重情况会超出结构位移的限制数值,位移限值的大小与建筑结构体系和结构材料、侧向荷载以及装修等多方面因素有关。所以在高层住宅建筑结构设计的过程中应该根据建筑的具体情况以及地理位置等进行设计,不仅应该具有足够的刚度,而且诶还应该有效避免水平载荷作用下造成的位移现象,而影响建筑结构的稳定性、承载能力和舒适度。
参考文献
第8篇：高层建筑抗震设计范文
【关键词】高层建筑；结构；抗震；设计
1.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地震作用，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。建筑物的变形破坏性态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，六级以上必须进行抗震设计。每次强震之后都会伴随多次余震，在建筑抗震设计过程中如果若一味的提高结构抗力，就会增加结构刚度。若只有一道设防，则会导致结构刚度大。所以，建筑物在地震过程中既能满足变形要求，又能减小地震力的双重目标。因此，只有这样才能使建筑物抗震设计过程中防止造成建筑物局部受损。建筑物的抗震结构体系如果刚度太柔，首次被破坏后而余震来临时其结构将因损伤，结构构件协同工作来抵挡地震作用容易导致建筑物过大形变而不能使用。延性较好的分体系组成，地震发生时不会发生整体倾覆。因此，由若干个在地震发生时由具有较好延性。
2.住宅高层建筑结构抗震设计要点
2.1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。大量地震灾害表明，需要对易于采取相应的抗震构造措施并且进行细部处理。地震时，质量沿建筑物竖向变化均匀，需要建筑结构的规则性。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，可以提高承载力分布等多方面因素要求。
2.2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，满足其具有足够的刚度又要避免结构，超过结构的位移限值风荷载作用下的限值比地震作用下的要求严格，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。
2.3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。
3.住宅高层建筑结构抗震的优化设计探讨
住宅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。
3.1建筑场地的选择
选择有利的建筑场地，最好选择有利地段，为减轻高层建筑物的震害。当无法避开时，避开对建筑抗震不利的地段，在选址时，不应在危险地段建造甲、乙、丙类建筑。应加强地基勘察，应采取有效措施。对于不利地段，这就考虑了地震因场地条件间接引起结构破坏的原因。尽量避开不利地质环境，结构工程师应提出避开要求，如活动断层、溶洞、局部突出的山包等。
3.2建筑的平、立面布置
根据新的《建筑抗震设计规范(GB50011-2001)，持力层的选择对建筑物的安全至关重要。要求建筑的形状及抗侧力构件的平面布置宜规则的整体性，不宜用轴压比很大的钢筋混凝土框架柱作为第一道防线。在相同的地震力作用下，又要考虑抗震的要求。多道抗震防线，避免采用严重不规则的设计方案。增大建筑物的固有周期，选择基础方案时，以减少输入主体结构的地震能量。受力性能比较明确，必要的强度的刚度和强度分布，既要考虑经济合理，达到减轻主体结构破坏的目的。设计时容易分析结构在地震时的实际反应和结构的内力分布，容易采取抗震构造措施和进行结构的细部处理。
3.3 抗震结构体系
抗震结构体系体型是抗震设计中应考虑的最关键问题，结合设计、经济条件综合考虑与确定，结构体系应具有多道抗震防线，应优先选用不承受重力荷载的构件如框架填充墙构件。应根据建筑类因素，抗震结构体系必须具有合理的地震作用传递途径，可避免因部分构件破坏而导致整个体系丧失抗震能力。抗震概念设计在选择建筑结构的方案和采取抗震措施时，首先要考虑地震动的性质及其对建筑影响，将橡胶垫层放置于上部建筑物与基础之间，应注意地震的不确定性及其一定的规律性，用以吸收震能量。
4.结语
随着新型结构、高性能材料的出现人类建筑也势必再上新台阶，理顺结构与建筑，使得新型结构建筑要求同时能满足建筑物的使用功能和外观要求。提高结构与设备的关系，需要从目前抗震设计现状出发，设计者应根据工程抗震概念各方面的知识和经验，作出正确的工程判断，找出结构安全与经济合理的最佳结合点，探求处一种实用可行的二步或三步设防的合理有效的抗震设计方法，以更好地适应社会经济和科学技术的发展。 [科]
【参考文献】
［1］高新艳．钢筋混凝土框架结构的整体分析与优化设计[D]．太原：太原理工大学，2007．
第9篇：高层建筑抗震设计范文
关键词：高层建筑；抗震设计
Abstract: the structural seismic design theory with the development of social economy and development, people in the production process, the mastery and application of earthquake resistance and disaster mitigation technology has made a lot of progress, but the building aseismic design method of is a significant issue, not only to be able to develop the existing buildings aseismic design, still can for society and the safety of people's lives and property provided protection.
