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高層建筑的抗震措施范文1
中圖分類號：TU318文獻標識碼： A 文章編號：
眾所周知，我國屬地震多發的國家，隨著經濟的全球化發展，高層建筑將會勢如破竹地成為城市建設的主體。而高層建筑中的主要受力構件———柱子，在地震荷載的作用下能否承受得住脆性剪切破壞，成為建筑物倒塌與否的關鍵。因此，如何改善柱子特別是短柱的抗震性能成為鋼筋混凝土結構加固亟待解決的一個問題。
一、“短柱”判定
我國建筑抗震設防的目標是“小震不裂，中震可修，大震不倒”。中震相當于我們地震烈度區劃圖中給出的50 年超越概率10％的烈度值，這里用I 表示。這時小震用I－1.55 表示，大震就用I＋I 表示，小震的地震動峰加速度為中震的1/3，而大震的峰加速度為中震的4～6 倍?！督ㄖ拐鹪O計規范》和《高層建筑混凝土結構技術規程》都規定，采用剪跨比來判斷短柱。剪跨比是反映柱截面所承受的彎矩與剪力相對大小的一個參數，表示為λ＝M/Vh，其中M、V 分別指柱截面的彎矩和剪力，h 為柱截面有效高度。當λ＜2 時，稱為短柱；當λ＜1.5 時，稱為超短柱。
二、短柱的破壞形式
短柱一般有剪切型和粘結型兩種破壞類型, 它們的破壞形式如下:
1、 剪切受壓破壞。在荷載作用下, 水平彎曲裂縫斜向發展, 形成斜裂縫。如果箍筋較強, 斜裂縫不會迅速開展, 但在彎剪作用下,壓區混凝土剪切錯動, 混凝土擠碎而喪失承載能力。
2、剪切受拉破壞。剪跨比較小且配箍率較低的構件, 在受拉縱筋屈服以后, 隨著荷載反復次數的增加或變形加大, 可能突然產生一條寬度較大的主斜裂縫, 箍筋很快達到屈服, 柱子被剪壞, 承載能力急劇下降。
3、剪切斜拉破壞。斜裂縫往往沿柱對角線出現, 箍筋達到屈服甚至被拉斷, 承載能力突然下降, 但主筋未屈服。
實際上, 構件的最終破壞可能是幾種破壞狀態的綜合反映, 有時其中某一種比較突出而明顯, 有時兩種破壞狀態同時發生。以上幾種破壞狀態極限承載力不同, 極限變形能力也不同。房屋能否做到“中震可修、大震不倒”的設防要求, 在很大程度上取決于柱的延性大小。
三、高層建筑結構設計中提高短柱抗震的措施
1、 選擇合適的基礎方案
基礎設計應根據工程地質條件, 上部結構類型及荷載分布,相鄰建筑物影響及施工條件等多種因素進行綜合分析, 選擇經濟合理的基礎方案。設計時宜最大限度地發揮地基的潛力,必要時還應進行地基變形驗算?；A設計應有詳盡的地質勘察報告,對一些缺地質報告的小型建筑也應進行現場查看和參考鄰近建筑資料。一般情況下,同一結構單元不宜采用兩種不同的類型。
2、合理選擇結構方案
一個成功的設計必須選擇一個經濟合理的結構方案, 即要選擇一個切實可行的結構形式和結構體系。結構體系應受力明確,傳力簡捷,同一結構單元不宜混用不同結構體系,地震區應力求平面和豎向規則。總之,必須對工程的設計要求、地理環境、材料供應、施工條件等情況進行綜合分析,并與建筑、水、暖、電等專業充分協商,在此基礎上進行結構選型,確定結構方案,必要時還應進行多方案比較,擇優選用。
3、 使用復合螺旋箍筋
高層建筑框架柱的抗剪能力是應該滿足剪壓比限值和“強剪弱彎”要求的，柱端的抗彎承載力也是應該滿足“強柱弱梁”要求的。對于短柱，只要符合“強剪弱彎”和“強柱弱梁”的要求，是能夠做到使其不發生剪切型破壞的。因此，使用復合螺旋箍筋來提高柱子的抗剪承載力，改善對砼的約束作用，能夠達到改善短柱抗震性能的目的。
4、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揮。因此，可人為地削弱短柱的抗彎強度，使抗彎強度相應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，從而呈現出延性的破壞狀態。
人為削弱抗彎強度的方法，可以在柱中沿豎向設縫將短柱分為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、預制分隔板、預應力摩擦阻尼器、素砼連接鍵等形式。對分體柱工作形態的理論分析和試驗研究表明：采用分體柱的方法雖然使柱子的抗剪承載力基本不變，抗彎承載力稍有降低，但是使柱子的變形能力和延性均得到顯著提高，其破壞形態由剪切型轉化為彎曲型，從而實現了短柱變“長柱”的設想，有效地改善了短柱尤其是剪跨比λ≤ 1.5 的超短柱的抗震性能。分體柱方法已在實際工程中得到應用。
