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高层建筑结构抗震设计论文范文1
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高层建筑结构抗震设计论文范文2
关键词：高层建筑；抗震设计；结构体系
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。本文围绕高层建筑结构，总结了高层建筑结构设计的特点以及提出了高层建筑结构分析和各种体系相对应的方法。为实际高层建筑结构分析与设计提供一定参考。
1 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在设计构造上宜有多道抗震防线
(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)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，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。
2 高层建筑结构静力分析方法
2.1 框架－剪力墙结构
框架－剪力墙结构中剪力墙布置应按“均匀、分散、对称、周边”的基本原则考虑,内力与位移计算的方法很多，大都采用连梁连续化假定。由剪力墙与框架水平位移或转角相等的位移协调条件，可以建立位移与外荷载之间关系的微分方程来求解。由于采用的未知量和考虑因素的不同，各种方法解答的具体形式亦不相同。框架－剪力墙的机算方法，通常是将结构转化为等效壁式框架，采用杆系结构矩阵位移法求解。
2.2 剪力墙结构
计算剪力墙的内力与变形时,其剪力墙应计入端部翼缘地共同工作,剪力墙的受力特性与变形状态主要取决于剪力墙的开洞情况。单片剪力墙按受力特性的不同可分为单肢墙、小开口整体墙、联肢墙、特殊开洞墙、框支墙等各种类型。不同类型的剪力墙，其截面应力分布也不同，计算内力与位移时需采用相应的计算方法。剪力墙结构的机算方法是平面有限单元法。此法较为精确，而且对各类剪力墙都能适用。但因其自由度较多，机时耗费较大，目前一般只用于特殊开洞墙、框支墙的过渡层等应力分布复杂的情况。
2.3筒体结构
筒体结构包括框筒结构?筒中筒结构以及其它筒体结构。筒体结构的分析方法按照对计算模型处理手法的不同可分为三类：等效连续化方法、等效离散化方法和三维空间分析。等效连续化方法是将结构中的离散杆件作等效连续化处理。一种是只作几何分布上的连续化，以便用连续函数描述其内力；另一种是作几何和物理上的连续处理，将离散杆件代换为等效的正交异性弹性薄板，以便应用分析弹性薄板的各种有效方法。
3 高层建筑的结构体系
3.1框架－剪力墙体系。有框架结构布置灵活，使用方便的特点，又有较大的刚度和较好的抗震性能。当框架体系的强度和刚度不能满足要求时，往往需要在建筑平面的适当位置设置较大的剪力墙来代替部分框架，便形成了框架－剪力墙体系。在承受水平力时，框架和剪力墙通过有足够刚度的楼板和连梁组成协同工作的结构体系。在体系中框架体系主要承受垂直荷载，剪力墙主要承受水平剪力。框架－剪力墙体系的位移曲线呈弯剪型。剪力墙的设置，增大了结构的侧向刚度，使建筑物的水平位移减小，同时框架承受的水平剪力显著降低且内力沿竖向的分布趋于均匀，所以框架－剪力墙体系的能建高度要大于框架体系。
3.2剪力墙体系。剪力墙体系结构刚度大，空间整体性好，当受力主体结构全部由平面剪力墙构件组成时，即形成剪力墙体系。在剪力墙体系中，单片剪力墙承受了全部的垂直荷载和水平力。剪力墙体系属刚性结构，其位移曲线呈弯曲型。剪力墙体系的强度和刚度都比较高，有一定的延性，传力直接均匀，整体性好，抗倒塌能力强，是一种良好的结构体系，能建高度大于框架或框架－剪力墙体系。
3.3筒体体系。凡采用筒体为抗侧力构件的结构体系统称为筒体体系，包括单筒体、筒体－框架、筒中筒、多束筒等多种型式。筒体是一种空间受力构件，分实腹筒和空腹筒两种类型。实腹筒是由平面或曲面墙围成的三维竖向结构单体，空腹筒是由密排柱和窗裙梁或开孔钢筋混凝土外墙构成的空间受力构件。筒体体系具有很大的刚度和强度，各构件受力比较合理，抗风、抗震能力很强，往往应用于大跨度、大空间或超高层建筑。
4 结束语
