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高层建筑如何抗震范文1
1．1整体尺度原则
城市高层建筑设计的整体尺度原则是指建筑各组成主体间的有机联系及产生的视觉效果。整体尺度原则主要强调的是建筑物整体性，在高层建筑整体性设计时要充分考虑建筑的主体、裙房以及屋面三个主要因素，将三要素有机结合在一起按照统一的尺度参考体系进行设计，而不是将三者单独地按照各自的参数体系进行设计。只有这样才能使三者有机的融合在一起，打造具有整体性的优秀建筑工程设计作品。
1．2近人尺度原则
近人尺度原则在城市高层建筑设计中的内涵是建筑物的进出口以及底层部分的尺寸大小能给人带来视觉享受的同时又能方便人们使用。其中，建筑物进出口是用户每天都要使用的部分，进出口设计质量对用户的感官刺激较大。所以在高层建筑设计时要将近人尺度设计理念充分地融入到设计思路中，合理地划分建筑物入口处的柱子、檐口、大门以及墙面的尺度，细化每一部分尺度，使每一部分尺度都能在满足用户对建筑功能性需求的基础上，又能给人们带来感官享受。
1．3细部尺度原则
细部尺度是指高层建筑所采用的施工材料的质感，是更为细腻的建筑尺度划分。在高层建筑设计时应透彻地了解人们对建筑材质的标准要求及喜好程度。一般情况下，我们对事物的评价，都是通过眼观以及手摸的方式去对事物进行进一步的了解，然后从主、客观角度对该项事物做出综合性评价。所以，设计人员应遵循细部尺度原则，采用人们能够接受的喜爱的建筑材质塑造建筑工程作品，给人们带细部尺度主要是指建筑材料的质感，指高层建筑更细分的尺度大小。
2城市建设中高层建筑设计要点
2．1高层建筑采光设计
随着人们节能减排意识的不断提高，发展节能型建筑是当今建筑工程领域发展的总体态势。高层建筑内的照明能耗比较大，如何通过有效的措施降低人工照明对能源的消耗及利用日光照明是当今建筑工程领域必须要重视的课题。目前，比较先进的日光采集系统主要有以下几种:(1)提高单位面积进光区的日光量，利用太阳光为建筑提供照明需求，可有效降低人工照明对能源消耗。(2)为了能在不增加窗户周围的阳光强度且能使其到达采光更深的工作区域，可以通过阳光发射到屋顶平面来完成。(3)在不改变建筑构造的基础上，如增大建筑窗户的面积或数量来采集更多的太阳光，而能较好地满足建筑内照明需求的同时又不会在强烈的太阳光下给用户带来不适感觉，可通过阳光直射阻挡系统来解决。该系统是利用光线的折射计反射原理为设计依据的。
2．2高层建筑的抗震设计
抗震设计是高层建筑工程设计的重要内容，抗震设计质量对提升高层建筑的抗震能力有着直接的影响。基于地震频发的现实情况，加强高层建筑抗震设计工作是现行建筑工程领域必须要关注及重视的问题。在高层建筑抗震设计时候需要注意以下要点:建筑大厅的四角及建筑外墙位置应设置构造柱，并根据高层建筑要求的具体抗震等级合理确定构造柱数量。建筑框架山墙以及纵向方向的墙体是否设置构造柱用来分担砖墙荷载;在高层建筑抗震设计前设计人员应深入到施工工地进行工程地质勘探，牢固掌握高层建筑施工所在地地质情况及发生地震灾害的频率情况，以此为依据进行高层建筑抗震设计。在抗震设计中设计人员应严格按照《建筑抗震设防分类标准》划分的设防等级进行设计不得以经验随意地更改建筑的设防等级，如果提高建筑的设防等级会额外地增加工程成本投入，而降低建筑设防等级则会降低建筑的抗震能力，一旦地震灾害来临将会对建筑及人们生命财产安全带来极大危害。
2．3高层建筑的消防问题设计
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关键词：高层建筑；钢筋混凝土；建筑结构；抗震设计
1引言
高层建筑结构的抗震设计方法是不断变化和发展的，在实际工作中，我们需要对高层建筑的地质环境进行深入调查和研究，选择适宜的抗震结构体系，特别要注意的是结构材料和结构形式的选择，降低地震的负面作用，加强建筑对地震的抵抗能力，确保高层建筑的抗震性能。
2高层建筑钢筋混凝土结构分析
随着建筑业的发展，建筑工程项目越来越多，但如何使建筑的钢筋混凝土结构系统与建筑设计要求更为相符，就要求将其与项目的实际情况相结合，防止为了追求规模而造成不必要的浪费，而且在基础条件建设较为乐观的情况下，为了达到钢筋混凝土结构体系的变形极限值，在设计中应尽量降低结构的刚度，对此笔者从以下两个方面来分析钢筋混凝土结构。
