高层建筑抗震设计浅谈

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1、高层建筑抗震设计浅谈摘要：本文介绍了高层建筑抗震设计的理论，技术，措施，以及短柱处理。关键词：高层建筑；地震；抗震；设计；措施；短柱屮图分类号：TU97文献标识码：A文章编号：Abstract：Inthispaper,theauthorintroducedthedesignforaseismaticbuildingandpuncheonKeywords：building；earthquake；aseismatic；design；solution；puncheon0前言：我国《高层建筑混凝土结构技术规程》规定，10层及10层以上或房屋高度大于28m的住宅建筑和房屋高度大于24m的

2、其他高层民用建筑。地震是地壳在内、外营力作用下，集聚的构造应力突然释放，产生震动弹性波，从震源向四周传播引起的地面颤动。地震对高层建筑的危害是巨大的,在高层建筑设计中，抗震设计是非常重要的一个环节。一、抗震分析理论1・拟静力理论：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)。2.反应谱理论：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。3•动力理论：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

3、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、抗震分析与设计的新趋势1.基于性能的结构抗震设计现场理论PBD(Performance-basedDesign)方法。上世纪90年代美国学者Bertero.R和Bertero.V.V等研究人员首先明确提出了基于性能的抗震设计概念，这种方法主要是将结构的性能目标转化为破损指标和位移需求，并且对基于性能的抗震设计进行了持续的研究，并将其作为新一代的抗震设计方法。2.动力时程响应分析的状态空间迭代法。这种方法把现代控制理论中的状态空间理论应用到高层建筑结构动力响应问题。根据结构动力方程，引入位移与速度为状态变量，导

4、出状态方程，给出非齐次状态方程的解，进而建立状态空间迭代计算格式。经丁程实例验算，具有较高精度。特别对多口山度体系的多输入、多输出等问题的动力响应解法，效率较高。3.材料参数随机性的抗震模糊可靠度分析。该方法从结构整体性能出发，改变过去对结构抗震可靠度的研究只考虑荷载的不确定性而忽略了其他多种不确定因素，综合考虑了材料参数的变异性，地震烈度的随机性，烈度等级界限的随机性与模糊性对结构抗震可靠度的影响。研究成果可用于对现有的结构进行抗震可靠度评估，并可用于指导基于可靠度理论的结构抗震设计。三、三水准、两阶段我国《建筑抗震规范》对建筑的抗股设防提出“三水准、两阶段”的要求，“三水准

5、”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木地区抗震设防烈度的基木烈度地震时，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

6、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

7、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。第二阶段：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