建筑抗震分析模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇建筑抗震分析，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

篇1

中图分类号：TU208文献标识码： A

近几年来，随着中国经济的快速高效发展，高层建筑不断地涌现，地震灾害对这类建筑的威胁越来越严重，对高层建筑的抗震分析也越来越成为目前国内外的科研热点问题。因此，设计人员不仅在思想上要重视抗震设防，而且要熟悉有关的规范规定，并且在项目设计中认真执行和贯彻。

一 建筑结构抗震能力的主要影响因素

（一）建筑结构所用的材料及施工质量

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、瓦楞铁等轻质材料,将能显著改善建筑物的抗震性能施工质量的影响是深远的, 在整个施工过程中,任何一个环节出现问题,都可能影响建筑结构本身的抗震能力。

（二）抗震设防标准

抗震不仅是取决于建筑的抗震设防标准，还要严格的遵循建筑抗震设计规范。国家根据地震发生的可能性和震害的严重性确定各地区基本设防烈度，这是各地区抗震设计的基本参数，主要代表地面加速度的大小。对具体房屋中，需要结合建筑使用功能的重要性确定建筑的抗震设防标准，即确定设计烈度和抗震等级。对一般建筑，设计烈度就是本地区设防烈度。设计烈度愈高，抗震能力愈强，但建筑造价也愈高。

（三）建筑场地

地震造成建筑物的破坏,情况是各种各样的,由于地震时的地面强烈运动,使建筑物在振动过程中,因丧失整体性或强度不足或变形过大而破坏；由于水坝倒塌、海啸、火灾、爆炸等次生灾害所造成；由于断层错动、山崖崩塌、河岸滑坡地层陷落等地面严重变形直接造成前两种可以通过工程措施加以防治,而后一种情况,单靠工程措施很难达到预防目的,或者代价昂贵。因此,应进行详细勘察,搞清地形地质情况,挑选对建筑抗震有利的施工场地。尽可能避开对建筑抗震不利的地段, 任何情况下均不得在抗震危险地段上建造可能引起人员伤亡或较大经济损失的建筑物。

（四）合理的抗震设计

抗震设计就是要选择合适的结构形式，确定合理的抗震措施，保证结构的抗震性能，确保建筑物满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震目标。高层住宅主要采用现浇剪力墙结构、框架一核心筒或框架一剪力墙结构，具有较好的强度和变形能力，抗震性能相对较好。无论板式住宅还是点式住宅，只要设计合理，都可满足抗震要求。多层住宅大部分采用砖混结构，目前多采用现浇楼板，并采取设构造柱和圈粱等抗震措施，或者采用框架结构，大大增强了抗震能力。

二 建筑结构抗震设计常见的问题分析

（一）缺乏岩土工程勘察资料或资料不全

有的在扩初设计阶段还缺建筑场地岩土工程的勘察资料，有的在扩初设计会审之后就直接进入了施工图设计，有的在规划设计或方案设计会审后就直接进入了施工图设计。无岩土工程勘察资料，设计缺少了必要的依据。

（二）抗震设防标准掌握不当

有一些项目擅自提高了设防标准，按照稚枣筑抗震设防分类标准(GB 50223-95)》划分应属六度设防的，但设计中提高了一度按七度设防，提高了建筑抗震设防标准，将会增加工程投资；有的项目严格应按七度采取抗震措施的，但设计中又按六度设防，减低了抗震设防标准，不利抗震。

（三）抗震构造柱布置不当

如外墙转角处，大厅四角未设构造柱或构造柱不成对设置；以构造柱代替砖墙承重；山墙与纵墙交接处不设抗震构造柱；过多设置抗震构造柱等。

（四）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，造成了纵向刚度不均，而底层作为汽车库的住宅，―侧为进出车需要，取消全部外纵墙，另―侧不需进出车辆，因而墙直接落地，造成横向刚度不均，对抗震极为不利。

（五）结构其他问题

有的底层无横向落地抗震墙，全部为框支或落地墙间距超长；有的仅北侧纵墙落地，南侧全为柱子，造成南北刚度不均；有的底层作汽车库，设计时横墙都落地，但纵墙不落地，变成了纵向框支；还有的底框和内框砌体住宅采用大空间灵活隔断设计，其中几乎很少有纵墙。不少地方都采用钢筋混凝土内柱来承重以代替砖墙承重，实际上将砖混结构演变为内框架结构，这比底框砖房还不利，因内框砖房的层数、总高度控制比底框砖房更严，因此存在着严重抗震隐患。更为严重的是这种情况并未引起目前大多数结构工程师的重视。

三 我国建筑结构抗震能力的提高措施

（一） 对旧有建筑进行加固行动

很多旧房屋现在已经开始出现基础沉降、墙体裂缝、倾斜、面层剥落等现象或隐患，其中部分建筑已影响使用，甚至出现危房鉴于拆旧建新投资费用较大，为了确保人民生命财产的安全，充分利用原有旧房，对不符合抗震要求的进行加固，对部分部位及构件进行修缮，以满足抗震设防目标，是十分必要的通常的方法是将结构隔震。消能减震技术应用到建筑物的抗震加固中，这种方法在某些方面具有独特的优点，它摆脱了常规加固中以构件承载力为主的加固模式，寻求通过减小建筑物上地震作用的途径，从而使结构及构件满足承载力要求，从而达到加固目的。我国人口众多，地震灾害频繁，因此多途径研究探索既有建筑物的抗震改造加固方法，以满足不同的改造加固要求，对工程结构抗震具有积极的意义。

（二）材料的选用和结构体系问题的解决

在高层建筑中，还应注意结构体系及材料的优选，现在我国钢材产量已居世界前列，建筑钢材的类型及品种也在逐渐增多，钢结构的加工制造能力也已有了很大的提高，因此在有条件的地方，建议尽可能采用型钢混凝土结构(SRC)钢管混凝土结构(CFS)或钢结构(S 或SS)，以减小柱断面尺寸，并改善结构的抗震性能在超过一定高度后，由于钢结构质量较轻而且较柔，为减小风振而需要采用混凝土材料时，钢骨(钢管)混凝土，通常作为首选工程经验表明:利用钢管混凝土承重，柱自重可减轻 65%左右，由于柱截面减小而相应增加了使用面积，钢材消耗指标与钢筋混凝土结构相近，而工程造价和钢筋混凝土结构相比可降低 15%左右，工程施工工期能缩短约 1/2 此外钢管混凝土结构显示出良好的延性和韧性。因此，在高层建筑结构中，在采用与否钢骨混凝土构件时，建议考虑使用。

（三）研究开发更为合理的结构形式

随着科技的高速发展，自重轻、跨度大、功能多样、施工周期短成为现代建筑结构的发展方向。因而，研制出轻质高强的新型建筑材料，研究开发合理的结构形式成为各种新型结构体系应运而生的前提和基础譬如开合屋盖结构，这种结构是一种在很短时间内部分或全部屋盖结构可以移动或开合的结构形式，它使建筑物在屋顶开启和关闭两个状态下使用。开合屋盖是将一个完整的屋盖结构划分成几个可动和固定单元，使可动单元能够按照一定轨迹移动达到屋盖开合运转的目的。根据开合机理，屋盖体系的开合移动方式可分为:水平移动和水平旋转移动方式；空间移动方式；绕枢轴转动方式；折叠移动方式和组合移动方式等。

四 结束语

结构抗震设计的重要技术对建筑安全起到非常重要的作用。因此，要从我国高层建筑抗震设计现状及国际高层抗震设计发展的趋势出发，不仅要重视抗震设防，而且要熟悉有关的规范规定，并且在项目结构设计中认真执行和贯彻。努力探求新型的结构与材料，也成为地震区高层建筑发展的新方向。

参考文献：

[1]孙军.高层建筑结构设计的问题分析[J].山西建筑 2008(19).