在强烈地震作用下,建筑物的破坏机理和过程是十分复杂的,要进行精确的抗震计算是困难的,在总结大量地震灾害经验的基础上,提出了概念设计,并认为它是结构抗震设计的首要问题,比计算设计更为重要。对设计人员来说,掌握概念设计,有助于明确抗震设计思想,灵活、恰当地运用抗震设计原则,不致陷入盲目的计算工作,从而比较合理地进行抗震设计。
参考文献：
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高层建筑结构抗震设计论文范文3
［论文摘要］文章分析高层建筑结构的六个特点，并介绍目前国内高层建筑的四大结构体系：框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构和筒体结构。
我国改革开放以来，建筑业有了突飞猛进的发展，近十几年我国已建成高层建筑万栋，建筑面积达到2亿平方米，其中具有代表性的建筑如深圳地王大厦81层，高325米；广州中天广场80层，高322米；上海金茂大厦88层，高420.5米。另外在南宁市也建起第一高楼：地王国际商会中心即地王大厦共54层，高206.3米。随着城市化进程加速发展，全国各地的高层建筑不断涌现，作为土建工作设计人员，必须充分了解高层建筑结构设计特点及其结构体系，只有这样才能使设计达到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量的基本原则。
一、高层建筑结构设计的特点
高层建筑结构设计与低层、多层建筑结构相比较，结构专业在各专业中占有更重要的位置，不同结构体系的选择，直接关系到建筑平面的布置、立面体形、楼层高度、机电管道的设置、施工技术的要求、施工工期长短和投资造价的高低等。其主要特点有：
（一）水平力是设计主要因素
在低层和多层房屋结构中，往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。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，但水平荷载却起着决定性作用。因为建筑自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与建筑高度的一次方成正比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩、以及由此在竖向构件中所引起的轴力，是与建筑高度的两次方成正比。另一方面，对一定高度建筑来说，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化。
（二）侧移成为控指标
与低层或多层建筑不同，结构侧移已成为高层结构设计中的关键因素。随着建筑高度的增加，水平荷载下结构的侧向变形迅速增大，与建筑高度H的4次方成正比（＝qH4/8EI）。
另外，高层建筑随着高度的增加、轻质高强材料的应用、新的建筑形式和结构体系的出现、侧向位移的迅速增大，在设计中不仅要求结构具有足够的强度，还要求具有足够的抗推刚度，使结构在水平荷载下产生的侧移被控制在某一限度之内，否则会产生以下情况：
1.因侧移产生较大的附加内力，尤其是竖向构件，当侧向位移增大时，偏心加剧，当产生的附加内力值超过一定数值时，将会导致房屋侧塌。
2.使居住人员感到不适或惊慌。
3.使填充墙或建筑装饰开裂或损坏，使机电设备管道损坏，使电梯轨道变型造成不能正常运行。
4.使主体结构构件出现大裂缝，甚至损坏。
（三）抗震设计要求更高
有抗震设防的高层建筑结构设计，除要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载外，还必须使结构具有良好的抗震性能，做到小震不坏、大震不倒。
（四）减轻高层建筑自重比多层建筑更为重要
高层建筑减轻自重比多层建筑更有意义。从地基承载力或桩基承载力考虑，如果在同样地基或桩基的情况下，减轻房屋自重意昧着不增加基础造价和处理措施，可以多建层数，这在软弱土层有突出的经济效益。
地震效应与建筑的重量成正比，减轻房屋自重是提高结构抗震能力的有效办法。高层建筑重量大了，不仅作用于结构上的地震剪力大，还由于重心高地震作用倾覆力矩大，对竖向构件产生很大的附加轴力，从而造成附加弯矩更大。
（五）轴向变形不容忽视
采用框架体系和框架——剪力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，中柱的轴向压缩变形大于边柱的轴向压缩变形。当房屋很高时，此种轴向变形的差异将会达到较大的数值，其后果相当于连续梁中间支座沉陷，从而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。
