高层建筑的抗震措施范文

导语：如何才能写好一篇高层建筑的抗震措施，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公文云整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：抗震设计高层建筑性能设计

Abstract: now China construction industry's rapid development, China's construction industry standards and industry standards have been continuously improved and updated in reform. Contemporary, put forward higher requirements of people on the use of building function. Now, in this paper is that the problem of design for high-rise building seismic elaboration, and proposed some standardized measures.

Keywords: Design of aseismic design of high-rise building performance

中图分类号：TU97 文献标识码：A文章编号：

高层建筑抗震设计的特点

1、水平荷载是地震荷载中的最重要因素

水瓶荷载会造成建筑物产生不平衡，并且会在建筑的结构之中产生很大的轴力，这些都会和建筑物高度的两次方成一个正比的关系。所以，随着建筑高度的慢慢增加，水平的荷载就会完全不同。对一些高度不是很高的建筑物来说，，向荷载一般都是不会变的。但是如果随着建筑物的刚度和质量等等动力 特点的不同，水平地震荷载和风荷载的转变一般都是较大的。

2、建筑结构的延伸审计必须要得到重视

一般而言，高层建筑结构的刚度会随着高度的增加而减少，显得越来越柔，在地震荷载的作用下会导致变形严重。所以，就必须要要求建筑结构一定要有强大的变形能力，这样才能就算结构产生塑性变形也不会有危险。一定要在建筑结构的延伸设计上采取实用的措施，才使得建筑结构的延性稳定。

高层建筑抗震设计一般遇到的问题

在高层建筑的抗震设计中，抗震问题的研究的就是遇到的最根本的问题。在这些问题中，最主要的问题就是中短柱的问题。现在，我就抗震设计中一般都会遇到的几个问题作一个简单的介绍。

1、缺乏充足资料数据

在岩石的探察中，由于缺乏充足的资料数据。很多时候，有些工程在扩初设计的阶段都还没有能够得到准确的岩土工程的探察数据，在这个时候就已经直接的进入的施工设计的阶段。没有岩土工程的探察数据和相关资料，设计就缺少了一些必要的数据。

2、平衡面布置不规整

对于结构平衡面的布置。例如不规则的外形，不对称的外形和凹凸的变化很大，还有结构平面的形状和刚度在同一结构的单元里面显得不均匀而且不对称。

3、抗震构造柱布置不完善

例如，在外墙的转角处，大厅的四个角的构造柱设置不成对和甚至没有设置构造柱，有些以构造柱来代替砖墙去承山重力，在山墙和纵墙的交接点没有设计抗震构造柱，或者设置的抗震构造柱太多等等。

4、竖向布置结构不当

对于高层建筑，竖向体型过大而产生外挑和内收的情况，便要进行调整。立面收进部分的尺寸的比值一般是B1/B不满足》=0.75的要求。

高层建筑抗震设计的规范化措施

选择合正确的高层建筑结构体系

正确的高层建筑结构体系可以有效的实现建筑物的安全，并且经济划算。首先，我们在进行高层建筑的时候，一定要把抗震的概念融合在自己的设计中，一定要对建筑物的外形尺寸有一个全面的考虑，每一个因素都要考虑清楚。例如抗侧力的构件布置，承载力的分布和质量分布等等这些常见的因素。我提倡平立面的简单对称，对于构建规则的布置，我们要采取相对应的抗震结构措施，并且对细部要进行一些处理。要确保抗侧力体系的刚度的承载力可以实现上下变化的自动性和均匀性。其次，还要对建筑的承载力和弹性等等这些方面有一些严谨的计算，不可出错，要建立一个完整精细的抗震结构图的框架。最后，要对结构的刚度，承载力和稳定性采取一些必要的辅助的措施。如下图所示为高层建筑抗震设计规范表：

图一

图二

选择抗震性能比较好的材料

一般来说，抗震功能比较好的高层建筑都是和所选择的材料有莫大的关系。好的建筑材料在面对地震的袭击的时候，承载能力和延展的能力一般都高于材料一般的建筑。这就要求我们，在进行高层建筑的时候，要严格根据建筑工程所需要的条件，去选择抗震性能比较好的材料。一般比较好的材料是钢结构的材料。现在，我国钢材市场的产量还是很充裕的，所以要尽可能的采用多一些钢结构材料去建设高层建筑。根据数据研究表明，在相同的地基下建造高层建筑，采用钢材料的建筑物可以把承重柱的重量减少百分之65左右，为此可以大大的降低建筑体的重心，在地震时的倾覆力矩也会大大的得到减少，从而提高高层建筑的稳定性。

要构造多种不同的抗震技术措施

首先，可以改变结构的特性，采取软垫防震和摆动防震等方式去减少地震的能量输入：其次，还可以采用钢管材料的混凝土柱，利用他们良好的塑性去提高混凝土的延性。钢材料和混凝土的结合，抗压强度可以明显的提高还可以使得极限压得到应变；最后，在高层建筑的建设中，要使建筑结构体系保持一个比较大的内部空间，对于结构构件的强弱关系，要进行适当的处理和调节。除此之外，还要建立一系列的区服区，建立区服区，可以把有效区服的阶段大大的延长，从而达到吸收和耗散地震的能量的功能。

结语

高层建筑防震设计是一种复杂的结构体系，本文以实际的工程作为背景，对高层建筑抗震设计体系作了一个深刻的研究，详细的研究了在施工过程中要注意的问题和要选择的材料。在跨度比较大的时候，可以选择钢析架，减轻结构的自重和方便施工。

参考文献：

1.张刚.：浅谈高层建筑的抗震设计[J]. 中国新技术新产品, 2011,(08) .

2.张越. 高层建筑抗震设计原则及应注意的问题[J]. 民营科技, 2011,(01) .

3.崔烨,孙晓红. 高层建筑结构抗震设计与分析[J]. 科技资讯, 2011,(17) .

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1高层建筑抗震设计的相关概念

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。

3结论

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【关键词】高层住宅楼；高宽比；超限结构；抗震设计

1 前言

近年来，随着城市建设的大力开发，为了提高土地的利用率，高层住宅楼中高宽比超限结构也越来越多，这不仅给设计计算分析带来了难度，而且加大了抗震研究的难度，需要根据具体情况具体计算分析和设计，提出合适必要的抗震加强措施。对于结构工程而言，给出结构在不同强度地震作用下的反应值，使研究和设计人员注重对结构地震作用下地震反应分析。在超限高层建筑的结构抗震设计中，有助于提高高层建筑工程抗震设计的可靠性，促进高层建筑技术发展。设计者需要根据具体工程实际的超限情况，必要时还要进行模型试验，业主也需要提供相应的资助，以期保证结构的抗震安全性能。高层建筑工程抗震设防专项审查实践表明，有的工程在抗震审查中由专家组的专家提出某些基于性能的设计要求。

