超高层建筑抗震设计十篇

超高层建筑抗震设计篇1

关键词：混凝土结构；超限抗震

1 基本情况

广州琶洲香格里拉酒店项目位于广州市海珠区，广州国际会议展览中心东侧，在建的黄洲大桥西侧，北临珠江，南靠新港东路，长约240米，宽约200米。整个项目包括一座37层的酒店（塔楼高32层，裙楼5层）和宴会大厅，以及2层地下车库。

2 抗震设防标准

（1）抗震设防烈度：7度。

（2）本工程属丙类建筑，按本地区设防烈度采取抗震措施。

3 基本数据

（1）场地类别：Ⅱ类。

（2）土层等效剪切波速为168.4m/s-173.8m/s，场地覆盖层厚度约13.5m-17.4m，砂土液化等级综合评定为严重，属于抗震不利地段。

（3）持力层名称：微风化岩层，埋深约10.90m-23.70m，地基承载力特征值fak=4500KPa，岩石天然湿度下单轴抗压强度的标准值fr=13.5Mpa。

（4）桩型为冲孔/钻孔灌注桩，桩端埋深约15-20m。

4 建筑结构布置和选型

（1） 主楼高度（±0.00以上）140.7m，地面以上结构层为38层，其中出屋面一层，高度为4.7m。

（2） 裙房高度（±0.00以上）29.0m，地面以上结构层为4层。

（3） 塔楼主体部分、裙楼和宴会厅之间设两道110mm宽抗震缝分开。建筑物总高度为136.0m，总平面尺寸为195m×122m。其中塔楼部分（转换层以上）平面尺寸为72米×18米，长宽比L/B＝4

（4） 塔楼质心有微小的向上偏心（以底端为原点）。

（5） 结构形式简单、平面形状规则、布置均匀；结构层第5层为转换层，竖向构件布置不连续。

（6） 本工程为现浇钢筋混凝土结构，楼盖整体性好。

（7） 结构类型：框架—剪力墙结构，属于复杂类型。

（8）抗震等级：本工程塔楼的框架和核心筒为一级抗震。由于地下室顶板作为上部结构的嵌固部位，地下一层的抗震等级与上部结构相同。其余部分裙楼及其地下一层与主楼相连，一级抗震。

（9） 结构概况：

整个大楼的设计采用框架—剪力墙结构形式，分为两级结构，转换层以下布置了21根巨型框支柱，剪力墙及承重柱均落地直至基础，由剪力墙、的框架柱和框架梁形成第一级结构，承受水平力和竖向荷载，而楼面及次梁作为第二级结构，只承受竖向荷载并传递到第一级结构上。 转贴于

5 结构分析主要结果

（1）计算软件：PKPM系列结构分析软件SATWE模块（2002规范版本） 中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部编制。

（2）楼层自由度为3（刚性楼板）。

（3）周期调整系数：0.8。

（4）主楼结构总重：2291152.81 KN （SATWE）。

（5）基底地震总剪力：32581 KN（X向）36421 KN（Y向）（SATWE）。

（6）扭转位移比：1.3。

（7）转换层的上下刚度比：0.6027。

（8）最大轴压比：n=0.85。

（9）最大层位移角为1/941，在17层（SATWE）。

（10）时程分析采用人工模拟的加速度时程曲线，选用了两组实测波和一组场地人工波进行弹性动力时程分析。弹性阶段的时程分析，构件内力，侧向位移小于采用振型分解反应谱法的构件内力和侧向位移。

6 计算结果小结（与规范要求对比）：

（1）在风荷载及地震作用下各构件的强度和变形均满足有关规范的要求。

（2）墙、柱的轴压比均符合《建筑抗震设计规范》和《高规》的要求，转换层以上柱子轴压比小于［0.85］，框支柱轴压比小于［0.6］。

（3）按弹性方法计算的楼层层间最大位移与层高之比Δμ/h =1/941满足《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）第4.6.3条要求的1/800。

（4）塔楼满足（JGJ3-2002）关于复杂高层建筑结构扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比最大值为0.729，不大于0.85的规定。

（5）塔楼满足（GB50011-2001）第3.4.2条关于复杂高层建筑各楼层的最大层间位移不应大于该楼层两端层间位移平均值的1.4倍的规定。

（6）除转换层外，塔楼各层均满足（GB50011-2001）第3.4.2条关于各楼层的侧向刚度不小于相邻上一层的70%，并不小于其上相邻三层侧向刚度平均值的80%的规定。

（7）塔楼满足（JGJ3-2002）第E.0.2条关于转换层上部结构与下部结构的等效侧向刚度不应大于 1.3 的规定。

（8）除转换层外，塔楼各层均满足（JGJ3-2002）第4.4.3条关于楼层层间受剪承载力不宜小于相邻上一层的80% 的规定。

（9）塔楼满足（JGJ3-2002）第5.4.4条关于结构稳定性的规定。

（10）塔楼满足（JGJ3-2002）第3.3.13条关于各楼层对应于地震作用标准值的楼层水平地震剪力系数不小于表3.3.13的规定。

（11）塔楼满足（JGJ3-2002）第3.3.5条关于按时程曲线计算所得的结构底部剪力不宜小于CQC法求得的底部剪力的65%的规定。

（12）结构薄弱层弹塑性层间位移符合《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）第5.5.5条关于弹塑性层间位移角（1/164）小于1/100的规定。

7 其它需要说明的问题

本工程在三种超限条件（高度、高宽比、体型规则性）中，高度超限13.3%，高宽比满足规范及规程的有关要求，结构平面形状规则，竖向不规则。

主要超限抗震措施包括：

（1）为避免大楼整体结构之间形状的不规则，引起不利于抗震的情况，在主楼和裙楼之间设置110mm宽抗震缝两道，缝的两侧设置双柱，地下室、基础不用设缝。

（2）转换层位于第5层，框架柱和剪力墙的抗震等级根据《高规》表4.8.2和表4.8.3 规定提高一级，为特一级。

（3）首层、设备夹层、避难层、屋面层楼板加强，板厚为180mm，中央核心筒板厚加强为150mm，配筋相应加强，设双向双层钢筋网。

（4）薄弱层的地震剪力乘以1.15的增大系数，按照《建筑抗震设计规范》进行弹塑性变形分析和验算，并采取有效的抗震构造措施。

超高层建筑抗震设计篇2

关键词：超限；高层建筑；剪力墙结构；抗震设计；性能设计

中图分类号： TU97 文献标识码： A 文章编号：

1 工程概况

本工程位于昆明市，规划用地25万㎡，总建筑面积为127万㎡。该工程住宅部分为剪力墙结构，均为高层及超高层建筑，其中有18栋达到B级高度。设计使用年限50年，抗震设防类别丙类，设防烈度8度，基本地震加速度0.20g，设计地震分组第二组，抗震等级一级。结构的安全等级二级，地基基础设计等级甲级，建筑桩基设计等级甲级。场地类别Ⅲ类，基本风压为0.35KN/㎡（100年重现期）。本文以16#主楼（39层，建筑高度120m）为例进行分析，户型如下图所示：

2 基础设计及沉降控制

根据地质报告，基础为桩筏基础，筏板厚度2m，每边扩出主楼范围1.5~3m；采用边长450预应力混凝土空心方桩，桩受力为摩擦桩，桩长约35m，以粉土层为持力层，单桩承载力特征值为2600~3000KN。该楼地下三层，基础底板埋深均达17m以上，最大附加应力约为240Kpa，沉降可控制在100mm以内，沉降差满足要求。

3 嵌固位置

主楼嵌固位置为地下室顶板。地下一层以下设置施工后浇带及沉降后浇带。住宅楼地下室与地下车库及商业在地下室连为一体，地下一层顶板以上（包括商业部分）设置伸缩缝，形成单塔结构，避免了大底盘多塔结构。各楼嵌固层与上层剪切刚度比采用的是要求较高的剪切刚度算法，刚度比≈2。

