高层建筑结构抗震设计研究绪论高层建筑现沦为城市化和现代化的标志，自从1884-1885美国芝加哥已建的家庭保险大楼问世以来，高层建筑的时代就开始了。众所周知我国是一个人口大国，而高层建筑的经常出现才是可以减轻住房占地面积较少人口多的问题，现代城市建设都主要外面高层乃至超高层建筑做文章，可是我国是一个地震时有发生的国家，如今社会财富和人民生命的价值都显得十分宝贵。然而高层建筑受到的震害所导致的伤害往往是十分极大的，所以对于高层建筑结构设计的抗震显得刻不容缓。

在国外日本作为世界上的防震强国，创建了世界上仅次于的震动平台，利用实体建筑实验来找到最佳建筑抗震设计，日本还有专门的防震设备研究机构，而国内对于这方面的发展还不是很完备。根据我国《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）原作了各个地方的抗震设防烈度和场地来确认建筑物的结构类型。但是由于我国规定的抗震设计安全性度广泛较低，依然不存在一定风险。对于高层建筑的抗震设防工作中，必须提早理解在高层建筑在实际实行中遇上的问题，从而采行对应的解决问题措施，场地是建筑基础，基础的平稳才能确保上层建筑安全性，科学的自由选择建筑材料也为建筑抗震设防多一层确保。

在一些关键部件多使用钢材作为原材料，钢材具备较小的韧性，可以吸取较小一部分地震时的能量。隔震和消能隔热的抗震措施的运用也对建筑抗震设防中占到了很最重要的地位，隔震技术的大大研究和积极开展，再加在实际工程中的运用，层间隔如雷的优点渐渐显出，祁皑对层间隔如雷比起其他隔震措施的优点，限于情况以及在工程实例中的运用展开了综述。在隔热措施中，李爱群[5]通过一个公式必要向我们展出了消能隔热措施在抗震设防的起到原理。我们在抗震过程中，主要以预防为主其次在实践中检验，最后实施到以后的建筑结构中，为我们的下一代建构一个安全性平稳的生活环境。

1地震基本知识和建筑结构抗震设防1.1地震的基础知识地震是地球内部能量忽然获释、威胁人民生命财产的脑溢血式大自然自灾害。全世界每年大约再次发生五百万次，平均值每天多达一万多次，仅有七级以上的地震全球平均值十几次，五到六级地震每年数以百次[6]。

就拿我们中国为事例，我国大约平均值每年受到的五级地震带来的震灾就相似有二三十次，五级以下的地震则数不胜数。人类时刻在与地震伴，受到震灾的威胁。

因此，为了减低地震给我们带给的损害，人类从始至终都仍然对地震和抗震展开着研究和思索，对地震的理解也预示人类文明的发展而一步一步了解，抗震技术也渐渐渐趋成熟期。1.2地震的类型和成因地震的类型区分方式有很多种，可按地震的成因、震源深度和地震烈度等方式区分。根据地如雷的成因，地震可分成三类：构造地震、火山地震和塌陷地如雷。按照震源的深度，地震可分成以下三种：（1）深源地如雷：震源深度大于70km。

（2）中源地如雷：震源深度在70-300km。（3）浅源地如雷:震源深度小于300km。

1.3建筑结构的抗震设防建筑结构的抗震设防主要是为了安全性和经济两个因素，第一确保人的生命安全，第二尽量减少地震对建筑的毁坏甚至防止再次发生毁坏来增加经济损失，减低震害的有效地措施是对早已竣工的建筑结构展开抗震修整和对新建工程展开抗震设防。主要总结为三水准抗震设防拒绝,即小震不坏、中震可修、大震不推倒的设计思想。2高层建筑结构抗震概念设计2.1高层建筑体系的发展高层建筑的发展必不可少社会生产力的发展和人民生活环境的必须,是城市化和工业化发展的产物,而预示着建筑技术的发展,研发了很多轻质高强材料以及机械化、电气化、计算机在建筑行业中的应用于,更进一步为高层建筑的发展获取了适当的技术和物质基础。