5、采用鋼骨砼柱
鋼骨砼柱由鋼骨和外包砼組成。鋼骨通常采用由鋼板焊接拼制或直接扎制而成的工字形、口字形、十字形截面。與鋼結構相比，鋼骨砼柱的外包砼可以防止鋼構件的局部屈曲，提高柱的整體剛度，顯著改善鋼構件處平面扭轉屈曲性能，使鋼材的強度得以充分發揮。采用鋼骨砼結構，一般可比鋼結構節約鋼材達5 0 % 以上。此外，外包砼增加了結構的耐久性和耐火性。與鋼筋砼結構相比，由于配置了鋼骨，使柱子的承載力大大提高，從而有效地減小柱截面尺寸；鋼骨翼緣與箍筋對砼有很好的約束作用，砼的延性得到提高，加上鋼骨本身良好的塑性，使柱子具有良好的延性及耗能能力。
由于鋼骨砼柱充分發揮了鋼與砼兩種材料的特點，具有截面尺寸小，自重輕，延性好以及優越的技術經濟指標等特點，如果在高層或超高層鋼筋砼結構下部的若干層采用鋼骨砼柱，可以大大減小柱的截面尺寸，顯著改善結構的抗震性能。
6、采用鋼管砼柱
鋼管砼是由砼填入薄壁圓形鋼管內而形成的組合結構材料，是套箍砼的一種特殊形式。由于鋼管內的砼受到鋼管的側向約束，使得砼處于三向受壓狀態，從而使砼的抗壓強度和極限壓應變得到很大的提高，砼特別是高強砼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9 0 以下，相當于配筋率至少都在4.6% 以上，這遠遠超過抗震規范對鋼筋砼柱所要求的最小配筋率限值。由于鋼管砼的抗壓強度和變形能力特佳，即使在高軸壓比條件下，仍可形成在受壓區發展塑性變形的“壓鉸”，不存在受壓區先破壞的問題，也不存在像鋼柱那樣的受壓翼緣屈曲失穩的問題。因此，從保證控制截面的轉動能力而言，無需限定軸壓比限值。因為按照規定，鋼管砼單肢柱的承載力可按公式③計算。公式③：N ≤φ 1 φ e N 0 。該式中，θ =faAa／ fcAc稱為套箍指標，0.3 ≤θ≤ 3。由式③可以看出，當選用了高強砼和合適的套箍指標θ后，柱子的承載力可大幅度提高，通常柱截面可比普通鋼筋砼柱減小一半以上，消除了短柱并具有良好的抗震性能。
總而言之, 諸多措施來改變短柱的抗震性能最終不外乎改變構件的承載能力和變形能力。因為建筑物的抗震性能主要取決于結構吸收地震能量的能力, 這種能力是由其承載力和變形能力的乘積決定的, 因而改變構件抗震性能必須從提高承載力和變形能力入手。當按剪跨比λ判定柱子不是短柱時, 按一般框架柱的抗震要求采取構造措施即可; 確為短柱, 就應當盡量提高短柱的承載力, 減小短柱的截面尺寸, 采取各種有效措施提高短柱的延性, 避免因為短柱問題所引發的破壞, 從而改善短柱的抗震性能。
參考文獻：
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[3] 冷雪睿,梁宇. 混凝土短柱加強措施[J]. 中小企業管理與科技(上旬刊). 2011(07)
高層建筑的抗震措施范文2
第二條本細則所稱超限高層建筑工程，是指超出現行規范、規程及技術標準規定，以及現行規范、規程及技術標準規定中明確應專門研究的新建、改建、擴建及進行抗震加固的高層建筑工程。
第三條**市建設和管理委員會負責本市超限高層建筑工程抗震設防的管理工作，**市工程抗震辦公室負責本市超限高層建筑工程抗震設防管理工作的具體實施。
第四條設計單位應對超限高層建筑予以判定，在初步設計階段由初步設計主審部門征詢**市工程抗震辦公室意見，**市工程抗震辦公室負責超限高層建筑初步設計抗震設防專項審查。
第五條**市建設工程抗震設防審查專家委員會由高層建筑工程抗震的勘察、設計、科研和管理專家組成，由**市建設和管理委員會聘任，對抗震設防專項審查意見承擔相應的審查責任。
第六條**市建設工程抗震設防審查專家委員會組織專家進行審查，提出書面審查意見，**市工程抗震辦公室應當自接受超限高層建筑初步設計抗震設防專項審查全部申報材料之日起20個工作日內，將審查意見提交初步設計主審部門。
第七條審查難度大或審查意見難以統一的超限高層建筑工程，可由**市工程抗震辦公室邀請有關專家參加審查，或委托全國超限高層建筑工程抗震設防審查專家委員會進行審查，提出專項審查意見，并報國務院建設行政主管部門備案。
第八條建設單位提交的超限高層建筑工程初步設計抗震設防專項審查資料，應當符合超限高層建筑初步設計抗震設防專項審查送審文件的要求（見附件二）。
