高层建筑结构抗震设计篇1

一、高层建筑的概述

在古代人们就开始建造高层建筑，比如埃及的亚历山大港灯塔，高100多米,为石结构。中国山西应县的佛公寺释迦塔，高约为67米，为木结构。 现代高层建筑发展迅速，在大中城市随处可见。高层建筑是指超过10层的住宅建筑和超过24米高的其他民用建筑。高层建筑可以带来明显的社会经济效益:首先,使人口集中，可利用建筑内部的竖向和横向交通缩短部门之间的联系距离，从而提高效率；其次能使大面积建筑的用地大幅度缩小，有可能在城市中心地段选址；第三，可以减少市政建设投资和缩短建筑工期。

由于高层建筑的高度比较高，所以解决水平抗剪问题成为关键，而抗震是解决水平抗剪问题的一个重要因素。然而对于不同的结构形式，同一设防烈度下，抵抗地震能力有很大区别，因此选择合适的结构形式对于高层建筑尤为重要。

二、高层建筑抗震理论分析

2.1 高层建筑抗震的有关规范

建筑应根据其使用功能的重要性分为甲类、乙类、丙类、丁类四个抗震设防类别。甲类建筑应属于重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑，乙类建筑应属于地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑，丙类建筑应属于除甲、乙、丁类以外的一般建筑，丁类建筑应属于抗震次要建筑。多层高层建筑结构的抗震措施是根据抗震等级确定的，抗震等级的确定与建筑物的类别相关，不同的建筑物类别在考虑抗震等级时取用的抗震烈度与建筑场地类别有关，也就是考虑抗震等级时取用烈度与抗震计算时的设防烈度不一定相同。全国大部分地区的房屋抗震设防烈度一般为8度。

2.2 建筑抗震设计的理论

2.2.1、拟静力理论。拟静力理论是20世纪10~40年展起来的一种理论，它在估计地震对结构的作用时，仅假定结构为刚性，地震力水平作用在结构或构件的质量中心上。地震力的大小当于结构的重量乘以一个比例常数（地震系数）。

2.2.2、反应谱理论。反应谱理论是在加世纪40~60年展起来的，它以强地震动加速度观测记录的增多和对地震地面运动特性的进一步了解，以及结构动力反应特性的研究为基础，是加理工学院的一些研究学者对地震动加速度记录的特性进行分析后取得的一个重要成果。

2.2.3、动力理论。动力理论是20世纪70－80年广为应用的地震动力理论。它的发展除了基于60年代以来电子计算机技术和试验技术的发展外，人们对各类结构在地震作用下的线性与非线性反应过程有了较多的了解，同时随着强震观测台站的不断增多，各种受损结构的地震反应记录也不断增多。进一步动力理论也称地震时程分析理论，它把地震作为一个时间过程，选择有代表性的地震动加速度时程作为地震动输入，建筑物简化为多自由度体系，计算得到每一时刻建筑物的地震反应，从而完成抗震设计工作。

2.3 高层建筑抗震措施

在对结构的抗震设计中，除要考虑概念设计、结构抗震验算外，历次地震后人们在限制建筑高度，提高结构延性（限制结构类型和结构材料使用）等方面总结的抗震经验一直是各国规范重视的问题。当前，在抗震设计中，从概念设计，抗震验算及构造措施等三方面入手，在将抗震与消震（结构延性）结合的基础上，建立设计地震力与结构延性要求相互影响的双重设计指标和方法，直至进一步通过一些结构措施（隔震措施，消能减震措施）来减震，即减小结构上的地震作用使得建筑在地震中有良好而经济的抗震性能是当代抗震设计规范发展的方向。而且，强柱弱梁，强剪弱弯和强节点弱构件在提高结构延性方面的作用已得到普遍的认可。

三、高层建筑的结构抗震设计

3.1高层建筑抗震设计的理念

按抗震设计要求进行结构分析与设计时，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，从而满足我国《建筑抗震规范》（GB50011-2001）对建筑的抗震设防提出“三水准、两阶段”的要求，“三水准”即“小震不坏，中震可修，大震不倒”。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，存在许多的不确定因素，因此规定建筑结构当遭遇第一设防烈度地震即低于本地区抗震设防烈度的多遇地震时，结构处于弹性变形阶段，建筑物处于正常使用状态。建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用。因此，要求建筑结构满足多遇地震作用下的承载力极限状态验算，要求建筑的弹性变形不超过规定的弹性变形限值。当遭遇第二设防烈度地震即相当于本地区抗震设防烈度的基本烈度地震时，结构屈服进入非弹性变形阶段，建筑物可能出现一定程度的破坏。但经一般修理或不需修理仍可继续使用。因此，要求结构具有相当的延性能力（变形能力）不发生不可修复的脆性破坏。当遭遇第三设防烈度地震即高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震时，结构虽然破坏较重，但结构的非弹性变形离结构的倒塌尚有一段距离。不致倒塌或者发生危及生命的严重破坏，从而保障了人员的安全。因此在有抗震设防要求的高层建筑除应满足强度、刚度要求外，还要满足延性的要求，使建筑具有足够的变形能力，使其弹塑性变形不超过规定的弹塑性变形限值。

对于“两阶段”设计，其方法步骤如下：第一阶段：第一步采用与第一水准烈度相应的地震动参数，先计算出结构在弹性状态下的地震作用效应，与风、重力荷载效应组合，并引入承载力抗震调整系数，进行构件截面设计，从而满足第一水准的强度要求；第二步是采用同一地震动参数计算出结构的层间位移角，使其不超过抗震规范所规定的限值；同时采用相应的抗震构造措施，保证结构具有足够的延性、变形能力和塑性耗能，从而自动满足第二水准的变形要求。第二阶段：采用与第三水准相对应的地震动参数，计算出结构（特别是柔弱楼层和抗震薄弱环节）的弹塑性层间位移角，使之小于抗震规范的限值。并采用必要的抗震构造措施，从而满足第三水准的防倒塌要求。

3.2高层建筑的抗震设计方法

我国的《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）对各类建筑结构的抗震计算应采用的方法作了以下规定：1、高度不超过40m，以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构，可采用底部剪力法等简化方法。2、除规定1外的建筑结构，宜采用振型分解反应谱方法。3、特别不规则的建筑、甲类建筑和限制高度范围的高层建筑，应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算，可取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值。

高层建筑结构抗震设计篇2

Abstract: this paper briefly introduced the structure design and structure seismic design content, analyzes the structure design of high-rise building aseismic design of the basic idea, summarizes the seismic design used in designing high-rise note details to engineering example analysis introduced the related measures specific design, emphasize the matters needing attention.

Keywords: high building; Structure design; Seismic design; Performance technology

中图分类号：TU97文献标识码：A 文章编号：

引言

随着国家城市人口迅速增多、建设用地日趋紧张及城市规划科学性等要求的提出，高层建筑结构应用越来越广泛，对其各方面的设计研究投入也越来越多。高层建筑的结构设计必须满足抗震设计的各项要求，建筑布置合理设计和平面、立面的对称简洁都是结构设计师需要遵循的原则。抗震性能作为建筑结构基本的设计要求，对于高层建筑结构挑战更大，其自身的特点加上频繁的自然灾害，无疑提升了高层建筑抗震研究与分析的重要意义。

结构设计及结构抗震设计简介

结构设计简单来讲即为通过结构语言以表达出建筑师和其它各专业工程师想要表达的思想，其中结构语言是结构师提炼简化建筑和其它各专业的图纸内容得到的结构元素，这些元素具体指基础、墙、梁、板、柱、楼梯及其它细部大样等。通过结构语言元素以形成建筑物或者构筑物结构竖向及水平向承重和抗力的体系，将各种情况下的荷载通过简洁形式传递到基础上。建筑作为整体性的空间结构，所有的构件都是以较为复杂的形式共同工作着，都不是脱离于结构整体体系单独存在，要实现结构设计的技术先进、安全适用且经济合理就需要考虑多个影响因素。

在结构设计考虑的众多因素之中，地震作用因其随机性、复杂性且不确定性受到众多的研究和关注，但是想准确保证建筑物遭遇罕遇大地震情况下参数和特性仍具有很大的挑战。从结构分析角度来看，因为没有充分的结构空间作用理论支撑，结构的非弹性性质、材料的时效性和阻尼的多变性，使得结构工程的抗震问题必须立足总体的结构地震反应，依据结构破坏过程参数，灵活使用抗震设计相关原则，全面而合理的解决结构设计存在的问题，从大原则到关键细部综合把握，提高结构抗震能力。

高层建筑结构抗震设计基本思想

3.1 抗震概念设计

同数值设计比较而言，概念设计更着眼于总体的结构地震反应，运用人的判断思维能力，以宏观的角度决定结构设计方向。抗震概念设计依据地震震害及工程经验总结的基本设计思想和原则，总体布置兼职结构，最终确定基本的抗震措施。高层建筑的形状选择方面要追求规则、简洁、结构对称、采用防震缝且尽量保证建筑竖向的均匀性。

本文分析具体的实际工程发现，当前的高层建筑均匀性问题集中表现在四个方面，不均匀的布置往往造成刚度和强度的突变，致使满足不了抗震设计三原则。首先是设置填充墙的影响，高层框架结构不当的填充墙设置在地震作用下常常产生结构受力状态改变等不利影响，例如短柱的形成继而造成破坏等，必须分开墙和柱或者以轻质墙来实现框架柱的设计要求。其次是不连续抗震墙的负面影响，这也是建筑需要所导致的，其产生的不均匀性会影响到建筑上下层刚度差异，必须合理布置抗震墙间距并连续布置。另外因为艺术构思或者空间上的需要，还有同层柱刚度不同的现象存在，如果同层间柱刚度差异很大，较大刚度柱子就要承担较大内力，大幅削弱建筑抗震性能，出现这种情况就必须进行结构系统重新排设，平衡化刚度。最后，因高层建筑底层开敞性或者其它层大空间的需要，结构上会出现上下层的不连续情况，竖向刚度产生突变，尤其是柔性底层的建筑，震害非常严重甚至完全倒塌，进行抗震设计时要从概念设计阶段就予以避免。