2.1结构高度的控制
超高现象是在进行高层建筑钢筋混凝土结构设计时经常出现的问题，这就在很大程度上影响到建筑的抗震性能，而且建筑的高度不同，其设计的形式是不一样的，所以当高层建筑钢筋混凝土结构的高度改变时，特别是当它出现超高问题时就要进行结构系统的重新设计。
2.2结构体系的选择
在高层建筑外形设计工作中，现代的高层建筑没有传统建筑那么严格，但为了保证建筑物的强度和稳定性，必须要确保钢筋混凝土结构的全方位优化下，建设工程的设计有着十分关键的影响，以建筑物的结构为基础，良好的制度建设才能够更好的保证高层建筑的施工质量。
3抗震设计基本原则
3.1科学化选取
地基和场地空间为了保证高层建筑今后的安全稳定，有必要选择较好抗震性能的建筑场地。要做到由于特殊的情况很难避免地震灾害时，能够有计划开展妥善化抗震方案，并且在此基础上，能够做到对高层建筑构架地震周期的精确计算，并保证其周期同场地相分隔，避免地震灾害的共振引起建筑物不同构造单元的破坏情况。
3.2标准化设计
针对高层结构架构开展抗震规划控制前期，要保证高层建筑抗震架构类型的正确选择，同时在设计工作中注重抗震安全和经济性指标的顺利贯彻结果。其具体方式为：根据高层建筑的结构设置不同的抗震线路，避免因某些部位的的功能减退导致结构整体崩溃的危机，丧失其自身应该具备的抗震潜能。因此，在设计这类建筑时，要尽量保持结构强度、刚度、变形三者之间的协调配合情况。
3.3全方位设置不同类型
根据以往的地震防御认证的调查发现，在这部分结构抗震设计过程中，需要在对内外环境因素同步掌控的基础上，留有余力广泛布置出一些区域；其次就是能够提供具备针对性的延性和刚性的支撑条件给核心能耗部件，确保只要发生巨大的地震灾害时，在这一部分防线能够吸收和耗散大部分的地震能量，最终大大提高高层建筑结构的抗震稳定性，避免后期重复衍生严重的倒塌和人员伤亡、财产损失等问题。
4建筑结构抗震延性设计
4.1保证建筑结构的规则性
高层建筑在前期设计过程中，我们的设计人员要基于建筑性能综合考虑，结合建筑实际要满足的需求，来科学、合理的设计相关功能，并规划出建筑工程平面，与此同时，我们的设计人员还要考虑当地地理因素，以最大程度的满足业主自身需要为基础来完善相应工作。对于高层建筑，这几点就显得尤为重要，因此，在设计和施工阶段，必须要切实的保证建筑的扭转刚度在规定的设计要求之内，还要尽可能的去避免因结构扭转造成的建筑物抗震性和安全性受损的影响。还要值得注意的就是，相应的建筑结构一定要保证很好的对称性和均匀性，这就需要更加合理的布置每个剪力墙，及时的注意到建筑结构的薄弱点，避免在特殊情况时导致的建筑物损坏，甚至坍塌的风险。众所周知，如果对于高层建筑，如果出现意外倒塌，会严重危害人们的生命和财产安全。所以，对于我们的设计人员来说，就要不断提高自身素质，重视到高层建筑在地震时的各种反应，并结合实际情况做好理论分析，避免在建筑体应力变化时，导致的建筑体内部结构严重破坏的影响，将这种影响降到最低。
4.2正确认识高层建筑的受力特点
本质上高层建筑是竖向的悬臂结构，竖向荷载主要是结构的轴向力与建筑物的高度成线性关系，水平荷载导致结构产生弯矩。从这个角度出发，竖向荷载的受力基本上是不变的，但是水平荷载可能来自任何方向，并且随着建筑高度的增加而增加，如果水平荷载为均布荷载，那么弯矩与建筑的高度呈二次方变化，建筑高度的横向位移为四次方变化。因此，水平荷载的影响远大于竖向荷载的影响，在剪力墙设计中，一定要让侧向变形控制在结构变形的允许范围内。
4.3选择合理的结构布置
高层建筑的结构类型要符合建筑使用功能的要求，尽量做到经济、合理的施工，建筑物的各项建筑要求如层高、进深和体型要满足使用要求，尽量使用标准层，统一柱网安排。高层建筑最重要的就是位移控制，除了整体平面变化和结构刚度的变化外，必须考虑能够使位移减少的结构。在结构安排上，应考虑结构的整体刚度，使整体构件受力均匀，同时应加强结构的整体高度，选择合适的形状，尽量采用刚度大的方形、圆形、矩形等建筑，有效将抗震建筑的规模和结构结合起来。
5结束语
在我国，高层建筑结构抗震设计是建筑工程一个非常重要的组成部分，直接关系到整个建筑的安全应用。所以，这就对于我们的设计人员提出了新的要求，在设计前期，必须要严格遵守我国对于建筑物的相应规章制度，要运用各种科技手段，科学合理的计算建筑结构设计的各项数据和指标，尽可能采用目前先进的基于性能的超限高层建筑结构抗震设计，以此来不断提升我们国家对于高层建筑安全性的设计要求，为高层建筑技术的应用和发展打下坚实的基础。