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我国地域内所发生的地震，绝大部份属于这种“构造地震”的类型。由火山爆发所产生的“火山地震”或因岩洞崩塌、局部地面陷落所引起的地震，在我国很少发生。

许多国家在高层建筑的抗震设计方案中，已经出现了新的结构。如美国纽约的高层建筑物，建在于基础分离的98个橡胶弹簧上，日本的建在弧型钢条上防地震建筑物，明显的在建筑结构体型上，改变了传统的插入式刚箍捆住内力的结构体系。

在2010年12月1日施行的《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）和2011年10月10日开始施行的《高层建筑混凝土结构技术基础》（JGJ 3-2010）是综合了各国高层建筑设计的成功经验，同时结合我国地震灾害的特点，对我国高层建筑设计提出了新的标准和要求。

世界抗震设计经验

1.美国抗震措施

美国是一个地震较多的国家，其西海岸重要城市洛杉矶正好处在环太平洋地震带上，而整个加州也是全球地震高发地区之一。高层建筑的抗震问题以及如何将地震带来的损失降到最低，一直是人们密切关注的问题。其中关于高层建筑的一些抗震措施。

（1）控制高层建筑的层高

在地震频发的洛衫矶市，除了市中心作为地标建筑的一些超高层建筑，其余地段均是多层低层建筑。尤其值得注意的是在土层薄弱和不利地段加州政府通过立法禁止建造高层建筑。对于高层建筑而言，地震力和风力是控制荷载，且都是水平作用力，层高过高，对建筑抗震和抗风都十分不利。控制在地震区域的建筑层高，是有效降低震害的手段之一。

（2）选用轻质建材

美国大部分地区均是低层建筑，且均是木结构，围护材料和隔墙也多采用石膏板、刨花板等轻质板材。采用轻质建材的建筑，在地震力作用下，自身结构受到更小的影响，且即使受到破坏，较轻的建材也能有效减轻造成的二次破坏。

（3）选用高强度高延性建材

美国另一重要的防震措施是在高层建采用钢结构，而低层建筑就采用木结构。钢材与木材都是高延性的材料，具有足够的柔度。在地震发生时，可以通过自身变形消耗掉地震能量，在抗震要求更高的超高层建筑中，则添加上阻尼减震器，也可以大大提高建筑的延性和抗震性能。

2.日本抗震措施

日本全岛都处在地震频发区域，每年都会发生约1000余次地震，在高层建筑防震抗震方面，有丰富的经验。

（1）提高建筑物的强度和刚度

日本的高层公寓很多，大部分的住户在购买公寓中都会特别看重抗震设计水平。号称日本第一高层公寓的大楼中，采用了与美国世贸大厦相同的钢管，其抗震性能主要来源于采用高强度高刚度的优质建材，确保了建筑物的抗争性能，也是公寓能得以畅销的重要原因

（2）选用橡胶材料加强延性

日本东京的一些超高层建筑都进行了严密的抗震设计，其中一个重要措施就是在建筑使用高强度的橡胶作为基底材料，同时在建筑中心也选用天然橡胶作为基层，提高了建筑物的抗震性能。

（3）“局部浮力”抗震系统

近年来日本新研制了“局部浮力”抗震系统，将建筑物的上层结构与基础部分分离开，采用这种“局部浮力”系统进行连接，借助水的浮力来加强建筑整体的延性，其工作原理大体上与阻尼减震系统和橡胶减震系统类似，但据报告有更好的抗震效果。

新增条款的意义分析

《建筑抗震设计规范》和《高层建筑混凝土结构技术基础》新增了若干条款，本文列出对抗震设计影响较大的条款进行分析。

1. 新增的通用条款

（1）抗震设计的高层建筑混凝土结构，当其房屋高度、规则性、结构类型、场地条件或抗震设防标准等有特殊要求时，可采用结构抗震性能设计方法进行分析和论证。

此条款明确了在高层建筑设计中，抗震设计的核心地位，高层建筑采用抗震性能设计已形成一种发展趋势。

（2）楼层质量沿高度宜均匀分布，楼层质量不宜大于相邻下部楼层质量的1.5倍。

此条规定限定了荷载沿竖向的不规则分布，可有效地降低震害，明确了高层结构设计的标准。

（3）增加了结构抗连续倒塌设计基本要求。安全等级为一、二级时，应满足抗连续倒塌概念设计的要求。安全等级为一级且有特殊要求时，可采用拆除构件方法进行抗连续倒塌设计。

连续倒塌是指结构因突发事件或严重超载而造成局部结构破坏失效，继而引发与失效破坏构件相连的构件连续破坏，最终导致相对于初始局部破坏更大范围的倒塌破坏。在高层建筑抗震设计中，对上部结构进行连续性倒塌分析时，其首先要保证下部基础不会发生破坏，加强结构基础设计是整个设计工作的根本。

2.修订条款的意义分析

（1）明确将扭转位移比不规则判断的计算方法，改为“在规定的水平力作用下并考虑偶然偏心”，以避免位移按振型分解反应谱组合的结果，有时刚性楼盖边缘中部的位移大于角点位移的不合理现象。

（2）根据汶川地震的经验，提高了框架结构中框架柱的内力调整系数，而其他各类结构中框架柱的内力调整系数保持不变。

框架结构柱的最小截面尺寸，除不超过2层和四级外，比旧版增加100mm；柱纵向受力钢筋的最小总配筋率比一般框架增加0.1%、最大轴压比控制比旧版加严0.05。

（3）根据汶川震害调查，将防震缝的最小宽度由70mm提高到100mm。

相邻结构在地震过程中的碰撞是导致结构损坏甚至倒塌的主要原因之一。为防止建筑物在地震中相碰撞，防震缝必须留有足够的宽度。原则上防震缝净宽应大于两侧结构允许的地震水平位移之和。

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1. 提高建筑抗震的设计思想

建筑结构抗震设计任务最根本的问题是设计者最值得关心的问题，这在抗震的设计思想中也是极为重要的。首先呀把握的基本原则是什么，结构抗震设计与结构抵抗其他荷载的设计有什么突出的区别，最基本的问题，往往是解决问题的关键所在。

