時間：2023-07-17 16:30:30
導(dǎo)語：在高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
關(guān)鍵詞：抗震高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計
地震是人類在繁衍生息、社會發(fā)展過程中遇到的一種可怕的自然災(zāi)害。強烈地震常常以其猝不及防的突發(fā)性和巨大的破壞力給社會經(jīng)濟發(fā)展、人類生存安全和社會穩(wěn)定、社會功能帶來嚴重的危害。地震區(qū)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)防與不設(shè)防，震后結(jié)果大不一樣。要使工程建設(shè)真正達到能夠減輕以至避免地震災(zāi)害，把握好抗震設(shè)計關(guān)是減輕地震災(zāi)害的根本措施。
1、高層建筑抗震設(shè)計中常見問題分析
1.1 部分建筑物高度過高。按我國現(xiàn)行高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程規(guī)定， 在一定設(shè)防烈度和一定結(jié)構(gòu)型式下， 鋼筋混凝土高層建筑都有一個適宜的高度。在這個高度，抗震能力還是比較穩(wěn)妥的，但是目前不少高層建筑超過了高度限制。在震力作用下，超高限建筑物的變形破壞性會發(fā)生很大的變化，建筑物的抗震能力下降，很多影響因素也發(fā)生變化， 結(jié)構(gòu)設(shè)計和工程預(yù)算的相應(yīng)參數(shù)需要重新選取。
1.2 地基的選取不合理。由于城市人口的增多和相對空間的縮小， 不少建筑商忽略了這一問題，哪里商業(yè)空間大就在哪里建。高層建筑應(yīng)選擇位于開闊平坦地帶的堅硬土場地或密實均勻中硬土場地，遠離河岸，不應(yīng)垮在兩類土壤上，避開不利地形、不采用震陷土作天然地基，避免在斷層、山崖、滑坡、地陷等抗震危險地段建造房屋。高層建筑的地基選取不恰當可能導(dǎo)致抗震能力差。
1.3 材料的選用不科學(xué),結(jié)構(gòu)體系不合理。在地震多發(fā)區(qū)， 采用何種建筑材料或結(jié)構(gòu)體系較為合理應(yīng)該得到人們的重視。由于我國建筑結(jié)構(gòu)主要以鋼筋混凝土核心筒為主， 變形控制要以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的位移限值為基準。但因其彎曲變形的側(cè)移較大，靠剛度很小的鋼框架協(xié)同工作減小側(cè)移，不僅增大了鋼結(jié)構(gòu)的負擔，而且效果不大，有時不得不加大混凝土的剛度或設(shè)置伸臂結(jié)構(gòu)， 形成加強層才能滿足規(guī)范側(cè)移限值。
1.4 較低的抗震設(shè)防烈度。許多專家提出，現(xiàn)行的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計安全度已不能適應(yīng)國情的需要，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全度水平應(yīng)該大幅度提高。我國現(xiàn)行抗震設(shè)防標準是比較低的，中震相當于在規(guī)定的設(shè)計基準期內(nèi)超越概率lO％的地震烈度，較低的抗震設(shè)防烈度放松了高層建筑的抗震要求。
2、高層建筑的抗震設(shè)計理念
我國《建筑抗震規(guī)范》對建筑的抗震設(shè)防提出“三水準、兩階段”的要求，“三水準”即“小震不壞，中震可修，大震不倒”。當遭遇第一設(shè)防烈度地震即低于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的多遇地震時，結(jié)構(gòu)處于彈性變形階段，建筑物處于正常使用狀態(tài)。建筑物一般不受損壞或不需修理仍可繼續(xù)使用。因此，要求建筑結(jié)構(gòu)滿足多遇地震作用下的承載力極限狀態(tài)驗算，要求建筑的彈性變形不超過規(guī)定的彈性變形限值。當遭遇第二設(shè)防烈度地震即相當于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的基本烈度地震時，結(jié)構(gòu)屈服進入非彈性變形階段，建筑物可能出現(xiàn)一定程度的破壞。但經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用。因此，要求結(jié)構(gòu)具有相當?shù)难有阅芰Γㄗ冃文芰Γ┎话l(fā)生不可修復(fù)的脆性破壞。當遭遇第三設(shè)防烈度地震即高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的罕遇地震時，結(jié)構(gòu)雖然破壞較重，但結(jié)構(gòu)的非彈性變形離結(jié)構(gòu)的倒塌尚有一段距離。不致倒塌或者發(fā)生危及生命的嚴重破壞，從而保障了人員的安全。因此，要求建筑具有足夠的變形能力，其彈塑性變形不超過規(guī)定的彈塑性變形限值。
三個水準烈度的地震作用水平，按三個不同超越概率（或重現(xiàn)期）來區(qū)分的：多遇地震：50年超越概率63.2%，重現(xiàn)期50年；設(shè)防烈度地震（基本地震）：50年超越概率10%，重現(xiàn)期475年；罕遇地震：50年超越概率2%－3%，重現(xiàn)期1641－2475年，平均約為2000年。
對建筑抗震的三個水準設(shè)防要求，是通過“兩階段”設(shè)計來實現(xiàn)的，其方法步驟如下：第一階段：第一步采用與第一水準烈度相應(yīng)的地震動參數(shù)，先計算出結(jié)構(gòu)在彈性狀態(tài)下的地震作用效應(yīng)，與風(fēng)、重力荷載效應(yīng)組合，并引入承載力抗震調(diào)整系數(shù)，進行構(gòu)件截面設(shè)計，從而滿足第一水準的強度要求；第二步是采用同一地震動參數(shù)計算出結(jié)構(gòu)的層間位移角，使其不超過抗震規(guī)范所規(guī)定的限值；同時采用相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施，保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延性、變形能力和塑性耗能，從而自動滿足第二水準的變形要求。第三階段：采用與第三水準相對應(yīng)的地震動參數(shù)，計算出結(jié)構(gòu)（特別是柔弱樓層和抗震薄弱環(huán)節(jié)）的彈塑性層間位移角，使之小于抗震規(guī)范的限值。并采用必要的抗震構(gòu)造措施，從而滿足第三水準的防倒塌要求。
3、高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計
地震作用具有較強的隨機性和復(fù)雜性，要求在強烈地震作用下結(jié)構(gòu)仍保持在彈性狀態(tài)，不發(fā)生破壞是很不實際的；既經(jīng)濟又安全的抗震設(shè)計是允許在強烈地震作用下破壞嚴重，但不倒塌。因此，依靠彈塑性變形消耗地震的能量是抗震設(shè)計的特點，提高結(jié)構(gòu)的變形、耗能能力和整體抗震能力，防止高于設(shè)防烈度的“大震”不倒是抗震設(shè)計要達到的目標。
3.1保證抗震計算中的延性。從用樓層水平地震剪力與層間位移關(guān)系來描述樓層破壞的全過程可反映出，在抗震設(shè)防的第二、三水準時，框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件已進入彈塑性階段，構(gòu)件在保持一定承載力條件下主要以彈塑性變形來耗散地震能量，所以框架結(jié)構(gòu)需有足夠的變形能力才不致抗震失效。試驗研究表明，“強節(jié)點”、“強柱弱梁’、“強底層柱底”和“強剪弱彎”的框架結(jié)構(gòu)有較大的內(nèi)力重分布和能量消耗能力，極限層間位移大，抗震性能較好。規(guī)范通過構(gòu)件承載力調(diào)整辦法在一定程度上可以體現(xiàn)上述的強弱要求，且考慮了設(shè)計者的使用方便，采用地震組合內(nèi)力的抗震承載力驗算表達式，只是要對地震組合內(nèi)力的設(shè)計值按有關(guān)公式進行相應(yīng)的調(diào)整。綜合大量實驗研究成果，影響不同受力特征節(jié)點延性性質(zhì)的主要綜合因素有:相對作用剪力、相對配筋率、貫穿節(jié)點的梁柱縱筋的粘結(jié)情況。
3.2 保證構(gòu)造措施上的延性。四川大地震實踐證明，當建筑結(jié)構(gòu)在大地震中要求保持足夠的承載能力來吸收進入塑性階段而產(chǎn)生的巨大能量，因為此時的結(jié)構(gòu)在震中進入到一個塑性階段，容易產(chǎn)生變形。所以，根據(jù)這種特點和抗震的要求，多發(fā)地震的國家鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計均要求按延性框架結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，所以建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計必須保證結(jié)構(gòu)局部薄弱區(qū)的承載力與剛度，保證了建筑構(gòu)造的整體性，延性的增加也就提高了變形能力，這樣可以減少地震的破壞性，提高了建筑的抗震能力。在結(jié)構(gòu)布置上，按擴大了的柱端抗彎承載力進行設(shè)計，理論上可將柱屈服的可能性減少，保證“強柱弱梁”的設(shè)計原則。但因各種原因，如梁的實際抗彎承載力可能增大，高振型使柱中反彎點的轉(zhuǎn)移等綜合因素影響，要使柱中完全避免塑性鉸是困難的，同時為實現(xiàn)“強剪弱彎”的要求，保證塑性鉸區(qū)域的局部延性，也必須通過一定的構(gòu)造措施來保證結(jié)構(gòu)的延性，具體做法如下：
3.2.1限制軸壓比與縱筋最大配筋率。合理的受力過程可明顯提高構(gòu)件延性，為實現(xiàn)受拉鋼筋的屈服先與受壓區(qū)混凝土壓碎的破壞形態(tài)，以提高塑性鉸區(qū)域的轉(zhuǎn)動能力，規(guī)范限制軸壓比與縱筋最大配筋率，同時對混凝土受壓區(qū)高度也提出相應(yīng)要求。
3.2.2限制約束配筋和配筋形式。加密塑性鉸區(qū)內(nèi)的箍筋間距是很重要的一點，為保證“強節(jié)點”、“強柱弱梁”、“強底層柱底”和“強剪弱彎”的設(shè)計原則及塑性鉸區(qū)域的局部延性，有必要加密塑性鉸區(qū)內(nèi)的箍筋間距，這不但可提高柱端抗剪能力，還可約束核心區(qū)內(nèi)混凝土，對縱向鋼筋提供側(cè)向支承，防止大變形下縱筋壓曲，從而改善塑性鉸區(qū)域的局部延性。規(guī)范對約束區(qū)縱筋的最小直徑、最大間距、塑性鉸區(qū)域的最小長度等做出了詳細的規(guī)定，并對箍筋肢距及箍筋形式提出了相應(yīng)要求。隨著工程應(yīng)用中箍筋強度和混凝土強度不斷提高，對塑性鉸區(qū)域內(nèi)箍筋布置的要求是抗震構(gòu)造措施的一個重要方面，這一情況將導(dǎo)致高強度混凝土中約束箍筋配筋率的減少而降低結(jié)構(gòu)的設(shè)計可靠度，建議以配筋特征值代替原體積配筋率，同時鑒于約束配筋對柱端塑性鉸區(qū)的良好約束作用，建議適當增大配筋量。
3.2.3限制材料。拒絕豆腐渣工程的第一關(guān)就是把握好材料質(zhì)量，材料延性對確保構(gòu)件(結(jié)構(gòu))延性極為重要，為此規(guī)范對材料也提出了相應(yīng)的限制，如保證鋼筋強屈比、延伸率及混凝土強度等級等，同時對施工過程中可能出現(xiàn)的鋼筋代換也提出了相應(yīng)的限制。
參考文獻
[1]建筑抗震設(shè)計規(guī)范(GB500zl-2010)[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2010.