3.2 抗震设计基本思想理念

高层建筑抗震设计首要思想是简单化处理结构，其主要目的在于保证地震作用下的结构传力途径明确且直接。简单的结构分析结构计算模型、位移和内力较为方便，易于把握对于薄弱部位出现的限制工作，从而保证可靠的结构抗震性能。第二大抗震设计基本思想在于结构均匀性和规则性的抗震设计规范要求，这就要求结构设计全面考虑建筑与结构多方面的情况。要保证建筑良好的整体性，就必须实现结构设计的抗侧力形式平面布置规则并且对称，建筑立面及竖向剖面规则的布置易于控制结构侧向刚度的变化情况，继而避免承载力及侧向刚度的突变。第三是结构刚度及抗震能力必须双向考虑，结构布置更要考虑任意方向地震作用的抵抗能力，保证主轴方向刚度与抗震能力的同时，把握结构强度和延性性能以做到全面抗震。

抗震设计应用于高层建筑结构设计细节

高层建筑结构设计中的抗震细节设计最关键的是薄弱部位的处理措施和多道抗震设防措施的保证。抗震结构体系必须包含多个良好延性保证的分体系组合，具有良好延性的结构构件还需要通过设计连接以实现联合协同工作。汶川地震等强烈地震显示，其后伴随的多次余震往往造成主震后更为强烈的结构损伤，抗震结构体系只有最大可能的增加内部和外部冗余度的数量，有意识的分布一系列屈服区，才能实现以耗能为主的抗震性能要求。高层建筑结构不能片面的强调构件强度，必须综合处理构件间强弱关系，楼层内主要的耗能构件屈服之后仍有抗侧力构件保持在弹性阶段，保证较长的有效屈服时间，实现结构延性及抗倒塌能力。

工程设计分析

某城市商住楼工程地上29层，地下设计3层，总的建筑面积5920m2，1层至3层用于商场，4层至5层用于办公，6层设置转换层及空中花园，上部其余层用于住宅房。该工程项目主体结构采用钢筋混凝土框架剪力墙结构形式，柱截面选用和两种，墙厚在200mm至400mm间，裙楼板厚110mm，住宅板厚100mm，转换层板厚180mm，梁截面主要为和两种。该建筑抗震设防烈度7度，设计地震分组属于第一组，设防类别属于丙类，底部剪力墙和上部随着结构形式不同抗震等级不同，基本设计为一级抗震。对该高层建筑结构进行软件分析结果如下图1所示，分析显示该结构存在超限问题，主要集中在结构扭转不规则、凹凸不规则及竖向抗侧力设置了不连续构件等问题。进行该高层建筑结构抗震设计时，深入剖析了项目相关工程实际和抗震规范对结构规则性要求，采取了多项针对性措施。提高一级底部框支柱和剪力墙加强部位的抗震等级；底部剪力墙加强部位竖向及水平配筋率提高至0.5%；增大转换层板厚并甚至双向双层贯穿板配筋；塔楼楼梯间和周边的楼板厚度增加到150mm，适当布置了拉梁和拉板；在轴压比较大柱中设置芯柱，并提高部分柱的配箍率和配筋率。

图1 高层建筑结构分析结果

6. 结语

高层建筑结构的抗震问题牵涉面较广，随着现代建筑结构复杂化、多样化和新材料出现的发展，传统抗震手段需要结合现代分析技术，总结工程经验，才能保证人民生命财产的安全和社会的稳定发展。

参考文献：

高层建筑结构抗震设计篇3

高层建筑错层结构实际上是由同一楼层的楼板沿着高度方向相互错开而形成了我们看到的富有多样性的室内空间，这样的设计越来越受到消费者的青睐。所以说这样的设计也在城市建设中更加频繁。但是，这样的结构体系其结构是非常复杂的，当面临地震等自然灾害的时候，其与普通高层结构也是不尽相同的，所以说，这些年人们依靠计算机技术的发展，更加深了对高层结构地震抗震反应的研究。

1 高层建筑错层结构的受力特点和影响因素

1.1 高层建筑中错层结构的形成过程

在高层建筑中采用错层结构是为了将室内空间更多样化，不仅要满足人们的住宅需求还要满足人们的视觉要求，在通常情况下一个单元内的几个房间在设有高层的几个层面上，当各个错层之间的高度不相同时，也就形成了各种类型的梁柱结合。根据我国当前的设计风格来说，一般将错层结构分为三类，包括含型错层、交叉错层和混合型错层三种。

1.2 高层建筑错层结构的受力情况

在高层建筑中的错层结构与普通高层中的框架结构的区别主要在于在错层中错开的楼层导致了在结构的一些部位形成竖向的短构建，这样就会将所有的受力都集中在一起，这样是不利于抗震的。其主要原因是在同向受力时由于错层构件本身刚度较大，这样就会将内力集中。所以说在进行高层建筑的时候要注重对错层结构中的短柱问题。

1.3 高层建筑中错层框架剪力墙结构的受力特点

在错层框架监理墙的设计结构中，剪力墙主要承载水平力，在面对地震灾害的时候，错层框架中剪力墙的两道防线就可以将错层结构中的受力点进行改善。

2 高层建筑中错层对建筑结构的不利因素

在高层建筑中错层对建筑影响的不利因素主要存在于两个方面：一是楼板在分块时的错置，这样就会造成高层建筑在建筑过程中的错层构建结构产生内力，进而造成建筑结构变形，这样也就降低了楼板在整体结构的受力能力；第二方面主要表现在楼板错层，这样就会造成一些部位形成竖向的短构建，这样当建筑结构在同向受力的时候就会因为这些错层构建本身的刚度大而产生内力集中现象。也正是因为这两个因素的存在，错层就会对整个建筑结构产生影响。相互错层的相邻楼板之间仅由中间的错层柱来进行支撑，楼板在自身平面内的拉弯刚度早已远远地超越了错层墙的拉弯刚度，当高层建筑结构受到来自各处力的时候，建筑物结构左右两部分受力不均衡，这样就产生了结构变形现象，导致了错层墙中内力的产生。所以说，这样的结构对于高层建筑的抗震是不利的。在高层建筑中采用这样的错层结构对抗震性能会产生很大影响，主要表现在以下几个方面：

（1）相对包含形式的错层结构。这样的结构形式会使上下层楼面的刚度发生变化，这也就导致了当地震发生的时候，由于地震力本身存在不规则性，这样就影响了整个建筑中的抗震能力。

（2）交叉形式的错层结构。这样的机构形式会使上下层之间的平面刚度分散，不能很好的重叠，这样在地震发生的时候就容易使地震力存在于楼层之间，进而对建筑物产生扭矩，这样的结构形式对建筑物主体结构也是不利的，而且这样的错层结构使用的柱大部分是短柱，这样在面对地震的时候产生弯矩的情况要比其他长柱要多，这样的受力结构是比较薄弱的。

（3）混合形式的错层结构。这样的错层结构在地震作用下会使地震力分配不均衡，这样会使同楼层之间产生内力的情况不一样，这样也就造成了各结构构件之间产生的可靠度不同。在高层建筑物中的错层结构的错层部位在竖向抗侧力构件上一般会选取较为低矮的构件，这样在地震作用下的延性较差。

3 高层建筑中错层结构抗震设计的关键问题

高层建筑中的错层结构由于其采用的错层短柱本身具存在着很大的内力，并且还要求错层框架结构在错层位置的短柱需要相互协调来错开楼盖的变形，特别是在发生地震的时候很容易发生破坏。为了将普通高层中错层框架结构的受力情况，我们可以采用以下几种措施来加以改善：

（1）在普通高层建筑中的普通错层框架错层处我们要根据实际情况来增加撑杆，这样就可以借用撑杆的力来将普通错层框架结构错层处短柱所受到的剪力进行转移，减少短柱所受的力。

（2）在高层建筑中的普通错层框架结构的适当位置来增加一些剪力墙，这样就可以很轻松的用剪力墙来分担大部分的错层框架结构水平剪力。

（3）在错层构架的建设时不应该沿着建筑通高来进行设置，在高层建筑错层中应该设置一定数量的贯通层，并且要根据实际情况将错层分成几个区域，并且每个错层区域所覆盖的错层层数也不能太多，在通层位置要适当的进行重点加强。

（4）当对一些比较复杂的高层建筑进行错层设计的时候就需要采用概念设计的思想来对结构方案和不知结构进行确定了，这在设计中是非常重要的。在这样的基础上我们还需要采用计算的方法来对自己提出的设计方案进行验证，通过不断的对比、分析和补充进而选出最适合的设计方案。

（5）在高层建筑中对错层处的设计应该将剪力墙进行纵横形式布置，并且使其形成相互的扶壁，在高层建筑中的错层位置布置单独的框架柱都是不可取的。

4 在高层建筑中进行错层结构的设计时需要注意的事项

在高层建筑中对错层结构的应用是比较广泛的，但是如何才能保证错层结构的安全，如何采用有效的措施来正确处理错层结构就变得尤为重要了。在进行错层结构的设计时我们需要根据具体的问题来进行分析，要充分的对其中存在的一些不利因素进行考虑，重点针对错层中可能会出现的一些薄弱部位从建筑平面的布置、理论计算及抗震构造措施等方面来进行考虑，增强建筑结构的整体受力能力，提高结构的延性。

（1）错层结构中采用的共用柱大多都是短柱，但是短柱本身的延性又比较差，这样当建筑物遭受等同于本地区的设防烈度或者高于设防烈度的地震影响时就会很容易的出现结构破坏甚至建筑物倒塌现象，所以说对建筑中由于错层而形成的短柱我们要尽量的提高短柱的承载力，减小短柱的截面尺寸，并且采用一些有效的措施来提高短柱的延性，进而改善短柱的抗震性能。

（2）我们在进行错层设计的时候要尽可能的使结构平面布置合理，使错层部位的两层竖向构件刚度能够相等，对错层结构平面布置中不对称的结构地震的扭转效应也会十分明显，这样就有可能造成角部抗侧力构件开裂，在设计中应加强这些部位的配筋，增强抗震构造措施。

5 结束语

综上所述，高层建筑中的错层结构变化丰富，层次感也非常强，极大的满足了人们的心理要求，与此同时也为错层结构的发展提出了新的课题。比如说由于受力复杂，一些不确定因素也比较多，地震的特点要求等都为设计施工带来了较大难度，这些都是影响高层建筑错层结构发展的主要因素。所以说，我们要加大对高层建筑中错层结构的深入研究、提升建筑整体性能。

参考文献：

[1]王春伟.浅谈带错层的高层建筑结构抗震设计[J].中国新技术新产品，2011（13）.