2. 选择合理的结构体系

2.1 有规律性震害关于结构体系的简要归纳

2.1.1场地地基断层滑坡、地陷等地面变形，砂土液化引起地基的不均匀沉陷，建筑周期与场地卓越周期相近由于共振而加剧毁坏。

2.1.2结构体系采用框-墙体系利于保护填充墙，采用框架结构加填充墙在钢筋混凝土框架平面内嵌砌砖填充墙时的柱上端易发生剪切破坏。

2.2 多样化的构件形式

框架结构中柱遭到的破坏大于梁和版；钢筋混凝土框架在同楼层中长短柱并用则短柱破坏相对严重；钢筋砼多肢剪力墙以发生交叉或斜向裂缝；配置螺旋箍的钢筋混凝土柱配置方形箍易遭损毁。

2.3 工程实例分析

以一座商用住宅混合楼工程为例，28层加地下3层，建筑总面积约为5万m2，其中1～5层为商用，以7层楼盖作结构转换层，以上均为住宅，除地下外总建筑高度为92.1m。主体工程为钢筋砼框架剪力墙，抗震设防烈度为7度，1～8层为一级抗震剪力墙，8～28层为二级抗震，建筑丙类设防，Ⅱ类场地。在实际设计过程中需要注意：该高层建筑中构件的竖向水平位移最大值与该楼层的平均值比值约为1.3＞1.2（符合要求）；竖向抗侧力连续性不足，针对综合出现的几点问题，尤其是作为设备转换层而设置6层后，需要将转换层板厚增加到180mm并适当配筋，尤其是边梁的加固；将芯柱设计在轴压比相对较大的柱子中并适当提高框支柱的配筋率；将边框架设在核心筒周边，通过每两层设一道暗梁加强剪力墙底部，保证竖向筋与水平筋之间的配筋率达到0.5%。

3. 新型建筑材料钢纤维混凝土对抗震性能的提升

钢纤维混凝土是在普通混凝土中掺入乱向分布的短钢纤维所形成的一种新型的多相复合材料。这些乱向分布的钢纤维能够有效防止混凝土内部微裂缝的扩展及宏观裂缝的形成，能够显著改善混凝土的抗弯、抗拉、抗冲击及抗疲劳性能，具有较好的延性。

在建筑结构中应用钢纤维混凝土通常都是在一些关键部位，例如：柱梁节点、扁梁柱节点、柱子、桩基承台、转换梁、屋面板、筏形基础等，是否应用钢纤维混凝土的混凝土框架在结构的延性、荷载循环次数、耗能能力等结构性能上均有显著的提升，在框架梁柱节点采用钢纤维混凝土能够替代部分箍筋，不但有效改善了节点区的抗震性能，还能随之解决钢筋过密等问题。较之普通混凝土，钢纤维混凝土抗拉强度提高40%-80%，抗弯强度提高60%-120%，抗剪强度提高50%-100%，抗压强度提高幅度较小，一般在0-25%之间，但抗压韧性却大幅度提高。

4. 概念设计的引入

建筑抗震概念设计是根据地震灾害和工程经验等所形成的总体设计原则与思想，进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程。

在建筑结构抗震方面，尤其强调需要摒弃单纯依赖姐都计算软件完成整体设计与设计复核与审核。特别是结构明显不规则，整体性相对较弱的记住你住结构，加之地震活动的不规律性，结构稳定性很难得到保证。

从实际的结构设计工作角度来分析，首要看重结构水平荷载，尤其是高层建筑结构水平荷载是控制结构内力与变形的基础条件。合理设置抗侧力构件，在独立结构单元内应避免应力集中的凹角和狭长的颈缩部位，不在凹角设计楼梯或电梯间，尽量减少地震带来的扭转作用。竖向布置则需避免外挑结构，内收更要更需控制数量并放缓。建筑结构刚度沿垂直方向上宜均匀、连续的分布，尽量减少结构薄弱部位；依据实际工况结构单元应严格遵守牢固连接或有效分离的方法。“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件、强底层柱(墙) ”的原则下对可能能以抵御地震侵害的相对薄弱构件或部位采取相应的措施。

抗震结构体系主要依靠延性较好的结构构件连接协同工作来达成最终目的。在概念设计的整体抗震思想下，全过程的抗震分析还包括：建筑选址与地基稳定条件，总体布置与结构体系的合理性，建筑方案选择，抗震构造设置，计算校核的必要性等等。

5. 建筑抗震中值得注意的问题

岩土工程勘察工作不够细致，结构总体平面布置考虑不周，同一结构单元中包括两个甚至更多的结构受力体系，高层结构竖向外挑内收不满足规范要求，平面布局的刚度不均，抗震构造柱布置不当，甚至有的根本对抗震设防标准掌握不当。有一些项目擅自提高或降低了设防标准都是不对的。

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高层建筑的抗震设计还需要结合当地的地形以及气候环境条件，针对一些地震高发地带，设计需要采用强度较高的施工材料，要做好建筑结构的优化工作，保证建筑满足抗震设防的要求。高层建筑有着良好的发展趋势，在设计与施工时，一定要保证建筑使用的安全性，并且要使建筑在地震力的作用下，不会出现结构严重变形的问题。高层建筑抗震设计是一项重要的工作，下面笔者对高层建筑结构抗震设计目标以及结构优化措施进行简单的介绍。

1.1高层建筑结构抗震设计目标

高层建筑结构抗震设计是一项重要的工作，设计人员需要保证结构的稳定性，高层建筑结构抗震设计目标是“小震不坏、大震不倒”。为了达到这一目标，设计人员还要合理确定施工的材料，施工材料要具有较高的强度与刚度，建筑结构要具有良好的延展性。另外，在高层建筑施工时，需尽量减少耗能情况，施工单位要多采用可再生的新型能源。

1.2高层建筑结构优化措施

1.2.1加强结构体系的优化高层建筑施工在选择材料时，应尽量选择轻质的材料，结构材料还要具有较高的强度，这样的结构有着良好的连续性，可以抵抗较大的荷载以及作用力，可以保证建筑结构的整体性。合理选择结构材料，并优化结构体系，是提高建筑防震效果的有效措施。建筑工程多采用的是钢结构或者型钢混凝土结构，这对钢材以及混凝土的性能有着较高的要求，在施工前，需要对施工材料的性能进行检测。优化建筑抗震结构体系，可以保证建筑的承载力，避免结构在地震力作用下出现变形问题，良好的建筑结构可以起到吸收地震能量的作用，在地震灾害下，有利于避免建筑出现较为严重的损毁问题。建筑抗震设计需主要结构的整体性，这考验了设计人员的能力，采用型钢混凝土结构，可以保证建筑结构达到立面的效果，提高建筑使用的安全性。

1.2.2场地的选择高层建筑对施工场地也有着一定要求，在施工前，设计人员需要做好地质的考察工作，对施工场地的土质进行检测，并保证地质结构的稳定性，设计人员加强实地勘探，可以了解该地区是否存在地震隐患，并了解地下岩层的结构，根据这些因素进行综合评价，从而得出准确的场地数据。如果遇到不适合建造高层建筑的场地，应该采取回避的措施，给出恰当的危险性评价，从根源上杜绝出现由于地面的震动而摧毁地基的现象。