4 超限情况

根据《超限高层建筑工程抗震设防管理规定》(建设部令第111号)，对高层住宅的各项指标进行检查，超限结果为：高度超过100m但不大于130m，为B类高层。平面规则性：不规则结构，位移比大于1.2但不大于1.4部分楼平面凹凸尺寸大于相应边长30%。竖向规则性：各楼平面上下无变化，仅楼底部层高有变化，通过改变墙厚及混凝土标号，刚度变化满足规范要求，无薄弱层。其他情况：无错层、无转换、无多塔、无连体，无扭转不规则。

5 计算及结果

本工程采用SATWE及PMSAP进行对比，两者计算的结果接近，结果如下：周期及阵型均是1、2周期平动，3周期扭转；扭转周期与平动周期的比值小于0.85，满足规范要求。位移满足1/1000的要求，位移比满足不大于1.4。阵型数不小于15，有效质量不小于90%。楼层最小剪重比大于 3.20%。刚度无突变，无薄弱层。整体稳定满足要求可以不考虑重力二阶效应。剪力墙的轴压比不超过限值0.5。

通过两个不同模型的计算软件比较，确定力学模型计算的可靠性；SATWE和PMSAP两个程序的计算结果基本一致，只是由于程序在某些方面处理方法在概念上不尽相同，计算结果在数值上存在一定差异，但均在工程上可接受的范围内。对比分析表如下：

6 时程分析

采用SATWE程序进行了弹性时程分析，时程分析采用三类场地天然波（简称TH3TG055，TH4TG055）及三类场地人工波（简称RH1TG055），峰值加速度取0.7m/s2，采用包络设计。

弹性时程分析表明：时程分析的最大楼层剪力曲线和CQC的最大楼层剪力曲线基本符合，说明CQC计算基本符合计算要求。时程的最大楼层剪力仅少数顶部楼层略大于反应谱结果，其余均小于反应谱结果，超出不多，拟在施工图时候考虑放大该部分楼层的地震剪力；3条时程曲线计算的结构响应位移与振型分解反应谱结果比较接近，位移响应曲线基本光滑无突变，说明竖向刚度变化平缓；3条时程曲线计算的结构响应层间位移与振型分解反应谱结果比较接近，均略小于CQC结果；时程计算楼层剪力分布曲线光滑无突变，底部剪力均大于振型分解反应谱法下的65%，3条时程曲线计算得到的底部剪力平均值大于振型分解反应谱法下的80%，满足规范相应要求。

通过对比时程分析的最大楼层剪力曲线和CQC最大楼层剪力曲线的计算结果，说明CQC计算基本符合计算要求。具体对比见下面的表格及图形。

7 性能设计

本结构为超限高层建筑，考虑采取性能设计。结合经济条件及抗震设防类别、设防烈度、场地条件、结构类型和不规则性，确定以下性能设计。

1）采用合理的结构形式，避免复杂高层结构，使结构尽可能合理。本结构选用剪力墙结构，有较好的抗震性能。避免采用复杂的高层结构体系，无错层、无加强层；底部与多层商业设缝，嵌固于地下室顶板，形成单塔结构，避免大底盘多塔结构。

2）选定地震动水准。本设计使用年限50年的结构，选用规范给定的的多遇地震、设防地震和罕遇地震的地震作用。

3）抗震性能目标设计：抗震性能设计执行规范的三水准设防目标，对结构进行多遇地震作用下的结构和构件承载力验算和结构弹性变形验算。选定性能设计指标。对关键部位底部加强区剪力墙的抗震承载力、变形能力进行适当提高。控制结构整体周期比及竖向刚度不出现薄弱层，使结构在设防地震和罕遇地震下的受力性能较为合理。做法如下：

ⅰ 控制底部加强区的剪力墙轴压比在0.3左右：在小震下结构为弹性受力，在中震作用下，底部加强区为结构塑性铰产生的部位，为使塑性铰有足够的转动能力，就要保证底部加强区剪力墙具有一定的延性，其有效的措施之一就是控制其轴压比。本工程底部加强区剪力墙的轴压比基本控制在0.30左右，因轴压比较小，中震下有较强的塑性变形能力，不易发生脆性破坏。

ⅱ 控制结构的周期比在0.7以内：规范要求B级高层周期比应控制在0.85以内，为了减少结构在罕遇大震下的扭转效应，本结构周期比控制在0.7以内。 结构不致于出现过大的扭转效应，结构受力也比较合理。

ⅲ 控制不出现薄弱层：薄弱层会引起结构受力突变，本结构上部为标准层，布置较为合理，底部商业层高通过调整墙厚避免了薄弱层。

ⅳ 提高底部加强区剪力墙的配筋率：底部加强区的剪力墙为主要的塑性铰发生区。经计算在多遇地震下底部加强区剪力墙配筋基本为构造配筋，满足规范要求的最小配筋率0.25%。考虑在施工图设计中适当提高底部加强区的剪力墙配筋，控制最小配筋率提高到0.3%，提高剪力墙的承载力及塑性变形能力。

超高层建筑抗震设计篇3

【关键词】超限高层建筑；建筑工程；抗震设计；对策

如今，随着建筑行业的兴起，居住建筑与人们的生活就密切的联系着，但是近年来，随着人们的生活水平的不断提高，人们都在不断的关注着住宅的面积、位置以及建筑的抗震设计等问题，所以超限高层建筑抗震设计很受人们的关注。因此，与居民生活相关的抗震设计的好坏直接的影响着居民的使用，能否综合利用实用、美观和人性化等因素对给超限高建筑工程抗震进行科学的设计是一个重要研究内容。超限高建筑由于自身高、大以及给抗震设计繁琐等原因，其在设计方面应该要不同于其他建筑上卡座设计，要根据其特点进行设计，体现出超限高层建筑抗震设计的不同风格。

一、对超限高层建筑工程抗震设计的基本要求

（一）在进行超限高层建筑工程的设计过程中，要严格的对建筑物本身的稳定性能、承载能力、整体延性等多个方面进行综合性研究和考虑。在工程的设计过程中，对于其结构的构建要严格的符合安全的具体要求，还要对可能出现的问题进行防治和加强，采取必要的措施进行加固，大力提高超限高层建筑本身的抗震能力。

（二）在进行建筑物的设计过程中，要采取措施尽量来设计出多层次的抗震防线。在我国超高层建筑物中，每一个建筑物如果具有良好的抗震体系，就必须有多个比较良好的延伸性分体构成，这些构建要结合在一起，能在起到整体的配合作用下也不会影响它们之间的相互作用。在进行超限高层建筑物设计中，会设计更多地抗震防线，这主要是由于在一起比较强烈的地震之后，一定会有更多地余震出现，如果只有一道抗震防线，那么建筑物的安全性和稳定性就会受到很大的冲击，很难保障建筑物和人民生命财产的安全。所以，扎起进行超限高层建筑物设计的过程中，要尽量的多设计一些抗震防线，保证其主要的耗能构建具有非常高的延伸性和刚柔性。这样，不仅能有效地保证超限超高层建筑物的结构不遭到破坏或者影响，而且还能对地震能量的有效减缓有很大的帮助作用，大大的提升超限高层建筑的整体性能。在这个过程中，也不能对超限高层建筑物内部的构件爱你之间的有效联系不能忽视，对于每一栋楼、一层楼来说，在对使用的耗能构件出现屈服后，要严格的对其进行弹性监测，能大大的提高其长久的使用能力和抗震能力。

（三）对于超限高层建筑物中的薄弱环节要密切的进行重视和控制，采取必要的措施来提高建筑物本身的整体抗震性，如果发生地震，超限高层建筑的主要构件可以很大的程度上承受较大的冲击力，这就需要大力的对超限高层建筑物的薄弱环节进行严格的检查、观察和研究工作，要严格的采取有效地措施对其进行加固，对所处于的承载力和弹性力的均衡点等进行严格的处理和控制，保证在地震发生的情况下能及时的发现问题，进行及时的处理。