参考文献：
[1]杨靖.浅析钢筋混凝土框架结构延性抗震设计[J].中华民居,2013(30):104～105.
[2]金荣娟.基于安全储备的钢筋混凝土框架结构抗震设计[J].山西建筑,2011,37(3):29～31.
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引言
我国地域内所发生的地震，绝大部份属于这种“构造地震”的类型。由火山爆发所产生的“火山地震”或因岩洞崩塌、局部地面陷落所引起的地震，在我国很少发生。
许多国家在高层建筑的抗震设计方案中，已经出现了新的结构。如美国纽约的高层建筑物，建在于基础分离的98个橡胶弹簧上，日本的建在弧型钢条上防地震建筑物，明显的在建筑结构体型上，改变了传统的插入式刚箍捆住内力的结构体系。
在2010年12月1日施行的《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）和2011年10月10日开始施行的《高层建筑混凝土结构技术基础》（JGJ 3-2010）是综合了各国高层建筑设计的成功经验，同时结合我国地震灾害的特点，对我国高层建筑设计提出了新的标准和要求。
世界抗震设计经验
1.美国抗震措施
美国是一个地震较多的国家，其西海岸重要城市洛杉矶正好处在环太平洋地震带上，而整个加州也是全球地震高发地区之一。高层建筑的抗震问题以及如何将地震带来的损失降到最低，一直是人们密切关注的问题。其中关于高层建筑的一些抗震措施。
（1）控制高层建筑的层高
在地震频发的洛衫矶市，除了市中心作为地标建筑的一些超高层建筑，其余地段均是多层低层建筑。尤其值得注意的是在土层薄弱和不利地段加州政府通过立法禁止建造高层建筑。对于高层建筑而言，地震力和风力是控制荷载，且都是水平作用力，层高过高，对建筑抗震和抗风都十分不利。控制在地震区域的建筑层高，是有效降低震害的手段之一。
（2）选用轻质建材
美国大部分地区均是低层建筑，且均是木结构，围护材料和隔墙也多采用石膏板、刨花板等轻质板材。采用轻质建材的建筑，在地震力作用下，自身结构受到更小的影响，且即使受到破坏，较轻的建材也能有效减轻造成的二次破坏。
（3）选用高强度高延性建材
美国另一重要的防震措施是在高层建采用钢结构，而低层建筑就采用木结构。钢材与木材都是高延性的材料，具有足够的柔度。在地震发生时，可以通过自身变形消耗掉地震能量，在抗震要求更高的超高层建筑中，则添加上阻尼减震器，也可以大大提高建筑的延性和抗震性能。
2.日本抗震措施
日本全岛都处在地震频发区域，每年都会发生约1000余次地震，在高层建筑防震抗震方面，有丰富的经验。
（1）提高建筑物的强度和刚度
日本的高层公寓很多，大部分的住户在购买公寓中都会特别看重抗震设计水平。号称日本第一高层公寓的大楼中，采用了与美国世贸大厦相同的钢管，其抗震性能主要来源于采用高强度高刚度的优质建材，确保了建筑物的抗争性能，也是公寓能得以畅销的重要原因
（2）选用橡胶材料加强延性
日本东京的一些超高层建筑都进行了严密的抗震设计，其中一个重要措施就是在建筑使用高强度的橡胶作为基底材料，同时在建筑中心也选用天然橡胶作为基层，提高了建筑物的抗震性能。
（3）“局部浮力”抗震系统
近年来日本新研制了“局部浮力”抗震系统，将建筑物的上层结构与基础部分分离开，采用这种“局部浮力”系统进行连接，借助水的浮力来加强建筑整体的延性，其工作原理大体上与阻尼减震系统和橡胶减震系统类似，但据报告有更好的抗震效果。
新增条款的意义分析
《建筑抗震设计规范》和《高层建筑混凝土结构技术基础》新增了若干条款，本文列出对抗震设计影响较大的条款进行分析。
1. 新增的通用条款
（1）抗震设计的高层建筑混凝土结构，当其房屋高度、规则性、结构类型、场地条件或抗震设防标准等有特殊要求时，可采用结构抗震性能设计方法进行分析和论证。
此条款明确了在高层建筑设计中，抗震设计的核心地位，高层建筑采用抗震性能设计已形成一种发展趋势。
（2）楼层质量沿高度宜均匀分布，楼层质量不宜大于相邻下部楼层质量的1.5倍。
此条规定限定了荷载沿竖向的不规则分布，可有效地降低震害，明确了高层结构设计的标准。
