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第一篇

1影響高層建筑結(jié)構(gòu)抗震效果的因素

（1）高層建筑自身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。作為影響高層建筑結(jié)構(gòu)抗震效果的最主要因素，建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)是我們首要重視的問題，點(diǎn)式住宅、版式住宅等各種類型的建筑物要想取得理想的抗震效果，那么就必須對(duì)其進(jìn)行合適的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，選擇最有效的抗震措施，充分的保證高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，從而實(shí)現(xiàn)大震不倒、小震不壞的目標(biāo)。有些高層建筑結(jié)構(gòu)對(duì)平面的布置十分復(fù)雜，剛心與質(zhì)心可能不一致，而一旦地震來臨，那么其作用影響力和破壞力就會(huì)大大的增強(qiáng)。因此，在布置高層建筑結(jié)構(gòu)的平面時(shí)，應(yīng)盡可能的保證剛心和質(zhì)心是重合的，從而保證高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。在對(duì)建筑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)保證建筑有合適的出屋面部分，這樣當(dāng)?shù)卣饋砼R時(shí)才能降低其鞭梢的影響，如果房屋結(jié)構(gòu)的平面布置是不規(guī)則的，在偏離建筑結(jié)構(gòu)剛心的位置處建議設(shè)立抗震墻。

（2）高層建筑結(jié)構(gòu)的施工材料和施工過程。高層建筑結(jié)構(gòu)的施工原材料對(duì)其抗震效果也是有著直接的影響的，因此，在施工建設(shè)的過程中，應(yīng)明確施工材料的重要性，通常情況下，建筑物的建設(shè)質(zhì)量越高，那么地震對(duì)建筑物的作用力就是越小的，而在同等的地震環(huán)境下，建筑施工建設(shè)中使用了性能越好的材料，其受到的地震作用力也就越小，而如果無法保證材料的使用性能，那么就會(huì)受到較大的地震作用力。因此，在高層建筑的施工建設(shè)過程中，選擇建筑材料時(shí)建議采用塑料板材、空心磚以及加氣混凝土板等，這些質(zhì)輕的材料對(duì)于保證建筑物的抗震性能都是十分有利的。在高層建筑的施工過程中，為較好的保證其抗震的效果，我們還應(yīng)保證施工中每一個(gè)環(huán)節(jié)和每一道工序的質(zhì)量，應(yīng)高度的重視施工中的各項(xiàng)管理工作，同時(shí)建立完善的施工監(jiān)管的規(guī)范制度，保證高層建筑結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量，以提升其抗震的效果。

（3）施工現(xiàn)場的地質(zhì)環(huán)境。當(dāng)?shù)卣饋砼R時(shí)，其對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)的破壞的原因是有很多方面的，最主要的原因就是地表滑坡、山體崩塌以及巖石斷層等導(dǎo)致地表發(fā)生了運(yùn)動(dòng)，使建筑結(jié)構(gòu)受到了破壞，而水災(zāi)和海嘯等地震帶來的次生災(zāi)害也會(huì)破壞建筑物。在這些原因中，采取相應(yīng)的工程措施是可以預(yù)防一部分原因的，因此，在施工的準(zhǔn)備階段，應(yīng)對(duì)施工現(xiàn)場的地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行嚴(yán)格的勘察，認(rèn)真的研究實(shí)際的地質(zhì)和地形條件，施工中盡可能選擇對(duì)抗震最有力的地點(diǎn)。

