高层建筑结构抗震工程设计分析

  摘要：结合笔者的多年的工作经验，本文以高层建筑结构抗震为研究对象，剖析出具体的
抗震策略

,用材料、变形取代传统型的以力为主的设计方针，并进行了实例分析,供同行参考。

 

　　关键词：高层建筑、抗震设计、实例分析

 

　　

 为保证结构在罕遇地震作用下不出现严重破坏，危及生命财产安全或倒塌,本文从概念

设计理念出发

,通过一些结构措施(隔震措施,消能减震措施)来减震,使建筑在地震中有良好而

经济的抗震性能

,从而提出高层建筑抗震优化设计理念及优化措施。 

　　

1 高层建筑结构抗震的优化策略 

　　

 在结构的抗震设计中,从概念设计,抗震验算及构造措施等三方面入手[5,6],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[7]。同时抗震设计的延

性要求也是设计重中之重

,要设计成可局部屈服但又保持结构的整体性。在钢结构设计中,有

一些基本方法能增大高层建筑抵抗侧向力和侧向位移的能力

,而不需要增加成本。现分述如

下：

 

　　

 1・1 城市高层结构抗震优化设计的新方法 

　　

 (1)选择合理的结构体系。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、剪力墙,双肢或多肢剪

力墙体系组成。

 

　　

 (2)减小地震能量的输入和设置消能减震构件。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、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地震能量,提高结构抗震性能,避免大震时倒塌。 

　　

 (3)控制地震的扭转效应,并且对层间位移加以限制。建筑的质量和刚度变化要均匀・建

筑的刚度和质量分布不对称

,容易在水平地震作用发生扭转震动,设计时对质量和刚度分布不

连续的情况应加以限制

,采取必要的构造措施。 

　　

 (4)合理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。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。 

　　

 (5)保证楼盖的整体性。每层楼盖应足以起水平隔板作用。我国抗震规范推荐钢结构的楼

盖宜采用压型钢板现浇钢筋凝土组合楼板或非组合楼板

,对超过 12 层的钢结构,必要时可设

置水平支撑。

 

　　

1・2 对抗震结构抗侧力体系的见解 

　　

 (1)对一般的高层建筑刚比柔好,采用刚性结构方案的高楼,不仅主体结构破坏轻,而且由

于地震时的结构变形小

,隔墙,围护墙等非结构部件将得到保护,破坏也会减轻。提高结构的超

静定次数

,在地震时能够出现的塑性铰就多,能耗散的地震能量也就越多,结构就愈能经受住

较强地震而不倒塌。改善结构屈服机制

,使结构破坏十按照整体屈服机制进行,而不是楼层屈

服机制。结构设计时遵循强节弱杆、强柱弱梁、强剪弱弯

,强压弱拉的原则。在进行结构设计时,

应该选定构件中轴力小的水平杆件

,作为主要耗能杆件,并尽可能使其发生弯曲耗能。从而使

整个构件具备较大。增加结构体系的抗震性能。

 

　　

 (2)高层建筑设计必须将侧向变形限制在一定范围内,这是因为:更大的侧移将产生更大

的附加弯矩，即

P-效应更不容忽视。另外侧移大人们感到不适和恐慌;使填充墙或建筑装修