建筑结构原理与设计 论文

《建筑结构原理与设计论文》

标题：关于高层建筑结构抗震设计的探讨

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关于高层建筑结构抗震设计的探讨

【摘要】高层建筑是社会经济发展和科技进步的产物。随着大城市的发展，城市用地紧张，市区地价日益高涨，促使近代高层建筑的出现。宏伟的高层建筑是经济实力的象征，具有重要的宣传效应，在日益激烈的商业竞争中，更扮演了重要的角色。然而,在强烈地震袭击下，高层建筑极易倒塌，因此高层建筑抗震工作一直是建筑设计和施工的重点。

【关键词】高层建筑；结构；抗震；设计

Theoretical knowledge through the study of building structure,combined with earthquake disasters on the seismic performance of several simple comparison and analysis,and structure introduced in the form of damage and destruction occurred in a variety of seismic design.seismic building structures Design method.to keep in mind lessons learned as a preventive measure,the earthquake damage and loss to bring people to a minimum.Next，We will introduce the seismic performance design of high buildings.

一、抗震设计基本要求

建筑结构抗震设计的基本要求是抗震概念设计思想的具体体现，我们在确定建筑抗震类别和设防标准、确定地震影响（设防烈度）等原则以外，抗震设计的基本要求还包括以下内容： 1.1 场地条件和地基基础

选择建筑场地时，应避开不利地段。当无法避开时，应采取有效措施。抗震规范规定了有利、不利和危险地段的划分。

地基和基础设计应符合的要求是：同一结构单元的基础不宜设置在性质截然不同的地基上；同一结构单元不宜部分采用天然地基部分采用桩基；地基为软弱

粘性土、液化土、新近填土或严重不均匀土时，应估计地基不均匀沉降或其他不利的影响，并采取相应措施。 1.2 建筑设计和建筑结构的规则性

合理的建筑布置在抗震设计中占有首要的地位。建筑设计首先应符合抗震概念设计的要求，不应采用严重不规则的设计方案。规则的建筑结构体现在：体型（平面和立面形状）简单，平面布置基本对称，结构质量和刚度分布均匀，并具有良好的整体性。对钢筋混泥土结构和钢结构多层和高层建筑，抗震规范列出了平面不规则的类型和竖向不规则的类型。同时，建筑设计人员也应该加强抗震知识修养，避免采用抗震能力差的严重不规则方案。 1.3 选择合理的抗震结构体系

结构宜有多道抗震防线，宜具有合理的刚度和承载力分布，同时应在两个主轴方向的动力性能宜相近。 1.4 对结构构件的要求

设计中要提高结构构件的延性，力求避免发生脆性破坏；同时也要保证结构构件之间的链接也具有较好的承载力和延性。 1.5 结构分析

采用二阶段设计方法时，抗震规范所规定的结构内力，变形的计算假定和计算模型，设计中应遵照执行。 1.6 非结构结构件抗震设计

对非结构构件，都应进行抗震设计。非结构构件的抗震设计，也应由相关专业人员分别负责。

1.7 合理使用材料、保证施工质量

合理使用材料、保证施工质量才能实现抗震设计的意图。抗震结构对材料和施工质量的特殊要求应在设计文件上注明。

二、高层结构抗震设计

2.1 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。 2.2 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。 2.3 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。

参考文献

[1]林宗凡.建筑结构原理及设计[第二版].高等教育出版社，2008.8

[2]朱镜清.结构抗震分析原理[M].地震出版社,2002.11.