高层建筑抗震设计规范精选(十四篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的14篇高层建筑抗震设计规范，期待它们能激发您的灵感。

篇1

关键词：建筑抗震设计；发展与背景；最新修订；注意的方面

中图分类号：TU2文献标识码： A

引言

继唐山大地震，近年来我国陆续又发生大规模的严重地震，不断在敲响建筑抗震的警钟，《建筑抗震设计规范》也在我过建筑科技科研人员的精心研究下，做出了一次又一次的改动变更。随着科技的进步与经济的发展，在人民政府的带动下，越来越多的高层住宅，高层办公用楼等高层建筑陆续出现在了我们的视线中。所以为了人民更安全的生活，我们需要在高层建筑的设计上响应规范的微调，做出一些变化。本文结合了《建筑抗震设计规范》的发展进程与最新的修改，对于高层建筑的抗震设计给出了一些新的见解。

1 《建筑抗震设计规范》的发展与背景

我国最早期的建筑工程抗震设计主要参考苏联的《地震区建筑抗震设计规范》。1959年和1964年,我国曾两次起草并拟定了包括各类工程结构的《地震区建筑抗震设计规范》(草案),虽然未正式颁布,但对以后的工程抗震设计仍起了重要的作用[1]。而后，随着国力的发展与技术的提高，我国于1974年正式颁布了第一本工程抗震设计规范――TJ11―74《工业与民用建筑抗震设计规范》(试行)。1978年,TJ11―78《工业与民用建筑抗震设计规范》(简称《78规范》)[2],国家建委批准颁布。1989年,GBJ11―89《建筑抗震设计规范》(简称《89规范》)[3]，建设部批准颁布。1990年开始实施,并于1993年作局部修订。2001年,GB50011―2001《建筑抗震设计规范》(简称《2001规范》)[4],建设部和国家质检总局联合。于2008年5・12汶川地震后作了局部修订,成为GB50011―2001《建筑抗震设计规范》(2008版本)[5]。2010年,GB50011―2010《建筑抗震设计规范》,目前已完成报批手续。我国在建筑工程抗震设计领域的规范基本成型。

2 建筑抗震设计规范的最新修订

修订主要依据住房和城乡建设部建标[2006]77号文件通知进行的。于2007年7月对《2001规范》开始修订,2008年4成初稿。而2008年5月12日发生了汶川地震,面向全国征求意见的修订计划工作暂时中断,但是编制组成员迅速进入灾区开展震害调查,取得大量的建筑破坏资料数据,为规范修订提供宝贵而珍重的参考。震害资料显示,建设规划选址应充分考虑各种地质情况影响,中、小学校舍和医院等重要建筑应提高抗震设防类别,各类结构的重要部位和薄弱部位、例如楼梯间等应予加强,结构防止连续倒塌和强柱弱梁设计问题应予重视等等。根据住房和城乡建设部落实国务院《汶川地震灾后恢复重建条例》的要求,在认真总结建筑震害经验的基础上,对《2001规范》作了应急的局部修订,于2008年7月30日颁布了GB50011―2001(2008版)《建筑抗震设计规范》。局部修订的修订内容有:

(1)依据地震动参数区划图的局部修订,对四川、陕西、甘肃地震灾区的设防烈度予以变更;

(2)增加山区场地建筑抗震设计的专门要求;

(3)从概念设计的角度,提出建筑结构体系需要注意和改进之处;

(4)提高楼梯间抗震安全性的对策;

(5)抗震结构材料性能和施工要求的局部调整；

(6)增加一定数量的强制性条文。

在完成2008版局部修订之后,《2001规范》的修订工作步入正轨,认真吸取汶川地震的震害经验,按要求于2009年12月完成审查并报批。2008版和2009年修订基本延续了《2001规范》的主要抗震设计理念和方法。

3 高层建筑抗震设计中应该注意的方面

3.1结构体系与材料的选用

在地震常发区，建筑结构体系或材料的选用是否合理是人们特别关注的事情。在我国，低于150 米的建筑采用的结构体系主要有三种：筒中筒、框―筒和框架―支撑体系。其它国家的高层建筑也常采用这些体系。但国外建筑大多都是钢结构建筑，而我国钢筋混凝土建筑的比例高达9 成。如此高的钢筋混凝土结构及混合结构，国内外对如此高比例的钢筋混凝土建筑的抗地震作用并没有很好的经验。混式结构的钢筋混凝土内筒常常要承受70%至90%的震层剪力。采用钢筋混凝土核心筒结构，则应将钢筋混凝土结构的位移限值作为变形控制的基准；但因为此结构的弯曲变形侧移比较大，采用刚度较小的钢框架协助减小侧移的方式，不仅效果不明显，而且会使钢结构负担显著增大，有时必须通过设置伸臂结构或增加混凝土筒的刚度的方式产生加强层才能达到规范的侧移限值；如果柱距或结构体系发生变化时，就应设置结构转换层。转换层和加强层产生的大刚度容易造成结构刚度的突变，往往会造成柱构件剪力的突然加大，外框架柱连接处与转换层构件或加强层伸臂之间很难保证强柱弱梁。因此要慎重选择转换层和加强层的结构模式，尽可能降低它们的刚度，避免其造成的不利影响

3.2场地和地基的选择

建筑的场地以及地基的选择对于高层建筑的抗震能力具有直接的影响，是建筑抗震设计的基础，在进行建筑场地以及地基的选择时，应该充分了解当地的地震活动情况，对当地的地质情况进行有效性、科学性的勘察，在收集丰富资料的基础之上对场地进行综合的分析和评价，评估当地的抗震设计等级，对一些不利于抗震设计的场地应该尽可能的进行规避，而实在无法规避的应该有针对性的做好相应的处理措施，在高层建筑地基选择过程当中应该尽可能的选择岩石或是其它具有较高密实度的基土，从而提高建筑地基的抗震能力，尽可能的避开不利于抗震的软性地基土，对于一些达不到抗震要求的地基应该采取相应的措施进行加固和改造，使其能够符合相应的标准。

3.3建筑结构的规则性

在进行建筑结构设计的过程当中，应该尽可能的按照规则来，尤其是抗侧力结构应该尽可能的简单化，从而保证可靠性和承载力分布的均匀性；建筑结构的平面布置应该选择形状比较规则的图形，这样在发生地震的时候能够确保建筑整体的承载力均匀分布；应该尽可能的避免不规则的结构平面，造成建筑结构质心和刚心出现交错，这样一旦出现地震；一些和刚心距离比较大，刚度不足的构件就会发生侧移，受到较大的地震力的影响，有可能因为承受不住而发生损坏，最终导致建筑由于某个构件的损坏而发生倾斜和倒塌，为了防止抗侧力结构横向刚度突然出现变化，应该使垂直方向的抗侧力的截面积从上到下逐渐的递减。

3.4楼梯间设计的加强

楼梯的结构是直接或间接与主体结构相连的,例如，对于框架结构房屋，楼梯事实上是主体框架结构的一部分，在地震作用下，斜向构件梯段板也要承受剪力，这有可能导致梯段板断裂。梯段板通常有半个层高，两个标高处的水平位移有差值，容易使梯段板拉裂。另外，其各跑段梯段板的振型不一定相同和同步，容易导致梯段板底部受力钢筋与梯段板分离，钢筋断裂，还可能导致平台梁受扭破坏。在框架结构楼梯中由于存在休息平台，易形成短柱*除此以外，楼梯间高度相当于1.5个层高，这也会对楼梯间的稳定性造成影响.施工缝的留置也可能会影响楼梯的稳定性。多层民用房屋结构中，楼梯多为现浇板式结构，楼梯的施工应与楼房其他主体结构的施工同步进行，才能保证房屋的主体结构安全和抗震效果。这样，在楼梯中就不可避免地留置一定数量的施工缝，施工缝的留置位置和支模方法直接关系到主体工程质量和施工难易程度。

为加强楼梯间的整体性及墙体的稳定性，以增强其空间刚度，应加强纵横墙体之间的可靠连以限制墙体裂缝的产生，发展及倒塌。

（1）顶层楼梯间墙体应沿墙高每隔500mm设2Φ6通长钢和Φ4分布短钢筋平面内点焊组成的拉结网片或Φ4点焊网片；7~9度时，其他各层楼梯间墙体在休息平台或楼层半高处设置60mm厚、纵向钢筋不应少于2Φ10的钢筋混凝土带或配筋砖带；配筋砖带不少于3皮，每皮的配筋不少于2Φ6，砂浆强度等级不应低于M7.5且不低于同层墙体的浆强度等级。

（2） 楼梯间及门厅内墙阳角处的主梁支承长度不应小于500mm并应与圈梁连接。

（3）突出屋顶的楼梯间，除其构造柱应伸到顶部!并与顶部圈梁连接外，所有墙体应沿墙高隔2Φ6通长钢和Φ4分布短钢筋平面内点焊组成的拉结网片或Φ4点焊网片。

4 结语

我国的《建筑抗震设计规范》还会在今后的实践中吸取更多的经验，从而成长的更加成熟，而高层建筑的成熟也将称为这我国走向小康社会的鲜明符号。在高层建筑的设计上积极响应《建筑抗震设计规范》是对人民群众安全的责任。从长远角度看，开发各种合理的实用可行抗震设计策略，是一件非常重要且有意义的事情。

参考文献

[1]TJ11-74 工业与民用建筑抗震设计

[2]GB 50011-2001 建筑抗震设计规范[S].2008版

[3]王亚勇 《建筑抗震设计规范》的发展沿革和最新修订 《建筑结构学报》 2010年6月

篇2

关键词：抗震；民用建筑

中途分类号：TU24 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2014）-01-0196-01

一、高层民用建筑设计特点

（一）控制建筑物的侧移

在地震的作用下，建筑结构所产生的水平剪切力，是建筑物产生明显的侧移。随着建筑物的高度不断增加，结构的侧向位移快速增大，结构变形也随之增大，侧向位移过大将使结构产生附加内力，当期超过一定限度值时将使整个结构倒塌。因此必须将侧移限制在一定范围之内，保证建筑结构应有的强度刚度稳定性，才能结构安全以及其功能的使用。

（二）地震中产生的水平力

水平力会使建筑物产生倾覆力矩，而且在竖向结构中产生很大的轴力。对高度一定的建筑物而言，竖向荷载基本是不变的，而水平方向上地震作用的数值大小往往会随着高层建筑结构动力特性的不同而存在较大幅度变化。

