高层建筑结构抗震设计精品(七篇)

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【关键词】高层建筑；抗震设计；破坏特点；设计方法

1．地震作用下高层建筑结构的破坏特点

随着社会经济的飞速发展，关于抗震设计也在不断优化。近几十年国内外发生的多次大地震资料中可以得出，在静荷载下受力合理的结构，在地震作用下就呈现出受力不合理而破坏，这是因为在地震作用下建筑物的动力反应有其特殊性，主要表现在以下几个方面。

1.1 地基方面

（1）在具有较厚软弱冲积土层场地，高层建筑的破坏率显著增高；（2） 地基土液化导致地基不均匀沉降，从而引起上部结构损坏或整体倾斜；（3） 建造在不利或危险地段的房屋建筑，因地基破坏导致房屋损坏。（4）当建筑结构的基本周期与场地自振周期相近时，因共振效应破坏程度将加重。

1.2 结构体系方面

（1）采用“填墙框架”的房屋结构，钢筋混凝土框架结构平面内柱上端易发生剪切破坏，外墙框架柱在窗洞处因受窗下墙的约束而发生短柱型剪切型破坏；（2） 采用框架一抗震墙体系的房屋结构，破坏程度较轻；（3）采用“底框结构”体系的房屋，刚度柔弱的底层破坏程度十分严重；采用“填墙框架”体系的房屋，当底层为敞开式框架间未砌砖墙，底层同样遭到严重破坏；（4）采用钢筋混凝土板、柱体系结构的建筑，因楼板冲切或因楼层侧移过大、柱脚破坏，各层楼板坠落重叠在地面。

1.3 刚度分布方面

（1）矩形平面布置的建筑结构，电梯井等抗侧力构件的布置当存在偏心时，因发生扭转振动而使震害加重；（2）采用三角形、L 形等不对称平面的建筑结构，同样在地震作用因发生扭转振动而使震害加重。

1.4 构件形式方面

（1）在框架结构中，通常柱的破坏程度重于梁、板；（2）钢筋混凝土多肢剪力墙的窗下墙通常会出现斜向或交叉裂缝；（3） 配置螺旋箍筋的混凝土柱，当层间位移角达到较大数值时，核心混凝土仍保持完好，柱仍具有较大的抵抗能力；（4） 钢筋混凝土框架如在同一楼层出现长、短柱并用的情况，短柱破坏较为严重。

1.5 房屋体形方面

（1）L形、T形、Y形等不规则平面房屋建筑破坏率显著增高；（2）有大底盘的高层建筑，裙房顶面与主楼相接处面积突然减小的楼层，即相邻楼层质量突变较大时，破坏程度加重；（3）防震缝设置宽度太小导致建筑物间发生碰撞破坏；（4）楼层平面形心与重心偏移越大，震害越严重。

2．高层建筑结构抗震设计的方法

对高层建筑结构的抗震设计时，要从减小地震作用力的输入和增强地震抵抗力两个方面进行考虑。下面将从五个方面进行分析：尽可能减小地震作用能量的输入，运用高延性设计、推广消震和隔震措施的运用，注重抗震结构的设计，重视建筑材料的选择，增多抗震防线的建设。将减小地震作用力和增强建筑的地震抵抗力二者结合起来，从两方面入手，进行建筑抗震的设计施工。

2.1 减少地震发生时能量的输入

在具体的设计中，积极采用基于位移的结构抗震方法，对具体的方案进行定量分析，使结构的弹性变形满足预期地震作用力下的变形需求。对建筑构件的承载力进行验算的同时，还要控制建筑结构在地震作用下的层间位移限值；并且根据建筑构件的变形和建筑结构的位移之间的关系，确定构件的变形值；根据建筑界面的应变分布以及大小，来确定建筑构件的构造要求。对于高层建筑来讲，在坚固的场地上进行建筑施工，可以有效减少地震发生作用时能量的输入，从而减弱地震对高层建筑的破坏程度。

2.2 运用高延性设计、推广消震和隔震措施

现在在我国，许多高层建筑进行抗震设计时，多采用延性结构，也就是适当的控制建筑结构的刚度，允许地震时结构的构件进入到具有很大延性的弹塑性或塑性状态，从而消耗地震作用时的能量，使地震反应减小，减弱地震给高层建筑带来的破坏和重大损失。如果某高层建筑的承载能力较小，但是具有较高的延性，那么在地震中它也不容易倒塌，因为延性构件可以吸收较多的能量，经受住很大的结构变形。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，减轻地震反应，使结构物“裂而不倒”。

进入20 世纪以来，人们对建筑物抗振动能力的提高做出了巨大的努力，并取得了显著的成果，其中阻尼器的使用在高层建筑的抗震方面有很大的作用。通过对阻尼器的利用，进行减震和能量的吸收，可以巧妙的避免或减弱地震对高层建筑的破坏作用。

2.3 注重抗震结构的设计

高层建筑抗震设计的结构应该得到人们的重视。我国150m 以上的建筑，采用的3 种主要结构体系(框-筒、筒中筒和框架- 支撑体系)，都是其他国家高层建筑采用的主要体系。我国钢材生产数量已较大，钢结构的加工制造能力已有了很大提高，因此在有条件的地方，建议尽可能采用钢骨混凝土结构、钢管混凝土(柱)结构或钢结构，以减小柱断面尺寸，并改善结构的抗震性能。

