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第1篇：高層建筑抗震設計論文范文

由于地震的不可預知性，高層建筑結構在設計過程中很難準確地預測建筑物所遭遇的地震特性和基本參數，只靠計算很難使高層建筑結構具備良好的抗震性能，這就要求每個結構工程師必須重視建筑結構的抗震概念設計。因此，高層建筑結構在抗震設計中，應注意以下幾點:

1)建筑結構的平面布置。建筑結構的平面布置是影響結構抗震的重要因素，合理的建筑平面布置對建筑結構設計是至關重要的。大量地震災害表明，平面布置簡單、對稱規則、質量和剛度分布比較均勻并且具有明確傳力途徑的建筑結構在地震時不容易發生破壞。規則結構能較為準確地預估結構的作用效應和地震時的反應，較容易采取有效的抗震措施及相應的結構措施來加強其抗震性能。相反，平面布置復雜、不對稱且不規則的結構，其地震作用效應很難估計的。因此，高層建筑結構中規范規定，宜采用規則結構，不應采用嚴重不規則的結構。

2)建筑結構的體系選擇。高層建筑結構設計中，就優先采用具有多道防線的結構體系。例如:框架—剪力墻結構、剪力墻結構和筒體結構。這三種結構可以作為地震區高層建筑的首選體系。當建筑物高度不高且層數不多時，可采用框架結構。但當建筑物位于地震區，且高度均較高時，應避免采用框架結構、板柱剪力墻結構。因為，地震具有強破性且持續時間很長，往復次數較多，能夠對建筑物造成累積破壞。單一的結構體系在遭遇地震時，一旦發生破壞，很容易造成房屋倒塌，危及人們的生命及財產的安全。當結構體系具有多道防線時，當遭遇地震時，第一道防線遭破壞后，后續的防線仍然能抵抗地震的沖擊力，可以最低限度的防止建筑物的倒塌，給人們以充分的時間進行逃生，保證人民的生命安全。因此，高層建筑結構抗震設計中的多道防線是進行抗震設計時所必須設置的。

3)結構薄弱層。當建筑結構的側向剛度分布不均勻、豎向抗側力構件不連續和樓層承載力突變時，容易產生薄弱層。薄弱層在地震中是最先遭受破壞的部位。因此，對有明顯薄弱層的結構，應采用相應的抗震構造措施來提高其抗震能力。結構構件的實際承載能力是判斷薄弱層部位的基礎，有意識、有目的地控制薄弱層部位，讓它有足夠的變形能力，而且不使薄弱層發生轉移是提高結構抗震性能的重要手段。

2高層建筑抗震設計常見問題

1)高層建筑結構的地基問題。高層建筑結構在設計階段，應有完善的巖土工程勘察報告，為結構工程提供基本的設計依據。建筑結構場地應選擇在有較穩定的基巖、開闊、平坦、土層堅硬或較密實的有利地段，不應建造在容易發生滑坡、地陷、崩塌和泥石流等不利地段及抗震的危險地段，有利地段的建造對建筑物的抗震是十分有利的。有時由于建設單位工期要求，在確定方案后設計人員就直接進入了施工圖設計階段，從而忽略了巖土工程勘察資料和場地的選擇，從而給后續工作帶來不必要的麻煩。

2)高層建筑結構平面布置問題。高層建筑為了追求外立面效果的美觀而設計成平面不規則、不對稱且有較大凹進或較大開洞的結構，這種結構對抗震十分不利。因此，在建筑方案正式確定前，結構工程師就應對建筑平面布置、體型方面的內容提出自己的見解，及時和建筑師進行溝通，盡量選用平面、豎向規則對稱、質量和剛度、承載力均勻的平面布置，這對抗震十分有利。

3)高層建筑結構的高度問題。如今的高層建筑結構的高度越來越高，甚至出現了很多超高層的高層建筑，這就對結構工程師的專業知識提出了更高的要求。不同的高度對應不同的結構體系，規范上有明確規定。一旦結構超過了規范規定的限制高度，就應通過專門的審查、論證進行更嚴格的計算分析和研究。

4)高層建筑抗震設防等級的選取問題。抗震等級是結構抗震設計的重要依據，抗震等級選取不當將給建筑物的安全帶來許多隱患，對工程造價也會帶來不必要的浪費。抗震等級根據房屋的場地類別、抗震設防烈度、建筑高度、結構類型等因素綜合評定。每個結構工程師應當熟練掌握結構的抗震概念設計和規范知識，做到該提高的應當提高其抗震等級，該降低則應適當降低。

5)計算軟件的合理應用。高層建筑結構抗震設計時，應該應用正規的結構設計軟件進行設計，軟件中的各個參數指標能夠正確反映建筑物的特征。結構工程師能正確分析結構軟件所計算的結果，并做出正確的判斷。但有時計算機設計會給結構工程師帶來一種錯覺，有的結構工程師往往過分依賴計算結果，而減少了結構的概念學習。一旦選擇了錯誤的計算參數，就會導致結構設計出現問題，對結構的安全和經濟方面造成影響。因此，結構工程師應加強自身的業務學習和抗震概念設計的理解，做到熟練掌握相關的結構概念設計，并且根據自身的專業知識配合計算結果選擇最佳的結構設計方案。

3結語

第2篇：高層建筑抗震設計論文范文

論文摘要:本文從抗震的角度探討建筑的體型，建筑平面布置和豎向布置、規范中設計限值的控制、屋頂建筑等設計問題。

建筑設計是否考慮抗震要求，從總體上起著直接的控制主導作用。結構設計很難對建筑設計有較大的修改，建筑設計定了，結構設計原則上只能是服從于建筑設計的要求。如果建筑師能在建筑方案、初步設計階段中較好地考慮抗震的要求，則結構工程師就可以對結構構件系統進行合理的布置，建筑結構的質量和剛度分布以及相應產生的地震作用和結構受力與變形比較均勻協調，使建筑結構的抗震性能和抗震承載力得到較大的改善和提高；如果建筑師提供的建筑設計沒有很好地考慮抗震要求，那就會給結構的抗震設計帶來較多困難，使結構的抗震布置和設計受到建筑布置的限制，甚至造成設計的不合理。有時為了提高結構構件的抗震承載力，不得不增大構件的截面或配筋用量，造成不必要的投資浪費。由此可見，建筑

設計是否考慮抗震要求，對整個建筑起著很重要的作用。因此，我們在建筑抗震設計過程別要注重以下幾個問題。

一、建筑體型設計問題

建筑體型包括建筑的平面形狀和主體的空間形狀的設計。震害表明，許多平面形狀復雜，如平面上的外凸和凹進、側翼的過多伸懸、不對稱的側翼布置等在地震中都遭到了不同程度的破壞。唐山地震就有不少這樣的震例。平面形狀簡單規則的建筑在地震中未出現較重的破壞，有的甚至保持完好無損。沿高度立體空間形狀上的復雜和不規則在地震時都會造成震害。特別是在建筑結構剛度發生突變的部位更易產生破壞。因此在建筑體型的設計中，應盡可能地使平面和空間的形狀簡潔、規則；在平面形狀上，矩形、圓形、扇形、方形等對抗震來說都是較好的體型。盡可能少做外凸和內凹的體型，盡可能少做不對稱的側翼和過長的伸翼。在體型布置上盡可能使建筑結構的質量和剛度比較均勻地分布，避免產生因體型不對稱導致質量與剛度不對稱的扭轉反應。

二、建筑平面布置設計問題

建筑物的平面布置在建筑設計中是十分重要的部分，它直接反映建筑的使用功能和要求。柱子的距離、內墻的布置、空間活動面積的大小、通道和樓梯的位置、電梯井的布置、房間的數量和布置等，都要在建筑的平面布置圖上明確下來。而且，由于建筑使用功能不同，每個樓層的布置有可能差異很大，建筑平面上的墻體，包括填充墻、內隔墻、有相應強度和剛度的非承重內隔墻等等布置不對稱，墻體與柱子分布的不對稱、不協調，使建筑物在地震時產生扭轉地震作用，對抗震很不利。有的建筑物，其剛度很大的電梯井筒被布置在建筑平面的角部或是平面的一側，結果在地震中造成靠電梯一側建筑物的嚴重破壞。這是因為電梯井筒具有極大的抗側力剛度，吸引了地震作用的主要部分［3］。有的建筑物，在平面布置上一側的墻體很多，而另一側的墻體稀少，這就造成平面上剛度分布的很不對稱，質量分布也偏心，使結構的受力和變形不協調，導致扭轉地震作用效應，帶來局部墻面的破壞。有的建筑物，如底層為商場的臨街建筑，臨街一側往往不設墻體，而其另一側則有剛度很大的墻體封閉，兩側在剛度上相差很多，也將在地震時引起扭轉地震作用，對抗震不利。還有的建筑平面布置上，經常出現內隔墻不對齊或中斷，使剛度發生突變和地震力傳遞受阻，對抗震也帶來不利，客易引起結構的局部破壞。建筑平面布置設計對建筑抗震關系很大，從概念上要解決的一個核心問題是：建筑平面布置設計上要盡可能做到使結構的質量和剛度分布均勻，對稱協調，避免突變，防止產生扭轉效應。在建筑平面布置的總體設計上要盡可能為結構抗側力構件的合理布置創造條件，使建筑使用功能要求與建筑結構抗震要求融合成一體，充分發揮建筑設計在建筑抗震中的作用。

