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1、高烈度地区高层建筑结构的抗震设计【摘要】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。本文首先分析了目标及原则，然后详细分析了及应注意的问题【关键词】高烈度；高层建筑；抗震设计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、混凝土核心筒与伸臂桁架组成的一种具有多道抗震防线的高层结构体系。这种结构体系主要是由伸臂桁架构造加强层，不仅使结构传力路劲明确，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。一、高烈度
2、地区高层建筑结构抗震设计目标及原则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。高层建筑结构抗震设计原则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
3、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。2）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
4、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，最终提高整体的抗震能力。3）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1。二、高烈度地区高层建筑结构抗震设计及应注意的问题1、控制结构超
5、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：当房屋高度超过米，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支剪力墙结构房屋最大使用高度A级最大高度100米，B级120米的限值；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，属于扭转不规则平面以及结构；标准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，在框架柱内设置芯柱，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；对于个别框支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，标准层的个别框支墙柱则按照中震计算结果，满足中震不屈
6、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。2、超限高层建筑结构弹塑性分析结构弹塑性分析主要是根据建筑抗震设计规范，采用美国CSI公司的Perform3D 软件进行弹性分析。该软件能够很好的体现基于性能的抗震设计理念，在软件中引进了美国基于性能的设计规范，对结构进行弹塑性状态下的地震性能做出准确评估。高层建筑抗震性能设计指标，主要是对不同设防目标的建筑物采用不同的抗震要求，美国公司提出了一种结构性能水准分为三个等级以及两个范围，分别采用S-1到S-5来表示：S-1称之为“立即可
7、用性能水准”， S-2称之为“破坏控制性能范围”， S-3称之为“生命安全性能水准”， S-4称之为“极限安全性能范围”， S-5称之为“防治倒塌性能水准”，因此，根据这种标准对结构抗震设计制定了较为详细的抗震性能目标，如下表1所示：弹塑性的精力计算主要是采用静力退服分析方法，对三维结构模型施加X向以及Y向的侧向荷载，经过计算之后，在同一坐标体系中绘制出结构，在计算的结果中，结构在X向侧向荷载以及Y向侧向荷载作用力下，能力曲线与需求曲线都没有交点，并且能力曲线已经超越了最高点，呈现下降的趋势，在罕遇地震下变形计算，如下图4所示：结构在加固之前，在中震以及罕遇地震下，X向以及Y向的地震波，框架柱
8、以及框架上就会有大量的塑性铰产生。产生的塑性铰超过总数的55%，在整个结构中就会有大部分的构件进入到屈服状态下，在中震以及罕遇震下的建筑结构塑性铰的分布情况，如下图5所示：3、抗震加固设计对于高层建筑物的框架柱应该采用外包钢筋混凝土从而加大截面，并且适当的加大薄弱层柱以及跨层柱的主钢筋，增加钢筋网，对原来的框架梁以及作用设备荷载比较大，承载力不足的次梁应该采用高强度的钢铰线，最终提高抗震能力。使用此种方法，由于只是对框架柱进行抗震加固，以及增加了截面，因此，在加固之后，不会出现部分框架柱不屈服的现象，对主梁以及次梁进行抗震加固，能够使绝大部分的构件满足抗震要求。如下图6所示：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。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，由于连梁的内力以及自身的刚度都与抗震能力相关，所以，在高烈度地区高层建筑结构抗震设计中应综合考虑，将相互之间的影响因素相互协调，从而制定出科学合理的抗震设计方案，达到高层建筑抗震要求。