（3）增加了结构抗连续倒塌设计基本要求。安全等级为一、二级时，应满足抗连续倒塌概念设计的要求。安全等级为一级且有特殊要求时，可采用拆除构件方法进行抗连续倒塌设计。
连续倒塌是指结构因突发事件或严重超载而造成局部结构破坏失效，继而引发与失效破坏构件相连的构件连续破坏，最终导致相对于初始局部破坏更大范围的倒塌破坏。在高层建筑抗震设计中，对上部结构进行连续性倒塌分析时，其首先要保证下部基础不会发生破坏，加强结构基础设计是整个设计工作的根本。
2.修订条款的意义分析
（1）明确将扭转位移比不规则判断的计算方法，改为“在规定的水平力作用下并考虑偶然偏心”，以避免位移按振型分解反应谱组合的结果，有时刚性楼盖边缘中部的位移大于角点位移的不合理现象。
（2）根据汶川地震的经验，提高了框架结构中框架柱的内力调整系数，而其他各类结构中框架柱的内力调整系数保持不变。
框架结构柱的最小截面尺寸，除不超过2层和四级外，比旧版增加100mm；柱纵向受力钢筋的最小总配筋率比一般框架增加0.1%、最大轴压比控制比旧版加严0.05。
（3）根据汶川震害调查，将防震缝的最小宽度由70mm提高到100mm。
相邻结构在地震过程中的碰撞是导致结构损坏甚至倒塌的主要原因之一。为防止建筑物在地震中相碰撞，防震缝必须留有足够的宽度。原则上防震缝净宽应大于两侧结构允许的地震水平位移之和。
结语
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关键词：高层建筑结构；抗震设计
随着经济的发展和社会需求的多样性，建筑的高度越来越高，体型变得更加复杂，抗震设计也变得愈加重要；从20世纪最初提出的简单抗震设计思想，到目前国际上普遍认可的“小震不坏、中震可修、大震不倒”的设计理念，再到基于性能的抗震设计思想，结构抗震设计经历两次质的飞跃。我国处于地震多发区，高层建筑抗震设防是工程设计面临的迫切任务，作为工程抗震设计的依据，高层建筑抗震分析处于非常重要的地位。
1 高层建筑结构抗震分析和设计的主要内容
我国现行抗震设计规范（GB50011-2010）要求高层建筑的抗震计算主要是在多遇地震作用下（小震），按反应谱理论计算地震作用，用弹性方法计算内力和位移，并用极限状态方法设计构件。对于重要建筑或有特殊要求时，要用时程分析法补充计算，并进行大震作用下的变形验算。这种先用多遇地震作用进行结构设计，再校核罕遇地震作用下结构弹塑性变形的方法，即二阶段设计方法。同时规范还规定了结构在罕遇地震作用下结构弹塑性变形的结构弹塑性分析方法。
结构弹塑性分析可分为弹塑性动力分析（时程分析）和弹塑性静力分析两大类。
2 高层建筑结构抗震设计中的一些问题
2.1 高度问题
按我国现行高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2010）规定，在一定设防烈度和结构形式下，钢筋混凝土高层建筑有一个适宜的高度。这个高度是目前我国建筑科研水平、经济发展水平、施工技术水平下，比较稳妥的。实际情况下，有很多混凝土高层建筑的高度超过了这个限值，对于超限建筑物，应当采取科学严谨的态度：一要有专家论证，二要有模型振动台实验。在地震力作用下，超限建筑物的破坏形态会发生很大的变化。因为随着建筑物高度的增加，许多对其有影响的因素将发生质变。
2.2 抗震变形验算中的位移问题
高层建筑结构抗震变形验算中，任一楼层的位移（含顶点位移）是相对结构固定端（基底）的相对侧向位移；层间位移是上、下层侧向位移之差；层间位移角是层间位移与层高之比值。抗震计算中对结构侧向位移有顶点位移和层间位移角双重要求。实践表明，如果层间位移角得到有效控制，结构的侧移安全性和适用性均可得到满足。同时，规范对150m以上的高层建筑提出了舒适度要求，即增加了结构顶点风震加速度的限制条件。楼层位移、层间位移角的要求时从宏观上保证结构具有必要的侧向刚度，结构构件基本处于弹性工作状态，非结构构件不破坏。
目前，层间位移没有考虑由于结构整体转动而产生的所谓无害位移的影响。但实际上，对高度较高的高层建筑，结构整体弯曲引起的侧移影响是不可忽视的。规范对楼层层间位移角控制条件，采用了层间最大位移计算，考虑了扭转的影响。抗震设计中，核算楼层层间位移角限制条件时，可不考虑质量偶然偏心的影响，主要考虑到，新规范采用楼层最大层间位移控制层间位移角已经比原规程JGJ3-91严格，而侧向位移的控制是相对宏观的要求，同时也考虑到与《抗震规范 》等国家标准保持一致。