2高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的方法

（1）減少地震發(fā)生時(shí)能量的輸入。進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)工作時(shí)，建議采用基于位移的結(jié)構(gòu)抗震方法，定量的分析每一種設(shè)計(jì)方案，一旦地震發(fā)生時(shí)，確保結(jié)構(gòu)的變形彈性是可以滿足其作用力下的變形需求的。應(yīng)嚴(yán)格的檢測建筑構(gòu)件的整體承載力，并且在地震力的影響下，還應(yīng)嚴(yán)格的控制高層建筑層間的位移限值，在計(jì)算建筑構(gòu)件的變形值時(shí)，應(yīng)充分的考慮到建筑結(jié)構(gòu)的位置和建筑構(gòu)件的變形之間的關(guān)系，充分的分析建筑界面的的應(yīng)力大小和分布，從而得到其構(gòu)造的需求。高層建筑的施工過程應(yīng)選擇在加固的場地上，這樣當(dāng)?shù)卣饋砼R時(shí)，就能降低其能量的輸入，從而有效的保證高層建筑的安全性。

（2）采用延性結(jié)構(gòu)，并且推廣隔震和消震的措施。現(xiàn)階段，我們?cè)趯?duì)高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)工作時(shí)，通常都是要采用延性結(jié)構(gòu)的，所謂的延性結(jié)構(gòu)就是指能夠適當(dāng)調(diào)整建筑結(jié)構(gòu)的剛度，這樣當(dāng)?shù)卣馂?zāi)害發(fā)生時(shí)，高層建筑的結(jié)構(gòu)就會(huì)進(jìn)入到具有較大延性的塑性狀態(tài)，地震發(fā)生時(shí)的能量就得到了消耗，降低了地震反應(yīng)，從而有效的保護(hù)了高層建筑的結(jié)構(gòu)。高層建筑如果具備較高的延性，那么即使其承載能力不高，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，其也是不容易倒塌的，這就是因?yàn)檠有缘慕Y(jié)構(gòu)可以吸收很大一部分能力，大大的降低了地震反應(yīng)。另外，隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，現(xiàn)階段在高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)工作中，阻尼器的應(yīng)用也取得了較高的抗震效果，阻尼器可以充分的吸收地震的能量，以減弱地震對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響。

（3）盡可能的設(shè)計(jì)多道抗震防線。為盡可能的提升高層建筑結(jié)構(gòu)對(duì)地震的抵抗力，就應(yīng)設(shè)置多條地震防線。在高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)過程中，如果能夠順利的設(shè)置了多道地震抵抗防線，那么在第一道防線受到了破壞后，第二道以及第三道防線都可以有效的抵消地震的作用力，從而有效的保護(hù)建筑結(jié)構(gòu)。在為高層建筑結(jié)構(gòu)選擇防震體系時(shí)，通常建議選擇具有壁式框架和多個(gè)肢節(jié)的框架剪力墻結(jié)構(gòu)?？蚣芗袅ψ鳛橐粋€(gè)具有多道防線的抗震結(jié)構(gòu)，其第一道抗震防線就是剪力墻結(jié)構(gòu)，同時(shí)也是其抗側(cè)力構(gòu)件，在設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)保證具有足夠多的剪力墻，從而提升其整體的承載能力。如果地震的作用力過大，那么剪力墻就一定會(huì)開裂，而要想承受其重新分配的地震作用，在剪力墻和框架協(xié)同工作的情況下，每一層框架所分配的地震剪力是應(yīng)大于框架各層地震剪力最大值的1.5倍的或是超過高層建筑結(jié)構(gòu)底部總地震剪力的20%的，通過合理設(shè)置連梁的方式，保證剪力墻具有多道抗震風(fēng)險(xiǎn)的性能。