（三）建筑结构的延性设计

高层民用建筑随着高度的增加，在地震的影响下易产生形变的可能性越大。所以就应该要求建筑结构有足够的抗震以及变形能力，设计应遵循“强柱弱梁，强剪弱弯、强节点、强底层柱”的设计原则尽可能设置多道抗震防线，主要耗能应有较高的延性和适应的刚度。从而能使建筑结构能承受吸收和消耗大量的地震能量。同时要控制薄弱的部分有足够的形变能力，又不使其发生位移。在结构上采取更精准的设计，使建筑结构具有足够的延性。

二、高层民用建筑抗震设计

（一）场地、地基的选择

选择场地地基首先要根据实际工程的需要，同时还需考虑地震活动情况。分析天然地基的抗震承载力要根据不同的场地来进行，另外分析地震所造成的危害程度，也要根据不同的施工场地来进行。对避让距离的确定可根据地震强度、断裂的地质历史、场地的土地厚度进行，进而有利于对场地范围内地震断裂的确定。必须确保避开那些对建筑物不利的地段进行地基的选择。

（二）良好的抗震结构体系

高层民用建筑结构在抗震设计时应考虑选择适当的抗震结构类型，设计结构尽可能要考虑其抗震的安全特点以及它的经济性。

（三）结构隔震和消震

为了提高结构的的整体抗震性能，隔震和消能减震等抗震技术应用于设计使用功能有特殊要求的建筑，耗能元件及其体系可错开地震动卓越周期，从而防止共振破坏，减轻地震振动及风振。隔震即在建筑物基础与上部结构之间设置设置一层隔震层，使房屋与基础隔开隔离地面运动能量向建筑物的传递，以减小房屋结构的地震反应实现地震时建筑物只发生较轻微运动和形变从而保证建筑物的安全。消能减震则是通过在建筑物中设置消能部件，使地震中输入到建筑物的能量的一部分被消能部件所消耗，另一部分被结构的动能变形承担以达到减振抗震的目的。

三、建筑抗震要点

（一）规则结构

建筑物尤其是高层建筑物设计应符合抗震概念设计要求，对建筑物进行合理布置。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，因为该种建筑结构能够容易估计出其地震反应，易于采取相应的抗震构造措施并进行细部处理。结构的规则是指建筑物平立面外形尺寸、抗侧力构建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，质量延建筑物竖向变化均匀，同时保证建筑物有足够的抗扭转刚度，以减小结构扭转的影响。并且应该尽量满足建筑物在竖向上重力荷载受力均匀，以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。

（二）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或位移延性比，然后根据构件变形与机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要求，选择坚硬的场地土来建造高层建筑等方法减小地震能量输入。

（三）减轻结构自重

对于同样的地基条件下的建筑结构设计，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，而高层建筑物由于其高度大、重心高等特点，在地震作用时期倾覆力矩也随之增加，因此，为了尽量减少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。

补充：建筑抗震的相关理论主要包括拟静力理论、反应谱理论、动力理论。

四、结束语

我国对建筑结构抗震设计的研究有很多，但这些研究一致认为高层民用建筑的抗震设计的重要技术政策就是经济与安全的关系。因此抗震设计就要抓好经济与安全的关系。

参考文献：

[1]胡聿贤 地震工程学{m}北京：地震出版社，2005

篇3

【关键词】 弯曲变形；相对刚度；侧向刚度比

【中图分类号】 TU971 【文献标识码】 C【文章编号】 1727-5123（2011）02-132-03

1前言

为适应现代建筑体型造型日趋复杂的需要，保证建筑结构竖向刚度变化的均匀性，防止出现刚度突变的情况，国内外相关规范规程对建筑结构楼层侧向刚度及其沿结构高度变化情况均作出明确规定，通过控制层刚度比可以直观地把握结构楼层侧向刚度沿竖向分布的不均匀程度，衡量结构竖向规则与否以及是否形成结构薄弱层、地下室能否作为嵌固端、转换层刚度是否满足要求等等。

本文通过分析以剪切变形为主和以弯曲变形为主的高层建筑结构在地震作用下楼层侧向刚度及其比值，得到目前《建筑抗震设计规范》（GB50011－2001）中采用地震剪力和位移比值的刚度计算方法对弯曲变形为主的建筑结构是不太合适的。

2刚度计算方法

我国《建筑抗震设计规范》（GB50011－2001）和《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3－2002）为了控制建筑结构的竖向不规则性，提出了侧向刚度比的控制指标，并根据不同的应用范围，提出三种刚度比的计算方法，即地震剪力和地震层间位移比（以下简称有效刚度）、剪切刚度和剪弯刚度。

本文提出采用相对刚度的方法计算楼层侧向刚度，即楼层剪力和层间位移角的比值。

2．1有效刚度（地震剪力和地震层间位移的比值）。根据《建筑抗震设计规范》第3．4．2和3．4．3条及《高层建筑混凝土结构技术规程》第4．4．2条的条文说明中建议的方法，楼层的侧向刚度可取地震作用下的层剪力与层间位移的比值计算，其刚度的计算公式为：

4结论

由以上算例和工程实例可见，对于以剪切变形为主的结构，采用国内规范的有效刚度的方法判断楼层侧向刚度是否突变是合理的。而对于以弯曲变形为主的高层建筑结构，采用目前国内规范的相关条文均无法合理地控制楼层侧向刚度变化；而按照相对刚的方法设计的结构、结构概念以及工程经验是一致的，可以有效的反映楼层侧向刚度的变化。

参考文献

1中华人民共和国行业标准.高层建筑混凝土结构技术规程.JGJ3-2002.北京.中国建筑出版社，2002

2中华人民共和国国家标准.混凝土结构设计规范.GB50010-2002.北京.中国建筑出版社，2002

3中华人民共和国国家标准. 建筑抗震设计规范.GB50011-2001.北京.中国建筑出版社，2001

4廖宇飚等.高层建筑结构侧向刚度变化及其控制方法研究(I).工程抗震与加固改造，2005.10

5黄小坤等.高层建筑结构侧向刚度变化及其控制方法研究(II).工程抗震与加固改造，2005.12

6胡兴福等.带转换层结构侧向刚度计算的规范方法研究.四川建筑科学研究，2006.6

7徐培福等.剪力墙竖向不连续结构的震害与抗震设计概念. 建筑结构学报，2004.10

篇4

关键词：周期比,位移比,刚度比

中图分类号：[TU208.3] 文献标识码：A 文章编号：

一、前言

地震能对人民生命财产带来极大危害，因而结构抗震设计就成为结构工程师的一项重要职责和使命，由于地震的复杂性，使得抗震设计中涉及许多参数，对这些参数的正确取用以及对计算结果的合理性判断也就显得尤为重要。下面将对这些问题逐一描述。

二、基本概念

上下层楼层刚度比。顾名思义上下层楼层刚度比为上层楼层刚度与下层的楼层刚度的比值，但关于楼层刚度的计算，目前有三种算法：

地震剪力与地震层间位移的比值Vi/Ui(见《建筑抗震设计规范》3.4.3条文说明) ;

剪切刚度Ki=GiAi/hi（见《高层建筑混凝土结构技术规程》附录E.0.1）;剪弯刚度i/Hi（见《高层建筑混凝土结构技术规程》附录E.0.2）。

其中第一种算法用于侧向刚度规则性判断时选用，适用与普通结构，第二种算法用于底层转换层结构，第三种算法用于高位转换结构。对带转换层的结构应分别用第一种算法和第二种（或第三种）算法计算刚度比，并分别满足相应的规范限值。

刚度比超限经常遇到的是由于上下层高的变化引起的，当下层层高比上层层高高很多时,而上下层柱和墙断面不变时，由于下层层高大,层间位移也大, 导致Vi/Ui小于上层,上下层楼层刚度比就会出现超限情况，此时可通过加大下层柱和墙断面,或减小上层柱和墙断面来解决,当超规范不太多时通过调整上下层砼强度等级的办法也实现刚度比调整。对于带转换层的结构，则需要根据具体情况调整落地墙的数量来处理。

图1,图2为一带转换层结构的23层商住楼,二层为转换层,采用梁式转换,经计算,刚度比结果如下:

采用的楼层刚度算法:剪弯刚度算法

采用的楼层刚度算法:剪弯刚度算法

转换层所在层号= 2

转换层下部结构起止层号及高度= 1 28.40

转换层上部结构起止层号及高度= 3 46.00

X方向下部刚度= 0.078E+08X方向上部刚度= 0.1373E+08

X方向刚度比= 1.26

Y方向下部刚度= 0.1056E+08 Y方向上部刚度= 0.1997E+08

Y方向刚度比= 1.35

Y方向刚度比超限, X方向刚度比也接近限值.说明转换层以下刚度较小,通过调整见图3,在端部增加落地剪力墙,增加底部刚度,经计算结构如下:

X方向下部刚度= 0.091E+08X方向上部刚度= 0.1373E+08

X方向刚度比= 1.078

Y方向下部刚度= 0.1342E+08 Y方向上部刚度= 0.1997E+08

Y方向刚度比= 1.0635

X,Y向刚度比均接近1.0, 较好的满足规范要求!

五、结束语

结构抗震设计是一项非常复杂的工作，涉及的因素也远非限于上述问题，除了计算以外，还有很多抗震概念设计和构造措施等重要内容需要考虑，特别是建筑体型和结构形式的合理选用，则更需建筑师和结构工程师相互配合.但是作为结构工程师则一定要通过对结构本身特性仔细分析,合理方案布置,选用正确的计算模型和计算参数,得到合理的计算结果,并采取相应的抗震构造措施来实现结构良好的抗震性能.