（六）概念设计与理论计算同样重要
抗震设计可以分为计算设计和概念设计两部分。高层建筑结构的抗震设计计算是在一定的假想条件下进行的，尽管分析手段不断提高，分析的原则不断完善，但由于地震作用的复杂性和不确定性，地基土影响的复杂性和结构体系本身的复杂性，可能导致理论分析计算和实际情况相差数倍之多，尤其是当结构进入弹塑性阶段之后，会出现构件局部开裂甚至破坏，这时结构已很难用常规的计算原理去进行分析。实践表明，在设计中把握好高层建筑的概念设计也是很重要的。
二、高层建筑的结构体系
（一）高层建筑结构设计原则
1.钢筋混凝土高层建筑结构设计应与建筑、设备和施工密切配合，做到安全适用、技术先进、经济合理，并积极采用新技术、新工艺和新材料。
2.高层建筑结构设计应重视结构选型和构造，择优选择抗震及抗风性能好而经济合理的结构体系与平、立面布置方案，并注意加强构造连接。在抗震设计中，应保证结构整体抗震性能，使整个结构有足够的承载力、刚度和延性。
（二）高层建筑结构体系及适用范围
目前国内的高层建筑基本上采用钢筋混凝土结构。其结构体系有：框架结构、剪力墙结构、框架—剪力墙结构、筒体结构等。
1.框架结构体系。框架结构体系是由楼板、梁、柱及基础四种承重构件组成。由梁、柱、基础构成平面框架，它是主要承重结构，各平面框架再由连系梁连系起来，即形成一个空间结构体系，它是高层建筑中常用的结构形式之一。
框架结构体系优点是：建筑平面布置灵活，能获得大空间，建筑立面也容易处理，结构自重轻，计算理论也比较成熟，在一定高度范围内造价较低。
框架结构的缺点是：框架结构本身柔性较大，抗侧力能力较差，在风荷载作用下会产生较大的水平位移，在地震荷载作用下，非结构构件破坏比较严重。
框架结构的适用范围：框架结构的合理层数一般是6到15层，最经济的层数是10层左右。由于框架结构能提供较大的建筑空间，平面布置灵活，可适合多种工艺与使用的要求，已广泛应用于办公、住宅、商店、医院、旅馆、学校及多层工业厂房和仓库中。
2.剪力墙结构体系。在高层建筑中为了提高房屋结构的抗侧力刚度，在其中设置的钢筋混凝土墙体称为“剪力墙”，剪力墙的主要作用在于提高整个房屋的抗剪强度和刚度，墙体同时也作为维护及房间分格构件。剪力墙结构中，由钢筋混凝土墙体承受全部水平和竖向荷载，剪力墙沿横向纵向正交布置或沿多轴线斜交布置，它刚度大，空间整体性好，用钢量省。历史地震中，剪力墙结构表现了良好的抗震性能，震害较少发生，而且程度也较轻微，在住宅和旅馆客房中采用剪力墙结构可以较好地适应墙体较多、房间面积不太大的特点，而且可以使房间不露梁柱，整齐美观。
剪力墙结构墙体较多，不容易布置面积较大的房间，为了满足旅馆布置门厅、餐厅、会议室等大面积公共用房的要求，以及在住宅楼底层布置商店和公共设施的要求，可以将部分底层或部分层取消剪力墙代之以框架，形成框支剪力墙结构。
在框支剪力墙中，底层柱的刚度小，形成上下刚度突变，在地震作用下底层柱会产生很大内力及塑性变形，因此，在地震区不允许采用这种框支剪力墙结构。
3.框架—剪力墙结构体系。在框架结构中布置一定数量的剪力墙，可以组成框架—剪力墙结构，这种结构既有框架结构布置灵活、使用方便的特点，又有较大的刚度和较强的抗震能力，因而广泛地应用于高层建筑中的办公楼和旅馆。
4.筒体结构体系。随着建筑层数、高度的增长和抗震设防要求的提高，以平面工作状态的框架、剪力墙来组成高层建筑结构体系，往往不能满足要求。这时可以由剪力墙构成空间薄壁筒体，成为竖向悬臂箱形梁，加密柱子，以增强梁的刚度，也可以形成空间整体受力的框筒，由一个或多个筒体为主抵抗水平力的结构称为筒体结构。通常筒体结构有：
（1）框架—筒体结构。中央布置剪力墙薄壁筒，由它受大部分水平力，周边布置大柱距的普通框架，这种结构受力特点类似框架—剪力墙结构，目前南宁市的地王大厦也用这种结构。
（2）筒中筒结构。筒中筒结构由内、外两个筒体组合而成，内筒为剪力墙薄壁筒，外筒为密柱（通常柱距不大于3米）组成的框筒。由于外柱很密，梁刚度很大，门密洞口面积小（一般不大于墙体面积50%），因而框筒工作不同于普通平面框架，而有很好的空间整体作用，类似一个多孔的竖向箱形梁，有很好的抗风和抗震性能。目前国内最高的钢筋混凝土结构如上海金茂大厦（88层、420.5米）、广州中天广场大厦（80层、320米）都是采用筒中筒结构。