二、超限高层建筑抗震设计的处理方式

在我国很多的超限高层建筑中，针对其整体的安全性和稳定性，要根据具体的实际情况采取必要的措施进行加固措施，防止在地震发生时出现不必要的隐患，对人民生命财产安全造成不必要的损害，这样能大大的保证超限高层建筑在遭受到地震冲击时更好地发挥其稳定性和安全性。

（一）构件的具体加强措施。一是要尽量的增加建筑物底部的剪力墙厚度；二是在底部大量的增加一些钢筋混凝土柱或者加大其的配箍特征值；三是对于连接梁之间的配筋来说，需要采取交叉暗掌的形式进行搭建；四是对于框架支柱的轴压比要进行比较严格的控制；五对于节点或者锚固的有效加强可以采取构造的措施来加以实现。

（二）梁式转换层的主要结构。一是要将梁的转换层向上加伸到两层，二是对于剪力墙的配筋强度要合理的进行提升；三是对于框支柱的压轴比要采取有效措施进行控制，使用钢筋混凝土梁柱；四是在进行配筋的使用时，在进行转换层的使用上可以利用双向或者双层配筋；五是对于建筑物的整体结构要进行严格的调整，满足在其设计上的刚度要求；六是要合理的对混凝土的梁结构的节点和配筋进行合理的设置。

（三）对于竖向湖或者结构进行平面布置过程中，要严格避免扭转所带来的严重影响，还要大力的保证侧向的刚度能在比较均匀的水平层次上发生变化。对于构件的整体布置，要严格的通过充分的分析、研究和计算，反复的、多层次的进行调整，最大的得到一个最佳的、最合理的位置，这样可有效地保证在地震发生情况下不会出现偏移现象。

三、超限高层建筑设计中应注意的问题

（一）强柱弱梁。今年来，我国的地震灾害频繁发生，所以在超限高层建筑框架的结构设计中，应该加强对房梁的设计，让梁端形成塑形铰，节点处于弹性状态，柱端处于非弹性状态。柱强梁弱是相对于梁端截面的相对弯曲能力而言的，一般来说柱端截面的抗弯曲能力越大其增强的幅度越大，是在出现地震的情况下，决定柱端截面屈服后塑性转动能否不超过其塑性转动的能力，保证柱能在意外发生时不造成破坏。梁端纵筋超配程度的大小是由柱强于梁的幅度大小决定的，在梁和柱端塑性铰的形成过程中，塑性内力分布和其动力特征都有一定的变化。在建筑条件允许的条件下，尽量将柱的截面尺寸扩大，使柱和梁的线刚度比值大于1，控制柱的轴压，增加延续性。在对截面进行承载力运算时，应该将柱的设计按照梁弱柱强的原则进行放大，将柱的配筋构造进行强化。梁端的纵向受拉钢筋不得过高，避免在地震中不能形成塑性铰，或者将塑性铰转移。在设计中注意节点的构造，把塑性铰向梁跨内移动。

（二）强剪弱弯。在建筑框架结构中采用强剪弱弯的设计，可以保证构件的延性，在建筑中有可能出现脆性破坏，就要求在建筑中加大各构件的抗弯曲能力和抗剪承载力，这能够有效的应对地震对建筑框架的破坏，一旦遇到地震等突况能够保证不出现脆性剪切失效的状况。对于建筑框架结构中应该加强对抗剪验算和构造的设计，使结构框架能够符合相关规范的要求。

（三）构造措施。1.在建筑框架结构中，要注意对大跨度的柱网进行框架设计，在楼梯间处的框架柱和平台梁相连接，楼梯间的柱可能为短柱，这就应该对柱箍筋进行全长加密的措施，有些工程设计中没有对此设计引起重视，往往忽略了其重要性；2.对框架的外立面进行设计的过程中，如果外立面为带形窗时，由于设置连续的窗过梁，这就说明外框架柱可能为短柱，应该对其构造采取一定的措施；3.在结构框架的设计中，有可能会出现框架结构长度超过一定的规范限值，某些建筑不需要留缝，为了减少裂缝，应该采用混凝土对裂缝进行浇注。在后浇带的设置中，应该采用细密的双向配筋，其构造间距应该小于150，对后浇带进行适当的加强。

四、结语

随着超限高层建筑的高度在逐渐的提高，难度在逐渐的增大，这样就对其的结构提出了更多地复杂性和更多地技术难题，抗震设计关系着超限高层建筑物本身的稳定性和安全性，想要真正的保证超限高建筑的安全使用能力，就要进一步加大对其抗震设计提出更多地措施，加大对其的重视力度。所以说，在进行超限高层建筑建设的过程中，要做好抗震设计，真正的反映出我国综合国力的提高。相信在未来我国建筑业的发展过程中，超限高层建筑的发展方向一定出朝着安全、环保和经济的发展方向前进。

参考文献：

[1] 黄志华， 吕西林. 上海市超限高层建筑工程的若干问题研究[J]. 结构工程师，2007，23（05）：1-18.

[2]吕西林.高层建筑设计与分析中的力学问题[A].走向21 世纪的中国力学[C]，北京：清华大学出版社，1996：155-163.

[3]瞿国辉.超限高层建筑工程抗震设计中的若干问题[J].科技风，2012，（17）.

超高层建筑抗震设计篇4

【关键词】：静力弹塑性分析；动力弹塑性分析；超限高层建筑结构 ；抗震设计

中图分类号：TU97 文献标识码：A

【前言】

近些年来，社会经济实力的上升，促使我国高层建筑的规模得到了较大幅度的提升，使得房屋的数量不断的增加，不少较为复杂的结构及形体得以出现。对于这些高层建筑结构来说，其中有一部分都超出了抗震设计的规范范围及相关的抗震设计的规定之外。怎样能够对这些建筑在地震中产生的可靠性进行分析与评估，受到研究者们的关注。静力弹塑性分析方法能够有效的来对结构弹塑性下的强度、变形需求及探测结构的设计进行分析。特别是在对一些不规则结构进行分析时，其可以弥除弹性分析过程中不能做到的一些环节，动力弹塑性分析方法能够有效的来对结构的屈服机制及相关的薄弱环节进行判断，这是结构弹塑性分析过程中一种最为有效的方法。

一、工程概况的反应

1、对外框筒具有情况的分析

外框筒在工程实施的过程中是依据建筑的外形来进行设置进行。在本座大楼中，其存在的四个面均是呈现出外凸弧形，四个角的局部具有凹进部分。其存在的外框筒的基本柱的距离为5.5m左右，这是为了底部出入口大门净空的设置。并且因为大柱距处于外框筒的中部，进行对外框筒造成的影响比较小，为了对结构的延性做到提高，就需要对构建的截面进行减小，在大楼的14层之下的距离使用型钢混凝土柱来进行实施。

2、对内筒具有情况的分析

在研究的大楼中，其主塔楼的内筒是经过四个相关的小筒来进行联系在一起的。并且每一个小筒都是使用多道的剪力墙来组成的，因为明确的受力，使其具有较好的抗震效果。在内筒墙体的厚度从上到下来进行减小的时候，其混凝土的也从C60变化为C40，这样就可以实现对结构具有的自身重量做到有效的减小。