1.2.3建筑结构的规则性建筑结构的规则性对于抗震作用比较大，不规则的建筑结构不利于抗震。因为建筑结构具有规则以及对称的剖面结构，地震对建筑物带来的摇晃有一定的支撑作用，从而起到很好的抗震效果。从建筑竖向剖面理论来说，竖向抗侧力构建的截面尺寸以及材料强度应该自下而上的逐渐减少，这样就能够避免测力结构的承载力突变。因此，对于没有特殊要求的高层建筑物，应该尽量避免过于规则的结构组成，不能一味的追求其视觉效果，更多的注重抗震要求。

1.2.4多道防震体系一般情况下，一次地震不会造成持续的震动，但是可能会造成接连不断的余震，尽管强度不大，但是从持续时间以及反复次数上来说，在一定程度上对建筑物造成不同程度的损坏。高层建筑物只是采取单体的结构，一旦遭遇到破坏时就会难以应付接踵而来的持续余震，最终导致建筑物坍塌。针对此种现象，就必须设立多道防震体系。设立多道防震体系，及时第一道防震线被摧毁，还有第二道以及第三道防震线，就能够很好的躲避反复的余震带来的破坏，大大的降低了危险指数，增加了抗震能力。

2高层建筑结构抗震设计中应主要的几个问题

2.1控制结构超限现象以及相关的解决措施

对于结构薄弱位置，在框架柱内设置型钢，提高其承载力以及抗震安全性；控制结构扭转比，使结构楼层的扭转位移比小于1.2；对于个别墙柱按照中震弹性以及小震计算结果进行包络设计，满足中震弹性的抗震性能目标；依次类推，标准层的个别墙柱则按照中震计算结果，满足中震不屈服的抗震性能目标；根据弹塑性实程分析结果，连梁以及框架梁出现弯曲塑性铰，梁端塑性铰在各个楼层分布较为均匀，反应历程中最大层间位移角小于1/120，满足规范要求。

2.2剪力墙连梁抗震设计措施

①调整连梁刚度折减系数：对内力以及位移进行计算时，对竖向与水平的荷载效应下两种情形进行区别对待。在水平荷载效应下，可以折减连梁的刚度系数，例如：当出现作用力时，折减系数应该大于或者等于0.50；在竖向荷载效应下，不需要折减连梁的刚度系数，通过利用支座弯矩调整的幅度来降低连梁支座的弯矩。

②调整连梁跨高比：在设计连梁时，可能会遇到刚度折减之后连梁的正截面仍然承受剪承载力不足的现象，这时就需要增加洞口的宽度，减低高度。

③其他措施：设置水平缝形成双连梁、连梁内设置交叉暗撑、采用型钢混凝土连梁、调整连梁的内力以及增加连梁延性等。

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中途分类号：TU2文献标识码：A 文章编号：

前言

结构设计分为理论设计和概念设计理论设计是结构工程师根据计算理论和规范，在对结构进行计算模型的假设及受力状态的假定的前提下，对结构进行计算分析，得出数据式的结果，然后利用结果进行设计。概念设计是指不经数值计算，尤其在一些难以做出精确理性分析或在规范中难以规定的问题中，依据整体结构体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想，从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和抗震细部措施的宏观控制。在建筑设计的方案阶段，从总体出发，采用概念性近似计算方法，能迅速、有效地对结构体系进行构思、比较和选择。这种方法虽有一定误差，但概念清楚、定性准确、手算简单快捷，能很快选择出最佳方案，具有较好的经济、可靠性能，同时也是施工图设计阶段判断计算机内力分析输出数据可书与否的主要依据。

1 抗震概念设计问题分析

地震是一种随机振动，有难于把握的复杂性和不确定性，要准确预测建筑物所遭遇地震的特性和参数，目前尚难做到。在结构分析方面，由于未能充分考虑结构的空间作用、结构材料的非弹性性质、材料时效、阻尼变化等多种因素，同时也存在着不准确性。因此，工程抗震问题不能完全依赖“计算设计”解决，而必须立足于“概念设计”。结构抗震概念设计的目标是使整体结构能发挥耗散地震能量的作用，避免结构出现敏感的薄弱部位。地震能量的聚散，如果仅集中在少数薄弱部位，必会导致结构过早破坏，目前各种抗震设计方法的前提之一就是假定整个结构能发挥耗散地震能量的作用，在此前提下才能以多遇地震（小震）作用进行结构计算、构件截面设计并辅以相应的构造措施，必要时采用弹性时程分析法进行补充计算，试图达到罕遇地震（大震）作用下结构不倒塌的目标。为了保证建筑具有足够的抗震能力，通过概念设计从宏观上控制结构的抗展性能，应充分考虑以下环节：①选择对抗震有利的场地及地基，避免地面变形的直接危害，采取措施保证地基的稳定性。②进行合理的基础设计，同一结构单元不宜设置在性质不同的地基土上，不宜采用不同的基础形式，设计时宜最大限度地发挥地基的潜力。③建筑物的体型应力求简单、规则、对称，质量和刚度变化均匀，以减少地震作用产生的变形、应力集中及扭转反应。④选择合理的结构体系，抗侧构件力求均匀对称，设置多道抗展防线，避免局部出现薄弱部位，要求结构布置受力明确，传力简捷。⑤各类构件之间要有可靠的连接，并具有必要的强度和变形能力，从而获得整个结构良好的抗震性能。⑥强调结构空间整体性，平面加强连接，竖向确保足够整体刚度。⑦重视对非结构构件的处理，利用其对主体结构的有利影响，避免不合理设置导致对主体结构的不利影响。⑧尽量减轻结构自重，减少地基土压力，从而降低向建筑物传输的地震力。

2 结构概念设计的运用问题分析

运用概念设计的思想，也使得结构设计的思路得到了拓宽。传统的结构计算理论的研究和结构设计似乎只关注如何提高结构抗力R，以致混凝土的等级越用越高，配筋量越来越大，造价越来越高。结构工程师往往只注意到不超过最大配筋率，结果肥梁、胖柱、深基础处处可见，在建筑结构设计中，合理地确定建筑物的刚度是非常重要的。建筑物的刚度不宜太大，刚度大则结构自振周期就短，在地震时结构所承受的地震作用就大，相对后果较重，且造成材料的浪费；刚度也不宜过柔，过柔的建筑结构在地震时就会产生过大的变形，影响其强度、稳定性和正常使用。抗震验算时应特别注意场地土类别。8度超过5层有条件时，尽量加剪力墙，可大大改善结构的抗震性能。框架结构应设计成双向梁柱刚接体系，但也允许部分的框架梁搭在另一框架梁上。应加强垂直地震作用的设计，从震害分析，规范给出的垂直地震作用明显不足。雨篷不得从填充墙内出挑。大跨度雨篷、阳台等处梁应考虑抗扭。考虑抗扭时，扭矩为梁中心线处板的负弯距乘以跨度的一半。框架梁、柱的混凝土等级宜相差一级。由于某些原因造成梁或过梁等截面较大时，应验算构件的最小配筋率。出屋面的楼电梯间不得采用砖混结构。考虑地震作用时必须充分领会和灵活运用抗震概念设计的优化准则和采取相应的构造措施。优化准则“强节弱杆”―――防止节点破坏先于构件；“强柱弱梁”―――防止杆系发生楼层倾移破坏机制，要求柱的抗弯能力高于梁的抗弯能力；“强剪弱弯”―――防止构件剪力破坏，要求杆件的受剪承载力高于受弯承载力；“强压弱拉”―――对杆件截面而言，为避免杆件在弯曲时发生受压区混凝土破裂的脆性破坏，使受拉区钢筋承载力低于受压区混凝土受压承载力。保证措施有两个方面：一是调整或限制构件的荷载效应；二是强制规定必要的构造措施。这两个方面在 《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）有详细的规定，有的则是以强制性条文提出严格要求。如：《高层建筑混凝土结构技术规程》中第 6.3.2 条的第 1 点限制梁端截面混凝土受压区高度与有效高度之比，就是保证梁的变形能力，而它又决定于梁端塑性转动量，而塑性转动量又与截面混凝土受压区的相对高度密切相关；试验研究结果表明，要使钢筋混凝土梁的位移延性系数达到3~4， 混凝土受压区相对高度必须控制在0.25~0.35。又如：对钢筋混凝土杆件而言，杆件截面的平均剪应力过高，都会降低箍筋的抗剪效果，平均剪应力较小时，可以避免出现剪切破坏。在建筑结构设计中还应充分考虑地震的偶合作用；坚持“小震不坏，大震不倒”；多道抗震防线等设计原则。