2.3 轴压比与短柱问题
在钢筋混凝土高层建筑结构中，往往为了控制轴压比而使柱截面很大，而柱的纵向钢筋却为构造钢筋。即使采用高强混凝土，柱截面尺寸也不能明显减小。限制柱的轴压比是为了使柱处于大偏压状态，防止受拉钢筋未屈服而混凝土被压碎。柱的塑性变形能力小，结构的延性就差。遭遇地震力作用时，耗散和吸收地震能量小，结构容易受到破坏。许多高层建筑中虽然底部几层柱长细比小于4，但不一定是短柱。因为确定是不是短柱的参数是柱的剪跨比，只有剪跨比M/Vh≦2的柱才是短柱；有专家提出现有抗震规范应采用较高轴压比，但是即使能调整柱轴压比限值，柱断面并不能因为略微提高轴压比限值而显著减小。
2.4 结构体系问题
在地震多发区，采用何种结构体系应该得到人们的重视。我国150m以上的建筑，采用的三种主要结构体系（框-筒、筒中筒和框架-支撑），这些也是其他国家高层建筑采用的结构体系。但国外特别在地震区，是以钢结构为主，而在我国钢筋混凝土结构及混合结构占了90%.如此高的钢筋混凝土结构及混合结构，国内外都还没有经受较大地震作用的考验；混合结构的钢筋混凝土内筒往往要承受80%以上的地震作用剪力，有的高达90%以上。由于结构以钢筋混凝土核心筒为主，变形抗震要以钢筋混凝土结构的位移限值为基准。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测移，不但增大了钢结构的负担，而且效果不大，有时不得不加大混凝土筒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。此外，在结构体系和柱距变化时，需要设置结构转换层。
2.5 在某些烈度区采用了较低的抗震措施与构造措施
现在许多专家提出，现行的建筑结构安全度已不能适应国情的需要，主张“建筑结构的安全度水平应该大幅度提高”。
设防标准低的根本原因在于国家财力物力有限，我国建筑结构抗震设计除了设防烈度低外，具体抗震计算方法和构造规定的安全度也不如国外，在配筋率、轴压比、梁柱承载力和一系列保证抗震延性的要求上，与外国相比，也有异同。随着社会财富的增长，有人主张结构在设防烈度下应采用弹性设计，特别是高烈度区要有严格的抗震措施和抗震构造措施来保证结构的安全。
3 高层建筑结构抗震设计的新趋势
3.1 动力时程响应分析的状态空间迭代法
这种方法把现代控制理论中的状态空间理论应用到高层建筑结构动力响应问题，根据结构动力方程，引入位移与速度为状态变量，导出状态方程，给出非齐次方程的解，进而建立状态空间迭代状态格式。经工程实例验算，具有较高精度。
3.2 材料参数随机性的抗震模糊可靠度分析
该方法从结构整体性出发，改变过去对结构抗震可靠度的研究只考虑荷载的不确定性而忽略了其他不确定因素，综合考虑了材料参数的变异性，地震烈度的随机性，烈度等级界限的随机性与模糊性对结构抗震可靠度的影响。研究成果可用于对现有的结构进行抗震可靠度评估，并可用于指导基于可靠度理论的结构抗震设计。
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关键词：高层建筑；抗震设计；时程分析；有限元
Abstract: with the high building to higher the direction of development, the seismic performance also becomes more and more important. This paper introduced the seismic design of high-rise building should be paid attention in the several basic problems, this paper expounds the high-rise buildings in the calculation of the seismic commonly used method, and finally discusses the numerical example under seismic action high-rise building the change rule of dynamic response.
