摘要：高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震是非常有必要也是非常重要的一個方面，一直以來提高建筑總體抗震能力的概念設(shè)計是建筑行業(yè)關(guān)注的焦點。本文從抗震設(shè)計的目標出發(fā)，總結(jié)了高層建筑抗震的設(shè)計方法。

　　關(guān)鍵詞：高層建筑結(jié)構(gòu);結(jié)構(gòu)抗震;地震設(shè)防

　　Abstract: the structure of the high-rise building is necessary to earthquake is also very important aspect, has been improving overall seismic capacity building concept design is the focus of attention of the construction industry. This article from the goal of aseismic design of high-rise building earthquake-proof summarized design method.

　　Keywords: high building structure; Structure seismic; Seismic fortification

　　中圖分類號：TU973+.31 文獻標識碼：A 文章編號：

　　0 前言

　　高層建筑的發(fā)展與城市民用建筑的發(fā)展密切相關(guān),城市人口集中、用地緊張以及商業(yè)競爭的激烈化,促進了人們對高層建筑的需求。地震是一種隨機震動，有著難于把握的復(fù)雜性和不確定性，很難準確預(yù)測建筑物所遭遇地震的特性和參數(shù)。

　　1抗震設(shè)計目標

　　建筑所在地區(qū)的地震基本烈度，是指該地區(qū)今后50年內(nèi)，在一般場所條件下可能遭遇超越概率為10%的地震烈度。抗震設(shè)防烈度是指按國家規(guī)定的權(quán)限批準作為一個地區(qū)抗震設(shè)防依據(jù)的地震烈度。我國《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》提出三個水準的設(shè)防要求，即“小震可修，中震不壞，大震不倒”。但是具體做法上是通過二階段設(shè)計法來實現(xiàn)的，(一)第一階段設(shè)計。按小震作用效應(yīng)和其它荷載效應(yīng)的基本組合演算結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力，以及在小震作用下演算結(jié)構(gòu)的彈性變性。(二)第二階段設(shè)計。在大震作用下驗算結(jié)構(gòu)的彈塑性變形，以滿足第三水準抗震設(shè)防目標的要求。第二水準抗震設(shè)防目標的要求，是以抗震構(gòu)造措施來保證的。

　　2高層建筑抗震設(shè)計分析方法

　　2.1場地和地基的選擇

　　選擇建筑場地時，應(yīng)根據(jù)工程需要，掌握地震活動情況、工程地質(zhì)和地震地質(zhì)的有關(guān)資料，對抗震有利、不利和危險地段作出綜合評價。對不利地段，應(yīng)提出避開要求;當(dāng)無法避開時應(yīng)采取有效措施;選擇地基時，一般而言，巖石、半巖石和密實的地基土對房屋抗震最有利，是最好的建筑場地;而松軟的，軟弱粘性土等，尤其是易發(fā)生砂土液化的地區(qū)，都對房屋的抗震不利。同一結(jié)構(gòu)單元的基礎(chǔ)不宜設(shè)置在性質(zhì)截然不同的地基上;同一結(jié)構(gòu)單元不宜部分采用天然地基不采用樁基。

　　2.2建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性

　　建筑及其抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的平面布置宜簡單、規(guī)則，剛度和承載力分布均勻。平面宜為矩形，方形、圓形等規(guī)則的平面，因為形狀規(guī)整，地震時能整體協(xié)調(diào)一致，并可以使結(jié)構(gòu)處理簡化。否則當(dāng)平面為L、T形時，形狀凸出凹進，結(jié)構(gòu)的質(zhì)心和剛心不重和，地震是轉(zhuǎn)角應(yīng)力集中，扭轉(zhuǎn)震動明顯，導(dǎo)致遠離剛心的剛度較小的構(gòu)件，側(cè)移量加大，所分擔(dān)的水平地震力與顯著增大，很容易發(fā)生破壞，甚至導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)因一側(cè)結(jié)構(gòu)失效而倒塌。豎向抗側(cè)力構(gòu)件的截面尺寸和材料強度宜自下而上逐漸減小，避免抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度和承載力突變。如果豎向不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)，應(yīng)采用空間結(jié)構(gòu)計算模型，其薄弱層的地震剪力應(yīng)乘以1.15的增大系數(shù)，應(yīng)按規(guī)范有關(guān)規(guī)定進行彈塑性變形分析。

　　2.3建筑結(jié)構(gòu)材料的選取

　　在高層建筑結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計中，結(jié)構(gòu)材料的選取是很重要的。從抗震角度設(shè)計來說，結(jié)構(gòu)體系的抗震等級，其實質(zhì)就是在宏觀上控制不同結(jié)構(gòu)的延性要求，例普通鋼筋宜選用延性、韌性和可焊性較好的鋼筋;普通鋼筋的強度等級，縱向受力鋼筋宜選用HRB400級和HRB335級熱軋鋼筋，箍筋宜選用HRB335、HRB400和HPB235級熱軋鋼筋。這要求我們應(yīng)根據(jù)建設(shè)工程的各方面條件，選用既符合抗震要求又經(jīng)濟實用的結(jié)構(gòu)類別，按此標準來衡量，使用不同材料的幾重結(jié)構(gòu)類型，依其抗震延性性能優(yōu)劣的順序是：剛結(jié)構(gòu)，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)，現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，配筋砌體結(jié)構(gòu)。