[2]劉華新.抗震概念設(shè)計在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報,2007,（4）
[3]李鴻晶，宗德玲.關(guān)于工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防標準的幾個問題的討論[J].防災(zāi)減災(zāi)工程學(xué)報，2003，(2).
[4]楊永超,焦博,等.高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計[J]. 中國對外貿(mào)易. 2011(2)
【關(guān)鍵詞】高層建筑；結(jié)構(gòu)；抗震；設(shè)計
1.高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計準則
抗震設(shè)計要剛?cè)嵯酀x擇合適的結(jié)構(gòu)形式，在增加結(jié)構(gòu)剛度的同時也要增強地震作用，需要確定合理的抗震措施。保證結(jié)構(gòu)的抗震性能主要是確保建筑物滿足“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震目標。在地震力作用下，要求結(jié)構(gòu)保持在彈性范圍內(nèi)正常使用。建筑物的變形破壞性態(tài)后不能發(fā)生很大的變化，經(jīng)簡單的修復(fù)后可正常使用。隨著建筑物高度的增加，允許結(jié)構(gòu)進入彈塑性狀態(tài)，但必須保證結(jié)構(gòu)整體的安全。因此，六級以上必須進行抗震設(shè)計。每次強震之后都會伴隨多次余震，在建筑抗震設(shè)計過程中如果若一味的提高結(jié)構(gòu)抗力，就會增加結(jié)構(gòu)剛度。若只有一道設(shè)防，則會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剛度大。所以，建筑物在地震過程中既能滿足變形要求，又能減小地震力的雙重目標。因此，只有這樣才能使建筑物抗震設(shè)計過程中防止造成建筑物局部受損。建筑物的抗震結(jié)構(gòu)體系如果剛度太柔，首次被破壞后而余震來臨時其結(jié)構(gòu)將因損傷，結(jié)構(gòu)構(gòu)件協(xié)同工作來抵擋地震作用容易導(dǎo)致建筑物過大形變而不能使用。延性較好的分體系組成，地震發(fā)生時不會發(fā)生整體傾覆。因此，由若干個在地震發(fā)生時由具有較好延性。
2.住宅高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計要點
2.1結(jié)構(gòu)規(guī)則性
建筑物尤其是高層建筑物設(shè)計應(yīng)符合抗震概念設(shè)計要求，同時應(yīng)保證建筑物有足夠的扭轉(zhuǎn)剛度以減小結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)影響，要求建筑物平面對稱均勻。因為該種結(jié)構(gòu)建筑容易估計出其地震反映，對建筑進行合理的布置，以盡量減小結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力和豎向構(gòu)件間差異變形對建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響。并應(yīng)盡量滿足建筑物在豎向上重力荷載受力均勻，體型簡單，結(jié)構(gòu)剛度。大量地震災(zāi)害表明，需要對易于采取相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施并且進行細部處理。地震時，質(zhì)量沿建筑物豎向變化均勻，需要建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性。平立面簡單且對稱的結(jié)構(gòu)類型建筑物在地震時具有較好的抗震性能，可以提高承載力分布等多方面因素要求。
2.2層間位移限制
高層建筑都具有較大的高寬比，而位移限值大小與結(jié)構(gòu)材料、結(jié)構(gòu)體系甚至裝修標準以及側(cè)向荷載等諸多因素有關(guān)，因此，在進行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)根據(jù)建筑物的實際情況。其中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的位移限值要求嚴格，以及所處的地理位置進行設(shè)計，穩(wěn)定性以及正常使用功能等。其在風(fēng)力和地震作用下往往能夠產(chǎn)生較大的層間位移，滿足其具有足夠的剛度又要避免結(jié)構(gòu)，超過結(jié)構(gòu)的位移限值風(fēng)荷載作用下的限值比地震作用下的要求嚴格，在水平荷載的作用下產(chǎn)生過大的位移而影響結(jié)構(gòu)的承載力。
2.3控制地震扭轉(zhuǎn)效應(yīng)
當建筑結(jié)構(gòu)的平面布置等不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)剛度中心不重合，當周期比不滿足要求時可采用加大抗側(cè)力構(gòu)件截面，并應(yīng)將抗側(cè)力構(gòu)件盡可能的均勻布置在建筑四周，增加抗側(cè)力構(gòu)件數(shù)量的方法，在地震發(fā)生時建筑結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體倒塌，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)充分重視扭轉(zhuǎn)的影響。當結(jié)構(gòu)位移比不滿足要求時甚至?xí)a(chǎn)生較大差距，一般采取增加最大位移處構(gòu)件剛度減小最小處減小剛度中心與質(zhì)量中心的相對偏心。位移構(gòu)件剛度劃分為相對規(guī)則平面，建筑物在扭轉(zhuǎn)作用下各片抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的層間變形不同，在設(shè)計過程中應(yīng)對各層的扭轉(zhuǎn)修正系數(shù)分別計算，若調(diào)整構(gòu)件剛度不能滿足效果時則應(yīng)調(diào)整抗側(cè)力構(gòu)件布置。不能滿足要求時則必須對其進行調(diào)整。其中距剛心較遠的結(jié)構(gòu)邊緣的抗側(cè)力單元的層間側(cè)移最大，以增大結(jié)構(gòu)抗扭剛度。同時在上下剛度不均勻變化的結(jié)構(gòu)中，各層的剛度中心未能在同一軸線上，當結(jié)構(gòu)剛度富余量較小可采取均衡加強結(jié)構(gòu)剛度，以上情況都會使各層結(jié)構(gòu)的偏心距和扭矩發(fā)生改變。
3.住宅高層建筑結(jié)構(gòu)抗震的優(yōu)化設(shè)計探討
住宅高層建筑結(jié)構(gòu)抗震的優(yōu)化設(shè)計，指在注意總體布置上的大原則，進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，顧及到關(guān)鍵部位的細節(jié)構(gòu)造，全面合理地解決結(jié)構(gòu)設(shè)計中的基本問題。需著眼于結(jié)構(gòu)的總體地震反應(yīng)，從根本上提高結(jié)構(gòu)的抗震能力，按照結(jié)構(gòu)的破壞過程。
3.1建筑場地的選擇
選擇有利的建筑場地，最好選擇有利地段，為減輕高層建筑物的震害。當無法避開時，避開對建筑抗震不利的地段，在選址時，不應(yīng)在危險地段建造甲、乙、丙類建筑。應(yīng)加強地基勘察，應(yīng)采取有效措施。對于不利地段，這就考慮了地震因場地條件間接引起結(jié)構(gòu)破壞的原因。盡量避開不利地質(zhì)環(huán)境，結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)提出避開要求，如活動斷層、溶洞、局部突出的山包等。
3.2建筑的平、立面布置
根據(jù)新的《建筑抗震設(shè)計規(guī)范(GB50011-2001)，持力層的選擇對建筑物的安全至關(guān)重要。要求建筑的形狀及抗側(cè)力構(gòu)件的平面布置宜規(guī)則的整體性，不宜用軸壓比很大的鋼筋混凝土框架柱作為第一道防線。在相同的地震力作用下，又要考慮抗震的要求。多道抗震防線，避免采用嚴重不規(guī)則的設(shè)計方案。增大建筑物的固有周期，選擇基礎(chǔ)方案時，以減少輸入主體結(jié)構(gòu)的地震能量。受力性能比較明確，必要的強度的剛度和強度分布，既要考慮經(jīng)濟合理，達到減輕主體結(jié)構(gòu)破壞的目的。設(shè)計時容易分析結(jié)構(gòu)在地震時的實際反應(yīng)和結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布，容易采取抗震構(gòu)造措施和進行結(jié)構(gòu)的細部處理。
3.3 抗震結(jié)構(gòu)體系
抗震結(jié)構(gòu)體系體型是抗震設(shè)計中應(yīng)考慮的最關(guān)鍵問題，結(jié)合設(shè)計、經(jīng)濟條件綜合考慮與確定，結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具有多道抗震防線，應(yīng)優(yōu)先選用不承受重力荷載的構(gòu)件如框架填充墻構(gòu)件。應(yīng)根據(jù)建筑類因素，抗震結(jié)構(gòu)體系必須具有合理的地震作用傳遞途徑，可避免因部分構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整個體系喪失抗震能力。抗震概念設(shè)計在選擇建筑結(jié)構(gòu)的方案和采取抗震措施時，首先要考慮地震動的性質(zhì)及其對建筑影響，將橡膠墊層放置于上部建筑物與基礎(chǔ)之間，應(yīng)注意地震的不確定性及其一定的規(guī)律性，用以吸收震能量。
4.結(jié)語
隨著新型結(jié)構(gòu)、高性能材料的出現(xiàn)人類建筑也勢必再上新臺階，理順結(jié)構(gòu)與建筑，使得新型結(jié)構(gòu)建筑要求同時能滿足建筑物的使用功能和外觀要求。提高結(jié)構(gòu)與設(shè)備的關(guān)系，需要從目前抗震設(shè)計現(xiàn)狀出發(fā)，設(shè)計者應(yīng)根據(jù)工程抗震概念各方面的知識和經(jīng)驗，作出正確的工程判斷，找出結(jié)構(gòu)安全與經(jīng)濟合理的最佳結(jié)合點，探求處一種實用可行的二步或三步設(shè)防的合理有效的抗震設(shè)計方法，以更好地適應(yīng)社會經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。 [科]
【參考文獻】
［1］高新艷．鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的整體分析與優(yōu)化設(shè)計[D]．太原：太原理工大學(xué)，2007．
關(guān)鍵詞：梁式轉(zhuǎn)換層 計算分析 抗震 荷載 剛度比
1工程概況
某高層住宅建筑總面積31107.6m2。地上部分為29層，地下部分2層。地上部分由裙樓連接兩個塔樓構(gòu)成，裙樓頂板以上設(shè)置伸縮縫將兩座塔樓分開。建筑總高度92.5m，其中1～2層為裙樓，1層層高6.0m，用于架空層與管理用房；2層層高4.5m，用于商業(yè)開發(fā)鋪面；3～29層為標準層，層高3.0m，均是住宅。地下部分為設(shè)備用房與地下車庫，每層層高3.5m。工程結(jié)構(gòu)形式采用框支剪力墻結(jié)構(gòu)。
2工程結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)
2.1建筑參數(shù)
本工程建筑高度92.5m，屬于《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2002）（以下簡稱《高規(guī)》）規(guī)定的A級高度鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)高層建筑。且高寬比4.5，滿足《高規(guī)》中規(guī)定的高層建筑結(jié)構(gòu)最大高寬比要求。
2.2地震參數(shù)（見表1）
表1地震參數(shù)
2.3風(fēng)荷載參數(shù)
根據(jù)《高規(guī)》，風(fēng)荷載取值規(guī)定：對于特別重要或?qū)︼L(fēng)荷載比較敏感的高層建筑，其基本風(fēng)壓應(yīng)按100年重現(xiàn)期的風(fēng)壓值采用，一般情況下，房屋高度大于60m的高層建筑可按100年一遇的風(fēng)壓值采用，故本工程采用100年一遇的基本風(fēng)壓0.60KN/m2。
2.4結(jié)構(gòu)抗震等級參數(shù)
根據(jù)《高規(guī)》中表4.8.2規(guī)定，本工程框支柱、框架柱、框架梁、剪力墻的抗震等級參數(shù)設(shè)計見表2。
表2結(jié)構(gòu)抗震等級參數(shù)
剪力墻截面高度與厚度之比為5～8的短肢剪力墻提高一級，按一級抗震等級采用。如剪力墻厚度大于300mm，且層高與剪力墻截面高度之比大于4的剪力墻，仍視為一般剪力墻，其抗震等級亦按一般剪力墻的抗震等級采用，連梁抗震等級同與其相連之剪力墻。
3梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)布置
梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)在高層建筑中布置時應(yīng)滿足以下幾點要求。
3.1平面布置力求規(guī)則簡單，對稱均衡，盡量使水平荷載的合力中心與結(jié)構(gòu)的剛度中心重合，避免產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)等不利影響。
