高层建筑结构抗震设计解析

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1、高层建筑结构抗震设计解析　　摘要：随着经济建设的快速发展，城市建筑的高度越来越高，体型变得更加复杂，同时建筑的抗震设计也显得更加重要和复杂。本文对高层建筑结构抗震设计进行探讨，重点分析了建筑抗震设计方法以及隔震结构设计，确保建筑的抗震效果。关键词：高层建筑；抗震结构设计；应力；基础　　随着社会经济的发展，城市建筑建筑的高度越来越高，体型变得更加复杂，抗震设计也变得愈加困难。“小震不坏、中震可修、大震不倒”的设计理念是得到普遍认可的，在这种情况下，如何做好建筑的抗震设计是工程设计的重要话题。　　1荷载与应力分析　　荷载与外力的种类　　建筑

2、的荷载指的是使结构或构件产生内力和变形的外力及其它因素，分为竖向荷载，以及水平荷载。此外，又分类为经常作用于建筑上的力，以及临时作用于建筑物上的力。在结构设计上，因固定荷载产生的长期应力，以及在固定荷载上再加上临时荷载时，视作短期产生的应力。对于在结构支承上的主要部分所施加的长期与短期的应力值，必须确定它们不得超过各容许应力值。　　荷载与结构因素　　刚接是指构件与构件之节点上的角度，即使受到外力使钢架产生变形之后，其角度仍然不会产生变化的连接形式。而框架结构则是指各节点的构件由刚接而成的构架。在对应于竖向荷载的结构方式上，比框架结构更能

3、够加长跨距，或降低框架的重量。在对应于水平荷载方面的构件上来说，若与框架结构相比，由于能够加强水平荷载，于是就被当作补强框架结构的抗震要素来使用。　　连接点的种类　　在建筑结构上，支点与节点都是的重要连接点，我们把连接建筑地基与其他结构体的接点称作支点，而把两支以上之构件的交点就称作节点。当构件上有外力作用时，在支点上产生反力的构件会维持静止状态。支点上所产生之反力的数量，会因支承方式而有差异，移动端在垂直于移动方向的方向上出现一个反力，回转端在直交方向上出现两个反力，固定端在直交的两个方向与固定端弯矩的一个方向上产生反力。　　应力与变

4、形　　轴方向力是当外力作用于材轴方向时的应力，若在任意点上相互产生拉力时就称作拉力，相互产生压缩时就称作压力。剪力则是指外力想要从构件轴线呈垂直方向切断构件之时，在任意点上产生之一对应力。弯矩是指外力想要对于构件产生弯曲作用时而在任意点上产生之一对弯矩。屈曲是指外力持续增加时的某一时刻急遽产生变形的现象。　　2基础结构种类　　基础的作用，乃是针对作用于建筑物的力，避免建筑物横向移动、下陷，或浮起，在地基上坚固地支持建筑物。为了支承建筑物，基础必须由拥有足够支承力的坚固地基去支承。至于将支承地基设置于哪一个地层中，是基础设计时的非常重要问

5、题。另一方面，当结构体基础的下沉量不均匀，且因位置不同下沉量出现差异时，就称不均匀下沉。若发生不均匀下沉时，结构体就会倾斜，或在结构体重发生龟裂。　　3抗震设计　　地震是难以预测以及精确计算的，地震作用而使建筑物承受的力，因地震作用的大小、地基的坚固度，以及建筑物固有的周期而异。地震作用的大小被评估为静态的水平力，通常都会随着建筑物的高度的增加，建筑物水平力的比例就会变小。对于某一方向的地震作用，相同方向的抗震要素的抵抗，会与其刚度成正比。　　施加于建筑物的地震作用　　由震源传来的地震波，当地表附近的地基越软弱时就越会增强，而且随着建筑

6、物增高及固有周期变长时，摇动的力就变小，而且越到建筑物的上方楼层，摇动的力就有变大的倾向。基于这些因素的考虑，定出施加于建筑物的地震作用，这被当作施加于建筑物各楼层的水平力来评估。　　抗震因素的配置　　毫无疑问，建筑物会从各方向承受地震作用，如果将整体建筑物当作是二维框架的集合体去考虑力的传递就容易使人理解。与地震作用的水平方向平行的框架负担着水平力，各层柱子与抗震墙等则按刚度比例负担地震作用。　　构架的变形抵抗　　对结构体施加水平力时，若超过其支承的弹性限度，变形就会急遽地增加，达到最大强度。在设计时，对于频度高的地震，通常都停留在支

7、承力的弹性极限以下，大地震时则不要超过其最大强度。　　构件的强度与韧性关系　　强度大的抗震因素不需要韧性。墙壁与斜撑的韧性较小，框架构架的韧性较大。　　抗震因素平面上的平衡　　抗震因素平面上的平衡不良的建筑物，在承受地震作用时容易产生伴随扭力回转的变形，刚性弱的部分就会产生很大的变形，使该部分的破坏有增大之虞。由于地震作用是属于惯性力，因此力的作用中心要与重心一致。所谓的在平面上采取平衡，也就是地震作用的中心，亦即重心与抗震因素之刚度的中心必须一致。即使框架的刚度一致的建筑物，当它向后退缩时，由于下方楼层的重心会从中心偏离，将会产生失稳

8、。此外，如抗震墙与钢骨框架之类的刚度大的抗震因素呈偏心配置的建筑物，就容易产生失稳。　　抗震因素之剖面上的平衡　　当抗震因素的刚度在上下方向不均匀，且硬楼层部与软楼层部混合在一起时，地震作用就会集中于软楼层