高层建筑结构抗震设计篇4

中图分类号：[TU208.3] 文献标识码：A 文章编号：

一、问题的提出

随着经济的发展，对房屋建筑使用功能的要求越来越高，立面体型变化多样化，竖向构件上部与下部不能贯通，例如酒店、公寓、高层住宅底部设有局部大空间门厅，甚至底部几层作为商业用途而全部采用较大柱网的大空间。上述要求与结构的合理、自然布置趋势正好相反，由于高层建筑结构下部楼层受力很大，上部楼层受力较小，正常布置时下部刚度大、墙多、柱网密，到上部墙少、柱网稀疏，结构的正常布置与建筑功能之间就产生了矛盾。为了解决这种矛盾，就必须在结构转换的楼层设置转换层。

二、高层建筑转换结构的形式

带转换层高层建筑结构主要归纳为两大类，一类是其主体结构由上部剪力墙结构与下部筒体框架结构或框架剪力墙结构通过转换层组成；另一类是其主体结构由上部小柱网框架、筒体、剪力墙结构与下部大柱网框架、筒体、剪力墙结构通过结构转换层组成。而结构转换层的类型又可分为两类：一类是梁式转换，包括梁、桁架、空腹桁架、箱型结构、斜撑等，另一类是板式转换，一般是由一块整体浇注的厚平板组成。除此之外，近年又出现许多新的转换结构形式，如搭接柱转换结构、宽扁梁转换结构、斜撑转换结构。

梁式转换层结构，由于其受力、传力比较直接，且还可提供一定的建筑设备利用的空间，因而是目前得到最广泛应用的转换结构形式；板式转换结构，受力、传力比较复杂、不够明确，板内应力分布复杂，而且经济性较差，所以此结构形式较少被采用。

三、震害实例[1]

A．美国橄榄景医院主楼（1971年2月9日美国加利福尼亚州圣费南多发生里氏6.4级地震），震害如下：

震害分析：1~2层为框架，2层有较多的砖填充墙，3层 以上为框架—抗震墙，上刚下柔，上下部的刚度相差悬殊，建筑上部3~6层的刚度比下部1~2层的大10倍以上，底部两层在地震后破坏严重，平均残余侧移达380mm，最大为710mm。

B．帝国县行政办公大楼（ICSB大楼）（1979年10月15日美国加利福利亚El Centro发生里氏6.4级地震），该建筑平面布置如下

ICSB大楼平面

（a）首层平面（b）2~5层平面

震害如下：一层G轴4根柱严重破坏，柱下端混凝土压碎，主筋呈灯笼状外鼓，外端两根柱的破坏比中间两根柱严重，剪力墙和楼板没有明显的剪切破坏。

震害分析：该建筑表面看似简单、规则，但第一层剪力墙的布置是不对称的，且2~6层东西两侧的剪力墙在第一层中断，设计者为了改善首层的刚度和承载能力，在第一层增设了4片剪力墙，通过这样，2~6层的绝大部分剪力和倾覆力矩由东、西两侧剪力墙承担，到了第一层需通过第二层楼板将剪力墙的剪力传递到中间4片短剪力墙；由于这4片剪力墙的布置不对称，东侧第一层的4根柱由于到刚度中心的距离最远，必将承受一定的剪力，所以东侧框支柱在地震中破坏严重，而西侧框支柱由于离刚度中心较近，承受的地震剪力较小而无明显破坏。

C．日本神户A公寓（1995年日本阪神大地震），震害如下：

震害分析：该建筑西楼框支层（1~3层）的层刚度与上部楼层（4~10层）相比，不但没有减弱，还大于上部楼层刚度，但框支层剪力墙布置严重偏心，西楼西部有相当多的落地剪力墙，但1~3层的东侧布置了5片框支墙，使框支层（1~3层）与上部刚度偏心率很大，地震中扭转效应大，加剧了原本薄弱的框支柱的破坏，框支柱的破坏严重，出现东侧第3层倒塌破坏的结果。

D.日本FY大楼（1995年日本阪神大地震），震害如下：

FY大楼A轴1层南侧边柱上端破坏FY大楼A轴1层北侧边柱脚破坏

震害分析：1）、该建筑沿东西向层数不同，东侧仅3层，西侧7层，地震作用下，使得西侧的扭转影响较大，加剧了西侧框支柱的漂亮；2）、地震作用下，上部剪力墙的倾覆力矩使1、2层的框支柱产生较大的轴向拉、压力，上部剪力墙的剪力不能全部传递到落地剪力墙上，使框支柱承受一部分剪力，7层部分的西侧框支柱轴力最大，破坏也最严重。

转换结构地震破坏的例子很多，这里只对以上几种典型的情况做了简要介绍，目的是为了使结构设计师加深对转换结构，尤其是高层转换结构设计的认识和理解，并在设计中引起足够的重视。

四、高层结构抗震概念设计的特点

（1）带转换层高层建筑结构由于上、下层竖向构件不连续，结构竖向刚度发生变化转换层上下楼层构件内力、位移发生突变，对抗震不利。研究表明，影响带转换层高层建筑结构抗震性能的主要因素为：1）转换层设置高度---转换层位置越高，转换层上下层间位移角包络及剪力分配和传力途径突变越明显，转换层下部的框支框架越易开裂和屈服；2）转换层上下楼层刚度---转换层上下楼层的剪切刚度宜尽量接近；对转换位置较低的结构，控制侧向刚度比可以控制转换层附近的层间位移角及内力突变；对转换位置较高的结构，还应控制转换层上下部结构的等效刚度比。

（2）转换构件除满足刚度、强度、延性的要求外，还要注意保证转换层楼盖的整体刚度。一般而言，转换层楼盖受力较大，除协助转换梁工作外，楼盖还要承受上部结构竖向构件传来的水平力传递到下部竖向构件上去。震害表明，转换构件的刚度较弱，楼盖的刚度和抗剪承载力较弱，使楼盖破坏严重、转换构件上部的剪力墙、柱破坏严重。

（3）落地剪力墙与框支柱的布置宜均匀、对称，结构刚度偏心不宜过大，以免地震中由于扭转效应使框支柱严重破坏。框支柱的设计还要注意上部墙体地震倾覆力矩产生的框支柱轴向拉、压力的影响，尤其是单跨框支框架，轴向拉、压力往往会成为框支柱破坏的主要原因，抗震设计一般不宜采用单跨框支框架。

（4）抗震设计中需要加强的部位应包括底部及转换层以上1~2层的楼板、剪力墙和柱。结构的延性耗能机制宜呈现在加强部位以上的结构中

五、高层转换结构设计的原则

尽管高层结构本身有一些抗震不利的因素，但是只要能合理设计，把握好几个原则，还是能达到比较满意的抗震效果的，下面对转换结构设计的原则做如下总结。

尽量减少转换

在可能的情况下尽量减少主体结构的转换，核心筒、剪力墙、框架柱等竖向主体构件应尽量落地，以满足受力直接，刚度连续，既经济又合理。

使传力直接

在可能情况下注意主体结构上部和下部竖向构件的协调对应关系，使转换结构尽可能处于传力比较直接。上部剪力墙宜尽可能采用大开间剪力墙结构，既容易满足上下部刚度比的要求，又便于下部大开间框支柱、转换梁的布置；上部小柱网的结构，宜尽量使其柱网与下部大柱网的轴线有较好的对应插入关系，以使转换梁的布置比较合理明确。总之，应尽量避免多级转换梁转换，慎重采用传力复杂、抗震不利的板式转换。如上下柱网确实无法对齐时，尽量采用箱型转换。

强化下部、弱化上部

对于上部剪力墙下部筒体框架、剪力墙框架的结构，要注意适当增强下部筒体、剪力墙，适当减弱上部剪力墙，以使转换层上下部分主体结构间剪切刚度比尽量接近，且不大于2。对于框架结构上部小柱网，下部大柱网时，要注意上部框架梁截面适当减弱，下部框架梁截面适当加强，从而可以做到上下部的层间刚度比接近。

加强下部结构的措施：加大筒体及落地墙厚度、提高混凝土强度等级、必要时可在房屋周边增加部分剪力墙、壁式框架或楼梯间筒体，提高抗震能力。

弱化上部结构的措施：不落地剪力墙开洞、开口、减小墙体厚度等。

优化转换结构

抗震设计时，却因建筑功能需要采用高位转换时，转换结构宜优先选择地震作用下、不致引起框支柱柱顶弯矩过大、柱剪力过大的结构形式，如斜腹杆桁架、空腹桁架和扁梁等，同时要注意需满足重力荷载作用下承载力、刚度的要求。

计算细致全面

带转换层的高层结构，在转换层及其上下几层的主体结构筒、墙、框架中应力比较集中、复杂，除满足结构的整体分析外，还应辅以该部分结构的有限元分析，取转换以上至少两层结构进入局部计算模型，并注意模型边界条件符合实际情况。整体结构计算需采取两个以上不同力学模型的程序进行抗震计算，还应进行弹性时程分析计算并宜采用弹塑性时程分析进行校核.