3 建筑选址的设防

地震引起的破坏除了直观的震动引起的建筑结构破坏,与场地和地基的条件有很大的关系。历次地震调查表明,同类型的建筑物由于建筑场地不同,其破坏程度会有很大的差别。

地质条件: 避免选择地质上断层通过或断层交汇的地带, 特别是在有活动断层的地段上进行建设。

地形地貌:宜选择地势平坦、 开阔的地方。

地基条件: 一般而言,岩石、 半岩石和密实的地基土对房屋抗震最有利,是最好的建筑场地;而松软的,软弱粘性土等, 尤其是易发生砂土液化的地区,都对房屋的抗震不利。

4 短柱设计的抗震设防

因短柱的延性较差, 尤其一些超短柱几乎没有延性,在抗震设计时,仅仅按照一般框架柱的抗震要求采取构造措施是不够的。还必须尽量提高短柱的承载力,减小短柱的截面尺寸,采取各种有效措施提高短柱的延性,改善短柱的抗震性能。

4.1使用复合螺旋箍筋

高层建筑框架柱的抗剪能力是应该满足剪压比限值和“强剪弱弯”要求的, 柱端的抗弯承载力也是应该满足“强柱弱梁”要求的。对于短柱,只要符合“强剪弱弯”和 “强柱弱梁”的要求, 是能够做到使其不发生剪切型破坏的。因此, 使用复合箍筋全高加密来提高柱子的抗剪承载力, 改善对砼的约束作用,能够达到改善短柱抗震性能的目的。

4.2采用分体柱

采用分体柱的方法虽然使柱子的抗剪承载力基本不变,抗弯承载力稍有降低, 但是使柱子的变形能力和延性均得到显著提高, 其破坏形态由剪切型转化为弯曲型, 从而实现了短柱变 “长柱”的设想, 有效地改善了短柱尤其是剪跨比< 1.5的超短柱的抗震性能。分体柱方法已在实际工程中得到应用。

5 短肢剪力墙设计的抗震设防

由于短肢剪力墙抗震性能差, 在地震区应用经验不多,因此在设计时, 首先要选则适合

的计算软件,合理地选则计算分析方法, 确定计算模型和相关参数, 并加强对计算结果合理

性判断,特别要加强概念设计。对一些不利部位加强构造措施, 在符合规范要求的情况下,短

肢墙是没问题的。这就好比纯框架结构,对地震来说也是不利的结构形式,但大家不也一直在

用。所以任何一种结构体系都有它的适用范围,只要能合理设计, 安全应该没问题。

5.1构建共同抗力筒体

高层点(板)式住宅采用短肢抗震墙结构体系,只要抗侧力构件布局合理仍然是比较理想的一种结构体系,但在地震区, 高层建筑中,剪力墙不宜过少,墙肢不宜过短,因此不应设计仅有短肢剪力墙的高层建筑,要求设置剪力墙筒体 (或一般剪力墙 ), 形成短肢剪力墙与筒体 (一般剪力墙)共同抵抗水平力的结构。

5.2短肢墙的形状要点

短肢墙的布置合理、 对称、 均匀、 力求质量中心与刚度中心重合,短肢墙布置应以 T形、 L形、]形、+形为主,这样可增加短肢墙抗扭和出平面外稳定。

短肢剪力墙结构的抗震薄弱部位是建筑平面外边缘的角部处的墙肢,当有扭转效应时,会加剧已有的翘曲变形,使其墙肢首先开裂,因此应加强其抗震构造措施, 如减小轴压比、 增加纵筋和箍筋的配筋率。

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Abstract: In this paper, the author introduces the building seismic design standards and the basic design requirements, and puts forward the building seismic structural design measures.

Key words: building; seismic structural design; analysis

中图分类号：TU3 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

结构工程师按抗震设计要求进行结构分析与设计，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，从而经济地实现“小震不坏，中震可修，大震不倒”的目的。但是，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、非弹性性质、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还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。 自从去年东京的大地震之后，人们对于建筑物防震性能的关注加强了，建筑物的防震性能在地震来临之时对于保护人民的财产和生命安全起着至关重要的作用，作为一名建筑工作者，对于建筑结构中有关防震设计的理念和措施，提出了一些自己的看法和见解。

1 建筑结构抗震措施的标准

对于性能方面：一种是以损坏的程度来描述，另一种是以用途的重要性来描述的；将建筑中的各种危害层级和可能造成的损失碱性等级划分，从高到低的划分为几类，根据不同类别制定不同的标准来要求各个部分，在遭遇到相当层级的影响时，各个部分对于抗击震灾祈祷自己所在层级相当的作用，承担相应的压力和风险，其按照按照层级的不同递增或者递减，而非简单的“一刀切”和平均化。具体执行和划分标准可参照现行《抗震鉴定标准》中的有关标准，尽可能的严格遵守，不越级。例如，结构抗力的高低，可用结构楼层的受剪承载力与设计地震剪力的比值，即楼层的受剪承载力与设计地震剪力的比值即楼层屈服强度系数来表征；结构变形能力的高低，可以采用量化的标准来表示，便于清楚的比照各项指标。现行的抗震能力的测试不外乎抗压力和变形能力的测试，因为对于建筑物来说，首先在地震来临时应该抗压，如若超出其抗压能力范围，则应想办法将其转移，转移其力量对于该支柱结构的直接伤害。在确定综合抗震能力的两个因素中楼层屈服强度系数的定量在现行的抗震设计规范中已经是现成的，可以根据结构构件的实际截面尺寸和配筋，取材料强度标准值按承载力计算的有关公式得到。