3.2剪力墻中心線宜與框支梁中心線重合，框支梁截面中心線宜與框支柱截面中心線重合，以避免荷載偏心，框支梁上一層墻體內(nèi)不宜設(shè)邊門洞，也不宜在中柱上方設(shè)門洞。
3.3底部大空間必須有落地的落地筒體或剪力墻作支撐，落地剪力墻的數(shù)量不宜少于剪力墻總數(shù)的50%。結(jié)合建筑平面，將剪力墻在樓梯間或電梯間處落地圍成筒體，并對落地剪力墻和筒體底部墻體適當加厚。
3.4落地剪力墻間距應(yīng)不大于2倍樓蓋寬度，且不大于24m。
3.5落地剪力墻與相鄰框支柱的間距，不宜大于12m。
3.6轉(zhuǎn)換層上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度比應(yīng)符合《高規(guī)》附錄E的規(guī)定。按規(guī)定本工程地上2層為框支柱層，上下層的側(cè)向剛度比Y不應(yīng)大于2。
3.7框支柱層樓板不應(yīng)錯層布置。轉(zhuǎn)換層及其上下層相鄰樓層的樓板應(yīng)適當加強。
4層側(cè)向剛度比計算分析
由于本工程梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)上部住宅的剪力墻較多，而建筑底部是大空間，因此，部分剪力墻不能直接落地。并且此工程部分轉(zhuǎn)換層層高較大，若設(shè)計中不加以注意，通常容易造成下部抗側(cè)剛度遠遠小于上部的情況。為保證轉(zhuǎn)換層下部大空間結(jié)構(gòu)有適宜的剛度、強度、延性和抗震能力，應(yīng)盡量弱化轉(zhuǎn)換層上部主體結(jié)構(gòu)、強化轉(zhuǎn)換層下部主體結(jié)構(gòu)的剛度，使轉(zhuǎn)換層上、下主體結(jié)構(gòu)的剛度及變形特征盡量相近。
目前在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中，對于帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)，往往通過控制轉(zhuǎn)換層上、下主體結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度比來避免豎向剛度差異較大。規(guī)范對層側(cè)向剛度比計算，主要有3種方法：（1）地震剪力與地震層間位移比；（2）剪切剛度；（3）剪彎剛度。這3種方法由于計算不同，得出的剛度比結(jié)果通常有差異，需根據(jù)實際工程做出合適選擇。
計算方法1地震剪力與地震層間位移比是在《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2001）條文說明中提供的層剛度比計算方法。
計算方法2剪切剛度是在《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2002）附錄E.0.1中提供的層剛度比計算方法，適用于底部大空間為1層的情況。按下列公式計算：
但是這種剛度比計算方法存在著一定的問題：（1）沒有考慮豎向構(gòu)件的布置問題，布置在中間的剪力墻和布置在的剪力墻對層剛度的貢獻是不同的，抗側(cè)剛度中彎曲剛度的作用是不可忽略的。（2）特殊結(jié)構(gòu)布置情況下（如與剪力墻相連的框支柱，短肢墻，斜向布置的剪力墻等）剪切面積的取值不明確。
計算方法3剪彎剛度是在《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2002）附錄E.0.2中提供的層剛度比計算方法，適用于底部大空間大于1層的情況。附錄E.0.2規(guī)定：當?shù)撞看罂臻g大于1層時，其轉(zhuǎn)換層上部下部結(jié)構(gòu)的等效側(cè)向剛度比Ye，宜接近1，非抗震設(shè)計時不應(yīng)大于2，抗震設(shè)計時不應(yīng)大于1.3。按以下公式計算：
同時規(guī)定當轉(zhuǎn)換層設(shè)置在3層及3層以上時，其樓層側(cè)向剛度不應(yīng)小于上部樓層側(cè)向剛度的60%。以上公式綜合考慮了抗剪剛度和抗彎剛度層間側(cè)移量的影響，考慮了豎向構(gòu)件的布置問題，可適用于梁式轉(zhuǎn)換層和絎架式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)。
總之，當Ye＜1時，結(jié)構(gòu)的側(cè)移曲線屬于剪切形。此時轉(zhuǎn)換層上部結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度小于下部抗側(cè)剛度，結(jié)構(gòu)布置合理。當Ye≥1時，結(jié)構(gòu)的側(cè)移曲線屬于彎曲形。此時轉(zhuǎn)換層上部結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度大于下部抗側(cè)剛度，應(yīng)控制Ye在合理范圍內(nèi)，并采取有效結(jié)構(gòu)措施，避免因上、下部結(jié)構(gòu)豎向剛度差異大帶來抗震不利影響。本工程采用以上3種方法計算，結(jié)果見表3。
表3層側(cè)向剛度比計算結(jié)果
從計算結(jié)果可以看出：采用3種方法計算層剛度比，其結(jié)果差別較大。如本工程采用方法2剪切剛度來計算轉(zhuǎn)換層上、下層剛度比，Y＞2不能滿足《高規(guī)》要求，因此在具體實際工程中對轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)層側(cè)向剛度比計算須選用正確的計算方法。本工程在地上2層頂轉(zhuǎn)換，底部大空間層數(shù)為2層，按《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2002）附錄E.0.2規(guī)定，應(yīng)采用剪彎剛度計算層剛度比。從上述結(jié)果可知本工程轉(zhuǎn)換層上下側(cè)向剛度比通過剪彎剛度計算的結(jié)果Ye＜1.3，滿足《規(guī)范》要求。
5結(jié)語
隨著我國城市化進程的加快，城市用地愈加緊張，高層、超高層建筑在城市建設(shè)中逐漸普及，又由于我國部分城市是地震多發(fā)區(qū)，因此加強高層建筑的抗震研究顯得尤為重要。本文探討了梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計，認為選擇合理的梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)布置和選用正確的梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)層側(cè)向剛度比計算方法是前提。
參考文獻
[1]《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2002）[S].
[2]《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2001）[S].
近年來我國地震發(fā)生的較為頻繁，這就需要在地震頻發(fā)地區(qū)在進行高層建筑設(shè)計時，需要確保其結(jié)構(gòu)體系的合理性，同時還要合理選擇結(jié)構(gòu)材料。但因為施工、經(jīng)濟等原因，輕質(zhì)高強材料并沒有合理的采用。還停留在增加水泥、增加鋼筋、加大截面來剛性提高結(jié)構(gòu)安全，運用新材料、減震、隔震材料用的少。
2抗震設(shè)防烈度較低
限于我國的經(jīng)濟發(fā)達程度，目前我國的建筑的抗震設(shè)防烈度較低，中震相當于在規(guī)定的設(shè)計基準期內(nèi)超越概率大約為10％的地震烈度，較低的抗震設(shè)防烈度放松了高層建筑的抗震要求。
3高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的優(yōu)化措施
要設(shè)計出具有較好的抗震能力的建筑應(yīng)該從結(jié)構(gòu)概念設(shè)計和構(gòu)件設(shè)計兩方面進行作手?？拐鸶拍钤O(shè)計對結(jié)構(gòu)的抗震性能起決定性作用,因此新規(guī)范(規(guī)程)均在相關(guān)條文中強調(diào)了建筑與結(jié)構(gòu)概念設(shè)計的重要性,并要求建筑師和結(jié)構(gòu)工程師在高層建筑設(shè)計中應(yīng)特別重視建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的概念設(shè)計結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗震的優(yōu)化準則,即“四強四弱”“強柱弱梁”是指節(jié)點處柱端實際受彎承載力大于梁端實際受彎承載力;“強剪弱彎”是防止構(gòu)件剪切的破壞,要求桿件的受剪承載力高于受彎承載力;“強節(jié)點弱桿件”是防止節(jié)點的破壞先于構(gòu)件;對于桿件截面而言,“強壓弱拉”是為避免桿件在彎曲時發(fā)生受壓混凝土破裂的脆性破壞,使受拉區(qū)鋼筋的承載力低于受壓區(qū)混凝土受壓承載力具體的可以從以下幾點進行考慮。
3.1選擇有利的抗震場地
地震對建設(shè)在不同地質(zhì)條件上建筑設(shè)施的破壞作用有明顯差異。在施工做好地基地質(zhì)勘察工作，確保建筑場地有利于建筑設(shè)施的抗震，應(yīng)避開對抗震不利地段，當無法避開時，應(yīng)采取適當?shù)拇胧┨岣呖拐鹉芰?。按照建筑場地地基地質(zhì)特點和受地震破壞作用的強弱進行有效分類，根據(jù)建筑場地的實際情況合理采取抗震措施，如根據(jù)地基地質(zhì)抗震設(shè)防類別、地基液化等級等實際情況合理選擇采用合理的基礎(chǔ)形式，或者有效消除地基液化沉陷現(xiàn)象。
3.2選用合理的結(jié)構(gòu)體系
避免采用抗震能力較低的板柱-抗震墻結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、尤其是單跨框架結(jié)構(gòu)等。3.2.1優(yōu)化平面和立面設(shè)計結(jié)構(gòu)的簡單性，即盡量均勻、對稱。結(jié)構(gòu)簡單是指結(jié)構(gòu)在地震作用力下具有直接和明確的傳力途徑。只有簡單的結(jié)構(gòu)，才能夠易于把握建筑結(jié)構(gòu)的計算模型、內(nèi)力位移分析和結(jié)構(gòu)薄弱部位，從而對結(jié)構(gòu)的抗震性能也有更可靠的估計。對于為了滿足建筑功能要求的平面和立面的不規(guī)則，可以采取以下幾點給予改善。3.2.2提高結(jié)構(gòu)的剛度和抗震能力水平地震的作用是雙向的，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)使高層建筑能抵抗任意方向的地震破壞。通常設(shè)計可使結(jié)構(gòu)沿平面上兩個主軸方向具有足夠的剛度和抗震能力，結(jié)構(gòu)的抗震能力則是結(jié)構(gòu)強度及延伸的綜合反映。結(jié)構(gòu)剛度的選擇不僅要能減輕地震破壞作用，還要注意控制結(jié)構(gòu)變形的增幅，過大的變形會產(chǎn)生重力二階效應(yīng)，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞、失穩(wěn)。3.2.3結(jié)構(gòu)的整體性在高層建筑結(jié)構(gòu)中，樓蓋的設(shè)計對高層建筑整體性起到至關(guān)重要的作用，樓蓋相當于水平隔板，它不僅聚集和傳遞慣性力到各個豎向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)，而且要求這些結(jié)構(gòu)能協(xié)同承受地震作用。特別是豎向布置復(fù)雜或抗側(cè)力構(gòu)件水平變形特征不同步的結(jié)構(gòu)，就更要依靠樓蓋使抗側(cè)力與結(jié)構(gòu)能協(xié)同工作。3.2.4設(shè)置完善的抗震措施抗震建筑結(jié)構(gòu)體系應(yīng)全面考慮到建筑物的設(shè)防烈度、房屋高度、場地、地基、基礎(chǔ)、材料和施工等因素，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟技術(shù)、經(jīng)濟條件綜合考慮來確定。首先應(yīng)設(shè)較多道抗震防線，從而避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整個高層建筑結(jié)構(gòu)體系喪失抗震能力或?qū)χ亓奢d的承載能力減弱。合理的剛度和強度分布，會避免因局部消弱、突變性、過大的應(yīng)力集中或塑性變形集中可能產(chǎn)生的薄弱部位。
3.3選用合適的建筑材料
合理選擇高層建結(jié)構(gòu)材料也有利于提高建筑設(shè)施的抗震性能。從抗震設(shè)計的角度對建筑工程所用材料參數(shù)進行有效分析，選用符合高層建筑抗震要求的工程材料。盡量選用高性能混凝土和高強鋼筋及其他高強輕質(zhì)材料，以提高提高構(gòu)件內(nèi)力及抗震性能，并應(yīng)積極運用新型減震、隔震材料。
4結(jié)語
關(guān)鍵詞：高層建筑；抗震設(shè)計；布置原則；方法技巧
中圖分類號：TU97 文獻標識碼：A文章編號：
Abstract：The high-rise building structure design is a complex process, should from the structure design of choice structure horizontal plane, elevation layout, try to rule, and seismic and the wind resistance good structure system, and through the control these indicators, make the top the structural layout more reasonable, achieve better and more safe, durable of energy conservation and environmental protection effect.