六、结语

本文对高层建筑转换结构的形式做了简要介绍，并通过几个较典型的震害实例对高层结构抗震概念设计的特点进行分析，最后总结高层建筑结构设计时应注意的原则，希望本文对初次做转换结构设计的工程师们有一定的指导作用。

[1]徐培福，复杂高层建筑结构设计，北京：中国建筑工业出版社，2005（2）

高层建筑结构抗震设计篇5

高层建筑在本质上就是竖向的悬臂结构，其可以在垂直荷载的结构上产生轴向力，进而提高建筑物高大体积的线性垂直效率，在此过程中，高层建筑结构会在水平荷载的弯矩下能够成为一个受力点，其受力特征就是当垂直荷载方向不变的情况下，会随着建筑物的增高而增加，并且水平荷载可以来自各个方向。当高层建筑受到均布荷载影响的时候，弯矩与建筑物之间就会出现第二次的变化，无论是侧移特点还是竖向荷载，都会出现较小的变化。当水平荷载在均布荷载情况下，侧移与高度会出现四次方的变化，在一定程度上，能够突出混凝土抗震结构特点。

2高层建筑混凝土抗震结构的设计要求

在高层建筑混凝土抗震结构设计之前，设计人员要对其要求加以全面的了解，保证能够提高设计效率［1］。首先，在高层建筑混凝土抗震结构设计的过程中，必须要满足发生严重地震时不倾倒的要求，在遭遇中级地震的之后，经过维护与检修可以再次使用，在遭遇微弱地震之后，高层建筑混凝土抗震结构可以保持在整体结构稳定牢固的状态，即“小震不坏，中震可修，大震不倒”的建筑抗震三水准。同时，设计人员还要对各方面影响因素加以考虑，保证能够提高高层建筑混凝土抗震结构设计的科学性与合理性，并根据高层建筑的实际情况，制定完善的设计与规划方案，满足抗震设计需求，保证高层建筑混凝土抗震结构的稳定性，为其发展奠定良好基础［2］。其次，高层建筑混凝土抗震结构设计人员在执行工作的过程中，要保证结构设计刚度满足相关要求，并且全面了解高层建筑混凝土抗震设计物理学知识，或是机械设备的运行原理，保证能够通过适当的调整与配合，不断提升高层混凝土抗震结构的抗震效果，使其波动力在一定范围之内，进而提高抗震结构设计质量，为其发展奠定良好基础［3］。最后，高层建筑混凝土抗震结构设计人员在设计过程中，必须要重视某些连接点与结构构件的受力情况，保证能够采取有效的减震措施，避免在遭受地震灾害的时候，出现严重的经济损失，导致高层建筑混凝土结构出现连续损坏的现象，进而形成崩塌的后果。另外，高层混凝土抗震结构设计人员必须要对抗震结构的抗震性能进行改善，保证其强度与刚度符合相关需求，进而形成良好的结构体系，提高其抗震效果，促进建筑事业的长远发展［4］。

3高层建筑混凝土抗震结构设计策略

高层建筑混凝土抗震结构设计人员在设计过程中，必须要对自身工作加以重视，保证能够提高设计质量，为人们营造良好的生活环境，在提升人们生活质量的基础上，促进国民经济的提高。

3．1优化抗震结构功能

在设计人员对建筑混凝土抗震结构进行设计的过程中，必须要对抗震结构功能加以重视，保证能够提高其抗震质量。设计人员必须要对功能造价与要求加以重视，保证能够结合相关设计原则对凹槽建筑混凝土抗震结构的功能加以完善，在约束条件与目标的影响下，优化其使用功能［5］。

3．2抗震结构体系的优化

高层混凝土混凝土抗震结构体系的优化是利用悬挂、筒体与剪力墙等结构形式。不仅如此，以框架核心筒结构为例，设计同时要注意由于设置伸臂桁架和腰桁架加强层引起的相对薄弱层的出现，从而导致刚度和承载力的突变，这对高层结构抗震是不利的，通常应采用有限刚度设计理念，适当“削弱加强层”。另外，设计应结合高层建筑混凝土抗震社会效应与美学效应，科学、合理的对工程造价进行控制，保证能够设计出质量较高的抗震结构体系。

3．3科学、合理的选择建设位置

经过对地震灾害的分析，高层混凝土抗震结构的建设位置对于抗震效果会产生直接的影响，因此，在设计过程中，必须要科学、合理的选择建设位置，并且全面考虑高层混凝土建筑抗震地质条件，此时应该注意到，不可以选择在变电站、火电厂等附近，避免受到不安全因素的影响，同时，还要避免在山坡与丘陵的附近选择建设位置，为其发展奠定良好基础。

3．4优化结构设计方案

在设计高层建筑混凝土抗震结构的过程中，设计人员要对设计方案加以优化，首先，要科学、合理的对其进行布局，保证能够有效协调与控制高层建筑混凝土抗震结构的受力情况，进而达到受力均匀与平衡的目的。其次，设计人员要保证高层建筑混凝土抗震结构设计的层次性，进而提高其抗震的稳定性。最后，设计人员必须要结合建设区域地质情况特点，严格处理重点关键抗震部位，进而提高其抗震质量。

3．5重视抗震扭转效力

在地震过程中会出现较多的扭转作用、竖向作用与水平作用，在一定程度上，会对建筑物造成破坏性影响，导致出现破裂甚至是倒塌的现象。因此，高层建筑混凝土抗震结构设计人员要对结构的扭转效力加以重视，保证能够提高其位移结构刚度，进而达到相关设计标准，确保高层建筑混凝土抗震结构每一个部分都能达到相关设计标准，及时发现抗震结构设计中存在的问题，并且采取有效措施对其进行调整，最大程度上提高高层建筑混凝土抗震结构的设计效率，使其设计质量得以提升，促进建筑行业的经济发展，使其向着更好的方向发展。

4结语

高层建筑混凝土抗震结构的设计，对于人们的生活质量与安全性产生直接影响，相关设计人员必须要严格遵循设计原则，阶段性的学习新型抗震结构设计知识，充分考虑到设计工作影响因素，保证能够提高其设计质量，同时，在设计人员实施工作期间，必须要对抗震结构设计经济效益加以重视，提高成本控制效率。

作者:浦心宇 单位:重庆大学土木工程学院

参考文献:

［1］罗联训．浅论高层混凝土建筑抗震结构设计［J］．中华民居，2014(18):25．

［2］李鸥．浅议高层混凝土建筑抗震结构设计［J］．价值工程，2015，34(9):175－176．

高层建筑结构抗震设计篇6

1引言

随着当前我国建筑行业的不断发展，高层建筑的数量越来越多，相应高层建筑的设计应用需要切实围绕着结构进行详细分析，保障具体高层建筑结构能够体现出较强的稳定性和可靠性，规避可能形成的较大隐患威胁。在高层建筑结构设计处理中，抗震设计是比较基本的要点内容，其同样也是维系高层建筑整体结构应用性能的重要条件，应该从设计方案入手进行详细把关，有效规避可能形成的各类不良干扰，为后续高层建筑物的实际应用以及人员安全提供较强保障作用。

2高层建筑抗震结构设计原则

对于当前高层建筑的设计处理，其标准化要求越来越高，为了更好实现对于高层建筑的设计水平优化，必然需要切实围绕着抗震性能进行详细关注，确保其满足于相关标准需求，遵循较为合理的设计原则和标准也就显得极为必要。现阶段高层建筑抗震结构设计应该遵循“小震不坏，中震可修，大震不倒”的整体原则，保障后续高层建筑的应用能够体现出较强的可靠价值，避免了可能形成的高层建筑变形或者是坍塌威胁。

为了较好实现对于高层建筑抗震结构设计优化，必须要切实把握好各个方面的核心设计要点，确保其能够体现出较强的实用性效果，有效规避可能形成的较大威胁隐患。结合这种高层建筑抗震结构设计工作的落实，其主要涉及到了三个方面的基本要求：首先，抗震设防标准是比较重要的一个核心要素，其对于最终高层建筑抗震性能的影响较为直接，需要结合本地区相关标准进行合理选择和明确，避免在设置中出现较为明显的不匹配问题，应该注重整体性能的优化；其次，还需要重点明确基本设计方案要求，尤其是需要把握好抗震结构设计的基本影响因素，对于高层建筑结构的抗变形能力以及强度进行详细分析，避免在这些方面形成较大的不良干扰，确保抗震性能；最后，对于高层建筑抗震结构设计的保障，其还需要从施工入手进行重点把关，确保施工质量较为可靠，如此才能够营造较为理想的基本结构稳定性效果，避免形成较大的抗震隐患威胁，将抗震性能落实到实处。

高层建筑抗震结构设计工作的落实往往还需要切实把握好具体设计流程，这些基本流程中必然也涉及到了相应设计要求和基本原则。当前高层建筑抗震结构设计中比较核心的基本流程环节涉及到了以下几项内容：首先，需要切实做好概念设计工作，概念设计有助于实现对于高层建筑结构的整体把关，对于各个基本抗震原则和落实具备较强作用价值，应该在设计工作中予以首先考虑；其次，抗震计算分析同样也是比较核心的基本内容，其落实难度同样也比较大，并且很容易在实际操作过程中表现出较为明显的错乱和偏差威胁，如此也就需要在具体计算分析中进行精确把关，规避可能出现的较大威胁；最后，还需要切实把握好对于构造措施的规范，其主要就是为了保障结构的完整性，确保各个基本结构单元的协调性，避免在相应结构中出现较为明显的薄弱环节。

3高层建筑抗震结构设计要点

3.1恰当选择抗震结构体系

为了较好实现高层建筑抗震结构设计方案优化，必然需要首先围绕着抗震结构体系进行恰当选择，确保其能够和高层建筑相吻合，体现出较强的可靠性，有效规避可能形成的较大威胁隐患，尤其是在各个方向的作用力方面，更是需要予以高度重视，避免在任何环节中出现较为明显的不稳定威胁。结合当前高层建筑常见结构体系的应用，其主要涉及到了框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构以及筒状结构等，这些结构体系类型的应用存在着较为明显的差异性，具体应用存在的抗震性能也各不相同，需要结合高层建筑的要求进行详细分析，避免形成较大的不良威胁和隐患。在具体抗震结构体系的选择中，重点关注抗侧力结构的表现是比较重要的一点，需要分析水平荷载以及垂直荷载，尽量选择一些规则图形进行设计，避免随意应用较为繁杂的结构类型二影响到最终结构体系的稳定性，规避可能形成的结构抗震性能较大不良干扰，同时保障自身结构体系的协调性。