3高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的展望

在今后的幾十年中，我國必將成為具有高層建筑數(shù)量最多的國家，那么高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)工作也將面臨著更大的挑戰(zhàn)。首先，應(yīng)更加的重視建筑材料對(duì)抗震性能的影響，嚴(yán)格的控制材料的各類性能指標(biāo)，從而保證建筑物的抗震能力，還應(yīng)大力的研發(fā)先進(jìn)的抗震材料，從而進(jìn)一步的完善高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震技術(shù)；其次，高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)體系應(yīng)逐步的轉(zhuǎn)變成柔性為主的結(jié)構(gòu)體系，在建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的消震、減震和隔震的設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)采用“以柔克剛”的方式；接著，應(yīng)進(jìn)一步的推廣和應(yīng)用計(jì)算機(jī)模擬抗震試驗(yàn)，在模擬地震振動(dòng)臺(tái)上放入事先制作好的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，臺(tái)面上輸入相應(yīng)的地震記錄，在計(jì)算機(jī)模擬環(huán)境下，取得真實(shí)的地震作用效果，不斷的完善各類因素，逐步的實(shí)現(xiàn)抗震目標(biāo)；最后，在高層建筑結(jié)構(gòu)抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的計(jì)算方法上，將逐步的轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷€性分析、時(shí)程分析和非確定性分析的方法。

4結(jié)語

通過以上的論述，應(yīng)充分的認(rèn)識(shí)到影響高層建筑結(jié)構(gòu)抗震效果的各類因素，在高層建筑的抗震設(shè)計(jì)工作中，選擇最為科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方法，針對(duì)現(xiàn)階段高層建筑抗震設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀，準(zhǔn)確的把握抗震建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)工作的發(fā)展趨勢(shì)，保證高層建筑抗震設(shè)計(jì)的效果，促進(jìn)我國高層建筑行業(yè)的健康發(fā)展。

作者：尹政雯單位：重慶市建筑科學(xué)研究院

第二篇

1高層建筑結(jié)構(gòu)體系的劃分

1)按結(jié)構(gòu)材料劃分為:

a．鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。充分發(fā)揮了鋼筋和混凝土兩種工程材料的力學(xué)性能，且能共同受力，協(xié)調(diào)工作。

b．鋼結(jié)構(gòu)。雖然存在結(jié)構(gòu)材料本身價(jià)格較高、易銹蝕、維護(hù)成本高的種種缺點(diǎn)，但結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、自重低、抗震性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)使鋼結(jié)構(gòu)成為超高層建筑的首選。

c．鋼—混凝土組合混合結(jié)構(gòu)。將鋼構(gòu)件和鋼筋混凝土構(gòu)件作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行連接，共同形成結(jié)構(gòu)。

d．鋼—混凝土組合結(jié)構(gòu)。型鋼混凝土結(jié)構(gòu):將型鋼當(dāng)作混凝土中包的鋼筋;鋼管混凝土結(jié)構(gòu):鋼管內(nèi)澆筑混凝土形成新的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。

2)按結(jié)構(gòu)形式劃分為:

a．框架結(jié)構(gòu)。由梁柱作為承受橫向或豎向荷載的結(jié)構(gòu)形式。

b．剪力墻結(jié)構(gòu)。由剪力墻作為承受橫向或豎向荷載的結(jié)構(gòu)形式。

c．框架剪力墻結(jié)構(gòu)。利用框架和剪力墻的各自優(yōu)點(diǎn)，框架主要承受豎向荷載，剪力墻主要抵抗橫向荷載。

d．筒體結(jié)構(gòu):包括框筒、筒中筒和組合筒等結(jié)構(gòu)形式。

3)較復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)體系:

a．轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)。沿立面根據(jù)功能劃分為不同區(qū)段，設(shè)置轉(zhuǎn)換層使這些不同區(qū)段的豎向構(gòu)件實(shí)現(xiàn)過渡。

b．連體結(jié)構(gòu)。由架空連接體將不同的高層建筑進(jìn)行連接，以實(shí)現(xiàn)外觀和功能需求。c．帶加強(qiáng)層結(jié)構(gòu)。在框筒結(jié)構(gòu)中沿豎向設(shè)置一個(gè)或若干個(gè)加強(qiáng)層，以提高整個(gè)結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度。

