超高層建筑抗震設計

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超高層建筑抗震設計范文第1篇

【關鍵詞】超限高層建筑；建筑工程；抗震設計；對策

如今，隨著建筑行業(yè)的興起，居住建筑與人們的生活就密切的聯(lián)系著，但是近年來，隨著人們的生活水平的不斷提高，人們都在不斷的關注著住宅的面積、位置以及建筑的抗震設計等問題，所以超限高層建筑抗震設計很受人們的關注。因此，與居民生活相關的抗震設計的好壞直接的影響著居民的使用，能否綜合利用實用、美觀和人性化等因素對給超限高建筑工程抗震進行科學的設計是一個重要研究內(nèi)容。超限高建筑由于自身高、大以及給抗震設計繁瑣等原因，其在設計方面應該要不同于其他建筑上卡座設計，要根據(jù)其特點進行設計，體現(xiàn)出超限高層建筑抗震設計的不同風格。

一、對超限高層建筑工程抗震設計的基本要求

（一）在進行超限高層建筑工程的設計過程中，要嚴格的對建筑物本身的穩(wěn)定性能、承載能力、整體延性等多個方面進行綜合性研究和考慮。在工程的設計過程中，對于其結構的構建要嚴格的符合安全的具體要求，還要對可能出現(xiàn)的問題進行防治和加強，采取必要的措施進行加固，大力提高超限高層建筑本身的抗震能力。

（二）在進行建筑物的設計過程中，要采取措施盡量來設計出多層次的抗震防線。在我國超高層建筑物中，每一個建筑物如果具有良好的抗震體系，就必須有多個比較良好的延伸性分體構成，這些構建要結合在一起，能在起到整體的配合作用下也不會影響它們之間的相互作用。在進行超限高層建筑物設計中，會設計更多地抗震防線，這主要是由于在一起比較強烈的地震之后，一定會有更多地余震出現(xiàn)，如果只有一道抗震防線，那么建筑物的安全性和穩(wěn)定性就會受到很大的沖擊，很難保障建筑物和人民生命財產(chǎn)的安全。所以，扎起進行超限高層建筑物設計的過程中，要盡量的多設計一些抗震防線，保證其主要的耗能構建具有非常高的延伸性和剛?cè)嵝浴＿@樣，不僅能有效地保證超限超高層建筑物的結構不遭到破壞或者影響，而且還能對地震能量的有效減緩有很大的幫助作用，大大的提升超限高層建筑的整體性能。在這個過程中，也不能對超限高層建筑物內(nèi)部的構件愛你之間的有效聯(lián)系不能忽視，對于每一棟樓、一層樓來說，在對使用的耗能構件出現(xiàn)屈服后，要嚴格的對其進行彈性監(jiān)測，能大大的提高其長久的使用能力和抗震能力。

（三）對于超限高層建筑物中的薄弱環(huán)節(jié)要密切的進行重視和控制，采取必要的措施來提高建筑物本身的整體抗震性，如果發(fā)生地震，超限高層建筑的主要構件可以很大的程度上承受較大的沖擊力，這就需要大力的對超限高層建筑物的薄弱環(huán)節(jié)進行嚴格的檢查、觀察和研究工作，要嚴格的采取有效地措施對其進行加固，對所處于的承載力和彈性力的均衡點等進行嚴格的處理和控制，保證在地震發(fā)生的情況下能及時的發(fā)現(xiàn)問題，進行及時的處理。

二、超限高層建筑抗震設計的處理方式

在我國很多的超限高層建筑中，針對其整體的安全性和穩(wěn)定性，要根據(jù)具體的實際情況采取必要的措施進行加固措施，防止在地震發(fā)生時出現(xiàn)不必要的隱患，對人民生命財產(chǎn)安全造成不必要的損害，這樣能大大的保證超限高層建筑在遭受到地震沖擊時更好地發(fā)揮其穩(wěn)定性和安全性。

（一）構件的具體加強措施。一是要盡量的增加建筑物底部的剪力墻厚度；二是在底部大量的增加一些鋼筋混凝土柱或者加大其的配箍特征值；三是對于連接梁之間的配筋來說，需要采取交叉暗掌的形式進行搭建；四是對于框架支柱的軸壓比要進行比較嚴格的控制；五對于節(jié)點或者錨固的有效加強可以采取構造的措施來加以實現(xiàn)。

（二）梁式轉(zhuǎn)換層的主要結構。一是要將梁的轉(zhuǎn)換層向上加伸到兩層，二是對于剪力墻的配筋強度要合理的進行提升；三是對于框支柱的壓軸比要采取有效措施進行控制，使用鋼筋混凝土梁柱；四是在進行配筋的使用時，在進行轉(zhuǎn)換層的使用上可以利用雙向或者雙層配筋；五是對于建筑物的整體結構要進行嚴格的調(diào)整，滿足在其設計上的剛度要求；六是要合理的對混凝土的梁結構的節(jié)點和配筋進行合理的設置。

（三）對于豎向湖或者結構進行平面布置過程中，要嚴格避免扭轉(zhuǎn)所帶來的嚴重影響，還要大力的保證側(cè)向的剛度能在比較均勻的水平層次上發(fā)生變化。對于構件的整體布置，要嚴格的通過充分的分析、研究和計算，反復的、多層次的進行調(diào)整，最大的得到一個最佳的、最合理的位置，這樣可有效地保證在地震發(fā)生情況下不會出現(xiàn)偏移現(xiàn)象。