3.2设置多道防震体系

对于高层建筑抗震结构设计工作的落实，其还需要重点围绕着具体防震体系的有效设置进行把关，确保这些防震体系都能够表现出较强的作用价值，较好实现对于相关问题的规避控制效果。基于这些防震体系的有效设置，其一般需要结合高层建筑结构的具体类型进行详细分析，尤其是要把握好高层建筑的高度以及楼层状况，进而也就能够选择合理的防震装置进行有效加装，提升整体高层建筑结构的抗震水平，解决高层建筑抗震性能不足问题。当然，在具体防震体系的设置中，往往还需要重点把握好对于具体装置的详细分析，确保这些装置能够应用较为匹配，并且自身能够和周围其它结构较为协调，维系高层建筑结构的整体稳定性效果，能够发挥出最强作用价值。

3.3选择恰当抗震等级

在高层建筑抗震结构设计处理中，切实做好抗震等级的恰当选择也是比较重要的一个方面，这种抗震等级的选择主要就是考虑相应国家高层建筑结构设计标准，结合当地地质条件以及地震发生状况进行分析，避免因为抗震等级的选择不合理而形成较为明显的威胁和不良干扰。基于此，必然需要相關高层建筑抗震结构设计人员能够在设计开始前，做好对于相关资料信息的全方位搜集，保障高层建筑抗震结构设计能够有序推进，并且能够体现出较强的实际作用价值，尤其是对于维系建筑结构体系的稳定性，能够发挥出较强优势，适应于当地地质状况，避免在后续因为遭遇外界作用力变化而影响自身稳定性。

3.4合理选择施工材料

对于高层建筑抗震结构设计工作的落实，其必然还和施工材料存在着较为直接的联系，因为施工材料的选择不合理而带来的不良威胁是比较明显的，应该在实际操作中予以高度重视。在当前高层建筑抗震结构设计中，其最为常见的基本材料就是钢筋混凝土材料，这也是高层建筑施工建设的主要材料类型，应该结合具体结构抗震性能要求进行恰当选择。此外，为了更好实现对于结构施工材料选择的优化，还应该重点结合新型材料的适当应用进行添加处理，比如对于各类聚合物材料的应用，就能够明显提升整体高层建筑结构抗震性能，应该结合原有材料进行恰当选用。

高层建筑结构抗震设计篇7

一、引言

建筑抗震的实践表明，高层建筑物如果缺乏良好的抗震设计，没有良好的总体布置方案，仅仅依靠结构抗震计算，采取抗震构造措施是远远不够的，不能达到良好的抗震效果。当较强地震发生的时候，高层建筑物无法发挥很好的抗震效果，不能起到降低震害的效果。因此，在高程建筑设计的实际工作中，为了提高设计水平，保证高层建筑的强度和质量，提高高层建筑的抗震能力，必须重视取相应的策略，从多个方面入手，优化高层建筑结构的抗震设计，提高建筑结构的抗震能力，为人们的生产生活创造良好的条件。文章结合高层建筑的设计情况，主要探讨分析了抗震优化设计的相关问题，并提出了具体的提高高层建筑结构抗震能力的策略，以供实际工作进行参考和借鉴。

二、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。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。

三、 高层建筑结构抗震设计的关键问题

对于高层建筑来说，提高其抗震能力无疑是其十分重要的工作。而要提高抗震能力，首先就得做好设计工作，优化抗震设计，把握好其中的关键问题。具体来说，这些关键问题包括以下几个方面。

1. 场地选择。场地的选择对高层建筑结构的抗震能力会产生直接的影响。如果场地选择不好，不仅影响高层建筑的抗震性能，还会给人们的生产生活带来极大的不便。具体来说，在进行场地选择的时候，应该选择有利于抗震的场地，避开危险地段，避开对高层建筑结构抗震不利的地段。选择地段安全、地基稳定的地段。如果确实不能避开不良地段的话，为了提高高层建筑的抗震性能，就必须采取相应的促使对地段进行处理和加工，以满足施工的要求，提高高层建设结构的抗震能力。

2. 结构体系选择。第一，结构体系需要避免对高层建筑整体抗震产生不利影响。在进行设计的时候，需要考虑不能因为部分结构的破坏而导致整个高层建筑结构抗震能力下降或者丧失。即使某一构件停止工作，但是其他的构件却不能失去效能，以免影响整个高层建筑物的抗震能力。第二，结构体系需要有明确的计算简图和合理的地震作用传播途径。第三，结构体系必须具备良好承载能力、变形能力、消耗地震能量的能力。由于钢筋混凝土结构具有上述良好的能力，所以在高层建筑结构设计中，需要使用钢筋混凝土结构。第四，结构体系需要具

有合理的刚度和强度。这是应对地震，降低地震给高层建筑物带来损害的必备条件。

3. 结构的规则性。在高层建筑结构抗震设计中，还需要重视建筑平面布置的规则性。在平面布置上需要注意符合抗震的设计原则，采用规则的设计方案，不能采用不规则的方案。结构的规则性主要表现在高层建筑主体抗侧力结构上，尤其需要注意以下四个问题。第一，高层建筑主体抗侧力结构需要注意两个主轴方向的刚度需要比较接近，其变形特性还需要比较的相似。第二，高层建筑主体抗侧力结构构成变化比较均匀，不应当有突变的情况发生。第三，从高层建筑主体抗侧力结构的平面布置来看，需要注意的是，应该注意同一主轴方向的各片抗侧力结构刚度尽量均匀，这样有利于高层建筑整体的抗震性能的发挥。第四，高层建筑主体抗侧力结构的平面布置需要注意，中央核心和周边结构的刚度协调均匀，以避免产生过大的扭曲变形。

四、高层建筑结构抗震的设计探讨

高层建筑结构抗震的设计，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。

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。

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。

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。

五、结语

文章结合高层建筑的设计，介绍了其结构抗震优化设计的关键问题，并分析了提高高层建筑结构抗震设计的具体措施，以期能够为高层建筑抗震设计的实际工作提供借鉴和指导。然而，高层建筑结构抗震优化设计是一个不断发展和进步的过程，随着新技术的运用和实际经验的总结，高层建筑结构抗震设计必将得到进一步的发展。今后在实际工作中，我们需要重视经验的积累和总结，并注重创新，以更好的推动高层建筑结构抗震优化设计的发展，为人们的生产生活创造良好的条件。

参考文献

高层建筑结构抗震设计篇8

现今，我国的大部分城市内都是高楼耸立，对于高层建筑结构的设计是一项较复杂责任繁重的系统工程，尤其是抗震的结构设计，其设计的好坏将直接影响高层建筑的工程质量，特别是在地震多发区，因此，这就需要设计人员要充分认识高层建筑抗震结构设计中容易出现的问题，不断进行总结和改进，以完善高层建筑的抗震结构设计。

1 高层建筑抗震结构设计中的常见问题

1.1 高层建筑的高度问题

根据我国现行的相关结构技术规定，在一定设防烈度和一定结构型式下，钢筋混凝土高层建筑要有一个适宜的高度。也就是说，在这个高度的范围内，建筑的抗震性能是比较可靠地，但是目前，存在少数的高层建筑的高度超过了规定的范围，如果在地震力的作用下，极易改变超过限制的高层建筑物的变形破坏性态以及其他影响因素，那么就会大大降低高层建筑的抗震能力，对于抗震结构设计的一些相关参数也要重新选取。

1.2 结构体系以及建筑材料的选用

结构体系以及建筑材料的选用对于高层建筑的抗震性能具有非常重要的意义，尤其是在地震的多发区，更应该重视科学合理的结构体系以及建筑材料的选用。在我国，多部分的高层建筑结构体系是钢筋混凝土核心筒以及混合结构为主，所以对于变形的控制通常要以这种结构的位移值为基准。但是，这种情况下，如果发生弯曲变形，导致的侧移会比较大，进而增加钢结构的承受压力，为了保证效果，使其控制在规范的侧移值内，通常需要设置伸臂结构或加大混凝土筒的刚度。

1.3 抗震设防烈度过低

根据可靠的数据以及专家分析，我国现行的高层建筑抗震的结构设计的安全度远远不能满足社会的需求，有数据显示，我国的高层建筑抗震实际的安全度很可能是世界上最低的一个国家。在经济科技都快速发展的情况下，我国的高层建筑抗震结构的设计原则，即“小震不坏，中震可修，大震不倒”，在这种新形势下，有必要进行重新的修订。由于我国现行的高层建筑抗震结构的设防标准过低，由于其结构失效，经常会导致严重的后果。

1.4 轴压比与短柱问题

在高层建筑结构设计中，如果是采用钢筋混凝土的结构体系中，为了控制柱的轴压比，增加柱的横断面，而柱的纵向钢筋却为构造配筋。对柱的轴压比进行限制主要是为了使柱子处于较大的偏压状态下，避免受拉钢筋的破损，进而降低高层建筑的整体结构延性。

2 高层建筑抗震结构设计的原则以及基本方法

2.1 抗震结构的设计原则

2.1.1 结构设计的整体性

高层建筑的楼盖对于其结构的整体性占据着不可或缺的位置。楼盖就类似于一个横向的水平隔板，将惯性力聚集起来，并向各个竖向抗侧力的子结构传递，尤其是当这些子结构的布置不均匀或过于复杂时，楼盖就可以很好的将这些抗侧力子结构组织起来，进行协同合作，来承受地震的作用。

2.1.2 结构设计的简单性

高层建筑结构设计的简单性主要是指在地震的作用下，具有极其明确清晰的直接传力方式。在相关的规范中对于结构体系有明确的要求，即结构体系要有明确的计算简图以及合理的地震作用传递途径。换句话说，只有高层建筑结构的设计越简单，才能够分析出结构的计算模型、内力以及位移，进而提高对高层建筑结构的抗震性能的预测的可靠性。