Keywords: high building; Seismic design; Time history analysis; Finite element
中图分类号：[TU208.3]文献标识码：A文章编号：
1 引言
近年来，随着我国经济的不断进步，高层建筑也得到了迅速的发展。我国已成为高层建筑发展的中心之一，如上海、广州、深圳等城市均涌现了大量的高层建筑。随着此类建筑的不断增多，其结构抗震分析和设计也变得越来越重要。特别由于我国处于地震多发地区，地震荷载是控制结构安全性的主要荷载之一，高层建筑抗震设防更是工程设计面临的迫切任务，高层建筑结构的抗震仍然是建筑物安全考虑的重要问题。因此，如何准确的评估地震荷载、获得经济合理的高层建筑抗震设防体系是大型土木工程设计面临的首要问题[1,2]。目前，一些设计人员在设计中常常产生一系列设计问题，造成浪费的同时，重点部位的设计却还不满足受力需要，存在安全隐患。下面主要分析讨论工程实践中经常遇到的问题，并给出设计建议。
2 高层建筑抗震设计中应注意的问题
一是结构超高的问题。在我国抗震规范与高层建筑设计规范中[3,4]，对高层建筑结构的总高度有相应的限制，规范将高层建筑结构的最大适用高度区分为A级和B级两类。结构工程师必须对结构的该项控制因素严格注意，一旦结构为B级高度建筑甚，其设计方法和处理措施将有较大的变化，应进行专门的研究和可行性论证，且应按有关规定进行超限高层建筑的抗震设防专项审查复核，并采取有效的措施以保证结构的抗震安全性。房屋高度超过B级高度的特殊工程，则应通过专门的审查、论证，补充更严格的计算分析，必要时进行相应的结构试验研究，采取专门的加强构造措施。超限高层的抗震设计，可以按抗震规范中规定进行结构抗震性能设计。
二是建筑场地的选取。云南大多位于山区或半山区，可利用的平地资源相当有限。随着经济社会的不断发展，城乡建设用地需求不断增加，坝区耕地资源持续减少，土地开发与保护的矛盾越来越突出。云南省将实施差别化的土地政策，引导“城镇上山”和工业项目上山，推动城镇尽量向山坡、丘陵发展，多利用荒山荒坡搞建设。建筑场地的选取直接关系到建设投资有抗震安全的问题。由于城市化进程的加速，城市人口的增多和建筑用地的相对缩小，不少建筑商往往忽略了这一问题。高层建筑应尽量建于开阔平坦地带的坚硬土场地或密实均匀中硬土场地，建设场地还应尽量远离河岸，不应跨两类土壤上，避开不利地形、不采用震陷土作天然地基，避免在断层、
山崖、滑坡、地陷等抗震危险地段建造房屋。高层建筑的地基选取不恰当可能导致其抗震能力差。
三是材料和结构体系的选择问题。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得到设计人员的足够重视。我国已建或在建的高层建筑主要以钢筋混凝土及混合结构为主，然而如此高的钢筋混凝土或混合结构，国内外都还没有经受较大地震作用的考验。此外，我国高层建筑结构往往采用框架-核心筒体系，此种体系优点是用钢量少，柱子断面较小。但其弯曲变形的侧移较大，若要减小侧移需要靠刚度很小的钢框架协同工作，这不仅增大了钢结构的负担，并且效果也不明显，有时不得不加大混凝土筒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。然而加强层将会使本层的刚度增大从而导致结构刚度突变，并且会使与加强层相邻的柱构件剪力突然加大，加强层伸臂构件与外框架柱连接处也很难实现强柱弱梁。因此在需要设置加强层时，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。
3 高层建筑抗震设计方法
结构地震反应是一种动力反应，其大小不但与地震动特性有关，还与结构的动力特性有关，一般需要采用结构动力学方法分析才能得到。目前常用的地震分析方法有底部剪力法、振型分解反应谱法和时程分析法。
