高层建筑结构抗震设计论文篇1
超高层建筑高度要求与结构类型和抗震烈度密不可分，超高层结构设计要进行两种方法以上的抗震核算，并且进行抗震设防专项审查。世界超高层建筑有迪拜哈利法塔，高828m；广州塔，高600m、上海环球金融中心，高492m等。超高层建筑因其超高的高度而具有不同于普通建筑和高层建筑的特点。首先，对于超高层建筑，传统的砖、石等材料已难以适用，其结构类型也更具选择多样性，如钢筋混凝土结构、全钢结构和混合结构等。其次，超高层建筑的垂直交通与消防，由于其超高的高度，较依赖于垂直交通，同时也给消防增加了困难，这就要求超高层建筑的每一层都需设置灵敏的烟雾报警器、自动喷淋和适当的避难所。最后，超高层建筑通过对风作用效应、重力荷载作用效应、施工过程的影响、空间整体工作计算、结构整体内力与位移、抗震性能等设计计算分析，进而提高超高层的抗震性和安全性。
2超高层建筑结构抗侧刚度设计与控制
为了提高超高层建筑的抗震性，其足够的结构侧向刚度必不可少。足够的结构侧向刚度不仅可以保障建筑物的安全性、抗震性，还可在一定程度上有效抵抗建筑结构构件的不利受力情况及极限承载力下的安全稳定性。设计超高层建筑的结构抗震侧向刚度，应重点从其结构体系和刚度需求进行。
2.1结构设计。结构初步设计根据建筑高度和抗震烈度确定高度级别和防火级别。超高层结构设计首先满足规范要求的高宽比限值和平面凹凸尺寸比值限值，其次控制扭转不规则发生：在考虑偶然偏心影响的规定水平地震力作用下，扭转位移比不大于1.4；最大层间位移角不大于规范限值的0.4倍时，扭转位移比不大于1.6；混凝土结构扭转周期比不大于0.9，混合结构及复杂结构扭转周期比大于0.85。最后设计过程中严格控制偏心、楼板不连续、刚度突变、尺寸突变、承载力突变、刚度突变等现象。满足结构设计规范的同时，还应考虑建筑师的设计意图和功能需求，同时满足设备专业设计要求。结构平面的规整程度直接影响着抗震设计的强弱，尽量采用筒体结构，以使得承受倾覆弯矩的结构构件呈现为轴压状态，且其中的竖向构件应最大程度的安置在建筑结构的外侧。各竖向构件和连接构件的受力合理、传力明确，降低剪力滞后效应，杜绝抗震薄弱层产生。
2.2结构侧向刚度控制。超高层建筑的抗震性能设计主要与结构侧向刚度的最大层间位移角和最小剪力限制相关。对于层间位移角限值，其是衡量建筑抗震性的刚度指标之一，地震作用应使得建筑主体结构具有基本的弹性，保证结构的竖向和水平构件的开裂不会过大。同时，因超高层建筑的底部楼层、伸臂加强层等特殊区域的弯曲变形难以起主导作用，所以应采取剪切层间位移或有害层间位移对其变形进行详细的分析与判断。对于最小地震剪力，其最重要的两个影响因素是建筑结构的刚度和质量，当超高层建筑难以达到最小地震剪力要求时，设计人员应该结合具体情况适度的增加设计内力，提高其抗震能力和稳定性，然而，当不能满足最小地震剪力时，还需通过重新设计或调整建筑结构的具体布置或提高刚度来提高建筑物在地震作用下的安全性，而非单纯增高地震力的调整系数。
3超高层建筑的性能化抗震设计
超高层建筑的抗震性能设计，国内主要根据“三个水准，两个阶段”，即“小震不坏、中震可修、大震不倒”。超高层建筑来说，其建筑工程复杂、高度极高、面积大、成本高，一旦受到地震损害，其损失程度会更高，因此，必须充分考虑各方理论、实际情况和专家意见，兼顾经济、安全原则，定量化的展开超高层建筑的性能化抗震设计。同时，相关文件虽针对超高层建筑结构的性能化设计制定了较具体且系统的指导理念，涉及宏观与微观两个层面。但是，由于结构构件会受到损坏，且损坏与整体形变情况的分析计算都需进行专业的弹塑性静力或动力时程计算，而目前我国尚未形成相关的定量化的评价体系，因此，设计人员应在积极参考atC-40和Fema273/274等规范。此外，对于弯曲变形为主导的建筑结构，在大震作用后应尤其注重构件承载力的复核。
4超高层建筑多道设防抗震设计
除了上述注意事项外，针对超高层建筑进行抗震性设计时，还因注重设计多道的抗震防线。多道抗震防线是指一个由一些相对独立的自成抗侧力体系的部分共同组成的抗震结构系统，各部分相互协同、相互配合，一同工作。当遭遇地震时，若第一道防线的抗侧移构件受到损害，其后的第二道和第三道防线的抗侧力构件即会进行内力的重新调整和分布，以抵御余震，保护建筑物。目前，我国超高层建筑主要依靠内筒和外框的协同工作来达到提供抗侧刚度的目的，包含两种受力状态：首先，建筑的内外结构通过楼板和伸臂析架来协调作用，进而使得外部结构承受了较多的倾覆弯矩和较少的剪力，而内筒则承受了较大的剪力和一些倾覆弯矩，广州东塔就是此受力方式的典型；其次，以交叉网格筒或巨型支撑框架为代表的建筑外部结构，其十分强大，依靠楼板的面内刚度，外部结构即可同时承受较大的倾覆弯矩和剪力，如广州西塔。
5结语
高层建筑结构抗震设计论文篇2
关键字：高层结构设计抗震
abstract:thehigh-risebuildingisadevelopmentdirectionintheconstructionindustrywithitsparticularmeaning.asforahigh-risestructuredesign,theproblemmaybeintricate.thispaperanalyzesaseismicdesignofthenecessaryfromthestructureofthehigh-risebuildingcharacteristicsofbuildings,andexploresthehigh-risebuildingdesignconceptandaseismaticmeasures.andahigh-risebuildingstructuredevelopmenttrendisbrieflyintroduced.Keywords:high-risebuilding,structure,seismicdesign
中图分类号：S611文献标识码：a文章编号：
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.