三、超限高層建筑設計中應注意的問題

（一）強柱弱梁。今年來，我國的地震災害頻繁發(fā)生，所以在超限高層建筑框架的結構設計中，應該加強對房梁的設計，讓梁端形成塑形鉸，節(jié)點處于彈性狀態(tài)，柱端處于非彈性狀態(tài)。柱強梁弱是相對于梁端截面的相對彎曲能力而言的，一般來說柱端截面的抗彎曲能力越大其增強的幅度越大，是在出現(xiàn)地震的情況下，決定柱端截面屈服后塑性轉(zhuǎn)動能否不超過其塑性轉(zhuǎn)動的能力，保證柱能在意外發(fā)生時不造成破壞。梁端縱筋超配程度的大小是由柱強于梁的幅度大小決定的，在梁和柱端塑性鉸的形成過程中，塑性內(nèi)力分布和其動力特征都有一定的變化。在建筑條件允許的條件下，盡量將柱的截面尺寸擴大，使柱和梁的線剛度比值大于1，控制柱的軸壓，增加延續(xù)性。在對截面進行承載力運算時，應該將柱的設計按照梁弱柱強的原則進行放大，將柱的配筋構造進行強化。梁端的縱向受拉鋼筋不得過高，避免在地震中不能形成塑性鉸，或者將塑性鉸轉(zhuǎn)移。在設計中注意節(jié)點的構造，把塑性鉸向梁跨內(nèi)移動。

（二）強剪弱彎。在建筑框架結構中采用強剪弱彎的設計，可以保證構件的延性，在建筑中有可能出現(xiàn)脆性破壞，就要求在建筑中加大各構件的抗彎曲能力和抗剪承載力，這能夠有效的應對地震對建筑框架的破壞，一旦遇到地震等突況能夠保證不出現(xiàn)脆性剪切失效的狀況。對于建筑框架結構中應該加強對抗剪驗算和構造的設計，使結構框架能夠符合相關規(guī)范的要求。

（三）構造措施。1.在建筑框架結構中，要注意對大跨度的柱網(wǎng)進行框架設計，在樓梯間處的框架柱和平臺梁相連接，樓梯間的柱可能為短柱，這就應該對柱箍筋進行全長加密的措施，有些工程設計中沒有對此設計引起重視，往往忽略了其重要性；2.對框架的外立面進行設計的過程中，如果外立面為帶形窗時，由于設置連續(xù)的窗過梁，這就說明外框架柱可能為短柱，應該對其構造采取一定的措施；3.在結構框架的設計中，有可能會出現(xiàn)框架結構長度超過一定的規(guī)范限值，某些建筑不需要留縫，為了減少裂縫，應該采用混凝土對裂縫進行澆注。在后澆帶的設置中，應該采用細密的雙向配筋，其構造間距應該小于150，對后澆帶進行適當?shù)募訌姟?/p>

四、結語

隨著超限高層建筑的高度在逐漸的提高，難度在逐漸的增大，這樣就對其的結構提出了更多地復雜性和更多地技術難題，抗震設計關系著超限高層建筑物本身的穩(wěn)定性和安全性，想要真正的保證超限高建筑的安全使用能力，就要進一步加大對其抗震設計提出更多地措施，加大對其的重視力度。所以說，在進行超限高層建筑建設的過程中，要做好抗震設計，真正的反映出我國綜合國力的提高。相信在未來我國建筑業(yè)的發(fā)展過程中，超限高層建筑的發(fā)展方向一定出朝著安全、環(huán)保和經(jīng)濟的發(fā)展方向前進。

參考文獻：

[1] 黃志華， 呂西林. 上海市超限高層建筑工程的若干問題研究[J]. 結構工程師，2007，23（05）：1-18.

[2]呂西林.高層建筑設計與分析中的力學問題[A].走向21 世紀的中國力學[C]，北京：清華大學出版社，1996：155-163.

[3]瞿國輝.超限高層建筑工程抗震設計中的若干問題[J].科技風，2012，（17）.

超高層建筑抗震設計范文第2篇

超高層建筑高度要求與結構類型和抗震烈度密不可分，超高層結構設計要進行兩種方法以上的抗震核算，并且進行抗震設防專項審查。世界超高層建筑有迪拜哈利法塔，高828m；廣州塔，高600m、上海環(huán)球金融中心，高492m等。超高層建筑因其超高的高度而具有不同于普通建筑和高層建筑的特點。首先，對于超高層建筑，傳統(tǒng)的磚、石等材料已難以適用，其結構類型也更具選擇多樣性，如鋼筋混凝土結構、全鋼結構和混合結構等。其次，超高層建筑的垂直交通與消防，由于其超高的高度，較依賴于垂直交通，同時也給消防增加了困難，這就要求超高層建筑的每一層都需設置靈敏的煙霧報警器、自動噴淋和適當?shù)谋茈y所。最后，超高層建筑通過對風作用效應、重力荷載作用效應、施工過程的影響、空間整體工作計算、結構整體內(nèi)力與位移、抗震性能等設計計算分析，進而提高超高層的抗震性和安全性。

2超高層建筑結構抗側(cè)剛度設計與控制

為了提高超高層建筑的抗震性，其足夠的結構側(cè)向剛度必不可少。足夠的結構側(cè)向剛度不僅可以保障建筑物的安全性、抗震性，還可在一定程度上有效抵抗建筑結構構件的不利受力情況及極限承載力下的安全穩(wěn)定性。設計超高層建筑的結構抗震側(cè)向剛度，應重點從其結構體系和剛度需求進行。