第九條超限高層建筑工程的抗震設防專項審查內容包括：建筑抗震設防設計依據、抗震設防分類、抗震設防烈度（或者設計地震動參數）、場地勘察成果和抗震性能評價、地基和基礎的設計方案、建筑結構的抗震概念設計、主要結構布置、建筑設計與結構設計的協調、采用的計算程序、結構總體計算和關鍵部位的計算結果和分析判斷、薄弱部位的抗震措施、以及可能存在的結構抗震安全問題等。
第十條超限高層建筑工程抗震設防專項審查費用（包括組織審查、結構分析及試驗等）由建設單位承擔。
第十一條超限高層建筑工程的勘察、設計、施工、監理，應當由具備甲級（一級）及以上資質的勘察、設計、施工和工程監理單位承擔，其中建筑設計和結構設計應當分別由一級注冊建筑師和一級注冊結構工程師承擔。
第十二條未經超限高層建筑工程抗震設防專項審查，初步設計審查不予通過，有關部門不得對超限高層建筑工程施工圖設計文件進行審查。
第十三條超限高層建筑工程的施工圖設計文件審查應當由具有超限高層建筑工程施工圖設計審查資格的施工圖設計文件審查機構承擔。
第十四條建設單位、勘察單位、設計單位應當按照超限高層建筑初步設計抗震設防專項審查意見進行超限高層建筑工程的勘察、設計；施工圖設計文件審查時應當檢查設計是否執行抗震設防專項審查意見和采取相應的抗震措施；未執行專項審查意見的，施工圖設計文件審查不予通過。
高層建筑的抗震措施范文3
關鍵詞:高層建筑;抗震設計;問題;策略
一、引言
隨著城市建設的日益推進，城市建筑行業也是芝麻開花———節節高，城市中到處是高樓林立。再加上近年來人口數量呈遞增模式，城市人口越來越密集。為了更進一步為人類提供較大的建筑空間，高層建筑近年來比比皆是，建筑層數也居“高”不下。人民對于高層建筑的安全系數也頗為敏感，尤其是在多地震的城市，人們更是談“震”色變，這就對我國高層建筑的抗震設計提出了更高的要求和巨大的挑戰?？梢姼邔咏ㄖ目拐鹪O計問題是高層建筑中最重要的話題。下面筆者就該問題進行分析和探討，以引起高層建筑業的高度重視，把這些問題扼殺在萌芽狀態，努力為人民創建更美好、幸福的家園。
二、高層建筑抗震設計中存在的現實問題
1、違“高”現象仍然成為高層建筑中的隱患
為了更進一步保障人們的生命和財產安全，有效突出高層建筑的安全性，我國有關法律和文件對建筑物的高度已經做出了明確、具體的規定，各個建筑單位對此也非常清楚，但很多房地產商為了獲取更大的利潤，在僥幸心理的驅使下，想方設法鉆空子，冒天下之大不韙，其高層建筑遠遠超過了國家規定、限制的高度范圍，以至于遇到地震災害，這些高層建筑不能有效抗震，剎那間，給人民，給國家帶來不可挽救的巨大損失。這種違“高”現象是普遍存在的，但它給人們帶來的危害是潛在的，可見在人民的生命和財產面前，我們應做到“防患于未然”，不能存在任何僥幸心理。
2、抗震材料選用問題
我國是地震災害多發國家，雖然在高層建筑中國家對抗震材料的規定很明確，但與一些發達國家所選用的高層建筑抗震材料相比，質量還遠遠不夠。例如對我國地震多發城市，國家規定應采用鋼架結構，以進一步提高建筑的穩定性和安全效果，但是一些地震高發區的高層建筑開發商卻置若罔聞，仍采用鋼筋混凝土的普通結構，這種結構穩定性差，安全防護性源源比不上鋼架結構。這無疑就造成了高層建筑抗震的隱患，大大減弱了高層建筑的防震、抗震能力。3、抗震設計人才后備不足現階段，我國抗震設計領域的專業人才后備不足，大多抗震設計人才大都是學習國外技術，引進國外的成功經驗，國內抗震設計人員技術不夠精湛，缺乏一定的自主創新能力，盡管一些高校都已經開設了抗震設計專業課程，但是空學理論，缺乏實際，理論和實際不能很好地結合，再加上目前抗震課程不全面等原因，致使我國建筑抗震設計領域的人才比較缺乏。目前我國一些精湛的高層建筑還得借鑒外國先進經驗進行施工。此外，我國抗震設計的抗震能力較差，抗震級別和高層建筑不成比例，很難達到相應的級別?；诖?，我國高層建筑相關部門應針對我國高層建筑情況制定出更加與之符合的方針政策，以切實提高我國高層建筑抗震設計的要求度。
三、我國高層建筑抗震設計應采取的具體策略
1、采用位移的結構抗震方法進行設計
一旦地震來臨，高層建筑會因地震的強烈作用出現變形，本身防震不強的建筑結構在地震面前也會顯得那么無力，更何況我們所采取的是不夠先進的防震結構和措施呢?因此，不管是在建筑施工中還是在建筑后期防震設計中都應細致考慮到彈性變形結構的運用。例如位移變形結構設計，它是通過縱地基層的位移來減少地震產生的位移。