参考文献

(1) 高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ3-2002版

(2) 建筑抗震设计规范 GB50011-2001 2008版

(3)建筑结构抗震设计 河南科技出版社 1991版

篇5

[关键词]剪力墙结构、受力性能、抗震设计

[中图分类号]F407.9 [文献标识码]A [文章编号]1672-5158（2013）06-0245-01

前言

剪力墙结构是指用钢筋混凝土墙代替框架结构中的柱，以承受竖向荷载、抵抗水平荷载的结构。其最大特点是能够有效控制结构水平作用。《建筑抗震设计规范》（2010年版，以下未注明处相同）称之为抗震墙，本文按照工程界习惯称作剪力墙。多数情况下，剪力墙截面高度大于其厚度8倍，厚度相对而言较薄，一般仅为200～300mm。因此，从墙体尺寸可以看出，其墙身平面内抗侧刚度很大，相反，平外面刚度却很小。根据这一特点，在进行结构方案布置时，墙体应当沿建筑物主轴方向均匀布置，利用平面内较大刚度承受纵横两个方向的水平和扭转作用。抗震设计中，要求在正常使用及小震作用下，处于弹性工作状态；在中等强度地震作用下，允许进入弹塑性状态，但应具有足够承载力、延性；在强震作用（罕遇烈度）下，不应出现倒塌。此外还应保证结构稳定。现通过对剪力墙结构中抗震设计的相关要素分析，希望和广大结构设计人员进行交流，共同进步。

受力性能

（1）整体墙和小开口整体墙

由于没有洞口或洞口很小，此类墙可以看作是一个整体悬臂墙。在轴向压力和水平力作用下，悬臂墙破坏形态主要是弯曲破坏。弯曲破坏又分为大偏压和小偏压破坏，要设计成“延性剪力墙”就是要把剪力墙的破坏形态控制在弯曲破坏中的大偏心破坏范围。从墙体尺寸而言，细高的剪力墙（高宽比大于）容易设计成弯曲破坏的延性剪力墙。另外，墙肢的平面长度（即墙肢截面高度）不宜大于8米。当一个结构单元中有少量长度大于眯的大墙肢时，计算中楼层剪力主要由这些大墙肢承受。一旦地震，尤其是在罕遇烈度地震时，大墙肢容易首先遭受破坏，而小的墙肢又无足够配筋，使整个结构可能形成各个击破。当墙的长度很长时，可以开设洞口，将长墙分成较小长度、较均匀的肢墙，保证均匀受力。

（2）连肢墙

实际工程中，剪力墙经过门窗分割形成连肢墙。洞口上下部位是连梁，洞口左右部位是墙肢。连肢墙的设计应把连梁放在抗震第一道防线，在连梁屈服前，不让墙肢破坏。连梁自身要做到受剪承载力高于弯曲承载力。目的就是“强肢弱梁”和“强剪弱弯”。无论是在整体的开洞剪力墙设计，还是在连梁、墙肢等局部构件上的设计，都体现上述原则，才能保证墙肢安全。当连梁破坏时，结构会继续承载，直至墙肢截面屈服。

结构设计

（1）强剪弱弯

为避免脆性剪切破坏，应按照”强剪弱弯”的要求设计剪力墙墙肢。一般的方法是将剪力墙底部加强部分的剪力设计值增大，提高抗剪承载力。《建筑抗震设计规范》6.2.8条规定了各个抗震等级剪力墙底部加强部位的剪力设计值应乘以不同的剪力增大系数，以此进行抗剪配筋设计，从而实现“强剪弱弯”的结构受力性能。

（2）加强底部塑性铰区

一般在底部剪力墙弯矩最大，底截面钢筋屈服后会形成塑性铰区。而且，塑性铰区（分布于一定范围）是剪力最大部位，在反复荷载作用下，会形成交叉裂缝，可能出现剪切破坏。所以在塑性铰区要采取加强措施，即底部加强部位。《建筑抗震设计规范》6.1.10条规定了底部加强部位的具体高度要求。目的就是提高受剪承载力，加强抗震的构造措施，提升结构的弹塑性变形能力。

（3）限制轴压比

为保证剪力墙延性，避免截面上受压区高度过大而出现小偏压情况，应当控制剪力墙加强区截面相对受压区高度，但截面受压区高度与截面形状有关，实际工程中剪力墙截面复杂，会增加计算受压区高度的困难。为此，《建筑抗震设计规范》采用简化方法，限制截面的平均轴压比。计算轴压比时，规范采用了重力荷载代表值作用下的轴力代表值，即考虑重力荷载分项系数1.2后的最大轴力设计值。《建筑抗震设计规范》6.4.2条具体要求了各个抗震等级下的墙肢轴压比限值。在这里笔者想说明，2010年版《建筑抗震设计规范》6.4.2条较之前版本规范，增加了剪力墙抗震等级三级时0.6的轴压比限值要求（之前版本对抗震等级三级无轴压比限值要求）。

（4）设置边缘构件

边缘构件分为约束边缘构件和构造边缘构件两类。约束边缘构件是指用箍筋约束的暗柱，端柱和翼墙，其箍筋较多（配箍率特征值相对较大），对混凝土的约束较强；构造边缘构件的箍筋较少，对混凝土约束较差或没有约束。剪力墙墙肢的塑性变形能力和抗地震倒塌能力，除了与纵向钢筋有关外，还与截面形状、截面相对受压区高度（轴压比），墙梁端的约束范围、约束范围内的箍筋配箍特征值有关。当截面相对受压区高度（轴压比）大到一定时，需要设置约束边缘构件，使墙肢端部成为箍筋约束混凝土。《建筑抗震设计规范》6.4.5条对边缘构件的尺寸、配筋都做了具体的说明。特别是6.4.5-2款规定了“一、二、三级抗震墙，以及部分框支抗震墙结构的抗震墙，应在底部加强部位及相邻的上一层设置约束边缘构件，在以上其他部位可设置构造边缘构件。”这一点刚好就和本文之前提到的“加强底部塑性铰区”一节相呼应，可以看出，通过设置约束边缘构件，可以提高墙肢端部混凝土极限压应变、改善剪力墙延性。

（5）控制墙肢截面尺寸

剪力墙墙肢截面厚度，除了要满足承载力的要求外，还要满足稳定和避免过早出现斜裂缝的要求。一股情况下，把稳定要求的厚度称作最小厚度，通过构造满足。在实际结构体系中，

楼板以及与剪力墙平面外相交的剪力墙，是剪力墙的侧向支撑，可防止剪力墙失稳。通常情况下，剪力墙最小厚度由楼层高度控制。《建筑抗震设计规范》6.4.1条规定了剪力墙最小厚度要求。设计时需留意。另外，就是本文之前提到过的墙段高宽比不宜小于3，《建筑抗震设计规范》6.1.9条也做了具体的要求。

（6）配置分布钢筋

《建筑抗震设计规范》6.4.3条对剪力墙内分布钢筋的配置提供了具体说明。特别是6.4.3-1款：“一、二、三级抗震墙的竖向和横向分布钢筋最小配筋率均不应小于0.25%，四级抗震分布钢筋最小配筋率不应小于0.20%。”剪力墙中，分布钢筋的作用主要是：抗剪、抗弯、减小收缩裂缝等。如果竖向分布钢筋过少，墙肢端部的纵向受力钢筋屈服后，裂缝将迅速开展，裂缝的长度、宽度都较大；如果横向分布钢筋过少，斜裂缝一旦出现就发展成主要斜裂缝，剪力墙将沿斜裂缝被剪坏。因此，墙肢的竖向和横向分布钢筋最小配筋率是根据限制斜裂缝开展要求确定的。

结束语

剪力墙结构具有较好的抗震性能，且结构布置灵活，可以很大程度减小结构构件对建筑的使用影响，所以高层住宅较多使用这种结构形式。在抗震设计中，针对剪力墙结构受力体系及相关规范条文进行分析理解，合理采用计算分析方法，并采取相应构造措施，相信剪力墙结构能够以更加经济、实用的优势展现在住宅设计中，具有更广阔的发展前景。

参考文献

篇6

引言

我国地域内所发生的地震，绝大部份属于这种“构造地震”的类型。由火山爆发所产生的“火山地震”或因岩洞崩塌、局部地面陷落所引起的地震，在我国很少发生。

许多国家在高层建筑的抗震设计方案中，已经出现了新的结构。如美国纽约的高层建筑物，建在于基础分离的98个橡胶弹簧上，日本的建在弧型钢条上防地震建筑物，明显的在建筑结构体型上，改变了传统的插入式刚箍捆住内力的结构体系。

在2010年12月1日施行的《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）和2011年10月10日开始施行的《高层建筑混凝土结构技术基础》（JGJ 3-2010）是综合了各国高层建筑设计的成功经验，同时结合我国地震灾害的特点，对我国高层建筑设计提出了新的标准和要求。

世界抗震设计经验

1.美国抗震措施

美国是一个地震较多的国家，其西海岸重要城市洛杉矶正好处在环太平洋地震带上，而整个加州也是全球地震高发地区之一。高层建筑的抗震问题以及如何将地震带来的损失降到最低，一直是人们密切关注的问题。其中关于高层建筑的一些抗震措施。

（1）控制高层建筑的层高

在地震频发的洛衫矶市，除了市中心作为地标建筑的一些超高层建筑，其余地段均是多层低层建筑。尤其值得注意的是在土层薄弱和不利地段加州政府通过立法禁止建造高层建筑。对于高层建筑而言，地震力和风力是控制荷载，且都是水平作用力，层高过高，对建筑抗震和抗风都十分不利。控制在地震区域的建筑层高，是有效降低震害的手段之一。

（2）选用轻质建材

美国大部分地区均是低层建筑，且均是木结构，围护材料和隔墙也多采用石膏板、刨花板等轻质板材。采用轻质建材的建筑，在地震力作用下，自身结构受到更小的影响，且即使受到破坏，较轻的建材也能有效减轻造成的二次破坏。

（3）选用高强度高延性建材

美国另一重要的防震措施是在高层建采用钢结构，而低层建筑就采用木结构。钢材与木材都是高延性的材料，具有足够的柔度。在地震发生时，可以通过自身变形消耗掉地震能量，在抗震要求更高的超高层建筑中，则添加上阻尼减震器，也可以大大提高建筑的延性和抗震性能。

2.日本抗震措施

日本全岛都处在地震频发区域，每年都会发生约1000余次地震，在高层建筑防震抗震方面，有丰富的经验。

（1）提高建筑物的强度和刚度

日本的高层公寓很多，大部分的住户在购买公寓中都会特别看重抗震设计水平。号称日本第一高层公寓的大楼中，采用了与美国世贸大厦相同的钢管，其抗震性能主要来源于采用高强度高刚度的优质建材，确保了建筑物的抗争性能，也是公寓能得以畅销的重要原因

（2）选用橡胶材料加强延性

日本东京的一些超高层建筑都进行了严密的抗震设计，其中一个重要措施就是在建筑使用高强度的橡胶作为基底材料，同时在建筑中心也选用天然橡胶作为基层，提高了建筑物的抗震性能。

（3）“局部浮力”抗震系统

近年来日本新研制了“局部浮力”抗震系统，将建筑物的上层结构与基础部分分离开，采用这种“局部浮力”系统进行连接，借助水的浮力来加强建筑整体的延性，其工作原理大体上与阻尼减震系统和橡胶减震系统类似，但据报告有更好的抗震效果。

新增条款的意义分析

《建筑抗震设计规范》和《高层建筑混凝土结构技术基础》新增了若干条款，本文列出对抗震设计影响较大的条款进行分析。

1. 新增的通用条款

（1）抗震设计的高层建筑混凝土结构，当其房屋高度、规则性、结构类型、场地条件或抗震设防标准等有特殊要求时，可采用结构抗震性能设计方法进行分析和论证。

此条款明确了在高层建筑设计中，抗震设计的核心地位，高层建筑采用抗震性能设计已形成一种发展趋势。

（2）楼层质量沿高度宜均匀分布，楼层质量不宜大于相邻下部楼层质量的1.5倍。

此条规定限定了荷载沿竖向的不规则分布，可有效地降低震害，明确了高层结构设计的标准。

（3）增加了结构抗连续倒塌设计基本要求。安全等级为一、二级时，应满足抗连续倒塌概念设计的要求。安全等级为一级且有特殊要求时，可采用拆除构件方法进行抗连续倒塌设计。