2.2 抗震结构的设计方法

2.2.1 基于水平位移的抗震结构设计

基于水平位移的抗震结构设计主要是为了使结构的变形能力能够保持在预期的地震作用下（通常是在大地震的情况下）的变形要求。此外，要根据界面的应变大小以及分布，来确定建筑的构件标准，同时在确定构件的变形值时，要以构件的变形以及其与结构位移的关系来确定。首先，要充分研究高层建筑的一些简单结构的构件变形，以及其与配筋的关系，严格按照变形的要求来设计合理的构件，进而对建筑的整体结构进入弹塑性后的变形与构件变形的关系。因此，这时就要设计在大地震的作用下的变形，这也将是高层建筑抗震结构的未来的发展趋势。

2.2.2 推广使用隔震和消能减震设计

现今，在高层建筑的抗震设计中，多采用的是传统的抗震结构体系，也就是延性结构体系，主要是控制建筑结构的刚度，如果发生地震，就会使建筑的构件进入非弹性的状态中，使其具有较大的延性，进而有助于地震作用下的能量的消耗，尽可能的减小地震效应，避免建筑物的倒塌。此外，通过采用相关的隔震措施，如软垫隔震、摆动隔震以及滑移隔震等，可以改变高层建筑的动力特性，进而减少所受到的地震能量的作用，同时通过采用高延性构件，也可以增加高层建筑结构的耗能能力，有助于减轻地震效应。

2.2.3 降低高层建筑结构的自重

如若是在相同的地基承载能力条件下，降低高层建筑结构的自身重量可以使在不增加地基以及其造价的情况下，可以在相关的规定范围内，尤其是在软土层的地基上，可以增加高层建筑的层数。研究显示，由于高层建筑的高度很大，重心也相应较高，所以，建筑的重量越大，受地震作用的倾覆力矩的效应就越大。

因此，在高层建筑的抗震结构设计中，要尽量采用轻质材料来填充高层建筑物的填充墙及隔墙。

2.2.4 设置多道抗震防线

通常在地震后都会伴有多次的余震，那么对于高层建筑结构如果只设置一道抗震防线，往往会只因首次的强烈地震就会遭到严重的破损，甚至倒塌。因此，有必要对高层建筑设置多道抗震防线。在一个高层建筑的抗震体系下，应该由多个延性较好的分体系组成，当第一道抗震防线遭到冲击时，其他的抗震防线便能够接替第一道防线继续抵挡随后的地震冲击，通过多道防线的协同合作，可有效地防止高层建筑的倒塌。

3 高层建筑抗震结构设计的前景

虽然我国的高层建筑水平稳步的提升，但是在高层建筑抗震的结构设计中仍然面临很多新的问题和挑战。其中，首先对于影响高层建筑抗震结构的设计效果的关键因素就是建筑材料的选用，提高每一项建筑材料的抗震指标可以很好地提高高层建筑的整体抗震性能，因此，科研人员要加强对于新型复合高性能的建筑材料的研发，以促进抗震技术，进而满足高层建筑抗震结构设计的需求。其次，对于不同的抗震能力的需求，要采取相应的抗震措施，设置是对于同一个高层建筑的不同部位和楼层以及对于性能的要求不同时，都要选用不同的标准的构件。因此，高层建筑抗震结构的设计人员在实际工作中，要根据自身的专业水平知识以及实际经验，并结合对具体的高层建筑的抗震性能要求及措施，来设计出符合抗震设防烈度标准的高层建筑结构。另外，高层建筑的抗震结构体系也开始逐渐以柔性为主，而不在是传统中的以硬性为主的结构体系。最后，对于高层建筑抗震结构的计算方式也发生了改变，即从线性分析向非线性分析转变，从确定性分析向非确定性分析转变，从振型分解反应分析向时程分析法转变。

4 总结：

综上所述，高层建筑的抗震结构设计是整个建筑工程的关键环节，但是在我国高层建筑的抗震结构设计上处于起步阶段，仍需要进一步的完善。因此，设计人员用综合多方面的因素进行分析，同时，结合新型的高性能材料以及抗震结构理念，以提高高层建筑抗震结构的设计水平，进而促进我国高层建筑的抗震结构设计方法的发展。

参考文献：

高层建筑结构抗震设计篇9

高层住宅建筑在如今的城市当中已经变得越来越普遍，高层住宅建筑的抗震优化设计也变得越来越重要，特别是在我国的一些地震的多发区域，抗震的优化设计变得更加重要。如果不能设计出抗震合理的高层住宅来抵抗地震灾害，将会对人们的生命财产造成巨大损失。所以高层住宅建筑的抗震优化设计仍是我们设计之中要首先面对的迫切任务。

一、高层住宅建筑结构设计的基本要求

随着我国社会的进步和经济的飞速发展，对于高层住宅建筑的要求越来越高，人们要入住的住宅不在只满足抵抗地震的安全性方面，也对高层住宅提出了其他方面的要求。

（一）满足结构安全性

高层住宅建筑要能够入住的必要条件首先是结构安全性，只有高层建筑结构具有了足够的安全性，人们才能放心的入住进去。一个没有结构安全性的高层住宅建筑是不能满足人的入住要求的。结构安全性是房屋能够入住的基本条件。

（二）满足舒适性和耐久性要求

高层住宅在实行商品化后，成为了人们的消费品。高层住宅建筑有着充足的使用寿命，其次人们对于住宅的选择除了安全性，还取决于舒适性。设计合理的住宅建筑，例如住宅的灵活分区和面积的合理利用将使人们的居住生活变得更加舒适。房屋的舒适性是人们选择房屋第二点要注意的地方。

（三）满足经济性的要求

开发商要想在高层住宅上获得更大的利润，必须通过合理的设计来节约成本。在满足安全性的情况下，最大限度优化结构设计及结构布置，在设计上做到布局良好、外形美观，质量上乘。在材料的选择上，应选择高强度、自重又比较轻的材料。所选的材料首先必须满足有关规范要求。在房屋建设过程中应尽量避免材料的浪费，只有这样才能取得更高的经济利益。

二、高层住宅建筑设计优化的原则

在高层住宅建筑的设计优化当中，在满足相关的规范和规定时，根据建筑的实际情况重新进行优化设计，必须遵循下面三项原则：第一，在优化设计以后，建筑结构仍然能够正常使用。第二，建筑仍然有充足的安全性，使人们能够放心的入住。第三，保持建筑结构的合理性，具有合理的刚度，关键部位要进行有效的校核。

三、高层住宅建筑结构设计中可能出现的问题

（一）建筑地点选择的不合理

由于人口数量的增加，人口密度越来越大，对房屋的需求量越来越多，也导致可供选择的土地空间越来越少，如果不选择有利的场地和地段，可能会对人民群众的生命财产造成威胁。如高层住宅选址选在抗震不利，容易发生地质灾害和地震次生灾害的地段，这些地方的高层住宅建筑由于地质条件较差，处于抗震不利地段，且宜发生地震次生灾害，导致房屋抗震能力差，不具有良好的结构安全性。

（二）建筑材料选择的不合理

在地震多发的地段经常由于材料选择的不合理，导致地震发生时，房屋的抗震功能不能得到很好的发挥。我国的建筑结构主要以钢筋混凝土和钢结构为主，有较强的刚度，在材料选择上要根据实际情况选择出最合理的材料。

（三）人们对于高层住宅建筑结构的抗震设计并不重视

一些地方由于不会发生地震或发生较高级别的地震，不会引起人们的重视，人们不会在抗震设计上投入过多的精力和财力。但是可能由于其他原因引起房屋的震动，造成不必要的损失。还有的设计人员忽略对建筑的抗震设计，从而导致房屋的安全性降低，不能满足人们入住的要求。在高层住宅建筑进行施工时应实施相应的监督，避免出现一些不安全的建筑住宅而浪费土地资源。

四、高层住宅建筑的抗震设计要点

（一）建筑形体及其构件布置的规则性

在进行高层建筑结构设计时，必须满足抗震设计的要求。高层住宅建筑必须进行合理的设计，保证建筑物有充分的抗震能力。建筑设计应重视其平面，立面和竖向剖面的规则性对抗震性能及经济合理性的影响。设计的高层住宅建筑要做到平面对称均匀，避免上下刚度突变。宜择优选用规则的形体，其抗侧力构件的平面布置宜规则对称，侧向刚度沿竖向宜均匀变化，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，避免侧向刚度和承载力突变。只有这样合理的设计才能满足高层住宅的抗震设计要求。

（二）建筑抗震选址规划

高层住宅建筑的场地选择也尤为重要。选择建筑场地时，应根据工程需要和地震活动情况，工程地质和地震地质的有关资料，对抗震有利，一般，不利和危险地段作出综合评价。对不利地段。应提出避开要求；当无法避开时应采取有效措施。对危险地段，严禁建造甲乙类建筑。不应建造丙类建筑。选择地质条件较好的地段不仅能降低地震到来时对建筑物的损害，还有利于降低工程造价。

（三）建筑材料的选择

高层住宅建筑在实施建筑时，材料的选择也十分重要。在选择材料上要在相关的规定和规范允许的前提下进行选择，充分考虑材料的安全性和变异性。使高层住宅建筑能够有足够的安全性，让住户能够放心的进去居住。选择的材料在满足使用的前提下，应尽量选择高强度，自重轻的材料。在建筑过程中应避免材料的浪费。只有这样才能保证高层建筑的安全性，并且能够使经济效益最大化。

（四）建筑结构形式的选择

建筑结构应采用抗震性能化设计，使设计能够有充足的变形能力来满足地震到来时的变形要求。在地震较为严重的地区可以采用隔震和消能减震设计来抵抗地震带来的危害。通过控制结构的刚度，来消耗地震能量，减轻地震反应。也可以通过提高结构阻尼，进而提高结构的耗能能力，减轻地震作用。