高层建筑结构抗震设计论文篇3
关键字：高层钢结构建筑；抗震设计；震害；基于性能
中图分类号：tU97文献标识码：a
1.高层钢结构建筑抗震设计理念
建筑结构的抗震设计包括三个方面：一是概念设计，即把握抗震设计的主要原则，弥补由地震作用和结构地震反应的复杂性而造成抗震计算不准确的不足；二是抗震计算，为抗震设计提供量的保证；三是构造措施，为抗震概念及计算提供有利的保障。
高层建筑钢结构抗震设计基本原理：保证结构的完整性，提高结构的延性以及设置多道结构防线。
高层钢结构应采用全刚接框架，当结构刚度不够时，可采用中心支撑框架、钢框架混凝土芯筒或钢框筒结构形式；但在高烈度区（8度和9度区），宜采用偏心支撑框架和钢框筒结构，从而保证结构具有较好的延性。对于钢框架支撑结构及钢框架混凝土芯筒结构，钢支撑或混凝土芯筒部分的刚度大，可能承担整体结构绝大部分地震作用力。但钢支撑或混凝土芯筒的延性较差，为发挥钢框架部分延性好的作用，承担起第二道结构抗震防线的责任，要求钢框架的结构承载力不能太小，为此框架部分按计算得到的地震剪力应乘以调整系数，达到不小于结构底部总地震剪力的25%和框架部分地震剪力最大值1.8倍两者的较小值。高层钢结构和混凝土结构一样也要满足以下三个原则即强柱弱梁的原则（保证梁端的破坏先于柱端的破坏）、强剪弱弯的原则（弯曲破坏先于剪切破坏）以及强节点弱构件的原则（构件的破坏先于节点的破坏）。
建筑的平面布置宜简单规则，并使结构各层的抗侧力刚度中心与质量中心接近或重合，同时各层的刚心和质心接近在同一竖直线上，建筑的开间和进深宜统一。高层钢结构建筑不宜设置防震缝，但薄弱部位应注意采取措施提高其抗震能力，如当结构平面布置不规则时，可设置防震缝。
2.高层钢结构建筑主要震害特征及分析
钢结构的强度高、延性好、重量轻、抗震性能好。总的来说在同等场地、烈度条件下，钢结构房屋的震害较钢筋混凝土结构房屋的震害要小。例如在墨西哥的高烈度区内有102幢钢结构房屋，其中59幢为1957年以后所建，在1985年9月的墨西哥大地震中，1957年以后建造的钢结构房屋倒塌或严重破坏的不多，而钢筋混凝土结构房屋的破坏就要严重得多。
高层钢结构在地震中破坏形式有节点连接破坏、构件破坏及结构倒塌。节点连接破坏中一种是支撑连接破坏，一种是梁柱连接破坏。1978年日本宫城县远海地震造成钢结构建筑的破坏更多是支撑连接破坏。1995年日本的阪神地震造成了很多梁柱刚性连接破坏。高层建筑钢结构构件破坏主要表现为支撑压屈（支撑在地震中所受的压力超过其屈曲临界力时即发生压屈破坏）、梁柱局部失稳（梁或柱在地震作用下反复受弯，在弯矩最大截面处附近由于过度弯曲可能发生翼缘局部失稳破坏）、柱水平裂缝或断裂破坏。1995年日本阪神地震中，位于阪神地震区芦屋市海滨城的52栋高层钢结构住宅，有57根钢柱发生断裂，其中13根钢柱为母材断裂，7根钢柱与支撑连接处断裂，37根钢柱在拼接焊缝处断裂。结构倒塌是地震中结构破坏的最严重的形式。钢结构建筑尽管抗震性能好，但在地震中也会发生倒塌。1985年墨西哥大地震中有10幢钢结构房屋倒塌，1995年的日本阪神地震中也有钢结构房屋倒塌。
3.常规的抗震设计与基于性能的抗震设计的对比
为了更有效地将地震所带来的灾害及损失降低，随着对地面运动特征和结构地震反应特征认识的不断深化，高层建筑抗震设计思想也在不断完善，美国从上世纪90年代陆续提出了一些有关抗震性能设计的文件（如atC40、Fema356、aSCe41等），近几年由洛杉矶市和旧金山市的重要机构了新建高层建筑（高度超过160英尺、约49m）采用抗震性能设计的指导性文件。2008年美国一学术组织“国际高层建筑及都市环境委员会（CtBUH）”发表了有关高层建筑（高度超过50m）抗震性能设计的建议。日本从1981年起已将基于性能的抗震设计原理用于高度超过60m的高层建筑。高层建筑采用抗震性能设计已形成一种发展趋势。
我国常规抗震设计方法是满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”的设防目标，按指令性、处方形式的规定进行设计，通过结构布置的概念设计、小震弹性设计、经验性的内力调整、放大和构造以及部分结构大震变形验算，即认为可实现预期的宏观的设防目标，但随着新技术、新材料、新结构体系的发展，这种抗震设计方法已经不能很好地满足现在高层建筑的抗震功能的深层次要求，更加不能有效地控制地震所造成的损失。
基于性能的抗震设计理论是20世纪90年代初由美国学者提出，按此理论设计的结构在未来的地震灾害下能够维持所要求的性能水平。基于性能的抗震设计理论是一种更加合理的设计理念，它将抗震设计以保障人民生命安全为基本目标转化为在不同风险水平地震作用下满足不同的性能目标，通过多目标、多层次的抗震安全设计来最大限度保障人民生命安全，采用多个预期的性能目标，包括结构的、非结构的、设施的各种具体性能指标，由业主选择具体工程的预期目标，而且提出了符合预期性能要求的论证，包括结构体系、详尽的分析、抗震措施和必要的试验，并经过专门的评估予以确认。通过对两者的分析比较可以看出基于性能的抗震设计的优越性，它代表了未来结构抗震设计的发展方向。
4.结语
通过以上的阐述及分析我们可以看到基于性能的抗震设计能够更好的强化结构抗震的安全目标和提高结构抗震的功能要求，在新修订的建筑抗震设计规范中也得到了体现，然而基于性能的抗震设计也存在一些问题，例如地震作用的不确定性，结构分析模型及参数选用存在不少经验因素，模型试验以及震害资料的欠缺，存在的这些问题都需要进一步的改进与完善，从而减少地震所带来的灾害与损失。
参考文献：
[1]李国强建筑结构抗震设计中国建筑工业出版社2009
[2]范高层建筑结构东南大学出版社2008
[3]史庆轩高层建筑结构设计科学出版社2006
[4]沈蒲生高层建筑结构设计中国建筑工业出版社2006
高层建筑结构抗震设计论文篇4
关键词:高层建筑；抗震；设计
中图分类号：tU972文献标识码：a
一、建筑抗震的理论分析
（一）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。
（二）抗震设计的理论
1.静力理论。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。
2.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求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。
3.: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求也不断增多。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。
二、高层建筑抗震设计中经常出现的问题
（一）抗震设防烈度低
现行的建筑结构设计安全度己不能适应国情的需要，建筑结构设计的安全度水平应该大幅度提高。我国现行抗震设防标准是比较低的，中震相当于在规定的设计基准期内超越概率为10%的地震烈度，较低的抗震设防烈度放松了高层建筑的抗震要求
（二）地基的选取不合理
高层建筑应选择位于开阔平坦地带的坚硬土场地或密实均匀中硬土场地，远离河岸，不应垮在两类土壤上，避开不利地形、不采用震陷土作大然地基，避免在断层、山崖、滑坡、地陷等抗震危险地段建造房屋。高层建筑的地基选取不恰当可能导致抗震能力差
（三）部分建筑物高度过高