（3）成束筒结构。在平面内设置多个剪力墙薄壁筒体，每个筒体都比较小，这种结构多用于平面形状复杂的建筑中。
（4）巨型结构体系。巨型结构是由若干个巨柱（通常由电梯井或大面积实体柱组成）以及巨梁（每隔几层或十几个楼层设一道，梁截面一般占一至二层楼高度）组成一级巨型框架，承受主要水平力和竖向荷载，其余的楼面梁、柱组成二级结构，它只是将楼面荷载传递到第一级框架结构上去。这种结构的二级结构梁柱截面较小，使建筑布置有更大的灵活性和平面空间。
除以上介绍的几种结构体系外，还有其他一些结构形式，也可应用，如薄壳、悬索、膜结构、网架等，不过目前应用最广泛的还是框架、剪力墙、框架—剪力墙和筒体等四种结构。
［参考文献］
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高层建筑结构抗震设计论文范文4
关键词：多高层结构；抗震分析方法；静力弹塑性分析法
中图分类号：TU973+.31 文献标识码：A 文章编号：
随着经济与社会的发展，多高层建筑已经逐渐成为当前时代建筑发展的主流方向，建筑物的造型和结构体型日趋复杂化。震害对于多高层建筑的威胁越来越严重，对其进行的抗震分析也越来越成为目前国内外建筑科研热点问题。
1 现有常用的抗震分析方法
1.1 底部剪力法
底部剪力法它适用于高度不超过40m，结构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。此时假设地震作用下建筑将以基本振型为主，且结构的基本振型近似为一条斜直线。通过这两种假设，我们可近似的算出地震作用下建筑各层的地震水平力之和，即“底部剪力”。此方法简单，但因忽略了高阶振型的影响而且对结构的基本振型也作了简化，因此计算精度较差。
1.2 振型分解反应谱法
振型分解反应谱法根据振型叠加原理，将多个振型的综合作用分解为一系列单个振型的叠加，分别计算各个振型的水平地震作用，求其结构内力，最后将各振型的内力进行组合，得到地震作用下的结构内力和变形。此法计算量稍大，但计算精度较高，计算误差主要来自振型组合时关于地震动随机特性的假定。
1.3 时程分析法
时程分析法是对结构物的运动微分方程直接进行逐步积分求解的一种动力分析方法。由时程分析可得到各质点随时间变化的位移、速度和加速度动力反应，并进而可计算出构件内力的时程变化关系，可以准确而完整的反映结构在强烈地震作用下反应的全过程状况。时程分析法是改善结构抗震能力和提高抗震设计水平的一项重要措施。《抗震规范》规定，重要的工程结构，例如：大跨桥梁，特别不规则建筑、甲类建筑，高度超出规定范围的高层建筑应采用时程分析法进行补充计算。但时程分析法计算的是某一确定的地震动的时程反应，不能反应不同地震动时程记录的随机性，应用时需要对多条地震记录进行分析。
1.4结构弹塑性分析方法
结构弹塑性分析方法有弹塑性时程分析和静力弹塑性分析两大类。
1.4.1 弹塑性时程分析
弹塑性时程分析能比较准确而完整的得出结构在罕遇地震下的反应全过程，但计算过程中需要反复迭代，数据量大，分析工作繁琐，且计算结果受到所选用地震波及构件恢复力和屈服模型的影响较大，一般只在设计重要结构或高层建筑结构时采用。
1.4.2 静力弹塑性分析
静力弹塑性分析方法是对结构计算模型上施加按某种规则分布的水平单调递增荷载，直至目标位移或结构呈现不稳定的发散状态为止，使结构呈现弹塑性的特性，从而判定结构及其构件的变形受力是否满足设计要求。
结构弹塑性分析方法优点突出体现在较底部剪力法和振型分解反应谱法，它考虑了结构的弹塑性特性；较时程分析法，其输入数据简单，工作量较小。通过引入地震反应谱可使结构在基于一定的性能水准上，合理满足不同的抗震需求。
2 多高层结构抗震分析方法
2.1 模型分析方法
多高层建筑结构中构件数量大且结构复杂，无法采用连续体单元进行建模和分析，需采用合理的结构模型以及构件单元模型，对受力进行必要简化。目前，已有的结构分析模型包括层模型、构件-层模型以及非线性结构单元分析模型三种。
2.2 弹塑性分析方法
随着建筑结构不断增高，结构体系和构造日益复杂，弹塑性分析的方法也就显得越来越重要。历史上多次较大的震害也证明了结构弹塑性分析的必要性。
2.2.1弹塑性时程分析方法