连续倒塌是指结构因突发事件或严重超载而造成局部结构破坏失效，继而引发与失效破坏构件相连的构件连续破坏，最终导致相对于初始局部破坏更大范围的倒塌破坏。在高层建筑抗震设计中，对上部结构进行连续性倒塌分析时，其首先要保证下部基础不会发生破坏，加强结构基础设计是整个设计工作的根本。

2.修订条款的意义分析

（1）明确将扭转位移比不规则判断的计算方法，改为“在规定的水平力作用下并考虑偶然偏心”，以避免位移按振型分解反应谱组合的结果，有时刚性楼盖边缘中部的位移大于角点位移的不合理现象。

（2）根据汶川地震的经验，提高了框架结构中框架柱的内力调整系数，而其他各类结构中框架柱的内力调整系数保持不变。

框架结构柱的最小截面尺寸，除不超过2层和四级外，比旧版增加100mm；柱纵向受力钢筋的最小总配筋率比一般框架增加0.1%、最大轴压比控制比旧版加严0.05。

（3）根据汶川震害调查，将防震缝的最小宽度由70mm提高到100mm。

相邻结构在地震过程中的碰撞是导致结构损坏甚至倒塌的主要原因之一。为防止建筑物在地震中相碰撞，防震缝必须留有足够的宽度。原则上防震缝净宽应大于两侧结构允许的地震水平位移之和。

结语

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关键词：高层建筑；抗震设计；优化；汶川地震

Abstract: as people living standard rise ceaselessly, the acceleration of urbanization, high-rise buildings are applied widely, because of the complexity of the earthquake damage mechanism of the seismic design of high-rise building became difficult and focus. New in our country the code for seismic design of building GB 50011-2010 (hereinafter referred to as the new fight rules) and the concrete structures of tall building technical regulation JGJ 3-2010 (hereinafter referred to as high rules) already are scheduled to December 1, 2010, and October 1, 2011 implementation; Older the code for seismic design of building GB 50011-2001 (hereinafter referred to as the old fight rules) and the concrete structures of tall building technical regulation JGJ 3-2002 (hereinafter referred to as the old high rules) shall be repealed at the same time. New rules to improve the soil liquefaction discrimination formula; Adjusted the earthquake effect of damping coefficient curve, steel structure parameters of damping ratio and bearing capacity of seismic isolation structure adjustment system, the level of shock absorption coefficient calculation to etc. Will the new standard, the relevant clauses of the requirements as a constraint conditions into component optimization design of structure optimization design more close to the engineering practice.

Keywords: high building; Seismic design; Optimization; Wenchuan earthquake

中图分类号：TU352.1+1 文献标识码：A 文章编号：

高层建筑的发展与城市民用建筑的发展紧密相连，城市的用地紧张、人口集中以及商业的激烈竞争，都促进了人们对高层建筑的需求。然而我国属于躲地震国家，还成、唐山、汶川等地震都引发了国人严重的伤亡及财产的损失，地震是一种随机振动，有着难以把握的不确定性和复杂性，很难准确预测建筑物所遭遇地震的参数和特性，尤其是高层建筑物，其结构设计更是一项复杂且重大的工程，其设计效果将直接影响着高层建筑的经济合理性、安全性、适用性等，这一难点也早已受到世界各国学者的广泛关注。因此，为了确保高层建筑在罕见的地震中，不出现严重破坏及危机生命财产的倒塌现象，文中，笔者结合建筑抗震设计的新规范，将其规范约束引入抗震优化设计中，以便使结构优化设计更加符合工程要求，不足之处，还望斧正。

1. 高层建筑抗震设计的问题

在了解高层建筑抗震优化设计之前，必须先了解目前存在的问题，知道问题的所在，才能在具体的设计施工中进行相应改良和优化。

1.1高度问题

按照“新抗规及新高规”的要求，我国钢筋混凝土高层建筑的结构类型和最大适用高度应符合表-1的要求。对于平面和竖向均不规则的结构，适用的最大高度宜适当降低。

表-1 现浇钢筋混凝土房屋适用的最大高度（m）

由此看来，在一定设防烈度和一定结构型式下，钢筋混凝土高层建筑都有一个适宜的高度。这个高度同时也是我国目前经济发展水平、建筑科研水平以及施工技术水平下较为稳妥的，与国内整个土建规范体系相协调的。然而实际施工中，很多混凝土结构高层建筑的高度超出了规定的限制。对于这些超高限建筑物，必须采取科学谨慎的态度：首先必须有专家论证，其次要有模型振动台试验。在地震力作用下，超高超限建筑物的变形破坏形态会发生很大的变化。因为随着建筑物高度的增加，许多影响因素也将发生质变，一些参数本身超出了现有规范的适宜范围，如延性要求、安全指标、荷载取值、材料性能等。

1.2 结构类型和材料选用问题

对于地震多发区，结构类型及材料的合理选用同样应得到人们的重视。目前我国150m以上的建筑，通常采用框-筒、筒中筒、框架-支撑三种结构类型，这些结构类型与国外其他国家的高层建筑采用的结构类型相一致。高层建筑中，还必须同时注意结构类型及材料的选用。现在我国钢材生产数量已较大，建筑钢材的类型及品种也在逐步增多，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。在超过一定高度后，由于钢结构质量较小而且较柔，为减小风振需要采用混凝土材料，钢骨(钢管)混凝土，通常作为首选。

2.高层建筑结构抗震的优化策略

结构抗震设计中，可从建筑结构的规则性、建筑结构体系选择等方面入手，在抗震与消震结合的基础上，建立设计地震力与结构延性要求相互影响的双重设计方法和指标，直至进一步通过一些结构措施来减震，即减小结构上的地震作用，使得建筑在地震中有良好而经济的抗震性能。

2.1 选择合理的建筑结构体系

高层建筑结构体系的选择是结构设计中的关键，结构方案是否合理，对经济型和安全性起决定的作用。结构平面形体（即建筑平面形状和立面、竖向剖面的变化）宜简单、规则，质量、刚度和承载力分布宜均匀。首先，建筑结构体系应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径；其次，结构体系尽可设置多道抗震防线，并应考虑某一防线被突破后，引起内力重分布的影响。第三，结构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的耗能构件，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‘有约束屈服’保持较长阶段，保证结构的延性和抗倒塌能力。第四，合理的布置抗侧力构件，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。第五，框架抗震设计应遵守“强柱弱梁，更强节点核心区”、“强剪弱弯”的原则。

2.2 必须重视建筑结构的规则性

高层建筑设计中应重视其平面、立面和竖向剖面的规则性对抗震性能和经济合理性的影响，宜择优选用规则的形体，其抗侧力构件的平面布置宜规则对称、侧向刚度沿竖向宜均匀变化、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，避免侧向刚度和承载力突变。结构的规则性主要体现在以下几方面：

2.2.1高层建筑竖向抗侧力构件应连续，侧向刚度应均匀，楼层承载力不应突变。这里主要是指主体结构的层剪切刚度不要突变，这种均匀的高层建筑结构可以避免因薄弱层的破坏而引起的结构整体破坏，尤以强震区的高层建筑结构需特别注意。

2.2.2 高层建筑主体抗侧力结构两个主轴方向的刚度要比较接近、变形特性要比较相近。这是因为实际的高层建筑结构都是i维的，实际的地震作用、风荷载具有任意的方向性，高层建筑主体抗侧力结构两个主轴方向的刚度比较均匀，就能具有比较良好的抗震、抗风性。

2.2.3 高层建筑主体抗侧力结构的平面布置，应注意同一主轴方向各片抗侧力结构刚度尽量均匀，应避免在主体结构的布置中设置一、二片刚度特别大而延性较差的结构，如长窄的实体剪力墙。此时，即使结构仍满足对称性和刚度的要求，但由于个别结构刚度巨大，地震发生时，将首先吸收极大的能量，应力特别集中，容易首先导致破坏，从而引起整体结构的破坏。同一主轴方向的各片抗侧力结构刚度均匀，水平荷载作用下应力分布将比较均匀，有利于结构抗震延性的实现。

3. 结语

随着建筑高度的不断增加，影响建筑抗震设计要求的因素也日趋多元化，因此在结构设计中必须综合考虑各种因素，使结构具有更适宜的刚度、足够的强度以及良好的延性，以便达到科学经济合理的设计要求。

参考文献：

[1] 王丽丽，王洁茹.高层抗震的概念优化设计[J].河北建筑工程学院学报，2009,27（2）：50-52.

[2] GB50011―2001，建筑抗震设计规范[S]．

[3] GB50011―2010，建筑抗震设计规范[S]．

[4] JGJ 3―2002，高层建筑混凝土结构技术规程[S]．

[5] JGJ 3―2010，高层建筑混凝土结构技术规程[S]．

[6] 罗福午.建筑结构质量监督与控制[M].北京：中国建筑工业出版社，2007.

[7] 张相庭.高层建筑抗风抗震设计计算[M].北京：中国建筑工业出版社，2007.