按我国现行高层建筑棍凝土结构技术规程(JGJ3-2002)规定，在一定设防烈度和一定结构型式下，钢筋棍凝土高层建筑都有一个适宜的高度。在这个高度，抗震能力还是比较稳妥的，但是目前不少高层建筑超过了高度限制。在震力作用下，超高限建筑物的变形破坏性态会发生很大的变化，建筑物的抗震能力会下降，很多影响因素也发生变化，结构设计和工程顶算的相应参数需要重新选取。
（四）材料的选用不科学
结构体系不合理。由于我国建筑结构主要以钢筋棍凝土核心筒为主，变形控制要以钢筋棍凝土结构的位移限值为基准。但因弯曲变形的侧移较大，靠刚度很小的钢框架协同工作减小侧移，不仅增大了钢结构的负担，血且效果不大，有时不得不加大棍凝土筒的刚度或设置伸竹结构，形成加强层才能满足规范侧移限值。
三、高层建筑结构抗震设计的措施
（一）推广使用隔震和消能减震设计。目前我国和世界各国普遍采用的传统抗震结构体系是“延性结构体系”，即适当控制结构物的刚度，但容许结构构件在地震时进入非弹性状态，井具有较大的延性，以消耗地震能量，减轻地震反应，使结构物“裂而不倒”。采取软垫隔震、滑移隔震、摆动隔震、悬吊隔震等措施，改变结构的动力特性，减少地震能量输入，减轻结构地震反应，是一种很有前途的防震措施。提高结构阻尼，采用高延性构件，能够提高结构的耗能能力，减轻地震作用，减小楼层地震剪力。
（二）减少地震能量输入
积极采用基于位移的结构抗震设计，要求进行定量分析，使结构的变形能力满足在预期的地震作用下的变形要求。除了验算构件的承载力外，要控制结构在大震作用下的层间位移角限值或位移延性比;根据构件变形与结构位移关系，确定构件的变形值;并根据截面达到的应变大小及应变分布，确定构件的构造要求。对于高层建筑，选择坚硬的场地土建造高层建筑，可以明显减少地震能量输入减轻破坏程度。错开地震动卓越周期，可防止共振破坏。
（三）在高层建筑的方案设计阶段
结构材料选用也很重要。可以对材料参数随机性的抗震模糊可靠度进行分析，改变过去对结构抗震可靠度的研究只考虑荷载的不确定性血忽略了其他多种不确定因素，综合考虑了材料参数的变异性，地震烈度的随机性及烈度等级界限的随机性与模糊性对结构抗震可靠度的影响。
（四）高层建筑减轻结构自重
从地基承载力来看，如果是同样的地基条件，减轻结构自重意味着在不增加基础或地基处理造价的情况下，可以多建层数，特别是对于软土更为明显。地震效应与建筑质量成正比，结构质量的增加必然引起地震力的增大。高层建筑由于高度较大，重心较高，地震作用倾覆力矩也随质量的增加而增大。设计时要求高层建筑物的填充墙及隔墙应采用轻质材料。
（五）高层建筑结构应设置多道抗震防线。
建筑物应设置多道抗震防线，当第一道防线的构件在强烈地震作用下遭到破坏后，后备的第二道乃至第二道防线能抵挡后续的地震动的冲击，使建筑物免于倒塌。高层结构形式应采用具有及壁式框架的框架剪力墙，剪力墙框架简体，筒中筒等多道抗震防线结构体系。
四、高层建筑结构抗震设计的展望
建筑材料对结构抗震的影响越来越得到重视。建筑材料的各个抗震指标的提升可以提高高层建筑的抗震能力，研制新的建筑材料可推动高层建筑结构抗震技术的发展。通过优化的抗震方法设计，来实现高层建筑的抗震要求。按照结构综合抗震能力的要求采取抗震措施时，对同一建筑结构不同的楼层和不同部位的构件，构造措施的基本要求不同。当同一建筑结构不同部位的性能要求有明显差异时，也可有响应不同的基本要求。设计人员在掌握性个结构抗震措施的基本原则要求和构造基本抗震措施的基础上，发挥主观能动性，通过优化方法设计出满足抗震设防标准的建筑结构。结构减震体系采用的是以“柔”克“刚”的新概念，它通过调性结构动力特性、隔震、减能或控制来达到抗震的目的。计算机模拟抗震试验得到广泛应用。将制作好的模型或结构构件放在模拟地震振动台上，台面输入某一确定性的地震记录，能够较好地反映该次确定性地震作用的效果。计算机模拟环境可以拟真抗震效果，帮助利学改进各因素，有效抗震
五、结束语
随着新型结构原理的进步，高性能材料的发展，计算机技术水平的不断提高，促使人类建筑再上一个新的台阶。新型结构体系结构形式复杂，分析难度大，全面细致的考虑结构各个构件和每个组成部分，成为今后新型结构体系设计和考虑的重点。
参考文献：
1杨学林、益德清，多塔楼高层结构振动特性与抗震设计[J].工程力学，2001.
2刘大海、杨翠如、钟锡根，高层建筑抗震设计[m].北京:中国建筑工业出版社，1993.
作者简介：
高层建筑结构抗震设计论文篇5
关键词：高层建筑；结构；抗震设计；抗震效果
中图分类号：tU208文献标识码：a
随着世界工程人员和研究人员对地震作用研究的深入，抗震理论研究的越来越完善，工程人员和研究人员对抗震设计的经验总结也越来越全面。同时，抗震设计也越来越受到重视，更多的研究会更专注于抗震设计。弹性理论分析已经相当成熟，现代的弹塑性分析取得了很大的进展，但是还有很多关键的问题尚未得到很好地解决，这也将是今后结构弹塑性抗震分析科研和工程实践的发展方向。结构的抗震作用是直接关乎人类生命和财产安全的，因而结构的抗震性能亟待提高，抗震理论分析亟待完善。
一、高层建筑结构抗震设计的目标分析
随着现今的高层建筑愈来愈多，高层建筑基于性态的抗震设计必然显得尤为重要，传统的“小震不坏，中震可修，大震不倒”的抗震设防目标显然是不够水准的，设计上的突破就显得势在必行，笔者认为还要从以下两个评价水准进行考察：
1、正常使用水准评价
一般情况下，对于重现期大约为50a的地震，建筑物只能出现的损伤应该可以忽略，结构在设计时要求结构的反应状态基本处于弹性反应状态。
2、倒塌水准评价
大量研究表明，对于重现期与2500a的地震水准非常接近的地震，要对最大地震振动有所预计，并设计为真正遇袭的条件能有效防止倒塌，并能证实以下几点：
（1）、对于结构中所有的延性构件，其非弹性变形需求必须都比其变形能力要低；
（2）、对于具有非延性破坏模式的结构部件，其中对力的需求应大于等于其名义上的强度；
（3）、对于超高建筑物，又或者是复杂建筑物在设计上，对于起控制作用的构件还必须要证实其受到中等地震的振动作用，仍能保持弹性。
二、影响建筑物抗震效果的因素
要提升高层建筑物其结构的抗震效果，在设计前就必须对影响建筑物抗震效果因素有所了解。笔者结合工程实践，可以从以下几个方面进行分析：
1、建筑使用材料
建筑结构选用什么样的材料将直接对抗震效果构成影响，不过目前由于种种原因，这个因素往往被人们忽视了。大量理论研究和实验证实：通常情况而言，建筑物受到地震作用力的大小与其质量构成线性关系，两者成正比例。实验表明，在同等地震环境下，对建筑物材料的选择就相当关键，选用越合理，可以促使其受到越小的地震作用力；相反，材料选择的不恰当，不精细，容易导致建筑物因此而遭到来自地震的作用力达到很大。正因为如此，在实际的建筑物的设计和建设中，应多采用隔断、维护墙、板楼等构件，尽量采用质轻的建筑材料如加气混凝土板、空心砖、塑料板材等等，如此一来，能有效的提高建筑物的抗震性能。
2、工程的施工质量
光有好的材料，如果建筑结构施工过程不科学，如果不是每一个环节的质量控制都能做到位，也必然会影响建筑结构的抗震效果。为此，在高层建筑项目的具体施工中，相关部门一定要强化监管，严格把各个环节做到规范，提高高层建筑施工管理的质量，通过对建筑结构质量严格的控制来提升结构抗震的效果。
3、建筑的结构设计质量
大量工程实践表明，结构设计是影响抗震效果一个最大的因素，实践经验告诉我们，无论点式住宅或是版式住宅，只有进行科学的、合理的结构设计，保证抗震措施合理，建筑物才能达到抗震的目的。
理论研究表明，建筑物一旦对平面的布置呈现为复杂情况，导致质心与刚心有不一致的时候，一旦发生地震，在地震的作用下，将会加剧地震的作用影响力，导致破坏性有所增强。所以，我们在对建筑物的结构进行平面布置设计时，应尽量将建筑物质心和刚心设计在同一点，借此使得建筑物的抗震能力能有效地提升。具体进行建筑结构设计的时候应注意以下几点：