2.1結構設計。結構初步設計根據(jù)建筑高度和抗震烈度確定高度級別和防火級別。超高層結構設計首先滿足規(guī)范要求的高寬比限值和平面凹凸尺寸比值限值，其次控制扭轉(zhuǎn)不規(guī)則發(fā)生：在考慮偶然偏心影響的規(guī)定水平地震力作用下，扭轉(zhuǎn)位移比不大于1.4；最大層間位移角不大于規(guī)范限值的0.4倍時，扭轉(zhuǎn)位移比不大于1.6；混凝土結構扭轉(zhuǎn)周期比不大于0.9，混合結構及復雜結構扭轉(zhuǎn)周期比大于0.85。最后設計過程中嚴格控制偏心、樓板不連續(xù)、剛度突變、尺寸突變、承載力突變、剛度突變等現(xiàn)象。滿足結構設計規(guī)范的同時，還應考慮建筑師的設計意圖和功能需求，同時滿足設備專業(yè)設計要求。結構平面的規(guī)整程度直接影響著抗震設計的強弱，盡量采用筒體結構，以使得承受傾覆彎矩的結構構件呈現(xiàn)為軸壓狀態(tài)，且其中的豎向構件應最大程度的安置在建筑結構的外側(cè)。各豎向構件和連接構件的受力合理、傳力明確，降低剪力滯后效應，杜絕抗震薄弱層產(chǎn)生。

2.2結構側(cè)向剛度控制。超高層建筑的抗震性能設計主要與結構側(cè)向剛度的最大層間位移角和最小剪力限制相關。對于層間位移角限值，其是衡量建筑抗震性的剛度指標之一，地震作用應使得建筑主體結構具有基本的彈性，保證結構的豎向和水平構件的開裂不會過大。同時，因超高層建筑的底部樓層、伸臂加強層等特殊區(qū)域的彎曲變形難以起主導作用，所以應采取剪切層間位移或有害層間位移對其變形進行詳細的分析與判斷。對于最小地震剪力，其最重要的兩個影響因素是建筑結構的剛度和質(zhì)量，當超高層建筑難以達到最小地震剪力要求時，設計人員應該結合具體情況適度的增加設計內(nèi)力，提高其抗震能力和穩(wěn)定性，然而，當不能滿足最小地震剪力時，還需通過重新設計或調(diào)整建筑結構的具體布置或提高剛度來提高建筑物在地震作用下的安全性，而非單純增高地震力的調(diào)整系數(shù)。

3超高層建筑的性能化抗震設計

超高層建筑的抗震性能設計，國內(nèi)主要根據(jù)“三個水準，兩個階段”，即“小震不壞、中震可修、大震不倒”。超高層建筑來說，其建筑工程復雜、高度極高、面積大、成本高，一旦受到地震損害，其損失程度會更高，因此，必須充分考慮各方理論、實際情況和專家意見，兼顧經(jīng)濟、安全原則，定量化的展開超高層建筑的性能化抗震設計。同時，相關文件雖針對超高層建筑結構的性能化設計制定了較具體且系統(tǒng)的指導理念，涉及宏觀與微觀兩個層面。但是，由于結構構件會受到損壞，且損壞與整體形變情況的分析計算都需進行專業(yè)的彈塑性靜力或動力時程計算，而目前我國尚未形成相關的定量化的評價體系，因此，設計人員應在積極參考ATC-40和FEMA273/274等規(guī)范。此外，對于彎曲變形為主導的建筑結構，在大震作用后應尤其注重構件承載力的復核。

4超高層建筑多道設防抗震設計

除了上述注意事項外，針對超高層建筑進行抗震性設計時，還因注重設計多道的抗震防線。多道抗震防線是指一個由一些相對獨立的自成抗側(cè)力體系的部分共同組成的抗震結構系統(tǒng)，各部分相互協(xié)同、相互配合，一同工作。當遭遇地震時，若第一道防線的抗側(cè)移構件受到損害，其后的第二道和第三道防線的抗側(cè)力構件即會進行內(nèi)力的重新調(diào)整和分布，以抵御余震，保護建筑物。目前，我國超高層建筑主要依靠內(nèi)筒和外框的協(xié)同工作來達到提供抗側(cè)剛度的目的，包含兩種受力狀態(tài)：首先，建筑的內(nèi)外結構通過樓板和伸臂析架來協(xié)調(diào)作用，進而使得外部結構承受了較多的傾覆彎矩和較少的剪力，而內(nèi)筒則承受了較大的剪力和一些傾覆彎矩，廣州東塔就是此受力方式的典型；其次，以交叉網(wǎng)格筒或巨型支撐框架為代表的建筑外部結構，其十分強大，依靠樓板的面內(nèi)剛度，外部結構即可同時承受較大的傾覆彎矩和剪力，如廣州西塔。

5結語

超高層建筑抗震設計范文第3篇

【關鍵詞】超限高層基于性能抗震設計

中圖分類號：TU208.3文獻標識碼：A 

一、概述

什么是超限高層？超限高層是指超過規(guī)范要求限制的高層建筑。超限高層建筑在項目的初步設計階段進行審查，按照我國建設部的要求，全國超限高層審查委員會組織專家從技術角度進行多方論證，力求在抗震、消防等方面保證建筑物的質(zhì)量安全。一般對于超限高層的理解是：混凝土框架剪力墻結構的高層建筑，超過120米為超限高層；混合剪力墻結構為100米以上；有錯層的為80米以上；網(wǎng)架結構的為55米以上；而網(wǎng)架無蓋結構為28米以上。無論建筑有多高，超限高層的存在都對工程技術質(zhì)量提出了更高的挑戰(zhàn)。建設部第111號令（《超限高層建筑工程抗震設防管理規(guī)定》）明確指出，屬于超限高層建筑的工程，在結構擴初結束后，需進行抗震設防專項審查。