我国传统文化中“以柔克刚”具有较高的思想价值，可以指导结构抗震设计中的很多实际问题。在高层建筑结构的抗震设计中，可以从传统的硬性为主的抗震模式向以柔性为主的抗震模式转变，实现以柔克刚、刚柔相济，有效地减弱地震作用过程中释放的冲击力。比如，在高层建筑的拱形结构中有这样一个例子：迪拜帆船酒店，外观如同一张鼓满了风的帆，一共有56 层、321m高，就是运用拱结构抗震减灾的很好的例子。

2.4 重视建筑材料的选择

在高层建筑的抗震方案设计中，建筑结构材料的选择也非常重要。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而忽略其他因素。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。

当然，在非结构材料的选用中，我们应优先选用轻质的建筑材料，以最大限度的减轻结构自重，从而有效地减少地震作用。

2.5 增多抗震防线的建设

高层建筑结构防震可以通过设置多道抗震防线，增强对地震的抵抗力。高层建筑物设置多道地震抵抗防线，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-剪力墙是具有性能较好的多道防线的抗震结构，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。同时，为承受剪力墙开裂后重分配的地震作用，任一层框架部分按框架和剪力墙协同工作分配的地震剪力，不应小于结构底部总地震剪力的20％和框架各层地震剪力最大值的1.5倍两者的较小值。剪力墙结构中剪力墙可以通过合理设置连梁(包括非建筑功能需要的开洞组成多肢联肢墙，使其具有优良的多道抗震设防性能。

3 结束语

现代城市的发展促使高层建筑的不断增多，结构的抗震设计也显得越来越重要。而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。所以我们在以后的设计过程中应该明了结构设计的重点在哪里。

参考文献：

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关键词：结构设计剪力墙结构高层抗震设计

1抗震设计的理论

1.1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。

1.3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如何做好防范高层建筑抗震意识

2.1应当注意防震缝的设计，必须留有足够的宽度。

2.2平面形状或刚度不对称，会使建筑物产生显著的扭转，震害严重。

2.3凸出屋面的塔楼受高振型的影响，产生显著的鞭梢效应，破坏严重。

2.4高层部分和低层部分之间的连接构造不合理。

2.5框架柱截面太少，箍筋不足，柱子的延性和抗震能力不够而发生剪切破坏或柱头压碎。

2.6由于沿竖向楼层质量与刚度变化太大，是楼层变形过分集中而产生破坏。

2.7地基的稳定性问题要特别注意。

2.8伸缩缝和沉降缝宽度过小，碰撞破坏很多。

2.9不应在建筑物端部设置楼梯间，楼板有大洞口，因刚度不均匀而产生扭转。

2.10外纵墙门窗洞口过大，连梁尺寸太小，容易产生破坏。

2.11中间部分楼层柱子截面和材料改变或取消了部分剪力墙，产生刚度或承载力突变，形成结构薄弱层。

高层抗震设计的基本原则：小震不坏，中震可修，大震不倒。

高层建筑结构应根据房屋高度和高宽比、抗震设防类别、抗震设防烈度、场地类别、结构材料和施工技术条件等因素考虑其适宜的结构体系。

高层建筑的高宽比是对结构刚度、整体稳定、承载能力和经济合理性的宏观控制。

3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：1、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。2、除1款外的建筑结构，宜采用振型分解反应谱方法。3、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。

4抗震框架柱配筋要注意的三个方面

最小配箍率、最小体积配箍率、最小纵筋配筋率。当地下室做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。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。短柱：柱净高与截面宽度之比小于4的柱子。箍筋需全长加密。

4.1剪跨比

4.1.1柱剪跨比：柱子净高与2倍柱子截面高度的比值。

4.1.2梁剪跨比：剪跨与梁截面有效高度的比值。广义剪跨比=M/Vh=a/h.剪跨比反映了截面上正应力和剪应力的相对比值，在一定程度上也反映了截面上弯矩与剪力的相对比值。它对梁的斜截面受剪破坏形态和斜截面受剪承载力，有着极为重要的影响。

4.2高宽比

6、7度抗震设防烈度的A级高度建筑，其高宽比限值分别为：框架4，框剪5，剪力墙6，筒体6.抗震设计一般剪力墙结构底部的加强部位：墙肢总高度小于50m时取其总高度的1/6，大于50m时取 1/8，超过150m，取1/10.裙房与主楼相连时，加强范围也宜高出裙房至少一层。对于框剪结构或框筒结构，采用模拟算法2是比较合理的，可以避免剪力墙轴力远大于实际的不合情形。振型个数一般可以取振型参与质量达到总质量的90%所需的振型数。振型个数至少取3，最好为3的倍数。当考虑扭转耦联计算时，振型数应不少于9.对于多塔结构振型个数应大于12.高规要求有效质量系数不应小于90%.楼梯柱可视为短柱，箍筋需全长加密。

5短肢剪力墙―筒体（或一般剪力墙）在结构设计中应该注意的事项

5.1高层点（板）式住宅采用短肢抗震墙结构体系，只要抗侧力构件布局合理仍然是比较理想的一种结构体系，但在地震区，高层建筑中，剪力墙不宜过少，墙肢不宜过短，因此不应设计仅有短肢剪力墙的高层建筑，要求设置剪力墙筒体（或一般剪力墙），形成短肢剪力墙与筒体（一般剪力墙）共同抵抗水平力的结构。

5.2短肢墙的布置合理、对称、均匀、力求质量中心与刚度中心重合，短肢墙布置应以T形、L形 、］形、 +形为主，这样可增加短肢墙抗扭和出平面外稳定。

5.3短肢剪力墙结构的抗震薄弱部位是建筑平面外边缘的角部处的墙肢，当有扭转效应时，会加剧已有的翘曲变形，使其墙肢首先开裂，因此应加墙其抗震构造措施，如减小轴压比、增加纵筋和箍筋的配筋率。