（1）、控制出屋面建筑部分的高度，不宜太高，借此有效地降低地震过程的鞭梢影响；
（2）、在设计中如果遇到平面布置不规则的建筑，设计时应注意偏离建筑结构刚心远端的抗震墙等等。
4、地质环境情况
实践证实，在地震中地质环境对建筑物造成破坏的原因可以是多方面的，包括以下几个方面：
（1）、因为岩石断层、地表滑坡、山体崩塌等等因素导致地表发生了运动，引发对建筑物的破坏；
（2）、海啸、水灾等次生性灾害引发对建筑物的破坏。
而这些因素中，有些影响因素是能够借助具体的工程措施进行有效预防的。对于具体的建筑项目，对于建筑工地的位置的选择，必须事先对场区实施详尽的勘测，对地形和地质条件进行详尽的分析，对于不利地段要有效避开，挑选出能有效提升建筑物抗震效果的地点。
三、高层建筑抗震设计的方法
在具体的高层建筑进行结构抗震设计时，我们应该重点从减小地震作用力的输入，以及如何增强地震抵抗力两个方面进行思考，具体的有以下5个方法：
1、促进地震发生时能量的输入能有效地减少
（1）、对于具体的工程设计，应采用积极的、基于位移的结构抗震方法，定量分析具体的设计方案，有效地保证结构的变形弹性能够达到预期地震作用力下变形的需求。
（2）、在验收建筑构件的承载力的同时，对建筑结构在地震作用下的层间位移限值实施有效的控制。
（3）、应综合分析建筑构件的变形和建筑结构的位移两者之间精确的关系，有效地确定构件的变形值；
（4）、结合建筑物的实际如建筑界面的应变分布及其大小来对建筑构件的构造需求进行有针对性的设计。
（5）、选择坚固的场地，实施建筑施工，亦是有效减少地震发生作用时能量的输入的另一个方面。
2、运用高延性设计
理论研究和实践表明，对于一个具体的高层建筑而言，如果其承载能力不是很大，但是其具有的延性较高，那么当地震发生时，它也是不容易倒塌，这是由于延性构件能够充分地吸收地震带来的能量，使得建筑物能经受住很大的结构变形。实践证明，延性结构的运用，在很多情况下是有效的，它可以消耗地震能量，有效减轻地震反应，促使地震给高层建筑带来的破坏被有效地减弱，避免重大损失的发生。
3、注重抗震结构的设计
设计的质量和方法决定着抗震效果的高低，因此，高层建筑抗震设计的结构必须得到足够的重视。从国内外高层建筑结构的设计上来看，主要为如下三种：“框――筒”、“筒中筒”和“框架――支撑体系”。
4、重视建筑材料的选择
在高层建筑的抗震方案设计中，建筑结构的材料选择也非常重要。首先，我们可以对建筑材料的参数进行抗震性能的分析，从整体上对材料的参数变异性进行研究，而不能仅考虑建筑材料的承载力忽略其他因素。从抵抗地震的角度来讲，就是要控制建筑结构的延性需求，这就要求我们从高层建筑建设施工的各方面，来选择符合抗震需求而且经济适用的建筑结构材料。
5、增多抗震防线的建设
高层建筑结构防震可以设置多道抗震防线，增强对地震的抵抗力。高层建筑物设置多层的地震抵抗防线，第一道防线遭到破坏之后，有后备的第二道、第三道甚至更多的防线对地震的作用力进行阻挡，避免高层建筑物的倒塌。高层建筑结构进行抵抗地震设计时，可以采用具有多个肢节和壁式框架的“框架剪力墙”等防震结构。框架剪力墙具有性能较好的多道防线抗震结构，其中的剪力墙是第一道抗震防线也的主要的抗侧力构件。所以，剪力墙要足够多，保证它的承受能力较高，不小于高层建筑底部地震倾覆力矩的一半。
参考文献：
[1]吕西林・复杂高层建筑结构抗震理论与应用[m]・2007・
[2]刘华新,孙志屏,孙荣书.抗震概念设计在高层建筑结构设计中的应用[J].辽宁工程技术大学学报,2007(2).
高层建筑结构抗震设计论文篇6
关键字：高层建筑;抗震;结构;方法;措施;
0.引言
目前我国民用建筑最常见的建筑结构形式主要有钢结构、框架结构、砖混结构和木结构，随着经济的快速发展，高层建筑不断增多，其抗震设计措施也越来越复杂，特别是我国处于地震多发区，高层建筑的抗震设计措施尤为重要。本文作者结合多年高层建筑施工经验，对高层建筑结构抗震设计中应注意的一些问题进行了探讨，以供结构设计人员参考借鉴。
1.高层建筑抗震中常见得问题
（1）部分建筑物高度过高
目前，我国大部分高层建筑大都采用混凝土结构，在一定的设防烈度和结构形式下，高层混凝土建筑只能限制在相应的高度下，如果超出了这个高度，因建筑的自重荷载增大，且抗震能力降低，给建筑设计带来较高的难度，假如发生地震，高层建筑就会发生变形破坏，导致建筑物出现倒塌，给国家和人民带来人员伤亡和财产损失，因此对于高层建筑的抗震设计，就需要结构设计师严格按照相关技术规范及标准进行设计。
（2）地基的选取不合理
地基对高层建筑的抗震影响至关重要，如果基础不牢，在地震作用下，建筑物就会出现损坏现象。如果高层建筑设计前没有对建筑场地进行足够的地质勘查，或者在地质条件不佳的情况下，强行修建高层建筑，则很难达到高层建筑的抗震设计效果。为确保高层建筑的抗震安全，应选择地势开阔的场地，且保证基底是坚硬或密实均匀的中硬场地，严禁在山崖、滑坡、地陷等危险地段建造高层建筑。
（3）材料的选用不科学，结构体系不合理
在地震多发区，不仅要在设计上考虑抗震设防措施，同时还要选择抗震性能好的建筑材料;结构体系的合理选择关系到设计的成败，在我国，高层建筑主要以钢筋混凝土筒体结构为主，这种结构受到地震力的作用以钢筋混凝土结构的位移限值为基准。但是在地震作用下，高层建筑的弯曲变形的侧移较大，只能靠刚度很小的框架减小侧移，抗震效果较差，因此应加大混凝土的刚度和设置伸臂结构，以形成加强层，以减小高层建筑的侧移。
（4）较低的抗震设防烈度
我国根据地震情况，将全国划分成若干个地震烈度设防区，不同地区，高层建筑设防等级不同，如果高层建筑降低抗震设防，就会给建筑结构带来安全隐患。但我国现行的抗震设防标准时比较低的，中震仅相当于在规定的设计基准期内超越概率为10%的地震烈度，因此应重视高层建筑的地震设防烈度。
2.提高高层建筑结构的抗震性能措施与方法
2.1结构规则性
在抗震设防烈度比较高的地区修建建筑物，考虑到建筑物在地震时期抵抗地震作用的效果，可对建筑进行合理的布局，根据大量的地震灾害统计表明，建筑外观简单，并且对称的结构类型具有良好的防震性能。因此，设计人员在进行建筑外观设计时，应保证建筑的平立面外形尺寸、抗侧力构件布置、承载力分布等多方面都均匀分布，保持建筑结构的规则性，因为只有体型简单、结构刚度、质量沿建筑均匀变化的设计，才能保证建筑物具有足够的扭转刚度，承受地震力的作用。
2.2减少地震能量输入
在高层建筑抗震设计中，一般采用消能减震技术来减少地震能量的输入，其原理是指在建筑结构的某些部位，如节点、剪力墙、支撑、连接件或连接缝等位置设置消能元件，通过消能装置产生摩擦非线性滞回变形耗能来耗散或吸收地震能量，以减少主体结构的水平或竖向地震反应，从而避免结构产生破坏或倒塌，以达到减震抗震的目的。
虽然隔震技术和消能减震技术能够大幅度的提高建筑结构的抗震性能，但因为施工比较复杂，难以合理把握，因此在实际运用中，注重合理的设计及科学的施工，以保证房屋建筑具有优质的抗震性能。
2.3控制地震扭转效应
当地震发生时，平面布置不规则、不对称的建筑一般会发生水平位移，同时也会发生扭转性破坏，甚至会出现建筑整体倒塌，其主要原因是因为不规则的建筑的水平荷载中心与建筑结构刚度中心不重合，因此设计人员在进行抗震设计时应尽量选择规则、平整的外观设计，防止出现扭转效应的影响。建筑物在扭转作用的影响下，各片抗侧力结构的层间变形不同，其中距离轴线较远的结构边缘的抗侧力单元的层间侧移最大;当地震力作用在建筑结构上，各层的刚度中心未能在同一轴线上，甚至出现较大的差距，最终导致各层结构出现偏心或者扭矩发生变化，因此设计时，应该对各层的扭转修正系数分别计算，对周期比、位移比等指标进行严格控制。