2、運用高延性結構來進行消震和隔震
高延性結構除了能有效減少地震對房屋建筑的沖擊和傷害，還能起到一定的隔震效果。所以在我國當前的建筑防震設計以及后期施工時，一些施工單位都有意識的加強了結構的韌性，以提高高層建筑的剛度和抗震性，降低地震帶來的不良后果。眾所周知，地震過程是一種能量的釋放，在這個過程中，如果能充分使用高延性結構進行設計和施工，就會達到消震和隔震的目的，有效減少地震帶來的危害和災難，且適宜的韌性能夠降低房屋倒塌的幾率。故此，在對高層建筑進行設計和規劃時，一定要采用先進的抗震技術來增加房屋的抗震能力，減少地震能量對房屋建筑的沖擊和破壞，比如阻尼器的設計原理就是如此，除此之外，它還具有一定的監測作用，其效果得到好評和推廣。
3、盡量建立多層地震防線
多層地震防線，顧名思義，它能夠提高高層建筑的抗地震性能，實現高層業主對房屋安全的愿望。建立多層地震防線，最重要的是在高層建筑遭遇地震等自然災害的沖擊時，就可以預防建筑物的倒塌。相反，如果只有一層地震放線，其防震效果會很差，也就是難以減弱地震的破壞程度。因此高層建筑在進行抗震設計時?？梢圆捎枚喾矫娴目蚣芙Y構，最常見的是抗震剪力墻設計，其抗震效果良好，被別人成為抗震的首要防線，且能發揮出很重要的作用?？梢?，為了保障高層建筑的墻體抗震能力能切實阻止地震的損害，避免墻體出現裂痕或者倒塌，就應當使用和建立有效的防震結構，這樣就可以實現多層防線的有效結合，形成客觀的合力。并且一旦發生地震，每一層的剪力墻所承受的負重力是防震設計預期最大剪力墻的兩倍，效果非?？捎^。綜上所述，在時代的快速發展前景下，高層建筑已經成為現代城市的標志，對其進行科學的抗震設計，會很好地提高高層建筑的抗震能力，這也是時展的必須和重要趨勢。高層建筑的相關人員要加強專業技術的學習，潛心研究，努力提高自己的研發能力，使新型的抗震材料，一流的抗震設計手段納入現實的高層建筑抗震設計中，真正為人民創設安全、舒服的工作和居住環境，為城市的發展增添最美麗的一抹色彩。
參考文獻
高層建筑的抗震措施范文4
關鍵詞：高層建筑結構； 抗震設計；
一、引言
建筑抗震的實踐表明，高層建筑物如果缺乏良好的抗震設計，沒有良好的總體布置方案，僅僅依靠結構抗震計算，采取抗震構造措施是遠遠不夠的，不能達到良好的抗震效果。當較強地震發生的時候，高層建筑物無法發揮很好的抗震效果，不能起到降低震害的效果。因此，在高程建筑設計的實際工作中，為了提高設計水平，保證高層建筑的強度和質量，提高高層建筑的抗震能力，必須重視取相應的策略，從多個方面入手，優化高層建筑結構的抗震設計，提高建筑結構的抗震能力，為人們的生產生活創造良好的條件。文章結合高層建筑的設計情況，主要探討分析了抗震優化設計的相關問題，并提出了具體的提高高層建筑結構抗震能力的策略，以供實際工作進行參考和借鑒。
二、高層建筑結構抗震設計準則
抗震設計要剛柔相濟，選擇合適的結構形式，在增加結構剛度的同時也要增強地震作用，需要確定合理的抗震措施。保證結構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，要求結構保持在彈性范圍內正常使用。建筑物的變形破壞性態后不能發生很大的變化，經簡單的修復后可正常使用。隨著建筑物高度的增加，允許結構進入彈塑性狀態，但必須保證結構整體的安全。因此，六級以上必須進行抗震設計。每次強震之后都會伴隨多次余震，在建筑抗震設計過程中如果若一味的提高結構抗力，就會增加結構剛度。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計過程中防止造成建筑物局部受損。建筑物的抗震結構體系如果剛度太柔，首次被破壞后而余震來臨時其結構將因損傷，結構構件協同工作來抵擋地震作用容易導致建筑物過大形變而不能使用。延性較好的分體系組成，地震發生時不會發生整體傾覆。因此，由若干個在地震發生時由具有較好延性。
三、 高層建筑結構抗震設計的關鍵問題
對于高層建筑來說，提高其抗震能力無疑是其十分重要的工作。而要提高抗震能力，首先就得做好設計工作，優化抗震設計，把握好其中的關鍵問題。具體來說，這些關鍵問題包括以下幾個方面。