五、结语

综上所述，随着我国社会的进步和经济的发展，越来越多的高层住宅建筑出现在人们的视线之中，而高层住宅建筑结构的抗震优化设计也成为设计当中相当重要的一部分。在设计时应保证高层建筑结构的合理性，同时结构应具有足够的强度和良好的抗震能力。应选择有利的建筑场地和实用经济的材料。从整体上和实际情况进行分析，从而最终选择最合理的设计方案，满足各方面的要求。

作者:于建勋 单位:甘肃省张掖市建筑勘察设计研究院

参考文献:

高层建筑结构抗震设计篇10

0 引言

地震作用影响因素极为复杂，它是一种随机的、尚不能准确预见和准确计算的外部作用，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，但是近年来，地震等自然灾害多发，影响到人们的基本生活和生命财产安全，因此，建筑(尤其是高层建筑)抗震安全问题必须引起建筑师们的高度重视。

1 建筑结构抗震等级的规定和标准

震级是根据地震的强度而进行的划分，在我国，地震划分为六个级别：3级为小地震，3～4．5级为有感地震，4．5"--6级为中强地震，6～7为级强烈地震，7～8级为大地震，8级以上的为巨大地震，是国家根据相关的历史、地理和地质方面的经验资料，经过勘查和验证，对进行地震分组的一个经验数值，它是地域概念。抗震设防有甲、乙、丁类建筑，在我国大部分的房屋抗震等级是8度，可以抵抗6级地震的作用。国家设计部门依据有关规定，按照建筑物的分类和设防标准，根据房屋高度、结构等方面，采用不同的抗震等级。比如，在钢筋混凝土结构中，抗震等级可以分一般、较为严重、严重和很严重这4个级别。

在高层建筑的抗震设计中，混凝土结构应高根据建筑的高度、建筑的结构和设防的烈度运用不同的抗震等级，而且应该符合相应的计算和措施要求。

2 影响建筑物抗震效果的因素

研究高层建筑结构的抗震设计，必需明确建筑物抗震效果的主要影响因素。下面，将从建筑结构本身的设计效果、施工材料施工过程以及建筑场地情况3个方面进行分析。

2.1 建筑结构建造过程中所使用的材料和施工过程

建筑结构的材料是影响抗震效果非常重要的因素，但是这个因素往往被人们忽视，工作人员需要明确这样一点：在一般情况下，地震对建筑物作用力的大小与建筑物的质量成正比。在同等地震环境下，建筑物材料使用越好，其受到的地震作用力也相对较小；反之，建筑物就会遭到来自地震的很大的作用力。所以，在实际的建筑物的建设中，建议他们多采用隔断、板楼、维护墙等构件，广泛采用空心砖、加气混凝土板、塑料板材等质轻的建筑材料，这将会有利于建筑物抗震性能的提高。建筑结构施工过程同施工材料共同影响整个建筑工程的质量，在施工过程中，每一个环节都可以影响建筑结构抗震效果。所以，高层建筑在具体施工中，要加强监管和规范，严格做好高层建筑施工管理，从建筑结构的质量上来提高抗震效果。

2.2 建筑物自身的结构设计

建筑物的结构设计是影响抗震效果极为关键的一个因素，建筑物若要达到抗震目的，必须进行合适的结构设计，保证抗震措施合理，能够基本实现小地震不坏、大地震不倒这样的目标。无论点式住宅或是版式住宅，都要进行合理的结构设计，提高建筑结构的抗震性能。如果建筑物对平面的布置较为复杂，质心与

刚心不一致，在地震情况下，将会加剧地震的作用影响力，破坏性增强。所以，建筑物的结构平面布置尽量保证建筑物质心和刚心重合，提高建筑物的抗震能力。

在建筑结构的设计中，出屋面建筑部分不宜太高，以降低地震过程中的鞭梢影响；平面布置不规则的房屋注意偏离建筑结构刚心远端的抗震墙等等。

2.3 建筑物所处地质环境情况

在地震中，对建筑物造成破坏的原因是多方面的，比如：岩石断层、山体崩塌、地表滑坡等使得地表发生运动，造成建筑物的破坏；海啸、水灾等次生灾害对建筑物造成破坏。在造成建筑物破坏的诸多原因中，有些是可以通过工程措施加以预防的。所以，在选择建筑工地的位置之前，要进行详尽的勘探考察，分析地形和地质条件，避开不利地段，挑选对建筑物抗震有利的地点。

3 高层建筑抗震设计的方法

对高层建筑结构的抗震设计时，要从减小地震作用力的输入和增强地震抵抗力两个方面进行考虑。下面将从五个方面进行分析：尽可能减小地震作用能量的输入，运用高延性设计、推广消震和隔震措施的运用，注重抗震结构的设计，重视建筑材料的选择，增多抗震防线的建设。将减小地震作用力和增强建筑的地震抵抗力二者结合起来，从两方面入手，进行建筑抗震的设计施工。

3.1 减少地震发生时能量的输入

在具体的设计中，积极采用基于位移的结构抗震方法，对具体的方案进行定量分析，使结构的变形弹性满足预期地震作用力下的变形需求。对建筑构件的承载力进行验收的同时，还要控制建筑结构在地震作用下的层间位移限值；并且更具建筑构件的变形和建筑结构的位移之间的关系，确定构件的变形值；根据建筑界面的应变分布以及大小，来确定建筑构件的构造需求。对于高层建筑来讲，在坚固的场地上进行建筑施工，可以有效减少地震发生作用时能量的输入，从而减弱地震对高层建筑的破坏程度。

3.2 运用高延性设计、推广消震和隔震措施的运用

现在在我国，许多高层建筑进行抗震设计时，多采用延性结构，也就是适当的空着建筑结构的刚度，允许地震时结构的构件进入到具有很大延性的塑性状态，从而消耗地震作用时的能量，使地震反应减小，减弱地震给高层建筑带来的破坏和重大损失。如果某高层建筑的承载能力较小，但是具有较高的延性，那么在地震中它也不容易倒塌，因为延性构件可以吸收较多的能量，经受住很大的结构变形。延性结构的运用，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“裂而不倒一。

3.3 注重抗震结构的设计

高层建筑抗震设计的结构应该得到人们的重视。我国150 m以上的建筑，采用的3种主要结构体系(框．筒、筒中筒和框架．支撑体系)，都是其他国家高层建筑采用的主要体系。我国钢材生产数量已较大，钢结构的加工制造能力已有了很大提高，因此在有条件的地方，建议尽可能采用钢骨混凝土结构、钢管混凝土(柱)结构或钢结构，以减小柱断面尺寸，并改善结构的抗震性能。

我国传统文化中“以柔克刚”具有价高的思想价值，可以指导很多实际问题。在高层建筑结构的抗震设计中，可以从传统的硬性为主的抗震模式向以柔性为主的抗震模式转变，实现以柔克刚、刚柔相济，有效地减弱地震作用过程中释放的冲击力。比如，在高层建筑的拱形结构中有这样一个例子迪拜帆船酒店，外观如同一张鼓满了风的帆，一共有56层、321 m高，就是运用拱结构抗震减灾的很好的例子。

4 高层建筑结构抗震设计前景展望

今后若干年，中国仍将是世界上修建高层建筑最多的国家，这将会给高层建筑抗震设防带来新的难题。21世纪，高层建筑结构抗震将有如下变化：

4.1 高层建筑的抗震结构体系将从以硬性为主向柔性为主的结构抗震转变，通过“以柔克刚”方式，调整建筑结构构件的隔震、减震和消震来实现抗震目的。

4.2 建筑材料对结构抗震的影响越来越得到重视。建筑材料的各个抗震指标的提升可以提高高层建筑的抗震能力，研制新的建筑材料可推动高层建筑结构抗震技术的发展。通过优化的抗震方法设计，来实现高层建筑的抗震要求。

4.3 计算机模拟抗震试验得到广泛应用。将制作好的模型或结构构件放在模拟地震振动台上，台面输入某一确定性的地震记录，能够较好地反映该次确定性地震作用的效果。计算机模拟环境可以拟真抗震效果，帮助科学改进各因素，有效抗震。

另外，高层建筑结构的抗震设计的计算方法也有了新的转变：从线性分析向非线性分析转变，从确定性分析向非确定性分析转变，从振型分解反应分析向时程分析法转变 。

5 结语

高层建筑结构的抗震设计方法和技术是不断变化和进步的，我们需要在具体的实践中对高层建筑所处的地质和环境进行详细的分析和研究，选用适合的抗震结构，注重建筑结构材料的选择，减小地震的作用力，增强地震的抵抗力，从而达到高层建筑抗震的目的。

高层建筑结构抗震设计篇11

现阶段，土与结构物共同工作理论的研究与发展使建筑抗震分析在概念上进一步走向完善，如果可以在结构与地基的材料特性，动力响应，计算理论，稳定标准诸方面得到符合实际的发展，自然会在建筑结构抗震领域内起到重要的作用。

一、高层建筑发展概况

80年代，是我国高层建筑在设计计算及施工技术各方面迅速发展的阶段。各大中城市普遍兴建高度在100m左右或100m以上的以钢筋为主的建筑，建筑层数和高度不断增加，功能和类型越来越复杂，结构体系日趋多样化。比较有代表性的高层建筑有上海锦江饭店，它是一座现代化的高级宾馆，总高153.52m，全部采用框架一芯墙全钢结构体系，深圳发展中心大厦43层高165.3m，加上天线的高度共185.3m，这是我国第一幢大型高层钢结构建筑。进入90年代我国高层建筑结构的设计与施工技术进入了新的阶段。不仅结构体系及建筑材料出现多样化而且在高度上长幅很大有一个飞跃。深圳于1995年6月封顶的地王大厦，81层高，385.95m为钢结构，它居目前世界建筑的第四位。

二、建筑抗震的理论分析

（一）建筑结构抗震规范

建筑结构抗震规范实际上是各国建筑抗震经验带有权威性的总结，是指导建筑抗震设计(包括结构动力计算，结构抗震措施以及地基抗震分析等主要内容)的法定性文件它既反映了各个国家经济与建设的时代水平，又反映了各个国家的具体抗震实践经验。它虽然受抗震有关科学理论的引导，向技术经济合理性的方向发展，但它更要有坚定的工程实践基础，把建筑工程的安全性放在首位，容不得半点冒险和不实。正是基于这种认识，现代规范中的条文有的被列为强制性条文，有的条文中用了“严禁，不得，不许，不宜”等体现不同程度限制性和“必须，应该，宜于，可以”等体现不同程度灵活性的用词。