篇8

【关键词】嵌固层；地下室

引言

随着经济的蓬勃发展，土地资源集约化利用日渐凸显，由于地基承载力及结构稳定等方面的原因，高层建筑均带有地下室，一层或多层，出于经济考虑，一般高层地下室均与地下车库相连。于是在上部结构模型建立和分析时，如何考虑地下室嵌固的影响，特别是大面积地下车库，对于上部结构简化分析具有重要意义。

1 概述

嵌固顾名思义指结构构件在节点处无位移，是一种理想状态，而在现实中很难做到这点。现有《建筑抗震设计规范》[1]6.1.14条、《高层建筑混凝土结构技术规程》[2]5.3.7条，12.2.1条给出了地下室顶板作为上部结构嵌固的条件，《混凝土规范》[3]11.1.4条，《建筑抗震设计规范》[1]6.1.3-3条及《高层建筑混凝土结构技术规程》[2]3.9.5条规定了地下室顶板作为上部结构嵌固端时地下室抗震等级的确定；同时《高层建筑混凝土结构技术规程》[2]3.5.2-2条指出作为结构底部嵌固层，考虑层高修正的楼层侧向刚度比不宜小于1.5，应可作为《建筑抗震设计规范》[1]6.1.14条中第二条“结构地上一层的侧向刚度不宜大于相关范围地下一层侧向刚度的0.5倍”的补充说明。

对于作为上部结构嵌固端的地下室顶板，文献[4]指出：“如地下室结构的楼层侧向刚度不小于相邻上部楼层侧向刚度的3倍时，地下室顶板也可采用现浇板柱结构（但应设置托板或柱帽，同时应考虑柱脚内力对无梁板及下部结构的影响）”。

作为嵌固层的地下层与上一层的侧向刚度比，文献[5]指出剪切型结构在刚度比不小于2时，可忽略地下层的影响，弯曲型结构在建立模型时不能忽略地下层的影响，弯剪型或剪弯型介于两者之间。

文献[6]通过具体工程实例建模分析，得出地下室顶板开洞后，结构板的刚度被削弱，导致洞口周边的上部结构竖向构件的水平力通过楼板的传递途径重分布，但对上部结构总体影响不大。通过加强地下室楼板可以实现在地下室顶板嵌固的要求。

2 地下室顶板作为上部结构嵌固端

地下室顶板作为上部结构嵌固端时，地下室顶板必须具有足够的平面内刚度，以有效传递地震基底剪力。而如今很多建筑物主体结构与地下车库相连，而地下车库又与多个建筑物相连，同时由于室外覆土等原因使得地下车库顶板与主楼地下室顶板间有一定的高差，此时选择地下室顶板作为上部结构嵌固端可使结构建立模型大大简化，而这很大程度依赖于地下室顶板能否有效传递地震基底剪力。因此地下室顶板错层处做加腋加强是有必要的，如图1所示。

图1 错层处结构板加腋 图2 结构板加腋简化模型

假定加腋处简化为图2所示的二力杆，则斜杆内力为

（1）

其中： ――地下室顶板所需传递的地基基底反力；

――所加腋与地下室顶板的夹角。

由式（1）可知，当 等于0时，即地下室顶板无错层，则顶板可完全传递基底反力，当然其依赖于楼板有足够的平面内刚度； 趋于90时，即错层处未加腋，则 均由错层处竖向构件承担。

而错层越大，则斜杆越长，加腋处因局部加强过强，亦易造成其他部位的破坏，因楼板平面外刚度有限（其与楼板周边所受约束有关），为保证基底剪力的传递，建议在上部结构主要抗侧力竖向构件处增设暗梁，或增设框架梁与地下室相关范围内抗侧力构件相连；或在上部结构建立模型时，主体结构地下一层应具有足够的抗侧力刚度，减少基底剪力对地下室相关范围内构件的影响。

3 结论

地下室顶板作为上部结构嵌固端时，作为基底剪力的传递的主要构件，因具有足够的平面内刚度，当主体结构带有地下室，而因室外覆土等原因使得地下室顶板不连续，造成传力途径的重分布，使得地下室结构内力复杂，建议地下室错层处加腋，或增设暗梁，上部结构当楼板错层较大时（超过绝大部分梁高），结构分析时应减小地下室相关范围内抗侧力的影响，提高主体结构地下室抗侧刚度。

虽经济的发展，地下结构越来越多样话复杂话，当地下结构连接多个上部结构时，同时有部分地下室顶板为两个或以上上部结构的相关范围，因其内力复杂，宜局部加强，特别当上部结构为高层建筑时，为避免造成“强梁弱柱”，结构抗侧力构件亦宜加强。

参考文献：

[1]GB50011―2010 建筑抗震设计规范[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2010.

[2]JGJ3―2010 高层建筑混凝土结构技术规程[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2010.

[3]GB 50010-2010 混凝土结构设计规范[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2010.

[4]北京市建筑设计研究院. 建筑结构专业技术措施[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2008.

篇9

【关键词】规定水平力；PKPM2010；位移比；地震剪力

1.扭转不规则和规定水平地震力

《建筑抗震设计规范》3.4.3条：在规定水平力作用下，楼层的最大弹性水平位移或层间位移，大于该楼层两端弹性水平位移或层间位移平均值的1.2倍为结构扭转不规则；《高层建筑混凝土结构设计规范》3.4.5条：在考虑偶然偏心影响的规定水平地震力作用下，楼层竖向构件最大的水平位移和层间位移，A级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍。根据规范定义，当位移比大于1.2时，即可判定结构在地震作用下扭转不规则，位移比则是按照规定水平地震力作用计算得出。

2.规范引入规定水平地震力计算方法的原因

02版规范中，计算位移比采用CQC法直接得到的节点最大位移和平均位移的比值。各振型位移的CQC组合计算，即先求出各振型下的位移，再采用CQC组合方法计算在地震作用下各振型的总位移，这种将各个振型的响应在概率的基础上采用完全二次方开方的组合方式得到总的结构位移，每一点都是最大值，可能造成楼层位移计算失真，最大位移出现在楼盖的中部而不是角部。

根据10版《高规》和《抗规》的条文规定，位移比的计算如图1所示，楼层最大水平位移取角部位移δ2，楼层位移的平均值取楼盖中点即两端位移平均值（δ1+δ2）/2，二者的比值即为位移比。如果最大位移出现在楼盖的中部而非角部，上述位移比的计算式将失去意义，因此新规范用规定水平力法代替CQC法计算结构的位移比，确保楼层最大水平位移出现在端部，使该算式准确反映结构的扭转效应。

3.规定水平力法在工程中应用

3.1 工程概况

朗润春天住宅小区位于东营市西城区核心地段，其中8#楼为地下一层，地上四层，地下一层外接车库，主体高度12.6m，采用钢筋混凝土抗震墙结构。

该地区抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度0.1g，设计地震分组为第三组，抗震设防类别为丙类，剪力墙抗震等级为四级。

3.2 规定水平力在PKPM2010中的确定方式

2010版SATWE中按照新规范的要求，增加了“规定水平力”的计算，如图2。SATWE软件在“规定水平力”选项中提供了两种方法，一种是最常用的“楼层剪力差方法”，一种是“节点地震作用CQC组合方法”。第一种是《抗规》、《高规》要求的“规定水平力法”（即规范法），用于结构布置规则、楼层概念清晰的建筑；第二种是结构布局复杂、具有较多错层部位导致楼层划分困难采用的计算方法。本工程采用第一种计算方法。

3.3规范法计算“规定水平力”

规范法计算规定水平力，该四层抗震墙结构X向地震作用下，SATWE计算的WZQ.OUT输出X向各层楼层剪力结果和SATWE软件在WV02Q.OUT输出各规定水平力计算结果如下：

根据规范对规定水平地震力计算方法的定义，第一层X向规定水平力FXV1=4593.62-3377.25=1216.37KN，第二层X向规定水平力FXV2=3377.25-2908.68=468.58KN，以此类推，逐层计算，人工计算出的规定水平力大小与软件输出结果完全一致。

3.4. CQC法与规定水平力法计算位移比结果比较

采用PKPM2010按规定水平力法计算结构位移比，X向和Y向最大位移和位移比的

WDISP.OUT输出结果如下

工况：X 方向地震作用下的楼层最大位移和最大位移比

4. 结语

控制位移比，减小结构的扭转设计，是抗震设计的主要内容之一。本文介绍2010版《建筑抗震设计规范》和《高层建筑混凝土结构设计规范》提出的规定水平力的概念和计算方法，通过工程实例，介绍规定水平力法在PKPM2010中的应用，通过比较2008版PKPM与2010版PKPM位移比的计算结果，得出新规范对位移比的控制更加严格的结论，并简要提出控制扭转位移比的方法，为今后使用PKPM软件计算结构位移比，提供一定的借鉴作用。

参考文献

[1] 《建筑抗震设计规范》 GB50011-2010

篇10

关键词：超限高层；抗震设计

1工程概况

本项目地处上海市闸北区。地下两层，地上左半部分为18层，右半部分为24层，建筑总高度76m，总建筑面积18051.41m2。临街面带两层商业裙房。地上左、右两部分以及商业裙房均无缝连接。塔楼3层以上为住宅功能，1、2层为会所；其临街面2层裙房地上1层为商业用途，地上2层作为会所的一部分。地下2层均作为车库。

2建筑结构布置和超限情况说明

2.1建筑结构布置

本工程高层塔楼采用钢筋混凝土部分框支剪力墙结构体系，裙房高度范围内采用框架剪力墙结构体系。高层塔楼总长度57.5m，宽17.05m，建筑结构高度为76.0m，高宽比约为5.5

图1地上1、2层结构布置图

图2地上3～19层结构布置图

图3地上20～24层结构布置图

2.2超限情况的认定

⑴由于建筑功能的需要，部分剪力墙不能直接连续贯通落地，需要在三层平面设置梁式转换。根据《建筑抗震设计规范》和《高层建筑混凝土结构技术规程》，本结构属于竖向不规则（竖向抗侧力构件不连续类型）结构。

⑵同时，也由于建筑功能的需要，19层及以上楼层平面尺寸均收进―左单元完全消失，仅留一个右单元。这样，在19层，其收进尺寸大于相邻下一层（即18层）的30%。根据《建筑抗震设计规范》和《高层建筑混凝土结构技术规程》，本结构属于竖向不规则（侧向刚度不连续类型）结构。此外，裙房高度小于主楼高度的20%，故不需考虑在裙房屋面层（即主楼的第三结构层）的楼层平面尺寸收进所带来的超限问题。

⑶经计算，楼层的最大弹性水平位移（或层间位移），大于该楼层两端弹性水平位移（或层间位移）平均值的1.2倍，但小于1.4倍，详见表1。按《建筑抗震设计规范》和《高层建筑混凝土结构技术规程》文，本结构属于平面不规则（扭转不规则类型）结构。

根据以上分析，本工程属于超限高层。

3结构分析

3.1采用的结构分析计算程序

采用中国建筑科学研究院编制的《高层建筑结构空间有限元分析与设计软件-SATWE（壳元墙元模型）》和PMSAP两种不同的结构空间有限元计算程序分别利用振型分解反应谱法进行整体计算。然后采用PMSAP进行弹性时程分析补充计算。

3.2结构分析所采用的整体计算嵌固部位，结构分析输入的主要参数；

⑴在计算嵌固层上下层刚度比时采用“剪切刚度”算法，在计算配筋时采用“地震剪力与地震层间位移的比”算法。

⑵弹性时程分析所取地面运动最大加速度为35gal，选取上海市建筑抗震设计规程SHW1，SHW3和SHW4进行结构弹性时程分析。其中SHW1为人工模拟的加速度时程曲线，SHW3，SHW4为根据实际强震记录（El-Centrol波，Taft波）调整后的加速度时程曲线。