2 高层住宅楼高宽比超限结构抗震设计的重要性和意义

城市化进程让人们的生活质量水平不断提高，而住宅楼是人们生活赖以生存的空间，住宅楼的安全是保证人们生活质量的基本保障。目前流行的高层住宅楼在安全问题上是一项挑战，特别是抗震设计方面的威胁，给设计者和施工者带来了更加严厉的要求。超高层建筑工程是一种建立在现代化技术下的建筑接哦股，在人们对空间的成分利用的前提下应运而生的，反映了人们对充满现代感和时代感的城市生活的追求。超限高层建筑工程自身的结构特点比较复杂，超出了我国对建筑工程的规定，因而其抗震设计是超高建筑工程的重大难题。建筑物的抗震安全性和人民的生命财产安全密不可分，必须认识到超限高层建筑工程抗震设计的重要性。高层住宅楼高宽比超限结构的抗震设计只管重要，不仅是人民生命财产安全的重要保证，同时也是社会发展的需要所在。

3 高层住宅楼高宽比超限结构的抗震设计研究

3.1 高层住宅楼高宽比超限结构的抗震设计理念

与一般的超高层结构、高宽比超限高层结构一样，高层住宅楼高宽比超限结构的抗震设计理念也是经济与性能的抗震设计。基于性能的抗震设计，是为了能够根据建筑物的重要性和用途，由不同的性能目标提出的一种抗震设计理念。设计分为不同的抗震设防标准，这是因为在建筑物整个生命期内，可能遭遇发生的地震是不同程度的。为了进一步改善结构抗震性能，相继提出一些新规范及旧规范的修改计划。基于性能的抗震设计，要求结构在不同水平地震作用下具有明确的性能水平，目标性能水平的确定要综合考虑来优化确定。基于性能的抗震设计思想，对于具体的工程结构，设计人员提出几种抗震性能目标及对应的造价，由设计人员根据所选定的性态目标进行抗震设计，使结构满足预期的抗震性能目标。

3.2 高层住宅楼高宽比超限结构抗震设计基本原则

从世界范围来看，抗震的主要原则是“小震不坏，中震可修，大震不倒”。在实践过程中，大部分建筑物符合了抗震规范设计，但是在中小地震过程中，可能造成建筑物的某些结构正常使用功能的丧失。高层住宅楼高宽比超限结构的抗震设计理念是基于性能的抗震设计理念，如何把这种理念合理并且简单实用地应用到实际中，主要遵循两个基本原则。第一，传统基于力的设计原则，即首先进行基于地震作用的强度设计，然后进行变形验算，采用可靠度理论和优化思想来确定。第二，直接基于位移的抗震设计原则，即采用结构位移作为结构性能指标，这种方法采用结构对应最大位移进行变形设计，与结构实际情况更为符合。

3.3 高层住宅楼高宽比超限结构抗震设计要点

针对宽度和高度比超限的住宅楼的设计，其要点是一般连体板主要用来计算建筑物的连体部位和周边，同时还要考虑地震的竖向作用。对在超限高层住宅楼工程中，主要依据就是结构的抗震概念设计，防止出现过大的扭转，对于抗震薄弱部位的保护措施能够加强并得以保证，逐步改善建筑的抗震性能。综合考虑其建设过程中可能出现的各种不利因素和影响，基本要求就是要对框架结构进行超限的程度控制，以满足提高结构的延性的要求。高宽比必须要有一点或者一点以上符合规程、规范的相关规定，要对结构抗震进行计算分析，要求在超限高层建筑的设计中注意对抗震计算的控制，结构动力特性测试和抗震实验也必须进行过操作。

3.4 高层住宅楼高宽比超限结构抗震措施

对于高层住宅楼高宽比超限结构来说，抗震设计措施首先是要注意底部剪力墙的厚度的加强，在连梁配筋的时候，采用交叉暗撑这种形式来加强其稳定性。在梁式转换层的设计上，同样也要注意剪力墙的厚度的加强，能够使转换层的侧向刚度符合规定的要求。超限高层建筑工程的抗震设计需要通过对已建成的工程进行分析和总结，抗震实验的验证等方面来实现。在加强构建的强度和刚度，对于每一项的超限，都需要要有相应的解决措施和方法来保证其抗震安全和受力的合理。对结构在地震作用下的内力和变形进行计算分析，应多取一些振型，振型数的取值多少应根据振型有效质量来确定，应验算结构整体的抗倾覆稳定性；并控制这些构件的轴压比，通过调整桩的布置，满足有关规范、规程的要求。

4 总结

综上所述，高层住宅楼高宽比超限结构的出现，顺应了国家城市化的进程，也是城市土地资源紧缺情况的必要措施，高层住宅楼抗震设计和研究具有重要意义，抗震设计和研究过程中应该注意和避免一些问题，这对提高我国高层建筑领域的技能和水平，都有着重要的意义和作用。总之，高层住宅楼发展前景广阔，对其高宽比超限结构的抗震设计要求也将更加严格。

参考文献：

[1]牛发民. 超限高层建筑结构抗震设计[J]. 中华建设，2012，（10）.

[2]方娇.某超限高层基于性能的抗震设计研究[D].合肥工业大学，2012.

[3]姜文辉，李智.超限高层建筑工程抗震设计中的若干问题[J].广东土木与建筑，2008（01）.

[4]罗建秀.高宽比超限高层建筑结构设计[J].甘肃科技，2008（16）.

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关键词：高层结构；抗震设计；措施

中图分类号：TU208文献标识码： A

1、前言

地震是一种可怕的自然灾害，对人类的生命安全和财产安全产生了严重的影响。因此，对于建筑物尤其是尤其是高层建筑物而言，对其抗震性能的要求是极为严格的。建筑结构设防与不设防，其震后的结果将大不一样。因此，要使得建筑工程真正达到防震的效果，把握好高层结构抗震设计是减轻地震灾害的重要措施。本文笔者根据自身工作的实践经验，从以下几个方面谈谈高层结构抗震设计探讨。

2、抗震设计的基本要求

要使得建筑物具有良好地抗震性能，其在抗震设计中要满足以下的基本要求（见表1）。

表1 抗震设计的基本要求一览表

抗震设计的基本要求 具体内容

选择对抗震有利的场地、地基和基础 选择建筑场地时，应该根据建筑工程的需要，分析地震活动的情况和工程地质的相关资料，然后做出综合性的评价

选择对抗震有利的结构 在抗震结构设计中，结构的主要抗侧力构件需要均匀的布置，这要可以使得结构的刚心和重心完全重合，从而有效避免地震时建筑物结构的扭曲变形

选择符合抗震要求的材料 在高层建筑物的抗震设计中，材料的选择对建筑物的抗震性能有着重要的影响。因此，要规范各材料的强度等级，必须符合抗震的规范要求

3、工程概况

本工程属于高层建筑，建筑物在地面上有32层，还有3层地下室。主楼面积为28635 m2，地下室面积为5992 m2，大楼的总高度为约为138 m。该高层建筑是一座多功能的智能型办公大厦，其设计和构造都较为复杂。因此，在其结构设计方面，要选择最有效的结构体系，才能最大限度的发挥其抗震性能。

