抗震分析与设计在高层建筑结构中的应用

Word版本，下载可自由编辑抗震分析与设计在高层建筑结构中的应用对抗震分析与设计在高层建造结构中的应用举行了介绍。主要分析了现行规范抗震分析与设计的内容、我国高层建造抗震抗震分析与设计中常见问题以及抗震分析与设计的新趋势。

1现行规范抗震分析与设计的内容

我国现行抗震规范要求高层建造的抗震计算主要是在多遇地震作用下，按反应谱理论计算地震作用，用弹性办法计算内力及位移，并用极限状态办法设计构件。对于重要建造或有特别要求时，要用时程分析法补充计算，并举行罕遇地震作用下的变形验算。这种先用多遇地震作用举行结构设计，再校核罕遇地震作用下结构弹塑性变形的办法，即二阶段设计办法。同时规范还规定了结构在罕遇地震作用下的弹塑性变形的结构弹塑性分析办法。

结构弹塑性分析可分为弹塑性动力分析和弹塑性静力分析两大类。弹塑性动力分析，采纳杆模型和层模型等简化的结构计算模型。杆模型计算的优点是可以得到杆件状态随时光的变化过程，也可得到各楼层的反应。但耗时多、费用昂贵、结果数据量大且分析比较繁冗，在国外也极少采纳。层模型计算能得到各楼层的反应，例如层剪力、楼层侧移和层间转角、层间位移延性比等，它主要是从宏观上即层间变形检验结构在大震作用下的平安性。层模型计算的数据相对较少，相宜于举行宏观检验，也便于计算多条地震波作用。但无论是采纳杆模型还是层模型举行弹塑性时程分析，计算结果受地震波的影响较大且不存在唯一答案，有时难以推断。

上世纪九十年月中期一些学者相继提出弹塑性静力分析办法用于结构抗震分析。这种办法并非创新，但有较多优点。由弹塑性静力分析，可以了解结构中每个构件的内力和承载力的关系以及各杆件承载力间的互相关系；检查是否符合强柱弱梁，并可发觉设计的薄弱部位；还可得到不同受力阶段的侧移变形，给出“底部剪力一预点侧移”关系曲线以及“层剪力一层间变形”关系曲线等等。后者即可作为各楼层的“层剪力一层间位移”骨架线，它是举行层模型弹性时程分析所必需的参数。只要结构一定，其结果不受地震波的影响，只与初始楼层水平荷载的分布有关。

2我国高层建造抗震抗震分析与设计中常见问题

2.1高度问题

按我国现行《高层建造混凝土结构技术规程》规定综合考虑经济与适用的原则，给出了各种常见结构体系的最大适用高度。

这个高度是在我国目前建造科研水平、经济进展水平和施工技术水平下，较为妥帖的，也是与目前囫囵土木工程规范体系相协调的。对于超高限建造物，应该实行科学谨慎的态度。由于在地震力作用下，超高限建造物的变形破坏性态会发生很大的变化，随着建造物高度的增强，许多影响因素将发生质变，即有的参数本身超出了现有规范的相宜范围，如平安指标、延性要求、材料性能、荷载取值、力学模型选取等。

2.2结构体系问题

在地震多发区，采纳何种建造材料或结构体系较为合理应当得到人们的重视。我国150m以上的建造，采纳的三种主要结构体系，这些也是其他国家高层建造采纳的主要体系。但国外特殊在地震区，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，国内外都还没有经历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，有些高达90%以上。

因为结构以钢筋混凝土核心筒为主，变形控制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侧移，不仅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，形成加强层才干满足规范侧移限值。此外，在结构体系或柱距变化时，需要设置结构转换层。加强层和转换层都在本层形成大刚度而导致结构刚度突变，经常会使与加强层或转换层相邻的柱构件剪力骤然加大，且加强层伸臂构件或转换层构件与外框架柱衔接处很难实现强柱弱梁。因此在需要设置加强层及转换层时，要慎重挑选其结构模式，尽量减小其本身刚度，减小其不利影响。

2.3在某些烈度区采纳了较低的抗震措施与构造措施

现在许多专家学者提出，现行的建造结构设计平安度己不能适应国情的需要，认为我国“取用了可能是世界上最低的结构设计平安度”并主见“建造结构设计的平安度水平应当大幅度提升”。此外，对于“小震不坏，中震可修，大震不倒”这个抗震设计原则，在新形势下也有重新审核的须要。

设防标准低的根本缘由在于国家财力物力有限。我国建造结构抗震设计除了设防烈度较低外，详细抗震计算办法和构造规定的平安度也不如国外，在配筋率、轴压比、梁柱承载力匹配等一系列保证抗震延性的要求上，与外国相比，也有异同。随着社会财宝的增长，结构失效带来的损失愈来愈大，加之结构造价在囫囵投资中的比例下降，因而有人主见结构在设防烈度下应当采纳弹性设计，特殊是高烈度区要有严格的抗震措施与抗震构造措施来保证结构的平安。

3抗震分析与设计的新趋势

基于性能的结构抗震设计现场理论PBD办法。

上世纪90年月美国学者Bertero.R和Bertero.V.V等讨论人员首先明确提出了基于性能的抗震设计概念，这种办法主要是将结构的性能目标转化为破损指标和位移需求，并且对基于性能的抗震设计举行了持续的讨论，并将其作为新一代的抗震设计办法。

动力时程响应分析的状态空间迭代法。

这种办法把现代控制理论中的状态空间理论应用到高层建造结构动力响应问题。按照结构动力方程，引入位移与速度为状态变量，导出状态方程，给出非齐次状态方程的解，进而建立状态空间迭代计算格式。经工程实例验算，具有较高精度。特殊对多自由度体系的多输入、多输出等问题的动力响应解法，效率较高。

材料参数随机性的抗震含糊牢靠度分析。

该办法从结构整体性能动身，转变过去对结构抗震牢