（1）底部剪力法
底部剪力法是一种拟静力法，一般只适用于高度不超过40 米的竖向刚度均匀变化的结构。它把地震作用当作等效静力荷载来计算结构最大地震反应，其计算量比较小，但由于忽略了高阶振型的影响，且对第一振型也作了简化，因此计算精度稍差。
（2）振型分解反应谱法
振型分解反应谱法是利用振型分解原理和反应谱理论进行结构最大地震反应分析，它属于一种拟动力法，计算量稍大，但计算精度较高，计算误差主要来自于振型组合时关于地震动随机特性的假定。
（3）时程分析法
时程分析法是随着电子计算机技术和试验技术的发展而发展起来的一种计算方法。该方法通过选择一定的地震波，直接输入到所设计的结构，然后对结构的运动微分方程进行数值积分，求得结构在整个地震时程范围内的地震反应。时程分析法属于一种完全动力法，计算量大，但计算精度很高，可分为振型分解法和逐步积分法两种，而逐步积分法则又包含线形加速度法、纽马克 法等多种求解方式。
下面以单质点弹性体系为例，说明按线性加速度求解运动方程的基本原理[5]。这种方法的基本假定是，质点的加速度反映在任一微小时段，即积分时段 内的变化呈线性关系。设已求出 时刻质点的地震位移 、速度 和加速度 ，现求经过时段 后在 时刻的位移 、速度 和加速度 。
线性加速度的变化率为：
（1）
现将质点位移加速度分别在 时刻按泰勒级数展开：
(2)
(3)
将式（1）代入式(2)和式(3)，并注意到式(2)和式 (3)中 的四阶以上导数均为零，于是：
（4）
（5）
高层建筑如何抗震范文6
关键词：高层建筑；结构；抗震设计；抗震效果
中图分类号： TU97 文献标识码： A
一、高层建筑结构抗震设计的目标分析
高层建筑愈来愈多，高层建筑基于性态的抗震设计必然显得尤为重要，传统的“小震不坏，中震可修，大震不倒”的抗震设防目标显然是不够水准的，设计上必须有所突破，笔者认为还要从以下两个评价水准进行考察：
1、正常使用水准评价
对于重现期大约为50a的地震，建筑物只能出现的损伤应该可以忽略，结构在设计时要求结构的反应状态基本处于弹性反应状态。
2、倒塌水准评价
对于重现期与2 500 a的地震水准非常接近的地震，要对最大地震振动有所预计，并设计为真正遇袭的条件能有效防止倒塌，并能证实以下几点：
（1）、对于结构中所有的延性构件，其非弹性变形需求必须都比其变形能力要低；
（2）、对于具有非延性破坏模式的结构部件，其中对力的需求应大于等于其名义上的强度；（3）、对于超高建筑物，又或者是复杂建筑物在设计上，对于起控制作用的构件还必须要证实其受到中等地震的振动作用，仍能保持弹性。
二、影响建筑物抗震效果的因素
要提升高层建筑物其结构的抗震效果，在设计前就必须对影响建筑物抗震效果因素有所了解。笔者结合工程实践，可以从以下几个方面进行分析：
1、建筑用的材料
建筑结构选用什么样的材料将直接对抗震效果构成影响，不过目前由于种种原因，这个因素被人们忽视了。大量理论研究和实验证实：通常情况而言，建筑物受到地震作用力的大小与其质量构成线性关系，两者成正比例。实验表明，在同等地震环境下，对建筑物材料的选择就相当关键，选用越合理，可以促使其受到越小的地震作用力；相反，材料选择的不恰当，不精细，容易导致建筑物因此而遭到来自地震的作用力达到很大。正因为如此，在实际的建筑物的设计和建设中，应多采用隔断、维护墙、板楼等构件，尽量采用质轻的建筑材料如加气混凝土板、空心砖、塑料板材等等，如此一来，有效的提高建筑物的抗震性能。
2、工程的施工质量
光有好的材料，如果建筑结构施工过程不科学，如果不是每一个环节的质量控制都能做到位，也必然会影响建筑结构的抗震效果。为此，在高层建筑项目的具体施工时，相关部门一定要强化监管，严格把各个环节做到规范，提高高层建筑施工管理的质量，通过对建筑结构质量严格的控制来提升结构抗震的效果。
3、建筑的结构设计质量