5.4主要抗侧力结构筒体（或长墙）一般利用楼、电梯间，但要注意刚度的均衡性，不要集中在一处布置使建筑产生过大的扭转效应，同时筒体要有足够的刚度，其平面尺寸不宜过小，要使筒体和一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜小于结构总底部地震倾覆力矩的50%，形成多道抗震防线，为了确保水平力可靠传递，核心区楼板适当加厚，与核心筒相连的连梁按强剪弱弯设计，短肢墙之间的梁净跨不宜过小（一般取4~6M），使其具有一定的耗能作用

5.5短肢墙受力以承担竖向荷载为主，承担水平荷载为辅，其截面尺寸要适当，墙肢截面高度与厚度之比宜在5~8左右为好，且墙厚不小于200MM，当墙肢截面高度与厚度比小于等于3时，应按柱的要求进行设计，短肢墙在重力荷载代表值作用下产生的轴力设计值的轴压比，抗震等级为一、二、三时分别不宜大于0.5、0.6、0.7.对于无翼缘或端柱的一字形短肢剪力墙，因其延性更为不利，因此轴压比限值要相应降低0.1.

5.6短肢剪力墙的抗震等级应比一般剪力墙的抗震等级提高一级采用，主要目的是从构造上改善短肢剪力墙的延性。

5.7对于短肢剪力墙的剪力设计值，不仅底部加强部位应按规范调整，其他各层也要调整，一、二级抗震等级应分别乘以增大系数1.4和1.2，主要目的是避免短肢剪力墙过早剪坏。

5.8抗震设计时，短肢剪力墙截面的纵向钢筋的配筋率，底部加强部位不宜小于1.2%，其它部位不宜小于1.0%.

5.9各短肢墙应尽量对齐、拉直，使之与连梁一起构成较规则且连续均匀的抗侧力片。并且每道短肢墙宜有两个方向的梁与之连接。

5.10短肢墙的数量可多可少，肢长可长可短，主要视抗侧力的需要而定，还可以通过不同尺寸和布置调整刚度和刚度中心位置。

5.11短肢剪力墙―筒体（或一般剪力墙）结构体系，电算分析力学模型建议采用高层建筑结构空间有限元分析软件SATWE，短肢剪力墙结构体系考虑，各部位宜取两种力学模型分析结果的不利工况，短肢墙之间的梁应根据跨高比的不同分别按连梁、框架梁计算内力和配筋，（既一般情况下当短剪力墙洞口形成的跨高比小于5的连梁，应按连梁进行设计；当跨高比不小于5时，宜按框架梁进行设计），短肢墙仍属于剪力墙的范畴，配筋可采用一般剪力墙的计算方法，但是对于长宽比小于3的短肢墙则必须按柱的方法进行设计。注意整体计算需考虑填充墙对建筑基本自振周期影响，折减系数可取0.8~0.9

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关键词：高层建筑结构； 抗震设计；

一、引言

建筑抗震的实践表明，高层建筑物如果缺乏良好的抗震设计，没有良好的总体布置方案，仅仅依靠结构抗震计算，采取抗震构造措施是远远不够的，不能达到良好的抗震效果。当较强地震发生的时候，高层建筑物无法发挥很好的抗震效果，不能起到降低震害的效果。因此，在高程建筑设计的实际工作中，为了提高设计水平，保证高层建筑的强度和质量，提高高层建筑的抗震能力，必须重视取相应的策略，从多个方面入手，优化高层建筑结构的抗震设计，提高建筑结构的抗震能力，为人们的生产生活创造良好的条件。文章结合高层建筑的设计情况，主要探讨分析了抗震优化设计的相关问题，并提出了具体的提高高层建筑结构抗震能力的策略，以供实际工作进行参考和借鉴。

二、高层建筑结构抗震设计准则

抗震设计要刚柔相济，选择合适的结构形式，在增加结构刚度的同时也要增强地震作用，需要确定合理的抗震措施。保证结构的抗震性能主要是确保建筑物满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震目标。在地震力作用下，要求结构保持在弹性范围内正常使用。建筑物的变形破坏性态后不能发生很大的变化，经简单的修复后可正常使用。随着建筑物高度的增加，允许结构进入弹塑性状态，但必须保证结构整体的安全。因此，六级以上必须进行抗震设计。每次强震之后都会伴随多次余震，在建筑抗震设计过程中如果若一味的提高结构抗力，就会增加结构刚度。所以，建筑物在地震过程中既能满足变形要求，又能减小地震力的双重目标。因此，只有这样才能使建筑物抗震设计过程中防止造成建筑物局部受损。建筑物的抗震结构体系如果刚度太柔，首次被破坏后而余震来临时其结构将因损伤，结构构件协同工作来抵挡地震作用容易导致建筑物过大形变而不能使用。延性较好的分体系组成，地震发生时不会发生整体倾覆。因此，由若干个在地震发生时由具有较好延性。

三、 高层建筑结构抗震设计的关键问题

对于高层建筑来说，提高其抗震能力无疑是其十分重要的工作。而要提高抗震能力，首先就得做好设计工作，优化抗震设计，把握好其中的关键问题。具体来说，这些关键问题包括以下几个方面。

1. 场地选择。场地的选择对高层建筑结构的抗震能力会产生直接的影响。如果场地选择不好，不仅影响高层建筑的抗震性能，还会给人们的生产生活带来极大的不便。具体来说，在进行场地选择的时候，应该选择有利于抗震的场地，避开危险地段，避开对高层建筑结构抗震不利的地段。选择地段安全、地基稳定的地段。如果确实不能避开不良地段的话，为了提高高层建筑的抗震性能，就必须采取相应的促使对地段进行处理和加工，以满足施工的要求，提高高层建设结构的抗震能力。