3、计算模型及假定条件的分析

在工程实施过程中，需要将其方烈度调置为七度作用，将其加速度也进行降低，因为在工程实施过程中使用的为钢筋混凝土筒的中筒结构，内筒为混凝土剪力墙核心筒的结构设置，并将外筒设置为外筒，把其距离设置为四米上下，并将楼层的20层以下都使用钢筋混凝土结构来进行设置，另外还需要在相关规定中表示出来。把钢筋混凝土的最大高度设置为230米作用。但就次楼来说，超出了几十米，因此就属于一种超限高层建筑。对于高层建筑来说，其结构中具有梁及柱等结构。梁、支撑及柱都属于一维构建，并且可以使用空间杆单元来做到对承受状态的模拟，并且可以根据受力条件的不同，需要把两端进行连接起来，分为一端固定连接，一端铰接及两端铰接的几种情况。并且当柱截面过大的时候，需要对剪切变形的影响进行考虑。剪力墙为高层建筑的主要抗侧力构件，在有限元理论的基础上，用壳元来模拟剪力墙的受力状态是比较切合实际的。楼板可采用平面板元和壳元来模拟其受力状态。

4、对静力弹性分析的采用

我们在分析的过程主要是对SATWE及ETABS这两个程序的使用，从而能够做到对众值烈度下地震作用进行反应谱分析。根据相关程序反应的结果显示，一个工程周期所使用的时间大约是在四点五秒上下。另外分析软件分析的结果，这种最大层间所具有的位移角为1/1583，而是这是在对四十五层楼进行模拟所得到的结果。另外通过另一种软件分析显示，其出现的位移角为1/1551。并且这是在对第三十八层楼进行模拟所得到结果。这两种软件所得到的结果均能够满足相关的规定与标准。都把中筒结构层的最大位移角控制在1/1500之中。因此所得到的结果就表示了这种方法能够起到对七级地震进行抵抗的效果。

5、对弹性时程的相关分析‘

在分析的过程中，根据场地的特征来选择两条天然波，并且将其所对应的峰值调到与设防烈度相适应的位置之上。通过对多条时程曲线所得到的结果显示，其得到的平均值都大于振型分解反应谱法的80%，并将其作为控制条件。经过相关的计算可以得出，使用人工波过程中，当采用最大的速度来对其进行时程进行分析的时候，就会得到结构底部所具有的剪力刚刚超出反应谱的60%上。是哟两条天然波的过程中，采用最大加速度来进行的时候，其得到的结构底部剪力不能满足相关规定所给出的要求。

二、使用静力与动力弹塑性分析来对超限高层结构的抗震性研究过程

1、使用静力弹塑性分析的应用过程

当使用ETABS这种非线性有限元计算分析软件来进行分析的时候，就可以建立起三维有限元模型，从而做到对建筑结构的弹塑性分析。根据分析的结果表明了，结构在7度的时候，当遇到较大地震的时候，其层间所发生的位移为1/156，这样得到的结果是小于相关规定中所设置的1/120限值标准。因此在发生这样7度地震的时候，建筑也不会受到影响。并且在对其塑性铰的分布问题进行分析之后，就会知道建筑物的部分柱子的脚部及顶部会有塑性铰的形成，其主要发生的原因是因为角柱的形状为异形柱，对其进行计算的过程中并没有加入型钢，并且对于混凝土的钢筋并没有进行改变，因此导致塑性铰在其上部的大量存在。

2、使用动力弹塑性分析的应用过程

在这种分析方面的实行过程中，需要两组真实的强震来进行选择，并且做好记录工作，与此同时，还人工进行模拟一组，以便于能够使用加速度时程曲线来对人工波进行分析，从而做到对地震波分析结果的了解。另外采用楼层位移的计算方法所得到的最大间位移结果是非常安全的。而且经过对相关分析结果对比显示，当层间弹塑性的位移较小，并且低于规定标准的时候，此时的结构就是属于比较安全的。另外根据对动力及静力的弹塑性结果分析得出，这种塑性铰的分布形式还是较为符合的，因此在对其进行时程分析的过程中，能够得到较为广泛的应用。

三、静力与动力弹塑性分析所展现出来的效果

1、分析过程较为合理

因为建筑结构的周期为4.5秒左右，并且根据振型分解反应所得出的最大层间位移角为1/1583及1/1551，其得到的结果都是在相关的规定之中。并且因为外框筒所占据的比例为50%左右，因此表明了外筒对地震的承担效果较为良好，并且受力程度也较为合理。

2、分析方法是具有较强的安全性的

在使用弹性时程进行分析的时候，按照相关的地震的情况来获得最大弹性间层位移角进行时，得到结果为1/1890。并且得到结构地震剪力也小于振型分解反应谱法。因

此，在弹性状态，按照振型分解反应谱法计算所得的内力进行设计是安全的。

3、这种分析方法还需要得到进一步的提高

使用弹塑性时程分析方法及Push-Over分析方法对超限高层结构地震作用的评价具有较大的影响。使用Push-Over方法还可以找出结构体系中存在的不足部分，从而找出结构的破坏顺序，并且具有较为明显的效果。

在实际的运用过程中，怎样来做到对加载模式、高阶振型及目标移位所造成影响的确定，以及在需求谱及能力谱计算方法选择上，还有很多工作要完成。时程分析这种方法虽然运用的较为成熟，但是在对构件及对地震波的选择过程中，还需要做到进一步的研究。

总结：

虽然在对超限高层建筑结构抗震设计的研究过程中，静力与动力弹塑性研究方法还存在着较多的不足之处，其中在计算的过程中会消耗大量的时间来用于计算。但是从整体所祈起到的效果来看，在这种分析方法中，选用较多的地震波和采用不同的恢复力模型对超高层建筑结构进行分析是目前较好的选择。

参考文献：

[1] 门进杰,史庆轩,周 琦.钢筋混凝土框架结构模型振动台试验及抗震性能对比[J].建筑结构,2008,5(38):45～48.

[2] 程绍革,王 理,张允顺.弹塑性时程分析方法及其应用[J].建筑结构学报,2000,2(21)1:52～56.

超高层建筑抗震设计篇5

1.1建筑的平面布局设计建筑设计的中心设计部分就是建筑平面布局，平面布局的好坏对建筑功能和使用的要求有一定的影响，并且平面布局还与抗震设计有着必要的联系，所以，想要将建筑设计融入到建筑抗震设计中，首先要保证建筑的刚度和结构质量分布匀称，具有对称性，避免建筑出现扭转的现象。在建筑的墙体设计上，一定要保持对称性和均匀性，抗震墙的布局，一定要与抗震结构相结合，刚度较大的楼层语电梯都要布置在中心位置，以免发生建筑扭转效应。在进行平面布局的时候，要为结构抗侧力构建的合理布局制造出有利的条件，从而使得建筑的使用功能与建筑的抗震结构需求相结合，使建筑抗震设计发挥出最大的效果。

1.2建筑的纵向布局设计建筑的纵向布局主要是建筑物岩的高度、建筑结构的质量以及建筑物的刚度分布。不管是在工业建筑还是民用建筑，不论建筑的层数是多还是少，都会存在这样的问题。在进行建筑设计的时候，尽可能的将建筑物沿与建筑的刚度设计成相近的系数，剪力墙的布局不仅要布局均匀，还要使其能沿着建筑纵向一直贯穿到建筑的底部，不要中途中断或者是不到达建筑的底部。在设计过程中，一定要避免楼层之间刚度不均匀的现象，同时还要避免在地震中，建筑出现扭转的现象。

1.3建筑的整体布局设计建筑的整体布局设计，主要是指建筑的平面和立体空间上的设计。在建筑的整体布局中，要使建筑平面和建筑空间在形状上，既规则又简洁。建筑的平面形状可以是圆形、矩形、方形等，这样的形状能够提高建筑抗震的水平。在建筑的整体布局设计中，要避免凹凸行的设计，这样的设计对建筑抗震起到了一定的制约作用。严重是还会出现扭转效应。要设计出具有立体美和具有艺术性的建筑，就一定要将建筑艺术和建筑所具备的功能，与建筑抗震设计结构结合到一起。例如：南昌绿地紫峰大厦，该建筑的高位268m，其框架是核心筒结构，对该建筑的抗震设计，在建筑三分之二出，东西里面内凹，其内凹部分的荷载通过结构柱支撑在41层与43层之间的跨悬臂转换墙上。其整体结构设计融入了新年功能化设计的思想，并对建筑结构进行小震下的反谱计算，以及中震弹性复核。