1. 場地選擇。場地的選擇對高層建筑結構的抗震能力會產生直接的影響。如果場地選擇不好，不僅影響高層建筑的抗震性能，還會給人們的生產生活帶來極大的不便。具體來說，在進行場地選擇的時候，應該選擇有利于抗震的場地，避開危險地段，避開對高層建筑結構抗震不利的地段。選擇地段安全、地基穩定的地段。如果確實不能避開不良地段的話，為了提高高層建筑的抗震性能，就必須采取相應的促使對地段進行處理和加工，以滿足施工的要求，提高高層建設結構的抗震能力。
2. 結構體系選擇。第一，結構體系需要避免對高層建筑整體抗震產生不利影響。在進行設計的時候，需要考慮不能因為部分結構的破壞而導致整個高層建筑結構抗震能力下降或者喪失。即使某一構件停止工作，但是其他的構件卻不能失去效能，以免影響整個高層建筑物的抗震能力。第二，結構體系需要有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳播途徑。第三，結構體系必須具備良好承載能力、變形能力、消耗地震能量的能力。由于鋼筋混凝土結構具有上述良好的能力，所以在高層建筑結構設計中，需要使用鋼筋混凝土結構。第四，結構體系需要具
有合理的剛度和強度。這是應對地震，降低地震給高層建筑物帶來損害的必備條件。
3. 結構的規則性。在高層建筑結構抗震設計中，還需要重視建筑平面布置的規則性。在平面布置上需要注意符合抗震的設計原則，采用規則的設計方案，不能采用不規則的方案。結構的規則性主要表現在高層建筑主體抗側力結構上，尤其需要注意以下四個問題。第一，高層建筑主體抗側力結構需要注意兩個主軸方向的剛度需要比較接近，其變形特性還需要比較的相似。第二，高層建筑主體抗側力結構構成變化比較均勻，不應當有突變的情況發生。第三，從高層建筑主體抗側力結構的平面布置來看，需要注意的是，應該注意同一主軸方向的各片抗側力結構剛度盡量均勻，這樣有利于高層建筑整體的抗震性能的發揮。第四，高層建筑主體抗側力結構的平面布置需要注意，中央核心和周邊結構的剛度協調均勻，以避免產生過大的扭曲變形。
四、高層建筑結構抗震的設計探討
高層建筑結構抗震的設計，指在注意總體布置上的大原則，進行結構設計時，顧及到關鍵部位的細節構造，全面合理地解決結構設計中的基本問題。需著眼于結構的總體地震反應，從根本上提高結構的抗震能力，按照結構的破壞過程。
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，不應在危險地段建造甲、乙、丙類建筑。應加強地基勘察，應采取有效措施。對于不利地段，這就考慮了地震因場地條件間接引起結構破壞的原因。盡量避開不利地質環境，結構工程師應提出避開要求，如活動斷層、溶洞、局部突出的山包等。
2. 建筑的平、立面布置
根據新的《建筑抗震設計規范（GB50011―2001），持力層的選擇對建筑物的安全至關重要。要求建筑的形狀及抗側力構件的平面布置宜規則的整體性，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，避免采用嚴重不規則的設計方案。增大建筑物的固有周期，選擇基礎方案時，以減少輸入主體結構的地震能量。受力性能比較明確，必要的強度的剛度和強度分布，既要考慮經濟合理，達到減輕主體結構破壞的目的。
3. 抗震結構體系
抗震結構體系體型是抗震設計中應考慮的最關鍵問題，結合設計、經濟條件綜合考慮與確定，結構體系應具有多道抗震防線，應優先選用不承受重力荷載的構件如框架填充墻構件。應根據建筑類因素，抗震結構體系必須具有合理的地震作用傳遞途徑，可避免因部分構件破壞而導致整個體系喪失抗震能力。抗震概念設計在選擇建筑結構的方案和采取抗震措施時，首先要考慮地震動的性質及其對建筑影響，將橡膠墊層放置于上部建筑物與基礎之間，應注意地震的不確定性及其一定的規律性，用以吸收震能量。
五、結語
文章結合高層建筑的設計，介紹了其結構抗震優化設計的關鍵問題，并分析了提高高層建筑結構抗震設計的具體措施，以期能夠為高層建筑抗震設計的實際工作提供借鑒和指導。然而，高層建筑結構抗震優化設計是一個不斷發展和進步的過程，隨著新技術的運用和實際經驗的總結，高層建筑結構抗震設計必將得到進一步的發展。今后在實際工作中，我們需要重視經驗的積累和總結，并注重創新，以更好的推動高層建筑結構抗震優化設計的發展，為人們的生產生活創造良好的條件。
參考文獻
[1]劉光紳，吳建奇.建筑結構抗震設防設計中的若干問題探討[J].山西建筑，2010（3）.