2. 结构体系选择。第一，结构体系需要避免对高层建筑整体抗震产生不利影响。在进行设计的时候，需要考虑不能因为部分结构的破坏而导致整个高层建筑结构抗震能力下降或者丧失。即使某一构件停止工作，但是其他的构件却不能失去效能，以免影响整个高层建筑物的抗震能力。第二，结构体系需要有明确的计算简图和合理的地震作用传播途径。第三，结构体系必须具备良好承载能力、变形能力、消耗地震能量的能力。由于钢筋混凝土结构具有上述良好的能力，所以在高层建筑结构设计中，需要使用钢筋混凝土结构。第四，结构体系需要具

有合理的刚度和强度。这是应对地震，降低地震给高层建筑物带来损害的必备条件。

3. 结构的规则性。在高层建筑结构抗震设计中，还需要重视建筑平面布置的规则性。在平面布置上需要注意符合抗震的设计原则，采用规则的设计方案，不能采用不规则的方案。结构的规则性主要表现在高层建筑主体抗侧力结构上，尤其需要注意以下四个问题。第一，高层建筑主体抗侧力结构需要注意两个主轴方向的刚度需要比较接近，其变形特性还需要比较的相似。第二，高层建筑主体抗侧力结构构成变化比较均匀，不应当有突变的情况发生。第三，从高层建筑主体抗侧力结构的平面布置来看，需要注意的是，应该注意同一主轴方向的各片抗侧力结构刚度尽量均匀，这样有利于高层建筑整体的抗震性能的发挥。第四，高层建筑主体抗侧力结构的平面布置需要注意，中央核心和周边结构的刚度协调均匀，以避免产生过大的扭曲变形。

四、高层建筑结构抗震的设计探讨

高层建筑结构抗震的设计，指在注意总体布置上的大原则，进行结构设计时，顾及到关键部位的细节构造，全面合理地解决结构设计中的基本问题。需着眼于结构的总体地震反应，从根本上提高结构的抗震能力，按照结构的破坏过程。

1. 建筑场地的选择

选择有利的建筑场地，最好选择有利地段，为减轻高层建筑物的震害。当无法避开时，避开对建筑抗震不利的地段，在选址时，不应在危险地段建造甲、乙、丙类建筑。应加强地基勘察，应采取有效措施。对于不利地段，这就考虑了地震因场地条件间接引起结构破坏的原因。尽量避开不利地质环境，结构工程师应提出避开要求，如活动断层、溶洞、局部突出的山包等。

2. 建筑的平、立面布置

根据新的《建筑抗震设计规范（GB50011―2001），持力层的选择对建筑物的安全至关重要。要求建筑的形状及抗侧力构件的平面布置宜规则的整体性，不宜用轴压比很大的钢筋混凝土框架柱作为第一道防线。在相同的地震力作用下，又要考虑抗震的要求。多道抗震防线，避免采用严重不规则的设计方案。增大建筑物的固有周期，选择基础方案时，以减少输入主体结构的地震能量。受力性能比较明确，必要的强度的刚度和强度分布，既要考虑经济合理，达到减轻主体结构破坏的目的。

3. 抗震结构体系

抗震结构体系体型是抗震设计中应考虑的最关键问题，结合设计、经济条件综合考虑与确定，结构体系应具有多道抗震防线，应优先选用不承受重力荷载的构件如框架填充墙构件。应根据建筑类因素，抗震结构体系必须具有合理的地震作用传递途径，可避免因部分构件破坏而导致整个体系丧失抗震能力。抗震概念设计在选择建筑结构的方案和采取抗震措施时，首先要考虑地震动的性质及其对建筑影响，将橡胶垫层放置于上部建筑物与基础之间，应注意地震的不确定性及其一定的规律性，用以吸收震能量。

五、结语

文章结合高层建筑的设计，介绍了其结构抗震优化设计的关键问题，并分析了提高高层建筑结构抗震设计的具体措施，以期能够为高层建筑抗震设计的实际工作提供借鉴和指导。然而，高层建筑结构抗震优化设计是一个不断发展和进步的过程，随着新技术的运用和实际经验的总结，高层建筑结构抗震设计必将得到进一步的发展。今后在实际工作中，我们需要重视经验的积累和总结，并注重创新，以更好的推动高层建筑结构抗震优化设计的发展，为人们的生产生活创造良好的条件。

参考文献

[1]刘光绅，吴建奇.建筑结构抗震设防设计中的若干问题探讨[J].山西建筑，2010（3）.

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[关键词] 高层建筑 结构 抗震设计

引言

我国是一个多地震国家，VII度以上的高烈度区覆盖了1／2的国土，其中包括23个省会城市和2／3的百万以上人口大城市。目前我国正处在经济和社会迅速发展的时期，高层建筑工程的建筑规模已经位居世界之前列，而且可以预测：今后若干年，我国仍将是世界上高层建筑建设最多的国家。高层建筑是属于柔性建筑一类，风和地震作用是高层结构设计的主要侧向荷载，起着几乎是决定性的作用。而地震又是一种常见且具有较大危害的自然灾害，进行结构的抗震设计，减小建筑结构在地震作用下的生命和财产损失，一直是建筑结构设计人员和研究人员所关心和不懈努力去解决的问题。