（二）抗震设计的理论

1、拟静力理论。拟静力理论是20世纪10~40年展起来的一种理论，它在估计地震对结构的作用时，仅假定结构为刚性，地震力水平作用在结构或构件的质量中心上。地震力的大小当于结构的重量乘以一个比例常数(地震系数)。

2、反应谱理论。反应谱理论是在加世纪40~60年展起来的，它以强地震动加速度观测记录的增多和对地震地面运动特性的进一步了解，以及结构动力反应特性的研究为基础，是加理工学院的一些研究学者对地震动加速度记录的特性进行分析后取得的一个重要成果。

3、动力理论。动力理论是20世纪70－80年广为应用的地震动力理论。它的发展除了基于60年代以来电子计算机技术和试验技术的发展外，人们对各类结构在地震作用下的线性与非线性反应过程有了较多的了解，同时随着强震观测台站的不断增多，各种受损结构的地震反应记录也不断增多。进一步动力理论也称地震时程分析理论，它把地震作为一个时间过程，选择有代表性的地震动加速度时程作为地震动输入，建筑物简化为多自由度体系，计算得到每一时刻建筑物的地震反应，从而完成抗震设计工作。

三、高层建筑结构抗震设计

（一）抗震措施

在对结构的抗震设计中，除要考虑概念设计、结构抗震验算外，历次地震后人们在限制建筑高度，提高结构延性(限制结构类型和结构材料使用)等方面总结的抗震经验一直是各国规范重视的问题。当前，在抗震设计中，从概念设计，抗震验算及构造措施等三方面入手，在将抗震与消震(结构延性)结合的基础上，建立设计地震力与结构延性要求相互影响的双重设计指标和方法，直至进一步通过一些结构措施(隔震措施，消能减震措施)来减震，即减小结构上的地震作用使得建筑在地震中有良好而经济的抗震性能是当代抗震设计规范发展的方向。而且，强柱弱梁，强剪弱弯和强节点弱构件在提高结构延性方面的作用已得到普遍的认可。

（二）高层建筑的抗震设计理念

我国《建筑抗震规范》（GB50011-2001）对建筑的抗震设防提出“三水准、两阶段”的要求，“三水准”即“小震不坏，中震可修，大震不倒”。当遭遇第一设防烈度地震即低于本地区抗震设防烈度的多遇地震时，结构处于弹性变形阶段，建筑物处于正常使用状态。建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用。因此，要求建筑结构满足多遇地震作用下的承载力极限状态验算，要求建筑的弹性变形不超过规定的弹性变形限值。当遭遇第二设防烈度地震即相当于本地区抗震设防烈度的基本烈度地震时，结构屈服进入非弹性变形阶段，建筑物可能出现一定程度的破坏。但经一般修理或不需修理仍可继续使用。因此，要求结构具有相当的延性能力（变形能力）不发生不可修复的脆性破坏。当遭遇第三设防烈度地震即高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震时，结构虽然破坏较重，但结构的非弹性变形离结构的倒塌尚有一段距离。不致倒塌或者发生危及生命的严重破坏，从而保障了人员的安全。因此，要求建筑具有足够的变形能力，其弹塑性变形不超过规定的弹塑性变形限值。

三个水准烈度的地震作用水平，按三个不同超越概率（或重现期）来区分的：多遇地震：50年超越概率63.2%，重现期50年；设防烈度地震（基本地震）：50年超越概率 10%，重现期475年；罕遇地震：50年超越概率 2%－3%，重现期 1641－2475年，平均约为2000年。

对建筑抗震的三个水准设防要求，是通过“两阶段”设计来实现的，其方法步骤如下：第一阶段：第一步采用与第一水准烈度相应的地震动参数，先计算出结构在弹性状态下的地震作用效应，与风、重力荷载效应组合，并引入承载力抗震调整系数，进行构件截面设计，从而满足第一水准的强度要求；第二步是采用同一地震动参数计算出结构的层间位移角，使其不超过抗震规范所规定的限值；同时采用相应的抗震构造措施，保证结构具有足够的延性、变形能力和塑性耗能，从而自动满足第二水准的变形要求。第二阶段：采用与第三水准相对应的地震动参数，计算出结构（特别是柔弱楼层和抗震薄弱环节）的弹塑性层间位移角，使之小于抗震规范的限值。并采用必要的抗震构造措施，从而满足第三水准的防倒塌要求。

（三）高层建筑结构的抗震设计方法

我国的《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）对各类建筑结构的抗震计算应采用的方法作了以下规定：1、高度不超过 40m，以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构，可采用底部剪力法等简化方法。2、除1 款外的建筑结构，宜采用振型分解反应谱方法。3、特别不规则的建筑、甲类建筑和限制高度范围的高层建筑，应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算，可取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值。

参考文献

高层建筑结构抗震设计篇12

0.引言

我国城市人口的不断增多、建设用地的日趋紧张和城市规划的需要，使高层建筑得以快速的发展。科技的进步、新材料出现和施工技术的不断提高、计算机的普及和结构分析等新科技水平的提高，为高层建筑的发展提供了条件。而高层建筑的发展也对建筑的抗震性能提出了更高的要求。近年来不断发生的地震灾害，带来了巨大的人员伤亡和经济损失，给人们敲响了警钟。地震作用影响因素复杂，目前尚没有精确的抗震计算方法，规范给出的计算方法也是半经验半理论的计算，但在楼层的设计中，对于高层建筑的抗震性能设计，已经引起人们的高度重视，采用了各种措施来提高高层建筑的抗震性能。本文将从抗震结构设计的基本原则，我国高层建筑抗震设计常见的问题以及提高抗震性能措施三个方面对高层建筑的抗震结构进行阐述。

1.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。由于每次强震之后都会伴随多次余震，因此在建筑物的抗震设计过程中若只有一道设防，则其在首次被破坏后而余震来临时其结构将因损伤积累而倒塌。因此，建筑物的抗震结构体系应由若干个延性较好的分体系组成，在地震发生时由具有较好延性的结构构件协同工作来抵挡地震作用。当遭遇第二设防烈度地震即低于本地区抗震设防烈度的基本烈度地震时，结构屈服进入非弹性变形阶段，建筑物可能出现一定程度的破坏，但经一般修理或不需修理仍可继续使用。因此，要求结构具有相当的延性能力不发生不可修复的脆性破坏。当遭遇第三设防烈度地震即高于本地区抗震设防度的罕遇地震时，结构虽然破坏较重，但结构非弹性变形离结构的倒塌尚有一段距离。不致倒塌或者发生危及生命的严重破坏，从而保了人员的安全。

（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。

2.我国高层建筑抗震设计常见的问题

（1）工程地质勘查资料不全

在设计初期，设计人员应该及时掌握施工场地的地质情况，但是往往在设计过程中，却没有建筑场地岩土工程的勘察资料，就不能很好的进行地基设计，给建筑物的结构带来安全隐患。

（2）建筑材料不满足要求

对于材料而言，我们要明确这样一个道理：地震对结构作用的大小几乎与结构的质量成正比。一般说在相同条件下，质量大，地震作用就大，震害程度就大，质量小，地震作用就小，震害就小。所以，在建筑物的楼板、墙体、框架、隔断、围护墙以及屋面构件中，广泛采用多孔砖、硅酸盐砌块、陶粒混凝土、加气混凝土板、空心塑料板材等轻质材料，将能显著改善建筑物的抗震性能。

（3）建筑物本身的建筑结构设计

建筑物如果平面布置复杂，致使质心与刚心不重合，在地震作用下产生扭转效应，则会加剧了地震的破坏作用，海城地震和唐山地震中有不少这样的震害实例。台湾9.21地震中，一栋钢筋混凝土结构由于结构平面不规则，在水平地震作用下，结构产生严重扭转效应而破坏倒塌，同时撞坏相邻建筑上部的阳台。

（4）平面布局的刚度不均

抗震设计要求建筑的平、立面布置宜规正、对称，建筑的质量分布和刚度变化宜均匀，否则应考虑其不利影响。但有的平面设计存在严重的不对称：一边进深大，一边进深小；一边设计大开间，一边为小房间；一边墙落地承重，一边又为柱承重。平面形状采用L、π形不规则平面等，造成了纵向刚度不均，而底层作为汽车库的住宅，一侧为进出车需要，取消全部外纵墙，另一侧不需进出车辆，因而墙直接落地，造成横向刚度不均。这些都对抗震极为不利。

3.提高抗震性能措施

（1）选择合理结构类型

在高层建筑中，其竖向荷载主要使结构产生轴向力，而水平荷载主要使结构产生弯矩，随着高度的增加，在竖向荷载不变的情况下，水平荷载作用力增加，此时竖向荷载所引起的建筑物侧移很小，但是水平荷载参数的侧移就非常大，与高度层四次方变化，因此在高层建筑中，主要对水平荷载进行控制，在设计过程中，应该在满足建筑功能及抗震性的前提下，选择切实可行的结构类型，使其具有良好的结构性能。目前大多数的高层建筑都采用了钢混结构，这种结构具有较大的刚度，空间整体性好，材料资源丰富，可组成多种结构体系。但是其变形能力差，造价相对较高，当场地特征周期较长时，容易发生共振现象。

（2）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。

（3）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。

5.结语

总之，面对中国的高层建筑抗震结构存在的诸多问题，限于我国作为一个发展中国家的财力、物力，探讨、研究有效的建筑抗震措施的任务仍然十分艰巨。于此同时，我国政府相关部门也应该加强规范力度，发挥好对高层建筑防震措施的检查、检验效力。

参考文献

[1]陈天华.高层混凝土建筑抗震结构设计探析[J].中国科技信息，2011，16：42.