一般来说因为地震再次发生的不确定性以及结构本身的复杂性，人们对建筑物的地震毁坏机理目前还不是很十分理解，因此在结构抗震设计中仍然不存在许多不确认因素，现行规范获取的地震起到估计和结构抗震计算出来的方法大都是具备一定概率水准的近似于方法[1]。概念设计因根据地如雷及其影响的不确定性，跟据以往遭受的地震灾害而总结出来的规律性，一方面要着手于结构的整体地震反应，还要合理的自由选择建筑体型和结构体系，另一方面还要考虑到一些关键部位的细节问题很最重要，最后呢要灵活性的运用这些抗震思想，全面应付抗震设计中的一些基本的问题。

2.2抗震概念设计的基本内容2.2.1建筑形状的自由选择根据震害调查指出，一般点状的结构，且没展开类似处置的结构，当地如雷再次发生时会给建筑带来不利影响甚至不会导致相当严重的毁坏。因此结构否规则是影响结构抗震性能的最重要因素，因为建筑设计的多样性以及结构自己本身的复杂性，一般来说结构也会做几乎的规则。

但是要完全符合建筑结构抗震设计概念规定的拒绝，并且不接纳建筑外形相当严重点状的方案；如果在有必须的情况下使用点状的建筑方案时，在规定拒绝的前提下可以使用适当的强化措施。2.2.2抗震结构体系抗震结构体系的特立独行要功能是为了分担侧向地震起到，自由选择适合的抗震结构体系是抗震概念设计中的重中之重，是影响房屋的安全性以及人民生命安全及其财产的决定性因素。

在这个体系中的抗震设防类别、抗震设防烈度、建筑高度、场地条件、地基、结构材料和施工等都是较为最重要的因素，因此必须从多方面去考虑到然后通过一定的技术、合理的经济以及对应的用于条件综合类比来确认。2.2.3多道抗震防线结构的抗震能力的大小主要反映在各个结构组成部分的两个能力，还包括吸能和耗电能力，在这个抗震结构体系中，吸取和消耗地震输出能量的各部分称作抗震防线[5]。而一个完备的抗震结构体系不应尽量的多设几道防线，就算其中有部分结构在震害中再次发生毁坏，结构功能上升或早已几乎不具备抗震能力时，其他多余的防线也能起着至关重要的起到，会使建筑再次发生毁坏。

特别是在是在地震卓越周期和建筑物基本周期产生完全相同或者相似的时候，另设多道抗震防线的优势就必要显现出来了，当第一道外用侧力防线无法忍受因共振而毁坏，这个时候第二道防线就开始接掌，然后建筑物的自振周期也随之而再次发生幅度较小的变化，从而超过与地震卓越周期一段距离的目的，这样就能使建筑物的共振现象获得减轻，最大化的减少地震带来的毁坏。但是对于具备多道防线的结构，第一是拒绝结构不具备不俗的延性和耗电的能力，第二是拒绝结构享有尽量多的抗震赘余度。

3高层建筑结构抗震遇上的问题3.1场地的自由选择高层建筑在挑选场地时，不应尽可能自由选择广阔、平缓、柔软密实等地形，防止在河岸、边坡的边缘、状态显著不均匀分布的土层。地基是建筑的基础，自由选择一个较好的场地也是高层建筑抗震的最重要因素之一，当有适当在有利的地段上的建筑方案时应严苛遵循建筑设计的有关拒绝，展开细心的场地评价和研究并采取相应的抗震措施。3.2部分建筑高度过低问题根据我国《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）[7]规定高层钢筋混凝土建筑在适当的抗震设防烈度下都有规定的仅次于用于高度，在规定的高度内建筑还是较为安全性的，但是高层建筑早已无法符合我们现有的市场需求了。人类相反超高层建筑发动新一轮挑战，但这也必须适当技术的反对才讫，现如今超高层建筑也比比皆是了。

但在地震起到下时，高层建筑和超高层建筑所受到的地震作用力将不会差距极大，随着建筑高度的减少，其中各种指标都会适当的变化，甚至超过异化的效果，所以必须另外专门研究和论证，并采取有效的强化措施才讫。3.3较低的抗震设防烈度现如今很多的专家和学者都完全一致指出，如今实施的建筑结构设计安全性度的值早已无法几乎适应环境我国的国情必须了。甚至明确提出了我国所使用的有可能是世界上低于的建筑结构设计安全性度的意见，都主张要大幅的提升我国的建筑结构设计安全性度。