高層建筑的抗震措施范文5
關鍵字：高層結構設計抗震
Abstract: The high-rise building is a development direction in the construction industry with its particular meaning. As for a high-rise structure design, the problem may be intricate. This paper analyzes aseismic design of the necessary from the structure of the high-rise building characteristics of buildings, and explores the high-rise building design concept and aseismatic measures. And a high-rise building structure development trend is briefly introduced.Keywords: high-rise building, structure, seismic design
中圖分類號：S611文獻標識碼：A 文章編號：
隨著科學的發展和時代的進步,高層建筑如雨后春筍般的出現。高層建筑的高度在一定程度上反映了一個國家的綜合國力和科技水平,世界著名的建筑更是建筑史上的紀念碑。但是如果高層建筑因結構設計不清,而造成結構布置不合理,不僅會造成大量的浪費,更重要的是給高層建筑留下了結構質量的安全隱患。因此高層建筑的結構設計就顯得尤為重要了。
一 結構設計特點
1.1 水平載荷是設計的主要因素
高層結構總是要同時承受豎向載荷和水平載荷作用。載荷對結構產生的內力是隨著建筑物的高度增加而變化的,隨著建筑物高度的增加,水平載荷產生的內力和位移迅速增大。
1.2 側向位移是結構設計控制因素
隨著樓房高度的增加,水平載荷作用下結構的側向變形迅速增大,結構頂點側移與建筑高度的四次方成正比,設計高層建筑結構時要求結構不僅要具有足夠的強度,還要具有足夠的抗推強度,使結構在水平載荷下產生的側移被控制在范圍之內。
1.3 結構延性是重要的設計指標
高層建筑還必須有良好的抗震性能,做到“小震不壞,大震能修?！睘榇?要求結構具有較好的延性,也就是說,結構在強烈地震作用下,當結構構件進入屈服階段后具有較強的變形能力,能吸收地震作用下產生能量,結構能維持一定的承載力。
1.4 軸向變形不容忽視
高層結構豎向構件的變位是由彎曲變形、軸向變形及剪切變形三項因素的影響疊加求得的。在計算多層建筑結構內力和位移時,只考慮彎曲變形,因為軸力項影響很小,剪力項一般可不考慮。但對于高層建筑結構,由于層數多,高度大,軸力值很大,再加上沿高度積累的軸向變形顯著,軸向變形會使高層建筑結構的內力數值與分布產生明顯的變化。
二 建筑抗震的理論分析
2.1 建筑結構抗震規范
建筑結構抗震規范實際上是各國建筑抗震經驗帶有權威性的總結,是指導建筑抗震設計(包括結構動力計算,結構抗震措施以及地基抗震分析等主要內容)的法定性文件它既反映了各個國家經濟與建設的時代水平,又反映了各個國家的具體抗震實踐經驗。它雖然受抗震有關科學理論的引導,向技術經濟合理性的方向發展,但它更要有堅定的工程實踐基礎,把建筑工程的安全性放在首位,容不得半點冒險和不實。正是基于這種認識,現代規范中的條文有的被列為強制性條文,有的條文中用了“嚴禁,不得,不許,不宜”等體現不同程度限制性和“必須,應該,宜于,可以”等體現不同程度靈活性的用詞。
2.2 抗震設計的理論
擬靜力理論。擬靜力理論是20世紀10～40年展起來的一種理論,它在估計地震對結構的作用時,僅假定結構為剛性,地震力水平作用在結構或構件的質量中心上。地震力的大小當于結構的重量乘以一個比例常數(地震系數)。
反應譜理論。反應譜理論是在加世紀40～60年展起來的,它以強地震動加速度觀測記錄的增多和對地震地面運動特性的進一步了解,以及結構動力反應特性的研究為基礎,是加理工學院的一些研究學者對地震動加速度記錄的特性進行分析后取得的一個重要成果。動力理論。動力理論是20世紀70-80年廣為應用的地震動力理論。它的發展除了基于60年代以來電子計算機技術和試驗技術的發展外,人們對各類結構在地震作用下的線性與非線性反應過程有了較多的了解,同時隨著強震觀測臺站的不斷增多,各種受損結構的地震反應記錄也不斷增多。進一步動力理論也稱地震時程分析理論,它把地震作為一個時間過程,選擇有代表性的地震動加速度時程作為地震動輸入,建筑物簡化為多自由度體系,計算得到每一時刻建筑物的地震反應,從而完成抗震設計工作。
三 高層建筑結構抗震設計
3.1 抗震措施
在對結構的抗震設計中,除要考慮概念設計、結構抗震驗算外,歷次地震后人們在限制建筑高度,提高結構延性(限制結構類型和結構材料使用)等方面總結的抗震經驗一直是各國規范重視的問題。當前,在抗震設計中,從概念設計,抗震驗算及構造措施等三方面入手,在將抗震與消震(結構延性)結合的基礎上,建立設計地震力與結構延性要求相互影響的雙重設計指標和方法,直至進一步通過一些結構措施(隔震措施,消能減震措施)來減震,即減小結構上的地震作用使得建筑在地震中有良好而經濟的抗震性能是當代抗震設計規范發展的方向。而且,強柱弱梁,強剪弱彎和強節點弱構件在提高結構延性方面的作用已得到普遍的認可。