结构工程师按抗震设计要求进行结构分析与设计，其目标是希望使所设计的结构在强度、刚度、延性及耗能能力等方面达到最佳，从而经济地实现“小震不坏，中震可修，大震不倒”的目的。但是，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。

一、建筑抗震设防目标

在2001年版的《建筑抗震规范》(GB50011-2001)中，我国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”。在新版的《建筑抗震规范》(GB50011-2010)中也有相同的提法，它说明对于建筑的抗震设计，这样的要求应该是不变的。它传达出了以下三个方面的含义：

（1）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。

（2）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。

（3）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,是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:

（1）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。

（2）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。

二、高层建筑结构的抗震计算方法

新规范《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)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；少数类型的建筑结构,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。

三、建筑结构抗震能力评估方法

3.1 弹塑性计量法

目前，弹塑性分析已经成为结构抗震设计的一个重要组成部分，国内外大量地震震害教训表明，建于强震区的早期结构，具有较高的地震易损伤性。如何评定这些已建结构的抗震性能，并据此进行合理的抗震加固，对最大限度的降低地震震害损失以及保护人民生命财产安全，都具有重要意义。

弹塑性分析法主要用于对现有结构或设计方案进行抗侧力能力的计算，从而估计其抗震能力，自从基于性能的抗震设计理论提出之后，该方法的应用范围逐渐扩大到新建建筑结构的弹塑性抗震分析。这种方法与传统的抗震静力方法区别主要在于它考虑了结构的弹塑性性能并将设计反应谱引入了计算过程和计算结果的解释。基本原理是：在结构上施加竖向荷载并保持不变，同时施加某种分布的水平荷载，该水平荷载单调增加，构件逐步屈服，从而得到结构在横向静力作用下的弹塑性性能。正因为弹塑性计量法的这种特点，已经在建筑结构抗震能力评估领域发挥越来越重要的作用，而其中弹塑性静力分析作为结构弹塑性变形分析方法之一，以其实用性较强的优点正受到越来越多的关注，已经被列入我国《建筑抗震设计规范》。

3.2 反应谱法

反应谱法是用动力方法计算质点体系地震反应，建立反应谱；再用加速度反应谱计算结构的最大惯性力作为结构的等效地震荷载；然后按静力方法进行结构计算设计的方法，因此，它是一种拟静力方法。我国抗震规范及高层规范都要求在高层建筑中用反应谱方法计算等效地震力，一般有两种方法 ：①反应谱底部剪力法，主要适用于当结构高度小于40m，沿高度方向质量刚度分布比较均匀， 以第一振型为主的高层建筑；②反应谱振型叠加法，当把结构简化为平面结构进行分析时，采用平方和的平方根法(SRS方法) ；当采用空间协同分析或空间分析方法时，考虑空间各振型的相互影响，采用完全二次方程法（CQC）方法，地震反应完全平方组合)。当然关于建筑结构抗震能力评估方法还有很多， 本文只是展示了这两种比较基本而且使用几率比较大的方法。

四、高层建筑结构设计中需要注意的问题

结合对新的抗震设计规范（GB50011―2010）的理解及自己的工作实践，个人认为目前高层建筑抗震在结构设计上设计需要注意以下几个方面的问题：

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,哪个又是意义不大的,这将是结构工程师在设计工作中首要的工作。

否则,如果选择了不合适的计算软件,不但会浪费大量的时间和精力,而且有可能使结构有不安全的隐患存在。

2)是否需要地震力放大,考虑建筑隔墙等对自振周期的影响。 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。

3)振型数目是否足够。 在新规范中增加一个振型参与系数的概念,并明确提出了该参数的限值。 由于在旧规范设计中,并未提出振型参与系数的概念,或即使有该概念,该参数的限值也未必一定符合新规范的要求,因此,在计算分析阶段必须对计算结果中该参数的结果进行判断,并决定是否要调整振型数目的取值。

五、提高我国建筑结构抗震能力的建议

5.1 研究开发更为合理的结构形式

随着科技日益高速发展，自重轻、跨度大、功能多样、施工周期短成为现代建筑结构的发展方向。因而，研制出轻质高强的新型建筑材料，研究开发合理的结构形式成为各种新型结构体系应运而生的前提和基础。

5.2 材料的选用和结构体系问题

在地震多发区，采用何种建筑材料或结构体系更为合理的问题应该得到人们的重视。我国高层建筑中常采用的结构体系有：框架、框架―剪力墙、剪力墙和筒体等几种体系，这也是其他国家高层建筑采用的主要体系。但国外，特别是地震区，是以钢结构为主，而在我国钢筋混凝土结构及混合结构却占了90％，如此高比例的钢筋混凝土结构及混合结构，国内外都还没有经受地震较大的考验。

钢结构同混凝土结构相比，具有优越的强度、韧性和延性以及强度重量比， 总体上看抗震性能好，抗震能力强。震害调查表明，钢结构较少出现倒塌破坏情况。在高层建筑中采用框架――核心筒体系，因其比钢结构的用钢量少，又可减少柱子断面，故常被业主所看中。钢与混凝土的混合结构中钢筋混凝土构件内往往要承受80％以上的地震层剪力，有的高达90％以上，由于结构以钢筋混凝土结构的位移值为基准，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，不仅增加了钢结构的负担，而且效果不大，有时不得不加大混凝土筒体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的要求。

在结构体系或柱距变化时，常常需要设置结构转换层。加强层和转换层都在本层形成很大的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墙柱构件的剪力突然加大，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。

参考文献

[1] 刘大海．高层建筑抗震设计[M]．北京：中国建筑工业出版社，2006.