新時期，經(jīng)過多方努力，我們對于高層建筑的抗震性研究越來越深入。尤其是現(xiàn)在非常流行也很實用的基于性能的抗震研究，取得很大的成就。基于性能的抗震設計理論是20世紀90年代初由美國學者提出，按此理論設計的結構在未來的地震災害下能夠維持所要求的性能水平。基于性能的抗震設計代表了未來高層結構抗震設計的發(fā)展方向，是一種更先進、科學、合理的設計理念。這一研究理論已引起了各國廣泛的重視。美國聯(lián)邦緊急管理廳資助的國家地震減災項目NEHRP提出了在用結構基于位移的抗震評估及加固方法，于1997年出版了《房屋抗震加固指南》(FEMA273/274)；

日本也在1995年開始進行了為期3年的“建筑結構的新設計框架開發(fā)”研究項目，并在研究報告《基于性能的建筑結構設計》中總結了研究成果。日本又在2000年6月實行了新的基于性能的建筑基準法(Building Standard Law)。歐洲混凝土協(xié)會(CEB) 于2003年出版了《鋼筋混凝土建筑結構基于位移的抗震設計》報告。目前我國正在修訂的國家標準《建筑抗震設計規(guī)范》、《混凝土結構設計規(guī)范》也打算把基于性能的抗震設計方法納入進去。

我國目前已批準的《建筑抗震設計規(guī)范》及《高層建筑混凝土結構設計規(guī)程》在近幾年科學研究及工程實踐的基礎上，已吸收了性能目標設計的內(nèi)容，由于該項技術尚處于起步階段，在地震作用的不確定性、結構分析模型和參數(shù)的選用方面存在不少經(jīng)驗因素、模型試驗和震害資料較少等問題還有待進一步研究，相信隨著超限高層建筑在工程中的不斷應用，這一研究方法將會逐漸完善成熟。

二、 超限高層建筑基于性能的抗震設計的內(nèi)容、特點和方法的研究

1．基于性能的抗震設計包含的主要內(nèi)容

（1）對于地震風險水平的確定；

（2）對結構性能水平和目標性能的選擇；

（3）超限高層建筑場地的確定；

（4）概念設計、初步設計、最終設計中的可行性檢查、設計方案確定及設計審核、實驗驗證等；

（5）高層建筑結構施工中的質(zhì)量保證和使用過程中的檢測維護。

2.基于性能的抗震設計的特點

現(xiàn)行的抗震設計規(guī)范主要是以保障生命安全為基本目標的，按照這一理念設計和建造的建筑物，在地震中雖然可以避免倒塌，但其破壞程度仍舊會造成嚴重的經(jīng)濟損失。這些破壞程度和損失遠遠超過了設計者、建造者以及業(yè)主的最初估計。

根據(jù)結構抗震的安全目標和結構抗震的功能要求，我們提出了基于性能的抗震設計思想和方法。基于性能的抗震設計具有以下特點：（1）著眼于單體抗震設防的同時考慮單體工程和說相關系統(tǒng)的的抗震；（2）在不同風險水平的地震作用下滿足不同的性能目標，即將統(tǒng)一的設防標準改變?yōu)闈M足不同性能要求的更為合理的設防目標的標準；（3）設計人員可根據(jù)業(yè)主的要求，通過費用——效益的工程決策分析確定最優(yōu)的設防標準和設計方案，以滿足不同業(yè)主、不同建筑物的不同抗震要求；（4）抗震設計中更強調(diào)實施性能目標的深入分析和論證，有利于建筑結構的創(chuàng)新，經(jīng)過論證(包括試驗)可以采用現(xiàn)行標準規(guī)范中還未規(guī)定的新的結構體系、新技術、新材料；（5）有利于針對不同設防烈度、場地條件及建筑的重要性采用不同的性能目標和抗震措施。

這里有必要對我國的抗震知識做一介紹。

中國抗震設計規(guī)范GB50011-2001——三水準設防

中國地震風險水平

地震作用

水平 50年超越概率 重現(xiàn)期（年）

小震 63.2% 50

中震 10% 475

大震 2~3% 2495~1642

我國抗震設計規(guī)范GB50011-2001

小震不壞基本完好[θ] =1/550

中震可修中等破壞

大震不倒嚴重破壞[θ] =1/50

所謂小震不壞，就是高層建筑物遇到較低等級的地震時，高層建筑物處于彈性變形階段，建筑物一般不受損壞或受損很輕，不需修理可以繼續(xù)使用。中震可修是指相當于本地區(qū)抗震設防烈度的基本烈度地震時，高層建筑物結構屈服進入非彈性變形階段，建筑物可能出現(xiàn)一定程度的破壞。但這種破壞經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用。這一層次要求建筑物的結構具有相當?shù)难有阅芰Σ话l(fā)生不可修復的脆性破壞。大震不倒，是地震即高于本地區(qū)抗震設防烈度的罕遇地震時，結構雖然破壞較重，但結構的非彈性變形離結構的倒塌尚有一段距離，不至于建筑物倒塌從而保障了人員的安全。這一層次要求建筑具有足夠的變形能力，其彈塑性變形不超過規(guī)定的彈塑性變形限值。

3.基于性能的抗震設計方法

把基于性能的抗震設計應用于實際設計中，主要有兩種方法。第一種是：基于傳統(tǒng)的設計方法。這種方法基于的設防目標主要是：小震不壞、中震可修、大震不倒；小震有明確的性能指標，大震有位移指標，其余是宏觀的性能要求；按使用功能重要性分甲、乙、丙、丁四類，其防倒塌的宏觀控制有所區(qū)別。在方法上是：按指令性、處方形式的規(guī)定進行設計；通過結構布置的概念設計、小震彈性設計、經(jīng)驗性的內(nèi)力調(diào)整、放大和結構以及部分結構大震變形驗算，即認為可實現(xiàn)預期的宏觀的設防目標。第二種是直接基于位移進行設計。此方法基于的設防目標是：按使用功能類別及遭遇地震影響的程度、提出對個預期的性能目標，包括結構的、非結構的、設施的各種具體性能自白哦；由業(yè)主選擇具體工程的預期目標。這種設計方法采用結構位移作為結構性能指標，與傳統(tǒng)設計方法想比較，它從根本上改變了設計過程，直接以目標位移作為設計變量，通過設計位移普得出在此位移時的結構有效周期，從而得出結構的有效剛度，求出結構此時的基底剪力，進行結構分析，具體配筋設計。

第一種方法基于傳統(tǒng)的抗震設計，目前廣泛應用，設計人員已經(jīng)熟悉。對適用高度和規(guī)則性等有明確的限制，有局限性，有時不能適應新技術，新資料，新結構體系的發(fā)展。

第二種方法即基于性能抗震設計，目前較少采用，設計人員不易掌握，所承擔的風險較大。為實現(xiàn)高層結構的設計提供了可行的方法，有利于技術進步和創(chuàng)新。技術上還有些問題有待研究改進

基于性能的抗震設計與現(xiàn)有常規(guī)方法相比，其優(yōu)點是使三水準設防要求有具體量化的性能目標、水準，設計中更強調(diào)實施性能水準的判別準則、性能目標的選用和深入仔細的分析、論證。超限高層建筑結構基于性能的抗震設計將是今后較長時期高層結構抗震的研究和發(fā)展方向。雖然基于性能的抗震設計仍存在一些有待研究和解決的問題，尤其是地震作用大小的不確定性以及計算模型和參數(shù)的準確性等問題，但可以肯定的是，隨著技術的進步和研究的深入，高層建筑的抗震性會越來越好，超限高層建筑也越來越安全。

【參考文獻】

1.建筑抗震設計規(guī)范（GB50011-2001）.北京：中國建筑工業(yè)出版社

2.馬宏旺，呂西林.建筑結構基于性能抗震設計的幾個問題.同濟大學學報.2002.30(12)

超高層建筑抗震設計范文第4篇

論文摘要：本文簡要介紹了高層、超高層建筑的結構體系，通過對國內(nèi)已建和在建的高層建筑鋼結構國產(chǎn)化問題的調(diào)研，分析了在鋼材、設計、施工和監(jiān)理等方面國產(chǎn)化所面臨的主要問題，為高層建筑鋼結構的發(fā)展提出了一些建議。

高層鋼結構建筑在國外已有110多年的歷史，1883年最早一幢鋼結構高層建筑在美國芝加哥拔地而起，到了二次世界大戰(zhàn)后由于地價的上漲和人口的迅速增長，以及對高層及超高層建筑的結構體系的研究日趨完善、計算技術的發(fā)展和施工技術水平的不斷提高，使高層和超高層建筑迅猛發(fā)展。鋼筋混凝土結構在超高層建筑中由于自重大，柱子所占的建筑面積比率越來越大，在超高層建筑中采用鋼筋混凝土結構受到質(zhì)疑；同時高強度鋼材應運而生，在超高層建筑中采用部分鋼結構或全鋼結構的理論研究與設計建造可說是同步前進。

超高層建筑的發(fā)展體現(xiàn)了發(fā)達國家的建筑科技水平、材料工業(yè)水平和綜合技術水平，也是建設部門財力雄厚的象征。

一、我國的高層與超高層鋼結構建筑的發(fā)展

我國的高層與超高層鋼結構建筑自改革開放以來已有20年的歷史，并在設計和施工中積累了不少經(jīng)驗，已有我國自行編制的《高層民用建筑鋼結構技術規(guī)程》JGJ 99-98。

1、鋼材的國產(chǎn)化

國內(nèi)鋼鐵企業(yè)根據(jù)我國高層建筑鋼結構設計標準的要求，制訂我國第一部高層建筑鋼結構的鋼材標準《高層建筑結構用鋼板》( YB4104-2000)，比目前仍在實施的《低合金高強度結構鋼》(GB/T 1591-94) 又前進了一步，其性能指標優(yōu)于國外同類產(chǎn)品。

2、鋼結構設計國產(chǎn)化

截止2003年3月，我國已建和在建的高層建筑鋼結構有60 余幢，按其結構類型劃分，鋼框架-RC核心筒占4314%，SRC框架-RC核心筒占1617%，二者合計6011%；鋼框架-支撐體系占1813%；巨型框架占813%；純鋼框架占617%，筒體和鋼管混凝土結構各占313%。統(tǒng)計表明，目前我國高層建筑鋼結構以混合結構為主。

鑒于我國對混合結構尚未進行系統(tǒng)的研究，所以《建筑抗震設計規(guī)范》(GB50011-2001)暫不列入這種結構類型是合理的。

國家標準《高層民用建筑鋼結構技術規(guī)程》(JGJ99-98)和《建筑抗震設計規(guī)范》(GB50011-2001)等有關高層建筑最大高度和最大高寬比的規(guī)定，在一般情況下，應遵守規(guī)范的規(guī)定，否則應進行專項論證或試驗研究。建設部第111號令《超限高層建筑工程抗震設防管理規(guī)定》和建質(zhì)[2003]46號文《超限高層建筑工程抗震設防專項審查技術要點》，對加強高層建筑鋼結構設計質(zhì)量控制意義重大，具有可操作性。

鋼結構設計分兩個階段，即設計圖階段和施工詳圖階段。現(xiàn)在有的設計院完全采取國外設計模式，無構件圖、節(jié)點圖和鋼材表等，對工程招投標和施工詳圖設計帶來不便。因此，建議有關部門對此做出具體規(guī)定。關于節(jié)點設計問題，國內(nèi)應多做一些理論和試驗研究工作，比如柱梁剛性節(jié)點塑性鉸外移和防止焊接節(jié)點的層狀撕裂等。由于鋼結構的阻尼比較低，在研發(fā)各種耗能支撐和節(jié)點的減震消能體系方面，國際上研究和應用較多，國內(nèi)應加快進行此方面的研究。

二、高層及超高層結構體系

對于高層及超高層建筑的劃分，建筑設計規(guī)范、建筑抗震設計規(guī)范、建筑防火設計規(guī)范沒有一個統(tǒng)一規(guī)定，一般認為建筑總高度超過24m為高層建筑，建筑總高度超過60m為超高層建筑。

對于結構設計來講，按照建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及擬建場地的抗震設防烈度以經(jīng)濟、合理、安全、可靠的設計原則，選擇相應的結構體系，一般分為六大類：框架結構體系、剪力墻結構體系、框架—剪力墻結構體系、框—筒結構體系、筒中筒結構體系、束筒結構體系。

三、鋼結構制作與安裝

1、鋼柱的安裝

鋼柱是高層、超高層建筑決定層高和建筑總高度的主要豎向構件，在加工制造中必須滿足現(xiàn)行規(guī)范的驗收標準。

100m高的超高層鋼柱一般分為8～12節(jié)構件，鋼柱在翻樣下料制作過程中應考慮焊縫的收縮變形和豎向荷載作用下引起的壓縮變形，所以鋼柱的翻樣下料長度不等于設計長度，即使只有幾毫米也不能忽略不計。而且上下兩節(jié)鋼柱截面完全相等時也不允許互換，要求對每節(jié)鋼柱應編號予以區(qū)別，正確安裝就位。

矩形或方形鋼柱內(nèi)的加勁板的焊接應按現(xiàn)行規(guī)范要求采用熔嘴電渣焊，不允許采用其他如在箱板上開孔、槽塞焊等形式。

鋼柱標高的控制一般有二種方式：

(1)按相對標高制作安裝。鋼柱的長度誤差不得超過3mm，不考慮焊縫收縮變形和豎向荷載引起的壓縮變形，建筑物的總高度只要達到各節(jié)柱子制作允許偏差總和及鋼柱壓縮變形總和就算合格，這種制作安裝一般在12層以下，層高控制不十分嚴格的建筑物。

(2)按設計標高制作安裝。一般在12層以上，精度要求較高的層高，應按土建的標高安裝第一節(jié)鋼柱底面標高，每節(jié)鋼柱的累加尺寸總和應符合設計要求的總尺寸。每一節(jié)柱子的接頭產(chǎn)生的收縮變形和豎向荷載作用下引起的壓縮變形應加到每節(jié)鋼柱加工長度中去。

2、框架梁的制作與安裝

高層、超高層框架梁一般采用H型鋼，框架梁與鋼柱宜采用剛性連接，鋼柱為貫通型，在框架梁的上下翼緣處在鋼柱內(nèi)設置橫向加勁肋。

框架梁應按設計編號正確就位。

為保證框架梁與鋼柱連接處的節(jié)點域有較好的延性以及連接可靠性和樓層層高的精確性，在工廠制造時，在框架梁所在位置設置懸臂梁(短牛腿)，懸臂梁上下翼緣與鋼柱的連接采用剖口熔透焊縫，腹板采用貼角焊縫。框架梁與鋼柱的懸臂梁（短牛腿）連接，上下翼緣的連接采用襯板(兼引弧板)全熔透焊縫，腹板采用高強螺栓連接。

由于鋼筋混凝土施工允許偏差遠遠大于鋼結構的精度要求，當框架梁與鋼筋混凝土剪力墻或鋼筋混凝土筒壁連接時，腹板的連接板可開橢圓孔，橢圓孔的長向尺寸不得大于2d0（d0為螺栓孔徑），并應保證孔邊距的要求。

框架梁的翻樣下料長度同樣不等于設計長度，需考慮焊接收縮變形。焊接收縮變形可用經(jīng)驗公式計算再按實際加工之后校核，確定其翻樣下料的精確長度。

框架梁上下翼緣的連接可采用高強螺栓連接或焊接連接，目前大部分采用帶襯板的全熔透焊接連接。施工時先焊下翼緣再焊上翼緣，先一端點焊定位，再焊另一端。

超高層建筑抗震設計范文第5篇

關鍵詞：建筑設計；建筑抗震設計；重要作用

引 言：建筑行業(yè)是我國重要的經(jīng)濟增長行業(yè)之一，關系到居民的切身利益。我國是多地震國家，但我國目前對地震的預防能力較弱，地震給我國帶來了及其巨大的災害，因此，要加強建筑設計中的抗震設計，這是進一步保障我國居民生命財產(chǎn)安全的重要措施之一。

1 我國建筑抗震設計的現(xiàn)狀

在建筑抗震設計領域，雖然我國在近年來有了長足的發(fā)展，但是，相比西方發(fā)達國家而言，發(fā)展緩慢，尤其是在抗震設計上，沒有能夠正確的處理好建筑設計和抗震設計的關系，雖然引進了一些西方歐美抗震設計理念，但缺乏符合本國實際的理論技術創(chuàng)新。很大方面存在著缺陷，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

1.1 設計中，沒有能夠深入研究地震對建筑結構破壞的層次和順序，難以做到重視主體的設計而兼顧細節(jié)問題。沒有能根據(jù)實際情況靈活變通的運用抗震設計準則。

1.2建筑抗震設計中缺乏科學規(guī)范的理論指導，缺乏實際經(jīng)驗的積累；我國對地質(zhì)地震的認識尚不夠完善，對地震的成因，預測，防治研究不夠深入，地震防治規(guī)范不夠科學。因此，在進行建筑結構抗震設計時候，缺乏一定的科學依據(jù)，或依據(jù)的是不完善的理論。因此，難以在建筑結構設計中完美融合防震設計理念。

1.3建筑抗震設計中，設計立足于固定參數(shù)，而忽視了實際情況，設計完全依據(jù)“計算設計”完成。而且將一定的地震或力學參數(shù)做出固定的規(guī)范，比如，在我國地震設計研究中，把地震的降級系數(shù)統(tǒng)一規(guī)定為2.81，將小震賦予固定統(tǒng)計意義。而小震多用于結構設計中，結構截面承載能力設計和變形的檢驗計算，需要依據(jù)一定的實際情況而行的。

2 我國建筑結構抗震設計標準

2.1 將概念設計理論和基于性能的設計理論相結合。結合建筑結構設計施工地的具體實際情況，做出科學嚴謹勘探，掌握第一手資料，綜合分析考慮，做出最優(yōu)勢的戰(zhàn)略設計組合。

2.2我國的建筑結構抗震設計要遵循中華人民共和國GB 500112010建筑抗震設計規(guī)范。辯證靈活運用其中抗震設計原則，嚴格執(zhí)行設計施工標準，借鑒其中經(jīng)驗，結合房建本地實際，科學設計。

2.3要堅持實施多級防震措施。傳統(tǒng)房建結構多采取的是三級設防措施，即小震不壞、中震可修、大震不倒。但在新的時期，房建結構必須是采取的多級設防模式，保護建筑主體抗震能力，減輕經(jīng)濟損失，使得建筑抗震中更加安全。

3 建筑設計在建筑抗震設計中的重要作用

3.1解決了建筑豎向布置設計的問題。

建筑豎向布置設計問題，主要是在建筑設計中，反映沿著高度或樓層結構質(zhì)量、剛度分布問題。無論是何種類型的建筑，無論是多層還是單層，都存在此類問題。尤其是在高層建筑和超高層建筑中，表現(xiàn)的更為突出。由于建筑使用功能的不同，如果建筑底層是購物中心或商場時，要求大空間和大柱距，而上部的樓層為寫字樓或多樣化的公寓時，前者要求設置柱，墻少，而后者則是以墻為主。由于建筑使用功能的不同，導致建筑物沿著樓層或高度分布的剛度和質(zhì)量都不協(xié)調(diào)、不均勻。其中較為突出的問題是沿著上下相鄰的樓層由于質(zhì)量和剛度相差較大，造成突變。這是建筑設計時必須要重視的問題。

在建筑設計中，要盡量確保沿著豎向結構的剛度均勻分布，特別是在結構不設置剛度較大的剛度轉(zhuǎn)換層時，更要注意。概念設計中，盡可能使剪力墻布置較為均勻，并沿豎向貫通到建筑的底部，同時避免某一樓層的剛度過小，避免地震時的扭轉(zhuǎn)效應。

3.2解決了屋頂建筑的抗震設計難題。

設計高層和超高層建筑時，屋頂建筑抗震設計也是整個設計的一個重要環(huán)節(jié)。近年來，從多數(shù)高層建筑抗震設計評定結果看，屋頂建筑設計還存在一些問題，例如：屋頂設計較高或者設計過重。屋頂設計較高或者設計過重，無形當中加大了屋頂建筑變形，而且地震作用也加大了，尤其對自身和屋頂之下的建筑物的抗震作用都不利。有時屋頂建筑的重心和屋頂之下的中心不在同一直線上，如果屋頂?shù)目箓?cè)力墻和屋頂之下的抗側(cè)力強出現(xiàn)間斷，在地震發(fā)生時，帶來的地震扭轉(zhuǎn)作用也會更嚴重，對抗震更不利。所以，進行屋頂建筑設計過程中時，應該最大限度的降低屋頂建筑的高度。選用強度較高、輕質(zhì)、剛度均勻的材料，使得地震作用傳遞不受阻礙；屋頂重心和屋頂之下的建筑中心在同一直線上；如果屋頂建筑非常高，屋頂建筑就必須具有較強的抗震性，讓屋頂建筑地震作用和突變降低到最小，盡量避免發(fā)生扭轉(zhuǎn)效應。

3.3合理進行建筑平面設計、布置設計，提高建筑抗震能力

建筑平面布置是建筑設計中的重要組成部分，其布置情況直接反映建筑使用功能和相關要求。平面設計布置時，要將內(nèi)墻的布置、柱子的距離、通道和樓梯的位置、空間活動面積大小、房間數(shù)量和布置、電梯井的布置等在建筑平面布置圖上進行明確。建筑的使用功能不同，在樓層布置上存在一定的差異。公寓、寫字樓、餐飲娛樂、商場等，在進行建筑布置時，空間和房間劃分上的差異較大。建筑平面布置多樣化的同時，要考慮結構的抗震要求，其中較為突出的問題是：建筑平面上的內(nèi)隔墻、填充墻、具有相應剛度和強度的非承重內(nèi)隔墻等墻體的布置不對稱；柱子和墻體的分布不協(xié)調(diào)不對稱；建筑結構剛度和質(zhì)量在平面上分布不均勻等因素導致建筑物在地震發(fā)生時，產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)地震作用，導致建筑損壞。

建筑平面布置設計對建筑抗震影響很大，進行建筑平面布置設計是，要盡可能確保建筑結構的剛度和質(zhì)量都均勻分布，結構要對稱協(xié)調(diào)，盡量避免突變，防止在地震時發(fā)生扭轉(zhuǎn)效應。墻體布置要均勻；剪力墻或抗震墻布置要和結構抗震要求相結合；剛度較大的電梯井要盡量居中布置，避免偏心。建筑平面布置設計要為結構抗側(cè)力構件的合理分布創(chuàng)造條件，要將建筑施工功能和結構抗震要求融為一體，以此來充分發(fā)揮建筑設計在建筑抗震設計中的基礎作用。

3.4提高高層建筑結構細節(jié)設計能力，實現(xiàn)結構抗震

高層建筑在進行結構設計、結構抗震細節(jié)設計中最關鍵的是薄弱環(huán)節(jié)的處理措施和對多道抗震設防措施的保證。結構抗震體系包含多個具有良好延性的分體組合，具有良好延性的結構構件通過設計連接，實現(xiàn)協(xié)同聯(lián)合工作。建筑面臨地震災害時，通常情況下在主震過后，多次余震往往會造成比主震破壞程度更大的結構損壞。建筑抗震結構體系只有最大程度的增加外部和內(nèi)部的冗余度數(shù)量，有意識的增加分布屈服區(qū)，來實現(xiàn)抵御以耗能為主的抗震性能要求。進行高度建筑結構設計時，不可片面過分強調(diào)構件強度，必須要綜合處理好結構構件的強弱關系，要保證構件具有較長的有效屈服時間，能有效實現(xiàn)結構延性，增加抗倒塌能力。

3.5優(yōu)化建筑體型設計，確保符合抗震要求

建筑體型設計主要包括建筑的平面形狀和立體空間形狀。大量的震害表明，在平面形狀復雜，如平面上外凸和凹進及側(cè)翼過多伸懸、不對稱側(cè)翼布置等，都及其容易在地震中遭受破壞。平面形狀相對簡單、規(guī)則的單層或多層建筑，在地震中出現(xiàn)嚴重破壞的機率相對較低，有的甚至完好無損。建筑沿著高度方向上立體空間內(nèi)形狀復雜或形狀不規(guī)則，如相鄰單元的高差差距較大，高出屋面的建筑部分高度過高、建筑裝飾懸伸過大等，由于沿著高度形狀上的變化，造成在地震時、建筑結構剛度發(fā)生突變的部位更容易發(fā)生破壞。

在建筑體型設計中，要盡量選擇平面和空間形狀較為簡潔和規(guī)則的體型。在建筑平面形狀上，要盡量選擇圓形、方形、扇形及矩形，要盡可能少做內(nèi)凹和外凸的體形，極可能不做非對稱的側(cè)翼和長度過長的伸翼。建筑體型布置時，要盡可能使建筑結構的剛度和質(zhì)量均勻分布，避免因為體形不對稱、剛度和質(zhì)量不均勻?qū)е陆ㄖ媾R地震時，出現(xiàn)抗震不利的扭轉(zhuǎn)反應。特別是在高層建筑設計中，通常為了立面美觀和藝術創(chuàng)意需要，難以避免設計較為復雜的體型，但是在設計時，一定要將建筑使用功能、結構抗震安全和建筑藝術結合起來，在確保建筑結構安全基礎之上進行藝術創(chuàng)作。

4 結束語

綜上所述，建筑行業(yè)關系到我國的經(jīng)濟發(fā)展和社會穩(wěn)定，關系到國民的生命財產(chǎn)安全，加強建筑抗震設計，提高抗震能力，是促進社會和諧穩(wěn)定的客觀要求。因此，在進行建筑的抗震設計時候，必須要將建筑的建筑設計和結構設計綜合協(xié)調(diào)起來，實現(xiàn)二者的配合，共同為建筑整體的抗震設計發(fā)揮出更強大的作用。

參考文獻：

[1] 賈昭.概念設計在建筑抗震設計中的體現(xiàn)及應用[J].中國新技術新產(chǎn)品，2009，（20）.