结构弹塑性时程分析方法同时考虑地面震动的主要特性（主要是幅值、频率、持时三要素）以及结构的动力弹塑性特性，被认为是到目前为止进行抗震变形验算和震害分析最为精确可靠的方法。通过动力弹塑性分析，可以计算出在地震波输入时段内结构地震响应的全过程，得到每一时刻结构的位移、速度、加速度以及构件的变形和内力。借助这些分析结果，可以研究构件屈服次序和结构的破坏过程，便于设计者对结构在大震下的性能进行直观评价。
目前常用的计算模型有：等效剪切型弹塑性时程分析模型、平面杆系弹塑性时程分析模型以及空间杆系弹塑性时程分析模型等。到目前为止空间杆系结构弹塑性时程分析方法是结构非线性地震反应分析中最可靠的方法。
2.2.2 静力弹塑性分析方法
静力弹塑性分析并不是一种新的方法，但由于其能提供结构在侧向力作用下的能力或性能数据，符合当前正在研究发展的基于性能抗震设计的需要，因此该方法在近年得到普遍重视和广泛研究。我国的GB 50011-2001建筑抗震设计规范和JGJ 3-200高层建筑混凝土结构技术规程规定，对于不规则且具有明显薄弱部位可能导致地震时破坏的建筑结构以及较高的和较复杂的高层建筑结构，宜采用弹塑性静力或动力分析方法验算薄弱层弹塑性变形。
目前，国内外对于静力弹塑性分析研究的重点主要包括如下几个方面:
(1)水平加载方式
静力弹塑性分析采用的水平加载方式通常有倒三角分布方式、均匀分布方式、抛物线分布方式等。一般的静力弹塑性分析忽略了高阶振型的影响，对于高阶振型在地震反应中所占比例较大的结构，分析得到结构的反应，与动力时程分析所得的差别较大。采用自适应的水平加载方式来考虑非线性的影响，水平力的分布在加载过程中随着结构的动力特性的改变而变化。
(2)目标位移的确定
结构目标位移指结构在地震过程中可能达到的最大顶点位移。如果结构在相应地震水准的侧向力作用下达到屈服位移，则认为其不能抵抗相应烈度的地震作用。目标位移的计算方法有两种：一种方法为：假定结构沿高度的变形向量（一般取第一振型），利用分析得到的底部剪力一顶点位移曲线，将结构等效为SDOF体系，然后用弹塑性时程分析法计算等效SDOF体系的最大位移，从而计算出结构的目标位移。另一方法是采用弹塑性反应谱来计算等效SDOF体系的最大位移。
(3) 与真实动力荷载作用的差别
静力弹塑性分析得到的仅仅是结构在某种特定分布形式的水平力作用下的结构响应，并不能全面反映结构在实际地震作用下的实际性能。研究表明，对于规则结构可以较准确地反映结构的非线性地震反应特征，不失为一种可行的简化分析方法，但是对于复杂结构体系则会有较大的误差。
3 结语
多高层结构的抗震分析方法中，弹塑性时程分析方法和静力弹塑性分析方法比一般常用的底部剪力法以及振型分解反应谱抗震分析方法能够提供更合理、更符合实际的结果。
静力弹塑性方法能够得到结构在地震作用下由弹性阶段到破坏的全过程性能变化，与其他传统的抗震分析方法相比，进行一次非线性分析即可获得完备的结构信息；在获取能力曲线的基础上，借助其他不同方法可以确定任意地震水准下的结构状态，对于基于性能的结构抗震评定是简便而实用的。静力弹塑性分析方法是目前最为实用的基于性能的结构抗震评定分析方法。
但静力弹塑性分析方法仍有如下问题：
(1)对建筑物进行静力弹塑性分析时首先要确定一个合理的目标位移和水平加载方式，其分析结果的精确度很大程度上依赖于这两者的选择。
(2) 只能从整体上考察结构的性能，不能全面考察结构中所有构件的性能。未考虑结构在反复加载过程中损伤的累积及刚度的变化，不能完全真实反应结构在地震作用下性状。
(3)高阶振型的影响、能力谱法中需求谱的计算方法、桩-土-结构相互作用等方面还待完善。
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高层建筑结构抗震设计论文范文5
关键词：建筑工程；建筑结构设计；抗震设计；抗震研究
近年来，我国经济不断发展，人民生活水平不断提高，但是地震灾害却不断发生，地震灾害不断威胁着我国人民的生命财产安全。众所周知，地震灾害的后果十分严重，然而，以现有的技术很难对其进行控制或者提前预测，因此，对地震灾害进行根本性的防治是无法做到的，但是，在建筑结构设计中加入抗震设计，大幅度提高建筑的抗震能力，从而确保建筑在遭受地震灾害时有一定的稳定性，进而减少地震灾害发生带来的危险。
一、在建筑结构设计中加入抗震设计的意义