3.3反应谱法主要计算结果及对比分析：

嵌固层的判定：

根据SATWE计算结果，地下室楼层侧向刚度与一层侧向刚度比：X向为2.53；Y向为1.62均大于1.5。

在施工图设计时，按照规范采取一定措施后，可以将地下室顶板作为3#楼上部结构的嵌固部位。（注：以下计算均取地下室顶板作为上部结构的嵌固部位）。

主要计算结果及分析：

表1整体计算结果汇总

两个力学模型计算结果相近，可以认为计算分析结果真实可靠。

两个力学模型计算的总重量几乎相等；前6阶振型周期相近，动力方向一致；第一扭转周期与第一平动周期之比相当且均小于0.85，满足《高层混凝土结构技术规程》的相关要求。有效质量参与系数均大于90%，所取振型数足够。

X、Y向地震作用下，基底剪力相差不大，各楼层剪重比均大于1.6%。单向地震和双向地震作用下，在X向和Y向，高层建筑的层间位移角均

抗侧力结构的层间抗剪承载力均大于相邻上层的80%。采用剪切刚度计算，楼层侧向刚度均大于相邻楼层侧向刚度的70%，及其上相邻3层侧向刚度平均值的80%。均满足《高层混凝土结构技术规程》和《建筑抗震设计规程》（上海市标准）要求。

⑶结构相对抗侧刚度（等效剪切刚度）沿高度的分布见图。由图可见：结构刚度沿高度的分布基本连续，无显著突变；转换层下层与上层的等效剪切刚度之比为1.23（X向）和0.8（Y向），均大于0.6；收进层与相邻下一层的等效剪切刚度之比为0.61（X向）和0.66（Y向），均大于0.5。

⑷楼层剪力分布曲线基本光滑，无明显结构薄弱层。楼层位移和层间位移角分布曲线基本光滑，无明显突变。

3.4弹性时程法主要计算结果及比较分析

弹性时程法计算得到的主要结果汇总见表2。

表2弹性时程分析结果

由以上表可知：每条地震波计算下的底部剪力均大于CQC法的65%，三条地震波分析所得的底部剪力平均值大于CQC法的80%，均满足设计规范要求。总体而言，时程分析法计算结果与反应谱计算结果基本吻合，均满足设计标准的有关要求。

4针对超限情况的抗震措施

针对本工程由于建筑功能的需要，地上1、2层部分剪力墙不能直接连续贯通落地，需要在三层平面局部设置梁式转换以及19层及以上楼层平面尺寸均收进―左单元完全消失，仅留一个右单元这两方面不利结构整体抗震性能的结构竖向不规则的特点，在两种结构整体分析程序计算结果均满足现行国家及上海市有关规范规程及规定的前提下，根据结构抗震概念设计的要求，采取了下列抗震加强措施，对可能影响结构整体抗震性能和延性的部位予以充分加强，以切实提高结构整体抗震性能和延性，充分保证设计使用年限内整体结构具有良好的抗震性能和延性：

⑴对于转换层部位，采取有效措施来减少转换层上、下等效剪切刚度和承载能力的突变。转换层以下的框支柱、落地剪力墙的抗震等级提高一级，剪力墙墙体加厚。此外，在计算中还将对转换层的地震剪力乘以1.15的增大系数。转换层区域的楼板加厚为180m，其上一层对应于转换部位的楼板加厚为150mm，均采用HRB400钢筋双层双向配筋，配筋率不小于0.25%。

⑵在施工图设计时，还将对框支结构相关部位进行更精细的有限元分析，重点检查框支柱所承受的地震剪力的大小、框支柱轴压比以及转换构件的应力和变形等，将根据相关分析结果进行设计，并加强配筋构造措施。考虑到框支转换梁、柱的承载力及延性对整体结构抗震性能影响很大，必要时局部将采用型钢混凝土构件。

⑶对于立面收进（19层及以上楼层平面尺寸均收进―左单元完全消失，仅留一个右单）的情况，将收进层19层楼板厚度加厚到150mm，收进后的20层楼板厚度加厚到130mm，配筋率适当加强，采用HRB400钢筋双层双向配筋，配筋率不小于0.20%。

⑷收进部位的上、下层（即地上第18和19层）的剪力墙抗震等级比相邻层提高一级按抗震等级为一级的要求设置剪力墙约束边缘构件及配筋，并控制剪力墙轴压比。

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【关键词】汶川地震；JICA（日本国际协力机构）抗震；隔震；减震

2010年6月-8月，我有幸赴日本参加了为期两个月的中日抗震技术人员的培训学习。该项目是2008年5.12汶川特大地震以后，中日两国首脑确认的“总体合作框架”中就“城市建设”领域开展的灾后恢复重建合作项目，由中国科技部及住建部和日本国际协力机构（JICA）签约实施。该项目的主要目的是通过对中国建筑抗震技术和管理人员进行培训，借鉴日本建筑工程抗震领域的先进经验，以提高中国建筑抗震防灾能力，并推动中日两国在建筑抗震技术领域的深入全面合作。项目于2009-06-01启动，2013-05-31结束，为期四年。

通过两个月的研修，了解了日本的防灾减灾系统，日本抗震 设计法的发展历程，并对中日两国抗震设计有了细致的比较，学习了日本在隔震，减震方面的先进技术以及抗震加固的先进理念和方法。

首先简要介绍日本的防灾减灾系统：注重防灾减灾意识的培养和加强； 防灾知识普及常抓不懈，从我作起； 政府对既有建筑尤其是生命线工程和民生工程（学校，医院，聚居的住宅等）的抗震性现状调查常态化，掌握第一手资料；对抗震化鉴定和加固制定计划和目标，不因为大地震再现周期长而导致对抗震加固犹豫不决的态度，和侥幸的心理；提高地震应急判断和评估水平，避免次生灾害的发生，使灾区能尽快恢复正常的生产和生活。

日本的抗震设计法的发展历程：1916年 佐野利器博士提出震度法概念（考察1906年美国旧金山大地震后经过研究发表《建筑物抗震结构理论》中提出用震度乘以房屋重量来计算水平地震惯性力）； 1923年 关东大地震，砖石结构破坏严重，（80%以上）从此该类结构从日本新建建筑舞台消失；同时因混凝土结构倒塌和发生严重破坏的较少，其抗震性能被认可；1924年 震度法被正式采用，K=0.1，地震作用取为建筑物重量的10%（容许应力度=材料强度的1/2）；要求超过50尺（大约15m）的建筑须采用钢筋混凝土结构或者钢结构 ；1924～1950年间日本结构抗震领域展开“刚柔相争”（以刚度抵抗，或韧性顺应） 1950年颁布《建筑基本法》调整水平地震作用，K=0.2（容许应力度=材料强度）；1971年修订《建筑基本法》，规定柱箍筋间距≤100mm。加强对柱混凝土的约束作用，旨在提高砼柱子的延性；1977年，制定了抗震诊断基准与修复设计指针，提出既有建筑加固办法 1981年颁布“新抗震设计法”，提出二次设计的要求（小震不坏，大震不倒），并提出保有耐力的设计计算法 ；1983年，隔震橡胶在日本应用于民用建筑，开始出现隔震建筑 ；2000年 增加“基于性能的抗震设计法”（极限承载力计算法）95年阪神地震很多建筑虽未严重破坏，但塑性变形过大使修复成本过高或丧失正常功能；2005年补充“基于能量平衡的抗震设计法”（主要用于钢结构）地震输入能量=弹性应变能We+塑性应变能Es.，建筑物必须吸收的最低能量=地震输入能量-弹性应变能We。

日本建筑物按规模和高度进行安全性与分类 ：第一号建筑物：高度超过60m的建筑物，即超高层建筑物； 第二号建筑物：高度低于60m建筑物中的大规模建筑物（高度一般指31m以上）； 第三号建筑物：高度低于60m建筑物中的中规模建筑物；第四号建筑物：以上一号至三号以外的小规模建筑物，无需进行结构计算。日本的抗震设计原则主要是：

60m以下的建筑物：

1）新抗震设计法，二次设计方法，满足小震不坏（地震加速度约80gal，建筑加速度反应约0.2g）、大震不倒（地震加速度约400gal，建筑加速度反应约1.0g），采用容应 力 度计算法+保有耐力计算法。从1981年沿用至今，概念清晰，方便操作。

2）基于性能的抗震设计法（极限承载力计算法），实际应用不多。

3）基于能量平衡的抗震设计法（主要用于钢结构），理论较深（能量法），实际应用很少。

60m以上的建筑物：

必须进行弹塑性时程分析验证其抗震性能，设计文件送交国土交通省大臣指定的审查单位进行审查。（类似国内的超限高层的抗震专项审查）

而我国的建筑抗震设计标准的制定则是经历了一下几个过程：1974年：《工业与民用建筑抗震设计规范》（TJ11-74） 规定建筑物遭遇到相当于设计烈度的地震影响时，建筑物允许有一定的损 坏，不加或稍加修理仍能继续使用； 1978年：《工业与民用建筑抗震设计规范》（TJ11-78）基于唐山大地震，输入的水平地震动较大，采用基底剪力法；1989年：《建筑抗震设计规范》（GBJ11-89）增加震源距的影响（近震、远震），三水准设防，两阶段设计。2001年：《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）引入设计地震分组；2008年：《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001，2008年版） 汶川地震后基于抗震概念设计的修编（震后调查，楼梯间作为逃生通道或安全岛采取构造加强措施等）；2010年：《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010） 对一些有专门要求的建筑结构，允许采用抗震性能化设计。

我国抗震设计的方针是：三水准设防，两阶段设计 。所谓三水准性能目标：“小震不坏、中震可修、大震不倒”，现行《建筑抗震设计规范》GB50011-2010增加了性能化设计目标，即使用功能或其他方面有专门要求的建筑，当采用抗震性能化设计时，具有更具体或更高的抗震设防目标。以抗震设防烈度为抗震设计的基本依据，引入“设计地震分组”，体现地震震级、震中距影响，不同类型的结构需采用不同的地震作用计算方法：高度低于40m，以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布较均匀以及近似于单质点体系的结构采用底部剪力法，除此以外用阵型分解反应谱法，对于特别不规则的建筑甲类建筑或高度超过抗规表5.1.2列高度的建筑。并利用“地震作用效应调整系数”，体现抗震概念设计的要求，把抗震计算和抗震措施作为不可分割的组成部分，强调通过概念设计，协调各项抗震措施，从而实现“大震不倒”；同时采用二阶段设计实现三个水准的设防目标：第一阶段设计：是承载力验算，取第一水准的地震动参数计算结构的弹性地震作用标准值和相应的地震作用效应，进行结构构件的截面承载力验算及变形验算。既满足了在第一水准下强度要求，又满足第二水准的变形要求。第二阶段设计： 采用第三水准烈度的地震动参数，进行弹塑性变形验算，并结合采取相应的抗震构造措施，实现第三水准的设防要求。