2建筑设计过程中应重视的抗震设计问题

2.1建筑物屋顶抗震设计屋顶太高或太重，是目前建筑设计最主要的问题。屋顶过高或者过重，会加重地震的作用，导致建筑变形，对建筑物自身的抗震能力有所制约。建筑屋顶的重心和建筑底部的重心不在一条线上，那么就会导致建筑抗侧力不能连续，从而加剧建筑的扭转效应，制约建筑的抗震水平。所以，设计师在进行设计的时候，一定要避免屋顶超高超重的现象，使得整个建筑的结构与刚度均匀的分布下来，让屋顶与建筑的重心保持在同一条线上。如果建筑物的屋顶设计的过高，那么就一定要保证建筑具有良好的抗震稳固性，降低建筑扭转效应。3

2.2设计限值控制相关文件规定，在建筑设计过程中，要考虑抗震要求的限值控制。房屋的建筑高度和楼层的数量。在实际设计当中，有的建筑高度超标，有的建筑层数超标，有的建筑高度没有超标，但是其宽度超标。这些超标，都将会给建筑抗震带来一定的安全隐患，特别是一些高度和宽度超标的建筑，因此，在建筑设计中，只要完全融合建筑抗震设计，就能够有效的进行限值控制。例如：防裂度为8的时候，粘土砖等对称建筑的总高度要低于18m，建筑的层数一不能超过6层；底层框架为砖房的建筑高度应该保持在16m，层数保持在5层以内；建筑材料为钢筋混泥土框架房屋的时候，其高度要保持在45m以下，而框架的抗震墙高度应该保持在100m以内。除了在设计过程中要考虑抗震要求的限值控制之外，还要考虑房屋抗震横墙之间的间距以及局部墙体尺寸的限值控制。抗震墙限值控制，就是避免横墙的间距超过了原有的额定值，从而导致建筑平面的刚度下降，遇到水平地震力时，影响了建筑水平地震力的传递，因此，导致了建筑纵墙发生形变，制约了建筑抗震的承载力度，致使建筑倒塌。对局部墙体尺寸的限值控制，是因为这些局部墙体能够增强建筑抗震强度，如果局部墙体尺寸的限值小于规定的值，那么就不能够满足建筑抗震设计的要求，就会出现墙面裂开或者是倒塌的现象。因此，在设计过程中要注意建筑设计限值控制。

3结束语

超高层建筑抗震设计篇6

一、建筑设计与建筑抗震设计的关系

建筑的抗震设计以及抗震性能的高低与人民群众的生命财产安全有着直接联系，而建筑抗震设计又是以建筑设计为基础的。这是由于建筑结构是基于建筑设计的，当建筑设计完成后建筑结构就难以改变。因此建筑设计师在建筑设计前期就应该充分考虑到建筑抗震设计的需求。

二、基于建筑抗震设计的建筑设计措施

（一）建筑结构设计的对称原则

我国出台的建筑抗震设计规范中指出，我国建筑抗震的设计目标是小震不坏，中震可修，大震不倒。对于建筑师和结构工程设计师来说，在进行建筑工程设计师应该秉持着简单、规则的建筑结构原则。一般方形、圆形、为主。建筑的竖向形态的变化要规则，一般可以选择矩形、梯形等变化均匀的形状。对称结构建筑在地震地面平动作用下一般只会出现平移震动，建筑内部构件出现测位移量，内部构件受力均衡；而非对称结构的建筑则会由于刚心和质心不重合，在地面平动的过程中也会出现扭转振动。如建筑内部的构建离刚心较远就会由于超出变形极限而出现损坏，进而导致结构一侧失效而倒塌。

（二）注重建筑构件与连接点处质量

在建筑工程设计和施工过程中建筑构件的合理配置以及连接点处的质量与建筑施工安全质量存在直接的联系。并且在新型建筑材料问世的同时建筑物的外部设计大都汇采用新型建筑材料，例如大理石、瓷砖等。而建筑室内装饰也会使用到吊顶等技术。这些室内以及立面装饰本身存在抗震性能的问题，并且其与建筑主体的牢固连接也是抗震设计的关键。近几年有部分国外高层建筑在发生地震时下起了“玻璃雨”，建筑的玻璃幕墙由于地震导致破损。这是由于当前所使用的玻璃幕墙还无法适应地震中产生变形和扭转。因此建筑如要采用玻璃幕墙则必须保证玻璃幕墙的强度与变形能力。在其与建筑主体连接处要设计为能够在水平向实现变位能力的构造，从而在地震时玻璃幕墙能够与建筑物地震变形脱离，减少玻璃幕墙的损坏。另外，在建筑设计中内隔墙、玻璃隔断等结构件的设计中也要充分考虑其与建筑主体连接点的牢固性，保证其抗震性能。

（三）关注建筑顶部抗震

在高层或超高层的建筑设计过程中，建筑的顶部抗震设计是十分关键的。当前高层或超高层建筑的屋顶普遍存在过高和过重的问题。屋顶过高或过重会导致建筑变形加重，进而强化了地震的破坏作用。对于屋顶建筑以及下层建筑物的安全性能有着极大的负面影响。如建筑的屋顶与下层建筑的重心没有位于同一条直线上，那么建筑屋顶的抗侧力墙也会与下层建筑的抗侧力墙出现分离，当地震出现时则会加剧损坏。因此在高层或超高层建筑设计中应该使用新型高强度轻质的建筑材料，尽可能保证屋顶的重心与下层建筑的重心位于通一条直线。当建筑屋顶的较高时要保证其抗震定性，缓解地震带来的变形作用。

（四）建筑竖向布置

建筑竖向布置主要体现在建筑物的高度结构质量以及刚度的设计中，特别是在高层或超高层建筑中建筑的竖向布置对于建筑抗震设计来说更加重要。建筑楼层的使用功能差异导致建筑物楼层分布的质量和刚度均不一致，例如楼层包括游泳池、会议室、健身房等。楼层的功能需求导致楼层上下之间的刚度差异过大。高层建筑中刚度最差的楼层的抗震性能最为薄弱，在出现地震时即为变形严重的薄弱层。在建筑设计中由于楼层功能不同导致的墙体不连续，柱子不对称等极大的限制了抗震性能。因此在建筑抗震设计中应该尽量保证竖向的刚度分布靠近，尤其是在结构上刚度转换层更加要着重注意。

三、结束语

超高层建筑抗震设计篇7

关键词：超高层建筑；幕墙；地震作用；设计

中图分类号：TS958文献标识码： A

现阶段，根据我国《玻璃幕墙工程技术规范》的规定，当幕墙构件承载力达到极限时，在设计过程中，关于地震设计，其效应组合首位主导可变荷载为风荷载，而地震只是作为次要荷载，而地震作用的组合值系数为0.5。但是这一系数却与我国的国家标准、行业标准和国外标准都有不同程度的区别。对于超高层建筑而言，其较一般的建筑有不同的特点，因此，对于幕墙的抗震作用，其取值忽略了其鞭梢效应的作用，使其取值并不科学。

一、幕墙地震作用设计的效应组合公式

因为我国不同规范中的幕墙的地震作用设计的取值区别性，因此，参考各个规范中合理的部分，进行分析，提出最合理的取值方式。

首先，我国现在主要运用的幕墙规范中规定，对于幕墙最大承载力达到极限，其地震设计的效应组合公式为S= 。其中S为设计取值；SGK是永久荷载值；SWK是风荷载值；SEK是地震作用值；γG是永久荷载分项系数；γW是风荷载分项系数；γE是地震租用分项系数；Ψw是风荷载的组合值系数；ΨE是地震作用的组合系数。

其次，根据国家标准和行业标准的相关规定，荷载和地震作用的效应组合公式为。SGE是重力荷载值；SEhk是水平地震作用值；SEvk是竖向地震作用值；γEh是水平地震作用分项系数；γEv是竖向地震作用的分项系数。