毫无疑问，地震灾害是众多自然灾害中破坏了最强的灾害之一，对人们生命财产的安全有着极大的威胁，不仅如此，地震灾害对建筑工程有着极强的破坏力，也因此，怎样提高建筑物的抗震能力是是从事建筑工程设计的相关工作人员重点想要解决的问题，在我国历史上，出现过许多次破坏力极强的地震，例如，唐山大地震，汶川地震。而我国经济不断发展，城市化发展迅速，建筑需求不断增加，人口激增，高层建筑的需求量不断扩大，建筑人群比较集中，所以，建筑人群集中的区域如果发生了地震，相应的损失是无法估量的。众所周知，地震这一自然灾害，以现有的技术手段无法提前预测并实施有效的防护措施，因此，在建筑结构设计中加入抗震设计，提高建筑物的抗震能力是比较有效的防护手段，因此在建筑结构设计中加入抗震设计是十分重要的。
二、建筑结构设计中的抗震设计需要达到的相关要求
首先，需要明确得是，我国对于建筑结构设计中的抗震设计是有着十分明确的要求的，因此，在实际建筑结构设计过程中需要遵循相应的设计准则，以相关设计准则为标准严格施工，在实际建筑结构设计过程中，相关设计师们要善于总结以往的设计经验，再根据当前的建筑设计实际需求，完成建筑结构设计，从而使建筑结构设计科学合理。其次，在选择防震措施时一定要选择多级防震。以往的建筑物通常选择得是三级防震措施，即需要建筑物做到小震没有损坏，中震可以修理，大震不会倒塌，然而，根据相关实际状况来看，建筑结构的防震措施必须选择多级防震，从而最大程度地提升建筑物的抗震性能，只有这样，在地震发生时，才可以尽可能地减少建筑物摇晃倒塌带来的危害，减少人民群众的经济损失。最后，在实际建筑结构设计过程中，需要将概念设计理论与性能设计理念有效结合起来，在对建筑施工地点进行严谨科学地考察后，综合多方面具体状况进行全面的分析，从而设计出科学的建筑设计方案。
三、建筑结构设计抗震设计重点
（一）确保建筑物连接处的质量
在进行建筑结构设计工作时，不仅需要设计师们对建筑构件实施科学配置，还要确保建筑物连接处的质量问题，确保建筑构件之间的连接十分牢固，从而最大限度地降低因为建筑构件之间连接不牢固降低抗震性能情况的出现。如今，许多建筑物外壁都会使用一定的装饰物品，相应的装饰材料一般为大理石，瓷砖等，不仅如此，在对建筑物进行装修时很有可能会使用新的装修技术，而这些装饰会依附于建筑结构而存在，从某种程度上来说，这些装饰物的存在对建筑结构设计的抗震性能会产生一定的影响，这些装饰物很有可能会降低建筑物的抗震能力，从而在地震来临时增加建筑物遭到破坏倒塌时带来的危害，比如，在地震发生时出现的玻璃雨，玻璃雨的出现通常是因为地震发生时，强大的破坏力使建筑物的玻璃幕墙产生变形，随后在地震的破坏力作用下破碎。因此，在建筑结构设計中需要确保建筑构件连接处的质量，进而避免出现玻璃幕墙因为地震破坏力变形破碎从而带来危险。不仅如此，在进行玻璃隔断，内隔墙等工作时必须确保连接处的质量，让建筑物主体连接更加稳固，从而确保建筑物的抗震性能。
（二）重视抗震措施的作用
设计师们在进行抗震设计时可以综合运用基础性防震措施来提高建筑物的防震性能，然而在实际运用过程中，需要根据建筑物的实际状况进行科学选择。比如，基础隔震技术，这种技术在使用过程中，必须将隔震层放置于建筑项目的上部和基础位置连接处，这样放置能够有效地降低建筑结构上部受到地震能的影响，从而减少地震能从地基传递到上层的可能性。目前，比较常用的抗震装置包括夹层橡胶隔层，混合隔震装置等。而间层隔震技术一般可以用来吸收地震产生的冲击余力，最大程度地削弱地震的冲击力量，从而保护建筑物不受地震冲击力的较大影响，通常情况下，间层隔震使用于原始结构层。
（三）注意建筑结构的空间设计
在进行建筑结构设计抗震设计工作过程中，需要注意空间设计工作，即既要做好平面设计工作，也需要完成立体空间设计工作，从而确保建筑物的抗震效果达到最大，与此同时，在进行空间设计时需要确保设计方案科学合理。首先，需要确保方案设计的均衡性。在进行建筑设计工作的过程中，需要考虑地震发生时产生的多方面的作用力，确保设计方案的均衡性能够有效地削减地震的冲击力。其次，在不影响建筑物使用功能的同时简化建筑结构，从而确保结构稳定性不会受到建筑结构的影响。最后，设计师们需要重视结构的整体性。
四、总结
随着我国经济的发展，人民生活水平不断提高，而经济的发展，城市化进程的发展使得建筑需求越来越大，高层建筑的需求量越来越大，在这样的情况下，考虑建筑结构设计中的抗震设计是十分重要且有必要的。本论文从建筑结构设计中抗震设计的重要性开始谈起，简述了抗震设计的相关要求，提出了几项抗震设计重点，希望对抗震设计有一定的帮助。
参考文献：
[1]刘明魁.建筑结构设计中的抗震设计研究[J].建筑工程技术与设计，2017（23）：1543-1543.