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关键词：高层建筑，结构抗震，抗震设计，问题分析

Abstract: the structure of the high-rise building aseismic performance is of vital importance, this paper introduces the structural seismic design concept, this paper analyzes the high-rise buildings aseismic design of common problem, and points out that the structure of the high-rise building aseismatic measures and methods.

Keywords: high building, structure seismic, seismic design, problem analysis

中图分类号：TU973+.31 文献标识码：A文章编号：

1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 高层建筑抗震设计常见的问题

2.1 缺乏岩土工程勘察资料或资料不全。有的在扩初设计阶段还缺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，有的在规划设计或方案设计会审后就直接进入了施工图设计。无岩土工程勘察资料，设计缺少了必要的依据。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。

2.2 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。

2.3底框砖房超高超层。如1996年，对在杭设计单位作的一次专题普查，发现有69幢底框砖房超高超层。新项目亦普遍存在此现象，1999年某地块住宅竣工交付使用验收中发现有三幢底框砖房超高超层，甚至有超三层的。有一些项目擅自提高了设防标准，按照《建筑抗震设防分类标准(GB 50223-95)》划分应属六度设防的，但设计中提高了一度按七度设防，提高了建筑抗震设防标准，将会增加工程投资；有的项目严格应按七度采取抗震措施的，但设计中又按六度设防，减低了抗震设防标准，不利抗震。

2.4在高层建筑中，竖向体型有过大的外挑和内收，立面收进部分的尺寸比值B1/B不满足≥0.75的要求。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。砌体护墙砌筑在框架柱外又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。

2.5 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。更为严重的是这种情况并未引起目前大多数结构工程师的重视。

2.6 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。 2.7防震缝设置。对于高层建筑存在下列三种情况时，宜设防震缝：①平面各项尺寸超过《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程(JGJ 3-91)》中表2.2.3的限值而无加强措施；②房屋有较大错层；③各部分结构的刚度或荷载相差悬殊而又未采取有效措施；但有的竟未采取任何抗震措施又未设防震缝。结构抗震等级掌握不准，有的提高了，而有的又降低了，主要是对场地土类型、结构类型、建筑高度、设防烈度等因素综合评定不准造成。

3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：（1）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。（2）除1 款外的建筑结构，宜采用振型分解反应谱方法。（3）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。

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关键词：高层建筑；抗震设计；布置原则；方法技巧

中图分类号：TU97 文献标识码：A文章编号：

Abstract：The high-rise building structure design is a complex process, should from the structure design of choice structure horizontal plane, elevation layout, try to rule, and seismic and the wind resistance good structure system, and through the control these indicators, make the top the structural layout more reasonable, achieve better and more safe, durable of energy conservation and environmental protection effect.

Keywords: high building; Seismic design; Layout principle; Method and techniques

一、高层建筑结构抗震设计的布置原则

在高层建筑结构设计中，当结构体系确定后，结构总体布置应当密切结合建筑设计进行，使建筑物具有良好的造型和合理的传力路线。因此，结构体系受力性能与技术经济指标能否做到先进合理，与结构布置密切相关。

一个先进而合理的设计，不能仅依靠力学分析来解决。因为对于较复杂的高层建筑，某些部位无法用解析方法精确计算。因此，还要正确运用“概念设计”。“概念设计”是指对一些难以做出精确计算分析，或在某些规程中难以具体规定的问题，应该由设计人员运用概念进行判断和分析，以便采取相应的措施，做到比较合理地进行结构设计。以下论述的诸方面均须用概念设计的方法加以正确处理。

1、结构平面布置

高层建筑的开间、进深尺寸和选用的构件类型应符合建筑模数，以利于建筑工业化。在一个独立的结构单元内，宜使结构平面形状和刚度均匀对称。需要抗震设防的高层建筑，其平面布置应符合下列要求：

1)平面宜简单、规则、对称、减少偏心。

2)平面长度不宜过长，突出部分长度不宜过长，值宜满足有关要求。

3)不宜采用角部重叠的平面图形或细腰形平面图形。

2、结构竖向布置

高层建筑的高宽比不宜过大，一般将高宽比控制在5～6以下，当设防烈度在8度以上时，限制应更严格一些。高层建筑的竖向体型宜规则、均匀，避免有过大的外挑和内收。

3、变形缝的设置

在高层建筑中，为防止结构因温度变化和混凝土收缩而产生裂缝，常隔一定距离设置温度伸缩缝；在高层部分和低层部分之间，由于沉降不同设置沉降缝；在地震区，建筑物各部分层数、质量、刚度差异过大或有错层时，设置防震缝。温度缝、沉降缝和防震缝将高层建筑划分为若干个结构独立的部分，成为独立的结构单元。

二、高层建筑结构的内力与变形问题之分析

1、水平作用成为决定因素

在低多层建筑中，往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构的设计，而在高层建筑中，尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响，而水平作用却起着决定性的作用。随着建筑层数的增多，水平作用愈益成为结构设计中的控制因素。一方面，因为建筑自重和楼面使用荷载在竖向构件中引起的轴力与弯矩，仅与建筑高度的一次方成正比；而水平作用对结构产生的倾覆力矩，以及由此在竖向构件中引起的轴力，是与建筑高度的两次方成正比。另一方面，对某一特定建筑而言，竖向荷载大体上是定值，而作为水平作用的风荷载和地震作用，其数值随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化。

2、轴向变形不容忽视

1)对连续梁弯矩的影响采用框架体系和框架―抗震墙体系的高层建筑中，框架中柱的轴压应力往往大于边柱的轴压应力，中柱轴向压缩变形大于边柱轴向压缩变形。当房屋很高时，此种差异轴向变形将会达到较大的数值，其后果相当于连续梁中间支座产生沉陷，使连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大。在低层建筑中，因为柱的总长度较小，此种效应不显著。