3.2 高層建筑的抗震設計理念
我國《建筑抗震規范》(GB50011-2001)對建筑的抗震設防提出“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”。當遭遇第一設防烈度地震即低于本地區抗震設防烈度的多遇地震時,結構處于彈性變形階段,建筑物處于正常使用狀態。建筑物一般不受損壞或不需修理仍可繼續使用。因此,要求建筑結構滿足多遇地震作用下的承載力極限狀態驗算,要求建筑的彈性變形不超過規定的彈性變形限值。當遭遇第二設防烈度地震即相當于本地區抗震設防烈度的基本烈度地震時,結構屈服進入非彈性變形階段,建筑物可能出現一定程度的破壞。但經一般修理或不需修理仍可繼續使用。因此,要求結構具有相當的延性能力(變形能力)不發生不可修復的脆性破壞。當遭遇第三設防烈度地震即高于本地區抗震設防烈度的罕遇地震時,結構雖然破壞較重,但結構的非彈性變形離結構的倒塌尚有一段距離。不致倒塌或者發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(或重現期)來區分的:多遇地震:50年超越概率63.2%,重現期50年;設防烈度地震(基本地震):50年超越概率10%,重現期475年;罕遇地震:50年超越概率2%-3%,重現期1641-2475年,平均約為2000年。
對建筑抗震的三個水準設防要求,是通過“兩階段”設計來實現的,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的地震動參數,先計算出結構在彈性狀態下的地震作用效應,與風、重力荷載效應組合,并引入承載力抗震調整系數,進行構件截面設計,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計算出結構的層間位移角,使其不超過抗震規范所規定的限值;同時采用相應的抗震構造措施,保證結構具有足夠的延性、變形能力和塑性耗能,從而自動滿足第二水準的變形要求。第二階段:采用與第三水準相對應的地震動參數,計算出結構(特別是柔弱樓層和抗震薄弱環節)的彈塑性層間位移角,使之小于抗震規范的限值。并采用必要的抗震構造措施,從而滿足第三水準的防倒塌要求。
3.3 高層建筑結構的抗震設計方法
我國的《建筑抗震設計規范》(GB50011-2001)對各類建筑結構的抗震計算應采用的方法作了以下規定:高度不超過40m,以剪切變形為主且質量和剛度沿高度分布比較均勻的結構,以及近似于單質點體系的結構,可采用底部剪力法等簡化方法;除1款外的建筑結構,宜采用振型分解反應譜方法;特別不規則的建筑、甲類建筑和限制高度范圍的高層建筑,應采用時程分析法進行多遇地震下的補充計算,可取多條時程曲線計算結果的平均值與振型分解反應譜法計算結果的較大值。
四 高層建筑結構發展趨勢
隨著城市人口的不斷增加建設可用地的減少,高層建筑繼續向著更高發展,結構所需承擔的荷載和傾覆力矩將越來越大。在確保高層建筑物具有足夠可靠度的前提下,為了進一步節約材料和降低造價,高層建筑結構夠構件正在不斷更新,設計理念也在不斷發展。高層建筑結構也正朝著結構立體化,布置周邊化,體型多樣化,結構支撐化,體型多樣化,材料高強化,建筑輕量化,組合結構化,結構耗能減震化等方向發展。
五 總結
高層建筑物有效地減輕了住房壓力,但必然也帶來了安全隱患,其結構設計顯得尤為重要。隨著設計理念的不斷發展,高層建筑物必將朝著更加合理的方向發展。
參考文獻
[1]朱鏡清.結構抗震分析原理[M].地震出版社,2002.11.
高層建筑的抗震措施范文6
【關鍵詞】高層建筑；抗震；結構設計
現今，我國的大部分城市內都是高樓聳立，對于高層建筑結構的設計是一項較復雜責任繁重的系統工程，尤其是抗震的結構設計，其設計的好壞將直接影響高層建筑的工程質量，特別是在地震多發區，因此，這就需要設計人員要充分認識高層建筑抗震結構設計中容易出現的問題，不斷進行總結和改進，以完善高層建筑的抗震結構設計。
1 高層建筑抗震結構設計中的常見問題
1.1 高層建筑的高度問題
根據我國現行的相關結構技術規定，在一定設防烈度和一定結構型式下，鋼筋混凝土高層建筑要有一個適宜的高度。也就是說，在這個高度的范圍內，建筑的抗震性能是比較可靠地，但是目前，存在少數的高層建筑的高度超過了規定的范圍，如果在地震力的作用下，極易改變超過限制的高層建筑物的變形破壞性態以及其他影響因素，那么就會大大降低高層建筑的抗震能力，對于抗震結構設計的一些相關參數也要重新選取。
1.2 結構體系以及建筑材料的選用
結構體系以及建筑材料的選用對于高層建筑的抗震性能具有非常重要的意義，尤其是在地震的多發區，更應該重視科學合理的結構體系以及建筑材料的選用。在我國，多部分的高層建筑結構體系是鋼筋混凝土核心筒以及混合結構為主，所以對于變形的控制通常要以這種結構的位移值為基準。但是，這種情況下，如果發生彎曲變形，導致的側移會比較大，進而增加鋼結構的承受壓力，為了保證效果，使其控制在規范的側移值內，通常需要設置伸臂結構或加大混凝土筒的剛度。
1.3 抗震設防烈度過低