4、提高高楼抗震的措施

4.1 材料的选用是前提条件

（1）混凝土：现浇楼盖的混凝土强度等级应该在C20- C40之间，以不低于C20 和不高于C40 为最佳。一级抗震结构其抗震等级框架梁、框架柱、节点等要求其混凝土的抗震等级在C30以上，其他各类结构构件混凝土的等级在C20以上即可。由此可见，在防震建筑中，混凝土的强度不是越高越好，而是应该适当，这样才能更好地满足抗震设计的要求。

（2）钢筋：对于有抗震要求的建筑物，其框架梁、框架柱等部位应该采用HRB400 级（III 级）和HRB335（III级） 热轧钢筋；箍筋宜选用HRB335 ，HRB400，HPB235（I 级）级热轧钢筋。对于其他无特别要求的部位，则选择符合防震规范要求的钢筋即可。

4.2 庞大的地基基础设计

该高层建筑的地基基础设计为桩筏基础（见图1），塔楼基础采用了厚度约为1.5m 的底板，约有99根桩的桩顶与临时钢柱相互结合，这些钢柱将用于地下室的逆作法施工，而其中部分临时钢柱会外包混凝土，而成为永久柱，从而达到了一定的抗震效果。另外，地下室的外墙采用了厚度大约为lm 的地下连续墙，并利用周边剪力墙、交叉剪力墙和翼墙组成的传力体系，达到将剪力墙承受的荷载传递到主楼的四角，从而起到抗震的作用。

图1筏形基础示意图

4.3 利用三重结构体系抵抗水平荷载

在高层结构抗震设计中，在1-5层沿着建筑的四周设计周边剪力墙，在第6层四周利用巨型柱取代剪力墙。在整个高层的设计中，结构每达到12层即设计一道高度约为一层的带状桁架。另外，三维的巨型框架采用了单向斜撑，这样才能使得高层建筑的结构加固，有效防止地震的破坏。根据我国《高层建筑混凝土结构技术规程》，该高层建筑的结构体系能在7 度至7 度中震的地震作用下，其结构的自振频率基本不变，结构基本处于弹性阶段。在遇到8度地震时，高层建筑物的局部结构会出现混凝土开裂和压碎的现象，但是仍然不会出现建筑物坍塌的现象。由此可见，此高层建筑的防震设计符合“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防要求。

4.4 提高短柱的受压承载力

高层建筑设计为短柱结构，为了提高建筑物的防震性能，在设计过程中应该尽量提高短柱的承载力。因为，提高短柱的受压承载力可以减小柱截面，提高结构的剪跨比，从而提高整个结构的抗震性能。在建筑物中，减小柱截面、提高剪跨比的最为直接的方法是提高混凝土的强度等级，利用高强度的混凝土来增强水泥柱的承载力，降低轴压比，从而提高其建筑物的防震性能。

5、结束语

总而言之，高层建筑物的抗震结构设计是一个长期而复杂的过程，任道而重远。随着社会的不断发展，高层建筑也越来越多，因此，高层建筑的抗震设计刻不容缓。但是高层建筑物的设计本身较为复杂，在其抗震设计过程中，任何一个环节的失误都可能导致整个抗震设计不能发挥其防震效果。因此，在高层建筑物的防震实际中，我们应该严格按照建筑物的抗震设计要求，使得我们的高层建筑抗震设计变得更加完善。

参考文献：

1、曾常春. 高层抗震混凝土框架结构施工技术[J]-城市建设理论研究（电子版）2012(23)

2、李艳丽. 高层建筑工程抗震设计探讨[J]-土木建筑学术文库2011,15(1)

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关键词：高层建筑结构概念设计抗震

前言：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。

1 高层建筑抗震结构设计的基本原则

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，或由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 提高短柱抗震性能的应对措施

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。

2.1 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。

2.2 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。

2.3 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，在地震作用下，柱子将首先达到抗弯强度，从而呈现出延性的破坏状态。分体柱方法已在实际工程中得到应用。人为削弱抗弯强度的方法，可以在柱中沿竖向设缝将短柱分为2或4个柱肢组成的分体柱，分体柱的各柱肢分开配筋。在组成分体柱的柱肢之间可以设置一些连接键，以增强它的初期刚度和后期耗能能力。一般，连接键有通缝、预制分隔板、预应力摩擦阻尼器、素砼连接键等形式。

3 结束语

抗震概念设计是高层建筑结构设计中应高度重视的部分，但是地震又是一种随机性振动，这就要求我们的结构工程师们不仅需要具有扎实的计算设计功底，还要具备清晰的概念和丰富的实践经验，在设计过程中更好地运用概念设计去解决理论和细节问题，从而创造出更加安全、适用、经济美观的高层建筑。

可以说，高层建筑本身就是一项系统工程。要搞好这项工程，必须通过了解工程对象，掌握工程特点，进而采取相应措施，保证建筑的质量与效果。随着当今社会的发展，高层建筑将成为未来建筑的主要趋势，我们建筑工作者有必要也有责任掌握更多的高层建筑的设计知识，为我国的建筑业服务。

参考文献

[1]朱镜清.结构抗震分析原理[M].地震出版社，2002，11

[2]徐宜，丁勇春.高层建筑结构抗震分析和设计的探讨(J].江苏建筑，2009

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关键字：高层结构设计抗震

随着科学的发展和时代的进步,高层建筑如雨后春笋般的出现。高层建筑的高度在一定程度上反映了一个国家的综合国力和科技水平,世界著名的建筑更是建筑史上的纪念碑。但是如果高层建筑因结构设计不清,而造成结构布置不合理,不仅会造成大量的浪费,更重要的是给高层建筑留下了结构质量的安全隐患。因此高层建筑的结构设计就显得尤为重要了。

一 结构设计特点

1.1 水平载荷是设计的主要因素

高层结构总是要同时承受竖向载荷和水平载荷作用。载荷对结构产生的内力是随着建筑物的高度增加而变化的,随着建筑物高度的增加,水平载荷产生的内力和位移迅速增大。

1.2 侧向位移是结构设计控制因素

随着楼房高度的增加,水平载荷作用下结构的侧向变形迅速增大,结构顶点侧移与建筑高度的四次方成正比,设计高层建筑结构时要求结构不仅要具有足够的强度,还要具有足够的抗推强度,使结构在水平载荷下产生的侧移被控制在范围之内。

1.3 结构延性是重要的设计指标

高层建筑还必须有良好的抗震性能,做到“小震不坏,大震能修。”为此,要求结构具有较好的延性,也就是说,结构在强烈地震作用下,当结构构件进入屈服阶段后具有较强的变形能力,能吸收地震作用下产生能量,结构能维持一定的承载力。