此外，对于以前三大抗震设防水准小震自在、中震可修、大震不推倒的抗震设计思想，在新的情势下应当新的检视了。我国除了抗震设防标准还是较为较低以外呢，在抗震计算方法和结构规定的安全性度也高于国外的拒绝，在配上筋率、轴压比和梁柱承载力给定等这些对于可以优化抗震延性拒绝也比不上外国。

随着经济的飞速发展，社会财富的快速增长，震害带给的损失也十分极大，因此有人建议结构在布防烈度下应当使用弹性设计。3.4建筑结构抗震材料搭配不科学在我国高层建筑中高度在一百五十米甚至多达它的建筑中，基本上都使用了三种主要的结构体系，这也都是其他国家使用过的主要体系。

但是有一点有所不同的是在国外，特别是在是在地震区是以钢结构居多。虽然这不会对钢材的市场需求不会较为大，虽然现如今我国钢产量早已超过较小的数额了，但各个国家国情都不一样，在我国钢筋混凝土结构和混合结构占到了百分之九十左右，对于这么低比例的钢筋混凝土结构和混合结构，不管是国内还是国外都还没确实遭受过较大地震的考验。

使用混凝土核心筒，由于主要结构采行灌入混凝土，于是可以增加一部分钢材，但最后能省出有多少也要不作更进一步的分析计算出来才能获得。但是在那个年代建筑结构不必须材料越省才是越少，质量才是第一要素，应当留意结构体系和材料的优先选择，而我国钢产量早已相当大了，在有适当的地方尽量使用钢结构居多的结构构件，如钢骨混凝土结构、钢管混凝土结构或钢结构，从而可以增加柱的断面尺寸，来完备建筑的抗震性能。4高层建筑抗震设计的方法在高层建筑结构抗震设计工作中，一般都会使用延性较高的材料，我们把需要必要调整建筑结构刚性的结构称作延性结构。

而这种结构在地震再次发生时，使用这种结构的高层建筑就不会转入到具备较小延性的塑性状态，地震带来的能量就不会减少，从而增加了地震带来的危害，也就维护了高层建筑的结构。换回个角度说道，就算某高层建筑在设计时的承载能力不是很高，但是不具备很高的延性时，当地震来临时也会那么只能就倒地的，其中的原因绝大部分就是因为这部分较高延性的结构吸取了相当大一部分地震的能量，大大的减少了地震反应。比如阻尼器的运用在抗震结构中获得了较小的效果，它可以充份吸取地震的能量，以减低地震给建筑建构导致的影响。

4.1建筑结构隔震的主要措施（1）建筑结构的基础隔震一般来说把对建筑物的基础使用类似方式展开处置的方式称作基础隔震，可以弱化地震时带给的地震波，超过增大地震对建筑结构毁坏的目的。在传统方法中，一般是在基础部分铺设黏土和砂子，或者必要在基础上加设黏土或者砂子垫层。而经过很多年的演进，对建筑材料的研究发展逐步了解，人们找到将沥青作为原材料更换黏土和砂子而超过的隔震效果明显提高，所以建筑材料的自由选择对于抗震也是十分最重要。

但由于基础隔震主要限于于低层和多层建筑物，而对于高层建筑来说约将近理想的效果，所以该方法对于高层建筑用于频率较低。（2）建筑结构的层间隔震层间隔如雷技术是随着隔震和制震技术的研究和发展，再加一些工程实例的检验而产生的新的隔震形式，本文阐述的主要还包括两种隔震结构：第一种是在结构一层或者中间层设置适当的隔震结构，第二种是把TMD系统中的弹簧阻尼器用其他的构件更换，比如用叠层橡胶。层间隔震与基础隔震结构的仅次于的差异在于方位的有所不同，而层间隔震能填补基础隔震结构的一些缺失，比如近海建筑的橡胶隔震支座很有可能会被海水的涨潮海水所风化，而层间隔如雷结构的优势就显现出来了。

图4-1对于有所不同的隔震层方位，层间隔如雷的形式也不一样。（3）建筑结构的挂隔震挂隔震是所指将结构的全部或绝大部分质量挂一起，使地震带来的震动传送将近建筑物的主体上，从而超过隔震的起到。因为挂的质量较小，因此用于这种隔震措施必须使用高强度钢，才能使悬杆有充足的强度忍受，一般限于于具备大型钢材的结构。而一般大型钢结构都会用于这种钢结构挂体系，但由于高强度钢韧性较低的缺点，无法忍受地震带来的线脚承载力，因此在吊点不会适当设置隔热弹簧，再加阻尼器的效果不会更佳。