从中日两国抗震设计基准以及抗震鉴定抗震加固促进法的建立和发展的历史得到的启示：在每一次大地震的震害调查中总结经验和教训，适时对现行设计基准作出必要的修订和改进，找出差距，调整思路，从而使建筑的耐震化不断加强，建筑物的性能在地震后的维持与恢复能力也不断提高。 在这一点上我感觉中日两国的做法基本相仿，中国曾在1976年唐山大地震的震害调查中发现砌体结构如有很好的钢筋混凝土构造柱和圈梁的约束系统，由此系统提供延性，也能在大震后裂而不倒。此后结构科研人员据此进行了一系列的相关试验，对74抗规进行修编从而完善了砌体结构的抗震构造搓施，这在08年5.12汶川地震的震后表现中也得到了检验；在对汶川地震震害调查和分析后，《建筑抗震设防分类标准》把中小学校舍及医疗建筑的设防标准提高到重点设防类，01抗规的08版又对一些条文进行了修改补充，如楼梯间的相关构造等。

对日本隔震减震结构的几点认识：1.基于能量法的原理以及性能设计的要求，阪神淡路地震后日本的隔震减震结构迅速发展起来，包括新建和抗震化改修建筑都多有利用，半主动，主动减震系统，各种形式的隔震支座和耗能支撑也不断被开发；2.隔震结构因其极大的降低了地震动向隔震层上部结构的输入，使构件截面尺寸及配筋等比先前单纯抗震设计时大为减小，尤其在处理不规则结构无缝设计时起到了非常重要的作用；3.隔震支座的布置应该注意上部柱子的内力，对于周界等有可能出现弯矩而产生拉应力时不可选择纯滑动支座。（我们现地参观的东京品川御殿山工程以及三洋化成的隔震加固等项目）；4.耗能减震支撑可以结合结构型式合理选择，尽可能多的减少结构自身的反应，达到其耗能的目的；5.隔减震结构在震度较大的地区应加以推广应用，在我国随着隔震层以及耗能支撑材料的不断开发，在设防烈度较高的区域应是可推行的非常优越的结构体系。

另外，日本的抗震加固方法也是非常多样化，从原理上分可以是韧性加固，也可以刚度强度加固，甚至对于一些特殊用途和要求的建筑可以采用隔震，减震等的加固方式，从降低地震动的输入着眼，即从根本上卸载不堪重负的原结构构件所需承担的水平地震力，从而使其满足要求。从形式上讲可以是改善原结构的延性，也可以加大墙柱等抗侧力构件截面，增设带框支撑，增加混凝土墙，加设减震器或增加耗能支撑等等措施。隔震加固因为施工难度大，间接成本过高，除重点文物等保护性建筑以及因其他因素而使加大截面或增设构件满足不了抗震要求的，一般不建议采用隔震加固。

从日本现阶段抗震设计的理念和方法以及日本国内建筑材料及施工技术的发展我有几点感想：1.结构设计不但要保证构建筑物的安全，同时应满足性能要求，并且在震后能尽快恢复，修复的成本也需考虑。即安全+安心。（性能设计）；2.结构方案的选取可多样化，不必拘泥于结构型式和体系的限制，只要能满足两阶段设计的各项指标，限高通过批准，地震动输入适合，时程分析计算满足要求即可。可以刚柔相济，以柔佐刚，也可抗震，减震，隔震协调并行，这样就给建筑的平立面设计创造了非常宽广的施展空间，也为我们的城市带来更多亮丽的风景。（这点应该是我们的抗震设计规范非常有必要借鉴的地方）3.高强混凝土的开发和高强钢筋的利用以及减震结构的实施（能量原理），使得延性框架结构在超高层建筑中的应用成为可能。我们现地参观的东京东池袋丁目的高层住宅，189m高，纯框架，在6～22层位移较大的搂层使用了低屈服钢的减震柱）4.先进的施工工法，精良的施工设备使建筑的工厂化成为可能，加快了施工速度，同时也减轻了对环境的污染；5.结构的概念在施工安装中的构造处理应用：为了减轻隔墙对框架柱可能产生的约束作用，尤其是通条窗或柱边框们的下护墙或上顶壁，隔墙都在梁上下设置卡口固定，使其与柱子脱开；预制大孔板的应用，有效的减弱了板对梁的约束，使得梁的屈曲更易实现。

建筑抗震是一个系统性问题，从建筑选址开始就必须慎之又慎，应注重对活断层的判别，规定活断层近前的建筑及市政设施的限制；要深入研究地基，地基与建筑物相互作用的影响，结构计算时输入的地震动参数要适合建筑的抗震设防烈度，抗震等级以及场地类别和地震分组等，抗震加固时要对建筑物抗震性能余力进行再评价，要刚柔结合，顺势而为，充分发挥被加建筑的功能再利用。

现阶段地震的发生不可预测，但做好建筑物的抗震及加固，做到有备无患则是我们结构抗震工作着必须担当的责任。

参考文献：

[1]《抗震设计标准Ⅱ2010年中国耐震建筑研修课件》神户大学，孙玉平

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关键词：高层建筑；抗震设计；方法

随着我国城市建设和经济的快速发展，由于建设者开发、使用功能上的要求，高层建筑越来越多，体型也越来越多样化，各种体型复杂、内部空间多变的复杂高层建筑大量涌现。我国是地震多发带，在此情况下，高层建筑必须要考虑抗震设防。下面谈谈高层建筑抗震设计的具体方法。

一 必须减少地震能量输入

积极采用基于位移的结构抗震设计，要求进行定量分析，使结构的变形能力满足在预期的地震作用下的变形要求。除了验算构件的承载力外，要控制结构在大震作用下的层间位移角限值或位移延性比；根据构件变形与结构位移关系，确定构件的变形值；并根据截面达到的应变大小及应变分布，确定构件的构造要求。选择坚硬的场地土建造高层建筑，可以明显减少地震能量输入减轻破坏程度。

二 隔震和消能减震设计的推广使用

目前我国和世界各国普遍采用的传统抗震结构体系是“延性结构体系”，即适当控制结构物的刚度，但容许结构构件在地震时进入非弹性状态，并具有较大的延性，以消耗地震能量，减轻地震反应，使结构物“裂而不倒”。采取软垫隔震、滑移隔震、摆动隔震、悬吊隔震等措施，改变结构的动力特性，减少地震能量输入，减轻结构地震反应，是一种很有前途的防震措施。提高结构阻尼，采用高延性构件，能够提高结构的耗能能力，减轻地震作用，减小楼层地震剪力。随着社会的不断发展，对各种建筑物和构筑物的抗震减震要求越来越高，地震控制体系具有传统抗震体系所难以比拟的优越性，在未来的建筑结构中将得到越来越广泛的应用。

三 注重结构材料的选用

可以对材料参数随机性的抗震模糊可靠度进行分析，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，地震烈度的随机性及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。从抗震角度来说，结构体系的抗震等级，其实质就是在宏观上控制不同结构的廷性要求。这要求我们应根据建设工程的各方面条件，选用符合抗震要求又经济实用的结构类别。

四 高层建筑减轻结构自重

一方面从地基承载力来看，如果是同样的地基条件，减轻结构自重意味着在不增加基础或地基处理造价的情况下，可以多建层数，特别是对于软土更为明显。另一方面地震效应与建筑质量成正比，结构质量的增加必然引起地震力的增大。高层建筑由于其高度较大，重心较高，地震作用倾覆力矩也随质量的增加而增大。设计时要求高层建筑物的填充墙及隔墙应采用轻质材料。

五 设置多道抗震防线

当第一道防线的构件在强烈地震作用下遭到破坏后，后备的第二道乃至第三道防线能抵挡后续地震的冲击，使建筑物免于倒塌。高层结构形式应采用具有联肢、多肢及壁式框架的框架剪力墙，剪力墙框架简体，筒中筒等多道抗震防线结构体系。需要强调的是设计不能陷入只凭计算的误区，若结构严重不规则，整体性差，仅按目前的结构设计计算水平，是难以保证结构的抗震、抗风性能，尤其是抗震性能。因此，要求建筑师与结构工程师共同把好初步设计这一环节。关于高层建筑混凝土结构概念设计的一般原则和具体内容，高层建筑混凝土结构技术规程有关章节作了规定。

一是结构的简单性。结构简单是指结构在地震作用下具有直接和明确的传力途径。建筑抗震设计规范要求，“结构体系应有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。”只有结构简单，才能够对结构的计算模型、内力与位移分析，限制薄弱部位的出现易于把握，因而对结构抗震性能的估计也比较可靠。二是结构的规则性和均匀性建筑抗震设计规范要求，“建筑及其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；建筑的立面和竖向剖面布置宜规则，结构的侧向刚度宜均匀变化，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，避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。”建筑平面比较规则，不应采用严重不规则的平面布置，对A级高度建筑宜平面简单、规则、对称、减小偏心；而对B级高度建筑则应简单、规则、减小偏心。平面布置均匀规则，使建筑物分布质量产生的地震惯性力能以比较短和直接的途径传递，并使质量分布与结构刚度分布协调，限制质量与刚度之间的偏心。结构布置均匀、建筑平面规则，有利于防止薄弱的子结构过早破坏、倒塌，使地震作用能在各子结构之间重分布，增加结构的赘余度数量，发挥整个结构耗散地震能量的作用。沿建筑物竖向，建筑造型和结构布置比较均匀，避免刚度、承载力和传力途径的突变，以限制结构在竖向某一楼层或极少数几个楼层出现敏感的薄弱部位。三是结构的刚度和抗震能力水平。地震作用是双向的，结构布置应使结构能抵抗任意方向的地震作用。通常，可使结构沿平面上两个主轴方向具有足够的刚度和抗震能力，结构的抗震能力则是结构强度及延性的综合反映。结构刚度的选择既要减少地震作用效应又要注意控制结构变形的增大，过大的变形会产生重力二阶效应，导致结构破坏、失稳。结构应具有足够的抗扭刚度和抵抗扭转振动的能力，现有的抗震设计计算中不考虑地震地面运动的扭转分量，在抗震概念设计中应注意提高结构的抗扭刚度和抵抗扭转振动的能力。四是结构的整体性。在高层建筑结构中，楼盖对于结构的整体性起到非常重要的作用，楼盖相当于水平隔板，它不仅聚集和传递惯性力到各个竖向抗侧力子结构，而且要求这些子结构能协同承受地震作用，特别是当竖向抗侧力子结构布置不均匀或布置复杂或抗侧力子结构水平变形特征不同时，整个结构就要依靠楼盖使抗侧力子结构能协同工作。楼盖体系最重要的作用是提供足够的平面内刚度和内力，并与竖向子结构有效连接，当结构空旷、平面狭长、平面凹凸不规则，楼盖开大洞口时更应特别注意，设计中不能错误认为，在多遇地震作用计算中考虑了楼板平面内弹性变形影响后，就可以削弱楼盖体系。