最后，根据国外的标准中要求，其效应组合公式为。其中，SEd是地震作用设计值；Qk，i是第i可变作用值；Ψ2，i是第i可变作用的组合值系数。

因为地震发生的偶然性，其概率也是很低的，因此，如果产生地震作用，把它作为首要可变荷载作用是最科学的。而且，地震作用通过震动波的方式起作用，停留时间就有十几秒，建筑结构受到地震作用的影响也会小于一秒。所以，地震作用达到极限值，产生风荷载的概率不高，因此，在幕墙地震作用设计时，风荷载可以可以忽略不计或取0.2的组合系数值。因此，比较合理的效应组合公式为：。

二、超高层建筑幕墙地震作用设计取值

（一）我国现阶段实施的规范中的动力放大系数取值

根据我国现阶段的幕墙规范，与幕墙平面垂直的水平地震作用的运算公式为；。其中，qEk是水平地震作用值，βE是动力放大系数，其科学取值为5.0；αmax是地震影响最大系数；Gk是重力荷载值；A是幕墙面积；γ是非结构构件作用系数，其科学取值应为1.4；η是非结构构件分类系数，其科学取值应为0.9；ξ1是构件状态系数，其科学取值为2.0；ξ2是构件位置系数，其中底部取值为1.0，顶部取值为2.0，而中间部分为2.0。地震作用最大系数与非结构水平地震作用的运算公式是相统一的，因此，动力放大系数的取值应为5.0。

（二）非结构构件位置系数的取值计算

非结构构件位置系数是在建筑物上部中，处于不同位置对于其底部来说，加速度的扩大状况，也就是加速度的放大值。根据其规范，其应取值为2，这只是相对于一般的建筑物而言，而对于超高层建筑，会受到鞭梢效应作用，位置系数会变大，因此，要做适当的调整。其调整方法是振动台测试或时程分析法。根据中国建筑科学研究院的振动测试，对其建筑顶部的加速度扩大状况进行了测试，得出放大系数，从中可以分析出相对高度和放大系数之间的关系，首先，超高层建筑的中下部的放大系数改变的情况不是很大，即使达到最大，也在2到2.5之间。在进行幕墙地震作用取值时，高度和总高度的比值是0.8的位置，加速度放大系数的值应为2.5。其次，对于超高层建筑的上部，放大系数变化会很大，鞭梢效应作用效果明显，其系数一般为4到8之间，有时甚至会达到12。当高度和总高度的比值是0.9的位置，弹性时程法是其计算的方法，如果没有结果，那么可以取值为8，而且要随着结构的变化而相应增大。高度和总高度在0.8和0.9之间时，要取插值。

（三）状态系数的计算方法

依据抗震设计规范，要根据建筑物非结构和建筑物结构自振的周期来确实状态系数。如果非结构不计算周期，就会有两种情况产生，其一是建筑整体刚度比较大，而结构自振周期就会小于0.06秒，这是状态系数合理取值为1。其二是除了第一种情况其取值都为2。而针对超高层建筑的结构来说，自振的周期会比较长，会在3秒和9秒之间，但是一般幕墙结构面板自振周期是在0.04秒和0.1秒中间，而对于幕墙的横梁和柱子，其自振周期一般为最小0.01，最大为0.3。因此其动态系数一般取值为1.1。

（四）动力放大系数的计算方法

幕墙地震作用设计，构件类型系数要保持的数值为0.9，幕墙功能系数要保持的数值为1.4，状态系数的数值要为1.1，其动力放大系数的取值为：当高度和总高度比值在0.8以下时，其动力放大系数应为3.5；当比值在0.8到0.9时，动力放大系数取插值；当比值为0.9时，动力放大系数为11。特别注意的是，如果超高层建筑结构上部有所削弱，那么就要就要利用振动台测试，适当地增大系数值。

三、幕墙抗震与非抗震的取值比较

幕墙非抗震的取值，因为有风荷载在发挥作用，因此，取值公式为；而幕墙抗震的取值公式为：。当抗震值大于非抗震值时，。因为超高层建筑周围的建筑比较密集，其地震作用设计取值要根据该区域的风压和高度来计算，用1.12wk来表示。抗震设防烈度和玻璃幕墙板厚度不同时，高度与总高度比值在0.9以上的位置，面板和横梁地震作用用1.3qEk来表示。通过比较分析，当抗震设防烈度为7度时，在进行设计面板承载力时，1.3qEk最大值都要比1.12wk最小值都要小。当设防烈度为8度时，在进行设计面板承载力时，抗震效果几乎没有作用，要根据非抗震设计取值，而在设计幕墙支承结构时，一般情况下，抗震设计组合也不会起到关键作用，而也有起到作用的时候，那就需要较大的地震作用、较小的风压作用、较厚的面板。

结语：

由于幕墙规范中针对超高层建筑没有单独的说明，因此有很多不适合超高层建筑抗震计算，根据国家、行业和国外标准，对幕墙地震规范中的幕墙地震作用设计取值的不合理部分进行合理调整，因为超高层建筑与一般建筑物不一样的特点，运用地震振动台测试，进行位置系数、动态系数和动力放大系数的计算，得出科学合理的取值，保证超高层建筑的抗震作用，保证建筑的质量，促进我国建筑抵抗地震的损害和人们的安全。

参考文献：

[1] 刘军进,张宏,李建辉等.超高层建筑幕墙地震作用设计取值研究[J].建筑科学,2014,30(1).

[2] 曹丽娜,卢文胜,黄宝锋等.某高层建筑玻璃幕墙地震作用探讨[J].结构工程师,2011,26(6).

[3] 李世成,卢文胜,黄宝锋等.某高层建筑吊挂式玻璃幕墙地震作用分析与验证[J].结构工程师,2013,29(1).

[4] 夏爱华.谈幕墙抗震设计和性能试验[J].广东建材,2012(6).

超高层建筑抗震设计篇8

【关键词】高层建筑；框架结构；抗震设计；短柱

1、高层建筑抗震设计常见的问题

当前的建筑领域中，高层框架结构越来越多的被应用在城市现代化建设中，其结构形式和施工技术也在不断的完善成熟。而在高层建筑的防震设计中，越来越注重加强对结构中的短柱的抗震设计，这是因为短柱结构对于整体建筑结构的稳定性来讲具有关键的作用。但在目前的抗震设计技术中，短柱的防震设计技术仍然存在诸多的问题，主要表现在以下几方面：

1.1缺乏岩土工程勘察资料或资料不全。主要的缺陷是存在于岩土工程勘察资料和扩展初期的主要施工管理方式和管理控制方法。有的在扩初设计阶段还缺少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，更有甚者是直接在当前的基础上进行规划设计，对岩土工程的勘察和勘测问题忽视，使建筑工程设计缺少了必要的依据和影响结果的因素。

1.2结构的平面布置。外形不规则、不对称、凹凸变化尺度大、形心质心偏心大，统一结构的单元内进行管理和控制是当前建筑结构应用的主要重点形式。同一结构单元内，结构平面形状和刚度不均匀不对称，平面长度过长等。

1.3一个结构单元内采用两种不同的结构受力体系。如一半采用砌体承重，而另一半或局部采用全框架承重或排架承重；底框砖房中一半为底框，而另一半为砖墙落地承重。这种情况常发现在平面纵轴与街道轴线相交的住宅，其底层为商店，设计成一半为底框砖房（有的为二层底框），而另一半为砖墙落地自承，造成平面刚度和竖向刚度二者都产生突变，对抗震十分不利。

1.4底框砖房超高超层。据相关统计显示，在对近几十年来的建筑进行调查时，有13%的建筑存在底框砖房超高超层的现象，即使是在现如今正在建设的建筑项目中，底框砖房超高超层的现象仍然非常普遍。这样违反建筑规则的建筑结构，其抗震能力是非常差的，一旦发生地震现象，就会造成极大的损失。