这里以坐落于香港43层的汇丰银行新的大楼的典型例子来阐释挂隔震的起到效果。从图4-2中可以显现出该建筑使用了大量的钢材，建筑的重点是衣架计划的设计方案，整个的地上建筑使用了四个构架承托，其中每个构架还包括2根桅杆，明确产于在五个楼层作为承托悬吊系统式桁架。4.2建筑结构的隔热措施建筑结构的隔热措施主要是通过建筑物主体之外加设部件来提升建筑物的阻尼，吸取地震带来的能量，从而弱化地震给建筑物带给伤害，以超过抗震设防的目的。

这种原理可以用能量守恒定律来说明。4.3增加地震带来的能量输出在抗震设计工作时应当大力使用基于偏移的结构抗震方法，为了构建这个方法，首先要研究非常简单结构的构件和配筋的联系，根据变形拒绝对构件展开适当设计，从而对整个建筑结构在震时的弹塑性变形和构件变形的关系[10]。并且要展开仔细分析每一种设计方案，来确保地震再次发生时结构的变形弹性几乎符合在预期地震起到下的变形拒绝，不应严苛检测建筑结构的整体承载能力，其次还要留意在地震作用力影响下高层建筑层间的偏移限值或偏移延性比，在计算出来建筑构件的变形值时，还不应充份的考虑到建筑结构偏移与构件变形之间的关系，来确认构件在震时的变形值，并根据横截面超过的突发事件大小及产于，从而获得适当结构的市场需求。对于高层建筑在自由选择场地时，不应自由选择柔软的场地在地震再次发生时，就能减少地震的能量，超过维护建筑的目的。

5高层建筑结构抗震设计的未来发展以目前我国经济发展的速度，我坚信未来十几年后，我国将是世界上高层或者超高层建筑最少的国家，高层建筑数量就越多责任就越大，适当的抗震设计工作也将面对着极大的挑战，我们不但要在量上面争创新纪录，同时在质上面也无法一点马虎，首先要严苛测试建筑材料对抗震结构的起到影响，以及各类建筑材料的指标否合乎抗震性能规定，这必要关系着否具备确保建筑抗震能力，其次增大对抗震材料研究和发展的力度，科技是第一生产力，进而抗震技术在高层建筑中的运用也不会获得适当的提升。随着计算机技术的运用的越发成熟期，利用科技带来我们的便捷以及对地震起到的更进一步理解，我们可以仿真高层建筑在遇上地震时的现实反应情况来找到有可能经常出现的问题并及时明确提出适当的解决办法，虽然无法几乎的坚信仿真扣除的结果，但是基本上也给了我们较相似的心理准备，从而能以大于的代价交换条件有可能经常出现的仅次于的损失，来构建抗震最基本的目标。

6结论本文主要通过实际实行中关于抗震结构的涉及问题为背景，明确提出适当的解决问题措施来确保建筑结构的安全性，并描述了抗震设计方法的几种主要的隔震和消能隔热的措施，得出结论了以下主要结论：（1）在高层抗震概念设计中，规则的建筑物形状在震时受到的伤害较点状形状不会减少很多，且使用多道抗震防线也不会为抗震设防多一层确保。（2）对于高层建筑结构抗震实际实行中的各种问题，不应按规范拒绝并融合现场情况制订适当方案，特别是在在场地和建筑材料的自由选择更为最重要。（3）科学的隔震结构措施能有效地的增加建筑在地震时的损毁，而消能隔热措施的运用，在抗震结构的基础上更进一步减低了地震带来的能量输出，防止建筑在震时构件再次发生相当严重变形或毁坏。（4）基于偏移抗震设计要符合结构变形市场需求切换为构件变形市场需求，通过减少构件的延性来超过使构件的变形能力小于它的变形市场需求，以及结构的变形能力小于它的变形市场需求。

高层建筑抗震设防必要关系着人民的生命及财产的安全性，只有确保高层建筑在震时的安全性，经济和建筑行业才能朝身体健康的方向发展。.。

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