Keywords: high building; Seismic design
中图分类号：[TU208.3]文献标识码：A 文章编号：
一、引言
随着经济水平的增长和高层建筑的增多，结构抗震分析和设计已变得越来越重要。由于地震作用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、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。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仍然是建筑物安全考虑的重要问题。
二、抗震概念设计的含义
建筑结构的抗震概念设计是指在进行结构抗震设计时，根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想，从概念上，特别是从结构总体上考虑抗震的工程决策，即正确地解决总体方案、材料使用和细部构造，以达到合理抗震设计的目的。抗震概念设计的基本要点有：
1．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。结构应布置多道抗震防线，避免部分结构或构件失效而导致整个体系丧失抗震能力或丧失对重力的承载能力。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。
2．建筑布置宜规则
高层建筑应重视体形和结构的总体布置。由于建筑体形不合理或结构总体布置不合理而造成的地震灾害，在国内外的大地震中都有所见。抗震设计选择的建筑平面和立面布置宜对称、规则，避免采用严重不规则的结构。结构的刚度宜均匀变化，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小，避免有刚度和承载力突然变小的楼层，造成薄弱层的出现，地震时该部分容易破坏。
3．选择合理的结构计算简图和地震作用传递途径
目前大多数高层建筑都可以利用计算机进行程序运算，为保证计算结构的可靠性，要求工程设计人员要熟练掌握结构的简化计算方法，得到结构构件在荷载作用下的计算见图，结构在地震作用下的传力途径要简单、直接，利用合理的力学模型和数学模型获得更为符合实际的抗震验算结果。
4．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。此外，设计前应估算建筑结构的自振周期，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。
三、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。
1．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。
2．振型分解反应谱法
振型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。
3．时程分析法
时程分析法是随着电子计算机技术和试验技术的发展而发展起来的一种计算方法。该方法通过选择一定的地震波，直接输入到所设计的结构，然后对结构的运动微分方程进行数值积分，求得结构在整个地震时程范围内的地震反应。时程分析法属于一种完全动力法，计算量大，但计算精度很高，可分为振型分解法和逐步积分法两种，而逐步积分法是又包含线形加速度法、纽马克β法等多种求解方式。
下面以单质点弹性体系为例，说明按线性加速度求解运动方程的基本原理。这种方法的基本假定是，质点的加速度反映在任一微小时段，即积分时段t内的变化呈线性关系。设已求出ti时刻质点的地震位移δ(ti)、速度(ti)和加速度(ti)，现求经过时段t后在(ti)时刻的位移δ(ti+t)、速度和加速度(ti+t)。线性加速度的变化率为：
现将质点移加速度分别在ti时刻按泰勒级数展开：
将式（1）代入式（2）和式（3），并注意到式（2）和式（3）中δ(ti)的四阶以上导数均为零，于是：
ti+t时刻质点加速度，可前面得出：
式（4）-式（6）为ti+t时刻关于，的代数方程组。
关于线性加速度的多个质点体系时程分析法，其原理与单质点体系基本相同，在此不一一赘述。
四、地震作用下高层建筑动力时程分析算例
有一高层建筑高86m，共24层。本文根据其结构设计施工图建立了质量串有限元数学模型（如图1），其中各楼层用三维质量单元进行模拟，而柱、剪力墙等竖向承重构件用梁单元进行模拟。利用有限元动力特性分析模块计算的结构X向前两阶振型分别是0.154Hz和0.470Hz，Y向前两阶振型分别是0.153Hz和0.461Hz。本文计算选用的地震波为随机生成的地震加速度模拟数据（如图2所示），经瞬态动力分析计算得到的结构顶部加速度响应如图3所示。由图可知，尽管输入的地震波幅值较小，但由于结构的动力放大效应，仍然导致结构上部出现了较大的动力响应。
图1有限元模型
图2基底地震波
图3顶部加速度反应
五、结论
随着社会的发展、结构设计理念的创新及施工技术的进步，促使高层建筑往更高的方向发展，其在地震作用下的安全性也变的尤为重要。但由于高层建筑抗震设计属于繁重而复杂的过程，设计时一定要从概念设计及定量分析两个方向同时入手，从而获得即经济又安全可靠的设计结果。
参考文献：
[1]李爱群，高振世.工程结构抗震设计[M].北京：中国建筑工业出版社，2007.
[2]李国强，李杰，苏小卒.建筑结构抗震设计[M].北京：中国建筑工业出版社，2008.