2高層建筑結(jié)構(gòu)選型

建筑結(jié)構(gòu)從受力上可劃分為豎直方向、水平方向以及與地基接觸的底部等結(jié)構(gòu)。綜合考慮建筑的高度、高寬比、抗震設(shè)防類別、抗震設(shè)防烈度、場地類別、結(jié)構(gòu)材料和施工技術(shù)等影響因素而決定的建筑物各方向整體受力情況的結(jié)構(gòu)體系稱為結(jié)構(gòu)選型。結(jié)構(gòu)選型涉及到整個(gè)建筑物的設(shè)計(jì)功能，更涉及到建筑物的結(jié)構(gòu)安全，是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。結(jié)構(gòu)選型的主要任務(wù)有:

1)決定建筑豎直方向的受力體系;

2)決定建筑水平方向的受力體系;

3)決定建筑底部的受力體系。決定的結(jié)構(gòu)體系應(yīng)滿足幾方面的要求:

1)建筑功能。如居住建筑、公共建筑;采光、通風(fēng)、空調(diào)等功能。

2)結(jié)構(gòu)與建筑美學(xué)的統(tǒng)一。建筑的表達(dá)從社會(huì)學(xué)、民俗學(xué)、哲學(xué)等人文領(lǐng)域講具有一定的隨意性，如何把建筑的美學(xué)表達(dá)和結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)結(jié)合起來，就要從結(jié)構(gòu)選型上多加考慮。

3)有足夠的強(qiáng)度、剛度和變形能力。不同的結(jié)構(gòu)體系所對(duì)應(yīng)的這三個(gè)方面的指標(biāo)能力不同。

4)施工上技術(shù)可行。設(shè)計(jì)最終需要施工上予以實(shí)現(xiàn)，若現(xiàn)有的施工技術(shù)水平無法達(dá)到，則所有的設(shè)計(jì)只能放在展覽廳。

5)總體費(fèi)用最低。無論處于建筑產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)的哪個(gè)階段，錢都是最主要的問題。當(dāng)設(shè)計(jì)方案對(duì)比時(shí)，要充分考慮總體費(fèi)用，我們的目標(biāo)是在滿足所有功能的前提下，花錢最少。

3高層建筑的受力情況分析

3．1豎向荷載

1)恒荷載。根據(jù)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的密度與設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行計(jì)算。

2)活載。包括樓面活載或屋面活載，從《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》中查閱，但要特別考慮:

a．充分考慮到施工中可能遇到的對(duì)結(jié)構(gòu)受力有影響的其他因素;

b．在高層或超高層建筑頂部設(shè)置可移動(dòng)裝置時(shí)設(shè)備的影響;

c．在高層建筑后期維護(hù)或清潔時(shí)，大型清潔機(jī)具空中作業(yè)時(shí)產(chǎn)生的附加重量對(duì)結(jié)構(gòu)的影響;

d．經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)當(dāng)高層建筑頂部設(shè)置有直升機(jī)起降平臺(tái)時(shí)所產(chǎn)生的活荷載。

3)高層建筑活載占比較小，可不考慮活荷載的不利布置。

3．2水平作用

1)風(fēng)載?？諝饬鲃?dòng)對(duì)建筑物側(cè)面產(chǎn)生正壓力或負(fù)壓力，這些就是建筑物受到的風(fēng)荷載。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)《規(guī)范》充分考慮:基本風(fēng)壓，風(fēng)壓高度變化系數(shù)，風(fēng)載體型系數(shù)，風(fēng)振系數(shù)的影響，分別計(jì)算總風(fēng)載和局部風(fēng)載，以及相對(duì)應(yīng)的總體效應(yīng)和局部效應(yīng)。

2)地震作用。規(guī)范規(guī)定“設(shè)計(jì)中主要考慮水平地震作用，只有震中附近的高烈度區(qū)大跨度結(jié)構(gòu)才同時(shí)考慮豎向地震作用”。根據(jù)抗震設(shè)防三水準(zhǔn)目標(biāo)和兩階段設(shè)計(jì)方法，計(jì)算地震作用方法一般采用“反應(yīng)譜法”。