三、建筑豎向布置設計問題

建筑的豎向布置設計問題在建筑設計中主要反映在建筑沿高度(樓層)結構的質量和剛度分布設計上。無論是單層或多層，還是高層建筑或超高建筑，這個問題是比較突出的。存在的這個主要問題是，由于建筑使用功能的不同要求，如底層或下面幾層是商場、購物中心，建筑上要求是大柱距、大空間；而上面的樓層則是開間較大的寫字樓或布置多樣化的公寓樓，低層設柱、墻很少，而上面則是以墻為主，柱很少。有的建筑在布置上還設有面積很大的公用天井大廳，在不同樓層上設有大會議廳、展廳、報告廳等，建筑使用功能的不同，形成了建筑物沿高度分布的質量和剛度的嚴重不均勻、不協調。突出的問題是沿上下相鄰樓層的質量和剛度相差過大，形成突變［3］。在剛度最差的樓層形成對抗震極為不利的抗震承載力不足和變形很大的薄弱層。這是在建筑設計中必須高度重視的問題。在實際設計中，在建筑使用功能不同的情況下，很可能出現上下相鄰樓層的墻體不對齊，柱子不對齊，墻體不連續，不到底；上層墻多，下層墻少；上層有柱，下層無柱等，使地震力的傳遞受阻或不通；抗震用的剪力墻設置不能直通到底層、剪力墻布置嚴重不對稱或數量太少。所有這些布置都將給建筑物帶來地震作用分布的不均勻、不對稱和對建筑物很不利的扭轉作用。多次大震害表明，建筑物豎向樓層剛度的過大變化，給建筑物造成很多破壞，甚至是整個樓層的倒塌。在1995年的日本阪神大地震中，有多棟鋼筋混凝土高層建筑發生了中間樓層的整體坐落倒塌破壞。因此，盡可能使剪力墻布置比較均勻并使其能沿豎向貫通到建筑物底部，不宜中斷或不到底。盡量避免其某樓層剛度過少，盡量避免產生地震時的鈕轉效應。

四、建筑上應滿足的設計限值控制問題

根據大量震害的經驗總結，現行《建筑抗震設計規范》(GBJll-89)對房屋建筑在建筑設計中應考慮的一些抗震要求的限值控制提出了規定。這些規定，建筑設計應予遵守：一是房屋的建筑總高度和層數；二是對房屋抗震橫墻問題和局部墻體尺寸的限值控制。

五、屋頂建筑的抗震設計問題

在高層和超高層建筑設計中，屋頂建筑是一個重要的設計部分。從近幾年對一些高層建筑抗震設計審查結果來看，屋頂建筑存在的主要問題，一是過高，二是過重。這樣的屋頂建筑加大了變形，也加大了地震作用。對屋頂建筑自身和其下的建筑物的抗震都不利。屋頂建筑的重心與下部建筑的重心不在一條線上，且前者的抗側力墻與其下樓層的抗側力墻體上下不連續時，更會帶來地震的扭轉作用，對建筑物抗震更不利。為此，在屋頂建筑設計中，宜盡量降低其高度。采用高強輕質的建筑材料和剛度分布比較均勻、地震作用沿結構的傳遞比較通暢，使屋頂重心與其下部建筑物的重心盡可能一致；當屋頂建筑較高時，要使其具有較好的抗震定性，使屋頂建筑的地震作用及其變形較小，而且不發生扭轉地震作用。

六、結束語

總的來說，建筑設計是建筑杭震設計的一個重要方面，建筑設計與建筑

抗震設計有著密切關系。它對建筑抗震起著重要的基礎作用。一個優良的建筑抗震設計，必須是在建筑設計與結構設計相互配合協作共同考慮抗震的設計基礎上完成。為此，要充分重視建筑設計在建筑抗震設計中的重要性，在建筑抗震設計中更好地發揮建筑設計應有的作用。

參考文獻:

[1]《建筑抗震設計規范》(CBJll-89)，中國建筑工業出版社，2005。

[2]包世華、方鄂華，《高層建筑結構設計》，清華大學出版社，2003。

第3篇：高層建筑抗震設計論文范文

關鍵詞：高層建筑；混凝土房屋；抗震設計；抗震設防

Abstract: This article researches and analyzes the seismic design of the tall reinforced concrete building, according to the author’s practical experience and summarized relevant materials,.

Key words: high-rise building; concrete building; seismic design; seismic fortification

中圖分類號：TU3文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104（2012）

在建筑工程項目建設中，設計階段是整個工程最為關鍵的一個環節，在設計中要考慮到多方面的因素。本文結合工作實踐對高層建筑結構抗震設計進行理論上的研究，從設計理念、設計原則到設計方法進行了探討，雖然有些粗淺，希望對同行們有一定的參考作用。

地震是人類在繁衍生息、社會發展過程中遇到的一種可怕的自然災害。強烈地震常常以其猝不及防的突發性和巨大的破壞力給社會經濟發展、人類生存安全和社會穩定、社會功能帶來嚴重的危害。據統計，歷史上各種自然災害曾毀滅了世界各地 52 個城市，其中因地震而毀滅的城市有 27 個。地震之外的其它各種災害，如水災、火災、火山噴發、風災、沙災、旱災等毀滅的城市為 25 座。因此，地震占災害總數的 52%。可見地震災害確系“群害之首”。研究表明，在地震中造成人員傷亡和經濟損失最主要的因素就是房屋倒塌及其引發的次生災害（約占 95%）。無數次的震害告訴我們，抗震設計是防御和減輕地震災害最有效、最根本的措施。

1 建筑抗震的理論分析

1.1 建筑結構抗震規范 建筑結構抗震規范實際上是各國建筑抗震經驗帶有權威性的總結,是指導建筑抗震設計（包括結構動力計算,結構抗震措施以及地基抗震分析等主要內容）的法定性文件它既反映了各個國家經濟與建設的時代水平，又反映了各個國家的具體抗震實踐經驗。它雖然受抗震有關科學理論的引導,向技術經濟合理性的方向發展，但它更要有堅定的工程實踐基礎,把建筑工程的安全性放在首位，容不得半點冒險和不實。正是基于這種認識，現代規范中的條文有的被列為強制性條文，有的條文中用了“嚴禁，不得，不許，不宜”等體現不同程度限制性和“必須，應該，宜于，可以”等體現不同程度靈活性的用詞。

1.2 抗震設計的理論 擬靜力理論。擬靜力理論是 20 世紀 10～40 年展起來的一種理論，它在估計地震對結構的作用時，僅假定結構為剛性,地震力水平作用在結構或構件的質量中心上。地震力的大小當于結構的重量乘以一個比例常數（地震系數）。反應譜理論。反應譜理論是在加世紀 40～60 年展起來的，它以強地震動加速度觀測記錄的增多和對地震地面運動特性的進一步了解，以及結構動力反應特性的研究為基礎，是加理工學院的一些研究學者對地震動加速度記錄的特性進行分析后取得的一個重要成果。動力理論。動力理論是 20 世紀 70-80 年廣為應用的地震動力理論。它的發展除了基于 60 年代以來電子計算機技術和試驗技術的發展外,人們對各類結構在地震作用下的線性與非線性反應過程有了較多的了解，同時隨著強震觀測臺站的不斷增多，各種受損結構的地震反應記錄也不斷增多。進一步動力理論也稱地震時程分析理論，它把地震作為一個時間過程，選擇有代表性的地震動加速度時程作為地震動輸入，建筑物簡化為多自由度體系，計算得到每一時刻建筑物的地震反應，從而完成抗震設計工作。

2 高層建筑結構抗震設計

2.1 抗震措施 在對結構的抗震設計中，除要考慮概念設計、結構抗震驗算外，歷次地震后人們在限制建筑高度，提高結構延性（限制結構類型和結構材料使用）等方面總結的抗震經驗一直是各國規范重視的問題。當前，在抗震設計中，從概念設計，抗震驗算及構造措施等三方面入手，在將抗震與消震（結構延性）結合的基礎上，建立設計地震力與結構延性要求相互影響的雙重設計指標和方法，直至進一步通過一些結構措施（隔震措施，消能減震措施）來減震，即減小結構上的地震作用使得建筑在地震中有良好而經濟的抗震性能是當代抗震設計規范發展的方向。而且，強柱弱梁，強剪弱彎和強節點弱構件在提高結構延性方面的作用已得到普遍的認可。

2.2 抗震設計理念 我國 《建筑抗震規范》（GB50011-2001）對建筑的抗震設防提出“三水準、兩階段”的要求，“三水準”即“小震不壞，中震可修，大震不倒”。當遭遇第一設防烈度地震即低于本地區抗震設防烈度的多遇地震時，結構處于彈性變形階段，建筑物處于正常使用狀態。建筑物一般不受損壞或不需修理仍可繼續使用。因此, 要求建筑結構滿足多遇地震作用下的承載力極限狀態驗算，要求建筑的彈性變形不超過規定的彈性變形限值。當遭遇第二設防烈度地震即相當于本地區抗震設防烈度的基本烈度地震時，結構屈服進入非彈性變形階段，建筑物可能出現一定程度的破壞。但經一般修理或不需修理仍可繼續使用。因此，要求結構具有相當的延性能力（變形能力）不發生不可修復的脆性破壞。當遭遇第三設防烈度地震即高于本地區抗震設防烈度的罕遇地震時，結構雖然破壞較重，但結構的非彈性變形離結構的倒塌尚有一段距離。不致倒塌或者發生危及生命的嚴重破壞，從而保障了人員的安全。因此，要求建筑具有足夠的變形能力，其彈塑性變形不超過規定的彈塑性變形限值。

三個水準烈度的地震作用水平，按三個不同超越概率（或重現期）來區分的:多遇地震：50 年超越概率 63.2%，重現期 50 年；設防烈度地震（基本地震）：50 年超越概率 10%，重現期 475 年；罕遇地震：50 年超越概率 2%-3%，重現期 1641-2475 年，平均約為 2000年。對建筑抗震的三個水準設防要求，是通過“兩階段”設計來實現的，其方法步驟如下：第一階段：第一步采用與第一水準烈度相應的地震動參數，先計算出結構在彈性狀態下的地震作用效應，與風、重力荷載效應組合。并引入承載力抗震調整系數。進行構件截面設計，從而滿足第一水準的強度要求；第二步是采用同一地震動參數計算出結構的層間位移角，使其不超過抗震規范所規定的限值；同時采用相應的抗震構造措施，保證結構具有足夠的延性、變形能力和塑性耗能，從而自動滿足第二水準的變形要求。第二階段:采用與第三水準相對應的地震動參數，計算出結構（特別是柔弱樓層和抗震薄弱環節）的彈塑性層間位移角，使之小于抗震規范的限值。并采用必要的抗震構造措施，從而滿足第三水準的防倒塌要求。

2.3 抗震設計方法 我國的《建筑抗震設計規范》（GB50011-2001）對各類建筑結構的抗震計算應采用的方法作了以下規定：高度不超過 40m，以剪切變形為主且質量和剛度沿高度分布比較均勻的結構，以及近似于單質點體系的結構，可采用底部剪力法等簡化方法；除 1 款外的建筑結構，宜采用振型分解反應譜方法；特別不規則的建筑、甲類建筑和限制高度范圍的高層建筑，應采用時程分析法進行多遇地震下的補充計算，可取多條時程曲線計算結果的平均值與振型分解反應譜法計算結果的較大值。

3 結語

要使工程建設真正達到能夠減輕以至避免地震災害，把握好抗震設計關是減輕地震災害的根本措施。

參考文獻：

[1]朱鏡清.結構抗震分析原理[M].地震出版社,2002.11.

[2]鄭文忠，王英.對既有房屋套建增層改造的認識與思考[J].工業建筑，2008.6.

[3]計靜．套建增層預應力鋼骨混凝土框架抗震性能與設計方法研究.哈爾濱工業大學博士學位論文，2008.

第4篇：高層建筑抗震設計論文范文

關鍵詞：地震；概念設計；構造；未成年人保護；樓梯間

Abstract: Based on the seismic damage of reinforced concrete construction and masonry structure under earthquake, based on the concept of design, construction, the protection of minors, staircases and other issues, according to " code for seismic design of buildings " ( 50011-2001 ) ( 2008 Edition), combined with work experience, analyzing the reasons, on the seismic design of buildings.

Keywords: earthquake; conceptual design; structure; protection of minors; staircase

[中圖分類號] TU352[文獻標識碼]A[文章編號]

在歷次地震中，“89 規范”之前的建筑物多數遭受嚴重破壞，直至倒塌；90 年以后建造的建筑大部分做到了“小震不壞，中震可修，大震不倒”的抗震設防目標。在地震區，有的鋼筋混凝土建筑倒塌了，可相鄰的砌體結構卻“裂而不倒”。本文依據《建筑抗震設計規范》，結合工作經驗，分析原因，淺談對建筑抗震設計的幾點認識。

1、抗震設計應注重概念設計，采取較強的抗震構造措施

地震力作用計算是依據當地50 年設計基準期內超越概率10%的地震烈度對應地震地面運動加速度的設計取值來計算的，原本就是一種數學上的近似計算，想得到精確的計算結果是非常困難的。概念設計是根據地震災害和工程經驗等所形成的基本設計原則和設計思想進行建筑和結構總體布置并確定細部構造的過程。以達到合理的抗震設計目的。設計時只靠提高地震作用來提高抗震能力，需增加結構造價，不符和我國國情；而提高抗震構造措施，增加結構薄弱部位的抗震能

力，是經濟有效的方法。

1.1 合理的結構體系《建筑抗震設計規范》第3.5.2 條3.5.3 條規定，不論是鋼筋混凝土結構還是砌體結構，均要求結構體系完整，傳力路徑明確，但在設計中，為滿足建筑師的創新突破，結構設計以抽柱子、開大洞、砌體結構中大量鋼筋混凝土構件承重、轉角開門窗、樓梯間凹凸于建筑轉角等作為代價，結果破壞了結構整體性及傳力路徑，這些部位在地震中率先破壞導至結構失穩坍塌；鋼筋混凝土框架結構中，圍護墻和隔墻的不合理布置，使結構形成剛度和承載力突變的薄弱部位而引起倒塌，比如上下樓層的數量相差很大導致上剛下柔，墻不到柱頂，形成短柱剪切破壞等。目前的學校建筑因建筑要求及經濟因素等的影響多采用單跨的鋼筋混凝土框架結構,在結構抗震計算時，此結構體系對抗震明顯不利，高烈度區的橫向層間位移難以滿足規范要求而倒塌。

1.2 設置多道抗震防線在地震區發現，理論上抗震性能較好的鋼筋混凝土結構有倒塌的，而抗震性能相對較差的砌體結構卻有裂而不倒的；甚至個別私人建造的磚木結構住宅都完好無損；同一地點，同是砌體教學樓，有的損壞嚴重，甚至倒塌，有的卻表現良好。這就是多道抗震防線起了作用。《建筑抗震設計規范》第3.5.3 條對結構體系提出了多道抗震防線的要求，對于結構在大震作用下抗倒塌具有重要意義。砌體結構的構造柱、圈梁雖然不能提高結構的抗震承載力，但作為砌體的約束構件，可以提高墻體的延性。在大震作用下，作為“第二防線”延長建筑物變形時間，約束緊箍建筑物裂而不倒，保證居住者有足夠的逃生時間。框架結構，尤其是大空間結構，需合理設置柱間支撐或柱子翼墻（不影響空間采光和美觀），增加結構縱向剛度。剪力墻結構應合理設置連梁，讓其作為結構的“第一道防線”在大震來臨時，率先破壞，消耗地震能量并改變整體結構的動力特性，降低地震力，來保護主體結構的安全。多層框架設計時可考慮將樓梯間的墻體設置成剪力墻，大跨度的公共建筑在適當位置增設剪力墻，形成抗震的多道防線。

1.3 有意識做到“強柱弱梁”《建筑抗震設計規范》第6.2 條說明鋼筋混凝土框架結構的設計計算應遵循“強柱弱梁”的原則。在地震中，應該要求的“梁鉸機制”在毀壞的鋼筋混凝土框架建筑中沒有出現，反而出現了大量的“柱鉸”。在實際設計中，考慮到部分樓板作用形成T 形梁，將框架梁的抗彎剛度放大到1.5-2.0 后，梁的實際承載力大于梁端彎矩；一般情況下，框架柱即使增大了柱端彎矩設計值，計算結果只能按構造要求配筋；只有當構件抗震等級為9 度一級時，規范才要求按照梁的實配鋼筋反算柱端彎矩。因此對于抗震等級為二、三級的構件，實際的結構設計再精確，形成的還是“強梁弱柱”。因此，設計時要有意識的減小框架梁的斷面和配筋，尤其是層數低跨度大的框架結構，有必要加大框架柱的截面和配筋。合理確定梁的放大系數，計算后切記不要人為再放大框架梁的配筋。

2、抗震構造的合理設置是提高抗震能力的有效途徑

在歷次地震中，有許多建筑因構造的不規范、不合理，甚至是因為構造缺失造成整體的跨塌：預制樓板不拉結，砌體結構不設構造柱、圈梁，地震時墻體外倒而樓板垮塌、樓梯板施工縫留在彎矩最大處；樓梯與主體結構連接薄弱，地震時先于主體破壞，堵塞逃生通道；抗震縫寬度不夠，或因施工堵塞，不同結構的相鄰建筑物在地震中相互碰撞而破壞；框架結構節點鋼筋錨固不足，箍筋不加密或不夠長度，造成節點先行破壞；填充墻不到頂形成短柱時沒有全高加密，造成柱剪切破壞。

《建筑抗震設計規范》提到的構造都是根據以往的地震災害和工程經驗積累出來的有效且必要措施，提高抗震措施，應著眼于把財力、物力用在增加結構薄弱部位的抗震能力上，這是經濟而有效的方法。砌體結構應嚴格按《建筑抗震設計規范》設構造柱、圈梁。尤其是樓梯、電梯間的四角，樓梯段上下端對應墻體，錯層部位、不規則部位縱橫墻交接處，較大洞口兩側，較小墻垛處，外墻四角、砌體結構受隉阓43嘷=I力集中部位均應設構造柱；加強混凝土大梁與墻體的連接，7-9 度時不得采用獨立磚柱，大跨度梁應采用組合砌體，即在支撐部位僅設置構造柱是不夠的，是需要進行沿樓面大梁平面內、平面外的靜力和抗震承載力驗算。框架結構節點鋼筋須滿足錨固要求，梁柱箍筋按規范加密，注意箍筋與縱筋的比例；填充墻不到頂形成短柱時，框架柱應全高加密，從構造上保證強剪弱彎、強節點強錨固，保證大震來臨時，梁的塑性鉸能發揮作用，避免柱及節點破壞形成幾何可變體系而倒塌。女兒墻等非結構構件應與結構主體可靠連接，且應具有良好的變形能力，尤其是建筑物出入口上部的挑檐、女兒墻、玻璃幕，吊頂避免地震時脫落傷人；嚴禁采用無錨固的預制混凝土挑檐。當設計必須采用預制裝配式樓板時，則應做好預制板間拉接錨固，設置板邊圈梁，板縫現澆配筋帶，并設置板端現澆配筋腱鞘，有效提高樓蓋的整體性。

3、重視未成年人的保護

根據震害，國家再次加強了對未成年人密集居住建筑的抗震設防標準，規定教育建筑中,幼兒園、小學、中學的教學用房及學生宿舍和食堂，抗震設防類別應不低于重點設防類。與大型體育場管（人口密集）同類設置。轉貼于中國論文下載中心

4、生命通道“樓梯間”的安全

由于樓梯段側向剛度較大、山墻較高、休息平臺與樓層存在錯層，地震中是最容易破壞的。作為逃生通道，樓梯間的抗震設計應予以充分重視。

4.1 樓梯間的混凝土梯段、梁、板應參與計算，并考慮對樓梯間山墻造成的不利影響。

4.2 在教學樓、醫院等人群密集的建筑有必要在室外另設疏散樓梯，以便室內樓梯間破壞時有第二個逃生通道。

4.3 樓梯間構造合理，形成應急疏散的安全島。嚴格按規范設置構造柱，拉結鋼筋，鋼筋混凝土帶，可靠連接或錨固。

4.4 不應采用墻中懸挑踏步或踏步豎肋插入墻體的樓梯，不應采用無筋磚砌欄板。

4.5 樓梯間不宜設置在房屋的端部或轉角處，更不宜設置突出建筑物的轉角圓形樓梯間，這都是宜引起地震時集中變形破壞的地方。

5、結語

歷次的地震表明，只要嚴格按《建筑抗震設計規范》設計和保證施工質量，以及震前經過抗震加固的建筑都能達到“小震不壞，中震可修，大震不倒”的抗震設計要求。

參考文獻：

第5篇：高層建筑抗震設計論文范文

關鍵詞：壁式粘彈性阻尼器；基底剪力；抗震構造；加固改造工程；建筑隔墻 文獻標識碼：A

中圖分類號：TU352 文章編號：1009-2374（2017）03-0120-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.03.053

1 概述

從2009年6月開始，北京市要求各區縣、各有關部門認真做好校舍抗震加固改造和綜合防災能力建設工作，全面改善全市中小學校舍安全狀況。隨著《建筑工程抗震設防分類標準》（GB 50223-2008）、《建筑抗震設計規范》（GB 50011-2010）等新規范的陸續頒布及實施，部分建筑的抗震設防類別已由標準設防類（丙類）提高到重點設防類（乙類），北京市絕大多數幼兒園、小學、中學的教學用房以及學生宿舍和食堂的結構設計已不再滿足現行規范的要求。

本文中，需要抗震加固的為北京某中學的教學樓，建筑平面呈L型，建筑面積3853m2，建筑高度15.23m，分為兩個結構單體，為地上四層的現澆混凝土框架結構。該樓在1989年時按標準設防類（丙類）進行設計，框架的抗震等級為二級。按現行規范，當抗震設防類別提高為重點設防后，框架抗震等級提高為一級，構件的截面內力設計值相應增大，進一步保證了“強柱弱梁”、“強剪弱彎”的概念設計，主要體現在：（1）框架柱端及底層柱下端的彎矩增大系數由二級的1.5提高為一級的1.7；（2）框架梁端的剪力增大系數由1.2提高為1.3；（3）框架柱的剪力增大系數由1.3提高為1.5等。

同時，框架抗震構造措施要求也相應提高，有些要求甚至是規范中的強制性條文，主要體現在：（1）框架梁端計入受壓鋼筋的混凝土受壓區高度和有效高度之比由不大于0.35降低為0.25；（2）框架梁端截面的底面和頂面縱向鋼筋配筋量的比值，除按計算確定外，由不小于0.3提高為0.5；（3）框架梁、柱的箍筋最小直徑由8mm提高為10mm；（4）框架柱的軸壓比限制由0.75降為0.65；（5）框架柱截面縱向鋼筋的最小配筋率提高了0.2%等。

參考原設計圖紙以及工程質量檢測鑒定報告，計算發現幾乎所有的結構構件都需要抗震加固，集中體現在框架梁、柱的箍筋不滿足最小直徑要求，部分框架柱軸壓比超限以及縱筋配筋率不滿足最小配筋率要求。考慮到該中學的教學任務，加固工程只能在暑假期間進行，工期必須保證在兩個月以內，本工程綜合比較了多種加固方案，決定采用消能減震的方法。

經過對國內國外的效能減震裝置市場的考察，本工程選用日本生產的壁式粘彈性阻尼器TRC500T-10（如圖1），阻尼器高度為1360mm，寬度為800mm，厚度僅為240mm。粘彈性材料封裝在固定于上下樓層梁間的鋼板中間，通過利用框架結構的層間變形，粘彈性材料發生剪切變形，將建筑物的振動能量轉換成熱能，從而減小或抑制結構的振動。實驗表明，該阻尼器力學性能的溫度依存性和頻率依存性較小，在小位移和大位移下都有穩定的耗能能力，有較高的減衰性能。

TRC500T-10型阻尼器的粘彈性材料體厚度為10mm，允許的最大剪切變形為300%，最大設計位移為30mm，最大設計阻尼力為500kN。環境溫度20℃，結構基本頻率1Hz時，阻尼器基本性能參數如表1。

工程在教學樓各層中布置TRC500T-10型阻尼器，在滿足建筑功能、不破壞建筑外立面的前提下，優先布置在結構層間位移較大的位置，同時考慮結構剛度的協調性。通過反復調整阻尼器的布置方式，最終在首層布置5個阻尼器，二層布置4個阻尼器。

2 利用房屋建筑結構分析與設計軟件ETABS進行抗震驗算

本工程利用美國CSI公司開發研制的房屋建筑結構分析與設計軟件ETABS進行抗震驗算。結構整體驗算時考慮阻尼器在地震作用下的消能減震作用，同時利用軟件中的鋼筋混凝土框架設計模塊，對帶有阻尼器的整體結構進行了構件承載力驗算，與原設計配筋進行比對。教學樓的結構計算模型如圖2、圖3所示：

抗震分析計算時，模型依照原設計圖紙建立，荷載按照檢測鑒定報告施加，粘彈性阻尼器的計算分析模型采用voigt模型，即等效剛度和等效阻尼模型，在上下框架梁之間設置并聯的彈簧單元與阻尼單元，并注意阻尼器局部坐標與整體坐標的相互關系。

計算表明，在多遇地震作用下，設置粘彈性阻尼器后的結構周期比、位移比、剪重比、層間位移角等均滿足現行規范要求。通過對抗震概念設計的理解以及和該工程外審單位的溝通，認為《建筑抗震設計規范》（GB 50011-2010）12.3.8條及條文說明中提到的地震影響系數可以用結構的基底剪力指標來表示，消能減震后X向與Y向的基底剪力小于非消能減震時的50%，結構抗震性能顯著提高。

罕遇地震作用薄弱層的彈塑性變形驗算模型假定為：采用剛性樓板假定；所有梁單元具有桿端剛域，其剛域長度統一取為梁柱節點區推進100mm計算；柱單元考慮雙向彎曲和軸向伸縮非線性變形；X、Y方向分別采用與設計地震力相似的荷載分布對各樓板施加漸增水平靜荷載進行推覆分析，頂部最大水平絕對位移300mm。

X向罕遇地震彈塑性分析中，需求譜和能力譜能相交于設防烈度地震性能控制點，該點所對應的結構頂點位移為69.3mm，此時結構基底剪力約為7024kN，最大層間位移角出現在第1層，為1/162；Y向地震作用下，設防烈度地震性能控制點所對應的結構頂點位移為53.62mm，此時結構基底剪力約為6066kN。結構頂點位移為53.62mm時結構各層最大層間位移角出現在第2層，為1/225，均滿足現行規范要求。表明該結構在發生8度罕遇地震時，不會發生結構坍塌破壞。

3 結語

經過結構計算分析與設計以及工程實際的檢驗，壁式粘彈性阻尼器對框架結構提供的等效阻尼和等效剛度能有效的減小地震作用，提高結構的整體抗震性能，并可適當減小結構的抗震構造措施的要求，有利于減小加固工程量，縮短施工工期，與傳統的加固方法相比，也具有較好的經濟性。

參考文獻

[1] 趙剛，潘鵬，錢稼茹，林勁松.粘彈性阻尼器大變形

性能實驗研究[A].第十三屆高層建筑抗震技術交流會

論文集[C].2011.

[2] 建筑抗震設計規范（GB 50011-2010）[S].北京：中

第6篇：高層建筑抗震設計論文范文

［論文摘要］文章分析高層建筑結構的六個特點，并介紹目前國內高層建筑的四大結構體系：框架結構、剪力墻結構、框架剪力墻結構和筒體結構。

我國改革開放以來，建筑業有了突飛猛進的發展，近十幾年我國已建成高層建筑萬棟，建筑面積達到2億平方米，其中具有代表性的建筑如深圳地王大廈81層，高325米；廣州中天廣場80層，高322米；上海金茂大廈88層，高420.5米。另外在南寧市也建起第一高樓：地王國際商會中心即地王大廈共54層，高206.3米。隨著城市化進程加速發展，全國各地的高層建筑不斷涌現，作為土建工作設計人員，必須充分了解高層建筑結構設計特點及其結構體系，只有這樣才能使設計達到技術先進、經濟合理、安全適用、確保質量的基本原則。

一、高層建筑結構設計的特點

高層建筑結構設計與低層、多層建筑結構相比較，結構專業在各專業中占有更重要的位置，不同結構體系的選擇，直接關系到建筑平面的布置、立面體形、樓層高度、機電管道的設置、施工技術的要求、施工工期長短和投資造價的高低等。其主要特點有：

（一）水平力是設計主要因素

在低層和多層房屋結構中，往往是以重力為代表的豎向荷載控制著結構設計。而在高層建筑中，盡管豎向荷載仍對結構設計產生重要影響，但水平荷載卻起著決定性作用。因為建筑自重和樓面使用荷載在豎向構件中所引起的軸力和彎矩的數值，僅與建筑高度的一次方成正比；而水平荷載對結構產生的傾覆力矩、以及由此在豎向構件中所引起的軸力，是與建筑高度的兩次方成正比。另一方面，對一定高度建筑來說，豎向荷載大體上是定值，而作為水平荷載的風荷載和地震作用，其數值是隨著結構動力性的不同而有較大的變化。

（二）側移成為控指標

與低層或多層建筑不同，結構側移已成為高層結構設計中的關鍵因素。隨著建筑高度的增加，水平荷載下結構的側向變形迅速增大，與建筑高度H的4次方成正比（＝qH4/8EI）。

另外，高層建筑隨著高度的增加、輕質高強材料的應用、新的建筑形式和結構體系的出現、側向位移的迅速增大，在設計中不僅要求結構具有足夠的強度，還要求具有足夠的抗推剛度，使結構在水平荷載下產生的側移被控制在某一限度之內，否則會產生以下情況：

1.因側移產生較大的附加內力，尤其是豎向構件，當側向位移增大時，偏心加劇，當產生的附加內力值超過一定數值時，將會導致房屋側塌。

2.使居住人員感到不適或驚慌。

3.使填充墻或建筑裝飾開裂或損壞，使機電設備管道損壞，使電梯軌道變型造成不能正常運行。

4.使主體結構構件出現大裂縫，甚至損壞。

（三）抗震設計要求更高

有抗震設防的高層建筑結構設計，除要考慮正常使用時的豎向荷載、風荷載外，還必須使結構具有良好的抗震性能，做到小震不壞、大震不倒。

（四）減輕高層建筑自重比多層建筑更為重要

高層建筑減輕自重比多層建筑更有意義。從地基承載力或樁基承載力考慮，如果在同樣地基或樁基的情況下，減輕房屋自重意昧著不增加基礎造價和處理措施，可以多建層數，這在軟弱土層有突出的經濟效益。

地震效應與建筑的重量成正比，減輕房屋自重是提高結構抗震能力的有效辦法。高層建筑重量大了，不僅作用于結構上的地震剪力大，還由于重心高地震作用傾覆力矩大，對豎向構件產生很大的附加軸力，從而造成附加彎矩更大。

（五）軸向變形不容忽視

采用框架體系和框架——剪力墻體系的高層建筑中，框架中柱的軸壓應力往往大于邊柱的軸壓應力，中柱的軸向壓縮變形大于邊柱的軸向壓縮變形。當房屋很高時，此種軸向變形的差異將會達到較大的數值，其后果相當于連續梁中間支座沉陷，從而使連續梁中間支座處的負彎矩值減小，跨中正彎矩值和端支座負彎矩值增大。

（六）概念設計與理論計算同樣重要

抗震設計可以分為計算設計和概念設計兩部分。高層建筑結構的抗震設計計算是在一定的假想條件下進行的，盡管分析手段不斷提高，分析的原則不斷完善，但由于地震作用的復雜性和不確定性，地基土影響的復雜性和結構體系本身的復雜性，可能導致理論分析計算和實際情況相差數倍之多，尤其是當結構進入彈塑性階段之后，會出現構件局部開裂甚至破壞，這時結構已很難用常規的計算原理去進行分析。實踐表明，在設計中把握好高層建筑的概念設計也是很重要的。

二、高層建筑的結構體系

（一）高層建筑結構設計原則

1.鋼筋混凝土高層建筑結構設計應與建筑、設備和施工密切配合，做到安全適用、技術先進、經濟合理，并積極采用新技術、新工藝和新材料。

2.高層建筑結構設計應重視結構選型和構造，擇優選擇抗震及抗風性能好而經濟合理的結構體系與平、立面布置方案，并注意加強構造連接。在抗震設計中，應保證結構整體抗震性能，使整個結構有足夠的承載力、剛度和延性。

（二）高層建筑結構體系及適用范圍

目前國內的高層建筑基本上采用鋼筋混凝土結構。其結構體系有：框架結構、剪力墻結構、框架—剪力墻結構、筒體結構等。

1.框架結構體系。框架結構體系是由樓板、梁、柱及基礎四種承重構件組成。由梁、柱、基礎構成平面框架，它是主要承重結構，各平面框架再由連系梁連系起來，即形成一個空間結構體系，它是高層建筑中常用的結構形式之一。

框架結構體系優點是：建筑平面布置靈活，能獲得大空間，建筑立面也容易處理，結構自重輕，計算理論也比較成熟，在一定高度范圍內造價較低。

框架結構的缺點是：框架結構本身柔性較大，抗側力能力較差，在風荷載作用下會產生較大的水平位移，在地震荷載作用下，非結構構件破壞比較嚴重。

框架結構的適用范圍：框架結構的合理層數一般是6到15層，最經濟的層數是10層左右。由于框架結構能提供較大的建筑空間，平面布置靈活，可適合多種工藝與使用的要求，已廣泛應用于辦公、住宅、商店、醫院、旅館、學校及多層工業廠房和倉庫中。

2.剪力墻結構體系。在高層建筑中為了提高房屋結構的抗側力剛度，在其中設置的鋼筋混凝土墻體稱為“剪力墻”，剪力墻的主要作用在于提高整個房屋的抗剪強度和剛度，墻體同時也作為維護及房間分格構件。 轉貼于

剪力墻結構中，由鋼筋混凝土墻體承受全部水平和豎向荷載，剪力墻沿橫向縱向正交布置或沿多軸線斜交布置，它剛度大，空間整體性好，用鋼量省。歷史地震中，剪力墻結構表現了良好的抗震性能，震害較少發生，而且程度也較輕微，在住宅和旅館客房中采用剪力墻結構可以較好地適應墻體較多、房間面積不太大的特點，而且可以使房間不露梁柱，整齊美觀。

剪力墻結構墻體較多，不容易布置面積較大的房間，為了滿足旅館布置門廳、餐廳、會議室等大面積公共用房的要求，以及在住宅樓底層布置商店和公共設施的要求，可以將部分底層或部分層取消剪力墻代之以框架，形成框支剪力墻結構。

在框支剪力墻中，底層柱的剛度小，形成上下剛度突變，在地震作用下底層柱會產生很大內力及塑性變形，因此，在地震區不允許采用這種框支剪力墻結構。

3.框架—剪力墻結構體系。在框架結構中布置一定數量的剪力墻，可以組成框架—剪力墻結構，這種結構既有框架結構布置靈活、使用方便的特點，又有較大的剛度和較強的抗震能力，因而廣泛地應用于高層建筑中的辦公樓和旅館。

4.筒體結構體系。隨著建筑層數、高度的增長和抗震設防要求的提高，以平面工作狀態的框架、剪力墻來組成高層建筑結構體系，往往不能滿足要求。這時可以由剪力墻構成空間薄壁筒體，成為豎向懸臂箱形梁，加密柱子，以增強梁的剛度，也可以形成空間整體受力的框筒，由一個或多個筒體為主抵抗水平力的結構稱為筒體結構。通常筒體結構有：

（1）框架—筒體結構。中央布置剪力墻薄壁筒，由它受大部分水平力，周邊布置大柱距的普通框架，這種結構受力特點類似框架—剪力墻結構，目前南寧市的地王大廈也用這種結構。

（2）筒中筒結構。筒中筒結構由內、外兩個筒體組合而成，內筒為剪力墻薄壁筒，外筒為密柱（通常柱距不大于3米）組成的框筒。由于外柱很密，梁剛度很大，門密洞口面積小（一般不大于墻體面積50%），因而框筒工作不同于普通平面框架，而有很好的空間整體作用，類似一個多孔的豎向箱形梁，有很好的抗風和抗震性能。目前國內最高的鋼筋混凝土結構如上海金茂大廈（88層、420.5米）、廣州中天廣場大廈（80層、320米）都是采用筒中筒結構。

（3）成束筒結構。在平面內設置多個剪力墻薄壁筒體，每個筒體都比較小，這種結構多用于平面形狀復雜的建筑中。

（4）巨型結構體系。巨型結構是由若干個巨柱（通常由電梯井或大面積實體柱組成）以及巨梁（每隔幾層或十幾個樓層設一道，梁截面一般占一至二層樓高度）組成一級巨型框架，承受主要水平力和豎向荷載，其余的樓面梁、柱組成二級結構，它只是將樓面荷載傳遞到第一級框架結構上去。這種結構的二級結構梁柱截面較小，使建筑布置有更大的靈活性和平面空間。

除以上介紹的幾種結構體系外，還有其他一些結構形式，也可應用，如薄殼、懸索、膜結構、網架等，不過目前應用最廣泛的還是框架、剪力墻、框架—剪力墻和筒體等四種結構。

［參考文獻］

［1］GB50011－2001建筑抗震設計規范.

［2］GB50010－2002混凝土結構設計規范.

第7篇：高層建筑抗震設計論文范文

關鍵詞: 人字形中心支撐鋼框架；Pushover分析；彈塑性時程分析

中圖分類號：TU392 文獻標志碼：A

Research on the elastic-plastic Performance of 12 stories Inverted-V concentrically braced steel frame (CBSF)

Yin Tao，Ma zhengwei

(Department of Civil and Architecture Engineering, Xi'an University of Science and Technology, ,Xi’an 710054, China)

Abstract: Firstly, the paper designs four different kinds of 12 stories inverted-V concentrically braced steel structure. After preliminary design and adjustment, the paper determines the size of structural members. When four different models under pushover analysis and under the lateral loading, the paper uses capacity spectrum method to get load-displacement curves, the plastic hinge generated sequence and the weakest position of the structure. Then the paper summarizes the influence of the pushover curve and the plastic hinge location of the hinge sequence under the lateral load patterns. Considering preventing the rare eight occurred earthquake intensity, obtains performance point of the structure and the top structure’s maximum, displacement and maximum angular displacement between layers on performance points, and evaluates seismic performance under the rare eight occurred earthquake of the structure. Then choose which model is best,which model is most weakness.

Keywords: the inverted-V concentrically braced steel frame; Pushover analysis; Non-linear time-history analysis

1引言

現代高層建筑鋼結構是反映一個城市經濟繁榮和社會進步的重要標志，它是隨著社會的經濟、技術進步和人們的生活需要而發展起來的，是商業化、工業化和城市化的結果。計算機模擬技術在建筑領域的廣泛應用以及鋼結構加工制作技術的進步，為高層建筑鋼結構提供了廣闊的發展空間。

結構模型的設計概況

本文研究的一組人字形支撐鋼框架結構模型如圖1所示

圖1 一組人字形支撐鋼框架結構模型

四個結構跨數取三跨，結構的縱向跨度取10m，層數12層，橫向跨度均取為10m，層高為3.6m。樓屋面恒荷載3.5，樓面活荷載2.0，屋面活荷載2.0(上人屋面)，基本風壓0.3，雪荷載0.4，地面粗糙度C類，抗震設防烈度為8.5度，場地類別為II類，設計地震分組為第二組，采用Q235鋼材。不考慮東西向的抗側力體系，南北向的抗側力體系為兩榀中心支撐鋼框架，每榀中心支撐鋼框架抵抗整個結構一半的側力。由于對稱性，不考慮結構的平面內扭轉。本文采用有限元計算程序Sap2000對模型進行結構設計，四個模型柱材料及尺寸相同，梁柱略有差異，結構的梁柱材料及尺寸見下表1。

表1 模型4的截面尺寸及材料（8度）

表2 模型1的截面尺寸及材料（8度）

表3 模型2的截面尺寸及材料（8度）

表4 模型3的截面尺寸及材料（8度）

表512層人字形鋼框架柱截面尺寸及材料（8度）

3 Pushover分析

3.1 四個模型的基底剪力-頂點位移曲線

圖4模型1基底剪力-頂點位移曲線圖5 模型2基底剪力-頂點位移曲線

圖6模型3基底剪力-頂點位移曲線 圖7 模型4基底剪力-頂點位移曲線

圖8 基底剪力—頂點位移曲線

由圖4~7可以看出，在線彈性階段，曲線斜率最大的是模型2，模型4次之，模型3排在第三位，模型1的斜率最小，而曲線的斜率則反映了整體結構的抗側剛度，這說明模型1的鋼框架結構的剛度相對偏低，變形最大，而模型2的側向剛度最大，變形最小。隨著側向均布加載的繼續增加，結構進入彈塑性階段后，整體剛度逐漸降低，基底剪力最大的也是模型2，模型4的基底地剪力僅次于模型2，模型1排在第三位，模型3的基地剪力最小。從基底剪力-頂點位移曲線的角度可以的出結論：模型2的結構抗震性能更好，模型1的結構抗震性能最弱。

3.2性能點的比較與分析

四個模型的能力譜-需求譜曲線圖見下圖8~11。

圖8模型1在罕遇地震作用下的 圖9 模型2在罕遇地震作用下的

能力譜-需求譜曲線圖能力譜-需求譜曲線圖

圖10 模型3在罕遇地震作用下的 圖11 模型4在罕遇地震作用下的

能力譜-需求譜曲線圖 能力譜-需求譜曲線圖

結構模型在罕遇地震作用下的性能點分析

從各結構模型在罕遇地震作用下性能點的值表明：四個結構模型的能力譜曲線均與需求譜曲線相交，交點是八度設防、Ⅱ類場地類別下結構的性能點，且交點位置均處于能力譜曲線的彈塑性階段，四個結構的位移反應能力大于結構的位移需求能力，結構的抗震性都能滿足八度罕遇地震作用下的彈塑性變形要求。經過四個結構模型性能點的比較可知：模型1達到性能點時的基底剪力最小，頂點位移最大，結構的變形最大，模型2達到性能點時的基底剪力最大，頂點位移最小，結構的變形最小。表明模型2的剛度最大，模型1的延性最好。

3. 3層間位移及層間位移角的分布

(1) 層間位移及層間位移角

圖12為模型1，模型2，模型3及模型4在八度抗震設防時，結構達到性能點時的層間位移沿豎向樓層的線分布圖。

圖128度罕遇地震作用下結構樓層層間位移曲線分布圖

在罕遇地震時，模型1、2、3、4的最大層間角位移為1/70.8、1/64、1/76、1/78，均小于《建筑抗震設計規范》[1]GB50011—2010中規定的彈塑性層間位移角的最大值1/50。在罕遇地震作用下，模型1~模型4的最大層間位移角均發生在結構的第三層，表明第三層為結構的薄弱層。

3.4 塑性鉸的分布及破壞形式

模型1、模型2、模型3、模型4在罕遇地震作用下結構達到性能時，各個結構的塑性鉸均首先出現在一到四層的支撐上，并逐漸向上發展，模型4有八層的支撐出現了塑性鉸，模型2也有七層的支撐出現了塑性鉸，而其他兩個模型的支撐只有五層出現塑性鉸，這說明支撐作為防御地震的第一道耗能構件沒有在模型1和模型3上較好利用；四個模型在支撐出現塑性鉸后，隨著荷載的繼續增加，梁端相繼出現塑性鉸，四個模型中梁的塑性鉸均出現在一到四層，而模型2的梁端出現塑性鉸的數量最多，發展最充分。綜合分析，模型2的結構形式最好，模型4次之，模型1最不好。

模型1模型2

模型3 模型4

3.5 總結

綜上所述，模型1、模型2、模型3、模型4綜合研究得出以下結論：模型2的結構抗震性能略好于模型4，這可以表明模型2的支撐布置形式不遜于我們通常把所有支撐都放在中間跨的結構形式即模型4。模型1的結構抗震性能最弱，應盡量避免此種支撐布置形式。

4結束語

論文先是對四種不同結構形式的12層人字形支撐鋼框架結構進行了Pushover靜力分析，然后對Pushover分析的結果進行比較研究得出結論，由于Pushover是靜力分析，還可以用動力時程分析加以分析，因此可以進一步的研究靜力和動力分析后結果的比較。

第8篇：高層建筑抗震設計論文范文

關鍵詞：箱型薄壁開口剪力墻；單跨結構；位移；冗余約束

0 前言

在民用建筑中，單跨結構往往出現在有特定使

用功能的多層平臺中，例如兩棟建筑物之間的連接平臺、觀光平臺等。而采用純框架結構體系，對于這種結構簡單的建筑無疑是最“直接”的解決方案。單跨框架（單向）是由兩根柱及一根梁所組成的結構承重類型，這種結構雖然具有明確的計算簡圖，傳力路徑單一，但是整體結構在空間體系中沒有任何冗余的約束，因此在考慮抗震設計時，設防單一，一旦有其中一根柱出現破壞，整體結構就容易出現倒塌，與《建筑抗震設計規范》中對結構體系要求宜有多道抗震防線的要求不符。而且，在高層建筑中，單跨框架體系的側向剛度往往較小，在風荷載及水平地震作用下，位移較難滿足規范要求，常采用加大梁、柱截面的方法提高抗側力構件的剛度，以此滿足規范對于位移的要求，但是這樣做不但會使平臺凈空高度由于梁高增加而減小，還使各抗震構件的混凝土用量及用鋼量大大增加，經濟效益差。

箱型薄壁開口剪力墻體系具有較好的抗側力剛度及強度，它與結構梁共同工作。在強烈地震作用下能有效地吸收地震能量，是一種較好的抗震結構體系。開口剪力墻平面形狀為箱型，剪力墻壁厚根據結構平面復雜程度及高度的不同，一般情況下取值約為200~350之間。單跨結構主要問題是位移的控制，下面，通過算例分析箱型薄壁開口剪力墻體系運用在單跨結構中時，抗震性能是否能滿足規范的要求。

1算例

本文以一平面雙向單跨結構為例，平面尺寸如圖1所示，層高如圖2所示。采用箱型薄壁開口剪力墻作為豎向構件，鋼筋混凝土梁作為水平構件。梁的截面尺寸如圖1所示。箱型薄壁開口剪力墻構件尺寸如圖3所示。本算例中實際樓層號與計算樓層號關系為：

實際樓層號（F）- 1 = 計算樓層號

在整體計算結果中樓層號以實際樓層號（F）表示。

本算例采用中國建筑科學研究院編制的PKPM（SATWE）2008版本進行建模分析計算，各項錄入信息及參數見表1：

備注：根據建筑使用功能確定荷載取值，本算例結構用于疏散通道或普通觀光平臺，按常規荷載取值，不作累述。

結構的整體計算結果見下表2：

備注：根據計算結果，各受力構件的計算配筋、撓度、裂縫等均能滿足規范及設計要求，本文不另作累述。

2結果分析

根據上述計算結果，結合“高規”規定的要求及結構抗震概念設計理論，可以得出如下分析：

1) 第一扭轉周期與第一平動周期之比小于0.9，滿足“高規”第4.3.5條要求。有效質量系數大于90%，所取振型數足夠。

2) 在風荷載作用下和水平地震作用下，層間位移角均滿足“高規”第4.6.3條要求（≤1/1000）。

3) X、Y方向剪重比均滿足“抗規”第5.2.5條要求。

4) 在偶然偏心地震作用下，最大扭轉位移比小于1.20，屬于扭轉規則結構，滿足“高規”第4.3.5條A級高度建筑的要求。

5) 按“高規”第4.4.2：抗震設計的高層建筑結構，其樓層側向剛度不宜小于相鄰上部樓層側向剛度的70%或其上相鄰三層側向剛度平均值的80%，滿足側向剛度規則性要求。

6) 樓層層間抗側力結構的受剪承載力大于其上一層受剪承載力的80%，SATWE判斷無薄弱層，滿足“抗規”第3.4.3條樓層承載力均勻性要求。

7) 該結構剛重比EJd/GH2大于1.4，能夠通過“高規”第5.4.4條的整體穩定驗算。

8) 箱型剪力墻平面尺寸較大，X、Y方向均有兩側同向的薄壁剪力墻，主受力梁均與其連結，整體協同工作，主受力梁凈跨較純框架體系有所減小，而且剪力墻提供了較大的側向剛度，主受力梁的截面得以減小。以算例來看，平面外包尺寸為16米的結構，梁高僅為900mm，保證了建筑對于凈空高度的要求。

9) 箱型薄壁開口剪力墻其中一側剪力墻斷開，用連梁拉結，開口一側可根據需要做成門洞，箱型剪力墻內部空間可利用為小房間，供建筑靈活使用。

10) 剪力墻作為主要的抗側力構件，在風荷載及水平地震作用下，提供良好的側向剛度，對位移控制有利。而且，剪力墻由于剛度大，承擔了較大一部分的地震作用，在滿足位移控制及承受豎向荷載的前提下，主受力梁的截面相對減小，達到“強柱弱梁”的抗震設防水準。

11) 本算例位移比均小于1.2，屬于平面扭轉規則的結構，可不考慮箱型剪力墻構件自身扭轉對于整體結構扭轉效應的影響。但是，對于設計中出現扭轉不規則的樓層，則需要考慮構件自身的扭轉影響[1]。