[2]陈潇.建筑结构设计中的抗震设计研究[J].建筑·建材·装饰，2017（7）：121，142.
高层建筑结构抗震设计论文范文6
关键词：高层建筑；结构设计；问题；对策；
引言：多层和高层结构的差别主要是层数和高度。但是实际上，多层和高层建筑结构没有实质性差别，它们都要抵抗竖向及水平荷载作用，从设计原理及设计方法而言，基本上是相同的。但是在高层建筑中，要使用更多结构材料来抵抗外荷载，特别是水平荷载，因此抗侧力结构成为本工程结构设计的主要问题，设计时要满足更多的要求，尤其自身有别于多层建筑的特殊要求和设计特点。
1.高层建筑结构设计的特点
某工程系一个大地盘、多塔楼、带高位转换层的高层建筑，设计过程中主要把握以下几个方面。
（l）水平荷载成为控制结构设计的主要因素。结构内力、位移与高度的关系，除轴向力与高度成正比之外，弯矩和位移随高度都呈指数曲线上升，因此，随着高度的增加，水平荷载将成为控制因素。水平力作用下结构是否优化，材料用量将有很大差别。
（2）特别是在地震区，随着层数的增加，地震作用对高层建筑危害的可能性也比对多层建筑大，高层建筑结构的抗震设计应受到加倍重视，本工程位于非地震区，无需进行地震作用计算，仍需要考虑抗震的构造措施。
（3）侧移成为控制指标。与多层建筑不同，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，水平荷载下结构的侧移变形迅速增大，因而应将结构在水平荷载作用下的侧移控制在某一限度之内。
（4）轴向变形不容忽视。高层建筑中竖向荷载数值很大，使得柱产生较大的轴向变形，从而会使得连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩和端支座负弯矩值增大。轴向变形还会对预制构件的下料长度产生影响，需要根据轴向变形的计算值调整下料长度进行。另外轴向变形对构件的剪力和侧移产生影响，如不考虑构件竖向变形将会得出偏于不安全的计算结果。
2.高层建筑结构设计存在问题
2.1 底层框架剪力墙砌体结构挑梁裂缝问题
底层框架剪力墙砌体结构房屋是指底层为钢筋混凝土框架剪力墙结构，上部为多层砌体结构的房屋。该类房屋多见于沿街的旅馆、住宅、办公楼，底层为商店，餐厅、邮局等空间房屋，上部为小开间的多层砌体结构。这类建筑是解决底层需要一种比较经济的空间房屋的结构形式。部分设计者为追求单一的建筑立面造型来增加使用面积，将二层以上的部分横墙且外层挑墙移至悬挑梁上，各层设计有挑梁，但实际结构的底层挑梁承载普遍出现裂缝，该类挑梁的设计与出现裂缝在临街砌体结构房屋中比较常见。
2.2 楼层平面刚度的问题
一些设计在缺乏基本的结构观念或结构布置缺乏必要措施时，采用楼板变形的计算程序。尽管程序的编程在数学力学模型上是成立的甚至是准确无误的，但在确定楼板变形程度上却很难做到准确。作为计算的大前提都无法“准确”，就不可能指望其结果会“正确”了。据此进行的结构设计肯定存在着结构不安全成分或者结构某些部位或构件安全储备过大等现象。
2.3 忽视了纵向框架 现行建筑抗震设计规范要求水平地震作用应按两个主轴方向分别计算，各方面的地震和用应由该方向的抗侧力构件来承担。说是说，在框架结构设计中，纵向框架与横向框架有同等的重要性。一些结构设计者对以于非抗震设计，而纵向地按普通的连续梁进行设计，梁柱的节点和框架中的纵筋、箍筋的配置无法不答合框架的构造要求。由于没有考虑地震的纵向作用，在实际设计中经常出现梁的支座负筋，跨中纵筋及箍筋的配筋置均不足的现象。
