地震对高层建筑的影响

地震知识点

一、地震相关资料

震源：地球内部岩层破裂引起振动的地方称为震源。它是有一定大小的区域，又称震源区或震源体。

震中：震源正上方的地面地点称为震中，实际上也是一个区域，称为震中区。

震源深度：震中至震源的距离称为震源深度，用h表示。

震中距：在地面上，从震中到任一点的距离叫做震中距，用Δ表示。根据震中距可以将地震分为三类：

地方震：震中距在100公里以内的称为地方震

近震：震中距在100～1000公里的称为近震

远震：震中距超过1000公里的称为远震。

地震烈度：将某一特定地区遭受一次地震影响的强弱程度定义为地震烈度。对同一个地震，不同的地区，烈度大小是不一样的。

震级：地震是衡量一次地震规模大小的数量等级，用M表示。

烈度与震级的关系：

根据非震中区烈度与震中烈度的关系我们可以看出，对应于一次地震，震级只有一个，而地震烈度在不同地区却是不同的，震中的地震烈度最高，随着震中距的增加，地震烈度逐渐降低。对同样的的地

震，距离震源近，震中距就小，烈度就高破坏就大，；距离震源远，震中距就大，烈度就低，破坏就小。对于同一次地震，近震的破坏比远震的破坏要大。

二、高层建筑的特点

高层建筑结构要同时受垂直荷载和水平荷载，还要抵抗地震作用。在低层结构中，水平荷载产生的内力和位移很小，通常可以忽略；在多层结构中，水平荷载的效应（内力和位移）逐渐增大；而到高层建筑中，水平荷载和地震作用将成为控制因素。

高层建筑设计不仅需要较大的承载能力，而且需要较大的刚度，使水平荷载产生的侧向变形限制在一定的范围之内，这是因为：（1）过大的侧向变形会使人不舒服，影响使用。至于偶尔发生的地震，人的舒适感则是次要的。

（2）过大的侧向变形会使填充墙或建筑装修出现裂缝或损坏，也会使电梯轨道变形。变形限制的大小与装修的材料、构造做法有关。在地震作用下，非结构性的损坏会使修复费用很高，且填充墙等倒塌也会威协人的生命及设备安全，因此，对地震作用下产生的侧向变形也要加以限制。

（3）过大的侧向变形会使主体结构出现裂缝，甚至损坏。限制侧向变形也就是限制结构的裂缝宽度及破坏程度。

（4）过大的侧向变形会使结构产生附加内力，甚至引起倒塌。这是因为建筑物上的垂直荷载在侧向变形下将产生附加弯矩，即所谓这P－△效应。

由于高层建筑高度较大，地震作用对它的影响也较大。在地震区，应使结构具有延性（延性是指结构塑性变形能力大小的一种性能），即在地震作用下，结构进入塑性阶段，以塑性变形抵抗地震作用，又要做到不破坏，不倒塌。这样设计可以降低材料消耗，经济而安全。在高层建筑中，随着结构高度的加大，结构变形增大，对结构要求也相应提高。

由于上述特点，高层建筑结构设计中，抗侧力结构的设计成为关键。欲使抗侧力结构具有足够的承载能力和刚度，又有好的抗震性能，还要尽可能地提高材料利用率，降低材料消耗、节约造价，必须从选择结构材料、结构体系、基础形式等各方面着手，采用合理而可行的计算方法，还要十分重视构造、连接、锚固等细部处理。

此外，任何一个好的建筑，必然是建筑、结、各种管道设备以及施工等几方面的密切配合及相互合作的产物，特别是在高层建筑中，建筑功能要求高，而结构的安全性、经济性要求也高，设备多施工技术和管理都更复杂。因此，建筑师和结构工程师都必须充分认识高层建筑的特点而互相合作，才能做出好的、经济合理的设计。

三、结论

1、特征周期值Tg随着设计地震分组的增大及场地土的变硬而增大，因此远震或软场地土将使地震影响系数曲线的Tg平台拐点向右移

动，即场地土的特征周期变大，故对长周期的高层建筑（高柔构筑物）是不利的。反之，对近震或硬的场地土，其地震位移振幅小，场地土的特征周期较短，因此对低矮建筑（刚性构筑物）破坏作用大。

2、由于震中距的不同及建筑物刚度的差异,使震害明显不同。处在大地震、远震中距的柔性建筑物要比中小震级、近震中距的震害严重。

3、鉴于上述高层建筑特点，导致其柔性相对较差，也就是对震动的缓冲能力出现下降，可以说，远震对高层建筑的危害远远大于近震。