2.4高层建筑减轻结构自重
我国高层建筑一般采用钢筋混凝土结构，这种结构具有自重大的特点，当建筑层数高时，对地基承载力的要求就比较高。因此，对于高层建筑，应该尽量减小建筑的自重，在不增加基础或地基处理造价的情况下，减小高层建筑自重对于地基的影响。同时，地震效应与建筑质量成正比关系，当结构质量增加时，其吸收的能量比较多，如果这些能量不能释放出来，就会对建筑造成损坏，另外，高层建筑高度大，重心较高，地震作用力产生的倾覆力矩增大，因此在设计中对于高层建筑，应尽量使用质量较轻的填充墙和隔墙。
2.5高层建筑结构应设置多道抗震防线
为了提高高层建筑的抗震性能，高层建筑应该多采用联肢、多肢及壁式框架剪力墙等多道抗震防线结构体系，当第一道防线被强烈的地震作用破坏后，后面的防线也能抵挡地震作用的冲击，避免建筑倒塌，带来人员伤亡。。
2.6选择合理结构类型
高层建筑受到地震作用会产生水平荷载和竖向荷载，其中水平荷载主要的表现形式为弯矩，使建筑物产生较大的倾覆弯矩，加大对建筑的损坏;竖向荷载主要是建筑结构产生轴线力，从而出现侧向位移。其中水平荷载对建筑物的影响最大因此设计人员在对高层建筑受力设计时，应该对水平荷载进行合理的控制，在满足建筑功能及抗震性能的前提下，尽可能的选择切实可行的结构类型，使其具有良好的结构性能。例如，钢混结构就具有刚度大、空间整体性好、材料资源丰富等优点，可在减小自重的情况下，提高地基的承载力，提高抗震能力。
3.结束语
新型结构体系的发展和广泛应用满足了现代社会对建筑物的使用功能和外观的要求，在高层建筑结构抗震设计中，结构工程师应重视结构计算的准确性及具体实际情况，遵循高层建筑的设计原则和设计理念，综合多方面因素进行考虑，选择最有效的高层建筑结抗震体系，从而保证高层建筑的安全性。
参考文献
[1]徐家云，张俊.高耸结构抗震控制[J].地震工程与工程振动，2012，03.
高层建筑结构抗震设计论文篇7
关键词：建筑结构抗震设计理念趋势
1抗震设计思路的概述
我国结构计算理论经历了经验估算、容许应力法、破损阶段计算、极限状态计算，到目前普遍采用的概率极限状态理论等阶段。现行的《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068-2001）则采用以概率理论为基础的结构极限状态设计准则，以使建筑结构的设计得以符合技术先进、经济合理、安全适用的原则。概率极限状态设计法更科学、更合理，但该法在运算过程中还带有一定程度近似，只能视作近似概率法，并且仅凭极限状态设计也很难估算建筑物的真正承载力。事实上，建筑物是一个空间结构，各种构件以相当复杂的方式共同工作，并非是脱离结构体系的单独构件。
地震具有随机性、不确定性和复杂性，要准确预测建筑物所遭遇地震的特性和参数，目前是很难做到的。而建筑物本身又是一个庞大复杂的系统，在遭受地震作用后其破坏机理和破坏过程十分复杂。且在结构分析方面，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，也存在着不确定性。因此，结构工程抗震问题不能完全依赖“计算设计”解决。应立足于工程抗震基本理论及长期工程抗震经验总结的工程抗震基本概念，从“概念设计”的角度着眼于结构的总体地震反应，按照结构的破坏过程，灵活运用抗震设计准则，全面合理地解决结构设计中的基本问题，既注意总体布置上的大原则，又顾及到关键部位的细节构造，从根本上提高结构的抗震能力。
2.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。他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。
3.抗震设计的理论
3.1.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，仅假定结构力为刚性，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）。
3.2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地震底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。
3.3.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实验技术的发展外，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，他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的输入，建筑物简化为多自由度体系，计算得到每一时刻建筑物得地震论证，从而完整抗震的设计工作。
4.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，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。
5.高层建筑抗震分析和设计的趋势
5.1基于位移的结构抗震设计
我国现行的结构抗震设计，是以承载力为基础的设计。即：用线弹性方法计算结构在小震作用下的内力、位移；用组合的内力验算构件截面，使结构具有一定的承载力；位移限值主要是使用阶段的要求，也是为了保护非结构构件；结构的延性和耗能能力是通过构造措施获得的。为了实现基于位移的抗震设计，第一步需要研究简单结构（例如框架及悬臂墙）的构件变形与配筋关系，实现按变形要求进行构件设计；进而研究整个结构进入弹塑性后的变形与构件变形的关系。这
就要求除了小震阶段的计算外，还要按大震作用下的变形进行设计，也就是真正实现二阶段抗震设计，这是结构抗震设计的发展趋势。
5.2动力时程响应分析的状态空间迭代法
该种方法把现代控制理论中的状态空间理论应用到高层建筑结构动力响应问题，根据结构动力方程，引入位移与速度为状态变量，导出状态方程，给出非齐次状态方程的解，进而建立状态空间迭代计算格式。经工程实例验算，具有较高精度。特别对多自由度体系的多输入、多输出等问题的动力响应解法，效率较高。
5.3材料参数随机性的抗震模糊可靠度分析
该种方法从结构整体性能出发，改变过去对结构抗震可靠度的研究只考虑荷载的不确定性而忽略了其他多种不确定因素，综合考虑了材料参数的变异性，地震烈度的随机性及烈度等级界限的随机性与模糊性对结构抗震可靠度的影响。其研究成果可用于对现有的结构进行抗震可靠度评估，并可用于指导基于可靠度理论的结构抗震设计。
5.4隔震和消能减震设计的推广和应用
目前我国和世界各国普遍采用的传统抗震结构体系是“延性结构体系”，即适当控制结构物的刚度，但容许结构构件（如梁、柱、墙、节点等）在地震时进入非弹性状态，并目具有较大的延性，以消耗地震能量，减轻地震反应，使结构物“裂而不倒”。这种体系，在很多情况下是有效的，但也存在很多局限性。
随着社会的不断发展，对各种建筑物和构筑物的抗震减震要求越来越高，使“延性结构体系”的应用日益受到限制，传统的抗震结构体系和理论越来越难以满足要求，而由于隔震消能和各种减震控制体系具有传统抗震体系所难以比拟的优越性，在未来的建筑结构中将得到越来越广泛的应用。
结语:
各国历次大地震对人类造成的严重灾害的经验教训,使世界各国地震工程学者及抗震设计人员逐步取得了较为一致的认识,经济与安全的关系,是结构抗震设计的重要技术政策,从长远观点看,如何从我国高层建筑设计现状及国际高层建筑抗震设计发展趋势出发,探求一种实用可行的合理抗震设计分析方法,是处于地震设防区域高层建筑发展的新方向.