大量工程实践表明，结构设计是抗震效果一个最大的影响因素，实践经验告诉我们，无论点式住宅或是版式住宅，只有进行科学的、合理的结构设计，保证抗震措施合理，建筑物才能达到抗震的目的——实现“小地震不坏、大地震不倒”。
理论研究表明，建筑物一旦对平面的布置呈现为复杂情况，导致质心与刚心有不一致的时候，一旦发生地震，在地震的作用下，将会加剧地震的作用影响力，导致破坏性有所增强。所以，我们在对建筑物的结构进行平面布置设计时，应尽量将建筑物质心和刚心设计在同一点，借此使得建筑物的抗震能力能有效地提升。具体的进行建筑结构设计的时候应注意以下几点：
（1）、控制出屋面建筑部分的高度，不宜太高，借此有效地降低地震过程的鞭梢影响；
（2）、在设计中如果遇到平面布置不规则的建筑，设计时应注意偏离建筑结构刚心远端的抗震墙等等。
4、地质环境情况
实践证实，在地震中地质环境对建筑物造成破坏的原因可以是多方面的，包括以下几个方面：
（1）、因为岩石断层、地表滑坡、山体崩塌等等因素导致地表发生了运动，引发对建筑物的破坏；
（2）、海啸、水灾等次生性灾害引发对建筑物的破坏。
而这些因素中，有些影响因素是能够借助具体的工程措施进行有效预防的。对于具体的建筑项目，对于建筑工地的位置的选择，必须事先对场区实施详尽的勘测，对地形和地质条件进行详尽的分析，对于不利地段要有效避开，挑选出能有效提升建筑物抗震效果的地点。
三、高层建筑抗震设计的方法
在具体的高层建筑进行结构抗震设计时，我们应该重点从减小地震作用力的输入，以及如何增强地震抵抗力两个方面进行思考，具体的有以下5个方法：
1、促进地震发生时能量的输入能有效地减少
（1）、对于具体的工程设计，应采用积极的、基于位移的结构抗震方法，定量分析具体的设计方案，有效地保证结构的变形弹性能够达到预期地震作用力下变形的需求。
（2）、在验收建筑构件的承载力的同时，对建筑结构在地震作用下的层间位移限值实施有效的控制。
（3）、应综合分析建筑构件的变形和建筑结构的位移两者之间精确的关系，有效地确定构件的变形值；
（4）、结合建筑物的实际如建筑界面的应变分布及其大小来对建筑构件的构造需求进行有针对性的设计。
（5）、选择坚固的场地，实施建筑施工，亦是有效减少地震发生作用时能量的输入的另一个方面。
2、运用高延性设计
理论研究和实践表明，对于一个具体的高层建筑而言，如果其承载能力不是很大，但是其具有的延性较高，那么当地震发生时，它也是不容易倒塌，这是由于延性构件能够充分地吸收地震带来的能量，使得建筑物能经受住很大的结构变形。实践证明，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，有效减轻地震反应，促使地震给高层建筑带来的破坏被有效地减弱，避免重大损失的发生。
3、注重抗震结构的设计
设计的质量和方法决定着抗震效果的高低，因此，高层建筑抗震设计的结构必须得到足够的重视。从国内外高层建筑结构的设计上来看，主要有如下3种：“框——筒”、“筒中筒”和“框架——支撑体系”。
4、重视建筑材料的选择
在高层建筑的抗震方案设计中，建筑结构的材料选择也非常重要。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。
5、增多抗震防线的建设
高层建筑结构防震可以设置多道抗震防线，增强对地震的抵抗力。高层建筑物设置多层的地震抵抗防线，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。框架剪力墙具有性能较好的多道防线抗震结构，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。
参考文献：
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