2)对构件剪力和侧移的影响对高层建筑而言，考虑和不考虑轴向变形得到的剪力和位移相比，不考虑竖向构件的轴向变形时，各构件水平剪力的平均误差达30％以上，结构顶点位移小一半以上。

(a)未考虑柱的差异压缩(b)各柱差异压缩后的实际情况

图1框架连续梁的弯矩分布

3、侧移成为控制指标

与低层建筑相比，结构侧移已成为高层建筑结构设计中的关键因素。随着建筑高度的增加，水平作用下结构的侧向变形迅速增大。设计高层建筑时，不仅要求结构具有足够的强度，还要求具有足够的抗侧刚度，使结构在水平作用下的侧移被控制在某一限度之内。因为高层建筑的使用功能和安全，与结构侧移的大小密切相关：

①侧移幅值的大小会影响建筑物内人员的正常工作与生活。

②过大的侧向变形会使隔墙、围护墙以及高级饰面材料出现裂缝或损坏，此外也会使电梯因轨道变形而不能正常运行。

③高层建筑的重心较高，过大的侧向变形将使结构因P-效应而产生较大的附加应力，甚至因侧移与应力的恶性循环导致建筑物倒塌。调整侧移比的措施有：

(1)提高结构的抗扭刚度：主要通过调整结构布置来实现，与周期比的控制措施相同。

(2)提高结构的抗扭承载力：当结构布置的调整较困难时，可以在设计中考虑“双向地震组合”以提高结构的承载能力，或增大计算扭矩，将附加扭矩加大，增大构件设计内力，提高结构的抗扭承载力。同时也应增加抗震构造措施和延性措施，提高结构变形的延性，加强局部薄弱部位。

(3)设置防震缝：当结构平面复杂、不对称或各部分刚度、高度和重量相差悬殊时，调整抗扭刚度难以满足规范要求，可以设置防震缝，把整个结构分成几个相互独立的规则结构。同时防震缝也可起沉降缝和温度缝的作用。

4、结构延性是重要设计指标

为了使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，特别需要在构造上采取恰当的措施，来保证结构具有足够的延性。

控制轴压比限值的调整措施有：

①提高箍筋的横向约束能力，包括体积配箍率和箍筋的强度与构造形式等。②提高混凝土的强度等级，这样可以提高核心区混凝土抗压碎的能力或核心

区混凝土的极限压应变能力。

③提高纵向钢筋和配筋率与强度；这样可以提高柱周边纵向钢筋承担截面轴压的能力，相应减小了核心区混凝土的压应力，提高框架柱的变形能力。

④采用轻质高强的新材料，如采用钢结构建筑体系等，减小上部结构的重量。

三、提高高层砌体结构抗震能力的措施

要使砌体房屋具有良好的抵御地震破坏的能力，除应满足抗震设计基本要求和进行抗震计算外，还必须重视抗震构造措施，以保证结构在地震作用时的安全。

1、构造柱

历次地震震害表明，设置钢筋混凝土构造柱可以明显改善多层砌体的抗震性能，震害经验和试验研究得出的一致结论是：①构造柱能提高砌体受剪承载力10％～30％左右，提高幅度与墙体高宽比、竖向压力和开洞情况有关；②构造柱主要是对砌体起约束作用，使之有较高的变形能力；③构造柱应放置在震害较重、连接构造比较薄弱和易于应力集中的部位。外廊式和单面走廊式的多层房屋，应根据房屋增加一层后的层数，且单面走廊的纵墙均应按外墙处理。

①构造柱最小截面可采用240mm×180mm，纵向钢筋宜采用4Φ12，箍筋间距不宜大于250mm，且在柱上下端宜适当加密；7度时超过六层、8度时超过五层和9度时，构造柱纵向钢筋宜采用4Φ14，箍筋间距不应大于200mm；房屋四角的构造柱可适当加大截面及配筋。

②钢筋混凝土构造柱必须先砌墙，后浇柱，构造柱与墙连接处宜砌成马牙槎，并应沿墙高每隔500mm放2Φ6拉结构钢筋，每边伸入墙内不宜小于lm

③构造柱应与圈梁连接，以增加构造柱的中间支点。构造柱与圈梁连接处，构造柱的纵筋应穿过圈梁，保证构造柱纵筋上下贯通。

④构造柱可不单独设基础，但应伸入室外地面下500mm，或与埋深小于500mm的基础圈梁相连。

2、圈梁

圈梁对房屋抗震有重要的作用，是多层砌体房屋的一种经济有效的抗震措施，其主要功能为加强房屋的整体性。由于圈梁的约束作用，减小了预制板散开以及墙体出平面倒塌的危险性，使纵、横墙能保持一个整体的箱形结构，充分发挥各片墙体的平面内抗剪强度，有效抵御来自任何方向的水平地震作用。

