时间：2023-07-17 16:30:30
导语：在高层建筑结构抗震设计的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了九篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
地震是人类在繁衍生息、社会发展过程中遇到的一种可怕的自然灾害。强烈地震常常以其猝不及防的突发性和巨大的破坏力给社会经济发展、人类生存安全和社会稳定、社会功能带来严重的危害。地震区建筑结构设防与不设防，震后结果大不一样。要使工程建设真正达到能够减轻以至避免地震灾害，把握好抗震设计关是减轻地震灾害的根本措施。
1、高层建筑抗震设计中常见问题分析
1.1 部分建筑物高度过高。按我国现行高层建筑混凝土结构技术规程规定， 在一定设防烈度和一定结构型式下， 钢筋混凝土高层建筑都有一个适宜的高度。在这个高度，抗震能力还是比较稳妥的，但是目前不少高层建筑超过了高度限制。在震力作用下，超高限建筑物的变形破坏性会发生很大的变化，建筑物的抗震能力下降，很多影响因素也发生变化， 结构设计和工程预算的相应参数需要重新选取。
1.2 地基的选取不合理。由于城市人口的增多和相对空间的缩小， 不少建筑商忽略了这一问题，哪里商业空间大就在哪里建。高层建筑应选择位于开阔平坦地带的坚硬土场地或密实均匀中硬土场地，远离河岸，不应垮在两类土壤上，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抗震能力差。
1.3 材料的选用不科学,结构体系不合理。在地震多发区， 采用何种建筑材料或结构体系较为合理应该得到人们的重视。由于我国建筑结构主要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。
1.4 较低的抗震设防烈度。许多专家提出，现行的建筑结构设计安全度已不能适应国情的需要，建筑结构设计的安全度水平应该大幅度提高。我国现行抗震设防标准是比较低的，中震相当于在规定的设计基准期内超越概率lO％的地震烈度，较低的抗震设防烈度放松了高层建筑的抗震要求。
2、高层建筑的抗震设计理念
我国《建筑抗震规范》对建筑的抗震设防提出“三水准、两阶段”的要求，“三水准”即“小震不坏，中震可修，大震不倒”。当遭遇第一设防烈度地震即低于本地区抗震设防烈度的多遇地震时，结构处于弹性变形阶段，建筑物处于正常使用状态。建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用。因此，要求建筑结构满足多遇地震作用下的承载力极限状态验算，要求建筑的弹性变形不超过规定的弹性变形限值。当遭遇第二设防烈度地震即相当于本地区抗震设防烈度的基本烈度地震时，结构屈服进入非弹性变形阶段，建筑物可能出现一定程度的破坏。但经一般修理或不需修理仍可继续使用。因此，要求结构具有相当的延性能力（变形能力）不发生不可修复的脆性破坏。当遭遇第三设防烈度地震即高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震时，结构虽然破坏较重，但结构的非弹性变形离结构的倒塌尚有一段距离。不致倒塌或者发生危及生命的严重破坏，从而保障了人员的安全。因此，要求建筑具有足够的变形能力，其弹塑性变形不超过规定的弹塑性变形限值。
三个水准烈度的地震作用水平，按三个不同超越概率（或重现期）来区分的：多遇地震：50年超越概率63.2%，重现期50年；设防烈度地震（基本地震）：50年超越概率10%，重现期475年；罕遇地震：50年超越概率2%－3%，重现期1641－2475年，平均约为2000年。
对建筑抗震的三个水准设防要求，是通过“两阶段”设计来实现的，其方法步骤如下：第一阶段：第一步采用与第一水准烈度相应的地震动参数，先计算出结构在弹性状态下的地震作用效应，与风、重力荷载效应组合，并引入承载力抗震调整系数，进行构件截面设计，从而满足第一水准的强度要求；第二步是采用同一地震动参数计算出结构的层间位移角，使其不超过抗震规范所规定的限值；同时采用相应的抗震构造措施，保证结构具有足够的延性、变形能力和塑性耗能，从而自动满足第二水准的变形要求。第三阶段：采用与第三水准相对应的地震动参数，计算出结构（特别是柔弱楼层和抗震薄弱环节）的弹塑性层间位移角，使之小于抗震规范的限值。并采用必要的抗震构造措施，从而满足第三水准的防倒塌要求。
3、高层建筑的抗震结构设计
地震作用具有较强的随机性和复杂性，要求在强烈地震作用下结构仍保持在弹性状态，不发生破坏是很不实际的；既经济又安全的抗震设计是允许在强烈地震作用下破坏严重，但不倒塌。因此，依靠弹塑性变形消耗地震的能量是抗震设计的特点，提高结构的变形、耗能能力和整体抗震能力，防止高于设防烈度的“大震”不倒是抗震设计要达到的目标。
3.1保证抗震计算中的延性。从用楼层水平地震剪力与层间位移关系来描述楼层破坏的全过程可反映出，在抗震设防的第二、三水准时，框架结构构件已进入弹塑性阶段，构件在保持一定承载力条件下主要以弹塑性变形来耗散地震能量，所以框架结构需有足够的变形能力才不致抗震失效。试验研究表明，“强节点”、“强柱弱梁’、“强底层柱底”和“强剪弱弯”的框架结构有较大的内力重分布和能量消耗能力，极限层间位移大，抗震性能较好。规范通过构件承载力调整办法在一定程度上可以体现上述的强弱要求，且考虑了设计者的使用方便，采用地震组合内力的抗震承载力验算表达式，只是要对地震组合内力的设计值按有关公式进行相应的调整。综合大量实验研究成果，影响不同受力特征节点延性性质的主要综合因素有:相对作用剪力、相对配筋率、贯穿节点的梁柱纵筋的粘结情况。
3.2 保证构造措施上的延性。四川大地震实践证明，当建筑结构在大地震中要求保持足够的承载能力来吸收进入塑性阶段而产生的巨大能量，因为此时的结构在震中进入到一个塑性阶段，容易产生变形。所以，根据这种特点和抗震的要求，多发地震的国家钢筋混凝土结构抗震设计均要求按延性框架结构进行设计，所以建筑结构的设计必须保证结构局部薄弱区的承载力与刚度，保证了建筑构造的整体性，延性的增加也就提高了变形能力，这样可以减少地震的破坏性，提高了建筑的抗震能力。在结构布置上，按扩大了的柱端抗弯承载力进行设计，理论上可将柱屈服的可能性减少，保证“强柱弱梁”的设计原则。但因各种原因，如梁的实际抗弯承载力可能增大，高振型使柱中反弯点的转移等综合因素影响，要使柱中完全避免塑性铰是困难的，同时为实现“强剪弱弯”的要求，保证塑性铰区域的局部延性，也必须通过一定的构造措施来保证结构的延性，具体做法如下：
3.2.1限制轴压比与纵筋最大配筋率。合理的受力过程可明显提高构件延性，为实现受拉钢筋的屈服先与受压区混凝土压碎的破坏形态，以提高塑性铰区域的转动能力，规范限制轴压比与纵筋最大配筋率，同时对混凝土受压区高度也提出相应要求。
3.2.2限制约束配筋和配筋形式。加密塑性铰区内的箍筋间距是很重要的一点，为保证“强节点”、“强柱弱梁”、“强底层柱底”和“强剪弱弯”的设计原则及塑性铰区域的局部延性，有必要加密塑性铰区内的箍筋间距，这不但可提高柱端抗剪能力，还可约束核心区内混凝土，对纵向钢筋提供侧向支承，防止大变形下纵筋压曲，从而改善塑性铰区域的局部延性。规范对约束区纵筋的最小直径、最大间距、塑性铰区域的最小长度等做出了详细的规定，并对箍筋肢距及箍筋形式提出了相应要求。随着工程应用中箍筋强度和混凝土强度不断提高，对塑性铰区域内箍筋布置的要求是抗震构造措施的一个重要方面，这一情况将导致高强度混凝土中约束箍筋配筋率的减少而降低结构的设计可靠度，建议以配筋特征值代替原体积配筋率，同时鉴于约束配筋对柱端塑性铰区的良好约束作用，建议适当增大配筋量。
3.2.3限制材料。拒绝豆腐渣工程的第一关就是把握好材料质量，材料延性对确保构件(结构)延性极为重要，为此规范对材料也提出了相应的限制，如保证钢筋强屈比、延伸率及混凝土强度等级等，同时对施工过程中可能出现的钢筋代换也提出了相应的限制。
参考文献
[1]建筑抗震设计规范(GB500zl-2010)[S].北京:中国建筑工业出版社，2010.
[2]刘华新.抗震概念设计在高层建筑结构设计中的应用[J].辽宁工程技术大学学报,2007,（4）
[3]李鸿晶，宗德玲.关于工程结构抗震设防标准的几个问题的讨论[J].防灾减灾工程学报，2003，(2).
[4]杨永超,焦博,等.高层建筑结构抗震设计[J]. 中国对外贸易. 2011(2)
【关键词】高层建筑；结构；抗震；设计
1.高层建筑结构抗震设计准则
抗震设计要刚柔相济，选择合适的结构形式，在增加结构刚度的同时也要增强地震作用，需要确定合理的抗震措施。保证结构的抗震性能主要是确保建筑物满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震目标。在地震力作用下，要求结构保持在弹性范围内正常使用。建筑物的变形破坏性态后不能发生很大的变化，经简单的修复后可正常使用。随着建筑物高度的增加，允许结构进入弹塑性状态，但必须保证结构整体的安全。因此，六级以上必须进行抗震设计。每次强震之后都会伴随多次余震，在建筑抗震设计过程中如果若一味的提高结构抗力，就会增加结构刚度。若只有一道设防，则会导致结构刚度大。所以，建筑物在地震过程中既能满足变形要求，又能减小地震力的双重目标。因此，只有这样才能使建筑物抗震设计过程中防止造成建筑物局部受损。建筑物的抗震结构体系如果刚度太柔，首次被破坏后而余震来临时其结构将因损伤，结构构件协同工作来抵挡地震作用容易导致建筑物过大形变而不能使用。延性较好的分体系组成，地震发生时不会发生整体倾覆。因此，由若干个在地震发生时由具有较好延性。
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，质量沿建筑物竖向变化均匀，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。其在风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.住宅高层建筑结构抗震的优化设计探讨
住宅高层建筑结构抗震的优化设计，指在注意总体布置上的大原则，进行结构设计时，顾及到关键部位的细节构造，全面合理地解决结构设计中的基本问题。需着眼于结构的总体地震反应，从根本上提高结构的抗震能力，按照结构的破坏过程。
3.1建筑场地的选择
选择有利的建筑场地，最好选择有利地段，为减轻高层建筑物的震害。当无法避开时，避开对建筑抗震不利的地段，在选址时，不应在危险地段建造甲、乙、丙类建筑。应加强地基勘察，应采取有效措施。对于不利地段，这就考虑了地震因场地条件间接引起结构破坏的原因。尽量避开不利地质环境，结构工程师应提出避开要求，如活动断层、溶洞、局部突出的山包等。
3.2建筑的平、立面布置
根据新的《建筑抗震设计规范(GB50011-2001)，持力层的选择对建筑物的安全至关重要。要求建筑的形状及抗侧力构件的平面布置宜规则的整体性，不宜用轴压比很大的钢筋混凝土框架柱作为第一道防线。在相同的地震力作用下，又要考虑抗震的要求。多道抗震防线，避免采用严重不规则的设计方案。增大建筑物的固有周期，选择基础方案时，以减少输入主体结构的地震能量。受力性能比较明确，必要的强度的刚度和强度分布，既要考虑经济合理，达到减轻主体结构破坏的目的。设计时容易分析结构在地震时的实际反应和结构的内力分布，容易采取抗震构造措施和进行结构的细部处理。
3.3 抗震结构体系
抗震结构体系体型是抗震设计中应考虑的最关键问题，结合设计、经济条件综合考虑与确定，结构体系应具有多道抗震防线，应优先选用不承受重力荷载的构件如框架填充墙构件。应根据建筑类因素，抗震结构体系必须具有合理的地震作用传递途径，可避免因部分构件破坏而导致整个体系丧失抗震能力。抗震概念设计在选择建筑结构的方案和采取抗震措施时，首先要考虑地震动的性质及其对建筑影响，将橡胶垫层放置于上部建筑物与基础之间，应注意地震的不确定性及其一定的规律性，用以吸收震能量。
4.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，探求处一种实用可行的二步或三步设防的合理有效的抗震设计方法，以更好地适应社会经济和科学技术的发展。 [科]
【参考文献】
［1］高新艳．钢筋混凝土框架结构的整体分析与优化设计[D]．太原：太原理工大学，2007．
关键词：梁式转换层 计算分析 抗震 荷载 刚度比
1工程概况
某高层住宅建筑总面积31107.6m2。地上部分为29层，地下部分2层。地上部分由裙楼连接两个塔楼构成，裙楼顶板以上设置伸缩缝将两座塔楼分开。建筑总高度92.5m，其中1～2层为裙楼，1层层高6.0m，用于架空层与管理用房；2层层高4.5m，用于商业开发铺面；3～29层为标准层，层高3.0m，均是住宅。地下部分为设备用房与地下车库，每层层高3.5m。工程结构形式采用框支剪力墙结构。
2工程结构设计参数
2.1建筑参数
本工程建筑高度92.5m，属于《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）（以下简称《高规》）规定的A级高度钢筋混凝土结构高层建筑。且高宽比4.5，满足《高规》中规定的高层建筑结构最大高宽比要求。
2.2地震参数（见表1）
表1地震参数
2.3风荷载参数
根据《高规》，风荷载取值规定：对于特别重要或对风荷载比较敏感的高层建筑，其基本风压应按100年重现期的风压值采用，一般情况下，房屋高度大于60m的高层建筑可按100年一遇的风压值采用，故本工程采用100年一遇的基本风压0.60KN/m2。
2.4结构抗震等级参数
根据《高规》中表4.8.2规定，本工程框支柱、框架柱、框架梁、剪力墙的抗震等级参数设计见表2。
表2结构抗震等级参数
剪力墙截面高度与厚度之比为5～8的短肢剪力墙提高一级，按一级抗震等级采用。如剪力墙厚度大于300mm，且层高与剪力墙截面高度之比大于4的剪力墙，仍视为一般剪力墙，其抗震等级亦按一般剪力墙的抗震等级采用，连梁抗震等级同与其相连之剪力墙。
3梁式转换层结构布置
梁式转换层结构在高层建筑中布置时应满足以下几点要求。
3.1平面布置力求规则简单，对称均衡，尽量使水平荷载的合力中心与结构的刚度中心重合，避免产生扭转等不利影响。
3.2剪力墙中心线宜与框支梁中心线重合，框支梁截面中心线宜与框支柱截面中心线重合，以避免荷载偏心，框支梁上一层墙体内不宜设边门洞，也不宜在中柱上方设门洞。
3.3底部大空间必须有落地的落地筒体或剪力墙作支撑，落地剪力墙的数量不宜少于剪力墙总数的50%。结合建筑平面，将剪力墙在楼梯间或电梯间处落地围成筒体，并对落地剪力墙和筒体底部墙体适当加厚。
3.4落地剪力墙间距应不大于2倍楼盖宽度，且不大于24m。
3.5落地剪力墙与相邻框支柱的间距，不宜大于12m。
3.6转换层上部结构与下部结构的侧向刚度比应符合《高规》附录E的规定。按规定本工程地上2层为框支柱层，上下层的侧向刚度比Y不应大于2。
3.7框支柱层楼板不应错层布置。转换层及其上下层相邻楼层的楼板应适当加强。
4层侧向刚度比计算分析
由于本工程梁式转换层结构上部住宅的剪力墙较多，而建筑底部是大空间，因此，部分剪力墙不能直接落地。并且此工程部分转换层层高较大，若设计中不加以注意，通常容易造成下部抗侧刚度远远小于上部的情况。为保证转换层下部大空间结构有适宜的刚度、强度、延性和抗震能力，应尽量弱化转换层上部主体结构、强化转换层下部主体结构的刚度，使转换层上、下主体结构的刚度及变形特征尽量相近。
目前在高层建筑结构设计规范中，对于带转换层的高层建筑结构，往往通过控制转换层上、下主体结构的抗侧刚度比来避免竖向刚度差异较大。规范对层侧向刚度比计算，主要有3种方法：（1）地震剪力与地震层间位移比；（2）剪切刚度；（3）剪弯刚度。这3种方法由于计算不同，得出的刚度比结果通常有差异，需根据实际工程做出合适选择。
计算方法1地震剪力与地震层间位移比是在《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）条文说明中提供的层刚度比计算方法。
计算方法2剪切刚度是在《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）附录E.0.1中提供的层刚度比计算方法，适用于底部大空间为1层的情况。按下列公式计算：
但是这种刚度比计算方法存在着一定的问题：（1）没有考虑竖向构件的布置问题，布置在中间的剪力墙和布置在的剪力墙对层刚度的贡献是不同的，抗侧刚度中弯曲刚度的作用是不可忽略的。（2）特殊结构布置情况下（如与剪力墙相连的框支柱，短肢墙，斜向布置的剪力墙等）剪切面积的取值不明确。
计算方法3剪弯刚度是在《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）附录E.0.2中提供的层刚度比计算方法，适用于底部大空间大于1层的情况。附录E.0.2规定：当底部大空间大于1层时，其转换层上部下部结构的等效侧向刚度比Ye，宜接近1，非抗震设计时不应大于2，抗震设计时不应大于1.3。按以下公式计算：
同时规定当转换层设置在3层及3层以上时，其楼层侧向刚度不应小于上部楼层侧向刚度的60%。以上公式综合考虑了抗剪刚度和抗弯刚度层间侧移量的影响，考虑了竖向构件的布置问题，可适用于梁式转换层和绗架式转换层结构。
总之，当Ye＜1时，结构的侧移曲线属于剪切形。此时转换层上部结构抗侧刚度小于下部抗侧刚度，结构布置合理。当Ye≥1时，结构的侧移曲线属于弯曲形。此时转换层上部结构抗侧刚度大于下部抗侧刚度，应控制Ye在合理范围内，并采取有效结构措施，避免因上、下部结构竖向刚度差异大带来抗震不利影响。本工程采用以上3种方法计算，结果见表3。
表3层侧向刚度比计算结果
从计算结果可以看出：采用3种方法计算层刚度比，其结果差别较大。如本工程采用方法2剪切刚度来计算转换层上、下层刚度比，Y＞2不能满足《高规》要求，因此在具体实际工程中对转换层结构层侧向刚度比计算须选用正确的计算方法。本工程在地上2层顶转换，底部大空间层数为2层，按《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）附录E.0.2规定，应采用剪弯刚度计算层刚度比。从上述结果可知本工程转换层上下侧向刚度比通过剪弯刚度计算的结果Ye＜1.3，满足《规范》要求。
5结语
随着我国城市化进程的加快，城市用地愈加紧张，高层、超高层建筑在城市建设中逐渐普及，又由于我国部分城市是地震多发区，因此加强高层建筑的抗震研究显得尤为重要。本文探讨了梁式转换层结构的抗震设计，认为选择合理的梁式转换层结构布置和选用正确的梁式转换层结构层侧向刚度比计算方法是前提。
参考文献
[1]《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）[S].
[2]《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）[S].
近年来我国地震发生的较为频繁，这就需要在地震频发地区在进行高层建筑设计时，需要确保其结构体系的合理性，同时还要合理选择结构材料。但因为施工、经济等原因，轻质高强材料并没有合理的采用。还停留在增加水泥、增加钢筋、加大截面来刚性提高结构安全，运用新材料、减震、隔震材料用的少。
2抗震设防烈度较低
限于我国的经济发达程度，目前我国的建筑的抗震设防烈度较低，中震相当于在规定的设计基准期内超越概率大约为10％的地震烈度，较低的抗震设防烈度放松了高层建筑的抗震要求。
3高层建筑结构抗震设计的优化措施
要设计出具有较好的抗震能力的建筑应该从结构概念设计和构件设计两方面进行作手。抗震概念设计对结构的抗震性能起决定性作用,因此新规范(规程)均在相关条文中强调了建筑与结构概念设计的重要性,并要求建筑师和结构工程师在高层建筑设计中应特别重视建筑结构设计中的概念设计结构构件抗震的优化准则,即“四强四弱”“强柱弱梁”是指节点处柱端实际受弯承载力大于梁端实际受弯承载力;“强剪弱弯”是防止构件剪切的破坏,要求杆件的受剪承载力高于受弯承载力;“强节点弱杆件”是防止节点的破坏先于构件;对于杆件截面而言,“强压弱拉”是为避免杆件在弯曲时发生受压混凝土破裂的脆性破坏,使受拉区钢筋的承载力低于受压区混凝土受压承载力具体的可以从以下几点进行考虑。
3.1选择有利的抗震场地
地震对建设在不同地质条件上建筑设施的破坏作用有明显差异。在施工做好地基地质勘察工作，确保建筑场地有利于建筑设施的抗震，应避开对抗震不利地段，当无法避开时，应采取适当的措施提高抗震能力。按照建筑场地地基地质特点和受地震破坏作用的强弱进行有效分类，根据建筑场地的实际情况合理采取抗震措施，如根据地基地质抗震设防类别、地基液化等级等实际情况合理选择采用合理的基础形式，或者有效消除地基液化沉陷现象。
3.2选用合理的结构体系
避免采用抗震能力较低的板柱-抗震墙结构、框架结构、尤其是单跨框架结构等。3.2.1优化平面和立面设计结构的简单性，即尽量均匀、对称。结构简单是指结构在地震作用力下具有直接和明确的传力途径。只有简单的结构，才能够易于把握建筑结构的计算模型、内力位移分析和结构薄弱部位，从而对结构的抗震性能也有更可靠的估计。对于为了满足建筑功能要求的平面和立面的不规则，可以采取以下几点给予改善。3.2.2提高结构的刚度和抗震能力水平地震的作用是双向的，建筑结构设计应使高层建筑能抵抗任意方向的地震破坏。通常设计可使结构沿平面上两个主轴方向具有足够的刚度和抗震能力，结构的抗震能力则是结构强度及延伸的综合反映。结构刚度的选择不仅要能减轻地震破坏作用，还要注意控制结构变形的增幅，过大的变形会产生重力二阶效应，导致结构破坏、失稳。3.2.3结构的整体性在高层建筑结构中，楼盖的设计对高层建筑整体性起到至关重要的作用，楼盖相当于水平隔板，它不仅聚集和传递惯性力到各个竖向抗侧力结构，而且要求这些结构能协同承受地震作用。特别是竖向布置复杂或抗侧力构件水平变形特征不同步的结构，就更要依靠楼盖使抗侧力与结构能协同工作。3.2.4设置完善的抗震措施抗震建筑结构体系应全面考虑到建筑物的设防烈度、房屋高度、场地、地基、基础、材料和施工等因素，经过技术、经济技术、经济条件综合考虑来确定。首先应设较多道抗震防线，从而避免因部分结构或构件破坏而导致整个高层建筑结构体系丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力减弱。合理的刚度和强度分布，会避免因局部消弱、突变性、过大的应力集中或塑性变形集中可能产生的薄弱部位。
3.3选用合适的建筑材料
合理选择高层建结构材料也有利于提高建筑设施的抗震性能。从抗震设计的角度对建筑工程所用材料参数进行有效分析，选用符合高层建筑抗震要求的工程材料。尽量选用高性能混凝土和高强钢筋及其他高强轻质材料，以提高提高构件内力及抗震性能，并应积极运用新型减震、隔震材料。
4结语
关键词：高层建筑；抗震设计；布置原则；方法技巧
中图分类号：TU97 文献标识码：A文章编号：
Abstract：The high-rise building structure design is a complex process, should from the structure design of choice structure horizontal plane, elevation layout, try to rule, and seismic and the wind resistance good structure system, and through the control these indicators, make the top the structural layout more reasonable, achieve better and more safe, durable of energy conservation and environmental protection effect.
Keywords: high building; Seismic design; Layout principle; Method and techniques
一、高层建筑结构抗震设计的布置原则
在高层建筑结构设计中，当结构体系确定后，结构总体布置应当密切结合建筑设计进行，使建筑物具有良好的造型和合理的传力路线。因此，结构体系受力性能与技术经济指标能否做到先进合理，与结构布置密切相关。
一个先进而合理的设计，不能仅依靠力学分析来解决。因为对于较复杂的高层建筑，某些部位无法用解析方法精确计算。因此，还要正确运用“概念设计”。“概念设计”是指对一些难以做出精确计算分析，或在某些规程中难以具体规定的问题，应该由设计人员运用概念进行判断和分析，以便采取相应的措施，做到比较合理地进行结构设计。以下论述的诸方面均须用概念设计的方法加以正确处理。
1、结构平面布置
高层建筑的开间、进深尺寸和选用的构件类型应符合建筑模数，以利于建筑工业化。在一个独立的结构单元内，宜使结构平面形状和刚度均匀对称。需要抗震设防的高层建筑，其平面布置应符合下列要求：
1)平面宜简单、规则、对称、减少偏心。
2)平面长度不宜过长，突出部分长度不宜过长，值宜满足有关要求。
3)不宜采用角部重叠的平面图形或细腰形平面图形。
2、结构竖向布置
高层建筑的高宽比不宜过大，一般将高宽比控制在5～6以下，当设防烈度在8度以上时，限制应更严格一些。高层建筑的竖向体型宜规则、均匀，避免有过大的外挑和内收。
3、变形缝的设置
在高层建筑中，为防止结构因温度变化和混凝土收缩而产生裂缝，常隔一定距离设置温度伸缩缝；在高层部分和低层部分之间，由于沉降不同设置沉降缝；在地震区，建筑物各部分层数、质量、刚度差异过大或有错层时，设置防震缝。温度缝、沉降缝和防震缝将高层建筑划分为若干个结构独立的部分，成为独立的结构单元。
二、高层建筑结构的内力与变形问题之分析
1、水平作用成为决定因素
在低多层建筑中，往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构的设计，而在高层建筑中，尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响，而水平作用却起着决定性的作用。随着建筑层数的增多，水平作用愈益成为结构设计中的控制因素。一方面，因为建筑自重和楼面使用荷载在竖向构件中引起的轴力与弯矩，仅与建筑高度的一次方成正比；而水平作用对结构产生的倾覆力矩，以及由此在竖向构件中引起的轴力，是与建筑高度的两次方成正比。另一方面，对某一特定建筑而言，竖向荷载大体上是定值，而作为水平作用的风荷载和地震作用，其数值随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化。
2、轴向变形不容忽视
1)对连续梁弯矩的影响采用框架体系和框架―抗震墙体系的高层建筑中，框架中柱的轴压应力往往大于边柱的轴压应力，中柱轴向压缩变形大于边柱轴向压缩变形。当房屋很高时，此种差异轴向变形将会达到较大的数值，其后果相当于连续梁中间支座产生沉陷，使连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大。在低层建筑中，因为柱的总长度较小，此种效应不显著。
2)对构件剪力和侧移的影响对高层建筑而言，考虑和不考虑轴向变形得到的剪力和位移相比，不考虑竖向构件的轴向变形时，各构件水平剪力的平均误差达30％以上，结构顶点位移小一半以上。
(a)未考虑柱的差异压缩(b)各柱差异压缩后的实际情况
图1框架连续梁的弯矩分布
3、侧移成为控制指标
与低层建筑相比，结构侧移已成为高层建筑结构设计中的关键因素。随着建筑高度的增加，水平作用下结构的侧向变形迅速增大。设计高层建筑时，不仅要求结构具有足够的强度，还要求具有足够的抗侧刚度，使结构在水平作用下的侧移被控制在某一限度之内。因为高层建筑的使用功能和安全，与结构侧移的大小密切相关：
①侧移幅值的大小会影响建筑物内人员的正常工作与生活。
②过大的侧向变形会使隔墙、围护墙以及高级饰面材料出现裂缝或损坏，此外也会使电梯因轨道变形而不能正常运行。
③高层建筑的重心较高，过大的侧向变形将使结构因P-效应而产生较大的附加应力，甚至因侧移与应力的恶性循环导致建筑物倒塌。调整侧移比的措施有：
(1)提高结构的抗扭刚度：主要通过调整结构布置来实现，与周期比的控制措施相同。
(2)提高结构的抗扭承载力：当结构布置的调整较困难时，可以在设计中考虑“双向地震组合”以提高结构的承载能力，或增大计算扭矩，将附加扭矩加大，增大构件设计内力，提高结构的抗扭承载力。同时也应增加抗震构造措施和延性措施，提高结构变形的延性，加强局部薄弱部位。
(3)设置防震缝：当结构平面复杂、不对称或各部分刚度、高度和重量相差悬殊时，调整抗扭刚度难以满足规范要求，可以设置防震缝，把整个结构分成几个相互独立的规则结构。同时防震缝也可起沉降缝和温度缝的作用。
4、结构延性是重要设计指标
为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，避免倒塌，特别需要在构造上采取恰当的措施，来保证结构具有足够的延性。
控制轴压比限值的调整措施有：
①提高箍筋的横向约束能力，包括体积配箍率和箍筋的强度与构造形式等。②提高混凝土的强度等级，这样可以提高核心区混凝土抗压碎的能力或核心
区混凝土的极限压应变能力。
③提高纵向钢筋和配筋率与强度；这样可以提高柱周边纵向钢筋承担截面轴压的能力，相应减小了核心区混凝土的压应力，提高框架柱的变形能力。
④采用轻质高强的新材料，如采用钢结构建筑体系等，减小上部结构的重量。
三、提高高层砌体结构抗震能力的措施
要使砌体房屋具有良好的抵御地震破坏的能力，除应满足抗震设计基本要求和进行抗震计算外，还必须重视抗震构造措施，以保证结构在地震作用时的安全。
1、构造柱
历次地震震害表明，设置钢筋混凝土构造柱可以明显改善多层砌体的抗震性能，震害经验和试验研究得出的一致结论是：①构造柱能提高砌体受剪承载力10％～30％左右，提高幅度与墙体高宽比、竖向压力和开洞情况有关；②构造柱主要是对砌体起约束作用，使之有较高的变形能力；③构造柱应放置在震害较重、连接构造比较薄弱和易于应力集中的部位。外廊式和单面走廊式的多层房屋，应根据房屋增加一层后的层数，且单面走廊的纵墙均应按外墙处理。
①构造柱最小截面可采用240mm×180mm，纵向钢筋宜采用4Φ12，箍筋间距不宜大于250mm，且在柱上下端宜适当加密；7度时超过六层、8度时超过五层和9度时，构造柱纵向钢筋宜采用4Φ14，箍筋间距不应大于200mm；房屋四角的构造柱可适当加大截面及配筋。
②钢筋混凝土构造柱必须先砌墙，后浇柱，构造柱与墙连接处宜砌成马牙槎，并应沿墙高每隔500mm放2Φ6拉结构钢筋，每边伸入墙内不宜小于lm
③构造柱应与圈梁连接，以增加构造柱的中间支点。构造柱与圈梁连接处，构造柱的纵筋应穿过圈梁，保证构造柱纵筋上下贯通。
④构造柱可不单独设基础，但应伸入室外地面下500mm，或与埋深小于500mm的基础圈梁相连。
2、圈梁
圈梁对房屋抗震有重要的作用，是多层砌体房屋的一种经济有效的抗震措施，其主要功能为加强房屋的整体性。由于圈梁的约束作用，减小了预制板散开以及墙体出平面倒塌的危险性，使纵、横墙能保持一个整体的箱形结构，充分发挥各片墙体的平面内抗剪强度，有效抵御来自任何方向的水平地震作用。
(1)圈梁的设置
现浇或装配整体式钢筋混凝土楼、屋盖与墙体有可靠连接的房屋，可不另设圈梁，但楼板沿墙体周边应加强配筋并应与相应的构造柱钢筋可靠连接。
(2)圈梁的构造
多层普通砖、多孔砖房屋的现浇钢筋混凝土圈梁构造应符合下列要求：
①圈梁应闭合，遇有洞口圈梁应上下搭接。圈梁宜与预制板设在同一标高处或紧靠板底。
②圈梁在要求的间距内无横墙时，应利用梁或板缝中配筋替代圈梁。
③圈梁的截面高度不应小于120mm，为加强基础整体性和刚性而增设的基础圈梁，截面高度不应小于180mm，配筋不应少于4Φ12。
参考文献：
[1] 陈艮田．在房屋抗震设计中对底部框架结构的研究[J].今日科苑，2008，04
[2] 唐群诗．砌体结构的主要震害特征及抗震设计[J].国外建材科技，2007，06
[关键词]高层建筑，建筑结构，抗震设计，加强措施
中图分类号：TU973+.31 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）07-0211-01
一、实行建筑抗震设计规范，总结工程经验妥善处理工程问题：
（一）选择有利的抗震场地
地震造成建筑物的破坏，除地震动直接引起的结构破坏外，场地条件也是一个重要的原因。地震引起的地表错动与地裂，地基土的小均匀沉陷，滑坡和粉、砂土液化等。因此，应选择对建筑抗震有利的地段，应避开对抗震不利地段。当无法避开时，应采取适当的抗震加强措施，应根据抗震设防类别、地基液化等级，分别采取加强地基和上部结构整体性和刚度、部分消除或全部消除地基液化沉陷的措施；当地基主要受力层范围内存在软弱粘性土层、新近填土和严重不均匀土层时，应估计地震时地基不均匀沉降或其他不利影响，采用桩基、地基加固和加强基础和上部结构的处理措施；对于地震时可能导致滑移或地裂的场地，应采取相应的地基稳定措施。
（二）优化的平面和立面布置
1、结构的简单性。结构简单是指结构在地震作用下具有直接和明确的传力途径。只有结构简单，才能够对结构的计算模型、内力与位移分析，限制薄弱部位的出现易于把握，因而对结构抗震性能的估计也比较可靠。
2、结构的刚度和抗震能力。水平地震作用是双向的，结构布置应使结构能抵抗任意方向的地震作用。
3、结构的整体性。在高层建筑结构中，楼盖对于结构的整体性起到非常重要的作用，楼盖相当于水平隔板，它不仅聚集和传递惯性力到各个竖向抗侧力子结构，而且要求这些子结构能协同承受地震作用，特别是当竖向抗侧力子结构布置不均匀或布置复杂或抗侧力子结构水平变形特征不同时，整个结构就要依靠楼盖使抗侧力子结构能协同工作。
（三）设置多道设防的抗震结构体系
多道抗震防线，是指在一个抗震结构体系中，一部分延性好的构件在地震作用下，首先达到屈服，充分发挥其吸收和耗散地震能量的作用，即担负起第一道抗震防线的作用，其他构件则在第一道抗震防线屈服后才依次屈服，从而形成第二、第三或更多道抗震防线，这样的结构体系对保证结构的抗震安全性是非常有效的。同时底框建筑底层高度不宜太高，应控制在4.5m以下。高度加大，底层刚度减小，重心提高，使框架柱的长细比增大，更容易产生失稳现象。
（四）保证结构的延性抗震能力
合理选择了建筑结构后，就需要通过抗震措施来保证结构确实具有所需的延性抗震能力，从而保证结构在中震、大震下实现抗震设防目标，系统的抗震措施包括以下几个方面内容。强柱弱梁：人为增大柱相对于梁的抗弯能力，使钢筋混凝土框架在大震下，梁端塑性铰出现较早，在达到最大非线性位移时塑性转动较大；而柱端塑性铰出现较晚，在达到最大非线性位移时塑性转动较小，甚至根本不出现塑性铰。从而保证框架具有一个较为稳定的塑性耗能机构和较大的塑性耗能能力。强剪弱弯：剪切破坏基本上没有延性，一旦某部位发生剪切破坏，该部位就将彻底退出结构抗震能力，对于柱端的剪切破坏还可能导致结构的局部或整体倒塌。
（五）合理的建筑结构参数设计计算分析
对于复杂结构进行多遇地震作用下的内力和变形分析时，应采用不少于两个不同的力学模型，目前主要有两种计算理论：剪摩理论和主拉应力理论，它们有各自的适用范围：砖砌体一般采用主拉应力理论，而砌块结构可采用剪摩理论。
二、高层建筑抗震设计中经常出现的问题
（一）部分建筑物高度过高
按我国现行高层建筑混凝土结构技术规程规定，在一定设防烈度和一定结构型式下，钢筋混凝土高层建筑都有一个适宜的高度。在这个高度，抗震能力还是比较稳妥的，但是目前不少高层建筑超过了高度限制。在震力作用下，超高限建筑物的变形破坏性会发生很大的变化，建筑物的抗震能力下降，很多影响因素也发生变化，结构设计和工程预算的相应参数需要重新选取。
（二）地基的选取不合理
由于城市人口的增多和相空间的缩小，不少建筑商忽略了这一问题，哪里商业空间大就在哪里建。高层建筑应选择位于开阔平坦地带的坚硬土场地或密实均匀中硬土场地，远离河岸，不应垮在两类土壤上，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抗震能力差。
（三）材料的选用不科学，结构体系不合理
在地震多发区，采用何种建筑材料或结构体系较为合理应该得到人们的重视。由于我国建筑结构主要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。
三、抗震结构设计的加强措施
1、对塔楼的薄弱部位进行加强设计。与连接体相连的梁和柱提高一级抗震等级，与连接体直接相连的柱用钢骨混凝土柱，钢骨柱从第十八层至顶层设置，控制这些柱的轴压比。连接体的钢梁伸入塔楼的第二跨，与剪力墙相连，没有剪力墙的地方与柱相连，并加强连接体与框架柱和剪力墙的锚固，以免地震时连接体的拉脱，而引起连接体塌落。与连接体相连的第二跨的梁端加强抗剪和抗弯的设计；第4层、第7层、和第19层是薄弱层，柱箍筋全高加密、箍筋直径加粗，剪力墙的水平钢筋也适当加强。并且不在这些层改变混凝土强度等级；适当加强11、15、17、18层柱和墙的配筋，不在这些层改变混凝土强度等级；第三层和连接体层的钢筋混凝土楼板用150mm厚，并且双层双向配筋。每层每一方向的配筋率不小于0.30%。
2、采用隔震加固法。结构刚度和地震作用成正比。当结构周期变大时，刚度随之减小，进而降低了地震作用。目前工程实践中，以增大周期为目的的加固技术方法多为隔震技术，其中最有代表性的就是铅芯橡胶隔震。
3、消能减震加固法。在工程抗震原理中，结构阻尼与地震作用为反比关系。在工程实践中，增加结构阻尼主要通过在结构变形较大的部位设置阻尼器的消能减震方法来实现。
4、外加构件法。通过在原建筑结构构件外部增设构件，加强结构抗震承载力、变形能力和整体性的方法称为增设构件法。该方法可以对建筑物中承载力和变形能力不足的构件进行加强，但使用该方法进行构件的加固设计时，需重点关注新增加的构件对加固后结构整体抗震性能的影响。
三、结语
地震是一种目前难以准确预测的自然灾害，为避免它给人类带来大的灾难。作为工程技术设计人员在建筑结构的研究和工程设计中，应从整体宏观的观点出发，综合处理好建筑功能、技术、艺术、安全可靠性和经济合理等几方面内容，从而创造出更加安全、适用、经济美观的高层建筑；新型结构的出现，高性能材料的发展，计算机技术水平的提高，促使人类建筑精品再上新的台阶。
参考文献
[1] 李国强.《建筑结构抗震设计》.中国建筑工业出版社，2002.
关键词：高层建筑；结构设计；抗震
0前言
高层建筑抗震工作一直建筑设计和施工的重点，结构工程师按抗震设计要求进行结构分析与设计，其目标是希望使所设计的结构在强度、刚度、延性及耗能能力等方面达到最佳，从而经济地实现“小震不坏，中震可修，大震不倒”的目的。但是，由于地震作用是一种随机性很强的循环、往复荷载，建筑物的地震破坏机理又十分复杂，存在着许多模糊和不确定因素，在结构内力分析方面，由于未能充分考虑结构的空间作用、非弹性性质、材料时效、阻尼变化等多种因素，计算方法还很不完善，单靠微观的数学力学计算还很难使建筑结构在遭遇地震时真正确保具有良好的抗震能力。
1 高层建筑抗震结构设计的基本原则
1.1 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。
我国是钢材生产大国，所以高层建筑的结构设计可以尽量采用钢骨混凝土结构、钢管混凝土结构或者钢结构，这样可以有效减小柱断面的尺寸，以此来改善建筑物的抗震性能。高层建筑在抗震设计时，可以采用具有多个肢节和壁式框架的“框架剪力墙”结构，它具有良好的多道抗震防线结构，在剪力墙结构中，可能通过合理的设置连梁来增加抗震的防线性能。另外，也可以由传统的硬性为主的抗震模式，转向以柔性抗震模式为主，从而将地震作用中的能量进行充分的释放。
（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）承受竖向荷载的主要构件不宜作为主要耗能构件。
1.2 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、外部冗余度，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做法，都需要慎重考虑。
1.3 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一个相对均匀的变化，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）要防止在局部上加强而忽视了整个结构各部位刚度、承载力的协调。（4）在抗震设计中有意识、有目的地控制薄弱层（部位），使之有足够的变形能力又不使薄弱层发生转移，这是提高结构总体抗震性能的有效手段。
2 提高短柱抗震性能的应对措施
有抗震设防要求的高层建筑除应满足强度、刚度要求外，还要满足延性的要求。钢筋混凝土材料本身自重较大，所以对于高层建筑的底层柱，随着建筑物高度的增加，其所承担的轴力不断增加，而抗震设计对结构构件有明确的延性要求，在层高一定的情况下，提高延性就要将轴压比控制在一定的范围内而不能过大，这样则必然导致柱截面的增大，从而形成短柱，甚至成为剪跨比小于1.5的超短柱。众所周知，短柱的延性很差，尤其是超短柱几乎没有延性，在建筑遭受本地区设防烈度或高于本地区设防烈度的地震影响时，很容易发生剪切破坏而造成结构破坏甚至倒塌。
混凝土短柱的延性主要受轴压比的影响，同时配箍率、箍筋的形式对混凝土短柱的影响也很大。高层混凝土结构短柱，特别是结构低层的混凝土短柱，其轴压比很大，破坏时呈脆性破坏，其塑性变形能力很小。提高混凝土短柱的抗震性能，主要也就是提高混凝土短柱的延性。因此，可以从以下几方面着手，采取措施提高混凝土的抗震性能。
2.1 提高短柱的受压承载力
提高短柱的受压承载力可减小柱截面、提高剪跨比，从而改善整个结构的抗震性能。减小柱截面和提高剪跨比，最直接的方法就是提高混凝土的强度等级，即采用高强混凝土来增加柱子的受压承载力，降低其轴压比；但由于高强混凝土材料本身的延性较差，采用时须慎重或与其他措施配合使用。此外，可以采用钢骨和钢管混凝土柱以提高短柱的受压承载力。
2.2 采用钢管混凝土柱
钢管混凝土是套箍混凝土的一种特殊形式，由混凝土填入薄壁圆形钢管内而形成的组合结构材料。由于钢管内的混凝土受到钢管的侧向约束，使得混凝土处于三向受压状态，从而使混凝土的抗压强度和极限压应变得到很大的提高，混凝土特别是高强混凝土的延性得到显著改善。同时，钢管既是纵筋，又是横向箍筋，其管径与管壁厚度的比值至少都在90以下，相当于配筋率2至少都在4.6%。
当选用了高强混凝土和合适的套箍指标后，柱子的承载力可大幅度提高，通常柱截面可比普通钢筋混凝土柱减小一半以上，消除了短柱并具有良好的抗震性能。
2.3 采用分体柱
由于短柱的抗弯承载力比抗剪承载力要大得多，在地震作用下往往是因剪坏而失效，其抗弯强度不能完全发挥。因此，可人为地削弱短柱的抗弯强度，使抗弯强度相应于或略低于抗剪强度，这样，在地震作用下，柱子将首先达到抗弯强度，从而呈现出延性的破坏状态。分体柱方法已在实际工程中得到应用。人为削弱抗弯强度的方法，可以在柱中沿竖向设缝将短柱分为2或4个柱肢组成的分体柱，分体柱的各柱肢分开配筋。在组成分体柱的柱肢之间可以设置一些连接键，以增强它的初期刚度和后期耗能能力。一般，连接键有通缝、预制分隔板、预应力摩擦阻尼器、素砼连接键等形式。
现阶段，土与结构物共同工作理论的研究与发展使建筑抗震分析在概念上进一步走向完善，如果可以在结构与地基的材料特性，动力响应，计算理论，稳定标准诸方面得到符合实际的发展，自然会在建筑结构抗震领域内起到重要的作用。
3 小结
在高层建筑越来越普及的情况下，高层建筑的抗震设计一定要遵循其高层的特点，结合地震所产生的破坏特点进行设计，针对不同的设防列度和场地条件，在抗震模拟计算上、结构设计上以及材料选择上，进行全面的、科学的抗震性能设计。从而使高层建筑的抗震能力得到充分保障，大最限度地保护人民生命和财产的安全。
参考文献：
[1]朱镜清.结构抗震分析原理[M].地震出版社，2002，11
[2]徐宜，丁勇春.高层建筑结构抗震分析和设计的探讨（J].江苏建筑，2009
【关键词】超限高层基于性能抗震设计
中图分类号：TU208.3文献标识码：A
一、概述
什么是超限高层？超限高层是指超过规范要求限制的高层建筑。超限高层建筑在项目的初步设计阶段进行审查，按照我国建设部的要求，全国超限高层审查委员会组织专家从技术角度进行多方论证，力求在抗震、消防等方面保证建筑物的质量安全。一般对于超限高层的理解是：混凝土框架剪力墙结构的高层建筑，超过120米为超限高层；混合剪力墙结构为100米以上；有错层的为80米以上；网架结构的为55米以上；而网架无盖结构为28米以上。无论建筑有多高，超限高层的存在都对工程技术质量提出了更高的挑战。建设部第111号令（《超限高层建筑工程抗震设防管理规定》）明确指出，属于超限高层建筑的工程，在结构扩初结束后，需进行抗震设防专项审查。
新时期，经过多方努力，我们对于高层建筑的抗震性研究越来越深入。尤其是现在非常流行也很实用的基于性能的抗震研究，取得很大的成就。基于性能的抗震设计理论是20世纪90年代初由美国学者提出，按此理论设计的结构在未来的地震灾害下能够维持所要求的性能水平。基于性能的抗震设计代表了未来高层结构抗震设计的发展方向，是一种更先进、科学、合理的设计理念。这一研究理论已引起了各国广泛的重视。美国联邦紧急管理厅资助的国家地震减灾项目NEHRP提出了在用结构基于位移的抗震评估及加固方法，于1997年出版了《房屋抗震加固指南》(FEMA273/274)；
日本也在1995年开始进行了为期3年的“建筑结构的新设计框架开发”研究项目，并在研究报告《基于性能的建筑结构设计》中总结了研究成果。日本又在2000年6月实行了新的基于性能的建筑基准法(Building Standard Law)。欧洲混凝土协会(CEB) 于2003年出版了《钢筋混凝土建筑结构基于位移的抗震设计》报告。目前我国正在修订的国家标准《建筑抗震设计规范》、《混凝土结构设计规范》也打算把基于性能的抗震设计方法纳入进去。
我国目前已批准的《建筑抗震设计规范》及《高层建筑混凝土结构设计规程》在近几年科学研究及工程实践的基础上，已吸收了性能目标设计的内容，由于该项技术尚处于起步阶段，在地震作用的不确定性、结构分析模型和参数的选用方面存在不少经验因素、模型试验和震害资料较少等问题还有待进一步研究，相信随着超限高层建筑在工程中的不断应用，这一研究方法将会逐渐完善成熟。
二、 超限高层建筑基于性能的抗震设计的内容、特点和方法的研究
1．基于性能的抗震设计包含的主要内容
（1）对于地震风险水平的确定；
（2）对结构性能水平和目标性能的选择；
（3）超限高层建筑场地的确定；
（4）概念设计、初步设计、最终设计中的可行性检查、设计方案确定及设计审核、实验验证等；
（5）高层建筑结构施工中的质量保证和使用过程中的检测维护。
2.基于性能的抗震设计的特点
现行的抗震设计规范主要是以保障生命安全为基本目标的，按照这一理念设计和建造的建筑物，在地震中虽然可以避免倒塌，但其破坏程度仍旧会造成严重的经济损失。这些破坏程度和损失远远超过了设计者、建造者以及业主的最初估计。
根据结构抗震的安全目标和结构抗震的功能要求，我们提出了基于性能的抗震设计思想和方法。基于性能的抗震设计具有以下特点：（1）着眼于单体抗震设防的同时考虑单体工程和说相关系统的的抗震；（2）在不同风险水平的地震作用下满足不同的性能目标，即将统一的设防标准改变为满足不同性能要求的更为合理的设防目标的标准；（3）设计人员可根据业主的要求，通过费用——效益的工程决策分析确定最优的设防标准和设计方案，以满足不同业主、不同建筑物的不同抗震要求；（4）抗震设计中更强调实施性能目标的深入分析和论证，有利于建筑结构的创新，经过论证(包括试验)可以采用现行标准规范中还未规定的新的结构体系、新技术、新材料；（5）有利于针对不同设防烈度、场地条件及建筑的重要性采用不同的性能目标和抗震措施。
这里有必要对我国的抗震知识做一介绍。
中国抗震设计规范GB50011-2001——三水准设防
中国地震风险水平
地震作用
水平 50年超越概率 重现期（年）
小震 63.2% 50
中震 10% 475
大震 2~3% 2495~1642
我国抗震设计规范GB50011-2001
小震不坏基本完好[θ] =1/550
中震可修中等破坏
大震不倒严重破坏[θ] =1/50
所谓小震不坏，就是高层建筑物遇到较低等级的地震时，高层建筑物处于弹性变形阶段，建筑物一般不受损坏或受损很轻，不需修理可以继续使用。中震可修是指相当于本地区抗震设防烈度的基本烈度地震时，高层建筑物结构屈服进入非弹性变形阶段，建筑物可能出现一定程度的破坏。但这种破坏经一般修理或不需修理仍可继续使用。这一层次要求建筑物的结构具有相当的延性能力不发生不可修复的脆性破坏。大震不倒，是地震即高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震时，结构虽然破坏较重，但结构的非弹性变形离结构的倒塌尚有一段距离，不至于建筑物倒塌从而保障了人员的安全。这一层次要求建筑具有足够的变形能力，其弹塑性变形不超过规定的弹塑性变形限值。
3.基于性能的抗震设计方法
把基于性能的抗震设计应用于实际设计中，主要有两种方法。第一种是：基于传统的设计方法。这种方法基于的设防目标主要是：小震不坏、中震可修、大震不倒；小震有明确的性能指标，大震有位移指标，其余是宏观的性能要求；按使用功能重要性分甲、乙、丙、丁四类，其防倒塌的宏观控制有所区别。在方法上是：按指令性、处方形式的规定进行设计；通过结构布置的概念设计、小震弹性设计、经验性的内力调整、放大和结构以及部分结构大震变形验算，即认为可实现预期的宏观的设防目标。第二种是直接基于位移进行设计。此方法基于的设防目标是：按使用功能类别及遭遇地震影响的程度、提出对个预期的性能目标，包括结构的、非结构的、设施的各种具体性能自白哦；由业主选择具体工程的预期目标。这种设计方法采用结构位移作为结构性能指标，与传统设计方法想比较，它从根本上改变了设计过程，直接以目标位移作为设计变量，通过设计位移普得出在此位移时的结构有效周期，从而得出结构的有效刚度，求出结构此时的基底剪力，进行结构分析，具体配筋设计。
第一种方法基于传统的抗震设计，目前广泛应用，设计人员已经熟悉。对适用高度和规则性等有明确的限制，有局限性，有时不能适应新技术，新资料，新结构体系的发展。
第二种方法即基于性能抗震设计，目前较少采用，设计人员不易掌握，所承担的风险较大。为实现高层结构的设计提供了可行的方法，有利于技术进步和创新。技术上还有些问题有待研究改进
基于性能的抗震设计与现有常规方法相比，其优点是使三水准设防要求有具体量化的性能目标、水准，设计中更强调实施性能水准的判别准则、性能目标的选用和深入仔细的分析、论证。超限高层建筑结构基于性能的抗震设计将是今后较长时期高层结构抗震的研究和发展方向。虽然基于性能的抗震设计仍存在一些有待研究和解决的问题，尤其是地震作用大小的不确定性以及计算模型和参数的准确性等问题，但可以肯定的是，随着技术的进步和研究的深入，高层建筑的抗震性会越来越好，超限高层建筑也越来越安全。
【参考文献】
1.建筑抗震设计规范（GB50011-2001）.北京：中国建筑工业出版社
2.马宏旺，吕西林.建筑结构基于性能抗震设计的几个问题.同济大学学报.2002.30(12)
关键词：高烈度地区；高层建筑结构；抗震设计；
中图分类号：TU97 文献标识码：A 文章编号：
伴随着我国高层建筑的不断发展，建筑结构中常用的结构主要是型钢混凝土结构以及钢结构，这是做为建筑高抗震要求的首选结构材质。混合框架核心筒结构是由型钢框架、混凝土核心筒组成的一种具有多道抗震防线的高层结构体系。这种结构体系,不仅结构传力路劲明确，并且利用了外框柱的轴向刚度来提高结构的整体抗侧刚度[1]。某商务大厦就采用了型钢框架—混凝土核心筒结构，结合其实例探讨高层结构抗震设计目标以及抗震概念设计扥。
一、高烈度地区高层建筑结构抗震设计目标以及抗震概念设计
高层建筑的抗震要求是根据地区以及建筑结构特点来进行规定的，对于非抗震地区，在一般情况下，满足抗震设防。近几年来，随着高层建筑的不断发展，由于地震给人的生命安全以及财产安全带来一定的破坏，因此，做好抗震设计在高层建筑中是尤为重要的。
1、高层建筑结构抗震设计目标
高层建筑进行结构分析以及设计，主要目标就是使设计的高层建筑结构在强度、稳定性、刚度、延展性以及耗能能力等方面达到最佳效果，最终实现：“小震不坏，中震可修，大震不倒”的目的[2]。
2、高层建筑结构
（1）结构材料以及体系的选择
高层建筑使用的材料应该具有材质轻、密度大以及强度高的特点，这样一来，构造的建筑才有连续性、整体性以及延展性，将建筑结构的整体强度发挥出来，最终提高防震的功效。
到目前为止，钢结构以及型钢混凝土结构在抗震方面有很强的作用，做为高层建筑抗震要求的首选结构材质，另外，其他的建筑结构也可以用于对抗震要求不高的高层建筑中，在选择结构材料以及体系时，应该坚持经济度比较高并且符合抗震性能的原则[3]。传统意义上的抗震结构体系主要是依靠结构的整体承载力以及变形能力来吸收以及消耗地震的能量，从而使建筑物免于过重的损毁。高层建筑在设计中应该注重整体性，竖向刚度分布均匀，保证必要的承载力，避免震后倒塌。本工程采用的就是型钢框架-混凝土核心筒结构，避免了结构竖向构件的转换，满足了建筑立面效果以及使用要求。
（2）场地的选择
高层建筑的建设场地包括场地的土质以及稳定性。在建造高层建筑之前，应该进行实地勘探，检测该地区的土质情况，以及该地区的地震动向，地下岩层结构等等。根据这些因素进行综合评价，从而得出准确的场地数据。如果遇到不适合建造高层建筑的场地，应该采取回避的措施，给出恰当的危险性评价，从根源上杜绝出现由于地面的震动而摧毁地基的现象。
（3）建筑结构的规则性
建筑结构的规则性对于抗震作用比较大，不规则的建筑结构不利于抗震。因为建筑结构具有规则以及对称的剖面结构，地震对建筑物带来的摇晃有一定的支撑作用，从而起到很好的抗震效果。从建筑竖向剖面理论来说，竖向抗侧力构建的截面尺寸以及材料强度应该自下而上的逐渐减少，这样就能够避免测力结构的承载力突变。因此，对于没有特殊要求的高层建筑物，应该尽量避免过于规则的结构组成，不能一味的追求其视觉效果，更多的注重抗震要求。当然，对于有特殊要求设计成不规则的高层建筑，在进行建筑结构的设计时，应该使用计算机进行模拟，近乎准确的模拟出结构与地震水平之间的作用，从而采取预防措施，相应的做出内力调整，尽量避免出现结构薄弱层，对于薄弱环节应该采取强力有效的抗震措施进行弥补，最终提高整体的抗震能力。根据抗震概念设计，本工程的建筑平面形状规则，平面荷载和刚度分布均匀，竖向抗侧力构件连续贯通，结构侧向刚度从下至上逐渐减小，没有出现竖向薄弱层。
（4）多道防震体系
一般情况下，一次地震不会造成持续的震动，但是可能会造成接连不断的余震，尽管强度不大，但是从持续时间以及反复次数上来说，在一定程度上对建筑物造成不同程度的损坏。高层建筑物只是采取单体的结构，一旦遭遇到破坏时就会难以应付接踵而来的持续余震，最终导致建筑物坍塌。针对此种现象，就必须设立多道防震体系。设立多道防震体系，及时第一道防震线被摧毁，还有第二道以及第三道防震线，就能够很好的躲避反复的余震带来的破坏，大大的降低了危险指数，增加了抗震能力[4]。
二、高烈度地区高层建筑结构抗震设计中应重视的几个问题
由于本工程属于高烈度地区，且结构高度接近规范所规定的A级高度钢筋混凝土高层建筑限值，结构承受的地震力很大，要使结构弹性层间位移角能够满足规范要求，并且具有足够的结构刚度，所以结构构件的截面尺寸较大，为了有效地控制构件截面尺寸，提高建筑空间的使用率，结构底部采用强度等级较高的C60混凝土，从下往上依次递减至C30。在工程的设计应该注意以下几个方面。
1、控制结构超限现象以及相关的解决措施
高层建筑结构超限符合以下几个条件：①房屋高度99.900米，未超过《高层建筑混凝土结构技术规程》中规定的钢筋混凝土部分框架核心筒结构房屋最大使用高度A级最大高度100米的限值；②标准层在水平地震考虑质量偶然偏心作用下，结构楼层的扭转位移比大于1.2，属于扭转不规则平面以及结构；③局部层楼存在凹凸不规则现象。
控制结构超限的措施：对于结构薄弱位置，在框架柱内设置型钢，提高其承载力以及抗震安全性；控制结构扭转比，使结构楼层的扭转位移比小于1.2[5]；对于个别墙柱按照中震弹性以及小震计算结果进行包络设计，满足中震弹性的抗震性能目标；依次类推，标准层的个别墙柱则按照中震计算结果，满足中震不屈服的抗震性能目标；根据弹塑性实程分析结果，连梁以及框架梁出现弯曲塑性铰，梁端塑性铰在各个楼层分布较为均匀，反应历程中最大层间位移角小于1/120，满足规范要求。
2、剪力墙连梁抗震设计的要求以及措施
高层建筑物的连梁在水平方向的作用下产生的破坏有两种，分别是延性以及脆性破坏。当连梁出现延性破坏时，就会使的梁端有垂直裂缝的产生，在地震力的冲击下，就会产生交叉裂缝，同时产生塑性铰，增加了建筑的变形，造成结构的刚度下降。当连梁出现脆性破坏时，就失去了承载力，在沿墙全部连梁产生脆性破坏时，各个墙肢就会失去了连梁所起到的约束作用，于是变成了独立墙。
根据强剪弱弯的设计原则对连梁与墙肢进行设计，这种结构与悬臂段(墙)相比较而言，延性会更好以及更科学，当连梁比较强从而构成整体墙时，应当注意加强各悬臂墙接近塑性铰区的设计。当连梁存在很大的跨高比就容易产生剪切破坏，这时应该根据多道设防的原则，设立一些独立墙，从而有效的抵抗地震力的冲击。
剪力墙连梁抗震设计措施：①调整连梁刚度折减系数：对内力以及位移进行计算时，对竖向与水平的荷载效应下两种情形进行区别对待。在水平荷载效应下，可以折减连梁的刚度系数，例如：当出现作用力时，折减系数应该大于或者等于0.50；在竖向荷载效应下[6]，不需要折减连梁的刚度系数，通过利用支座弯矩调整的幅度来降低连梁支座的弯矩。②调整连梁跨高比：在设计连梁时，可能会遇到刚度折减之后连梁的正截面仍然承受剪承载力不足的现象，这时就需要增加洞口的宽度，减低高度。所调整的幅度应该小于或者等于20%[7]，并且连梁必须符合强剪弱弯的规定。③其他措施：设置水平缝形成双连梁、连梁内设置交叉暗撑、采用型钢混凝土连梁、调整连梁的内力以及增加连梁延性等[8]。
三、结束语
高烈度地区的高层建筑结构设计应该根据当地的实际条件，采取合理的措施进行设计。根据前文所阐述的高层建筑结构抗震概念设计规则，与其他的建筑结构相比，采用型钢混凝土或者钢筋混凝土结构，有着比较大的抗震效果。同时，在高层建筑结构的抗震设计中应该综合考虑其结构超限以及剪力墙连梁抗震设计等方面，由于剪力墙的连梁受到很多因素的影响，连梁的内力以及自身的刚度都与抗震能力相关，因此，在设计时，应该进行综合的考虑，将相互影响的因素进行协调，从而制动出科学合理的抗震设计方案。
参考文献：
[1]JGJ 138-2001.型钢混凝土组合结构技术规程[M].中国建筑工业出版社.2002.
[2]邓建辉.钢结构建筑的防震抗震效果研究[J].建筑技术.2009,94):45-46.
[3]韩力江.建筑的抗震结构设计与结构材料选择[J].华中建筑.2008,(7):23-24.
[4]曾聪,潘文,陶忠.高烈度地区混合框架核心筒结构抗震性能分析[J].工程抗震与加固改造.2012,34(6):14-16.
[5]莫庸,钱铭,宋东伟.某超限高层工业框架结构弹塑性分析及性能抗震加固设计[J].四川建筑科学研究.2007,33(2):82-84.
[6]杨宇.高层住宅剪力墙结构抗震设计要点[J].建筑设计管理.2010,(03).
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