建筑抗震分析范文

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中图分类号:TU352．11 文献标识码:A

随着山西省经济的不断发展，太原作为山西省的省会城市，这座美丽的国家历史文化名城，焕发出新的色彩，城市建设迈开了大步。“十大建筑”坐落龙城，展现了古城太原迷人的现代魅力，迎接着四方的来宾。同时各种功能的超高层建筑也拔地而起。现就我参与设计的一个超限高层工程进行抗震分析，采取了各种抗震加强措施，以便为今后的设计工作提供一些参考。

1工程概况

本项目为集酒店、办公楼、商铺为一体的综合建筑体。建筑场地总用地面积约4806．12m2，总建筑面积约为114946．72m2，其中办公和商铺部分52944．86m2;酒店部分62001．86m2。地下3层，地上为1号塔楼26层，2号塔楼22层，塔楼之间裙楼5层。1号酒店塔楼建筑总高度为110．40m，2号办公楼塔楼建筑总高度为99．60m，1号塔楼为B级高层，2号塔楼为A级高层。1号、2号塔楼地上部分通过五层裙房连接，形成双塔结构体系。

2结构超限判定

塔楼采用钢筋混凝土框架—核心筒结构体系，各塔楼涉及超限内容如表1所示(依据晋建质字［2011］221号山西省抗震设防超限高层建筑工程界定规定)。1)1号酒店塔楼判定:a．采用钢筋混凝土框架—核心筒结构体系，建筑总高度为110．40m，规范规定的其高度限制(A级高度)为100m，本塔楼超过规范限制10．4%。b．一项不规则的内容:无。c．三项及三项以上不规则的内容:扭转不规则:考虑偶然偏心大的位移比大于1．2。X向占27%，最大值1．22;Y向占100%，最大值1．37。组合平面:本塔楼平面布置属于细腰型。尺寸突变:本塔楼属于多塔结构。其他不规则:局部楼层穿层柱。2)2号办公塔楼判定:a．房屋高度超过规定:无。b．一项不规则的内容:无。c．三项及三项以上不规则的内容:组合平面:本塔楼平面布置属于细腰型。尺寸突变:本塔楼属于多塔结构。其他不规则:局部楼层穿层柱。

3结构超限应对措施

1)1号酒店塔楼高度大于100m，按B级高度高层建筑进行设计，框架抗震等级为一级，核心筒抗震等级为特一级。2号办公塔楼按A级高度高层建筑进行设计，框架抗震等级为一级，核心筒抗震等级为一级。2)1号酒店塔楼考虑偶然偏心下位移比大于1．2，结构计算分析方面，采用两种符合实际情况的空间分析程序SATWE和MIDAS进行分析比较，采用考虑扭转耦连的振型分解反应谱法，同时考虑双向水平地震力作用影响，并取包络。3)1号酒店塔楼、2号办公塔楼平面布置为细腰，在相应细腰部位采用150mm厚钢筋混凝土楼板加强，配筋采用双层双向，对平面薄弱部位进行加强。相应楼板按弹性楼板进行补充分析。4)1号酒店塔楼、2号办公塔楼楼板采用钢筋混凝土楼板。地下一层顶板采用180mm厚楼板，按嵌固设计。采用双层双向配筋。针对楼板开洞较多的楼层，按弹性楼板进行计算，楼板厚度采用150mm，双层双向配筋进行补强，并增强楼板开洞周圈梁的抗扭性能，提高抗扭钢筋的配筋率，以增强结构整体性。对局部楼层穿层柱部位采用增大柱配筋率10%的加强措施。5)1号酒店塔楼、2号办公塔楼采用弹性时程分析方法进行多遇地震下的补充计算，采用两条天然波一条人工波，取多条时程曲线计算结构的包络值与振型分解反应谱法计算的较大值用于结构设计。6)针对多塔结构，1号酒店塔楼、2号办公塔楼采取了单塔与双塔两种模型分别计算，并按包络设计。同时验算了设防地震下，主要竖向构件，受弯中震不屈服以及受剪中震弹性验算。7)1号酒店塔楼、2号办公塔楼连梁部分，采取将截面较高的连梁分成两根截面较低的连梁协同工作，减小了连梁的刚度，保证连梁在小震下的弹性工作。在罕遇地震作用下率先出现塑性铰，起到耗能作用。8)1号酒店塔楼、2号办公塔楼采用PKPM静力弹塑性EPDA＆PUSH验算罕遇地震下的弹塑性变形。9)1号酒店塔楼标准层周圈框梁采取加大梁截面的措施(500×900)，以减少结构整体的扭转效应。与两个塔楼相连接的裙房部分，考虑到功能复杂，空间变化多，同时协调两个塔楼的共同工作，将其框架的抗震等级提高一级，按特一级框架进行设计。连接两个塔楼之间的楼板，均采用180mm厚板，双层双向进行配筋，在泳池底部的大跨空间部分，采用高度为1．8m，大跨钢筋混凝土井字梁进行设计，相应部分的框架柱，设计为型钢混凝土框架柱。

4抗震加强措施

1)针对该项目超限内容的相应措施:a．采用SATWE和MI-DAS两种不同的计算模型对结构进行分析，确保计算的真实性。由于本工程为双塔结构，故采用双塔与单塔模型分别计算，按包络进行设计;b．增大底部加强区剪力墙、框架柱的配筋率，满足中震下抗剪弹性、抗弯不屈服的性能目标要求;c．楼板大开洞及塔楼连体区域的楼板采用弹性楼板模型计算，根据计算结果加强其构造措施，增加楼板厚度，采用双层双向配筋;d．核心筒墙体约束边缘构件延伸至地上8层顶板，框架柱箍筋采用全高加密，以增强结构整体的抗剪、抗弯性能。根据大震验算结果，针对底部墙体破坏部位增设型钢;e．1号塔楼超A级高度10m，考虑超出A级高度较少，故其抗震等级按规范规定的B级高度高层确定为核心筒特一级、框架一级;2号塔楼虽为A级高度高层但考虑与1号塔楼的耦联作用，抗震等级提高为同1号塔楼;裙楼范围楼板存在大开洞情况以及其对双塔楼的约束作用较为重要，故其框架等级提高为特一级;f．针对关键构件及重要构件(剪力墙、框架柱)箍筋采用全高加密的形式，底部加强区范围内将其内力放大10%，构件配筋按提高10%设计。其轴压比以规范规定为基准，分别按降低0．05设计;g．裙楼框架柱及框架梁采用型钢混凝土结构形式，4层顶大跨井字梁适当增加起拱率;1号塔楼及2号塔楼与裙楼相接的框架柱及框架梁采用型钢混凝土结构形式，以增大其延性;h．裙楼顶板及其上下各一层楼板加厚，以150mm厚设计，配筋采用双层双向．裙楼大开洞周圈楼板、核心筒连接区域采用150mm厚，配筋双层双向，塔楼部分角部楼板采用120mm厚，配筋双层双向．针对楼板大开洞周圈框架梁配筋进行加强;k．1号塔楼核心筒外墙设置双连梁且在±0．000至裙楼以上两层范围内每层设置一道配筋加强带(暗梁)，按不少于上下各420配置，底部加强区部位(水平筋，竖向筋，J箍筋)比计算提高10%设计，提高剪力墙的延性;l．加大1号塔楼裙楼以上各层周圈框架梁的截面，以减小其扭转效应。

5结语

根据以上分析陈述，本项目存在高度超限、扭转不规则、细腰、刚度突变、穿层柱等情况。但通过结构布置的优化、薄弱部位及重要构件的加强、以性能目标为基准的构件截面设计、对钢筋配置等构造措施加强后，可满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”三水准抗震设计要求。

参考文献:

［1］JGJ3—2010，高层建筑混凝土结构技术规程［S］．

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我国是一个地震灾害比较频繁的国家，对于高层建筑来说，一旦遭遇地震，往往会遭受巨大的损失。因此在进行高层建筑结构抗震设计的过程当中应该充分考虑当地的地质情况，有针对性的进行相应的设计，尽可能的降低地震造成的损坏。

一、建筑抗震的理论分析

1、建筑结构抗震规范建筑结构抗震规范实际上是各国建筑抗震经验带有权威性的总结，是指导建筑抗震设计（包括结构动力计算，结构抗震措施以及地基抗震分析等主要内容）的法定性文件它既反映了各个国家经济与建设的时代水平，又反映了各个国家的具体抗震实践经验。它虽然受抗震有关科学理论的引导，向技术经济合理性的方向发展，但它更要有坚定的工程实践基础，把建筑工程的安全性放在首位，容不得半点冒险和不实。正是基于这种认识，现代规范中的条文有的被列为强制性条文，有的条文中用了“严禁，不得，不许，不宜”等体现不同程度限制性和“必须，应该，宜于，可以”等体现不同程度灵活性的用词。

2、抗震设计的理论拟静力理论。拟静力理论是20 世纪10～40 年展起来的一种理论，它在估计地震对结构的作用时，仅假定结构为刚性，地震力水平作用在结构或构件的质量中心上。地震力的大小当于结构的重量乘以一个比例常数（地震系数）。反应谱理论。反应谱理论是在20世纪40～60 年展起来的，它以强地震动加速度观测记录的增多和对地震地面运动特性的进一步了解，以及结构动力反应特性的研究为基础，是加理工学院的一些研究学者对地震动加速度记录的特性进行分析后取得的一个重要成果。动力理论。动力理论是20 世纪70-80 年广为应用的地震动力理论。它的发展除了基于60 年代以来电子计算机技术和试验技术的发展外，人们对各类结构在地震作用下的线性与非线性反应过程有了较多的了解，同时随着强震观测台站的不断增多，各种受损结构的地震反应记录也不断增多。进一步动力理论也称地震时程分析理论，它把地震作为一个时间过程，选择有代表性的地震动加速度时程作为地震动输入，建筑物简化为多自由度体系，计算得到每一时刻建筑物的地震反应，从而完成抗震设计工作。

二、高层建筑抗震设计结构设计的方法

对高层建筑结构的抗震设计时，要从减小地震作用力的输入和增强地震抵抗力两个方面进行考虑。下面将从五个方面进行分析：尽可能减小地震作用能量的输入，运用高延性设计、推广消震和隔震措施的运用，注重抗震结构的设计，重视建筑材料的选择，增多抗震防线的建设。将减小地震作用力和增强建筑的地震抵抗力二者结合起来，从两方面入手，进行建筑抗震的设计施工。

1、减少地震发生时能量的输入

在具体的设计中，积极采用基于位移的结构抗震方法，对具体的方案进行定量分析，使结构的变形弹性满足预期地震作用力下的变形需求。对建筑构件的承载力进行验收的同时，还要控制建筑结构在地震作用下的层间位移限值;并且更具建筑构件的变形和建筑结构的位移之间的关系，确定构件的变形值;根据建筑界面的应变分布以及大小，来确定建筑构件的构造需求。对于高层建筑来讲，在坚固的场地上进行建筑施工，可以有效减少地震发生作用时能量的输入，从而减弱地震对高层建筑的破坏程度。

2、运用高延性设计、推广消震和隔震措施的运用

现在在我国，许多高层建筑进行抗震设计时，多采用延性结构，也就是适当的控制建筑结构的刚度，允许地震时结构的构件进入到具有很大延性的塑性状态，从而消耗地震作用时的能量，使地震反应减小，减弱地震给高层建筑带来的破坏和重大损失。如果某高层建筑的承载能力较小，但是具有较高的延性，那么在地震中它也不容易倒塌，因为延性构件可以吸收较多的能量，经受住很大的结构变形。延性结构的运用，在很多情况下是有效的，它可以消耗地震能量，减轻地震反应，使结构物“裂而不倒。

进入20 世纪以来，人们对建筑物抗振动能力的提高做出了巨大的努力，取得了显著的成果，其中阻尼器的使用在高层建筑的抗震方面有很大的作用。通过对阻尼器的利用，进行减震和能量的吸收，可以巧妙的避免或减弱地震对高层建筑的破坏作用。

3、注重抗震结构的设计

高层建筑抗震设计的结构应该得到人们的重视。我国150m 以上的建筑，采用的3 种主要结构体系（框.筒、筒中筒和框架- 支撑体系），都是其他国家高层建筑采用的主要体系。我国钢材生产数量已较大，钢结构的加工制造能力已有了很大提高，因此在有条件的地方，建议尽可能采用钢骨混凝土结构、钢管混凝土（柱）结构或钢结构，以减小柱断面尺寸，并改善结构的抗震性能。

我国传统文化中“以柔克刚”具有价高的思想价值，可以指导很多实际问题。在高层建筑结构的抗震设计中，可以从传统的硬性为主的抗震模式向以柔性为主的抗震模式转变，实现以柔克刚、刚柔相济，有效地减弱地震作用过程中释放的冲击力。比如，在高层建筑的拱形结构中有这样一个例子：迪拜帆船酒店，外观如同一张鼓满了风的帆，一共有56 层、321m高，就是运用拱结构抗震减灾的很好的例子。

4、重视建筑材料的选择

在高层建筑的抗震方案设计中，建筑结构的材料选择也非常重要。首先，我们可以对建筑材料的参数进行抗震性能的分析，从整体上对材料的参数变异性进行研究，而不能仅考虑建筑材料的承载力忽略其他因素。从抵抗地震的角度来讲，就是要控制建筑结构的延性需求，这就要求我们从高层建筑建设施工的各方面，来选择符合抗震需求而且经济适用的建筑结构材料。

5、增多抗震防线的建设

高层建筑结构防震可以设置多道抗震防线，增强对地震的抵抗力。高层建筑物设置多层的地震抵抗防线，第一道防线遭到破坏之后，有后备的第二道、第三道甚至更多的防线对地震的作用力进行阻挡，避免高层建筑物的倒塌。高层建筑结构进行抵抗地震设计时，可以采用具有多个肢节和壁式框架的“框架剪力墙”等防震结构。

框架剪力墙具有性能较好的多道防线抗震结构，其中的剪力墙是第一道抗震防线也的主要的抗侧力构件。所以，剪力墙要足够多，保证它的承受能力较高，不小于高层建筑底部地震倾覆力矩的一半。同时，为承受剪力墙开裂后重分配的地震作用，任一层框架部分按框架和墙协同工作分配的地震剪力，不应小于结构底部总地震剪力的20%和框架各层地震剪力最大值的1.5倍两者的较小值。剪力墙结构中剪力墙可以通过合理设置连梁（包括非建筑功能需要的开洞组成多肢联肢墙，使其具有优良的多道抗震防线性能。

总之，在建筑结构抗震设计方法的研究与进展，尤其是各国历次大地震对人类造成的严重灾害的经验教训，使世界各国地震工程学者及抗震设计人员逐步取得了较为一致的认识，经济与安全的关系，是建筑结构抗震设计的重要技术政策。

参考文献：

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中图分类号： TU208.3文献标识码：A文章编号：

Abstract： The high-rise buildings aseismic work has been building is the design and construction of the key. This paper introduces the seismic design of high-rise building the basic principle, the detailed analysis of the seismic design of high-rise building points.

Keywords: high building; Seismic design; points

抗震设计是根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想，进行建筑和结构的总体布置并确定细部构造的过程，是结构工程师运用“概念”进行分析，做出判断，并采取的相应措施，是工程结构设计人员从宏观上、总体上和原则上去决策和确定高层结构设计中的一些最基本、最关键的问题。高层建筑抗震工作一直是建筑设计和施工的重点，应对建筑抗震设计进行必要的分析，探索高层建筑的抗震设计要点，从而采取必须的抗震措施。

一、高层建筑抗设计的基本原则

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

（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。

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。

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。

二、高层建筑抗震设计要点

1、选择良好的抗震结构体系

高层建筑结构在抗震设计时，应选择合理的结构类型，设计的结构既要考虑其抗震安全性，也要尽可能的经济。结构应布置多道抗震防线，避免部分结构或构件失效而导致整个体系丧失抗震能力或丧失对重力的承载能力。此外，结构应拥有良好的整体性和变形能力，使结构的强度、刚度和变形能力三者达到统一。

2、建筑布置宜规则

高层建筑应重视体形和结构的总体布置。由于建筑体形不合理或结构总体布置不合理而造成的地震灾害，在国内外的大地震中都有所见。抗震设计选择的建筑平面和立面布置宜对称、规则，避免采用严重不规则的结构。结构的刚度宜均匀变化，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小，避免有刚度和承载力突然变小的楼层，造成薄弱层的出现，地震时该部分容易破坏。

3、选择合理的结构计算简图和地震作用传递途径

目前大多数高层建筑都可以利用计算机进行程序运算，为保证计算结构的可靠性，要求工程设计人员要熟练掌握结构的简化计算方法， 得到结构构件在荷载作用下的计算见图，结构在地震作用下的传力途径要简单、直接，利用合理的力学模型和数学模型获得更为符合实际的抗震验算结果。

4、选择合理的结构类型

高层建筑从本质上讲是一个竖向悬臂结构，垂直荷载主要使结构产生轴向力与建筑物高度大体为线性关系；水平荷载使结构产生弯矩 从受力特性看，垂直荷载方向不变，随建筑物的增高仅引起量的增加；而水平荷载可来自任何方向，当为均布荷载时，弯矩与建筑物高度呈二次方变化 从侧移特性看，竖向荷载引起的侧移很小，而水平荷载当为均布荷载时，侧移与高度成四次方变化 由此可以看出，在高层结构中，水平荷载的影响要远远大于垂直荷载的影响，水平荷载是结构设计的控制因素，结构抵抗水平荷载产生的弯矩 剪力以及拉应力和压应力应有较大的强度外，同时要求结构要有足够的刚度，使随着高度增加所引起的侧向变形限制在结构允许范围内。

高层建筑有上述的受力特点，因此设计中在满足建筑功能要求和抗震性能的前提下，选择切实可行的结构类型，使之在特定的物资和技术条件下，具有良好的结构性能、 经济效果和建筑速度是非常必要的 。高层建筑上常用的结构类型主要有钢结构和钢筋砼结构 。钢结构具有整体自重轻，强度高、 抗震性能好、施工工期短等优点，并且钢结构构件截面相对较小，具有很好的延性，适合采用柔性方案的结构 。其缺点是造价相对较高，当场地土特征周期较长时，易发生共振 与钢结构相比，现浇钢筋砼结构具有结构刚度大，空间整体性好，造价低及材料来源丰富等优点，可以组成多种结构体系，以适应各类建筑的要求在高层建筑中得到广泛应用，比较适用于提供承载力，控制塑性变形的刚性方案结构。 其突出缺点是结构自重大，抵抗塑性变形能力差，施工工期长，当场地土特征周期较短时易发生共振 。因此，高层建筑采用何种结构形式，应取决于所有结构体系和材料特性，同时取决于场地土的类型，避免场地土和建筑物发生共振，而使震害更加严重。

5、选择有利于抗震的场地和地基

高层建筑设计中要选择对建筑抗震有利的地段，避开对建筑抗震不利的地段。当无法避开时，应当采取适当的抗震措施，不应在危险地段上建造高层建筑。此外，设计前应估算建筑结构的自振周期，并与场地卓越周期错开，防止地震时结构发生类共振现象的破坏。

随着社会的发展、结构设计理念的创新及施工技术的进步，促使高层建筑往更高的方向发展，其在地震作用下的安全性也变的尤为重要。但由于高层建筑抗震设计属于繁重而复杂的过程，设计时一定要从从抗震设计的基本原则、计算方法、理论分析及设计分析四个方向入手，从而获得即经济又安全可靠的设计结果。

6、 提高结构的抗震性能

由于高层建筑的受力特点不同于低层建筑，因此在地震区进行高层建筑结构设计时，除应保证结构具有足够的强度和刚度外，还应具有良好的抗震性能 通过合理的抗震设计，使建筑物达到小震不坏，中震可修，大震不倒 为了达到这一要求，结构必须具有一定的塑性变形能力来吸收地震所产生的能量，减弱地震破坏的影响。

框架结构设计应使节点基本不破坏，梁比柱的屈服易早发生，同一层中各柱两端的屈服历程越长越好，底层柱底的塑性铰宜晚形成，应使梁 、柱端的塑性铰出现得尽可能分散，充分发挥整体结构的抗震能力 为了保证钢筋砼结构在地震作用下具有足够的延性和承载力，应按照 “强柱弱梁”、“ 强剪弱弯”、“ 强节点弱构件” 的原则进行设计，合理地选择柱截面尺寸，控制柱的轴压比，注意构造配筋要求，特别是要加强节点的构造措施。

参考文献：

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地震灾害是人们生存环境的重大天然灾害隐患，且地震灾害具有较大的破坏力，其灾害发生会带来巨大的损失。在绝大多数的地震灾害发生过程中，建筑物的抵御能力是不可预估的。例如上世纪在我国发生的唐山大地震和本世纪初在四川发生的汶川地震，其地震的等级都高达8级，地震烈度高达11度，都对当地的建筑物造成了摧毁式的打击，这两次的地震烈度都超过了抗震设防烈度，对当地的人民财产造成了灾难性的后果。因此，在提升建筑物的抗震等级同时，应不断增加其造价成本，综合考虑后达到一个最优的经济效果。本文对建筑物的抗震设防烈度进行重点分析，并阐述其对土建造价的影响。

1建筑物抗震设防烈度与抗震等级

地震等级是衡量地震强度的一个重要指标，而地震的强度则是建筑物受到地震影响时破坏程度最大的一个表现。在一般情况下，地震的抗震设防烈度都是取决于地震的基本烈度，其计算方法是根据建筑物的高度、大小和烈别来判断的，地震的抗震设防应具体以某种情况来确定。在正常情况下，某一个特定的地区在发生了地震的等级判断时不能确定地震的抗震顶级。其抗震设防烈度也一般在8～6度。这样就可以判断出建筑物的抗震烈度是否需要提高，以提高抗震等级，才能确保有效的保护建筑物的抗震能力。在建筑物的抗震影响因素中，主要包括抗震设防烈度、地震分组和地震的设计。发生地震时，还受到加速度和建筑物结构类型、高度、抗震设防分类的影响等。

2建筑物的土建造价

建筑物的土建造价主要包括装修造价、设备造价以及土建造价等。土建造价主要包括基础、楼板、墙柱、梁等结构构件所耗费的工料机费用及施工过程措施费。建筑设备的造价主要由排水、电梯、安防、空调等多种设备配合组成，其装修主要包含室内外的各种工程费用，以此来提升建筑物的抗震等级，从而体现建筑物土建造价成本。

3建筑抗震设防烈度对土建造价产生的影响

建筑抗震设防烈度的提升可以直接表现在会加大建筑构件的组成，提升内在计算能力就可以提高配筋率，加大了截面尺寸，最显著的影响就是加大了钢筋、混凝土的使用量，进而极大影响建筑物造价。例如，在一个10层高度的商业办公楼内，将一块框架结构主体高度在40m，首层高度3.6m，2～10层的高度在3.3m的楼层间上利用190mm厚度的围护墙进行混凝土加固。设定为地震一组，基本风压为W0=0.5kN/m2，地面的粗糙度为B类。通过地震环境下对不同的抗震设防烈度8～6度进行造价差异的比较。通过分析钢筋和混凝土的用量对造价影响进行分析。在规范允许下，全部构件均采用最经济尺寸。这里的土建造价是指包括人工费、施工机具使用费、材料费、企业管理费、利润等在内的所有分部分项工程费。通过分析可以看出，从8～7度的抗震设防需要增加六根柱的截面尺寸，从7～8度则需要增加到13根的截面尺寸。同时能够发现在各个配件上的配筋量也同时需要增加。在不进行设防烈度比较的前提下，假设抗震烈度增长为6度，那么在单方土的建设造价增加为2%。提高到7度时，增加率约为6%，到8度时，增加率约为11%。从6～7度约提高10.96%、从7～8度约提高8.65%。

4提高建筑抗震设防烈度的方法

第一，抗震烈度的设防是从6度增长到8度的，在此情况下可以通过对构件的横截面尺寸以及配筋率的配比办法来提升建筑物的抗震能力。在建筑物的抗震设防烈度大于8度时，就需要各种抗震设防烈度的提升。由此看来，可以通过对横截面的尺寸、配筋率的改变来提升抗震性能。但是，这不仅降低了使用面积的有效性，而且增加了构件的纵向尺寸，更增加了地震的作用力，所以这不是最经济有效的方式。第二，在科学技术水平不断发展的今天，建筑物的抗震技术也在进行日新月异的变化。在大多数情况下，建筑物的抗震造价具有明显的对比性，其效果好的抗震性能材料也具有绝对的倾斜支撑能力。建筑结构的横纵向构建也是目前承载的压力之一，对于一旦承载水平压力就变弯的构件就需要考虑对横截面的尺寸加大，进而增加了钢筋和混凝土使用量，非常不经济。通过倾斜支撑体系中构件的主要性能可以发现，目前的抗震材料还主要以拉压式的构件为主，这种构件的水平拉压能力非常具有抵抗能力，并且从相对应构件的尺寸上也满足建筑物的配筋率的条件，这样能够大大降低土建的造价成本。第三，在建筑物的本身造价上，也受到建筑结构本身的影响。如果采用较好的减震和隔震材料，就会加大建筑抗震的安全保障，这种措施的加强无疑在造价上需要增加，也降低了建筑构件上的地震作用，从而降低了建筑结构尺寸和配筋量，对建筑造价的增加产生了影响。部分设计者不考虑建筑物的抗震性能、安全性，而只考虑奇特的建筑造型、奢侈的室内外装修，反而降低了抗震、安全等方面的造价投入，这样“轻结构、重外观”的建筑物在地震时让人们付出的代价非常惨痛。建筑物的立足之本是结构，必须提高建筑结构的稳定性、安全性，方能使人们的生命财产安全得到保障。在很多设计者和施工人员的观点中，不同的建筑造型往往可能会花费较大的造价成本，为城市建筑增加一个亮点，但是在抗震结构和安全的角度考虑就放弃很多抗震材料，从而达到节约土建造价成本的目的，这类建筑物的建设实际上是华而不实，重在外观的设计，而疏漏了内部质量和减震效果，一旦灾害来临，将带来惨痛的后果和教训。

5结语

近些年来，我国的经济水平不断提高也给建筑行业标准带来了新的机遇和挑战，尤其是在费用日益增加的室内装潢上，需要各种仪器设备的投入，还需要请专业的设计人员进行设计。且在目前我国的建筑总造价整体上升的一个趋势来看，单纯的土建造价相对来说也是重外观而轻质量。从人类长期发展的角度来考虑，人类的日常生活离不开建筑，目前抗震性强、高稳定、高安全性的建筑物已经越来越被人们所重视。不同地区地域的建筑所采取的抗震设防烈度不同。在建筑施工过程中，建筑物的抗震、安全性能取决于建筑的结构。不能仅仅重视建筑造型新颖、室内外高昂的装修，提高结构的安全度，建筑物土建造价增幅并不大，相对于整个建筑物的造价，只占很小比例，特别对于那些昂贵的地价和豪华装修的费用，所占比例就更小。而结构产生过大的变形或破坏，昂贵的装修和设备管线等也将付之东流，甚至引起失火、漏电等次生灾害，造成人身伤亡。所以，加强建筑结构抗震性、安全性的投资力度非常有必要。只有这样才能确保结构的安全性、稳定性、抗震性，必须做到合理、科学、经济地建筑建设投资。

参考文献:

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Abstract: This paper analyzes the reasons of the masonry body housings easily collapse, points out the problems of the masonry structure buildings in the seismic design, and puts forward the matters needing attention in the masonry structure building design and construction.

Key words: masonry structure; seismic; design; analysis

中图分类号：TU3文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

地震的教训是深刻的，建筑物质量的好坏直接关系到人类的生命及财产的安全。因此在设计中我们要切实贯彻抗震设防的要求，在施工中要严把质量关。把“小震不坏，中震可修，大震不倒”这三句箴言落到实处。近年来，地震活动日益频繁，某些砌体房屋在地震中经受着极大的挑战。本文从各方面报道及震区倒塌房屋的实际情况简单分析了一下砌体结构房屋在抗震设计及施工中存在的几点问题。

1 砌体结构房屋容易倒塌原因分析

1.1 很多房屋采用了预制空心板，预制板不能形成良好的空间刚度，抗震能力很差，如果设计上采用加强措施，建筑应该是发生严重开裂而不至于倒塌，但是因为施工质量的问题，也导致大量预制板房屋的倒塌。

1.2 部分倒塌房屋上下层的隔墙位置不对齐，下层倒塌的隔墙整齐的被切掉说明：该承重横墙在施工时不符合施工缝的留设规定，不符合施工规范，应该有施工责任，由于是纵横向混合承重的结构，估计部分墙体倒塌是罪魁祸首。

1.3 倒塌的房屋有 370 墙变成了两个 120 墙的。在建筑设计中，120 墙是不允许作为承重墙使用的，在抗震验算时，120 墙的抗震性能是忽略不计的，也就是当作“零”来计算，那么用这样的墙来承重和抗震，该建筑物的抗震能力几乎为零，那么在地震中坍塌也就是必然的了。

1.4 部分房屋采用扶壁柱加强，某种程度上保证了结构不倒塌。

2 从大量砌体结构房屋倒塌看目前砌体结构房屋在抗震设计中存在的主要问题

2.1 城市住宅砖房建设中，房屋超高或超层时有发生，尤其是底层为“家带店”的砖房，高度超过限值 1m 以上。

2.2 在“综合楼”砖房中，底层或顶层有采用“混杂”结构体系的，即为满足部分大空间需要，在底层或顶层局部采用钢筋砼内框架结构。有的仅将构造柱和圈梁局部加大，当作框架结构。

2.3 住宅砖房中为追求大客厅，布置大开间和大门洞，有的大门洞间墙宽仅有 240mm，并将阳台作成大悬挑(悬挑长度大于2m)延扩客厅面积；部分“局部尺寸”不满足要求时，有的不采取加强措施，有的采用增大截面及配筋的构造柱替代砖墙肢；住宅砖房中限于场地或“造型”，布置成复杂平面，或纵、横墙沿平面布置多数不能对齐，或墙体沿竖向布置上下不连续等等。

2.4 多层砖房抗震设计中，未作抗震承载力计算的占多数，加之缺乏工程经验，使相近的多层砖房采用的砌体强度等级相距甚远。

2.5 多层砖房抗震设计中，所采取的抗震措施区别较大。构造柱和圈梁的设置：多数设计富余较大，部分设计设置不足(含大洞口两侧未设构造柱)；抗震连接措施：多数设计不完整或未交待清楚，有的设计还采用“一本图集打天下”的做法，不管具体作法和适用与否，全包在“图集”身上。

3 砌体结构在抗震设计及施工中几点注意事项

3.1 科学布局建筑平面和立面。对于结构平面布置不规则的房屋质心与刚度中心往往不容易重合，在地震作用下会产生扭转效应，大大加剧地震的破坏力度；对体型不规则的房屋应注意偏离结构刚心远端墙段的抗震验算。

3.2 砌体房屋的总层数及总高度不应该超限值。我国现行建筑抗震设计规范（GB50011-2010）对多层砌体房屋的总高度和总层数有了强制性规定。在抗震设计中砌体房屋的总层数及总高度不应该超限值。

3.3 增强砌体房屋的刚度及整体性。房屋是纵、横向承重构件和楼盖组成的一个具有空间刚度的结构体系，其抗震能力的强弱取决于结构的空间整体刚度和整体稳定性。刚性楼盖是各抗侧力构件按各自侧移刚度分配地震作用的保证。现浇钢筋混凝土楼板及屋盖具有整体性好、水平刚度大的优点。另外在适当的部位增设构造柱，并配置些构造钢筋，也能达到增强结构整体性的作用。

3.4 合理布置纵墙和横墙。砌体结构的主要承重构件是纵、横墙体，在地震中主要由于承重纵、横墙在地震力作用下产生裂缝，严重者会出现倾斜、错动、倒塌等现象，进而使房屋遭到破坏；所以合理布置纵、横墙对提高房屋抗震性能起到很大的作用。墙体布置时，应尽量采用纵墙贯通的平面布置，当纵墙不能贯通布置时，可在纵横墙交接处采取加强措施，也可在纵、横墙交接处增设钢筋混凝土构造柱，并适当加强构造配筋；必要时还可以每隔一定高度放置水平拉结构筋，以加强房屋整体性，防止纵、横墙交接处被拉开。

3.5 适当增加墙体面积与合理提高砂浆强度。砌体结构的抗震能力与墙体面积大小及砂浆强度等级高低成正比，提高墙体面积、砂浆强度等级能有效地提高房屋的抗震能力，是减轻震害的有效途径之一。

3.6 有效设置房屋圈梁和构造柱。多次震害调查表明，圈梁和构造柱可提砌体结构的抗震能力，减轻震害。在砌体结构房屋中设置沿楼板标高的水平圈梁，可加强内外墙的连接，增强房屋的整体性。圈梁作为边缘构件，对装配式楼、屋盖在水平面内进行约束，可提高楼盖，屋盖的水平刚度，同时能保证楼盖起一整体横隔板的作用。在砖墙增设构造柱后能提高砖混房屋的延性，发挥防止砖砌体侧向挤出塌落的约束作用；设置钢筋混凝土构造柱能使砌体的抗剪承载力提高 10~30%，提高砌体的变形能力，是有效的抗倒塌措施。另外，在多层砖混房屋中合理地设置构造柱，能起到增强房屋整体性的作用，还可以利用其塑性变形和滑移摩擦来消耗地震能量，从而大大提高抗震能力。我国现行建筑抗震设计规范（GB50011-2010）对圈梁和构造柱的设计要求做了详细规定。

3.7 在合理位置的墙段内设置水平钢筋。在抗震验算中，砌体结构房屋底层往往不容易满足抗震要求，即使有时在适当部位加设构造柱也不能完全满足抗震承力验算。为了提高墙体的抗震能力，可在抗震力不够的承重墙段内配置水平钢筋，使地震力由砌体及水平钢筋共同承担。

4 结束语

砌体结构由于材料来源广泛，施工设备和施工工艺比较简单，可以不用大型机械就能连续施工，再加上造价低廉，因而在房屋建筑工程中被广泛采用。但是由于砌体的抗拉、抗弯、抗剪性能较差，加上施工管理人员对进料把关不严，还有设计、施工等方面的原因造成工程质量问题严重。我国大陆地震活动目前正处于本世纪以来的第五个活跃期。在 5.12 四川汶川 8.0 级地震中，很多倒塌的房屋基本都成了一片废墟，严重违背了我国抗震规范关于“小震不坏、中震可修、大震不倒”的设计原则。本文结合各方面报道及倒塌房屋实例简单分析了一下砌体结构房屋在抗震设计及施工中存在的几点问题。

参考文献：

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1 建筑结构抗震设计存在的问题举例

众所周知，地震主要是通过波的形式，从地震发生的震源开始通过地基以及岩石向四周迅速传播，从而使建筑基础以及建筑以上的结构发生无规律的往复振动以及强烈的变形。在发生地震时，由于建筑结构内部容易产生强大的应力和变形，这些变化如果超过了建筑结构材料所能承受的极限时，就容易破坏结构。

在建筑结构中，比较常见的结构就是等效斜撑模型结构，这种模型虽然使用率比较高，但是精确度不高，而且不能够准确地掌握等效宽度，受力不同的结构等效宽度不一样。有些研究发现可以采用填充墙框架模型来进行改良，可是这种模型的设计比较复杂，精确度掌握不够。填充墙的刚度效应能够使建筑结构明显地减小自震周期，这样就能够在地震来临之时，增大整个建筑结构的水平地震作用。之所以分析周期修正系数的取值范围，主要是因为其能够影响到地震发生时钢筋混凝土框架的承受力度。因此，在设计填充墙结构框架时，周期修正系数是要考虑分析的重要因素。

2建筑结构中的抗震设计方式

2.1根据建筑结构综合性能目标指标设计抗震结构

在进行建筑结构中的抗震设计时，主要考虑设计的目标就是在地震来临之时，建筑结构能够有较高的抗震性能，提高安全性。所以在设计结构时，首先应该考察建筑结构所在地可能发生地震的震级，根据考察数据，分析建筑结构在发生地震时所能承受的强度以及保证内部房屋不被破坏的性能指标进行抗震结构设计。同时，建筑结构的地基以及某些非抗震设计结构也应进行适当的设计，使其能够有一定的抗震承受力。根据建筑结构性能目标进行抗震结构设计时还应考虑的是建筑结构的抗风性能。众所周知，风带来的压力也能够导致建筑结构振动而减小了安全性，并且能够破坏设计的抗震结构。所以在设计中，要充分考虑到建筑结构的各项性能指标，从而设计出抗震效果好的建筑结构。

2.2根据建筑结构基本构造设计抗震结构

在大多数情况下，在建筑结构中选用钢筋混凝土框架结构设计时，主要是严格控制钢筋混凝土主要构件的横截面尺寸和最小的配筋率来进行抗震结构设计由于框架结构为柔性结构，首先控制结构的整移满足规范要求，从而保证结构的稳定性及居住的舒适度，同时，为了使框架结构具有一定的抗震能力，在抗震设计时，应注重框架结构梁柱节点的设计，提高框架节点的抗震能力。对于框架结构出屋面的电梯机房等，仍应采用框架结构，禁止屋面楼梯间或者电梯机房采用局部砖混承重结构。这样出屋面楼梯间、电梯机房等局部结构才能与主结构有相近的动力特性，避免在遇震时产生局部破坏。

2.3根据建筑场地和建筑规划设计抗震结构

为了能够使建筑结构具有较强的抗震性能，可以根据选择合适的建筑场地进行建筑规划。要使建筑结构具有抗震性，首先应该设计抗震层，充分考虑相邻建筑之间的间距、建筑结构外观等外部空间，不仅设计出抗震性好的建筑结构，同时也要使人们住得舒适和安全，所以在建筑规划中，要从建筑结构的位移（主要是长期使用建筑物，容易发生结构移动，在允许的范围内不应该出现障碍物）等角度进行充分考虑。在可能出现的建筑内部或外部整体变化时，应该设置一些指示标志或其他显著的说明，避免给人们带来不便。

3提升建筑结构抗震设计质量的有效措施

3.1合理、科学地选择结构形式

目前在我国出现的大多数建筑结构形式（主要是钢结构、钢筋混凝土结构、钢筋和混凝土结合的结构以及砖混结构）如果受到地域以及设防强度等因素的影响，很容易严重影响到建筑结构的形式。因此，在进行建筑结构设计时，首先应该合理、科学地选择建筑结构形式。比如说，钢筋混凝土框架、框剪结构、钢结构框架-支撑体系等，其变形能力、柔性以及承载力都比较好，而且其抗震性能也较强，所以在建筑结构设计中应根据建筑的设计情况选用合适的结构体系，每种结构体系都有其抗震设计的重点和注意事项，应严格把控位移、刚度、承载力及周期阵型等环节，从而实现结构设计的合理化。，经常会考虑到建筑结构自身的性能以及相关的抗震要求等，进行整体设计方案设计后，重点考虑到结构的侧移刚度。

3.2选择合适的建筑场地

在进行建筑施工之前，应该对要进行施工的建筑场地进行实地勘察，同时了解我国相关的抗震减灾法之后，重点分析建筑场地，然后构思出最佳的设计方案进行施工，尤其是充分设计出抗震效果好的方案。根据地震可能发生的地带以及震级分析，设置出不同的抗震标准，进行相应的抗震设防工作。建筑物的抗震设防类别分为四种，分别是甲、乙、丙、丁类。在设计中，重点是要对容易发生重大或次生灾害的建筑总工程项目进行严格设计，要选择能够降低地震发生影响范围的场地，使其能够最大限度的保护人们的生命和财产安全。

3.3提高建筑结构抗震设计的质量

由于地震灾害会产生很大的破坏力，所以在设计建筑结构时，要有效地提高结构的抗震性能。目前在我国的建筑行业中，建筑结构的整体设计水平明显低于国外发达国家，存在着设计方案不合理、建筑施工成本较高、建筑物整体重量较大等问题，这样在地震来临之时，会造成严重的危害。所以，为了设计出比较合理的建筑结构，应该严格按照相关的抗震规范规定，选择合适的场地，认真、充分地考虑建筑结构的构件承载力、消耗能力、延性、塑性变形能力以及刚度等问题，科学、合理地进行抗震设计，从而提高建筑结构的抗震能力以及承载能力，提升安全性实现结构设计的“大震不倒，中震可修，小震不坏”的设计目标。。

3.4效能减震技术应用

效能减震是实现对地震所产生动能的消耗，来减轻地震能的传导大小地震在建筑结构中的反应，从而降低其对建筑物的破坏程度。目前，在此技术方面一般采用消能器和阻尼器，两种器械都能够实现地震能量的有效消耗和吸收，减小震力对建筑主体的破坏，以达到对建筑主体结构安全、稳性定的保护。目前，效能减震技术在我国建筑防震设计中得到了有效的应用，在新建筑的防震设计和旧建筑的抗震加固方面，都起到了良好的结果。

总结

总之，在建筑工程的整个设计施工过程中，建筑结构设计是非常重要的，其中的抗震设计直接会影响到整个建筑工程的质量，对人们今后的日常生活、生命安全、财产安全以及外部的社会环境影响重大。因此，在进行建筑结构的抗震设计中，首先应该充分认识到其重要性，然后了解相关的抗震规范要求，结合实地考察，科学、合理地进行场地选择，进行结构形式设计，提高建筑结构的抗震性和安全性，从而提高建筑的整体质量，使建筑行业得到更加稳定的发展。

参考文献

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塑性铰能够承受一定的弯矩（塑性铰极限弯矩），并只能沿弯矩作用方向（垂直于截面）做微小转动，但是理论铰则不能承受弯矩（截面弯矩为0），并可以自由转动（结构平面内或平面外）。

1.2结构体系与机构体系的转换

建筑物中由若干构件连接而成的能承受荷载的平面或空间体系称为建筑结构，为几何不变的静定结构（自由度为0，无多余约束）或超静定结构（自由度小于0，具有多余约束）。然而机构是指两个或两个以上的构件通过活动联接以实现规定运动的构件组合，机构的自由度大于0，为几何可变体系。钢筋混凝土简支梁，是自由度为0、无多余约束的几何不变的静定结构体系，一旦梁中的某一截面出现塑性铰即变为几何可变的机构体系。由理论力学自由度分析可得，在没出现塑性铰之前的体系的自由度n1=3m-2h-r=3×1-2×0-3=0；出现塑性铰后的体系的自由度n2=3m-2h-r=3×2-2×1-3=1。钢筋混凝土连续梁是具有多余约束的超静定结构体系，其达到承载能力极限状态的标志，并不是某一截面或某若干个截面达到其极限弯矩而形成塑性铰，而是必须在体系截面中出现足够多的塑性铰，使整个具有多余约束的超静定结构体系变成自由度大于0的几何可变的机构体系。随着体系各截面出现塑性铰，其截面刚度发生了变化，内力将重新进行分布，其内力与出现塑性铰之前的内力不同。

1.3单跨简支梁在SAP2000程序中的对比分析

本文利用SAP2000有限元分析程序，引入一例单跨简支梁，分别在简支梁的跨中截面定义塑性铰和理论铰进行有限元分析，证明上述理论对比分析的结果。（1）在FrameHingePropertyData对话框中定义塑性铰的属性，截面的极限弯矩可以指定个较大的数，为确保结构计算的精确性，可以利用矩形截面正截面受弯的极限弯矩Mu=Asfy（h0-fyAs2a1fbc）进行施加，并逐步施加荷载。利用图1和图2定义塑性铰和迭加工况，变形结果为图3、图4，简支梁随着荷载的迭加，不断施加荷载，其跨中截面的变形不断增大，其塑性铰的颜色也在不断变化，从而证明了截面随着荷载不断增加而产生塑性铰的理论。（2）当在单跨简支梁的跨中截面定义理论铰时，系统在计算运行过程中会自动出现“Warning、Error”等警告符号，无法运行，说明该体系为几何可变的机构，无法完成结构计算。

2塑性铰在高层建筑结构抗震中的计算分析

2.1工程概况

利用SAP2000建立一栋10层楼的框架模型，层高均为2.8m，柱网为6m×6m，砼强度为C25，ES=30000MPa，150mm厚现浇楼板，框架梁、柱的主筋均为HRB335级（梁截面300mm×550mm，柱截面600mm×600mm），箍筋为HPB235级。活载按照3.5kN/m2设定；假定按7°(0.20g)抗震设防，场地类别为Ⅱ类，设计地震分组为第一组，场地特征周期为0.35s。

2.2建模要点

进行静力弹塑性Pushover分析时必须定义框架单元的塑性铰，指定梁单元为M3铰，指定柱单元为PMM铰，并定义塑性铰的长度。在图2的步骤中不断设置P-效应的迭加工况。

2.3分析结果

2.4建筑结构理论与模型计算的分析结论

（1）由于结构设计一般遵循“强柱弱梁”的原则，楼板将荷载传递给（次）梁，（主）梁再将荷载传递给柱，柱再将所有荷载传递给基础，所以在结构设计中柱的刚度应大于梁的刚度，根据刚度分配原则，柱所承受的作用大于梁或板。在现浇钢筋混凝土单（双）向肋形楼盖中，按照多跨连续梁进行计算，梁柱节点处或梁梁节点处（主梁与次梁交接处）均简化为连续梁的支座，多跨连续梁在均布荷载作用下，其跨中部位出现正弯矩ql240（底部受拉，上部受压），而支座部位出现负弯矩-ql210（上部受拉，底部受压）。此外，在柱底部也是剪力和弯矩受力较大处，所以综上理论得到梁柱节点处、梁梁节点处、柱的底部为建筑结构薄弱部位。（2）从10层钢筋混凝土框架模型分析结果可得知，随着水平作用力（Pushover）的逐步迭加，梁端部、柱底部等节点和底部最先出现了塑性铰，所以为结构薄弱部位，从而证明了建筑结构理论：震害严重部位为梁柱节点处、梁梁节点处、柱的底部，应该特别注意这些节点处的锚固钢筋外形、锚固弧度、锚固长度、锚固方式（直锚、弯锚、预埋件锚固）。（3）图5表示了结构达到性能点时的塑性铰发展图。在结构达到性能点之前塑性铰主要依次出现在第1层~第7层的梁端部和第1层的柱底根部；从塑性铰的颜色可以判断，这些塑性铰的变形处于B-IO区段，即属于可尽快修复使用的范畴。在我国抗震设计中，满足了“大震不倒，中震可修，小震不坏”的三水准性能要求。根据《建筑抗震设计规范(GB50011-2001)》，结构的弹塑性层间位移角小于规范规定的弹塑性层间位移角限值1/50，结构的性能满足罕遇地震需求。

3结构设计措施

3.1结构设计措施

建议在结构计算中梁、柱容易出现塑性铰的部位，适当增大截面尺寸、增大纵向受力钢筋的直径（或强度等级）、加密箍筋间距，或者利用型钢混凝土来提高构件的强度、刚度和延性，防止结构产生足够多的塑性铰而变为机构。

3.2结构设计措施的局限性分析

（1）增大结构构件截面尺寸，过于太大会造成工程造价浪费以及现场施工困难，并造成配筋相应增大。（2）增大纵向受力钢筋的直径，也是有相对局限性的，在《钢筋混凝土结构》理论中，有少筋梁、适筋梁、超筋梁的概念。其中适筋梁是延性破坏，破坏时具有明显征兆，结构设计时宜采用适筋梁设计。但是少筋梁和超筋梁是脆性破坏，破坏的时候无明显征兆，结构设计应避免设计成少筋梁和超筋梁。另外，纵向钢筋的直径也与受弯构件的裂缝宽度有关系。理论试验证明，当构件内受拉纵筋截面相同时，采用细而密的钢筋，则会增大钢筋表面积，因而使粘结力增大，裂缝宽度变小。所以，增大纵向受力钢筋的直径也应考虑结构设计中的破坏形式和控制裂缝宽度等因素。（3）增大纵向受力钢筋的强度等级，一般工程上的主筋采用HRB335级、HRB400级钢筋，再提高强度等级会增大施工难度（比如钢筋加工、钢筋绑扎、钢筋焊接等）以及造成工程成本不必要的浪费。在这里顺便指出，在施工中若供应的钢筋品种、级别或规格与设计要求不符时，必须在征得设计单位书面同意的情况下方可进行钢筋代换，钢筋代换的原则有等强度代换（不同级别钢筋的代换，按照抗拉设计强度相等的原则进行代换）和等面积代换（相同级别钢筋的代换，按照面积相等的原则进行代换）。（4）型钢混凝土可大大提高结构构件的强度与刚度，还可以缩短施工工期，但势必造成工程投资的浪费和施工难度的增大（梁柱节点预埋件焊接施工），型钢混凝土一般应用于大型公共建筑结构中。

4未来展望

本文对结构设计所采取的措施及其局限性进行了理论实践分析，但在实际民用住宅或者建筑结构设计中，多采用中国建筑科学研究院开发的PKPM程序。然而在高等院校或科研机构对结构分析却多采用美国CSI公司与北京金土木公司联合开发的SAP2000、ETABS中文程序。就建模和出图的操作上来说，PKPM具有很大优越性；但就有限元分析来看，SAP2000、ETABS占有很多优势。设想开发出具备上述功能兼容的集结构分析、设计于一体的程序，亟待科研工作者的努力研发和未来科学水平进步的提高。

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1、前言

如何能够让建筑在地震中保持安全，不受严重的损害，是当前建筑施工设计必须要考量的一个大问题，特别是近年来地震频繁，人们的生命财产受到严重威胁，建筑安全则成了社会安全的一个重要影响因素，为保证建筑的抗震能力，设计人员必须要根据相关标准，设计出具有相当抗震能力的房屋。

2、抗震设防的目标

我们所说的抗震设防，指的是对建筑物进行抗震设计，同时有针对性的采取一定的抗震构造的措施，最终实现结构抗震的效果和目的。一般来说，抗震设防主要依据的是抗震设防烈度。而抗震设防烈度的依据，是以国家规定权限审批或颁发的文件执行的，其是一个地区作为抗震设防标准。通常情况下，是采用国家地震局颁发的地震烈度区划图中规定的基本烈度的。从当前内外抗震设防目标的发展总趋势来看，其基本要求建筑物在使用期间，可以应对对不同频率和强度的地震，即“小震不坏，中震可修，大震不倒”。这是我国抗震设计规范所采用的抗震设防目标。

建筑工程在施工中的设防的目标如下：

⑴如果所遭受的是低于本地区设防烈度多遇的常规地震，建筑物不受损坏，不需修理仍可继续使用；

⑵如果遭受到本地区规定的设防烈度的地震，建筑物，包括结构和非结构部分，可能损坏，但不会对人民生命和生产设备的安全造成威胁，经修理仍可使用；

⑶如果遭受高于本地区设防烈度的罕遇地震，尽量保证建筑物不倒塌。

也就是说，在建筑结构的防震设计上，设计方可以按照多遇烈度、基本烈度和罕遇烈度这三个层次进行考虑。从概率上看，多遇地震烈度是发生机会较大的地震级别。按照现行规范设计的建筑，在设计上要达到这样的防震效果：当遭遇多遇烈度作用时，建筑物处于弹性阶段，通常不会损坏；当遭遇相应基本烈度的地震时，建筑物将进入弹塑性状态，但一般不会发生严重破坏；当遭遇罕遇烈度作用时，建筑物可能会有严重破坏，但不至于倒塌。

3、建筑结构抗震设计方法要点

抗震设计包括三个层次的内容：概念设计、抗震计算与结构布置。概念设计在总体上把握抗震设计的基本原则，抗震计算为建筑抗震设计提供定量手段； 结构布置可以在保证结构整体性、加强局部薄弱环节等方面上保证抗震计算结果的有效性。

3.1抗震概念设计

建筑抗震概念设计是根据地震灾害和工程经验等形成的基本设计原则和设计思路进行建筑总体布置并确定细部构造的过程。建筑抗震概念设计之所以重要主要体现在以下几个方面。

（1）地震及地面运动的不确定性。

（2）地震时地面运动的复杂性及对结构的复杂影响尚未被掌握。

（3）结构地震计算理论目前尚未能充分反映地震时结构反应及破坏的复杂过程。

概念设计强调，在工程设计一开始，就应把握好能量输入、房屋体形、结构体系、刚度分布、构件延性等几个主要方面，从根本上消除建筑中的抗震薄弱环节，再辅以必要的计算和构造措施，就有可能使设计出的房屋建筑具有良好的抗震性能和足够的抗震可靠度。

抗震概念设计在总体上要求把握的基本原则可以概括为以下几个方面。

（1）建筑场地选择的基本原则：选择建筑场地时，应根据工程需要，掌握地震活动情况、工程地质和地震地质的有关资料，对抗震有利、不利和危险地段做出综合评价。对不利地段，应提出避开要求；当无法避开时应采取有效措施。 危险地段，严禁建造甲、乙类的建筑，不应建造丙类的建筑。

（2）建筑体型的确定：①建筑及抗侧力结构的平面布置宜规则对称，并应具有良好的整体性；②建筑物的立面布局宜采用矩形、梯形和三角形等变化均匀的几何形状，尽量不要采用带突然变化的阶梯形立面、大底盘建筑，甚至倒梯形立面；③建筑物应尽量减小高度，尤其是限制高宽比。

（3）结构抗震体系的选取：①结构体系应具有明确计算简图和合理地震作用传递途径；②结构布置应具备多道抗震防线，尽量避免部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力；③结构应具备必要的抗震承载力，良好的变形能力和耗能能力；④对结构薄弱部位应采取有效的措施予以加强，防止出现过大的应力集中和变形集中；⑤结构平面两个主轴方向的动力特性宜相近，并尽可能与场地的卓越周期错开。

3.2抗震计算

地震的危害巨大，建筑物的抗震性能显得尤为重要。在抗震研究中对结构抗震性能进行分析是一项重要内容，非线性时程分析法和非线性静力分析法是目前常用抗震分析方法。

针对结构非线性反应的非线性时程分析法（非线性动力反应分析），经历了从建立在层模型或单列梁柱模型上的方法到建立在截面多弹簧模型上的方法，再到建立在截面纤维滞回本构规律的纤维模型法，这使得模拟的准确程度不断提高。其基本思路是通过一系列数值方法来建立和求解动力方程，从而得到结构各个时刻的反应量。但对地震特点和结构特性的假设，使其结果存在不确定性，其主要价值是用来考察地震作用下普遍的而非特定的反应规律，以及对抗震设计后的结构进行校核分析，评估其抗震性能：非线性静力分析法（push-over）是近年来得到广泛应用的一种结构抗震能力评估的新方法。这种方法从本质上说是一种静力非线性计算方法，但它将反应谱引入了计算过程。其根本特征是用静力荷载描述地震作用，在地震作用下考虑结构的弹塑性性质。它的基本思路是先以某种方法得到结构在地震作用下所对应的目标位移，然后对结构施加竖向荷载，并将表征地震作用的一组水平静力荷载以单调递增的形式作用到结构上，在达到目标位移时停止荷载递增，最后在荷载中止状态对结构进行抗震性能评估，判断是否可以保证结构在该地震作用下满足功能需求。

3.3结构布置

结构布置的一般原则：

⑴平面布置力求对称

通常情况下，对称结构在地面平动作用下只会发生平移振动，各构件的侧移量相等，这样就使得水平地震作用按构件刚度分配，所以各构件受力比较均匀，不会导致力的分布失衡。如果是非对称结构，刚心会偏在一边，质心与刚心不重合，即便只是发生地面平动也可能出现扭转振动。最终会导致远离刚心的构件，侧移量大，承担过度的水平地震剪力。这就很容易发生严重破坏，甚至可能会导致整个结构因一侧构件失效而倒塌。

⑵ 竖向布置力求均匀

结构竖向布置均匀，可以最大限度的使其竖向刚度、强度变化均匀，这样可以有效的避免出现薄弱层。从建筑结构的特点看，临街的建筑物，往往会因为商业的需要，底部几层有大空间的设置。非临街的建筑物，底部也可能门厅、餐厅或停车场，而出现大空间。在这种结构中，上部的钢筋混凝土抗震墙或竖向支撑或砌体墙体到此被中止，而下部须采取框架体系。也就是说，上部各层为全墙体系或框架一抗震墙体系，而底层或底部两三层则为框架体系，整个结构属“框托墙”体系。地震经验指出，这种体系很不利于抗震。因此，在实际的抗震结构设计中，应该要保持结构竖向布置的均匀。

4、结束语

高层建筑结构的抗震设计方法和技术是不断变化和进步的，我们需要在具体的实践中对高层建筑所处的地质和环境进行详细的分析和研究，选用适合的抗震结构，注重建筑结构材料的选择，减小地震的作用力，增强地震的抵抗力，从而达到高层建筑抗震的目的。

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1.1破坏原因

砌体结构往往是砖石砌成的，建筑墙体的抗剪强度不足，地震中墙体容易产生裂缝，特别是在墙体的底层，受剪切作用的影响，裂缝呈X形，这就导致墙体上层结构受重力影响时，造成墙体的滑落和移动，进而造成上层建筑的倒塌。在建筑过程中，没有注意使各墙体之间形成统一的整体结构，这就降低了建筑的稳固性，在地震发生时，一旦一处的墙体遭到破坏，整个建筑就失去了整体支撑的平衡，造成倾斜和倒塌。

1.2破坏规律

地震的发生是从地下开始的，砖砌结构建筑的底层也是承重压力最大的地区。在地震发生时，来自地下的破坏会首先破坏建筑的底部，使建筑底部的墙体出现裂缝和移动，从而造成建筑的上层的倾斜和移动，直至倒塌。当前，我国砌体建筑的墙体都缺少必要的防震支撑，建筑边端的墙体缺少整体的约束作用，而且我国大多建筑的下层房屋，在设计时往往作为客厅、商场等，墙体少，更不容易与外墙形成连接的稳固整体。此外，在地震发生时，边端墙体特别是墙体相接的地方容易受到多方力量的挤压，破坏更为严重。随着居民住房需求的增大和建筑技术的进步，当前我国砌体结构的建筑在高度上越来越高，但是相应的抗震技术却没有同步提升。高层建筑的抗震能力和底部的抗压能力很难得到提高。同时，高层建筑的每一层都是一个抗震的质点，当地震发生时，一个抗震质点的倾覆、弯曲就会给整个建筑带来破坏和倒塌的风险。在砌体建筑中，墙体是抗震的最主要的力量，墙体一旦受到破坏，整个建筑的抗震能力就不复存在了。其中横墙和纵墙是抗震的关键，横墙和纵墙的分布多少和配置的均匀程度与建筑的抗震能力密切相关。横墙和纵墙通过合理的分配和连接作用，形成抗震整体，在地震发生时，合理的横纵墙配置，可以发挥有效的抗震能力。砌体结构的楼梯是地震中最易受到破坏的地区之一，在高层砌体建筑中，楼梯间没有支撑结构，形成了整个砌体建筑中的缺口，当楼梯间的设置位于建筑的边端时，楼梯间周围的房屋结构会向楼梯间倾斜，造成破坏。

2当前砌体结构建筑抗震施工的问题

2.1构造柱与砖墙体的水平拉结钢筋施工不规范

构造柱与砖墙之间的拉结钢筋是连接两者，并形成建筑加固整体的重要施工点，如果在拉结钢筋的施工过程中，拉结钢筋设置的过少或者间距不够均匀，或是钢筋与墙体之间的具体不合理，都会造成地震发生时，因着力点的不均匀导致墙体的错位、变形，造成建筑的破坏。

2.2圈梁在外墙转角处不设或漏设转角附加筋，构造柱纵筋位移

圈梁具有提高建筑刚度、增加建筑物整体性和抗拉抗剪等作用，转角附加筋可以防止圈梁发生错位，提高其防震性能。在具体的施工过程中，为和上部构造柱纵筋搭接，强行将纵筋扳倒到上部构造柱纵筋的位置，这样不仅使其保护层厚度达不到设计要求，也削弱了构造柱的抗震作用。

2.3构造柱箍筋弯钩的角度、长度、箍筋扣的摆放位置达不到规范要求

箍筋弯钩和箍筋扣是使纵筋和建筑墙体构成建筑整体，从而提高砌体结构的稳固性和抗震性的重要元素。在实际施工过程中，技术人员因为思想认识不到位或是工作的疏忽未把箍筋扣螺旋或错开，甚至随意摆放，使弯钩角度不足或是超过135°，弯钩的长度达不到10d，这些都会使箍筋不能发挥其应有的作用，从而造成整个建筑抗震能力的下降。

3砌体结构建筑抗震施工的技术分析

3.1对砌体结构进行隔震加固

在我国砌体结构建筑的发展过程中，有很多传统的砌体建筑的抗震加固方法，如设置夹板墙、增设壁柱及圈梁等，这些加固抗震方法在一定程度上提升了砌体建筑的抗震能力，但是这些方法会对砌体结构本身造成一定的影响，加固设置过程中难免给建筑本身带来不必要的改变。隔震技术是通过隔震层的设置，隔绝和消除地震对建筑的破坏能力的新型技术，这种技术从根本上隔绝地震和建筑之间的联系，是当前建筑抗震的重要方法。经过长期的经验总结和实际实践，现在确定的隔震加固施工流程为:水准测量（对建筑的各种数据进行勘测分析）室内外土方开挖（对建筑区域地下的施工）施工放样控制标高基础加固施工段划分（对隔震区域进行分段施工，确保施工安全）墙体托换墙体开凿隔震支座就位混凝土养护、拆模。在施工过程中，需要严格遵照施工流程，相关的技术工作要细致到位。

3.2墙体托换设计

在砌体建筑的施工过程中，如果建筑墙体的强度无法满足建筑强度和抗震的需要，就必须要将已有的墙体拆除并重新施工。但是，砌体建筑楼层高，在托换过程中施工困难，所以要先对墙体进行框架的施工，在框架的支撑之下，才能拆除不符合要求的墙体，从而保障托换过程的安全，如图2所示。托换框架与其上计算高度范围内的墙体组成墙梁结构来支承上部结构传来的均布荷载,并将其转换成隔震支座处的集中荷载。而托梁下的隔震支座因其竖向刚度非常大,可作为整个墙梁构件的竖向支座。

3.3重点加固薄弱区域

墙体是支撑建筑的主要结构，也是在地震发生时，主要的抗震设施。楼梯间缺少墙体支撑，是地震发生时，容易被破坏的地区，并且楼梯间与墙体之间缺少支撑，墙体的扭曲或者楼梯间的坍塌都会引起连锁反应，造成建筑的严重破坏。所以要对楼梯间进行加固处理，并且在楼梯和墙体之间形成稳固性的连接，从而增加楼梯间的稳固性，减弱楼梯间对墙体的影响。

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0 引言

随着人们对于震害经验的不断积累以及抗震理论和实验研究的不断深入，人们对建筑物在地震作用下的反应有了更深层次的认识。建筑结构抗震理论的发展经历了抗震静力理论、反应谱理论、动力理论和减震控制理论四个阶段。在目前的结构抗震设计中，多采用二级或三级设计思想，即以“小震不坏，中震可修，大震不倒”作为设防准则，建筑设计者用承载力来控制和调节建筑结构的抗震性能，只要满足地震时承载力的要求便可确保建筑结构的安全。然而震害、试验和理论分析都表明：变形能力不足和耗能能力不足是建筑结构在大震作用下倒塌的主要原因。如何完善已有抗震设计的理念，使结构在未来地震中的性能达到预计的目标是亟需解决的问题。

1 有关抗震设计的若干概念

为了保证结构的抗震安全，根据具体情况，结构单元之间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。尽可能设置多道抗震防线，强烈地震之后往往伴随多次余震，如只有一道防线，在首次破坏后在遭受余震，结构将会因损伤积累而导致倒塌。适当处理结构构件的强弱关系，使其在强震作用下形成多道防线，并考虑某一防线被突破后，引起内力重分布的影响，是提高结构抗震性能，避免大震倒塌的有效措施。合理布置抗侧力构件，减少地震作用下的扭转效应。结构刚度、承载力沿房屋高度宜均匀、连续分布、避免造成结构的软弱或薄弱部位。

结构构件应具有必要的承载力、刚度、稳定性、延性及耗能等方面的性能。主要耗能构件应有较高的延性和适当的刚度，承受竖向荷载的主要构件不宜作为主要耗能构件。合理控制结构的非弹性（塑性铰区），掌握结构的屈服过程，实现合理的屈服机制。框架抗震设计应遵守“强柱、弱梁、结点更强”的原则，当构件屈服、刚度退化时，结点应能保持承载力和刚度不变。采取有效措施，防止钢筋滑移、混凝土过早的剪切破坏和压碎等脆性破坏。考虑上部结构嵌固于基础结构或地下室结构之上时，基础结构或地下室机构应保持弹性工作。高层建筑的地基主要受力范围内存在较厚的软弱黏性土层时，不宜采用天然地基。采用天然地基的高层建筑应考虑地震作用下地基变形对上部结构的影响。

为了充分发挥各构件的抗震能力，确保结构的整体性，在设计的过程中应遵循以下原则：（1）结构应具有连续性。结构的连续性是使结构在地震作用时能够保持整体的重要手段之一；（2）保证构件间的可靠连接。提高建筑物的抗震性能，保证各个构件充分发挥承载力，关键的是加强构件间的连接，使之能满足传递地震力时的强度要求和适应地震时大变形的延性要求；（3）增强房屋的竖向刚度。在设计时，应使结构沿纵、横2个方向具有足够的整体竖向刚度，并使房屋基础具有较强的整体性，以抵抗地震时可能发生的地基不均匀沉降及地面裂隙穿过房屋时所造成的危害。

2 高层建筑抗震设计的方法

对高层建筑结构的抗震设计时，要从减小地震作用力的输入和增强地震抵抗力两个方面进行考虑。下面将从五个方面进行分析：尽可能减小地震作用能量的输入，运用高延性设计、推广消震和隔震措施的运用，注重抗震结构的设重视建筑材料的选择，增多抗震防线的建设。将减小地震作用力和增强建筑的地震抵抗力二者结合起来，从两方面入手，进行建筑抗震的设计施工。

2.1 减少地震发生时能量的输入

在具体的设计中，积极采用基于位移的结构抗震方法，对具体的方案进行定量分析，使结构的变形弹性满足预期地震作用力下的变形需求。对建筑构件的承载力进行验收的同时还要控制建筑结构在地震作用下的层间位移限值；并且更具建筑构件的变形和建筑结构的位移之间的关系，确定构件的变形值：根据建筑界面的应变分布以及大小，来确定建筑构件的构造需求。对于高层建筑来讲，在坚固的场地上进行建筑施工，可以有效减少地震发生作用时能量的输入，从而减弱地震对高层建筑的破坏程度。

2.2 运用高延性设计、推广消震和隔震措施的运用

现在在我国，许多高层建筑进行抗震设计时，多采用延性结构，也就是适当的空着建筑结构的刚度，允许地震时结构的构件进入到具有很大延性的塑性状态，从而消耗地震作用时的能量，使地震反应减小，减弱地震给高层建筑带来的破坏和重大损失。如果某高层建筑的承载能力较小，但是具有较高的延性，那么在地震中它也不容易倒塌，因为延性构件可以吸收较多的能量，经受住很大的结构变形。延性结构的运用，在很多情况下是有效的，它可以消耗地震能量，减轻地震反应，使结构物“裂而不倒”。进入20世纪以来，人们对建筑物抗振动能力的提高做出了巨大的努力，取得了显著的成果，其中阻尼器的使用在高层建筑的抗震方面有很大的作用。通过对阻尼器的利用，进行减震和能量的吸收，可以巧妙的避免或减弱地震对高层建筑的破坏作用。

2.3 注重抗震结构的设计

高层建筑抗震设计的结构应该得到人们的重视。我国150m以上的建筑，采用的3种主要结构体系（框―筒、筒中筒和框架―支撑体系），都是其他国家高层建筑采用的主要体系。我国钢材生产数量已较大，钢结构的加工制造能力已有了很大提高，因此在有条件的地亢建议尽可能采用钢骨混凝土结构、钢管混凝土（柱）结构或钢结构，以减小柱断面尺并改善结构的抗震性能。我国传统文化中“以柔克刚”具有价高的思想价值，可以指导很多实际问题。在高层建筑结构的抗震设计中，可以从传统的硬性为主的抗震模式向以柔性为主的抗震模式转变，实现以柔克刚、刚柔相济，有效地减弱地震作用过程中释放的冲击力。比如，在高层建筑的拱形结构中有这样一个例子：迪拜帆船酒店，如同一张鼓满了风的帆，共有56层、321m高，就是运用拱结构抗震减灾的很好例子。

3 高层建筑结构抗震设计前景展望

今后若干年，中国仍将是世界上修建高层建筑最多的国家，这将会给高层建筑抗震设防带来新的难题。21世纪，高层建筑结构抗震将有如下变化：（1）高层建筑的抗震结构体系将从以硬性为主向柔性为主的结构抗震转变，通过“以柔克刚”方式，调整建筑结构构件的隔震、减震和消震来实现抗震目的。（2）建筑材料对结构抗震的影响越来越得到重视。建筑材料的各个抗震指标的提升可以提高高层建筑的抗震能九研制新的建筑材料可推动高层建筑结构抗震技术的发展。通过优化的抗震方法设计，来实现高层建筑的抗震要求。（3）计算机模拟抗震试验得到广泛应用。将制作好的模型或结构构件放在模拟地震振动台上，台面输入某一确定性的地震记录，能够较好地反映该次确定性地震作用的效果。计算机模拟环境可以拟真抗震效果，帮助科学改进各因素，有效抗震。另外，高层建筑结构的抗震设计的计算方法也有了新的转变：从线性分析向非线性分析转变，从确定性分析向非确定性分析转变，从振型分解反应分析向时程分析法转变。

4 结束语

因为涉及到人类生命财产安全的重要问题，建筑物的抗震问题是目前建筑结构设计界讨论比较多的话题之一。因此，我们在对建筑物进行结构设计的时候，必须把建筑物的抗震问题放到非常重要的位置，并采取适当的措施，尽量避免地震对建筑物的损坏，为保障人民的生命及财产作出应有贡献。

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Abstract: with the high building to higher the direction of development, the seismic performance also becomes more and more important. The author discusses the design practice, then high-rise building design of anti-seismic structure need to be paid attention to relevant issues are discussed.

Keywords: high building; Seismic; Structure design

中图分类号：[TU208.3]文献标识码：A 文章编号：

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。研究表明，在地震中造成人员伤亡和经济损失最主要的因素就是房屋倒塌及其引发的次生灾害（约占95%）。无数次的震害告诉我们，抗震设计是防御和减轻地震灾害最有效、最根本的措施。高层建筑结构的抗震仍然是建筑物安全考虑的重要问题。

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，对建筑进行合理的布置，大量地震灾害表明，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，因为该种结构建筑容易估计出其地震反映，易于采取相应的抗震构造措施并且进行细部处理。建筑结构的规则性是指建筑物在平立面外形尺寸、抗侧力构件布置、承载力分布等多方面因素要求。要求建筑物平面对称均匀，体型简单，结构刚度，质量沿建筑物竖向变化均匀，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，并应尽量满足建筑物在竖向上重力荷载受力均匀，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。

2 层间位移限制

高层建筑都具有较大的高宽比，其在风力和地震作用下往往能够产生较大的层间位移，甚至会超过结构的位移限值。而国内普遍认为该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，其中钢筋混凝土结构的位移限值(一般在1/400-1/700范围内)则比钢结构(1/200-1/500范围内)要求严格，风荷载作用下的限值比地震作用下的要求严格。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以及所处的地理位置进行设计，既要满足其具有足够的刚度又要避免结构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、稳定性以及正常使用功能等。

3 控制地震扭转效应

大量事实表明，当建筑结构的平面布置等不规则、不对称导致建筑层间水平荷载合力中心与建筑结构刚度中心不重合，在地震发生时建筑结构除发生水平位移外还易发生扭转性破坏甚至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。由于建筑物在扭转作用下各片抗侧力结构的层间变形不同，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;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，甚至会产生较大差距，以上情况都会使各层结构的偏心距和扭矩发生改变，因此，在设计过程中应对各层的扭转修正系数分别计算。计算时应主要控制周期比、位移比两个重要指标，即当两个控制参数的计算结果不能满足要求时则必须对其进行调整。当周期比不满足要求时可采用加大抗侧力构件截面或增加抗侧力构件数量的方法，并应将抗侧力构件尽可能的均匀布置在建筑四周，以减小刚度中心与质量中心的相对偏心，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，以增大结构抗扭刚度。

4 减小地震能量输入

具有良好抗震性能的高层建筑结构要求结构的变形能力满足在预期的地震作用下的变形要求，因此在设计过程中除了控制构件的承载力外还应控制结构在地震作用下的层间位移极限值或位移延性比，然后根据构件变形与结构位移的关系来确定构件的变形值，同时根据截面达到的应变大小及分布来确定构件的构造要求，选择坚硬的场地土来建造高层建筑等方法来减小地震能量的输入。

5 减轻结构自重

对于同样的地基条件下进行建筑结构设计若减轻结构自重则可相应增加层数或减少地基处理造价，尤其是在软土基础上进行结构设计这一作用更为明显，同时由于地震效应与建筑质量成正比，而高层建筑由于其高度大重心高等特点，在地震作用时其倾覆力矩也随之增加，因此，为了尽量减小其倾覆力矩应对高层建筑物的填充墙及隔墙尽量采用轻质材料以减轻结构自重。

6 提高结构的抗震性能

由于高层建筑的受力特点不同于低层建筑，因此在地震区进行高层建筑结构设计时，除应保证结构具有足够的强度和刚度外，还应具有良好的抗震性能。通过合理的抗震设计，使建筑物达到小震不坏，中震可修，大震不倒。为了达到这一要求，结构必须具有一定的塑性变形能力来吸收地震所产生的能量，减弱地震破坏的影响。

框架结构设计应使节点基本不破坏，梁比柱的屈服易早发生，同一层中各柱两端的屈服历程越长越好，底层柱底的塑性铰宜晚形成，应使梁、柱端的塑性铰出现得尽可能分散，充分发挥整体结构的抗震能力。为了保证钢筋砼结构在地震作用下具有足够的延性和承载力，应按照“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强节点弱构件”的原则进行设计，合理地选择柱截面尺寸，控制柱的轴压比，注意构造配筋要求，特别是要加强节点的构造措施。

7 选择合理结构类型

高层建筑的竖向荷载主要使结构产生轴向力，水平荷载主要产生弯矩。其竖向荷载方向不变，但随着建筑高度增加而增加，水平荷载则来自任何方向，因此竖向荷载引起建筑物的侧移量非常小，而水平荷载产生的侧移则与高度成四次方变化，即在高层结构中水平荷载的影响远远大于竖向荷载的影响，因此水平荷载应为设计的主要控制因素，在设计过程中应需在满足建筑功能及抗震性能的前提下选择切实可行的结构类型，使其具有良好的结构性能。目前大多高层结构都采用钢混结构和钢结构，钢混结构具有刚度大、空间整体性好、材料资源丰富、可组成多种结构体系等优点而被广泛应用，但其同时具备自重大、抵抗塑性变形能力差、易发生共振等缺点；钢结构则具有自重轻、强度高、抗震性能好、施工工期短、具有较好延性等优点，但其造价相对较高，当场地土特征周期较长时易发生共振等缺点。

8 尽可能设置多道抗震防线

当发生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。

9 结束语

高层建筑结构的抗震设计方法和技术是不断变化和进步的，我们需要在具体的实践中对高层建筑所处的地质和环境进行详细的分析和研究，选用适合的抗震结构，注重建筑结构材料的选择，减小地震的作用力，增强地震的抵抗力，从而达到高层建筑抗震的目的。

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校安工程的目的与主要任务

从2009年之后的三年时间，对位于地震频发地区、地质灾害频发地区的各类城乡中小学校舍进行抗震加固、迁移避险，对位于其他地区的中小学，按照国家抗震加固要求进行抗震加固，排除隐患。这就是国家在2009年提出的校安工程的主要任务。校安工程不是针对某个地区、某个学校开展的，而是覆盖全国所有形式的中小学校，不论是公立私立，不论是城市农村。其工作的主要环节主要包括以下三个方面：首先，全面排查鉴定中小学校舍，按照抗震要求严格对每一座校舍进行抗震鉴定；第二，根据抗震鉴定结果，科学制定校舍安全工程实施规划；第三，做到具体问题，具体分析，因地制宜，根据情况不同，校舍安全工程的实施也应该按照不同的分类、分步进行实施。

学校建筑抗震鉴定

1.砌体结构校舍抗震鉴定

在对学校砌体结构校舍进行抗震鉴定时，主要的工作环节应该分为前期准备、进行现场检测、处理检测数据和得出鉴定结论。一般的校舍抗震鉴定工作的内容都应该包括勘察结构基本状况、调查结构使用条件、对地基基础进行核实、对材料性能进行检测、对承重结构进行检查、分析这五个方面。其中最应该检测和值得关注的是墙体材料实际强度和建筑变形与损伤。对于建筑材料的实际强度的检测，取样法、回弹法、取样与回弹法相结合的方法以及钻芯法都是很实用的方法。另一方面，裂缝、倾斜、基础不均匀沉降等都是检测砌体结构校舍结构变形与损伤的重要项目。经纬仪、激光定位仪等都是在检测砌体结构校舍倾斜中发挥重要作用的工具，水准仪在检测建筑物不均匀沉降方面功不可没。

2.框架结构校舍抗震鉴定

框架结构校舍在进行抗震鉴定时，除了要遵循砌体结构校舍抗震鉴定的一般工作内容外，还应该加入对围护结构和管道系统的检查。其中，检测混凝土结构是工作的重点之一，工作内容主要有对混凝土强度进行检测、对混凝土构件外观质量与缺陷、尺寸与偏差、变形与损伤进行检测、对钢筋配置进行检测等。关于混凝土强度，一般用回弹法检测，用钻芯法修正，外观的检测一般用目测和尺量，混凝土结构的不均匀沉降的测量一般用水准仪进行，混凝土挠度一般用激光测距仪等工具进行测量。

校舍建筑的抗震加固方法

1.砌体结构校舍加固方法

针对于砌体结构校舍的抗震加固方法有很多，要视情况而定。在房屋抗震承载能力不能符合要求时，常用的加固方法有抗震墙的拆砌与增设、修补和灌聚、加固面层或板墙、通过外加柱进行加固、通过支撑或支架进行加固等。当房屋的整体性不满足要求时，常用的加固方法也很多，如通过增设钢筋混凝土窗框可以对窗间墙宽度过小或抗震能力不符合要求的情况进行加固，通过组合柱、钢筋混凝土柱的增设可以使支承大梁等的墙段抗震能力达到要求。通过加固镶边、埋设钢夹套可以使隔墙拉结牢固等等。

2.框架结构校舍加固方法

框架结构校舍的抗震加固方法也要分很多情况，做到具体问题具体分析。当结构体系和抗震承载力不满足国家要求时，加固单向框架、单向框架改为双向框架、增设抗震墙、增设抗震支撑等这些都是常用的抗侧力构件措施。此外，采用钢构套或者现绕钢筋混凝土套进行加固可以改善框架梁柱配筋检测不达标的状况，采用现绕钢筋混凝土套等进行加固还可以应对框架柱轴压比达不到既定要求的状况。其次，通过增设拉筋的方法可以使框架柱和填充墙体的连接达到鉴定要求，在墙顶增设钢夹套等与梁拉结可以使框架梁与填充墙体之间的连接状况符合要求，通过用钢筋网砂浆面层进行加固的方法可以使楼梯间的填充墙达到鉴定要求。