(1)圈梁的设置

现浇或装配整体式钢筋混凝土楼、屋盖与墙体有可靠连接的房屋，可不另设圈梁，但楼板沿墙体周边应加强配筋并应与相应的构造柱钢筋可靠连接。

(2)圈梁的构造

多层普通砖、多孔砖房屋的现浇钢筋混凝土圈梁构造应符合下列要求：

①圈梁应闭合，遇有洞口圈梁应上下搭接。圈梁宜与预制板设在同一标高处或紧靠板底。

②圈梁在要求的间距内无横墙时，应利用梁或板缝中配筋替代圈梁。

③圈梁的截面高度不应小于120mm，为加强基础整体性和刚性而增设的基础圈梁，截面高度不应小于180mm，配筋不应少于4Φ12。

参考文献：

[1] 陈艮田．在房屋抗震设计中对底部框架结构的研究[J].今日科苑，2008，04

[2] 唐群诗．砌体结构的主要震害特征及抗震设计[J].国外建材科技，2007，06

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关键词:高层建筑；抗震设计；结构设计

引言

随着建筑行业的快速发展，我国建筑逐渐向高层建筑和超高层建筑结构发展。高层建筑的结构复杂，层数比较高，建筑地基承受的荷载比较大。地震发生时，震源对高层建筑结构会产生冲击力，容易造成建筑梁、柱断裂，建筑倒塌等现象，严重威胁到人民群众的安全。我国是地震灾害比较频繁的国家，高层建筑抗震设计一直是社会关注的重点，抗震设计的好坏直接关系到高层建筑的质量。因此高层建筑抗震设计的时候要根据高层建筑的实际情况，提高建筑结构抗震性能。

1超限高层建筑结构基于性能抗震设计与常规抗震设计的比较

1.1基于性能的抗震设计的概念

概念设计是目前一种比较先进的设计理念，与传统建筑设计相比，概念设计不需要精准的计算或参考建筑设计规范相关的目录，而是设计者根据实践经验，按照建筑结构体系的力学关系、结构破坏机理，从建筑结构整体进行把握设计。传统的建筑设计思想无法满足人们对建筑结构抗震功能的要求,为了提高建筑结构抗震安全性能要求,抗震设计已经发生了较大变化。比如建筑结构以力分析为主并兼顾力与变形，考虑到建筑结构变形、耗能和损失，以及非线性分析和可靠性分析。基于性能的抗震设计是20世纪90年代美国建筑设计师提出来的一个全新的设计理念。它的主要核心是将抗震设计从保护居民生命财产安全为基本目标转移到不同风险水平地震作用力下满足人们对建筑的性能要求，通过多层次、多目标的抗震安全设计，保障建筑安全，最终实现经济效益和投资效益的平衡，满足人们对建筑的个性需求。

1.2我国常规抗震设计方法

当前大部分国家的抗震设计规范为“小震不坏、中震可修、大震不倒”的原则，我国采用二阶段抗震设计方法满足工业建筑和民用建筑实现以上三个原则的抗震要求，并在这个基础上根据建筑物抗震重要性分成甲、乙、丙、丁四类建筑物，根据建筑物的类别设置相应的抗震防烈要求。二阶段抗震设计方法如下:第一阶段是对建筑结构强度进行验算，也就是小震的地震洞参数，通过弹性模量计算建筑结构的弹性地震作用力,并与建筑物风荷载、雪荷载、水平荷载等进行组合，计算建筑结构截面的抗震承载力，确保建筑结构的强度，并通过合理的平面结构布置，确保建筑结构的抗拉力。第二阶段则是验算建筑结构的弹塑性，也就是对地震作用下很容易倒塌的建筑结构按照大震标准进行设计，处理好建筑结构的薄弱环节，以免地震发生时首先冲击建筑结构的薄弱环节，影响到整个建筑结构的安全性和稳定性。

1.3常规抗震设计方法与基于性能抗震设计方法的比较

基于常规抗震设计方法与基于性能抗震设计方法在设防目标、设计实施方法和检验方法、实现性能和工程应用方面都有所不同，具体见表1。通过比较发现，基于性能抗震设计方法是未来建筑抗震设计的发展方向，它适应了社会新技术和新工艺发展需求，能够满足建筑业务单位和使用单位对建筑结构安全性、经济性等相关要求。

2超限高层建筑结构的抗震性能目标

某酒店塔楼的高度是168.9m，结构计算高度为176m，建筑结构为B类钢筋混凝土高层建筑。建筑场地类别为III类，建筑抗震等级为二级。

2.1结构的抗震性能水准

按照相关规定，酒店的塔楼高度、平面扭转不规则等不能超限，所以在第一、二阶段抗震设计过程中，必须采取有效的方法满足建筑工程国家以及地方相关的标准，并将基于性能抗震设计目标概念进行设计。按照《建筑抗震设计规范》给出的抗震性能设计方法以及《高层建筑混凝土结构技术规范》中的相关规范进行设计，确定该酒店的性能水准为C类，具体控制目标如下:

2.2建筑结构的性能目标

超限高层建筑结构规则性、高度等方面超出了建筑工程规范中的适用限值，使得抗震设计缺乏相应的参考依据。基于性能目标设计方法在设计的时候，需要综合考虑到建筑场地实际设防裂度、超高限值以及建筑结构不规则等经济因素，对超高建筑的薄弱环节、主抗侧力构件等结构变形能力和抗震承载能力有具体的性能目标。按照建筑工程设计中相关内容，建筑结构关键构件由建筑结构工程师根据工程实际情况分析。比如水平转换构件和支撑竖向构件、大悬挑结构的主要悬挑构件、长短柱在同一楼层的数量相当于在该层各个长短柱等要求。这其实是将过去常规抗震设计中的“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设计原则进行量化和细化。比如将A级性能目标设计要求建筑结构小震不坏、中震和大震不坏，就是要求建筑结构在中震和大震中依然保持一定的弹性。

3结语

随着建筑行业的快速发展，常规的建筑工程抗震设计方法已经无法满足当下建筑设计的要求，基于建筑结构性能抗震设计理念对抗震结构的目标进行量化，明确抗震目标性能，能够提高建筑结构抗震性能，必将成为建筑行业的发展趋势。

参考文献: