超限高层建筑抗震设计的基本方法研究_0

超限高层建筑抗震设计的基本方法研究
摘要：超限高层建筑的抗震结构设计要从整体进行考虑，从建筑的各个方面进行控制。

建筑结构的抗震性已经出现了新的技术和措施，在未来的发展中，会有更好的预防措施来对地震的损坏进行控制。

而本文正是对超限高层建筑抗震设计基本方法的研究。

关键词：超限高层建筑；抗震设计；基本方法
Abstract: Tall building seismic design from the overall consideration, from all aspects of construction control. Structural seismic resistance has been the emergence of new technologies and measures, in the future; there will be a better preventive measures for earthquake damage control. This article is on the high rise building a seismic design method research.
Key words: high-rise building; seismic design; basic method
抗震简而言之就是抵抗在地震力的作用下对建筑物产生的破坏，采取各种有效的御防或善后措施，尽可能减轻人员生命财产的损失。

建筑结构的优化设计目的是设计出合理的满足各种科学数据的最佳方案。

上世纪90 年代后，我国房地产产业迅猛发展，同时，随着钢产量、成型制造技术以及经济科技的发展，技术得到多方面支持，高层钢结构运用在高层住宅建筑中已经成为可能，并且人们也越来越重视优化设计在建筑上的作用。

由于我国地处地震多发区，高层住宅结构抗震优化设计将得到设计人员更多的关注和重视。

1.超限高层建筑工程抗震设防的基本要求
（1）采用钢筋混凝土框架结构和抗震墙结构，其高度不得超过《抗规》的最大适用高度。

采用钢筋混凝土框架-抗震墙结构和筒体结构，9 度设防时一般不得超过《抗规》、《高规》的最大适用高度，8 度设防时高度不得超过《抗规》、《高规》的最大适用高度的20%, 6 度和7 度设防时高度不得超过《抗规》、《高规》的最大适用高度的30 %；
（2）在房屋高度、高宽比和体型规则性至少应有一方面满足《抗规》、《高规》的有关规定；
（3）应采用比《抗规》、《高规》规定更严的抗震措施；
（4）计算分析应采用两个及两个以上符合结构实际情况的力学模型，且计算程序应经国务院建设行政主管部门鉴定认可；
（5）对房屋高度超过《抗规》、《高规》最大适用高度较多、体型特别复杂或结构类型特殊的结构，应进行小比例的整体结构模型、大比例的局部结构模型的抗震性能试验研究和实际结构的动力特性测试；
（6）特殊超限高层及有明显薄弱层的超限高层建筑工程，应进行结构的弹塑性时程分析。

2.高层住宅建筑抗震结构的设计需要遵循的准则
我国现行建筑抗震设计规范采用两阶段设计方法实现“小震不坏、中震可修、大震不倒”的三水准性能目标。

“三水准”指的是：小震不坏——遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时，一般不受损坏或不需修理可继续使用；中震可修——当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震影响时，可能损坏，但经一般修理或不需修理仍可继续使用；大震不倒——当遭受高于本地区抗震设防烈度的预估的罕遇地震影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。

“两阶段设计”指的是：第一阶段设计：①小震弹性计算，地震效应与其他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，——满足小震强度要求；②限制小震的弹性层间位移角；同时采取相应的抗震构造措施，保证结构的延性、变形能力和耗能能力，——自动满足中震变形要求。

第二阶段设计：限制大震下结构弹塑性层间位移角；并采取必要的抗震构造措施——满足大震防倒塌要求。

抗震设计要做到刚柔并济，选择合理的结构布置形式，遵循“强柱弱梁“、”强剪弱弯”的设计准则。

满足结构刚度的要求，增强抗震的效果，确保高层抗震结构在地震力的作用下达到我们设计要求。

高层建筑结构抗震设计应保持在弹性范围内。

即使建筑本身的结构引起变形，结构形态也不会发生根本的破坏，经维护能正常使用。

随着我国房地产业的发展，在提高建筑物高度的同时，允许结构进入弹塑性状态，但建筑物本身结构的安全也必须要达到相应的标准。

我国规范规定，六级以上必须进行抗震设计。

建筑抗震设计不能只单一考虑提高抗震的抗力，地震往往都会伴随着多次的余震，由于地震作用的复杂性和地震作用发生的强度的不确定性，以及结构和体积的差异等，如果只设置一道防线，就会大大降低建筑的抗震效果，且也会增加结构的刚度。

建筑物的抗震设计，必须满足减小地震力对建筑主体的作用，使建筑主体结构不产生破坏性变形，此两点为结构抗震设计的目的。

只有通过对结构构件及节点的消能减震，设计才能达到抗震的要求，使建筑物在地震发生时，损失降到最低。

研究结果表明，如果高层建筑的抗震结构体系刚度太柔，在经第一次地震后就会遭到严重破坏，当余震来临时，建筑物无法再次承受地震的破坏力。

所以，建筑物的抗震结构设计既要有一定的刚度也要有适当的柔度。

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。

3.超限高层建筑结构抗震设计要点
3.1结构规则性
建筑在结构方案设计的初期，结合抗震设计的要求，对建筑平面及使用功能进行合理优化和布局，特别是高层住宅建筑，应保证建筑物有足够的扭转刚度以减小结构的扭转影响，要求建筑物平面对称均匀，柱网剪力墙布置合理。

因为该种结构建筑容易估计出其地震反映，对建筑进行合理的布置，以尽量减小结构内应力和竖向构件间差异变形对建筑结构产生的不利影响。

并应尽量满足建筑物在竖向上重力荷载受力均匀，体型简单，结构刚度。

大量的地震灾害表明，在地震时，只有建筑物受力均匀，平立面布局简洁对称合理，这样的结构才能满足抗震设防的设计要求。

3.2层间位移限制
我们在进行高层建筑物结构设计时要注意建筑的高宽比，位移的限制和结构材料、结构体系甚至装修标准以及侧向荷载等问题。

其中钢筋混凝土结构的位移限值要求严格，以及所处的地理位置进行设计，稳定性以及正常使用功能等。

其在风力和地震作用下往往能够产生较大的层间位移，满足其具有足够的刚度又要避免超过结构的承载力，位移限值风荷载作用下的限值比地震作用下的要求严格，在水平荷载的作用下产生过大的位移而影响结构的承载力。

4.超限高层建筑抗震设计的基本方法
建筑结构的抗震设计，主要从减少地震作用力的输入和增强地震抵抗力两个大方面进行，分别从以下几个小的方面进行全面的分析。

4.1合理的基础设计
建筑的基础是整个建筑质量的根本保证，建筑抗震的设计更要有好的基础。

在建筑设计中，同一个结构单元要设置在性质相同的地基上，尽量采用相同的结构形式。

地基有软弱粘性土、液化土、新近填土或严重不均匀土层时，要采取措施加强基础的整体性和刚性，以保证地基的稳定性。

底层框架结构由于具有良好的实用性，目前使用比较广泛，但这种结构上部刚度比较大，而下部刚度又比较小，上下性质截然不同，变形能力相差比较大，在地震时抗扭曲的性能较低，容易引起房屋的倒塌和断裂，因此，在抗震区要尽量少采用。

或者是在利用时采取一定的措施将上下刚度的性质进行协调，提高其抗震能力。