高层建筑结构抗震设计要点分析

高层建筑结构抗震设计要点分析摘要:建筑抗震设计是一个系统的复杂的工程，它是建筑设计与结构设计的科学合理的协作。本文介绍了高层建筑结构抗震设计的原则，并列举了高层建筑结构抗震设计的要点。关键词:建筑结构;抗震设计;要点分析随着我国钢产量、成型制造工艺以及经济政策等方面的支持，我国房地产业的还猛发展。高层建筑不仅在材料和结构体系上逐渐多样化，而且在优化建筑结构设计上也越发受到业界普遍关注和重视。由于我国处于地震多发区，结构抗震分析和设计已提到各国建筑设计的日程。房地产业的高速发展将成为趋势，国内虽有一些高层钢结构设计理念，但可靠性仍值得商榷。因此，住宅高层建筑结构抗震的设计处于非常重要的地位。1建筑结构抗震设计的基本原则1.1结构水平荷载高层建筑结构水平荷载是控制结构内力和变形的决定性因素,因此除考虑建筑功能要求外，结构单元抗震侧力结构的布置宜规则、对称，受力明确，力求简单，传力合理，传力途径不间断，并应具有良好的整体性。1)合理布置抗侧力构件，在一个独立的结构单元内，应避免应力集中的凹角和狭长的颈缩部位;避免在凹角和端部布置楼梯、电梯间:以此减少地震作用下的扭转作用。竖向布置应尽量避免外挑结构，内收也不宜过多、过急。结构刚度沿房屋高度宜均匀、连续分布，避免造成结构薄弱部位。2)应避免因部分结构或构件破坏导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。3)根据具体情况，结构单元应遵守牢固连接或有效分离的方法。高层建筑的结构单元宜采取加强连接的方法。1.2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)承受坚向荷载的主要构件不宜作为主要耗能构件。1.3尽可能设置多道抗震防线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)强烈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、外部元余度，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，以使结构能吸收和耗散大量的地震能量，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傲法，都需要慎重考虑。1.4对可能出现的薄弱部位，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)在抗震设计中有意识、有目的地控制薄弱层，使之有足够的变形能力又不使遭弱层发生转移，这是提高结构总体抗震性能的有效手段。4)考虑上部结构嵌固于基础结构或地下室结构之上时，应使基础结构或地下室结构保持弹性工作状态，使塑性脚出现在结构的嵌固部位。由以上可以知道:高层建筑设计(尤其是高层建筑抗震设计中应非常注重概念设计。这是由于高层建筑结构的复杂性、发生地震时地震运动的不确定性、人们对地震时结构响应认识的局限性与模糊性、高层结构计算尤其是抗震分析计算的精确性及其他不可预测的因素，致使设计计算结果可能和实际相差很大，甚至有些作用效应至今无法定量计算出来。因此在设计中，结构分析计算虽然是结构设计的重要依据，但必须注重结构设计中的极念设计。2住宅高层建筑结构抗震设计要点2.1结构规则性建筑物尤其是高层建筑物设计应符合抗震概念设计要求，同时应保证建筑物有足够的扭转刚度以减小结构的扭转影响，要求建筑物平面对称均匀。因为该种结构建筑容易估计出其地震反映，对建筑进行合理的布置，以尽量减小结构内应力和竖向构件间差异变形对建筑结构产生的不利影响。并应尽量满足建筑物在竖向上重力荷载受力均匀，体型简单，结构刚度。大量地震灾害表明，需要对易于采取相应的抗震构造措施并且进行细部处理。地震时，质量沿建筑物坚向变化均匀，需要建筑结构的规则性。平立面简单且对称的结构类型建筑物在地震时具有较好的抗震性能，可以提高承载力分布等多方面因素要求。2.2层间位移限制高层建筑都具有较大的高宽比，而位移限值大小与结构材料、结构体系甚至装修标准以及侧向荷载等诸多因素有关，因此，在进行高层建筑结构设计时应根据建筑物的实际情况。其中钢筋混凝土结构的位移限值要求严格，以及所处的地理位置进行设计，稳定性以及正常使用功能等。其在凤力和地震作用下往往能够产生较大的层间位移，满足其具有足够的刚度又要避免结构，超过结构的位移限值风荷载作用下的限值比地震作用下的要求严格，在水平荷载的作用下产生过大的位移而影响结构的承载力。2.3控制地震扭转效应当建筑结构的平面布置等不规则建筑结构刚度中心不重合，当周期比不满足要求时可采用加大抗侧力构件截面，并应将抗侧力构件尽可能的均匀布置在建筑四周，增加抗侧力构件数量的方法，在地震发生时建筑结构会导致结构整体倒塌，因此在结构设计中应充分重视扭转的影响。当结构位移比不满足要求时甚至会产生较大差距，一般采取增加最大位移处构件刚度减小最小处减小刚度中心与质量中心的相对偏心。位移构件刚度划分为相对规则平面，建筑物在扭转作用下各片抗侧力结构的层间变形不同，在设计过程中应对各层的扭转修正系数分别计算，若调整构件刚度不能满足效果时则应调整抗侧力构件布置。不能满足要求时则必须对其进行调整。其中距刚心较远的结构边缘的抗侧力单元的层间侧移最大，以增大结构抗扭刚度。同时在上下刚度不均匀变化的结构中，各层的刚度中心未能在同一轴线上，当结构刚度富余量较小可采取均衡加强结构外围刚度,以上情况都会使各层结构的偏心距和扭矩发生改变3结语随着新型结构、高性能材料的出现人类建筑也势必再上新台阶，理顺结构与建筑,使得新型结构建筑要求同时能满足建筑物的使用功能和外观要求。提高结构与设备的关系，需要从目前抗震设计现状出发，设计者应根据工程抗震概念各方面的知识和经验，作出正确的工程判断，找出结构安全与经济合理的最佳结合点，探求处一种实