　　2.4隔震和消能減震設(shè)計

　　隔震和消能減震設(shè)計，應(yīng)主要用于使用功能有特殊要求的建筑，對于高層建筑，選擇堅硬的場地土建造高層建筑，可以明顯減少地震能量輸入減輕破壞程度。錯開地震動卓越周期，可防止共振破壞。隔震設(shè)計應(yīng)根據(jù)預(yù)期的水平減震系數(shù)和位移控制要求，選擇適的隔震支座及為抵抗地基微震動與風(fēng)荷載提供初剛度的部件組成的隔震層。提高結(jié)構(gòu)阻尼，采用高延性構(gòu)件，能夠提高結(jié)構(gòu)的耗能能力，減輕地震作用，減小樓層地震剪力。

　　2.5抗側(cè)力體系的優(yōu)化

　　對一般性構(gòu)造的高樓，剛比柔好，采用剛性結(jié)構(gòu)方案的高樓，不僅主體結(jié)構(gòu)破壞輕，而且由于地震時的結(jié)構(gòu)變形小，隔墻，圍護墻等非結(jié)構(gòu)部件將得到保護，破壞也會減輕。提高結(jié)構(gòu)的超靜定次數(shù)，在地震時能夠出現(xiàn)的塑性鉸就多，能耗散的地震能量也就越多，結(jié)構(gòu)就愈能經(jīng)受住較強地震而不倒塌。改善結(jié)構(gòu)屈服機制，使結(jié)構(gòu)破壞十按照整體屈服機制進行，而不是樓層屈服機制。設(shè)計結(jié)構(gòu)時遵循強節(jié)弱桿、強柱弱梁、強剪弱彎，強壓弱拉的原則。在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)該選定構(gòu)件中軸力小的水平桿件，作為主要耗能桿件，并盡可能使其發(fā)生彎曲耗能。從而使整個構(gòu)件具備較大的延性和耗能能力。

　　2.6常用的加固設(shè)計

　　針對抗震鑒定結(jié)論，根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)不同體系及不同特點，在抗震加固時宜從以下幾個方面來考慮具體的加固方法：對了原有結(jié)構(gòu)體系存在明顯不合理的情況，條件許可時可采用增設(shè)構(gòu)件的方法予以改善，否則采取能同時提高承載力和變形能力的方法，使整體抗震能力滿足要求;對于需要提高承載力或結(jié)構(gòu)整體剛度的情況，可以增設(shè)構(gòu)件，擴大原截面，設(shè)置套箍等方法;對了結(jié)構(gòu)的整體性連接不符合抗震要求的情況，可以以提高變形能力為思路;對于局部構(gòu)造不符合要求時，可進行局部處理或改變傳力途徑，使地震作用由增設(shè)的構(gòu)件承擔(dān)，從而保護局部薄弱構(gòu)件;對于次要的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件不符合抗震要求的情況，可僅對可能倒塌傷人的部位加以處理。

　　2.7控制結(jié)構(gòu)變形

　　地震時建筑物的破壞程度，主要取決于主體結(jié)構(gòu)變形的大小。水平地震作用下高層結(jié)構(gòu)各樓層的側(cè)移，包含四種成分：整體剪切變形，整體彎曲變形，整體平移，整體轉(zhuǎn)動。對不同的結(jié)構(gòu)應(yīng)采取針對性的措施，控制結(jié)構(gòu)的變形。結(jié)構(gòu)實驗和震害調(diào)查表明，采用層間側(cè)移角度來評估結(jié)構(gòu)的損壞程度是比較合理的，《抗震規(guī)范》對高層結(jié)構(gòu)不同水準下的層間側(cè)移角限值作出了規(guī)定。減小結(jié)構(gòu)側(cè)移的途徑主要有：減小框架的柱距和梁距，采用彎-剪雙重抗側(cè)力體系，設(shè)置剛臂，豎向支撐的交錯布置，變平面構(gòu)件為立體構(gòu)件，圍護結(jié)構(gòu)參與抗震，傾斜立面的利用，扭轉(zhuǎn)體型的應(yīng)用，雙曲線圓筒的應(yīng)用，加大房屋等有效寬度。

　　2.8減輕房屋自重

　　在高層地上部分的總重之中，各層樓蓋的自重越占40%左右，所以可通過采用密肋樓板、無粘結(jié)預(yù)應(yīng)離平板，預(yù)制多孔板，現(xiàn)澆多孔板、應(yīng)用防火隔熱涂料等方法減輕樓板重量。鋼筋混凝土墻體較多的高層結(jié)構(gòu)中，應(yīng)在滿足承載力要求的前提下，適當(dāng)減薄墻體。使用高強混凝土、輕骨料混凝土、加氣混凝土、輕型隔墻、輕型圍護墻等措施也是減輕房屋自重的有效途徑。

　　3結(jié)論

　　高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震是非常有必要也是非常重要的一個方面，必須考慮地基基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)的材料等，因而對于不同的建筑，不同的情況應(yīng)區(qū)別對待，從而尋求最合理的抗震設(shè)計。