3 結論

第9篇：高層建筑抗震設計論文范文

關鍵詞：高層建筑，混凝土結構，立法，位移

高層建筑是近代經濟發展和科學進步的產物。進入20世紀以來，高層建筑在全球迅猛發展。高層建筑，是指超過一定高度和層數的多層建筑。在美國，24.6m或7層以上視為高層建筑；在日本，31m或8層及以上視為高層建筑；在英國，把等于或大于24.3m得建筑視為高層建筑。中國自2005年起規定超過10層的住宅建筑和超過24米高的其他民用建筑為高層建筑。高層建筑可節約城市用地，縮短公用設施和市政管網的開發周期，從而減少市政投資，加快城市建設。

一、高層建筑的設計要點

當高層建筑的層數和高度增加到一定程度時，它的功能適用性、技術合理性和經濟可行性都將發生質的變化。與多層建筑相比，在設計上、技術上都有許多新的問題需要加以考慮和解決。

1.風荷載及水平側向力

高層建筑結構設計時，應考慮風荷載及水平側向力的影響，這種因素是影響結構內力、結構變形及建筑物土建造價的主要因素。對于高層建筑而言，主要由抗側結構體系來抵抗這種外力，抗側結構體系由樓面主梁和承擔樓面重力荷載且與主梁剛性連接的柱組成。此時這些抗彎構件可起到支承樓面荷載和抵抗側向荷載的雙重作用。而柱所承受的是軸力和彎矩的組合作用。框架側向結構體系亦可由豎向斜支撐或主要起抵抗側向荷載作用的剪力墻組成。在高層建筑中，支撐系統和剛性鋼框架的混合體系是一種常用的抗側結構體系。

2.強度、剛度、穩定性的影響

高層建筑設計時應嚴格控制高層建筑體型的高寬比例，以保證其穩定性。并使建筑平面、外觀、立面和剛度盡量保持對稱和勻稱，使高層建筑整體結構不出現易受到外力沖擊的薄弱環節。隨著建筑高度的增加，設計者在設計高層建筑時，應充分根據建筑自身特點，使高層結構有合理的自振動力特性，并使高層建筑在水平力作用下的層位移控制在一定范圍之內。這種自振抵抗作用使結構在進入塑性變形階段后仍具有較強的變形能力，使整個建筑牢牢的連接在一起，確保高層建筑在受到沖擊變形后仍能恢復自身的塑性。

3.細部構造及地質條件的影響

高層建筑在設計時應妥善處理因風力、地震、溫度變化和基礎沉降帶來的變形節點構造。并考慮在重量大、基礎深的地質條件下如何保證安全可靠的設計技術和施工條件問題。對于多層建筑而言，設置防震縫是解決體型復雜不規則的建筑結構由于變形復雜而產生建筑物開裂的一種可靠性方法。高層建筑由于體型巨大、高度高等特點一般不設抗震縫，而同時利用有效技術措施和合理科學的計算方法，以消除不設防震縫帶來的不利影響。

二、工程實例

1.工程簡介

蘭花廣場蘭花商廈位于遼寧省， 總建筑面積6.38萬m2，工程由同濟大學設計院設計，施工單位為中國二十二冶集團有限公司，地下1層，地上為29層，總建筑高度為102.38米，其中地下一層采用箱形基礎，底板厚度800mm，地上29層，鋼筋混凝土框架-剪力墻結構， 除地下一層頂板外露部分厚度為 600mm外，其余部分樓板為模殼密肋板結構，厚度為120mm，本高層建筑采用抗震性能好、功能合理的現澆鋼骨混凝土框架-剪力墻結構，利用樓、電梯間設置鋼筋混凝土剪力墻且連接成筒體作為主要的抗側力構件。混凝土強度等級為C60，鋼筋骨架采用HRB400，框架采用寬扁梁框架以增加樓層凈高，寬扁梁截面為800×700，端部加腋為800×650，混凝土強度等級為C40；為抵抗高層建筑的外力影響，在混凝土內筒剪力墻轉角處設置十字形鋼骨，以改善剪力墻的受力性能、提高剪力墻的延性、減少剪力墻剛度退化，中心筒墻體厚度為600mm，混凝土強度等級為C40。

2.鋼筋設計原理

根據《建筑抗震設計規范》第6.1.11條規定，當工程符合規定條件時,宜沿兩個主軸方向設置構造基礎系梁。基礎此時基礎系梁截面高度可取柱中心距的1/12～1/15，從工程應用角度來看，HRB400 級鋼筋比 HRB235 級鋼筋節約了 53.9kg/m3，占 HRB235 級鋼筋用量的 33%，經濟效益非常可觀，因此本工程采用HRB400級鋼筋。

2.1計算參數

本工程鋼筋混凝土框架-剪力墻結構抗震設防等級為7級，即按照混凝土規范《GB50010-2002》進行設計。本高層建筑為位于遼寧省，經計算得知，東西向風力為63.18KN，南北向風力為193.98KN，因此得知該高層框架梁設計時在荷載效應的標準組合和準永久組合下應分別符合現行設計規范的下列規定：

（1）構件受拉區拉應力：σck-σpc≤ftk；σcq-σpc≤0

（2）梁端受壓區高度： x≤0•35h

（3）梁端預應力強度比：fpyAp/(fpyAp+fyAshs/hp)≤0.7

（4）縱向受拉鋼筋按非預應力鋼筋抗拉強度設計值換算的配筋率不應大于2.5%注：σpc為扣除全部預應力損失后在抗裂驗算邊緣混凝土的預壓應力；Ap為鋼絞線截面積；hs,hp分別為縱向受拉非預應力筋、預應力筋合力點至梁截面受壓邊緣的有效距離。其他各數值見規范。根據計算得知，地上建筑每平方米鋼筋含量為85.33kg/m2，地下建筑每平方米鋼筋含量為118kg/m2。

2.2超靜定結構分析

本工程為框架-剪力墻結構在水平力作用下的內力計算一般分兩步進行，首先求出水平力在各榀框架和剪力墻之間的分配，然后再分別計算各榀框架或剪力墻的內力。框架―剪力墻的計算方法，通常是將結構轉化為等效壁式框架，采用桿系結構矩陣位移法求解。本工程采用計算機三維矩陣位移法計算鋼筋受力情況，假定樓板在自身平面內為無限剛性，平面外剛度很小，可以忽略不計，如果假定為剛性樓板，設計時應采取必要措施，極大的保證了高層建筑的內部整體性。

3.混凝土結構設計原理

3.1地下人防工程的設計

本工程為高層建筑，地下基礎埋深較大，常設地下連梁承底層墻的自重和減小結構層高度。為了簡化計算，常在結構計算模型中按多一層框架梁設計，此時較易出現短柱，將采取符合高頸配筋的方法來取消短柱，地下室頂板作為上部結構的嵌固端時，從樓板厚度、砼強度等級、板的配筋率、樓層的側面剛度等都有具體要求。《建筑地基基礎設計規范》第 8.2.6 條規定，本高層建筑將高杯口基礎做成高頸現澆基礎，高頸至地下連梁頂處，高頸剛度大于柱剛度 4 倍以上（非線剛度）。這意味著對高層建筑來說，地下室層數或總深層不僅由地基基礎埋深決定，還必須考慮累積誤差等因素的影響。

3.2上部結構的設計

計算柱、墻和基礎時，設計忽略了實際活荷載折減系數與程序內定值的不同，并進行人工調整；程序內定的活荷載折減系數為《建筑結構荷載規范》（GB50009―2001）（2006 版）表 4.1.2 數值，按規范第 4.1.2 條，當建筑的使用功能不屬于表 4.1.1（1）項時，活荷載折減應符合規范第 4.1.2 條的相應規定；本高層建筑住宅建筑含有 3 層底商用房時，則底商層的活荷載折減系數均應取 0.9 或不折減。地上框架結構長×寬為 159.0m×73.22m，屬于典型的超長混凝土結構，對于這類結構，規范認為采用后澆帶分段施工，其中，沉降后澆帶寬度為 1m，待29層頂板封頂，沉降穩定后澆筑；連續式膨脹加強帶寬度 2m，與兩側混凝土同時澆筑。在施工之前，根據工程擬用的原材料，進行了混凝土配合比設計， 原材料情況如下： 渤海PS42.5水泥，沙河營優質河砂，蘭花山石子，其中石子粒徑為20-40mm，砂子顆粒級配為中粗砂，且兩種粗骨料含泥量均不大于1%，粉煤灰采用熱電廠生產的國Ⅱ標準的粉煤灰，膨脹劑為北京新寺力公司生產，摻入本產品砼的限制膨脹率為0.02～0.04%，可在砼中建立0.2～0.7Mpa的預應力，抗滲標號可達S30。采用TS-JS（Ⅱ）高保塑型聚羧酸鹽高效泵送劑，根據實驗結果表明，該混凝土強度等級達到C40以上，可以用于施工。