Keywords: high building; Seismic design; Layout principle; Method and techniques
一、高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的布置原則
在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，當結(jié)構(gòu)體系確定后，結(jié)構(gòu)總體布置應(yīng)當密切結(jié)合建筑設(shè)計進行，使建筑物具有良好的造型和合理的傳力路線。因此，結(jié)構(gòu)體系受力性能與技術(shù)經(jīng)濟指標能否做到先進合理，與結(jié)構(gòu)布置密切相關(guān)。
一個先進而合理的設(shè)計，不能僅依靠力學(xué)分析來解決。因為對于較復(fù)雜的高層建筑，某些部位無法用解析方法精確計算。因此，還要正確運用“概念設(shè)計”。“概念設(shè)計”是指對一些難以做出精確計算分析，或在某些規(guī)程中難以具體規(guī)定的問題，應(yīng)該由設(shè)計人員運用概念進行判斷和分析，以便采取相應(yīng)的措施，做到比較合理地進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。以下論述的諸方面均須用概念設(shè)計的方法加以正確處理。
1、結(jié)構(gòu)平面布置
高層建筑的開間、進深尺寸和選用的構(gòu)件類型應(yīng)符合建筑模數(shù)，以利于建筑工業(yè)化。在一個獨立的結(jié)構(gòu)單元內(nèi)，宜使結(jié)構(gòu)平面形狀和剛度均勻?qū)ΨQ。需要抗震設(shè)防的高層建筑，其平面布置應(yīng)符合下列要求：
1)平面宜簡單、規(guī)則、對稱、減少偏心。
2)平面長度不宜過長，突出部分長度不宜過長，值宜滿足有關(guān)要求。
3)不宜采用角部重疊的平面圖形或細腰形平面圖形。
2、結(jié)構(gòu)豎向布置
高層建筑的高寬比不宜過大，一般將高寬比控制在5～6以下，當設(shè)防烈度在8度以上時，限制應(yīng)更嚴格一些。高層建筑的豎向體型宜規(guī)則、均勻，避免有過大的外挑和內(nèi)收。
3、變形縫的設(shè)置
在高層建筑中，為防止結(jié)構(gòu)因溫度變化和混凝土收縮而產(chǎn)生裂縫，常隔一定距離設(shè)置溫度伸縮縫；在高層部分和低層部分之間，由于沉降不同設(shè)置沉降縫；在地震區(qū)，建筑物各部分層數(shù)、質(zhì)量、剛度差異過大或有錯層時，設(shè)置防震縫。溫度縫、沉降縫和防震縫將高層建筑劃分為若干個結(jié)構(gòu)獨立的部分，成為獨立的結(jié)構(gòu)單元。
二、高層建筑結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與變形問題之分析
1、水平作用成為決定因素
在低多層建筑中，往往是以重力為代表的豎向荷載控制著結(jié)構(gòu)的設(shè)計，而在高層建筑中，盡管豎向荷載仍對結(jié)構(gòu)設(shè)計產(chǎn)生重要影響，而水平作用卻起著決定性的作用。隨著建筑層數(shù)的增多，水平作用愈益成為結(jié)構(gòu)設(shè)計中的控制因素。一方面，因為建筑自重和樓面使用荷載在豎向構(gòu)件中引起的軸力與彎矩，僅與建筑高度的一次方成正比；而水平作用對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩，以及由此在豎向構(gòu)件中引起的軸力，是與建筑高度的兩次方成正比。另一方面，對某一特定建筑而言，豎向荷載大體上是定值，而作為水平作用的風(fēng)荷載和地震作用，其數(shù)值隨結(jié)構(gòu)動力特性的不同而有較大幅度的變化。
2、軸向變形不容忽視
1)對連續(xù)梁彎矩的影響采用框架體系和框架―抗震墻體系的高層建筑中，框架中柱的軸壓應(yīng)力往往大于邊柱的軸壓應(yīng)力，中柱軸向壓縮變形大于邊柱軸向壓縮變形。當房屋很高時，此種差異軸向變形將會達到較大的數(shù)值，其后果相當于連續(xù)梁中間支座產(chǎn)生沉陷，使連續(xù)梁中間支座處的負彎矩值減小，跨中正彎矩值和端支座負彎矩值增大。在低層建筑中，因為柱的總長度較小，此種效應(yīng)不顯著。
2)對構(gòu)件剪力和側(cè)移的影響對高層建筑而言，考慮和不考慮軸向變形得到的剪力和位移相比，不考慮豎向構(gòu)件的軸向變形時，各構(gòu)件水平剪力的平均誤差達30％以上，結(jié)構(gòu)頂點位移小一半以上。
(a)未考慮柱的差異壓縮(b)各柱差異壓縮后的實際情況
圖1框架連續(xù)梁的彎矩分布
3、側(cè)移成為控制指標
與低層建筑相比，結(jié)構(gòu)側(cè)移已成為高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的關(guān)鍵因素。隨著建筑高度的增加，水平作用下結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形迅速增大。設(shè)計高層建筑時，不僅要求結(jié)構(gòu)具有足夠的強度，還要求具有足夠的抗側(cè)剛度，使結(jié)構(gòu)在水平作用下的側(cè)移被控制在某一限度之內(nèi)。因為高層建筑的使用功能和安全，與結(jié)構(gòu)側(cè)移的大小密切相關(guān)：
①側(cè)移幅值的大小會影響建筑物內(nèi)人員的正常工作與生活。
②過大的側(cè)向變形會使隔墻、圍護墻以及高級飾面材料出現(xiàn)裂縫或損壞，此外也會使電梯因軌道變形而不能正常運行。
③高層建筑的重心較高，過大的側(cè)向變形將使結(jié)構(gòu)因P-效應(yīng)而產(chǎn)生較大的附加應(yīng)力，甚至因側(cè)移與應(yīng)力的惡性循環(huán)導(dǎo)致建筑物倒塌。調(diào)整側(cè)移比的措施有：
(1)提高結(jié)構(gòu)的抗扭剛度：主要通過調(diào)整結(jié)構(gòu)布置來實現(xiàn)，與周期比的控制措施相同。
(2)提高結(jié)構(gòu)的抗扭承載力：當結(jié)構(gòu)布置的調(diào)整較困難時，可以在設(shè)計中考慮“雙向地震組合”以提高結(jié)構(gòu)的承載能力，或增大計算扭矩，將附加扭矩加大，增大構(gòu)件設(shè)計內(nèi)力，提高結(jié)構(gòu)的抗扭承載力。同時也應(yīng)增加抗震構(gòu)造措施和延性措施，提高結(jié)構(gòu)變形的延性，加強局部薄弱部位。
(3)設(shè)置防震縫：當結(jié)構(gòu)平面復(fù)雜、不對稱或各部分剛度、高度和重量相差懸殊時，調(diào)整抗扭剛度難以滿足規(guī)范要求，可以設(shè)置防震縫，把整個結(jié)構(gòu)分成幾個相互獨立的規(guī)則結(jié)構(gòu)。同時防震縫也可起沉降縫和溫度縫的作用。
4、結(jié)構(gòu)延性是重要設(shè)計指標
為了使結(jié)構(gòu)在進入塑性變形階段后仍具有較強的變形能力，避免倒塌，特別需要在構(gòu)造上采取恰當?shù)拇胧?，來保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延性。
控制軸壓比限值的調(diào)整措施有：
①提高箍筋的橫向約束能力，包括體積配箍率和箍筋的強度與構(gòu)造形式等。②提高混凝土的強度等級，這樣可以提高核心區(qū)混凝土抗壓碎的能力或核心
區(qū)混凝土的極限壓應(yīng)變能力。
③提高縱向鋼筋和配筋率與強度；這樣可以提高柱周邊縱向鋼筋承擔截面軸壓的能力，相應(yīng)減小了核心區(qū)混凝土的壓應(yīng)力，提高框架柱的變形能力。
④采用輕質(zhì)高強的新材料，如采用鋼結(jié)構(gòu)建筑體系等，減小上部結(jié)構(gòu)的重量。
三、提高高層砌體結(jié)構(gòu)抗震能力的措施
要使砌體房屋具有良好的抵御地震破壞的能力，除應(yīng)滿足抗震設(shè)計基本要求和進行抗震計算外，還必須重視抗震構(gòu)造措施，以保證結(jié)構(gòu)在地震作用時的安全。
1、構(gòu)造柱
歷次地震震害表明，設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱可以明顯改善多層砌體的抗震性能，震害經(jīng)驗和試驗研究得出的一致結(jié)論是：①構(gòu)造柱能提高砌體受剪承載力10％～30％左右，提高幅度與墻體高寬比、豎向壓力和開洞情況有關(guān)；②構(gòu)造柱主要是對砌體起約束作用，使之有較高的變形能力；③構(gòu)造柱應(yīng)放置在震害較重、連接構(gòu)造比較薄弱和易于應(yīng)力集中的部位。外廊式和單面走廊式的多層房屋，應(yīng)根據(jù)房屋增加一層后的層數(shù)，且單面走廊的縱墻均應(yīng)按外墻處理。
①構(gòu)造柱最小截面可采用240mm×180mm，縱向鋼筋宜采用4Φ12，箍筋間距不宜大于250mm，且在柱上下端宜適當加密；7度時超過六層、8度時超過五層和9度時，構(gòu)造柱縱向鋼筋宜采用4Φ14，箍筋間距不應(yīng)大于200mm；房屋四角的構(gòu)造柱可適當加大截面及配筋。
②鋼筋混凝土構(gòu)造柱必須先砌墻，后澆柱，構(gòu)造柱與墻連接處宜砌成馬牙槎，并應(yīng)沿墻高每隔500mm放2Φ6拉結(jié)構(gòu)鋼筋，每邊伸入墻內(nèi)不宜小于lm
③構(gòu)造柱應(yīng)與圈梁連接，以增加構(gòu)造柱的中間支點。構(gòu)造柱與圈梁連接處，構(gòu)造柱的縱筋應(yīng)穿過圈梁，保證構(gòu)造柱縱筋上下貫通。
④構(gòu)造柱可不單獨設(shè)基礎(chǔ)，但應(yīng)伸入室外地面下500mm，或與埋深小于500mm的基礎(chǔ)圈梁相連。
2、圈梁
圈梁對房屋抗震有重要的作用，是多層砌體房屋的一種經(jīng)濟有效的抗震措施，其主要功能為加強房屋的整體性。由于圈梁的約束作用，減小了預(yù)制板散開以及墻體出平面倒塌的危險性，使縱、橫墻能保持一個整體的箱形結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮各片墻體的平面內(nèi)抗剪強度，有效抵御來自任何方向的水平地震作用。
(1)圈梁的設(shè)置
現(xiàn)澆或裝配整體式鋼筋混凝土樓、屋蓋與墻體有可靠連接的房屋，可不另設(shè)圈梁，但樓板沿墻體周邊應(yīng)加強配筋并應(yīng)與相應(yīng)的構(gòu)造柱鋼筋可靠連接。
(2)圈梁的構(gòu)造
多層普通磚、多孔磚房屋的現(xiàn)澆鋼筋混凝土圈梁構(gòu)造應(yīng)符合下列要求：
①圈梁應(yīng)閉合，遇有洞口圈梁應(yīng)上下搭接。圈梁宜與預(yù)制板設(shè)在同一標高處或緊靠板底。
②圈梁在要求的間距內(nèi)無橫墻時，應(yīng)利用梁或板縫中配筋替代圈梁。
③圈梁的截面高度不應(yīng)小于120mm，為加強基礎(chǔ)整體性和剛性而增設(shè)的基礎(chǔ)圈梁，截面高度不應(yīng)小于180mm，配筋不應(yīng)少于4Φ12。
參考文獻：
[1] 陳艮田．在房屋抗震設(shè)計中對底部框架結(jié)構(gòu)的研究[J].今日科苑，2008，04
[2] 唐群詩．砌體結(jié)構(gòu)的主要震害特征及抗震設(shè)計[J].國外建材科技，2007，06
[關(guān)鍵詞]高層建筑，建筑結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)計，加強措施
中圖分類號：TU973+.31 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）07-0211-01
一、實行建筑抗震設(shè)計規(guī)范，總結(jié)工程經(jīng)驗妥善處理工程問題：
（一）選擇有利的抗震場地
地震造成建筑物的破壞，除地震動直接引起的結(jié)構(gòu)破壞外，場地條件也是一個重要的原因。地震引起的地表錯動與地裂，地基土的小均勻沉陷，滑坡和粉、砂土液化等。因此，應(yīng)選擇對建筑抗震有利的地段，應(yīng)避開對抗震不利地段。當無法避開時，應(yīng)采取適當?shù)目拐鸺訌姶胧瑧?yīng)根據(jù)抗震設(shè)防類別、地基液化等級，分別采取加強地基和上部結(jié)構(gòu)整體性和剛度、部分消除或全部消除地基液化沉陷的措施；當?shù)鼗饕芰臃秶鷥?nèi)存在軟弱粘性土層、新近填土和嚴重不均勻土層時，應(yīng)估計地震時地基不均勻沉降或其他不利影響，采用樁基、地基加固和加強基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)的處理措施；對于地震時可能導(dǎo)致滑移或地裂的場地，應(yīng)采取相應(yīng)的地基穩(wěn)定措施。
（二）優(yōu)化的平面和立面布置
1、結(jié)構(gòu)的簡單性。結(jié)構(gòu)簡單是指結(jié)構(gòu)在地震作用下具有直接和明確的傳力途徑。只有結(jié)構(gòu)簡單，才能夠?qū)Y(jié)構(gòu)的計算模型、內(nèi)力與位移分析，限制薄弱部位的出現(xiàn)易于把握，因而對結(jié)構(gòu)抗震性能的估計也比較可靠。
2、結(jié)構(gòu)的剛度和抗震能力。水平地震作用是雙向的，結(jié)構(gòu)布置應(yīng)使結(jié)構(gòu)能抵抗任意方向的地震作用。
3、結(jié)構(gòu)的整體性。在高層建筑結(jié)構(gòu)中，樓蓋對于結(jié)構(gòu)的整體性起到非常重要的作用，樓蓋相當于水平隔板，它不僅聚集和傳遞慣性力到各個豎向抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)，而且要求這些子結(jié)構(gòu)能協(xié)同承受地震作用，特別是當豎向抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)布置不均勻或布置復(fù)雜或抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)水平變形特征不同時，整個結(jié)構(gòu)就要依靠樓蓋使抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)能協(xié)同工作。
（三）設(shè)置多道設(shè)防的抗震結(jié)構(gòu)體系
多道抗震防線，是指在一個抗震結(jié)構(gòu)體系中，一部分延性好的構(gòu)件在地震作用下，首先達到屈服，充分發(fā)揮其吸收和耗散地震能量的作用，即擔負起第一道抗震防線的作用，其他構(gòu)件則在第一道抗震防線屈服后才依次屈服，從而形成第二、第三或更多道抗震防線，這樣的結(jié)構(gòu)體系對保證結(jié)構(gòu)的抗震安全性是非常有效的。同時底框建筑底層高度不宜太高，應(yīng)控制在4.5m以下。高度加大，底層剛度減小，重心提高，使框架柱的長細比增大，更容易產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象。
（四）保證結(jié)構(gòu)的延性抗震能力
合理選擇了建筑結(jié)構(gòu)后，就需要通過抗震措施來保證結(jié)構(gòu)確實具有所需的延性抗震能力，從而保證結(jié)構(gòu)在中震、大震下實現(xiàn)抗震設(shè)防目標，系統(tǒng)的抗震措施包括以下幾個方面內(nèi)容。強柱弱梁：人為增大柱相對于梁的抗彎能力，使鋼筋混凝土框架在大震下，梁端塑性鉸出現(xiàn)較早，在達到最大非線性位移時塑性轉(zhuǎn)動較大；而柱端塑性鉸出現(xiàn)較晚，在達到最大非線性位移時塑性轉(zhuǎn)動較小，甚至根本不出現(xiàn)塑性鉸。從而保證框架具有一個較為穩(wěn)定的塑性耗能機構(gòu)和較大的塑性耗能能力。強剪弱彎：剪切破壞基本上沒有延性，一旦某部位發(fā)生剪切破壞，該部位就將徹底退出結(jié)構(gòu)抗震能力，對于柱端的剪切破壞還可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的局部或整體倒塌。
（五）合理的建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計計算分析
對于復(fù)雜結(jié)構(gòu)進行多遇地震作用下的內(nèi)力和變形分析時，應(yīng)采用不少于兩個不同的力學(xué)模型，目前主要有兩種計算理論：剪摩理論和主拉應(yīng)力理論，它們有各自的適用范圍：磚砌體一般采用主拉應(yīng)力理論，而砌塊結(jié)構(gòu)可采用剪摩理論。
二、高層建筑抗震設(shè)計中經(jīng)常出現(xiàn)的問題
（一）部分建筑物高度過高
按我國現(xiàn)行高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程規(guī)定，在一定設(shè)防烈度和一定結(jié)構(gòu)型式下，鋼筋混凝土高層建筑都有一個適宜的高度。在這個高度，抗震能力還是比較穩(wěn)妥的，但是目前不少高層建筑超過了高度限制。在震力作用下，超高限建筑物的變形破壞性會發(fā)生很大的變化，建筑物的抗震能力下降，很多影響因素也發(fā)生變化，結(jié)構(gòu)設(shè)計和工程預(yù)算的相應(yīng)參數(shù)需要重新選取。
（二）地基的選取不合理
由于城市人口的增多和相空間的縮小，不少建筑商忽略了這一問題，哪里商業(yè)空間大就在哪里建。高層建筑應(yīng)選擇位于開闊平坦地帶的堅硬土場地或密實均勻中硬土場地，遠離河岸，不應(yīng)垮在兩類土壤上，避開不利地形、不采用震陷土作天然地基，避免在斷層、山崖、滑坡、地陷等抗震危險地段建造房屋。高層建筑的地基選取不恰當可能導(dǎo)致抗震能力差。
（三）材料的選用不科學(xué)，結(jié)構(gòu)體系不合理
在地震多發(fā)區(qū)，采用何種建筑材料或結(jié)構(gòu)體系較為合理應(yīng)該得到人們的重視。由于我國建筑結(jié)構(gòu)主要以鋼筋混凝土核心筒為主，變形控制要以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的位移限值為基準。但因其彎曲變形的側(cè)移較大，靠剛度很小的鋼框架協(xié)同工作減小側(cè)移，不僅增大了鋼結(jié)構(gòu)的負擔，而且效果不大，有時不得不加大混凝土的剛度或設(shè)置伸臂結(jié)構(gòu)，形成加強層才能滿足規(guī)范側(cè)移限值。
三、抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的加強措施
1、對塔樓的薄弱部位進行加強設(shè)計。與連接體相連的梁和柱提高一級抗震等級，與連接體直接相連的柱用鋼骨混凝土柱，鋼骨柱從第十八層至頂層設(shè)置，控制這些柱的軸壓比。連接體的鋼梁伸入塔樓的第二跨，與剪力墻相連，沒有剪力墻的地方與柱相連，并加強連接體與框架柱和剪力墻的錨固，以免地震時連接體的拉脫，而引起連接體塌落。與連接體相連的第二跨的梁端加強抗剪和抗彎的設(shè)計；第4層、第7層、和第19層是薄弱層，柱箍筋全高加密、箍筋直徑加粗，剪力墻的水平鋼筋也適當加強。并且不在這些層改變混凝土強度等級；適當加強11、15、17、18層柱和墻的配筋，不在這些層改變混凝土強度等級；第三層和連接體層的鋼筋混凝土樓板用150mm厚，并且雙層雙向配筋。每層每一方向的配筋率不小于0.30%。
2、采用隔震加固法。結(jié)構(gòu)剛度和地震作用成正比。當結(jié)構(gòu)周期變大時，剛度隨之減小，進而降低了地震作用。目前工程實踐中，以增大周期為目的的加固技術(shù)方法多為隔震技術(shù)，其中最有代表性的就是鉛芯橡膠隔震。
3、消能減震加固法。在工程抗震原理中，結(jié)構(gòu)阻尼與地震作用為反比關(guān)系。在工程實踐中，增加結(jié)構(gòu)阻尼主要通過在結(jié)構(gòu)變形較大的部位設(shè)置阻尼器的消能減震方法來實現(xiàn)。
4、外加構(gòu)件法。通過在原建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件外部增設(shè)構(gòu)件，加強結(jié)構(gòu)抗震承載力、變形能力和整體性的方法稱為增設(shè)構(gòu)件法。該方法可以對建筑物中承載力和變形能力不足的構(gòu)件進行加強，但使用該方法進行構(gòu)件的加固設(shè)計時，需重點關(guān)注新增加的構(gòu)件對加固后結(jié)構(gòu)整體抗震性能的影響。
三、結(jié)語
地震是一種目前難以準確預(yù)測的自然災(zāi)害，為避免它給人類帶來大的災(zāi)難。作為工程技術(shù)設(shè)計人員在建筑結(jié)構(gòu)的研究和工程設(shè)計中，應(yīng)從整體宏觀的觀點出發(fā)，綜合處理好建筑功能、技術(shù)、藝術(shù)、安全可靠性和經(jīng)濟合理等幾方面內(nèi)容，從而創(chuàng)造出更加安全、適用、經(jīng)濟美觀的高層建筑；新型結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，高性能材料的發(fā)展，計算機技術(shù)水平的提高，促使人類建筑精品再上新的臺階。
參考文獻
[1] 李國強.《建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計》.中國建筑工業(yè)出版社，2002.
關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；抗震
0前言
高層建筑抗震工作一直建筑設(shè)計和施工的重點，結(jié)構(gòu)工程師按抗震設(shè)計要求進行結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計，其目標是希望使所設(shè)計的結(jié)構(gòu)在強度、剛度、延性及耗能能力等方面達到最佳，從而經(jīng)濟地實現(xiàn)“小震不壞，中震可修，大震不倒”的目的。但是，由于地震作用是一種隨機性很強的循環(huán)、往復(fù)荷載，建筑物的地震破壞機理又十分復(fù)雜，存在著許多模糊和不確定因素，在結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析方面，由于未能充分考慮結(jié)構(gòu)的空間作用、非彈性性質(zhì)、材料時效、阻尼變化等多種因素，計算方法還很不完善，單靠微觀的數(shù)學(xué)力學(xué)計算還很難使建筑結(jié)構(gòu)在遭遇地震時真正確保具有良好的抗震能力。
1 高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則
1.1 結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)具有必要的承載力、剛度、穩(wěn)定性、延性等方面的性能。
我國是鋼材生產(chǎn)大國，所以高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計可以盡量采用鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)或者鋼結(jié)構(gòu)，這樣可以有效減小柱斷面的尺寸，以此來改善建筑物的抗震性能。高層建筑在抗震設(shè)計時，可以采用具有多個肢節(jié)和壁式框架的“框架剪力墻”結(jié)構(gòu)，它具有良好的多道抗震防線結(jié)構(gòu)，在剪力墻結(jié)構(gòu)中，可能通過合理的設(shè)置連梁來增加抗震的防線性能。另外，也可以由傳統(tǒng)的硬性為主的抗震模式，轉(zhuǎn)向以柔性抗震模式為主，從而將地震作用中的能量進行充分的釋放。
（1）結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)遵守“強柱弱梁、強剪弱彎、強節(jié)點弱構(gòu)件、強底層柱（墻）”的原則。（2）對可能造成結(jié)構(gòu)的相對薄弱部位，應(yīng)采取措施提高抗震能力。（3）承受豎向荷載的主要構(gòu)件不宜作為主要耗能構(gòu)件。
1.2 盡可能設(shè)置多道抗震防線
（1）一個抗震結(jié)構(gòu)體系應(yīng)由若干個延性較好的分體系組成，并由延性較好的結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接協(xié)同工作。例如框架―剪力墻結(jié)構(gòu)由延性框架和剪力墻兩個分體組成，雙肢或多肢剪力墻體系組成。（2）強烈地震之后往往伴隨多次余震，如只有一道防線，則在第一次破壞后再遭余震，將會因損傷積累導(dǎo)致倒塌?？拐鸾Y(jié)構(gòu)體系應(yīng)有最大可能數(shù)量的內(nèi)部、外部冗余度，有意識地建立一系列分布的屈服區(qū)，主要耗能構(gòu)件應(yīng)有較高的延性和適當剛度，以使結(jié)構(gòu)能吸收和耗散大量的地震能量，提高結(jié)構(gòu)抗震性能，避免大震時倒塌。（3）適當處理結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強弱關(guān)系，同一樓層內(nèi)宜使主要耗能構(gòu)件屈服后，其他抗側(cè)力構(gòu)件仍處于彈性階段，使“有效屈服”保持較長階段，保證結(jié)構(gòu)的延性和抗倒塌能力。（4）在抗震設(shè)計中某一部分結(jié)構(gòu)設(shè)計超強，可能造成結(jié)構(gòu)的其他部位相對薄弱，因此在設(shè)計中不合理的加強以及在施工中以大帶小，改變抗側(cè)力構(gòu)件配筋的做法，都需要慎重考慮。
1.3 對可能出現(xiàn)的薄弱部位，應(yīng)采取措施提高其抗震能力
（1）構(gòu)件在強烈地震下不存在強度安全儲備，構(gòu)件的實際承載能力分析是判斷薄弱部位的基礎(chǔ)。（2）要使樓層（部位）的實際承載能力和設(shè)計計算的彈性受力的比值在總體上保持一個相對均勻的變化，一旦樓層（部位）的比值有突變時，會由于塑性內(nèi)力重分布導(dǎo)致塑性變形的集中。（3）要防止在局部上加強而忽視了整個結(jié)構(gòu)各部位剛度、承載力的協(xié)調(diào)。（4）在抗震設(shè)計中有意識、有目的地控制薄弱層（部位），使之有足夠的變形能力又不使薄弱層發(fā)生轉(zhuǎn)移，這是提高結(jié)構(gòu)總體抗震性能的有效手段。
2 提高短柱抗震性能的應(yīng)對措施
有抗震設(shè)防要求的高層建筑除應(yīng)滿足強度、剛度要求外，還要滿足延性的要求。鋼筋混凝土材料本身自重較大，所以對于高層建筑的底層柱，隨著建筑物高度的增加，其所承擔的軸力不斷增加，而抗震設(shè)計對結(jié)構(gòu)構(gòu)件有明確的延性要求，在層高一定的情況下，提高延性就要將軸壓比控制在一定的范圍內(nèi)而不能過大，這樣則必然導(dǎo)致柱截面的增大，從而形成短柱，甚至成為剪跨比小于1.5的超短柱。眾所周知，短柱的延性很差，尤其是超短柱幾乎沒有延性，在建筑遭受本地區(qū)設(shè)防烈度或高于本地區(qū)設(shè)防烈度的地震影響時，很容易發(fā)生剪切破壞而造成結(jié)構(gòu)破壞甚至倒塌。
混凝土短柱的延性主要受軸壓比的影響，同時配箍率、箍筋的形式對混凝土短柱的影響也很大。高層混凝土結(jié)構(gòu)短柱，特別是結(jié)構(gòu)低層的混凝土短柱，其軸壓比很大，破壞時呈脆性破壞，其塑性變形能力很小。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，可以從以下幾方面著手，采取措施提高混凝土的抗震性能。
2.1 提高短柱的受壓承載力
提高短柱的受壓承載力可減小柱截面、提高剪跨比，從而改善整個結(jié)構(gòu)的抗震性能。減小柱截面和提高剪跨比，最直接的方法就是提高混凝土的強度等級，即采用高強混凝土來增加柱子的受壓承載力，降低其軸壓比；但由于高強混凝土材料本身的延性較差，采用時須慎重或與其他措施配合使用。此外，可以采用鋼骨和鋼管混凝土柱以提高短柱的受壓承載力。
2.2 采用鋼管混凝土柱
鋼管混凝土是套箍混凝土的一種特殊形式，由混凝土填入薄壁圓形鋼管內(nèi)而形成的組合結(jié)構(gòu)材料。由于鋼管內(nèi)的混凝土受到鋼管的側(cè)向約束，使得混凝土處于三向受壓狀態(tài)，從而使混凝土的抗壓強度和極限壓應(yīng)變得到很大的提高，混凝土特別是高強混凝土的延性得到顯著改善。同時，鋼管既是縱筋，又是橫向箍筋，其管徑與管壁厚度的比值至少都在90以下，相當于配筋率2至少都在4.6%。
當選用了高強混凝土和合適的套箍指標后，柱子的承載力可大幅度提高，通常柱截面可比普通鋼筋混凝土柱減小一半以上，消除了短柱并具有良好的抗震性能。
2.3 采用分體柱
由于短柱的抗彎承載力比抗剪承載力要大得多，在地震作用下往往是因剪壞而失效，其抗彎強度不能完全發(fā)揮。因此，可人為地削弱短柱的抗彎強度，使抗彎強度相應(yīng)于或略低于抗剪強度，這樣，在地震作用下，柱子將首先達到抗彎強度，從而呈現(xiàn)出延性的破壞狀態(tài)。分體柱方法已在實際工程中得到應(yīng)用。人為削弱抗彎強度的方法，可以在柱中沿豎向設(shè)縫將短柱分為2或4個柱肢組成的分體柱，分體柱的各柱肢分開配筋。在組成分體柱的柱肢之間可以設(shè)置一些連接鍵，以增強它的初期剛度和后期耗能能力。一般，連接鍵有通縫、預(yù)制分隔板、預(yù)應(yīng)力摩擦阻尼器、素砼連接鍵等形式。
現(xiàn)階段，土與結(jié)構(gòu)物共同工作理論的研究與發(fā)展使建筑抗震分析在概念上進一步走向完善，如果可以在結(jié)構(gòu)與地基的材料特性，動力響應(yīng)，計算理論，穩(wěn)定標準諸方面得到符合實際的發(fā)展，自然會在建筑結(jié)構(gòu)抗震領(lǐng)域內(nèi)起到重要的作用。
3 小結(jié)
在高層建筑越來越普及的情況下，高層建筑的抗震設(shè)計一定要遵循其高層的特點，結(jié)合地震所產(chǎn)生的破壞特點進行設(shè)計，針對不同的設(shè)防列度和場地條件，在抗震模擬計算上、結(jié)構(gòu)設(shè)計上以及材料選擇上，進行全面的、科學(xué)的抗震性能設(shè)計。從而使高層建筑的抗震能力得到充分保障，大最限度地保護人民生命和財產(chǎn)的安全。
參考文獻：
[1]朱鏡清.結(jié)構(gòu)抗震分析原理[M].地震出版社，2002，11
[2]徐宜，丁勇春.高層建筑結(jié)構(gòu)抗震分析和設(shè)計的探討（J].江蘇建筑，2009
【關(guān)鍵詞】超限高層基于性能抗震設(shè)計
中圖分類號：TU208.3文獻標識碼：A
一、概述
什么是超限高層？超限高層是指超過規(guī)范要求限制的高層建筑。超限高層建筑在項目的初步設(shè)計階段進行審查，按照我國建設(shè)部的要求，全國超限高層審查委員會組織專家從技術(shù)角度進行多方論證，力求在抗震、消防等方面保證建筑物的質(zhì)量安全。一般對于超限高層的理解是：混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)的高層建筑，超過120米為超限高層；混合剪力墻結(jié)構(gòu)為100米以上；有錯層的為80米以上；網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的為55米以上；而網(wǎng)架無蓋結(jié)構(gòu)為28米以上。無論建筑有多高，超限高層的存在都對工程技術(shù)質(zhì)量提出了更高的挑戰(zhàn)。建設(shè)部第111號令（《超限高層建筑工程抗震設(shè)防管理規(guī)定》）明確指出，屬于超限高層建筑的工程，在結(jié)構(gòu)擴初結(jié)束后，需進行抗震設(shè)防專項審查。
新時期，經(jīng)過多方努力，我們對于高層建筑的抗震性研究越來越深入。尤其是現(xiàn)在非常流行也很實用的基于性能的抗震研究，取得很大的成就。基于性能的抗震設(shè)計理論是20世紀90年代初由美國學(xué)者提出，按此理論設(shè)計的結(jié)構(gòu)在未來的地震災(zāi)害下能夠維持所要求的性能水平?；谛阅艿目拐鹪O(shè)計代表了未來高層結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的發(fā)展方向，是一種更先進、科學(xué)、合理的設(shè)計理念。這一研究理論已引起了各國廣泛的重視。美國聯(lián)邦緊急管理廳資助的國家地震減災(zāi)項目NEHRP提出了在用結(jié)構(gòu)基于位移的抗震評估及加固方法，于1997年出版了《房屋抗震加固指南》(FEMA273/274)；
日本也在1995年開始進行了為期3年的“建筑結(jié)構(gòu)的新設(shè)計框架開發(fā)”研究項目，并在研究報告《基于性能的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計》中總結(jié)了研究成果。日本又在2000年6月實行了新的基于性能的建筑基準法(Building Standard Law)。歐洲混凝土協(xié)會(CEB) 于2003年出版了《鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)基于位移的抗震設(shè)計》報告。目前我國正在修訂的國家標準《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》、《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》也打算把基于性能的抗震設(shè)計方法納入進去。
我國目前已批準的《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》及《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程》在近幾年科學(xué)研究及工程實踐的基礎(chǔ)上，已吸收了性能目標設(shè)計的內(nèi)容，由于該項技術(shù)尚處于起步階段，在地震作用的不確定性、結(jié)構(gòu)分析模型和參數(shù)的選用方面存在不少經(jīng)驗因素、模型試驗和震害資料較少等問題還有待進一步研究，相信隨著超限高層建筑在工程中的不斷應(yīng)用，這一研究方法將會逐漸完善成熟。
二、 超限高層建筑基于性能的抗震設(shè)計的內(nèi)容、特點和方法的研究
1．基于性能的抗震設(shè)計包含的主要內(nèi)容
（1）對于地震風(fēng)險水平的確定；
（2）對結(jié)構(gòu)性能水平和目標性能的選擇；
（3）超限高層建筑場地的確定；
（4）概念設(shè)計、初步設(shè)計、最終設(shè)計中的可行性檢查、設(shè)計方案確定及設(shè)計審核、實驗驗證等；
（5）高層建筑結(jié)構(gòu)施工中的質(zhì)量保證和使用過程中的檢測維護。
2.基于性能的抗震設(shè)計的特點
現(xiàn)行的抗震設(shè)計規(guī)范主要是以保障生命安全為基本目標的，按照這一理念設(shè)計和建造的建筑物，在地震中雖然可以避免倒塌，但其破壞程度仍舊會造成嚴重的經(jīng)濟損失。這些破壞程度和損失遠遠超過了設(shè)計者、建造者以及業(yè)主的最初估計。
根據(jù)結(jié)構(gòu)抗震的安全目標和結(jié)構(gòu)抗震的功能要求，我們提出了基于性能的抗震設(shè)計思想和方法?；谛阅艿目拐鹪O(shè)計具有以下特點：（1）著眼于單體抗震設(shè)防的同時考慮單體工程和說相關(guān)系統(tǒng)的的抗震；（2）在不同風(fēng)險水平的地震作用下滿足不同的性能目標，即將統(tǒng)一的設(shè)防標準改變?yōu)闈M足不同性能要求的更為合理的設(shè)防目標的標準；（3）設(shè)計人員可根據(jù)業(yè)主的要求，通過費用——效益的工程決策分析確定最優(yōu)的設(shè)防標準和設(shè)計方案，以滿足不同業(yè)主、不同建筑物的不同抗震要求；（4）抗震設(shè)計中更強調(diào)實施性能目標的深入分析和論證，有利于建筑結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新，經(jīng)過論證(包括試驗)可以采用現(xiàn)行標準規(guī)范中還未規(guī)定的新的結(jié)構(gòu)體系、新技術(shù)、新材料；（5）有利于針對不同設(shè)防烈度、場地條件及建筑的重要性采用不同的性能目標和抗震措施。
這里有必要對我國的抗震知識做一介紹。
中國抗震設(shè)計規(guī)范GB50011-2001——三水準設(shè)防
中國地震風(fēng)險水平
地震作用
水平 50年超越概率 重現(xiàn)期（年）
小震 63.2% 50
中震 10% 475
大震 2~3% 2495~1642
我國抗震設(shè)計規(guī)范GB50011-2001
小震不壞基本完好[θ] =1/550
中震可修中等破壞
大震不倒嚴重破壞[θ] =1/50
所謂小震不壞，就是高層建筑物遇到較低等級的地震時，高層建筑物處于彈性變形階段，建筑物一般不受損壞或受損很輕，不需修理可以繼續(xù)使用。中震可修是指相當于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的基本烈度地震時，高層建筑物結(jié)構(gòu)屈服進入非彈性變形階段，建筑物可能出現(xiàn)一定程度的破壞。但這種破壞經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用。這一層次要求建筑物的結(jié)構(gòu)具有相當?shù)难有阅芰Σ话l(fā)生不可修復(fù)的脆性破壞。大震不倒，是地震即高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的罕遇地震時，結(jié)構(gòu)雖然破壞較重，但結(jié)構(gòu)的非彈性變形離結(jié)構(gòu)的倒塌尚有一段距離，不至于建筑物倒塌從而保障了人員的安全。這一層次要求建筑具有足夠的變形能力，其彈塑性變形不超過規(guī)定的彈塑性變形限值。
3.基于性能的抗震設(shè)計方法
把基于性能的抗震設(shè)計應(yīng)用于實際設(shè)計中，主要有兩種方法。第一種是：基于傳統(tǒng)的設(shè)計方法。這種方法基于的設(shè)防目標主要是：小震不壞、中震可修、大震不倒；小震有明確的性能指標，大震有位移指標，其余是宏觀的性能要求；按使用功能重要性分甲、乙、丙、丁四類，其防倒塌的宏觀控制有所區(qū)別。在方法上是：按指令性、處方形式的規(guī)定進行設(shè)計；通過結(jié)構(gòu)布置的概念設(shè)計、小震彈性設(shè)計、經(jīng)驗性的內(nèi)力調(diào)整、放大和結(jié)構(gòu)以及部分結(jié)構(gòu)大震變形驗算，即認為可實現(xiàn)預(yù)期的宏觀的設(shè)防目標。第二種是直接基于位移進行設(shè)計。此方法基于的設(shè)防目標是：按使用功能類別及遭遇地震影響的程度、提出對個預(yù)期的性能目標，包括結(jié)構(gòu)的、非結(jié)構(gòu)的、設(shè)施的各種具體性能自白哦；由業(yè)主選擇具體工程的預(yù)期目標。這種設(shè)計方法采用結(jié)構(gòu)位移作為結(jié)構(gòu)性能指標，與傳統(tǒng)設(shè)計方法想比較，它從根本上改變了設(shè)計過程，直接以目標位移作為設(shè)計變量，通過設(shè)計位移普得出在此位移時的結(jié)構(gòu)有效周期，從而得出結(jié)構(gòu)的有效剛度，求出結(jié)構(gòu)此時的基底剪力，進行結(jié)構(gòu)分析，具體配筋設(shè)計。
第一種方法基于傳統(tǒng)的抗震設(shè)計，目前廣泛應(yīng)用，設(shè)計人員已經(jīng)熟悉。對適用高度和規(guī)則性等有明確的限制，有局限性，有時不能適應(yīng)新技術(shù)，新資料，新結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展。
第二種方法即基于性能抗震設(shè)計，目前較少采用，設(shè)計人員不易掌握，所承擔的風(fēng)險較大。為實現(xiàn)高層結(jié)構(gòu)的設(shè)計提供了可行的方法，有利于技術(shù)進步和創(chuàng)新。技術(shù)上還有些問題有待研究改進
基于性能的抗震設(shè)計與現(xiàn)有常規(guī)方法相比，其優(yōu)點是使三水準設(shè)防要求有具體量化的性能目標、水準，設(shè)計中更強調(diào)實施性能水準的判別準則、性能目標的選用和深入仔細的分析、論證。超限高層建筑結(jié)構(gòu)基于性能的抗震設(shè)計將是今后較長時期高層結(jié)構(gòu)抗震的研究和發(fā)展方向。雖然基于性能的抗震設(shè)計仍存在一些有待研究和解決的問題，尤其是地震作用大小的不確定性以及計算模型和參數(shù)的準確性等問題，但可以肯定的是，隨著技術(shù)的進步和研究的深入，高層建筑的抗震性會越來越好，超限高層建筑也越來越安全。
【參考文獻】
1.建筑抗震設(shè)計規(guī)范（GB50011-2001）.北京：中國建筑工業(yè)出版社
2.馬宏旺，呂西林.建筑結(jié)構(gòu)基于性能抗震設(shè)計的幾個問題.同濟大學(xué)學(xué)報.2002.30(12)
關(guān)鍵詞：高烈度地區(qū)；高層建筑結(jié)構(gòu)；抗震設(shè)計；
中圖分類號：TU97 文獻標識碼：A 文章編號：
伴隨著我國高層建筑的不斷發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)中常用的結(jié)構(gòu)主要是型鋼混凝土結(jié)構(gòu)以及鋼結(jié)構(gòu)，這是做為建筑高抗震要求的首選結(jié)構(gòu)材質(zhì)。混合框架核心筒結(jié)構(gòu)是由型鋼框架、混凝土核心筒組成的一種具有多道抗震防線的高層結(jié)構(gòu)體系。這種結(jié)構(gòu)體系,不僅結(jié)構(gòu)傳力路勁明確，并且利用了外框柱的軸向剛度來提高結(jié)構(gòu)的整體抗側(cè)剛度[1]。某商務(wù)大廈就采用了型鋼框架—混凝土核心筒結(jié)構(gòu)，結(jié)合其實例探討高層結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計目標以及抗震概念設(shè)計扥。
一、高烈度地區(qū)高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計目標以及抗震概念設(shè)計
高層建筑的抗震要求是根據(jù)地區(qū)以及建筑結(jié)構(gòu)特點來進行規(guī)定的，對于非抗震地區(qū)，在一般情況下，滿足抗震設(shè)防。近幾年來，隨著高層建筑的不斷發(fā)展，由于地震給人的生命安全以及財產(chǎn)安全帶來一定的破壞，因此，做好抗震設(shè)計在高層建筑中是尤為重要的。
1、高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計目標
高層建筑進行結(jié)構(gòu)分析以及設(shè)計，主要目標就是使設(shè)計的高層建筑結(jié)構(gòu)在強度、穩(wěn)定性、剛度、延展性以及耗能能力等方面達到最佳效果，最終實現(xiàn)：“小震不壞，中震可修，大震不倒”的目的[2]。
2、高層建筑結(jié)構(gòu)
（1）結(jié)構(gòu)材料以及體系的選擇
高層建筑使用的材料應(yīng)該具有材質(zhì)輕、密度大以及強度高的特點，這樣一來，構(gòu)造的建筑才有連續(xù)性、整體性以及延展性，將建筑結(jié)構(gòu)的整體強度發(fā)揮出來，最終提高防震的功效。
到目前為止，鋼結(jié)構(gòu)以及型鋼混凝土結(jié)構(gòu)在抗震方面有很強的作用，做為高層建筑抗震要求的首選結(jié)構(gòu)材質(zhì)，另外，其他的建筑結(jié)構(gòu)也可以用于對抗震要求不高的高層建筑中，在選擇結(jié)構(gòu)材料以及體系時，應(yīng)該堅持經(jīng)濟度比較高并且符合抗震性能的原則[3]。傳統(tǒng)意義上的抗震結(jié)構(gòu)體系主要是依靠結(jié)構(gòu)的整體承載力以及變形能力來吸收以及消耗地震的能量，從而使建筑物免于過重的損毀。高層建筑在設(shè)計中應(yīng)該注重整體性，豎向剛度分布均勻，保證必要的承載力，避免震后倒塌。本工程采用的就是型鋼框架-混凝土核心筒結(jié)構(gòu)，避免了結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件的轉(zhuǎn)換，滿足了建筑立面效果以及使用要求。
（2）場地的選擇
高層建筑的建設(shè)場地包括場地的土質(zhì)以及穩(wěn)定性。在建造高層建筑之前，應(yīng)該進行實地勘探，檢測該地區(qū)的土質(zhì)情況，以及該地區(qū)的地震動向，地下巖層結(jié)構(gòu)等等。根據(jù)這些因素進行綜合評價，從而得出準確的場地數(shù)據(jù)。如果遇到不適合建造高層建筑的場地，應(yīng)該采取回避的措施，給出恰當?shù)奈ｋU性評價，從根源上杜絕出現(xiàn)由于地面的震動而摧毀地基的現(xiàn)象。
（3）建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性
建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性對于抗震作用比較大，不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)不利于抗震。因為建筑結(jié)構(gòu)具有規(guī)則以及對稱的剖面結(jié)構(gòu)，地震對建筑物帶來的搖晃有一定的支撐作用，從而起到很好的抗震效果。從建筑豎向剖面理論來說，豎向抗側(cè)力構(gòu)建的截面尺寸以及材料強度應(yīng)該自下而上的逐漸減少，這樣就能夠避免測力結(jié)構(gòu)的承載力突變。因此，對于沒有特殊要求的高層建筑物，應(yīng)該盡量避免過于規(guī)則的結(jié)構(gòu)組成，不能一味的追求其視覺效果，更多的注重抗震要求。當然，對于有特殊要求設(shè)計成不規(guī)則的高層建筑，在進行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計時，應(yīng)該使用計算機進行模擬，近乎準確的模擬出結(jié)構(gòu)與地震水平之間的作用，從而采取預(yù)防措施，相應(yīng)的做出內(nèi)力調(diào)整，盡量避免出現(xiàn)結(jié)構(gòu)薄弱層，對于薄弱環(huán)節(jié)應(yīng)該采取強力有效的抗震措施進行彌補，最終提高整體的抗震能力。根據(jù)抗震概念設(shè)計，本工程的建筑平面形狀規(guī)則，平面荷載和剛度分布均勻，豎向抗側(cè)力構(gòu)件連續(xù)貫通，結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度從下至上逐漸減小，沒有出現(xiàn)豎向薄弱層。
（4）多道防震體系
一般情況下，一次地震不會造成持續(xù)的震動，但是可能會造成接連不斷的余震，盡管強度不大，但是從持續(xù)時間以及反復(fù)次數(shù)上來說，在一定程度上對建筑物造成不同程度的損壞。高層建筑物只是采取單體的結(jié)構(gòu)，一旦遭遇到破壞時就會難以應(yīng)付接踵而來的持續(xù)余震，最終導(dǎo)致建筑物坍塌。針對此種現(xiàn)象，就必須設(shè)立多道防震體系。設(shè)立多道防震體系，及時第一道防震線被摧毀，還有第二道以及第三道防震線，就能夠很好的躲避反復(fù)的余震帶來的破壞，大大的降低了危險指數(shù)，增加了抗震能力[4]。
二、高烈度地區(qū)高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中應(yīng)重視的幾個問題
由于本工程屬于高烈度地區(qū)，且結(jié)構(gòu)高度接近規(guī)范所規(guī)定的A級高度鋼筋混凝土高層建筑限值，結(jié)構(gòu)承受的地震力很大，要使結(jié)構(gòu)彈性層間位移角能夠滿足規(guī)范要求，并且具有足夠的結(jié)構(gòu)剛度，所以結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面尺寸較大，為了有效地控制構(gòu)件截面尺寸，提高建筑空間的使用率，結(jié)構(gòu)底部采用強度等級較高的C60混凝土，從下往上依次遞減至C30。在工程的設(shè)計應(yīng)該注意以下幾個方面。
1、控制結(jié)構(gòu)超限現(xiàn)象以及相關(guān)的解決措施
高層建筑結(jié)構(gòu)超限符合以下幾個條件：①房屋高度99.900米，未超過《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定的鋼筋混凝土部分框架核心筒結(jié)構(gòu)房屋最大使用高度A級最大高度100米的限值；②標準層在水平地震考慮質(zhì)量偶然偏心作用下，結(jié)構(gòu)樓層的扭轉(zhuǎn)位移比大于1.2，屬于扭轉(zhuǎn)不規(guī)則平面以及結(jié)構(gòu)；③局部層樓存在凹凸不規(guī)則現(xiàn)象。
控制結(jié)構(gòu)超限的措施：對于結(jié)構(gòu)薄弱位置，在框架柱內(nèi)設(shè)置型鋼，提高其承載力以及抗震安全性；控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)比，使結(jié)構(gòu)樓層的扭轉(zhuǎn)位移比小于1.2[5]；對于個別墻柱按照中震彈性以及小震計算結(jié)果進行包絡(luò)設(shè)計，滿足中震彈性的抗震性能目標；依次類推，標準層的個別墻柱則按照中震計算結(jié)果，滿足中震不屈服的抗震性能目標；根據(jù)彈塑性實程分析結(jié)果，連梁以及框架梁出現(xiàn)彎曲塑性鉸，梁端塑性鉸在各個樓層分布較為均勻，反應(yīng)歷程中最大層間位移角小于1/120，滿足規(guī)范要求。
2、剪力墻連梁抗震設(shè)計的要求以及措施
高層建筑物的連梁在水平方向的作用下產(chǎn)生的破壞有兩種，分別是延性以及脆性破壞。當連梁出現(xiàn)延性破壞時，就會使的梁端有垂直裂縫的產(chǎn)生，在地震力的沖擊下，就會產(chǎn)生交叉裂縫，同時產(chǎn)生塑性鉸，增加了建筑的變形，造成結(jié)構(gòu)的剛度下降。當連梁出現(xiàn)脆性破壞時，就失去了承載力，在沿墻全部連梁產(chǎn)生脆性破壞時，各個墻肢就會失去了連梁所起到的約束作用，于是變成了獨立墻。
根據(jù)強剪弱彎的設(shè)計原則對連梁與墻肢進行設(shè)計，這種結(jié)構(gòu)與懸臂段(墻)相比較而言，延性會更好以及更科學(xué)，當連梁比較強從而構(gòu)成整體墻時，應(yīng)當注意加強各懸臂墻接近塑性鉸區(qū)的設(shè)計。當連梁存在很大的跨高比就容易產(chǎn)生剪切破壞，這時應(yīng)該根據(jù)多道設(shè)防的原則，設(shè)立一些獨立墻，從而有效的抵抗地震力的沖擊。
剪力墻連梁抗震設(shè)計措施：①調(diào)整連梁剛度折減系數(shù)：對內(nèi)力以及位移進行計算時，對豎向與水平的荷載效應(yīng)下兩種情形進行區(qū)別對待。在水平荷載效應(yīng)下，可以折減連梁的剛度系數(shù)，例如：當出現(xiàn)作用力時，折減系數(shù)應(yīng)該大于或者等于0.50；在豎向荷載效應(yīng)下[6]，不需要折減連梁的剛度系數(shù)，通過利用支座彎矩調(diào)整的幅度來降低連梁支座的彎矩。②調(diào)整連梁跨高比：在設(shè)計連梁時，可能會遇到剛度折減之后連梁的正截面仍然承受剪承載力不足的現(xiàn)象，這時就需要增加洞口的寬度，減低高度。所調(diào)整的幅度應(yīng)該小于或者等于20%[7]，并且連梁必須符合強剪弱彎的規(guī)定。③其他措施：設(shè)置水平縫形成雙連梁、連梁內(nèi)設(shè)置交叉暗撐、采用型鋼混凝土連梁、調(diào)整連梁的內(nèi)力以及增加連梁延性等[8]。
三、結(jié)束語
高烈度地區(qū)的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)該根據(jù)當?shù)氐膶嶋H條件，采取合理的措施進行設(shè)計。根據(jù)前文所闡述的高層建筑結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計規(guī)則，與其他的建筑結(jié)構(gòu)相比，采用型鋼混凝土或者鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，有著比較大的抗震效果。同時，在高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計中應(yīng)該綜合考慮其結(jié)構(gòu)超限以及剪力墻連梁抗震設(shè)計等方面，由于剪力墻的連梁受到很多因素的影響，連梁的內(nèi)力以及自身的剛度都與抗震能力相關(guān)，因此，在設(shè)計時，應(yīng)該進行綜合的考慮，將相互影響的因素進行協(xié)調(diào)，從而制動出科學(xué)合理的抗震設(shè)計方案。
參考文獻：
[1]JGJ 138-2001.型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[M].中國建筑工業(yè)出版社.2002.
[2]鄧建輝.鋼結(jié)構(gòu)建筑的防震抗震效果研究[J].建筑技術(shù).2009,94):45-46.
[3]韓力江.建筑的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計與結(jié)構(gòu)材料選擇[J].華中建筑.2008,(7):23-24.
[4]曾聰,潘文,陶忠.高烈度地區(qū)混合框架核心筒結(jié)構(gòu)抗震性能分析[J].工程抗震與加固改造.2012,34(6):14-16.
[5]莫庸,錢銘,宋東偉.某超限高層工業(yè)框架結(jié)構(gòu)彈塑性分析及性能抗震加固設(shè)計[J].四川建筑科學(xué)研究.2007,33(2):82-84.
[6]楊宇.高層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計要點[J].建筑設(shè)計管理.2010,(03).