参考文献:
高层建筑结构抗震设计论文篇8
关键词：高层建筑；建筑结构；抗震设计；设计应用
中图分类号：tU97文献标识码：a
引言
地震作为最严重的自然灾害之一，一旦发生，就会给社会带来巨大的人员伤亡和经济损失。近几年来，国内外地震灾害频发，无情地剥夺了上百万人的生命。而这些伤害基本上都是由于建筑物的倒塌引起的，尤其是高层建筑。若在建筑结构的设计当中能加强抗震概念的设计，将会从一定程度上减小损失。因此，如何才能够提高高层建筑的抗震性能的概念设计已经成为了建筑行业研究的重点工作。
一、抗震概念设计
传统的结构设计理论为建筑结构设计提供了一些计算方法，但是这些方法主要是针对结构设计中的一些细节，而忽略了对整体结构的考虑。因此，传统的结构设计理论并不能完全地适用于高层建筑的抗震设计，照本宣科式的结构设计不能满足现代建筑物的要求。在高层建筑的抗震设计当中，设计师们都会融入概念设计。抗震概念设计是指根据以往的工程经验和地震灾害的发生情况，从整体上研究工程项目的抗震决策，包括使用材料的种类、抗震方案以及结构的内部构造等等方面。
二、高层建筑结构设计中抗震概念设计的意义
高层建筑结构设计中应该非常重视抗震概念设计，因为高层建筑结构非常复杂，当发生地震时具有动力不确定性特点，人们对地震时对结构认识的局限性，再加上材料性能和施工安装的变易性、模拟地震波的模糊性等因素，导致计算结果和实际之间具有很大的差异。简单的依赖数值计算获得结构并不能有效的解决高层建筑的实际抗震问题，尤其是地质特征的差异性原因，导致许多国家甚至是地区指定的抗震规范都有明显的差异。高层建筑结构抗震概念设计在依据数值计算的基础上，还增加了实践经验元素，并且结构概念设计甚至比分析计算更重要，使得这一抗震设计理念能够满足区域差别下从事高层建筑结构设计的实际需求。强调高层建筑结构设计中抗震概念设计的重要性，其目的是为了引起高层建筑结构工程是在进行建筑结构设计时，特别重视相应的结构规程以及抗震概念设计中的相关规定，从而摆脱传统的结构设计中只重视计算结果的误区，要求结构工程师严格的按照结构设计计算原则，再结合地区的抗震规范，以此保证高层建筑结构的抗震性能。
三、高层建筑结构设计中抗震概念设计的原则
(1)结构的整体性。在高层建筑结构中，楼盖的整体性对高层建筑结构的整体性起到十分重要的作用，其相当于水平隔板，不仅要求聚集和传递惯性力至各个竖向抗侧力的子结构，还要求这些子结构具有较强的抗震能力，能够抵抗地震作用，尤其是当竖向抗侧力子结构的分布不均匀、结构布置复杂以及抗侧力子结构的水平变形特征存在差异时，整个高层建筑就依靠楼盖使抗侧力子结构进行协同工作。
(2)结构的简单性。结构的简单性指的是结构在地震作用下具有明确、直接的传力途径。在高层建筑抗震设计规范中明确规定“结构体系应该有明确的计算简图与合理的地震作用传递途径”，只有结构简单，才能对结构的位移、内力以及模型进行分析，准确的分析出高层建筑抗震的薄弱环节，然后采取相应的措施，避免薄弱环节的出现。
(3)结构的刚度。结构的刚度和抗震能力水平在地震作用下是双向的，确定结构的刚度，然后合理的布置结构能够抵抗任意方向上的地震作用。通常状况下，地结构沿着平面上两个主轴方向都应该具有足够的刚度与抗震能力，结构的刚度不仅仅应该控制结构的变形，还应该尽可能降低地震作用对高层建筑结构的冲击，如果结构发生较大的变形，将会产生重力二阶效应，导致结构失衡而被破坏，降低高层建筑的抗震可靠性，因此，在抗震概念设计中，应该重视结构的刚度设计。
(4)结构的规则性与均匀性。高层建筑的竖向和立面的剖面布置应该规则，结构侧向刚度的变化应该巨晕，避免侧向刚度以及抗侧力结构承载力的突变。沿着建筑物的竖向，机构布置和建筑造型应该规则和相对均匀，避免传力途径、刚度以及承载力的突变，防止结构在竖向上的某一楼或者少数楼层之间出现薄弱的环节。
四、抗震概念设计在高层建筑结构设计中的应用
(1)抗震概念设计应该重视高层建筑的结构规律。在高层建筑的抗震概念设计应用中，应该对高层建筑的体型设计进行科学的修正，保证在质量、刚度、对称、规则上分布均匀，保证设计的整体性，避免局部出现刚度过大的问题。高层建筑的结构布局对抗震概念设计具有十分重要的作用，简单、对称的建筑在地震中的应力分析和实际反映很容易做到，并且能够达到相一致，但是在凹凸的立面与错层设计的高层建筑中，当地震发生时将会产生复杂的地震效应，很难做到对高层建筑抗震效果的最佳分析。因此，高层建筑的抗震概念设计应该重视结构的规律性。
(2)抗震概念设计在结构体系上的应用。高层建筑抗震结构体系是抗震概念设计的关键，抗震概念设计在结构体系上的应用依据高层建筑物的高度以及抗震等级选择合适的抗侧力体系，通过概念近似手算确定结构设计方案的可行性以及主要构件的基本尺寸。抗震结构方案选择的合理性，直接影响建筑抗震概念设计的经济性与安全性。合理的选择建筑结构体系，应该注意以下三个方面:其一，选择建筑结构体系时，应该对因为部分结构或者部分构件的破坏而导致整体建筑结构体系丧失对抗震能力或者重力荷载的承载能力，应该坚持抗震设计原则中的赘余度功能和内力重分配功能，这一原则的重要性在许多建筑物地震后的实际状况中都得到了很好的印证;其二，选择建筑结构体系时，不仅仅应该要求建筑体系的受力明确、传力合理以及传力路线，还应该有合理的地震作用传递途径和明确的计算简图，这些都应该和不间断的抗震分析相符合;其三，其中延性是建筑结构中的重要特性之一，结构体系的变形能力取决于组成结构的构件和连接的延性水平，提高结构构件的延性水平，是提高高层建筑抗震设计概念在建筑结构设计应用中的重点问题，通过采用竖向和水平向混凝土构件，能够增强对砌体结构的约束，当配筋砌体在地震中即使产生裂缝也不会倒塌或者散落，保证高层建筑早地震中不至于丧失对重力荷载的承载能力。
(3)抗震概念设计在结构构件上的应用。高层建筑抗震的实现需要各个构件的支撑，因此，抗震结构体系中的各个构件都必须具有一定的刚度与强度，并且还应该具有可靠的连接性。高层建筑的结构体系是一个多层次超静定结构，因此其抗震结构也应该设置多道抗震防线，这样在地震作用下，即使一部分构件先被破坏，剩余的构件依然具备支撑的作用，形成独立的抗震结构，承受地震力与竖向荷载。因此，合理的预见高层建筑结构先屈服或者破坏的位置，适当的调整构件的强弱关系，形成多道抗震防线，实现对高层建筑结构体系的合理控制，这是结构抗震耗能的一种有效措施，是建筑抗震结构概念设计的重要内容。
结束语
高层建筑的结构设计不仅仅是种技术，某种程度上更是一门艺术。无论什么设计，它都没有唯一的答案，只有通过不断的比较、研究，才能找到最优方案。这就要求设计师们不懈努力地去追求完善的设计方案。随着社会的发展，高层建筑的设计已经不能盲目地照搬课本上的规范和计算机程序，需要创新。总而言之，一幢建筑物，要想做到“小震不坏，中震可修，大震不倒”，就应该要做好文中所提到的几个重点。高层建筑物中的抗震结构设计使建筑结构的设计更加人性化，更加合理化。除此之外，抗震概念设计不仅拓宽了建筑结构设计的思路，同时还为高层建筑的设计提供了新的方向，在建筑行业当中发挥了重要的作用。
参考文献
高层建筑结构抗震设计论文篇9
关键词：抗震分析；高层建筑；结构
中图分类号：t0文献标识码：a文章编号：1672-3198（2008）12-0389-01
1现行规范抗震分析与设计的内容
我国现行抗震规范要求高层建筑的抗震计算主要是在多遇地震作用下，按反应谱理论计算地震作用，用弹性方法计算内力及位移，并用极限状态方法设计构件。对于重要建筑或有特殊要求时，要用时程分析法补充计算，并进行罕遇地震作用下（大震）的变形验算。这种先用多遇地震作用进行结构设计，再校核罕遇地震作用下结构弹塑性变形的方法，即二阶段设计方法。同时规范还规定了结构在罕遇地震作用下的弹塑性变形的结构弹塑性分析方法。
结构弹塑性分析可分为弹塑性动力分析和弹塑性静力分析两大类。弹塑性动力分析，采用杆模型和层模型等简化的结构计算模型。杆模型计算的优点是可以得到杆件状态随时间的变化过程，也可得到各楼层的反应。但耗时多、费用昂贵、结果数据量大且分析比较繁冗，在国外也极少采用。层模型计算能得到各楼层的反应，例如层剪力、楼层侧移和层间转角、层间位移延性比等，它主要是从宏观上即层间变形检验结构在大震作用下的安全性。层模型计算的数据相对较少，适宜于进行宏观检验，也便于计算多条地震波作用。但无论是采用杆模型还是层模型进行弹塑性时程分析，计算结果受地震波的影响较大且不存在唯一答案，有时难以判断。
上世纪九十年代中期一些学者相继提出弹塑性静力分析方法用于结构抗震分析。这种方法并非创新，但有较多优点。由弹塑性静力分析，可以了解结构中每个构件的内力和承载力的关系以及各杆件承载力间的相互关系；检查是否符合强柱弱梁，并可发现设计的薄弱部位；还可得到不同受力阶段的侧移变形，给出“底部剪力一预点侧移”关系曲线以及“层剪力一层间变形”关系曲线等等。后者即可作为各楼层的“层剪力一层间位移”骨架线，它是进行层模型弹性时程分析所必须的参数。只要结构一定，其结果不受地震波的影响，只与初始楼层水平荷载的分布有关。
2我国高层建筑抗震抗震分析与设计中常见问题
2.1高度问题
按我国现行《高层建筑混凝土结构技术规程》规定综合考虑经济与适用的原则，给出了各种常见结构体系的最大适用高度。
这个高度是在我国目前建筑科研水平、经济发展水平和施工技术水平下，较为稳妥的，也是与目前整个土木工程规范体系相协调的。对于超高限建筑物，应当采取科学谨慎的态度。因为在地震力作用下，超高限建筑物的变形破坏性态会发生很大的变化，随着建筑物高度的增加，许多影响因素将发生质变，即有些参数本身超出了现有规范的适宜范围，如安全指标、延性要求、材料性能、荷载取值、力学模型选取等。
2.2结构体系问题
在地震多发区，采用何种建筑材料或结构体系较为合理应该得到人们的重视。我国150m以上的建筑，采用的三种主要结构体系（框一筒、筒中筒和框架一支撑），这些也是其他国家高层建筑采用的主要体系。但国外特别在地震区，是以钢结构为主，而在我国钢筋混凝土结构及混合结构占了90%。如此高的钢筋混凝土结构及混合结构，国内外都还没有经受较大地震作用的考验。混合结构的钢筋混凝土内筒往往要承受80%以上的地震作用剪力，有的高达90%以上。由于结构以钢筋混凝土核心筒为主，变形控制要以钢筋混凝土结构的位移限值为基准。但因其弯曲变形的侧移较大，靠刚度很小的钢框架协同工作减小侧移，不仅增大了钢结构的负担，而且效果不大，有时不得不加大混凝土筒的刚度或设置伸臂结构，形成加强层才能满足规范侧移限值。此外，在结构体系或柱距变化时，需要设置结构转换层。加强层和转换层都在本层形成大刚度而导致结构刚度突变，常常会使与加强层或转换层相邻的柱构件剪力突然加大，且加强层伸臂构件或转换层构件与外框架柱连接处很难实现强柱弱梁。因此在需要设置加强层及转换层时，要慎重选择其结构模式，尽量减小其本身刚度，减小其不利影响。
2.3在某些烈度区采用了较低的抗震措施与构造措施
现在许多专家学者提出，现行的建筑结构设计安全度己不能适应国情的需要，认为我国“取用了可能是世界上最低的结构设计安全度”并主张“建筑结构设计的安全度水平应该大幅度提高”。此外，对于“小震不坏，中震可修，大震不倒”这个抗震设计原则，在新形势下也有重新审核的必要。
设防标准低的根本原因在于国家财力物力有限。我国建筑结构抗震设计除了设防烈度较低外，具体抗震计算方法和构造规定的安全度也不如国外，在配筋率、轴压比、梁柱承载力匹配等一系列保证抗震延性的要求上，与外国相比，也有异同。随着社会财富的增长，结构失效带来的损失愈来愈大，加之结构造价在整个投资中的比例下降，因而有人主张结构在设防烈度下应该采用弹性设计，特别是高烈度区要有严格的抗震措施与抗震构造措施来保证结构的安全。
3抗震分析与设计的新趋势
（1）基于性能的结构抗震设计现场理论pBD（performance-basedDesign）方法。
上世纪90年代美国学者Bertero.R和Bertero.V.V等研究人员首先明确提出了基于性能的抗震设计概念，这种方法主要是将结构的性能目标转化为破损指标和位移需求，并且对基于性能的抗震设计进行了持续的研究，并将其作为新一代的抗震设计方法。
（2）动力时程响应分析的状态空间迭代法。
这种方法把现代控制理论中的状态空间理论应用到高层建筑结构动力响应问题。根据结构动力方程，引入位移与速度为状态变量，导出状态方程，给出非齐次状态方程的解，进而建立状态空间迭代计算格式。经工程实例验算，具有较高精度。特别对多自由度体系的多输入、多输出等问题的动力响应解法，效率较高。
（3）材料参数随机性的抗震模糊可靠度分析。
该方法从结构整体性能出发，改变过去对结构抗震可靠度的研究只考虑荷载的不确定性而忽略了其他多种不确定因素，综合考虑了材料参数的变异性，地震烈度的随机性，烈度等级界限的随机性与模糊性对结构抗震可靠度的影响。研究成果可用于对现有的结构进行抗震可靠度评估，并可用于指导基于可靠度理论的结构抗震设计。
参考文献
［1］王军.某超限高层的抗震性能设计［J］.福建建筑，2008，（7）.