1.5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。

1.6框架结构砌体填充墙抗震构造措施不到位。砌体护墙砌筑在框架柱外没有设置抗震构造柱，框架间砌体填充墙高度长度超过规范规定要求又没有采取相应构造措施。

1.7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。更为值得关注的是这种情况并未引起目前大多数结构工程师的重视。

1.8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：一边进深大，一边进深小；一边设计大开间，一边为小房间；一边墙落地承重，一边又为柱承重。平面形状采用L、π形不规则平面等，造成了纵向刚度不均，而底层作为汽车库的住宅，一侧为进出车需要，取消全部外纵墙，另一侧不需进出车辆，因而墙直接落地，造成横向刚度不均。这些都对抗震极为不利。

以上这些高层框架结构防震设计中存在的诸多问题，是当前建筑设计中需要加强关注力度的问题。如果不能对现有的防震设计所存在的问题进行有效处理解决，一旦发生地震现象，这些具有巨大安全隐患的建筑势必会引起难以估量的损失。同时，也需要加强技术设计人员对防震重要性的认识，规范建筑设计方案，从根本上杜绝这些问题的发生。

2、短柱的正确判定

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。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。

3、改善短柱抗震性能的措施

当按剪跨比λ判定柱子不是短柱时，按一般框架柱的抗震要求采取构造措施即可；确定为短柱后，就应当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。

3.1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，使用复合螺旋箍筋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。

3.2采用分体柱。由于短柱的抗弯承载力比抗剪承载力要大得多，在地震作用下往往是因剪坏而失效，其抗弯强度不能完全发挥。因此，可人为地削弱短柱的抗弯强度，使抗弯强度相应于或略低于抗剪强度，这样，在地震中柱子将首先达到抗弯强度，从而体现出分体柱延性的作用。

3.3采用钢管砼柱。钢管砼是由砼填入薄壁圆形钢管内而形成的组合结构材料，是套箍砼的一种特殊形式。由于钢管内的砼受到钢管的侧向约束，使得砼处于三向受压状态，从而使砼的抗压强度和极限压应变得到很大的提高，砼特别是高强砼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，这相当于配筋率至少都在4.6%以上，这远远超过抗震规范对钢筋砼柱所要求的最小配筋率限值。

超高层建筑抗震设计篇9

【关键词】建筑结构；抗震；设计

1.建筑结构的抗震设计

建筑结构的抗震设计属于结构设计中的概念设计，由于地震灾害的爆发具有不确定性、随机性，房屋建筑结构的抗震设计合适与否，在概念设计中可以清晰地表达。而在抗震设计中，需要在工程结构设计的开始阶段正确掌握地震灾害的能量输入、建筑结构的类型、结构体系、刚度分布等主要方面，这样可以从根本上消除房屋建筑结构中抗震较薄弱的环节。

2.建筑结构抗震设计要点分析

2.1选取合适的建筑场地

由于地震的影响范围较大，其影响区域内的建筑物均会受到不同程度的损坏。因此，在建筑结构抗震设计时，选取合适的建筑场地对于抗震设计至关重要。首先，在建筑场地选择时，要选取地质结构坚硬、周围地势开阔等对抗震有利的区域，这样可以最大限度地减缓地震灾害发生时地基土体产生的较大程度的沉陷，以达到很好的抗震效果；其次，建筑场地尽量避开有较大坡度的山脚以及地质不均匀及地基软弱的区域；最后，尽量避免地震多发地带。

2.2建筑结构的高度设计

依据我国现行《高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2010）》规定，在进行建筑结构设计时，应综合考虑适用性、经济性的原则，并给出不同结构体系的最大适用高度。

表1和表2中所给出的设计高度是根据我国的建筑施工水平、经济发展水平综合研究所得出的。但在实际工程中，出现许多建筑的高度超过规范规定的设计高度，例如，1997年，上海修建的金茂大厦，高度421m。因此，在面对这些超高建筑物问题时，应采取严谨科学的态度。因为在地震灾害发生时，超高层建筑的结构变形将发生显著的变化，同时随着高度的增加，结构变形的影响因素会发生很大的变化，如延性要求、安全指标、材料性能、荷载组合系数等。

2.3 材料和结构体系选择的问题

在地震多发地区，选用何种建筑材料和何种结构体系的抗震性能更好这个问题应该引起人们的关注。在我国，超过150m的高层建筑，通常采用框架筒体系、筒中筒体系、组合筒三种，同时这三种结构体系也是其他国家的高层建筑普遍采用体系类型。但在国外地震多发地区，主要以钢结构为主要建筑材料，而我国90%的高层建筑结构采用钢筋混凝土材料和混合类型结构体系。研究表明，采用钢筋混凝土混合结构的内筒在地震作用下，要承担80%的地震作用力。由于此结构体系的核心是钢筋混凝土筒，因此其变形限度要以钢筋混凝土结构的变形限度为基础，不得超越。但由弯曲变形所引起的侧向位移较大，靠钢框架共同作用减小侧向位移，由于钢框架刚度小，使得结构的负荷受限制，因而减小侧移的效果不明显。通常采用加大钢筋混凝土筒的刚度或设置伸臂结构，提高结构的刚度和强度。

2.4轴压比和短柱设计

在建筑结构抗震设计中，为了提高结构的抗震性，需要减小柱的轴压比，增大柱的截面尺寸。减小柱轴压比的主要目的是为了使柱子处于大偏心受压状态，避免纵向受力钢筋未达到受拉屈服而混凝土却被压碎的情况发生。由于柱的刚性强度比较高，使得整体结构的延性就差，当发生地震灾害时，结构吸收地震能量和耗散能量就少，使得结构很容易发生破坏。所以在高层结构设计时，通常采用强柱弱梁设计方法，且梁具有很好的延性，可以发生适量的变形，就会减少柱子进入屈服强度的可能性，且在设计时可以适当增大轴压比。此外，许多高层建筑底层的柱子长细比小于4，但不能依据长细比小于4则判断是短柱。因为短柱的确定因素是柱的剪跨比，只有柱的剪跨比小于等于2才是短柱。

2.5提高抗震设计等级

由于近几年，一些特大地震灾害频频出现，给我国造成了巨大的经济损失。研究表明，以地震灾害分析50年为一个分析周期，而小震的重现世间为50年，小震灾害已经超过抗震设计安全烈度的概率为62%；中型地震的重现世间为475年，中震灾害已经超过抗震设计安全烈度的概率为10%；大型地震的重现世间为2000年，大震灾害已经超过抗震设计安全烈度的概率为2%。因此，一些建筑结构设计专家指出，我国地震多发地带应该及时提高建筑结构的抗震等级，严格控制建筑结构的抗震设计，确保建筑结构的抗震稳定性。

2.6选取合适的基础形式

在建筑基础施工以前，需要选择合理的基础类型以提高建筑结构的抗震稳定性：建筑物的结构体系类型及荷载的大小情况决定基础的形式，上部结构传递的荷载越大，则要求选择基础时具有足够大的承载能力和刚度。不同的结构对于地基的变形和沉降的要求不同。

2.7抗震设计的其他方面

在地震多发地区，要确定高层建筑的结构类型时，除了前面的结构材料用量、建筑内部空间大小、建筑楼房的适用高度等限制条件外，还要考虑以下关于抗震设计准则：（1）在抗震设防设计时，要进行多道抗震设防，避免因结构一部分失效，而使结构整体出现失稳或承载能力不足的现象发生；（2）在结构体系选型设计时，尽量选用承载能力高、延展性好以及充足耗能性能的结构体系，防止地震发生时，结构有充足的抗倒塌能力；（3）结构的刚度和强度在水平和竖向方向上均匀分配，防止结构应力出现局部突变或削弱，使结构出现薄弱部位，避免了在地震发生时，结构出现过大的应力集中或塑性变形集中的现象。

3.结语

综上所述，在确定建筑结构抗震设计时，需要全面地考虑建筑结构的使用功能、场地类别、设防烈度、建筑高度、地基基础类型、结构材料和施工工艺等，同时还要考虑结构的设计、技术以及经济保障等，选择最优化的结构体系。

参考文献

[1]赵建荣.建筑结构抗震设计若干问题的探究[J].科技创新导报，2012，（6）.