3.保证高层建筑结构设计质量的有效对策
3.1 主梁有次梁处加附加筋
一般应优先加箍筋，附加箍筋可认为是：主梁箍筋在次梁截面范围无法加箍筋或箍筋短缺，在次梁两侧补上，像板上洞口附加筋。附加筋一般要有，但也不是绝对的。规范中说的比较清楚，位于梁下部或梁截面高度范围内的集中荷载，应全部由附加横向钢筋承担。也就是说，位于梁上的集中力如梁上柱、梁上后做的梁如水箱下的垫梁不必加附加筋。位于梁下部的集中力应加附加筋。但梁截面高度范围内的集中荷载可根据具体情况而定。当主次梁截面相差不大，次梁荷载较大时，应加附加筋。当主梁高度很高，次梁截面很小、荷载很小时，如快接近板上附加暗梁，主梁可不加附加筋。还有当主次梁截面均很大，如工艺要求形成的主次深梁，而荷载相对不大，主梁也可不加附加筋。总的原则，当主梁上次梁开裂后，从次梁的受压区顶至主梁底的截面高度的混凝土加箍筋能承受次梁产生的剪力时，主梁可不加附加筋。梁上集中力，产生的剪力在整个梁范围内是一样，所以抗剪满足，集中力处自然满足。主次深梁及次梁相对主梁截面、荷载较小时，也可满足。
3.2 平面及立面形式的选择
在高层建筑结构设计中，应尽量使建筑的三心（几何形心、刚度中心、结构重心）尽可能汇于一点，达到三心合一。如若在结构设计中没有做到三心合一，由此就会产生扭转问题。扭转问题就是结构在水平荷载作用下发生的扭转振动效应。扭转振动效应在风载等水平荷载载荷情况下会对结构产生危害，为避免其危害应在结构设计时选择合理的结构形式和平面布局，尽可能地使建筑物做到三心合一，所以平面和立面形式的选择很关键。高层建筑的平面宜采用简单、规则、对称的形状，避免过于复杂的平面形式，大量震害的资料表明，高层建筑物平面布置不对称、过多的外凸、内凹等复杂形式都容易造成震害。在高层结构的抗震设计中，结构体系的选择、布置、构造措施比软件的计算结果是否精确更能影响结构的安全，除了考虑结构安全因素外，还要综合考虑建筑美观、结构合理及便于施工和工程造价等多方面因素。资料和力学分析表明，在不对称结构中，结构在凹凸拐角等处容易造成应力集中而遭到破坏，所以应尽量避免。而在完全对称的结构中，也应注意凸出部分的尺寸比例。如凸出部分较长，要在结构设计中采取相应的补救措施。结构的竖向布置要尽力做到刚度均匀且连续，避免结构的刚度突变和出现软弱层。刚度突变及软弱层的出现往往是由于切断剪力墙所致，如果在结构设计中必须要切断少数剪力墙时，其他剪力墙在该切断层处应给以加强。总之，标新立异的平面及立面设计是以结构的抗震和安全性能为代价的。
3.3 水平位移要求
水平位移满足高层规程的要求，并不能说明该结构是合理的设计。同时还需要考虑周期及地震力的大小等综合因素。因为结构抗震设计时，地震力的大小与结构刚度直接相关，当结构刚度小，结构并不合理时，由于地震力小则结构位移也小，位移在规范允许范围内，此时并不能认为该结构合理。因为结构周期长、地震力小并不安全；其次，位移曲线应连续变化，除沿竖向发生刚度突变外，不应有明显的拐点或折点。一般情况下剪力墙结构的位移曲线应为弯曲型；框架结构的位移曲线应为剪切型；框-剪结构和框-筒结构的位移曲线应为弯剪型。
4.总语
高层建筑结构设计是随着经济发展及人们对建筑物功能要求改变，又随着科技的进步而得以实现和解决。以上所提到的几个问题是建筑结构设计人员在工程设计中较易出差的地方，对设计者来说要把提高设计质量作为终身奋斗的目标，确保建筑工程的可持续发展。
参考文献：
