关于提高高层建筑的抗震性能的设计的探讨

1、关于提高高层建筑的抗震性能的设计的探讨摘要：本文探讨了提高高层建筑抗震性能设计的要点，首先介绍了场地的选择原则和方法，接着具体介绍了从提高建筑结构的规则性、增强建筑物的刚度及整体性、保证结构的延性能力等三个方面的设计来提高高层建筑结构的抗震性能。关键词：高层建筑；抗震性能；刚度；延性 一.引言我国是一个地震多发的国家，地震对人民的生命财产安全构成严重威胁。地震造成严重损害原因有三种：一是地震引起建筑地基的震陷、砂土液化，从而使地基失效；二是地震引起整个地面严重变形而使建筑物重心转移而倒塌；三是结构物由于地面运动剧烈震动，因变形过大、连接接头的破坏、结构强度不足造成构件失稳甚至整体倾覆。因此，建

2、筑结构设计人员必须分析研究建筑抗震问题，从多方面提高高层建筑结构的抗震性能，防止和减少地震给建筑造成的危害。二.选择有利的抗震场地建筑场地的工程地质条件对建筑物的抗震性能起到很关键的影响作用，因此，要提高高层建筑结构的抗震性能，首先要选好建筑场地，尽量避开对抗震不利的场地进行建设，以减轻地震灾害。选择建筑场地应遵循以下几点原则。1.应选择对建筑抗震有利的地段，如宽阔平坦而又坚实均匀的场地。坚实的砂土层，中等风化的基岩和不含水的粘土层都属于良好的场地；尽量避开软弱土、液化土，高耸孤立的山丘、非岩质陡坡、河岸和边坡边缘等状态明显不均匀地段。2.当无法避开上述的不利地段时,应根据抗震设防类别、地基液

3、化等级来采取适当的加强措施，可加强地基和上部结构整体性和刚度，采取措施部分消除或全部消除地基液化造成的沉陷。3.当地基内存在软弱粘性土层、严重不均匀土层和新近填土时，应估计地震时造成的地基不均匀沉降或其他不利影响，并采取对桩基、地基的加固措施以及加强基础和上部结构的处理，对于地震时可能导致滑移、崩塌、地陷或地裂的场地，应采取相应的地基稳定措施，并且此类地段不宜建造甲、乙、丙类建筑。三.从结构设计方面加强建筑物的抗震性能做好场地选择工作之后，在建筑结构的设计方面提高整体抗震性能，具体可以从设计方面提高结构的整体性、规则性、延展性以及整体刚度。下面具体从设计方面介绍几种提高建筑结构抗震性能的方法和

4、途径。1.尽量提高建筑结构的规则性汶川地震经历表明，简单、规则、对称的建筑在地震时不易被破坏，其抗震能力较强；反之，如果房屋平面上凸出凹进，体形不规则，则在地震时容易产生震害。并且结构规则的建筑容易准确计算其地震反应，其确定地震作用的传递途径，并进行细部处理或采取其他抗震构造措施。因此，使建筑平立面布置简单、规则、对称、合理已成为抗震设计的基本原则之一，还应保证结构质量和刚度变化均匀，避免出现楼层错层。（1）建筑形状力求简单规则。即尽量不让平立面出现凸角的结构，若凸角难以避免，应满足建筑平面突出部分的长度不大于该方向总长度的30%，且不大于建筑的总宽度。除了局部突出的楼、电梯间之外，房屋立面局

5、部收进尺寸不大于总尺寸的25%。不宜使房屋平面的总长度过长，并且结构平面的长宽比也不宜过大。（2）建筑结构尽量对称均匀。结构对称均匀是抗震设计十分重要的原则，不对称结构会在地震作用下产生较强的扭转作用。若周边构件的强度和刚度不对称，则应在布置时从总体上减小刚度偏心，并在计算时充分估计构件的内力和变形及薄弱侧的位移。2.增强建筑物的刚度及整体性建筑物是由纵、横向承重构件和楼盖组成的结构体系，它必须具有足够大的整体刚度和整体稳定性。增大结构构件的刚度，可以推迟地震时构件屈服，降低对构件延性的要求。还应注意抗侧力构件的布置以及结构质量的分布。刚性楼盖能保证各个抗侧力的构件按各自侧移刚度合理分配地震作

6、用。3.保证结构的延性能力。要使建筑物在遭受大地震时具有较强的抗震能力，可通过使部分结构构件破坏来延性耗散地震能量，从而减少整体承受的地震能量。例如可以通过合理调整构件之间承载力的相对大小，实现有效的屈服机制。结构延性能抵抗地震作用下的非弹性变形，其对于结构抗震性能的作用丝毫不亚于结构的强度。为使结构在地震中表现出必要的延性，就应尽量使塑性变形更多地集中在具有一定延性能力的构件上。可采取以下方法提高结构的延性：（1）选择一个可接受的塑性变形机构，即通常所说的“强柱弱梁”。它是通过人为作用使柱的抗弯能力比梁强，使得在地震作用下，钢筋混凝土框架的梁端塑性铰出现较早，而柱端塑性铰出现较晚，在达到最大

7、非线性位移时，前者塑性转动较大，而后者塑性转动较小或根本不出现塑性铰。这样就能保证框架具有较大的塑性耗能能力。（2）为避免在强烈地震作用下，结构在其延性未发挥出来之前就遭到剪切破坏，应人为增大各类构件的抗剪切能力,即我们通常所说的强剪弱弯，即增大梁端、柱端以及节点处的组合剪力值，来避免构件发生剪切破坏。可直接将一跨梁两端截面的组合弯矩值乘以增大系数，再从平衡关系中求得梁端剪力。（3）通过相应的抗震构造措施，保证可能出现塑性铰的部位具有足够的塑性转动能力和塑性耗能能力。我国的抗震措施中采用 “梁柱塑性铰机构”耗能机构模式。增加箍筋能提高构件在发生剪切破坏时所达的延性。四. 结束语总之，为尽可能地减轻地震给人类带来的灾难和损失，我们工程技术设计人员应对建筑结构进行充分研究和合理设计，做好场地选择、平立面布置、结构体系等各方面的设计