[2]方小丹，魏琏.关于建筑结构抗震设计若干问题的讨论[J].建筑结构学报，2011，（12）.

[3]孙三霞，姜效光，李红培.浅谈砖砌体房屋建筑的抗震设计[J].价值工程，2010，（13）.

超高层建筑抗震设计篇10

关键词:复杂高层建筑结构；抗震概念设计；体型不规则；转换层；抗震设防专项审查

Discuss seismic design of a complex structure of high-level buildingHu Wei-hong(Foshan city Shunde architectural design institute Co., Ltd.FoshanGuangdong528300)Abstract:Structure of a high-level seismic design of buildings as an example, the use of the concept of seismic design principles, an analysis of the structure of several cases of irregular size and number of operational measures of adjustment, and high-rise building complex seismic structure special review of security rules, put forward his own views.Key words:High building complex; Concept of seismic design; Irregular shape; Conversion layer; Special seismic review。

一、 引言

随着我国城市经济的迅猛发展，下面是大开间的商铺或停车库，上面是高层商品住宅的这类框支-剪力墙高层建筑被广泛采用，这类结构由于转换层的存在, 极易形成刚度突变的薄弱层；加上建筑师在外观造型上的标新立异，这样出现了很多结构体型复杂的高层建筑，而通常它们在结构方面都不规则甚至是特别不规则的,高层商住楼就是其中的一个典型。国家建设部在2006年9月发文规定了超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点，明确了高层建筑若具有多项或某一特项不规则时，需要申报专项审查。。

二、工程案例

1、工程概况

本工程为江苏张家港市某住宅小区中一幢高层住宅。地下为6级人防大底盘地下室。地上15层，一层层高4.5m，标准层高2.9m。结构形式采用部分框支剪力墙结构，转换层为三层。

2、结构设计

本工程为住宅，丙类建筑，结构设计按6抗震设防，地震加速度为0.05g，设计地震分组为第一组。根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）及《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）结构抗震等级如下：三层框支层及以下框架抗震等级为二级；剪力墙底部加强部位抗震等级为二级；三层以上框架抗震等级为四级；剪力墙非加强部位抗震等级。

3、结构布置方案

1.因建筑一二层为商铺，上部部分剪力墙无法落下，采用框架梁抬墙的方式进行转换，转换层板厚为180mm，混凝土强度等级C35。

显然，由上图可以看出由于存在转换层可确定该商住楼为复杂高层建筑结构，属B级高层建筑。然后对照《抗规》及《高规》所述的六项体型不规则发现该工程几乎都有：扭转不规则、平面狭长凹凸不规则、楼板局部不连续、侧向刚度不规则、竖向抗侧力构件不连续、楼层承载力突变；其中三项不规则（平面凹凸，楼板不连续，竖向不连续）是由三层以下楼层使用功能不同所造成的“先天不足”，部分结构被迫采用了不利于抗震的框支结构形式，但我们相信以结构构件的承载力，刚度和延性为主导的抗震概念设计来进行总体结构布置，外加一系列的构造加强措施是可以弥补“先天不足”的。

4、结构计算分析结果

1.加强结构整体抗震性能的构造措(1）针对二层平面凹凸不规则采取：总体计算时，将大开洞薄弱部位楼板指定为弹性膜，并将洞口周边楼板加厚至130mm，本层板面板底钢筋全面贯通且双层双向配置。(2）该商住楼的第三层为转换层，属于高位转换，层高2.9m，采用梁式转换层，转换梁截面高度在抗震设计时应分别不小于计算跨度的1/6。考虑由于转换粱上剪力墙偏置产生的不利影响，在梁两侧垂直方向均设拉结梁以利于稳定。

2.软件选用

根据《高层建筑混凝土结构技术规程》及《建筑抗震设计规范》本工程为复杂高层结构，进行多遇地震下的内力及变形分析时，应采用两个不同的力学模型，并对其结果进行分析比较。在设计时采用了SATWE计算为主，PMSAP计算为辅助的模式。

3.计算结果分析采用SATWE软件进行结构的整体分析，在电算中密切关注扭转位移比，自振周期与平动周期之比（Tt/ T1）及相邻楼层受剪承载力之比这三大计算结果。(1) 结构X、Y两向的扭转位移比1.10＜μ＜1.23，满足《高规》第4.3.5条规定要求；(2) 结构扭转为主的第1自振周期Tt与平动为主的第1自振周期T1之比均小于0.85（Tt/ T1=0.86），满足《高规》第4.3.5条规定要；

(3) 楼层抗剪承载力及承载力比值，最小值为0.81,既满足《高规》第4.3.5条规定要求（此项为75%）；

(4) 转换层上、下等效侧向刚度比：按层间剪力比层间位移算法X向为0.43，Y向为0.45，符合要求；按附录E.0.2算法:νex=0.81，νey=1.12。楼层抗剪承载力转换层与上一层的比值：Bux=2.18,Buy=1.61；即转换层以下的构件抗剪承载力分别是其上一层构件的2.18倍和1.61倍。(5) 在地震作用下，层间位移角θi小于上一层的1.3倍或上三层平均值的1.2倍；(6) 弹性最大层间水平位移角限值：X向为1/1644，Y向为1/1510，均小于规范要求；(7) 振型质量参与系数X向的有效质量系数95.3%,Y向的有效质量系数96.8%,两向均大于90%，满足《高规》第5.1.13条规定要求；(8) 底部加强区剪力墙轴压比均小于0.5，满足《高规》第7.2.14条

经比较，PMSPA计算结构与SWTAE非常接近，各类参数反映出PMSPA模型仅仅比SATWE的刚度偏高些，PMSPA开发了楼板用的多边形楼板单元，计算进入整体结构分析，严格考虑了楼层之间构件之间的耦合作用，使得结构整体刚度有所增大。但SATWE中考虑全楼弹性楼板时，也可计算楼板平面内、外刚度，固计算结构相差甚微。

三. 结语

因此，上述的6种结构不规则情况在现今高层建筑设计中极易出现，通过结构抗震的概念设计和一系列的构造加强措施，尽管本工程存在扭转不规则（程度为I类），平面凹凸不规则（二层）及竖向抗侧力构件不连续（45%剪力墙不落地）这三项不规则情形，但扭转位移比1.10＜μ＜1.23，超过规定少许（μ＜1.2)，故本工程只是普通不规则结构，可不作超限高层不作超限高层建筑工程抗震专项审建筑工程抗震专项审查。按照建设部的文件规定，只要“同时具有两项以上平面，竖向不规则以及某项不规则程度超过规定很多的高层建筑”就必须申报抗震超限审查，一般复杂的超限审查需时约2个月，而且超限结构往往需要采取多种多样的加强措施必然导致工程造价增大。因此只要条件允许，在每项工程设计的方案阶段，应由结构工程师参与确定结构体型和主要的受力构件布置，以使不利抗震的诸多不规则体型可在建筑方案阶段就避免，达到合理安全经济等多方共赢的局面。毕竟避免超限高层的抗震专项审查并不是设计的最终目的，而如何通过的精心设计使每一结构都获得卓越的抗震性能才是我们不懈的追求

参考文献：

［1］JGJ 3-2002《高层建筑混凝土结构技木规程》（简称《高规》） ［S］

［2］GB 50011-2010《建筑抗震设计规范》（简称《抗规》）［S］

［3］《超限高层建筑工程抗震设防管理规定》 （建设部令第 111号）

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