根據可靠的數據以及專家分析，我國現行的高層建筑抗震的結構設計的安全度遠遠不能滿足社會的需求，有數據顯示，我國的高層建筑抗震實際的安全度很可能是世界上最低的一個國家。在經濟科技都快速發展的情況下，我國的高層建筑抗震結構的設計原則，即“小震不壞，中震可修，大震不倒”，在這種新形勢下，有必要進行重新的修訂。由于我國現行的高層建筑抗震結構的設防標準過低，由于其結構失效，經常會導致嚴重的后果。
1.4 軸壓比與短柱問題
在高層建筑結構設計中，如果是采用鋼筋混凝土的結構體系中，為了控制柱的軸壓比，增加柱的橫斷面，而柱的縱向鋼筋卻為構造配筋。對柱的軸壓比進行限制主要是為了使柱子處于較大的偏壓狀態下，避免受拉鋼筋的破損，進而降低高層建筑的整體結構延性。
2 高層建筑抗震結構設計的原則以及基本方法
2.1 抗震結構的設計原則
2.1.1 結構設計的整體性
高層建筑的樓蓋對于其結構的整體性占據著不可或缺的位置。樓蓋就類似于一個橫向的水平隔板，將慣性力聚集起來，并向各個豎向抗側力的子結構傳遞，尤其是當這些子結構的布置不均勻或過于復雜時，樓蓋就可以很好的將這些抗側力子結構組織起來，進行協同合作，來承受地震的作用。
2.1.2 結構設計的簡單性
高層建筑結構設計的簡單性主要是指在地震的作用下，具有極其明確清晰的直接傳力方式。在相關的規范中對于結構體系有明確的要求，即結構體系要有明確的計算簡圖以及合理的地震作用傳遞途徑。換句話說，只有高層建筑結構的設計越簡單，才能夠分析出結構的計算模型、內力以及位移，進而提高對高層建筑結構的抗震性能的預測的可靠性。
2.2 抗震結構的設計方法
2.2.1 基于水平位移的抗震結構設計
基于水平位移的抗震結構設計主要是為了使結構的變形能力能夠保持在預期的地震作用下（通常是在大地震的情況下）的變形要求。此外，要根據界面的應變大小以及分布，來確定建筑的構件標準，同時在確定構件的變形值時，要以構件的變形以及其與結構位移的關系來確定。首先，要充分研究高層建筑的一些簡單結構的構件變形，以及其與配筋的關系，嚴格按照變形的要求來設計合理的構件，進而對建筑的整體結構進入彈塑性后的變形與構件變形的關系。因此，這時就要設計在大地震的作用下的變形，這也將是高層建筑抗震結構的未來的發展趨勢。
2.2.2 推廣使用隔震和消能減震設計
現今，在高層建筑的抗震設計中，多采用的是傳統的抗震結構體系，也就是延性結構體系，主要是控制建筑結構的剛度，如果發生地震，就會使建筑的構件進入非彈性的狀態中，使其具有較大的延性，進而有助于地震作用下的能量的消耗，盡可能的減小地震效應，避免建筑物的倒塌。此外，通過采用相關的隔震措施，如軟墊隔震、擺動隔震以及滑移隔震等，可以改變高層建筑的動力特性，進而減少所受到的地震能量的作用，同時通過采用高延性構件，也可以增加高層建筑結構的耗能能力，有助于減輕地震效應。
2.2.3 降低高層建筑結構的自重
如若是在相同的地基承載能力條件下，降低高層建筑結構的自身重量可以使在不增加地基以及其造價的情況下，可以在相關的規定范圍內，尤其是在軟土層的地基上，可以增加高層建筑的層數。研究顯示，由于高層建筑的高度很大，重心也相應較高，所以，建筑的重量越大，受地震作用的傾覆力矩的效應就越大。
因此，在高層建筑的抗震結構設計中，要盡量采用輕質材料來填充高層建筑物的填充墻及隔墻。
2.2.4 設置多道抗震防線
通常在地震后都會伴有多次的余震，那么對于高層建筑結構如果只設置一道抗震防線，往往會只因首次的強烈地震就會遭到嚴重的破損，甚至倒塌。因此，有必要對高層建筑設置多道抗震防線。在一個高層建筑的抗震體系下，應該由多個延性較好的分體系組成，當第一道抗震防線遭到沖擊時，其他的抗震防線便能夠接替第一道防線繼續抵擋隨后的地震沖擊，通過多道防線的協同合作，可有效地防止高層建筑的倒塌。
3 高層建筑抗震結構設計的前景
雖然我國的高層建筑水平穩步的提升，但是在高層建筑抗震的結構設計中仍然面臨很多新的問題和挑戰。其中，首先對于影響高層建筑抗震結構的設計效果的關鍵因素就是建筑材料的選用，提高每一項建筑材料的抗震指標可以很好地提高高層建筑的整體抗震性能，因此，科研人員要加強對于新型復合高性能的建筑材料的研發，以促進抗震技術，進而滿足高層建筑抗震結構設計的需求。其次，對于不同的抗震能力的需求，要采取相應的抗震措施，設置是對于同一個高層建筑的不同部位和樓層以及對于性能的要求不同時，都要選用不同的標準的構件。因此，高層建筑抗震結構的設計人員在實際工作中，要根據自身的專業水平知識以及實際經驗，并結合對具體的高層建筑的抗震性能要求及措施，來設計出符合抗震設防烈度標準的高層建筑結構。另外，高層建筑的抗震結構體系也開始逐漸以柔性為主，而不在是傳統中的以硬性為主的結構體系。最后，對于高層建筑抗震結構的計算方式也發生了改變，即從線性分析向非線性分析轉變，從確定性分析向非確定性分析轉變，從振型分解反應分析向時程分析法轉變。
4 總結：
綜上所述，高層建筑的抗震結構設計是整個建筑工程的關鍵環節，但是在我國高層建筑的抗震結構設計上處于起步階段，仍需要進一步的完善。因此，設計人員用綜合多方面的因素進行分析，同時，結合新型的高性能材料以及抗震結構理念，以提高高層建筑抗震結構的設計水平，進而促進我國高層建筑的抗震結構設計方法的發展。
參考文獻：
[1]李志．高層建筑抗震設計分析[J]．中外建筑，2010（1）.