3)其他作用。在設(shè)計(jì)過程中還應(yīng)充分考慮建筑物在施工過程中和使用過程中由于溫度、材料、沉降等其他因素而引起的內(nèi)力或變形。通過以上分析，高層建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮樓面剛度無窮大假定，豎向荷載和水平荷載分配假定的整體工作性能。同時(shí)可以看出，水平作用的影響是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素。高大建筑剛度設(shè)計(jì)時(shí)還要提高延性和考慮薄弱層的影響。

4高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

從設(shè)計(jì)方法和計(jì)算原理角度看，高層建筑與多層建筑除了高度與層數(shù)，沒有實(shí)質(zhì)性區(qū)別，都會(huì)受到豎向或水平方向上的作用。但是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗側(cè)力設(shè)計(jì)成為更多消耗材料的重要因素，同時(shí)從功能上講，高層建筑更有其特殊要求。

1)水平方向的作用成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否成功的最主要考慮因素，結(jié)構(gòu)的傾覆力矩與位移隨結(jié)構(gòu)高度增加呈指數(shù)變化曲線上升。因此，水平方向的作用成為關(guān)鍵因素，在這種情況下，必須對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，才能適度減少材料用量。

2)隨著高度增加，地震作用的危害將會(huì)進(jìn)一步放大，因此，必須特別重視高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)延性成為高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要指標(biāo)。

3)高層建筑在豎向荷載作用下，荷載數(shù)值很大，因此，必須考慮柱的軸向變形導(dǎo)致的連續(xù)梁的彎矩變化而引起的變形所產(chǎn)生的影響。

4)高層建筑在水平荷載作用下，隨高度增加側(cè)移急劇增大，因此必須將側(cè)移控制在一定范圍內(nèi)。

5)充分考慮結(jié)構(gòu)的抗扭剛度。地震時(shí)，地面在平移的同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，隨之結(jié)構(gòu)在地震作用下也會(huì)產(chǎn)生平移和扭轉(zhuǎn)。震害研究指出，地震時(shí)的扭轉(zhuǎn)是導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)破壞的一個(gè)很重要的因素，因此，規(guī)范增加了對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)偏心扭轉(zhuǎn)的規(guī)定。在結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)件對(duì)抗扭剛度的有利影響。同時(shí)注意:

1)抗側(cè)構(gòu)件布置應(yīng)規(guī)則、均勻、對(duì)稱;

2)抗側(cè)構(gòu)件截面設(shè)計(jì)宜規(guī)整、對(duì)稱;

3)在建筑設(shè)計(jì)允許的條件下，適度降低層高。除上述一些特點(diǎn)外，為了簡化計(jì)算模型，實(shí)用分析法一般都作彈性假定、小變形假定和剛性樓板假定。

5框剪結(jié)構(gòu)中剪力墻數(shù)量的優(yōu)化

鋼筋混凝土框架—剪力墻結(jié)構(gòu)體系是震區(qū)高層建筑使用較為廣泛的結(jié)構(gòu)體系，不僅能為建筑設(shè)計(jì)提供大空間，且結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能。但是這種結(jié)構(gòu)體系中，剪力墻的數(shù)量的最佳配置不僅反映結(jié)構(gòu)的安全性，更是衡量技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的重要指標(biāo)。鋼筋混凝土框剪結(jié)構(gòu)中，滿足抗震規(guī)范層間位移角限值規(guī)定的最少剪力墻數(shù)量就是剪力墻數(shù)量的最佳配置，且布置對(duì)稱、均勻。

6結(jié)語

隨著我國城鎮(zhèn)化水平的不斷提高，建筑物的精心設(shè)計(jì)才能滿足廣大人民群眾對(duì)安居生活的較高要求。這樣，不僅能夠有效解決城市用地緊張給房屋價(jià)格帶來的巨大影響，而且還能夠在滿足建筑物功能的基礎(chǔ)上使建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建筑形式達(dá)到和諧統(tǒng)一。

作者：侯艷斌單位：臨汾市建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)院