高层建筑结构抗震设计论文篇10
关键词：民用建筑；抗震设计；理论分析；问题；方法
引言：由于我国是一个地震多发的国家，分布广、频率高、强度大、震源浅，是世界上地震灾害最严重的国家之一。近几年来，各国历次地震对人类造成了严重灾害，通过总结大量的经验教训，促使结构抗震设计不断发展。这就要求结构工程师不仅要运用好抗震计算分析，而且要重视结构概念设计，使建筑设计与建筑抗震设计有机地结合起来，建筑抗震设计水平才能达到一个比较完善的高度。
1、民用建筑抗震的理论分析
1.1.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。
1.2.抗震设计的理论
1.2.1、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）。
1.2.2、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。
1.2.3、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。
2、民用建筑结构的抗震设计需注意的问题
2.1.考虑质量偶然偏心的依据和方法
国外多数抗震设计规范认为，需要考虑由于施工、使用等因素所引起的质量偶然偏心或地震地面运动的扭转分量的不利影响。现行国家标准《抗震规范》中，对平面规则的结构，采用增大边榀结构地震作用效应的简化方法考虑偶然偏心的影响。对于高层建筑而言，规定直接取垂直于地震作用方向的建筑物每层投影长度的5%作为该层质量偶然偏心来计算单向水平地震作用，是和国外有关标准的规定一致的。实际计算时，可将每层质心沿参考坐标系的同一方向（正向或负向）偏移，分别计算地震作用和作用效应；也可近似按照原始质量分别情况计算地震作用，再按规定的质量偶然偏心位置分别施加计算的地震作用，分别计算结构的地震作用效应。对于连体结构、多塔楼结构，相对分离的塔块可按自身的边长确定相应楼层的质量偶然偏心值。
2.2.楼层扭转位移控制条件
正常情况下，楼层位移比的上限条件是不应超过的，根据文献，"规则性要求的严格程度，可依设防烈度不同有所区别。当计算的最大水平位移、层间位移值很小时，扭转位移比的控制可略有放宽。"因此，特殊条件下，个别楼层扭转位移比值超过规定的上限要求也是允许的，可由有关超限审查机构审查确定。
所谓"最大水平位移、层间位移值很小"，一般要求层间位移角不大于位移角限制的1/3。
2.3.连梁刚度折减系数
首先，连梁刚度折减是针对抗震设计而言的，对非抗震设计的结构，通常不宜对连梁刚度进行折减。其次，抗震设计时，连梁刚度折减系数的取值，应满足连梁正常使用极限状态的要求，一般与设防烈度有关，设防烈度高时可多折减一些，设防烈度低时可少折减一些，但一般不小于0.5。当连梁刚度折减系数取值小于0.5时，与之相连的剪力墙肢设计应加强，连梁本身必须满足非抗震设计的承载能力和正常使用极限状态的设计要求。
3、完善民用建筑的抗震设计方法
完善民用建筑的抗震结构设计主要涉及三个方面，其中包括建筑结构的整体性、结构之间的连接性、结构材料的刚度设计等。
3.1.提高建筑结构的整体性
具备一定特殊性的民用建筑结构在设计环节方面容易出现考虑不周全的情况。忽略了建筑结构的整体性，就会影响到结构的抗震性能。因此，在建筑物的结构设计当中，我们应当遵循结构整体性的原则，让建筑物在地震的环境中仍然能保证整体的稳定性，以此增强自身的抗震性能。另外，由于民用建筑在设计过程中会呈现出不同的结构风格，这些结构风格也将在很大程度上影响到建筑结构的稳定性和抗震性。因此，在提高建筑结构整体性的过程中我们应当增强彼此之间的相互作用能力，提高建筑物的稳定性和抗震性。
3.2加强建筑结构之间的连接性
建筑结构之间存在着连续性，这种连续性将极大影响到建筑的稳定性和抗震性。民用建筑只有基于良好的结构连接，才能够承载地震的外来力量并实现良好的结构预应力。具体来说就是建筑结构之间的连接性能够满足民用建筑物在地震环境中承受得住外界增强的力，确保自身的安全性。
3.3.加强民用结构的刚度设计
在民用建筑结构的抗震设计上，设计人员和建筑人员通常都对刚度有着较为严格的要求。刚度设计主要涉及到两个方面，其中包括横向岩性、竖向刚度等内容。由于民用建筑有着较为复杂的受力特性，这就要求在抗震性能的设计中，更加注重他们在结构竖向和横向方面的计算，以此提高结构的整体稳定性，减小在地震环境中的破坏。
3.4.注重民用建筑结构类型的选择
民用建筑结构类型的选择成为了抗震设计中的重要环节之一，它实际上是影响建筑结构抗震性的关键因素。
在抗震结构类型的选择上，我们应当将施工进度、施工计划纳入选择条件之中来，这不仅仅会影响到施工的进度而且会影响到建筑的造价，因此，我们需要科学的选择各个方面的内容，进行科学的抗震结构类型的选择。当今，我们的建筑物一般的都是采用钢筋混凝土结构，因此设计人员和建筑人员在抗震结构类型的选择方面应当选择以钢筋为主的方法，减少建筑物的自重，有效提高结构的整体刚性，满足抗震设计的需要。
4、结束语：现代建筑结构的设计，尤其是针对民用建筑来说，设计人员和建筑人员应当更加注重抗震性能和稳定性能的突出，明确安全性的设计原则，采用先进的抗震方式，以此来保障民用建筑良好的抗震性，实现现代建筑结构的安全性和舒适性。
参考文献：