1.4 轴向变形不容忽视

高层结构竖向构件的变位是由弯曲变形、轴向变形及剪切变形三项因素的影响叠加求得的。在计算多层建筑结构内力和位移时,只考虑弯曲变形,因为轴力项影响很小,剪力项一般可不考虑。但对于高层建筑结构,由于层数多,高度大,轴力值很大,再加上沿高度积累的轴向变形显著,轴向变形会使高层建筑结构的内力数值与分布产生明显的变化。

二 建筑抗震的理论分析

2.1 建筑结构抗震规范

建筑结构抗震规范实际上是各国建筑抗震经验带有权威性的总结,是指导建筑抗震设计(包括结构动力计算,结构抗震措施以及地基抗震分析等主要内容)的法定性文件它既反映了各个国家经济与建设的时代水平,又反映了各个国家的具体抗震实践经验。它虽然受抗震有关科学理论的引导,向技术经济合理性的方向发展,但它更要有坚定的工程实践基础,把建筑工程的安全性放在首位,容不得半点冒险和不实。正是基于这种认识,现代规范中的条文有的被列为强制性条文,有的条文中用了“严禁,不得,不许,不宜”等体现不同程度限制性和“必须,应该,宜于,可以”等体现不同程度灵活性的用词。

2.2 抗震设计的理论

拟静力理论。拟静力理论是20世纪10～40年展起来的一种理论,它在估计地震对结构的作用时,仅假定结构为刚性,地震力水平作用在结构或构件的质量中心上。地震力的大小当于结构的重量乘以一个比例常数(地震系数)。

反应谱理论。反应谱理论是在加世纪40～60年展起来的,它以强地震动加速度观测记录的增多和对地震地面运动特性的进一步了解,以及结构动力反应特性的研究为基础,是加理工学院的一些研究学者对地震动加速度记录的特性进行分析后取得的一个重要成果。动力理论。动力理论是20世纪70-80年广为应用的地震动力理论。它的发展除了基于60年代以来电子计算机技术和试验技术的发展外,人们对各类结构在地震作用下的线性与非线性反应过程有了较多的了解,同时随着强震观测台站的不断增多,各种受损结构的地震反应记录也不断增多。进一步动力理论也称地震时程分析理论,它把地震作为一个时间过程,选择有代表性的地震动加速度时程作为地震动输入,建筑物简化为多自由度体系,计算得到每一时刻建筑物的地震反应,从而完成抗震设计工作。

三 高层建筑结构抗震设计

3.1 抗震措施

在对结构的抗震设计中,除要考虑概念设计、结构抗震验算外,历次地震后人们在限制建筑高度,提高结构延性(限制结构类型和结构材料使用)等方面总结的抗震经验一直是各国规范重视的问题。当前,在抗震设计中,从概念设计,抗震验算及构造措施等三方面入手,在将抗震与消震(结构延性)结合的基础上,建立设计地震力与结构延性要求相互影响的双重设计指标和方法,直至进一步通过一些结构措施(隔震措施,消能减震措施)来减震,即减小结构上的地震作用使得建筑在地震中有良好而经济的抗震性能是当代抗震设计规范发展的方向。而且,强柱弱梁,强剪弱弯和强节点弱构件在提高结构延性方面的作用已得到普遍的认可。

3.2 高层建筑的抗震设计理念

我国《建筑抗震规范》(GB50011-2001)对建筑的抗震设防提出“三水准、两阶段”的要求,“三水准”即“小震不坏,中震可修,大震不倒”。当遭遇第一设防烈度地震即低于本地区抗震设防烈度的多遇地震时,结构处于弹性变形阶段,建筑物处于正常使用状态。建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用。因此,要求建筑结构满足多遇地震作用下的承载力极限状态验算,要求建筑的弹性变形不超过规定的弹性变形限值。当遭遇第二设防烈度地震即相当于本地区抗震设防烈度的基本烈度地震时,结构屈服进入非弹性变形阶段,建筑物可能出现一定程度的破坏。但经一般修理或不需修理仍可继续使用。因此,要求结构具有相当的延性能力(变形能力)不发生不可修复的脆性破坏。当遭遇第三设防烈度地震即高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震时,结构虽然破坏较重,但结构的非弹性变形离结构的倒塌尚有一段距离。不致倒塌或者发生危及生命的严重破坏,从而保障了人员的安全。因此,要求建筑具有足够的变形能力,其弹塑性变形不超过规定的弹塑性变形限值。

三个水准烈度的地震作用水平,按三个不同超越概率(或重现期)来区分的:多遇地震:50年超越概率63.2%,重现期50年;设防烈度地震(基本地震):50年超越概率10%,重现期475年;罕遇地震:50年超越概率2%-3%,重现期1641-2475年,平均约为2000年。

对建筑抗震的三个水准设防要求,是通过“两阶段”设计来实现的,其方法步骤如下:第一阶段:第一步采用与第一水准烈度相应的地震动参数,先计算出结构在弹性状态下的地震作用效应,与风、重力荷载效应组合,并引入承载力抗震调整系数,进行构件截面设计,从而满足第一水准的强度要求;第二步是采用同一地震动参数计算出结构的层间位移角,使其不超过抗震规范所规定的限值;同时采用相应的抗震构造措施,保证结构具有足够的延性、变形能力和塑性耗能,从而自动满足第二水准的变形要求。第二阶段:采用与第三水准相对应的地震动参数,计算出结构(特别是柔弱楼层和抗震薄弱环节)的弹塑性层间位移角,使之小于抗震规范的限值。并采用必要的抗震构造措施,从而满足第三水准的防倒塌要求。

3.3 高层建筑结构的抗震设计方法

我国的《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)对各类建筑结构的抗震计算应采用的方法作了以下规定:高度不超过40m,以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构,以及近似于单质点体系的结构,可采用底部剪力法等简化方法;除1款外的建筑结构,宜采用振型分解反应谱方法;特别不规则的建筑、甲类建筑和限制高度范围的高层建筑,应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算,可取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值。

四 高层建筑结构发展趋势

随着城市人口的不断增加建设可用地的减少,高层建筑继续向着更高发展,结构所需承担的荷载和倾覆力矩将越来越大。在确保高层建筑物具有足够可靠度的前提下,为了进一步节约材料和降低造价,高层建筑结构够构件正在不断更新,设计理念也在不断发展。高层建筑结构也正朝着结构立体化,布置周边化,体型多样化,结构支撑化,体型多样化,材料高强化,建筑轻量化,组合结构化,结构耗能减震化等方向发展。

五 总结

高层建筑物有效地减轻了住房压力,但必然也带来了安全隐患,其结构设计显得尤为重要。随着设计理念的不断发展,高层建筑物必将朝着更加合理的方向发展。

参考文献

[1]朱镜清.结构抗震分析原理[M].地震出版社,2002.11.

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1高层建筑混凝土抗震结构特点

高层建筑在本质上就是竖向的悬臂结构，其可以在垂直荷载的结构上产生轴向力，进而提高建筑物高大体积的线性垂直效率，在此过程中，高层建筑结构会在水平荷载的弯矩下能够成为一个受力点，其受力特征就是当垂直荷载方向不变的情况下，会随着建筑物的增高而增加，并且水平荷载可以来自各个方向。当高层建筑受到均布荷载影响的时候，弯矩与建筑物之间就会出现第二次的变化，无论是侧移特点还是竖向荷载，都会出现较小的变化。当水平荷载在均布荷载情况下，侧移与高度会出现四次方的变化，在一定程度上，能够突出混凝土抗震结构特点。

2高层建筑混凝土抗震结构的设计要求

在高层建筑混凝土抗震结构设计之前，设计人员要对其要求加以全面的了解，保证能够提高设计效率［1］。首先，在高层建筑混凝土抗震结构设计的过程中，必须要满足发生严重地震时不倾倒的要求，在遭遇中级地震的之后，经过维护与检修可以再次使用，在遭遇微弱地震之后，高层建筑混凝土抗震结构可以保持在整体结构稳定牢固的状态，即“小震不坏，中震可修，大震不倒”的建筑抗震三水准。同时，设计人员还要对各方面影响因素加以考虑，保证能够提高高层建筑混凝土抗震结构设计的科学性与合理性，并根据高层建筑的实际情况，制定完善的设计与规划方案，满足抗震设计需求，保证高层建筑混凝土抗震结构的稳定性，为其发展奠定良好基础［2］。其次，高层建筑混凝土抗震结构设计人员在执行工作的过程中，要保证结构设计刚度满足相关要求，并且全面了解高层建筑混凝土抗震设计物理学知识，或是机械设备的运行原理，保证能够通过适当的调整与配合，不断提升高层混凝土抗震结构的抗震效果，使其波动力在一定范围之内，进而提高抗震结构设计质量，为其发展奠定良好基础［3］。最后，高层建筑混凝土抗震结构设计人员在设计过程中，必须要重视某些连接点与结构构件的受力情况，保证能够采取有效的减震措施，避免在遭受地震灾害的时候，出现严重的经济损失，导致高层建筑混凝土结构出现连续损坏的现象，进而形成崩塌的后果。另外，高层混凝土抗震结构设计人员必须要对抗震结构的抗震性能进行改善，保证其强度与刚度符合相关需求，进而形成良好的结构体系，提高其抗震效果，促进建筑事业的长远发展［4］。

3高层建筑混凝土抗震结构设计策略

高层建筑混凝土抗震结构设计人员在设计过程中，必须要对自身工作加以重视，保证能够提高设计质量，为人们营造良好的生活环境，在提升人们生活质量的基础上，促进国民经济的提高。

3．1优化抗震结构功能

在设计人员对建筑混凝土抗震结构进行设计的过程中，必须要对抗震结构功能加以重视，保证能够提高其抗震质量。设计人员必须要对功能造价与要求加以重视，保证能够结合相关设计原则对凹槽建筑混凝土抗震结构的功能加以完善，在约束条件与目标的影响下，优化其使用功能［5］。

3．2抗震结构体系的优化

高层混凝土混凝土抗震结构体系的优化是利用悬挂、筒体与剪力墙等结构形式。不仅如此，以框架核心筒结构为例，设计同时要注意由于设置伸臂桁架和腰桁架加强层引起的相对薄弱层的出现，从而导致刚度和承载力的突变，这对高层结构抗震是不利的，通常应采用有限刚度设计理念，适当“削弱加强层”。另外，设计应结合高层建筑混凝土抗震社会效应与美学效应，科学、合理的对工程造价进行控制，保证能够设计出质量较高的抗震结构体系。

3．3科学、合理的选择建设位置

经过对地震灾害的分析，高层混凝土抗震结构的建设位置对于抗震效果会产生直接的影响，因此，在设计过程中，必须要科学、合理的选择建设位置，并且全面考虑高层混凝土建筑抗震地质条件，此时应该注意到，不可以选择在变电站、火电厂等附近，避免受到不安全因素的影响，同时，还要避免在山坡与丘陵的附近选择建设位置，为其发展奠定良好基础。

3．4优化结构设计方案

在设计高层建筑混凝土抗震结构的过程中，设计人员要对设计方案加以优化，首先，要科学、合理的对其进行布局，保证能够有效协调与控制高层建筑混凝土抗震结构的受力情况，进而达到受力均匀与平衡的目的。其次，设计人员要保证高层建筑混凝土抗震结构设计的层次性，进而提高其抗震的稳定性。最后，设计人员必须要结合建设区域地质情况特点，严格处理重点关键抗震部位，进而提高其抗震质量。

3．5重视抗震扭转效力

在地震过程中会出现较多的扭转作用、竖向作用与水平作用，在一定程度上，会对建筑物造成破坏性影响，导致出现破裂甚至是倒塌的现象。因此，高层建筑混凝土抗震结构设计人员要对结构的扭转效力加以重视，保证能够提高其位移结构刚度，进而达到相关设计标准，确保高层建筑混凝土抗震结构每一个部分都能达到相关设计标准，及时发现抗震结构设计中存在的问题，并且采取有效措施对其进行调整，最大程度上提高高层建筑混凝土抗震结构的设计效率，使其设计质量得以提升，促进建筑行业的经济发展，使其向着更好的方向发展。

4结语

高层建筑混凝土抗震结构的设计，对于人们的生活质量与安全性产生直接影响，相关设计人员必须要严格遵循设计原则，阶段性的学习新型抗震结构设计知识，充分考虑到设计工作影响因素，保证能够提高其设计质量，同时，在设计人员实施工作期间，必须要对抗震结构设计经济效益加以重视，提高成本控制效率。

作者:浦心宇 单位:重庆大学土木工程学院

参考文献:

［1］罗联训．浅论高层混凝土建筑抗震结构设计［J］．中华民居，2014(18):25．

［2］李鸥．浅议高层混凝土建筑抗震结构设计［J］．价值工程，2015，34(9):175－176．

［3］孙小华，余军．高层混凝土建筑抗震结构设计探析［J］．城市建筑，2013(10):52．

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【关键词】高层建筑；结构抗震；抗震防线；消能减震

一、地震对高层建筑的作用影响分析

（一）对高层建筑构件形式方面

1、在高层建筑的框架结构中，通常地震对板和梁的破坏程度轻于柱；

2、地震作用经常在多肢剪力墙（钢筋混凝土结构）的窗下引起交叉斜向的裂缝；

3、如果混凝土柱配置螺旋箍筋，即使地震引起较大的层间位移，对柱以及核心混凝土作用并不明显；

4、钢筋混凝土框架结构，如长、短柱并用于同一楼层，长柱受损害较轻。

（二）对高层建筑结构体系方面

1、对于钢筋混凝土柱、板体系的高层建筑，各层楼板因楼层柱脚破坏或者侧移过大以及楼板冲切等因素而在地面坠落重叠；

2、对于“填墙框架”体系的高层建筑，由于受窗下墙的约束，因而容易发生外墙框架柱在窗洞处短柱型剪切现象；

3、对于“填墙框架”体系的高层建筑，地震对采用敞开式框架间未砌砖墙的底层破坏严重；

4、对于框架-抗震墙体系的高层建筑，地震损害不大；

5、对于“底框结构”体系的高层建筑，地震严重破坏刚度柔弱的底层。

（三）对高层建筑地基方面

1、如果地基自振周期与高层建筑结构的基本周期相同或相近，地震作用因共振效应而增加；

2、如果高层建筑处在危险和地形不利的区域，则容易使高层建筑因地基破坏而受损；

3、地基处地质不均匀，在地震作用下容易使上部结构倾斜甚至倒塌；

4、若高层建筑的地基处有较厚的软弱冲积土层，则地震作用对高层建筑的损害显著增大。

（四）对高层建筑刚度分布方面

1、对于采用L形以及三角形等平面不对称的高层建筑，地震作用能够使建筑结构发生扭转振动，因而损害现象严重；

2、对于采用矩形平面布置的高层建筑结构，如果该建筑的抗侧力构件（如电梯井等）布置存在偏心情况时时，同样会使建筑结构发生扭转振动。

二、高层建筑结构抗震设计常见的问题

（一）缺乏岩土工程勘察资料或资料不全

主要表现在：

一是建筑场地岩土工程的勘察资料在扩建初设计阶段还没有到位。

二是在扩初设计会审之后就直接进入了施工图设计。

三是施工图设计只是在简单的规划设计或方案设计会审后就直接出来了。

四是没有岩土工程勘察资料。这样设计就成了无源之水，无水之木，没有依据。结构的平面布置中外形不规则、不对称、凹凸变化尺度大、形心质心偏心大，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。

（二）一个结构单元内采用两种不同的结构受力体系

如这一边选用砌体承重，而另一边或局部选用全框架承重或排架承重；还有一种是底框砖房中一边为底框，而另一边为砖墙落地承重，这种情况比较常出现在平面纵轴与街道轴线相交的住宅，一般设计为底层为商店，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，造成突变在平面刚度和竖向刚度二者之间，对抗震非常的有作用。

三、高层建筑结构抗震设计的方法

（一）选择合适的抗震场地

每次地震发生时高层建筑都遭到很大的破坏，这除了是因为地址破坏了高层建筑的结构外，跟高层建筑的场地也有很大的关系。地震可能会引起的地表错动与地裂，还可能会引起地基土的小均匀沉陷，滑坡和粉、砂土液化等。因此，我们应该选择对建筑抗震有利的地段，同时应避开对抗震不利的地段，即使无法避开时，也应采取适当的抗震加强措施，应根据抗震设防类别采取加强地基和上部结构整体性和刚度，和根据地基液化等级部分消除或全部消除地基液化沉陷的措施；当地基主要受力层范围内存在软弱粘性土层、新近填土和严重不均匀土层时，采用桩基、地基加固和加强基础和上部结构的处理措施，应估计地震时地基不均匀沉降或其他不利影响，对于地震时可能导致滑移或地裂的场地，应采取相应的地基稳定措施。

（二）尽可能设置多道抗震防线

一个带有抗地震性能的结构不能仅仅是一个单独的结构，必须要由多个具有良好延展性的结构分体系来构成，从而使得各个延展性结构之间的构件能够互相连接起来从而进行协同工作。比如框架剪力墙结构就是由带有延展性的框架以及剪力墙这两个分体结构来组成的，其剪力墙主要是由双肢或者多肢的建立墙体结构组合而成的。

高层建筑在受到强烈的地震之后，还会受到多次的余震影响，如果建筑结构在进行设计的过程中仅仅建立了一道抗震的防御结构，那么在第一次的强震破坏之后，如果再遭遇到余震，必然会使得建筑结构因为损伤的不断累积而导致倾斜或者坍塌的现象发生。建筑的结构体系通常来说都是都是分别建立在建筑的内部和外部，在受到地震破坏的过程中，内部和外部所分布的屈服区，能够有效的将各个方向的能量进行最大限度的释放，从而有效的提升了建筑结构的抗震性能，防止建筑发生倒塌的现象。

（三）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。

（四）提高短柱抗震性能的应对措施

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。

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不应大于90，配筋率也应控制在4.6%以内。

3、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，在地震作用下，柱子将首先达到抗弯强度，从而呈现出延性的破坏状态，分体柱方法已在实际工程中得到应用。

（五）隔震和消能减震设计的推广和应用

现在，我国和世界的许多国家都采用适当的控制结构物的刚度，越来越受到人们的青睐，被称为“延性结构体系”，但这种允许高层建筑结构构件（如梁、柱、墙、节点等）在地震进入非弹性状态，而且会有很大的延性，减轻地震反应是以消耗地震能量的方法，使结构物“裂而不倒”。这在很多情况下是有效的，但也存在很多片面性。随着社会的发展和人们生活水平的提高，人们对安全意识越来越注重，对各种建筑物和构筑物的抗震减震要求越来越高，传统的抗震结构体系和理论越来越难以满足人们的要求，传统的抗震体系不具备隔震消能和各种减震控制体系，但是隔震消能和各种减震控制体系又越来越受到人们的重视，在未来的建筑结构中将起到非常重要的作用。

参考文献

[1]闫旭梅.高层建筑结构抗震设计分析[J].科技传播，2010.8.

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关键词：高层建筑；结构设计；问题；措施

中图分类号：[TU208.3] 文献标识码：A 文章编号：

一、 高层建筑结构设计的基本原则

1、结构设计要全面综合的考虑，认真地全面地贯彻执行国家技术设计政策；

2、慎重把握结构选型、结构计算和结构构造，确保高层建筑结构合理、经济；

3、根据建筑物的用途和国家规定，准确核定结构的安全等级（共三个等级）、建筑物重要性类别（共四个类别）及抗震等级（共四级）等；

4、严格按照最新的国家相关规范和法规进行建筑设计，优先采用国家、地区和部门颁布的标准图和通用图，结合实际情况选用或局部修正，防止出现闭门造车；

5、慎重对待结构选型环节，根据建筑物地处环境和气候、设计需要等综合决定建筑的型体构造；

6、注意高层建筑结构的延性，对于高层建筑而说，在地震等外力的作用下的变形会更明显。这样可以保证结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，避免倒塌。

二、高层建筑结构设计问题

1、设计人员基础知识薄弱

在部分小型设计公司，有一些设计人员根本不了解施工工艺流程，离开设计图库和计算机作业根本不能设计和画图，缺乏施工现场设计代表的经验，不能以专业知识及经验指导施工技术难题。类似于这样一些纯粹纸上谈兵的建筑图纸，充斥着低成本小型建筑项目市场，比如说拆迁项目返建等，最终导致建筑使用周期缩短等大量技术隐患问题。

2、结构抗震概念设计不足，标准及规范推广应用落后。 在高层建筑结构设计中，普遍存在结构抗震概念设计不充分的情况。由于我国的地震带分布不一，部分省市对于结构抗震的要求较为忽视，导致结构抗震概念设计处于缓慢发展的状态。比起日本和美国等在结构抗震概念设计领域成果突出的国家，我国的抗震概念设计标准及规范的应用推广相对较为落后。

3、建筑物超高问题

随着建筑物高度的不断加大，在抗震性能和建筑质量方面都面临着更严峻的问题。出于高层建筑抗震性能的较高需要，建筑规范对建筑物的高度作出了严格的规定，在高度设计方面要确保满足抗震的实际需要。在目前的高层建筑市场中，仍然存在着严重的超高问题。

4、短肢剪力墙的设置

短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为5~8的剪力墙。近年兴起的短肢剪力墙结构，虽然有利于住宅建筑布置，也可减轻结构自重，但在高层住宅中，剪力墙肢不宜太短，因为短肢剪力墙的抗震性能较差，地震区应用经验不多，为安全起见，高层建筑结构不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙结构。

5、结构分析与计算

在高层建筑结构设计新规范中，规则性被作出了诸多限制。例如，规定了结构嵌固端上下层的刚度比、平面规则性等。此外，新规范明确采用了强制性的条列进行规定，建筑不应该采用严重不规则的设计方案。但是，目前的高层建筑结构设计中，仍然存在着一些违反规则性问题的现象，直接影响了高层建筑的整体质量。因此，为了防止后期施工图纸工作上的被动整改现象的出现，高层建筑的结构设计工程师应该要注意结构设计中的规则性问题，充分利用结构计算与分析工具或方法，尽量遵守相关规则，促进高层建筑整体质量的提高。

6、嵌固端的位置设置问题

由于高层建筑一般都带有二层或二层以上的地下室和人防，嵌固端有可能设置在地下室顶板，也有可能设置在人防顶板等位置，因此，在这个问题上，结构设计工程师往往忽视了由嵌固端的设置带来的一系列需要注意的方面。

三、解决措施

1、嵌固端的位置设置问题的解决措施

抗震设计的多高层建筑，当地下室顶层作为上部结构的嵌固端时，地下一层的抗震等级应按上部结构采用，地下一层以下结构的抗震等级可根据具体情况采用三级或四级。地下室中超出上部主楼范围且无地上结构的部分，其抗震等级可根据具体情况采用三级或四级。对于9度抗震设计时，地下室结构的抗震等级不应低于二级。地下室的现浇顶板厚度不宜小于180mm，且不宜有较大洞口。地下室柱截面每侧的纵向钢筋面积除应符合计算要求外，不应少于地上一层对应柱每侧纵向钢筋面积的1.1倍（地下室柱子多出的纵向钢筋不应向上延伸，而应锚固于地下室顶板的框架梁内），地下室剪力墙的配筋不应少于地上一层剪力墙的配筋。对于边柱和角柱，由于只有一面有梁，为满足该梁端截面实际弯矩承载力不宜小于柱下端实际承载力的要求，可采用增大梁截面，或不增大梁截面而增加梁配筋的方法。

2、短肢剪力墙的设置问题的解决措施

短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为5~8的剪力墙。近年兴起的短肢剪力墙结构，虽然有利于住宅建筑布置，也可减轻结构自重，但在高层住宅中，剪力墙肢不宜太短，因为短肢剪力墙的抗震性能较差，地震区应用经验不多，为安全起见，高层建筑结构不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙结构。因此，在高层建筑设计中，结构工程师应尽可能少采用或不用短肢剪力墙。

3、抗震结构设计要重视

高层建筑结构的抗震设计倍加重视，特别是在地震区，需要进行严格的地震作用计算，对于非地震区的高层建筑在结构设计上，仍需要将抗震的构造措施作为重要的考虑因素。在抗震结构的设计上，我们应该注意到高层建筑随着高度的增加显得更柔一些，如此一来，受到地震作用势必将引起更大的变形，为了有效地防止出现倒塌事故，在构造的设计上必须积极采取合理的措施，保证建筑结构具有足够大的延性，也就是说确保当建筑结构在进入塑性变形阶段后仍能表现出超强的变形能力。

4、努力提高设计人员水平

设计单位要建立一套完整的晋升培训机制，对设计人员进行严格的技能培训，特别是要加强其对国家最新颁布的各项建筑标准以及强制性条文的学习。特别是针对违反强制性条文的问题，要由于主任工程师或者总工程师挑选出本单位历年有类似现象的施工图，进行一次个案分析和探讨，让全体设计人员通过对个案的透彻分析和学习，避免类似情况的发生，进一步提高设计水平。

5、加强结构分析与计算

5.1结构整体计算的软件选择。目前比较通用的计算软件有：SATWE、TAT、TBSA或ETABS、SAP等，但是，由于各软件在采用的计算模型上存在着一定的差异，因此导致了各软件的计算结果有或大或小的不同。所以，在进行工程整体结构计算和分析时必须依据结构类型和计算软件模型的特点选择合理的计算软件，并从不同软件相差较大的计算结果中，判断哪个是合理的、哪个是可以作为参考的，这将是结构工程师在设计工作中首要的工作。

5.2在地震力上考虑是否放大的同时，在建筑隔墙等是否对自振周期会有所影响。该部分内容实际上在新老规范中都有提及，只是，在新规范中根据大量工程的实测周期明确提出了各种结构体系下高层建筑结构计算自振周期折减系数。

6、严格控制超高建筑物

针对建筑物的超高问题，建筑规范逐渐将限制的高度设为A 级高度，还在一定程度上细化了高度规则，增加了B 级高度。这种较为明细化的建筑物高度规范使得高层建筑结构设计的方法和措施有了一定的改进。此外，针对更为明细化的建筑物高度限制，各个高层建筑工程都应该重视建筑物超高现象，在施工图纸审核时都应该发现问题，并在问题中对建筑物高度进行重新论证，防止对整个建筑工程的造价和工程进度造成严重的影响。

结束语

建筑结构作为建筑的重要支撑，在建筑过程中占有重要地位。随着我国高层建筑的不断发展，高层建筑的结构设计的要求越来越高，需要协调好建筑外观的设计要求的同时，又必须满足一定的安全系数。所以，设计人员要有坚实的理论基础、灵活的思维、严谨的工作态度，这样才能使建筑的结构设计更加合理、更加完善。

参考文献

[1]孙凯.高层建筑结构设计的问题及对策探讨[J].价值工程，2011（06）.

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关键词：高层建筑，结构设计，抗震，基础，自重

随着社会经济和科学技术的飞速发展，建筑设计理论以及建筑施工技术不断完善，建筑材料与施工机械设备的性能不断改进，这为高层建筑的发展提供了良好的条件。但是高层设计是一项十分复杂的工程，涉及体系众多，为了保证建筑设计的科学和合理性，高层建筑的结构设计必须放在设计工作的首位。

一、高层建筑结构设计总体原则

高层建筑结构设计的最终目的就是保证整座建筑的安全与稳定，因此，高层建筑结构设计也要遵循一定的原则：结构计算在计算简图的基础上进行，在结构设计时一定要选择适当的计算简图；在基础设计时，要综合考虑建筑的整体结构、周围环境以及施工条件，并且要有详细的地质勘测报告，选择科学合理的设计方案。计算机飞速发展为工程设计带来方便的同时，也带来了很多工程计算的问题，由于软件和人为的因素，结构工程师要对电算结果认真分析，仔细校对；结构设计必须确保建筑物具有足够的承载力、刚度以及变形能力，对于结构设计中的关键受力构件以及薄弱位置，必须采取合理的构造措施[1]。

二、结构设计的主要特点

1、 高层建筑结构设计中水平荷载成为设计的决定性因素

（a） （b）

图1 高层结构设计的受力和变形示意图

垂直轴向载荷对高层建筑物的设计有很大的影响，但是由受力分析可以看出，水平载荷同样起着很大的作用，并已成为结构设计的控制因素。

高层建筑结构底部所受的竖直向下的轴向力N和倾覆力矩M与高度H之间的关系如下：

结构底部的轴力N = ωH

结构底部的倾覆力矩

M =1/2 qH2 （均布水平荷载）

式中，ω、q分别为沿建筑单位高度的竖向荷载、均布水平荷载。

对于达到一定高度的建筑来说，建筑物的自重在竖直方向上会产生轴力，由于不同的建筑有着不同的结构设计，所以不可避免还会在某些竖直的构件上产生弯矩，这些数值的大小与建筑的高度成正比关系。

2、 高层建筑结构设计中侧移成为设计的控制指标

因为高层建筑与其它较低的建筑有很大的不同，较高的建筑物受到的风载荷比较多，在此作用下结构的侧移会急剧增大，水平位移增加的速度最快。为了有效抵抗高层建筑结构水平载荷产生的结构侧移，必须慎重选择抗侧力结构体系，不仅要有足够的承载力，而且还要有较强的侧向刚度，将侧移控制在一定的范围之内，避免不安全因素的出现[2]。

3、 高层建筑的结构设计中结构延性成为其中重要的设计指标

与普通高度的建筑不同，高层建筑的柔性会更大一些，因此在地震剪切波的作用下，会产生相对较大的变形。为了确保建筑具有较好的抗震特性，要求结构在塑性变形之后仍然具有较强的结构变形能力和较强的能量吸收和耗散能力。

4、 高层建筑的结构设计中的轴向变形不容忽视

对于高层建筑来说，由于建筑比较高，无法避免相对较大的竖向载荷产生，所以就会在柱中引起比较大的、轴向的变形，对建筑中的连续弯梁的弯矩产生一定的影响，进而连续梁中间支座处的负弯矩值就会减小，相反，跨中正弯矩和端支座的负弯矩就会变大。

三、高层建筑结构设计中的要点分析

1、重点考虑有关抗震的设计要求

抗震设计是高层建筑需要重点考虑的问题，建筑在正常使用的时候存在竖向载荷和风载荷等，为了符合抗震设计所有要求，高层建筑必须要有良好的结构抗震性能[3]。使高层建筑能够在小地震中不坏，中度地震可维修，大地震保持不塌，从而避免大量的人员伤亡和财产损失。建筑结构的延性计算是比较困难的，建筑构件需要达到一定的柱轴压比和剪切压比等等，从而达到理想的延性，保证高层建筑的质量。

非抗震设计时，结构构件截面承载力设计表达式为γ0S≤R

式中： γ0 ―结构重要性系数。在一、二、三级的情况下，系数分别不小于1.1、1.0 和0.9[4]。

R ― 结构构件的承载力设计值。

抗震设计时，其表达式为S≤γRE

式中， γRE ― 承载力抗震调整系数。

对钢筋混凝土构件，按表2-1 中的规定采用，当仅考虑竖向地震作用时，各类结构构件的承载力抗震调整系数均采用1.0。

表1 承载力抗震调整系数

构 架

类

别

梁 轴压比小于0.15 的柱 轴压比不小于0.15的柱

剪力墙 各类构

件

节点

受 力状 态 受弯 偏压 偏压 偏压 局部承压 受剪、偏拉 受剪

γRE 0.75 0.75 0.80 0.85 1.0 0.85 0.85

在抗震设计中一般采用材料在非抗震设计时的许可强度值，但是必须要引入承载力抗震调整系数γRE 来提高其承载力。对于轴压比小于0.15的偏心受压柱，其承载力抗震调整系数与梁相同[4]。

2、高层建筑基础设计要求

无论高层建筑还是普通建筑，基础设计都是至关重要的。要保证建筑物的基础有足够的抗压强度和足够的稳定性，将地基的变形限制在允许的范围之内，地基的压强设计值P不大于地基的许用承载力设计值F，即

P=[（F+G）/A] ≤F

式中 F ― 上部结构传至基础顶面的竖向力设计值

G ― 基础自重和基础上的土重设计值

A ― 基础底面面积

F ― 地基承载力设计值（是经深度、宽度修正后的地基承载力）

地基的变形计算值Δ不大于地基的允许变形值Δmax。由于基础需要长期在地下容易受到潮湿的环境，有时甚至会受到地下水的浸渍。基础应该采用具有高耐久性的材料，并且在混凝土中应该适当加大钢筋保护工作。要将建筑物整体的刚度和相邻建筑物的影响综合考虑，做到安全、经济并有足够的强度。

3、减轻高层建筑结构的自重

在高层建筑的结构设计中，如何减轻自重是个十分有意义的问题。单从地基的承载能力或桩基的承载能力来考虑，同样的桩基或者地基，在不加基础造价或处理措施的情况下，减轻建筑物的自重，将会有显著的经济效益。同样，减轻建筑物的自重对建筑物提高自身的抗震性能是一个十分有效的办法，比较轻的自重就会使建筑物在地震上下振动时的惯性大幅减弱，从而减弱对基础造成的冲击。高层建筑的重心比较高，由于地震的作用，在建筑物低层会作用很大的倾覆力矩。由于惯性的作用，在竖直方向上，构件会产生比较大的附加轴向力。所以，在保证设计要求的前提下，减轻建筑物自重就显得尤为重要[3]。

四、结语

如今摩天大楼在世界主要城市已经随处可见，高层建筑的结构设计也给工程设计人员带来新的挑战。在高层建筑结构设计中，工程设计人员必须综合考虑各项设计原则和实际因素，确保高层建筑物的结构设计安全，消除设计安全隐患。

参考文献：

[1] 黎藜，李志. 高层建筑结构设计浅析[J].中国建筑企业，2011（6）：27-28.

[2] 杨利，席艳. 浅谈高层建筑结构设计的注意事项[J].城市建设理论研究（电子版），2011（16）.