2 建筑物对于抗震结构设计的基本要求

a 一个抗震结构体系由若干个分支系统组成，而且必须协同工作才能发挥优势，常见性的如框架--剪力墙结构由延性框架和剪力墙两个分体组成，缺少一个则不能都成上层体系。

b 强烈的地震不会只有一次主震，通常会伴随多次余震，而且其余震的威力往往较普通地震的威力有过之而无不及，这就要求我们不能依靠一道防线，防线一旦遭到破坏，则无法面临即将而来的余震，最终烦人结果只能是倒塌。抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部冗余度，设计者应该有意识地建立一系列分布的屈服区，这样在地震来临之时，可以分散压力，有意识地转移来自震源的力量。

c 构件的选择最主要的因素是构件的坚韧程度。

d 楼层的实际承载能力和设计计算的弹性受力的比值应该保持一个相对的平衡状态，一旦其中的一项产生突变，必定导致其他部分的力量转移。

e 要杜绝重局部，轻整体的情况。

f 加强薄弱环节的防震保护，不在地震来临时使其首当其冲。

3 建筑结构设计的有效抗震措施

a 首先，建筑物结构悬挂隔震，将建筑物的全部或者一部分悬挂起来以隔离地震，就是我们常说的悬挂结构，名字很恰当地表达了它的特点，同时，我们也能很直接的感受到它的缺点和局限，即耗费的成本太大，和并不适合于普遍的推广，虽然是一种非常行之有效的方法，但是执行起来却是值得商榷的。一般情况下，大型的钢结构会采用此种措施。大型钢结构一般分为主框架和子框架，在悬挂体系中，子框架通过索链或者吊杆悬挂于主框架上，地震来临时主体框架虽然受到冲击，但是其子框架以及其他零部件是用近似于双节棍的链接方式与主体相连的，那么主体受到的冲击力在传送给子框架时就会减小很多，有益于保护子体框架。

b建筑物基础设置隔震装置减震，这这种减震措施与上文的不同之处在于是在建筑物中间加上辅助材料或者部分已达到减震目的，而前者则是在整体框架结构上的创新上入手，减震装置属于独立于建筑物自身的材料，使用得当最多可使震力减少三分之一左右，不过这种方法局限于非高层建筑，高层如果采取这种方法，反而会增加建筑物的质量，而使地震来临时，这些附属物的重量给生命和财产造成更大的伤害。

c 建筑物地基，用具有防震功能的材料，彻底从根源上稳固地基，将防震落实到最底部，从而到达减震的最终目的。传统的做法是在建筑物的基础部位用粘土和砂子结合固定，也可以直接设置粘土或砂子垫层。在我国建筑史上，曾经有人突发奇想以糯米为原材料，采起优良的粘着性，在建筑物底部形成防震的糯米垫层，减少地震对建筑物的损害，不可谓不奇，当然现当今的的材料学，尤其是建筑材料学已经发展的足够进步，我们可以不仿照古人的做法了，但是这种创新和探索的精神还是值得我们学习的。

d 层间隔震，层间隔离主要用于旧房改建的改建中对于防震的需求，在施工方面很简洁，专业性不强，居民可自行操作。当然于此对应的是低收益，也就是层间隔离的效果没有上述几种方法明显，这也是必然的，因为旧房改建，旧房的地基，基础结构是不能改变的，也是无法改变的，所以只能作为辅助结构使用，其作用原理与前面提到的在建筑物中增加辅助减震的原理基本相同，可以借鉴，也可以根据不同的具体情况选择使用。

e以上我们阐述的几种措施主要是对建筑结构的一部分或者几部分进行减震方面的设计，所谓安装减震装置减少地震的能量向建筑物传递，也是在于局部的减震。无论哪一种，都是利用建筑物的一部分或者几部分的特征然后有针对性的进行减震设计。

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Abstract：The high-rise buildings aseismic design and construction work has been building the key, and summarizes the principle of seismic design of high-rise building, the architecture of the short column seismic necessary theoretical analysis, and the seismic measures must be taken. In order to avoid short column in high-rise building brittle failure occurs in, I think, first of all to correctly determine the short columns, and then the short column to take some structural measures or processing, improve the short column and the ductility of the seismic performance.

Keywords: high building, structure design, seismic design, short columns, measures

中图分类号：TU318文献标识码：A文章编号：

1 高层建筑抗震设计的原则

1.1 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。

1.2 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。

1.3 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。

2 高层建筑抗震中短柱的正确判定

柱净高H与截面高度h之比H/h≤4为短柱，工程界许多工程技术人员也都据此来判定短柱，这是一个值得注意的问题。因为确定是不是短柱的参数是柱的剪跨比λ，只有剪跨比λ＝M/Vh≤2的柱才是短柱，而柱净高与截面高度之比H/h≤4的柱其剪跨比λ不一定小于2，亦即不一定是短柱。按H/h≤4来判定的主要依据是：①λ=M/Vh≤2；②考虑到框架柱反弯点大都靠近柱中点，取M＝0.5VH，则λ＝M/Vh＝0.5VH/Vh＝0.5H/h≤2，由此即得H/h≤4。但是，对于高层建筑，梁、柱线刚度比较小，特别是底部几层，由于受柱底嵌固的影响且梁对柱的约束弯矩较小，反弯点的高度会比柱高的一半高得多，甚至不出现反弯点，此时不宜按H/h≤4来判定短柱，而应按短柱的力学定义——剪跨比λ＝M/Vh≤2来判定才是正确的。

框架柱的反弯点不在柱中点时，柱子上、下端截面的弯矩值大小就不一样，即Mt≠Mb。因此，框架柱上、下端截面的剪跨比大小也是不一样的，即λt＝Mt/Vh≠λb＝Mb/Vh。此时，应采用哪一个截面的剪跨比来判断框架柱是不是属于短柱呢？笔者认为，应该采用框架柱上、下端截面中剪跨比的较大值，即取λ＝max（λt，λb）。一般情况下，在高层建筑的底部几层，框架柱的反弯点都偏上，即Mb＞Mt。

在层高一定的情况下，为提高延性而降低轴压比则会导致柱截面增大，且轴压比越小截面越大；而截面增大导致剪跨比减小，又降低了构件的延性，轴压比与延性比关系图如图1所示，因此，在高层特别是超高层建筑结构设计中，为满足规程对轴压比限值的要求，柱子的截面往往比较大，在结构底部常常形成短柱甚至超短柱。

图1 轴压比与延性比关系图

3 提高短柱抗震性能的措施

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。钢筋混凝土材料本身自重较大，所以对于高层建筑的底层柱，随着建筑物高度的增加，其所承担的轴力不断增加，而抗震设计对结构构件有明确的延性要求，在层高一定的情况下，提高延性就要将轴压比控制在一定的范围内而不能过大，这样则必然导致柱截面的增大，从而形成短柱，甚至成为剪跨比小于1.5的超短柱。众所周知，短柱的延性很差，尤其是超短柱几乎没有延性，在建筑遭受本地区设防烈度或高于本地区设防烈度的地震影响时，很容易发生剪切破坏而造成结构破坏甚至倒塌。

混凝土短柱的延性主要受轴压比的影响，同时配箍率、箍筋的形式对混凝土短柱的影响也很大。高层混凝土结构短柱，特别是结构低层的混凝土短柱，其轴压比很大，破坏时呈脆性破坏，其塑性变形能力很小。提高混凝土短柱的抗震性能，主要也就是提高混凝土短柱的延性。因此，可以从以下几方面着手，采取措施提高混凝土的抗震性能。

3.1提高短柱的受压承载力

提高短柱的受压承载力可减小柱截面、提高剪跨比，从而改善整个结构的抗震性能。减小柱截面和提高剪跨比，最直接的方法就是提高混凝土的强度等级，即采用高强混凝土来增加柱子的受压承载力，降低其轴压比；但由于高强混凝土材料本身的延性较差，采用时须慎重或与其他措施配合使用。此外，可以采用钢骨和钢管混凝土柱以提高短柱的受压承载力。

3.2 采用钢管混凝土柱

钢管混凝土是套箍混凝土的一种特殊形式，由混凝土填入薄壁圆形钢管内而形成的组合结构材料。由于钢管内的混凝土受到钢管的侧向约束，使得混凝土处于三向受压状态，从而使混凝土的抗压强度和极限压应变得到很大的提高，混凝土特别是高强混凝土的延性得到显著改善。同时，钢管既是纵筋，又是横向箍筋， 其管径与管壁厚度的比值至少都在90以下，相当于配筋率2至少都在4.6%。

当选用了高强混凝土和合适的套箍指标后，柱子的承载力可大幅度提高，通常柱截面可比普通钢筋混凝土柱减小一半以上，消除了短柱并具有良好的抗震性能。

3.3 采用分体柱

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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。

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中图分类号：TU984 文献标识码：A 文章编号：

1 震害多发点

随着这几年来经济的快速发展，由于建设者开发、使用功能上的要求，高层建筑的体型越来越多样化。高层建筑不仅在材料和结构体系上逐渐多样化， 而且在高度上也大幅度增长。进入上世纪90年代后， 结构抗震分析和设计已提到各国建筑设计的日程。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。作为工程抗震设计的依据， 高层建筑抗震分析处于非常重要的地位。

地震作用具有较强的随机性和复杂性，要求在强烈地震作用下结构仍保持在弹性状态，不发生破坏是很不实际; 既经济又安全的抗震设计是允许在强烈地震作用下破坏严重， 但不倒塌。因此，依靠弹塑性变形消耗地震的能量是抗震设计的特点，提高结构的变形、耗能能力和整体抗震能力，防止高于设防烈度的“大震”不倒是抗震设计要达到的目标。

1.1 结构层间屈服强度有明显的薄弱楼

钢筋混凝土框架结构在整体设计上存在较大的不均匀性， 使得这些结构存在着层间屈服强度特别薄弱的楼层。在强烈地震作用下，结构的薄弱层率先屈服， 弹塑性变形急剧发展，并形成弹塑性变形集中的现象。如1976 年唐山大地震中，13 层蒸吸塔框架，由于该结构楼层屈服强度分布不均匀，造成第6 层和第11 层的弹塑性变形集中， 导致该结构6 层以上全部倒塌。

1.2 柱端与节点的破坏较为突出

框架结构构件震害一般是梁轻柱重， 柱顶重于柱底，尤其是角柱和边柱易发生破坏。除剪跨比小短柱易发生柱中剪切破坏外， 一般柱是柱端的弯曲破坏， 轻者发生水平或斜向断裂;重者混凝土压酥，主筋外露、压屈和箍筋崩脱。当节点核芯区无箍筋约束时， 节点与柱端破坏合并加重。当柱侧有强度高的砌体填充墙紧密嵌砌时，柱顶剪切破坏严重，破坏部位还可能转移至窗洞上下处，甚至出现短柱的剪切破坏。

1.3 砌体填充墙的破坏较为普遍

砌体填充墙刚度大而变形能力差， 首先承受地震作用而遭受破坏， 在8 度和8 度以上地震作用下，填充墙的裂缝明显加重，甚至部分倒塌，震害规律一般是上轻下重，空心砌体墙重于实心砌体墙，砌块墙重于砖墙。

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，必须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、施工材料和施工过程以及建筑场地情况三个方面进行分析。

2.1 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，无论点式住宅或是版式住宅，都必须进行合适的结构设计，保证抗震措施合理，能够基本实现小震不坏、大震不倒这样的目标，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，将会加剧地震的作用影响力，增强破坏性。所以，建筑物的结构平面布置应尽量保证质心和刚心重合，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。

2.2 建筑结构建造材料和施工过程

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，建筑物使用的材料越好，其受到的地震作用力也相对较小；反之，建筑物就会遭到地震很大的作用力。所以，在实际的建筑物的建设中，建议多采用隔断、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。

2.3 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，或海啸、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，要进行详尽地勘探考察，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 高层混凝土建筑抗震结构设计策略

3.1 高层混凝土建筑的结构体系选择

高层建筑结构应根据建筑使用功能、房屋高度和高宽比、抗震设防类别、抗震设防烈度、场地类别、地基情况、结构材料和施工技术等因素，综合分析比较，选择适宜的结构体系。高层建筑钢筋混凝土结构可采用框架、剪力墙、框架- 剪力墙、筒体和板柱-剪力墙结构体系。

框架结构可为建筑提供灵活布置的室内空间。当建筑物层数较少时，水平荷载对结构的影响较小，采用框架结构体系比较合理；框架结构属于以剪切变形为主的柔性结构，使用高度受到限制，主要用于非抗震设计和层数相对较少的建筑中。剪力墙结构中，剪力墙沿横向、纵向正交布置或多轴线斜交布置，由钢筋砼墙体承受全部的水平荷载和竖向荷载，属于以弯曲变形为主的刚性结构。该种结构的抗侧力刚度大，在水平力作用下侧向变形小，空间整体性好。但剪力墙结构自重大，建筑平面布置局限性大，难以满足建筑内部大空间的要求。因此更多地用于墙体布置较多，房间面积要求不太大的建筑物中，既减少了非承重隔墙的数量，也可使室内无外露梁柱，达到整体美观。

框架——剪力墙结构是指在框架结构中的适当部位增设一些剪力墙，是刚柔相结合的结构体系，能提供建筑大开间的使用空间，是由若干道单片剪力墙与框架组成。在这种结构体系中，框架和剪力墙共同承担水平力，但由于两者刚度相差很大，变形形状也不相同，必须通过各层楼板使其变形一致，达到框架和剪力墙的协同工作。从受力特点看，剪力墙是以弯曲变形为主，框架是以剪切变形为主，由于变位协调，在顶部框架协助剪力墙抗震，在底部剪力墙协助框架抗震，其抗震性能由于较好地发挥了各自的优点而大为提高。因此可以适用于各种不同高度建筑物的要求而被广泛采用。板柱- 剪力墙结构，由于在板柱框架体系中加入了剪力墙或井筒，主要由剪力墙构件承受侧向力，侧向刚度也有很大的提高。这种结构目前在7、8 度抗震设计的高层建筑中有较多的应用，但其适用高度宜低于一般框架- 剪力墙结构。

3.2 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；并且根据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，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。

4 结束语

钢筋混凝土框架结构是我国大量存在的建筑结构形式之一，钢筋混凝土框架结构的柱端与节点的破坏较为严重，其抗震设计中应该钢筋混凝土高层建筑结构抗震关键设计，另外，必须满足“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强节点”、“强底层柱底”等延性设计原则和有关规定。

参考文献：

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中图分类号：tu97 文献标识码：a

1 概述

事实上，在建筑结构的设计过程中，抗震性能设计是目前所有高层建筑极需认真考虑的问题。我国的高层建筑主材料一般都是选用钢筋混凝土，而高层建筑结构的复杂化以及设计的新颖化对高层建筑的抗震性能又有一定的影响。

2 当前高层建筑抗震理念

在人类建筑史当中，人们一直想要寻求一个很好的办法去抗震防震，随着地质学家对地震的了解以及深入，已经基本掌握了地震的特征以及一般的地震地面运动特点，于是，在此基础上，高层建筑的抗震性能设计理论以及设计方案都有了很大的转变，并且不断完善发展。

现在最为流行使用的抗震设计方法就是基于位移的抗震设计方法。这种方法主要是对高层建筑进行准确的定量分析研究，再用量化的位移指标来制定高层建筑的抗震性能，从而让高层建筑的抗震变形能力范围可以满足地震时最低的变形要求，最终保持高层建筑的抗震性能能够达到一定的标准。

基于位移的抗震设计方法一般能够细分成下面的方法，即为：①能力谱方法；②按延性系数设计方法；③直接基于位移的方法。直接基于位移的方法是按照地震作用下预期的位移去计算地震的作用，从而进行高层建筑的抗震性能设计，望高层建筑能够达到一定的预期变形，能够起到抗震防震的作用。

3.高层建筑抗震性能低的原因分析

3.1 高层建筑层数过多

混凝土高层建筑的层数是有一个极限的，也就是说混凝土高层建筑的高度是有一个极限的，不能无限增高。一旦该建筑超过了混凝土建筑的最大高度，高层建筑的自重就会变大，导致这个高层建筑的抗震性能变差，给实际上的高层建筑施工带来的施工难度就更大了。这样一来，施工的时间、成本的耗费也就大了，而且居民的安全却无法得到保障，这是没有好处的。若地震发生，高层建筑容易倒塌，给国家跟居民所造成的精神伤害以及经济损害是无法估计的。因此，为了能够保证高层建筑的抗震性能良好，高层建筑的层数不宜过高，一定要根据实际施工场地，严格依照专业的高层建筑设计师的标准高层建筑设计图来进行施工。

3.2 地基选取不当

在一定程度上，地基的选取也可以对高层建筑的抗震性能造成一定的影响。地基之所以会对高层建筑的抗震性能造成影响，是因为地基作为所有建筑的基础，一旦地基不牢固，地震又不幸发生，高层建筑损坏甚至倒塌的现象就会极易出现。因此，在实际的高层建筑施工设计过程当中，优先选择一些地势较低、相对平坦的场地，还要保证基底的硬度足够大，如一些坚硬施工场地或者是较为均匀的中硬度施工场地，避免在山崖、陡坡或者下陷的地方进行高层建筑施工。

3.3 材料选取不当

在地震较为频繁的地区，除了要考虑高层建筑的施工层数、地基的选取还必须要考虑高层建筑的施工材料。施工材料的选择，是控制高层建筑抗震性能的最直接途径。同时，还有注意选取比较合理的建筑结构体系，在实际施工中，施工工作人员应当确保混凝土结构的位移限制值必须控制在国家相关法律法规当中。

3.4 抗震设防烈度偏低

根据地震发生的频率以及地震发生时地震的强度，我国把全国划分成多个地震设防区域，在不同的地方，不同的高层建筑设防等级也是不尽相同的。一旦高层建筑的抗震设防烈度下降，高层建筑的结构安全隐患就会增大。我国目前使用的抗震设防标准还没有达到一个较高的水平，中级地震就相当于在规定的设计既准期以内超越概率约为百分之十的地震强度，所以，高层建筑的抗震设防烈度不容忽视。

4、有效增强高层建筑的抗震性能

4.1 高层建筑结构规则性

对高层建筑进行一个合理的布局是增强高层建筑抗震性能的有效措施，有专家曾经分析过，外观较为简单、建筑结构较为对称的建筑在地震发生时，该种建筑的抗震性能会比较好，不易被地震损坏。之所以会这样，是因为这类建筑在地震发生时可以很快地对地震的强度作出很好的反应，抵御地震。所以，专业的高层建筑施工人员在进行高层建筑设

计时会采用较为简单的建筑结构设计，确保建筑的平面外形以及立面外形的尺寸、抗侧力构件布置、承载力等各个方面都能够均匀分布，保持了高层建筑的相对规则性。唯有外观简单、受力均匀、结构硬度适中的高层建筑设计，才可以保证建筑物的抗震性能良好。

4.2 降低地震能量输入

要想降低高层建筑在地震中的能量输入，最常用的方法就是消能减震技术，这个技术就是在建筑结构的一些特殊部分，就好像节点、支撑点、连接缝等，在这些部位添加一些消能元件，然后这些消能元件就会通过产生摩擦非线性滞形耗能来分散或者是吸收地震能，从而减少建筑主体受地震的影响，防止高层建筑的结构被地震损坏甚至倒塌。

虽然这个方法可以大幅度地提高高层建筑的抗震性能，但这个方式的真正施工实施较难，若施工的尺度不能准确把握，到时整个工程就没有达到预期的抗震效果。所以，在实际施工当中，一定要注意合理规划施工。

4.3 控制地震扭转效应

一旦地震发生，那些建筑结构不对称、建筑格局不合理的建筑通常会出现水平移动，产生水平位移，这样就会产生扭转性的效应，严重的还会让高层建筑倒塌。究其原因，就是因为不规则的高层建筑的水平荷载中心跟刚度中心无法很好地重合在一起。所以，这就告诉专业的建筑施工人员，在实际的施工过程中要充分考虑建筑的结构会对建筑的抗震性能产生什么样的影响，最好选择一些外观规则、简单的建筑设计。

4.4 建筑结构自重减轻

当前的混凝土高层建筑，自重很大，一旦高层建筑的层数过多，要求相应的地基承载力也要大。所以，应当尽可能地减小高层建筑的自重，这样就对地基有很好的效果而且我们都应该注意到，建筑的质量跟地震效应是成一个正比关系的，建筑质量越大，受地震的影响就越大，所吸收的地震能量也就多。如这些地震能量无法释放，必然会损坏高层建筑。

4.5 增设抗震防线

要想增强高层建筑的抗震性能，还可以在建筑内外设置多道抗震防线，一旦第一道抗震防线被破坏，其他的抗震防线也可以继续起作用。

结语

在不断追求高层建筑的外形新颖奇特的同时，抗震性能一定不能忽略。因为一个建筑最能体现它的价值的除了其外观结构、建筑材料，更重要的一样就是抗震性能。从根本上增强高层建筑的抗震性能就要从实际上综合考虑各方面的因素。唯有从高层建筑的内部结构有足够大抗震防震措施，方可从根本上增强高层建筑的抗震性能。