总之，在高层建筑的抗震设计中，设计人员必须在结构设计中正确的应用规范，把握好抗震概念设计，吸取新的理论知识，确保建筑结构在遭遇地震时真正具有良好的抗震能力。

参考文献

[1]高利学.浅谈高层建筑的抗震设计与抗震结构[J].中国新技术新产品.2012（03）

[2]谢亚朋.浅谈高层建筑的钢筋混凝土结构的抗震设计方案[J].科技创业家.2012（19）

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关键词：建筑；钢筋混凝土；框架结构设计

中图分类号：TU984 文献标识码：A 文章编号：

随着社会发展的不断需要和改善，无论是工业建筑还是民用建筑，建筑钢筋混凝土框架结构的设计方案已经在各个领域得到广泛的应用。基于此，本文对建筑钢筋混凝土框架结构设计进行了探讨。

1 设计构造方面的问题

1.1《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）及《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）都针对不同抗震等级的框架梁、柱箍筋加密区的最小箍筋直径和最大箍筋间距做了明确规定。根据这些规定，工程习惯上常取框架梁、柱箍筋加密区最大间距为100mm，非加密区箍筋最大间距为200mm。电算程序总信息中通常也内定框架梁、柱箍筋加密区间距为100mm，非加密区箍筋最大间距为200mm。根据梁框架梁、柱端剪力及跨中剪力分别计算出加密区及非加密区箍筋面积，由设计人员依据规范中对于箍筋直径及箍筋肢距的相应要求确定箍筋规格。这样即可保证框架梁、柱的抗剪承载力，又可使框架梁、柱的强剪性能得到充分体现。当框架梁由于种种原因纵向钢筋配筋率较大时，梁端适当加大抗剪承载力对结构抗震非常有利，这也是为什么《建筑抗震设计规范》（GB50011一2010）中规定：“当框架梁梁端纵向受拉钢筋配筋率大于2%时，梁箍筋最小直径的数值应比表6.3.3中规定的数值增大2mm”的原因。然而这一规定常被忽视，无法将强剪弱弯这一理念在设计中充分应用。

1.2框架梁上部纵筋端部水平锚固长度应满足《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）中规定：“框架端节点处，当框架梁上都纵筋水平直线段锚固长度不足时，应伸至柱外边并向下弯折，弯折前的水平投影长度不应小于0.4LaE.”当框架柱截面尺寸小于400mm×400mm时，应注意梁上部纵筋直径的选择，否则框架梁端上部纵筋在柱中的锚固长度不容易得到保证。

1.3 底层框架柱箍筋加密区范围应满足要求《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）中规定：“底层柱的下端箍筋加密区范围不小于柱净高的1/3且刚性地面上下各500mm”，该条在其他楼层中未作要求仅对于底层柱有该条规定，设计中应重点说明。

1.4 《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）规定：“剪跨比不大于2的柱、因设置填充墙等形成的柱净高与柱截面高度之比不大于4的柱、框支柱应全高加密”，在楼梯间处由于楼层半高处平台梁的设置常出现柱净高与柱截面高度之比不大于4，从而在施工图的绘制过程中楼梯间处的框架柱常常应人为的将箍筋调整为全高加密。

1.5 框架节点核芯区箍筋配置应满足要求，对于规范中规定的框架柱箍筋加密区的箍筋最小体积配箍率的要求，绝大部分设计人员都能给予足够的重视，但对于《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）中规定的“一、二、三级框架节点核芯区配箍特征值分别不宜小于0.12、0.10、0.08且体积配箍率分别不宜小于0.6％、0.5％，0.4％。”设计中经常被忽视，尤其是柱轴压比不大时，常常不满足要求。这一规定是保证节点核芯区延性的重要构造措施，应严格遵守。

2 建筑结构的抗震等级

在工程设计中，多数房屋建筑按其抗震设防分类属于标准设防类建筑，如民用住宅、办公楼及一般工业建筑等等，其抗震等级可根据烈度、结构类型和房屋的高度按《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）表6.1.2确定。而电讯、交通、能源、消防和医疗等类建筑以及大型体育场馆、大型零售商场等公共建筑，首先，应当根据《建筑抗震设防分标准》（GB50223-2008）确定其中哪些建筑属于重点设防类建筑（可能还有特殊设防类建筑，本文不涉及）。标准设防类、重点设防类建筑，地震作用均按本地区抗震设防烈度计算。对于重点设防类建筑，一般情况下，当抗震设防烈度为6～8度时，抗震构造措施应符合本地区抗震设防列度提高一度的要求。所谓抗震构造措施，在这里主要体现为按本地区设防烈度提高一度由《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）表6.1.2确定其抗震等级。例如，位于8度地震区（如北京）的重点设防类建筑，应按9度由《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）表6.1.2确定其抗震等级为一级；当8度重点设防类建筑的高度过表6.1.2规定的范围时，还应经专门研究，采取比一级抗震等级更有效的抗震措施。如北京某大型零售商场和某三级医院的门诊楼本属重点设防类建筑，但设计人员错当成标准设防类建筑来设计，使建筑物的抗震能力降低，不得不对设计计算做重大修改。

3 地震力的振型组合数

地震力的振型组合数，对高层建筑，当不考扭转耦联计算时，至少应取3；当振型数多于3时，宜取3的倍数，但不应多于层数；当房屋层数≤2时，振型数可取层数。对于不规则的结构，当考虑扭转耦联时，对高层建筑，振型数应取≥9；结构层数较多或结构刚度突变较大，振型数应多取，如结构有转换层、顶部有小塔楼、多塔结构等，振型数应取≥12或更多，但不能多于房屋层数的3倍；只有当定义弹性楼板，且采用总刚分析，必要时，振型数才可以取的更多。《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）指出，合适的振型个数一般可以取振型参与质量达到总质量的90％所需的振型数。SATWE等电算程序已有这种功能，可以很方便地输出这种参与质量的比值。有些设计人员不重视电算程序使用手册的应用，选取振型数时比较随意，应当改进。此外，由耦联计算的地震剪力通常小于非耦联计算，仅当结构存在明显扭转时才采用耦联计算，但在必要时应补充非耦联计算。

4 结构周期折减系数

框架结构及框架—抗震墙等结构，由于填充墙的存在，使结构的实际刚度大于计算刚度，计算周期大于实际周期，因此，算出的地震剪力偏小，使结构偏于不安全，因而对结构的计算周期进行折减是必要的，但对框架结构的计算周期不折减或折减系数取得过大都是不妥当的。对框架结构，采用砌体填充墙时，周期折减系数可取0.6～0.7；砌体填充墙较少或采用轻质砌块时，可取0.7～0.8；完全采用轻质墙体板材时，可取0.9。只有无墙的纯框架，计算周期才可以不折减。

5 框架梁、柱、现浇板

鉴于便于后期施工、满足使用功能及丰富建筑立面等方面的需求，在框架梁、柱设计过程中应注意以下问题：

5.1 地上为圆柱时，地下部分应改为方柱，便于支模方便施工。柱箍筋的配筋形式，应考虑浇筑混凝土的工艺要求，在柱截面中心部位应留出浇筑混凝土所用导管的空间。框架梁支座筋在选取时，在满足规范的前提下应尽量减少钢筋根数，否则在梁柱节点处钢筋太密，混凝土浇筑困难。

5.2框架柱应尽量采用高强度混凝土，在满足结构抗侧刚度及轴压比的同时减小柱截面，使框架柱突出墙面较少，即增加了使用空间，也使室内较为美观。

5.3幼儿园等建筑为了减少幼儿在玩耍中碰撞引起的伤害，不宜用方柱应尽量采用圆柱或同墙体等厚的异形柱。

5.4 现代建筑立面的丰富、多样化使得框架柱中部有悬挑梁，此时挑梁长度应有限制，有效避免挑梁的附加弯矩对框架柱的影响。

5.5 由于现在人们对于建筑使用功能及舒适性的要求，楼板开大洞形成竖向通透，尤其是商业建筑如商场等，在结构设计过程中应采取对洞口周边楼板加厚，提高配筋率并应双层双向配筋以及加宽洞口周边框架梁并加强框架梁抗扭腰筋等措施予以加强。

6 结束语

随着建筑造型和建筑功能要求日趋多样化，无论是工业建筑还是民用建筑，在设计中所遇到的各种难题也是日益增多，而作为一个结构设计者需要在遵循各种规范的前提下大胆灵活的解决一些结构方案上的难点重点并在工作中不断的总结和完善。

参考文献:

[1] GB50010-2010 凝土结构设计规范[P]. 中国建筑工业出版社，2010.

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关键词：多层框架； 框架结构； 结构设计； 问题；

Abstract: in this paper, frame structure design process, should focus on some of the problems of control the analysis of the research, and put forward the corresponding treatment measures. Multilayer frame structure as the most common building structure form one of the architecture field widely used.

Keywords: multilayer frame; Frame structure; Structure design; Problem;

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

引言

20世纪90年代以后，随着我国房地产行业的发展和土木工程技术的提高，钢筋混凝土结构在建筑行业得到了迅速发展。随着建筑造型和建筑功能要求日趋多样化，无论是工业建筑还是民用建筑，框架结构在结构设计中遇到的各种难题也日益增多，因而作为一个结构设计者需要在遵循各种规范下大胆灵活的解决一些结构方案上的难点、重点。

1 设计构造方面的问题

（1）框架节点核芯区箍筋配置应满足要求对于规范中规定的框架柱箍筋加密区的箍筋最小体积配箍率的要求，绝大部分设计人员都能给予足够的重视，但对于《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）中规定的“一、二、三级框架节点核芯区配箍特征值分别不宜小于0.12、0.10和0.08，且体积配箍率分别不宜小于0.6％、0.5％和0.4％。”设计中经常被忽视，尤其是柱轴压比不大时，常常不满足要求。这一规定是保证节点核芯区延性的重要构造措施，应严格遵守。

（2）底层框架柱箍筋加密区范围应满足《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）中规定：“底层柱，柱根处箍筋加密区范围为不小于柱净高的1/3”。这是新增加的要求，设计中应重点说明。

（3）框架梁的纵向配筋率应注意《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）中规定：“当框架梁梁端纵向受拉钢筋配筋率大于2%时，梁箍筋最小直径的数值应比表6.3.3中规定的数值增大2mm。”在目前设计中，这一规定常被忽视，造成梁端延性不足。

（4）框架梁上部纵筋端部水平锚固长度应满足要求《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）中规定：“框架端节点处，梁上部纵向钢筋也可采用90º弯折锚固的方式。此时梁上部纵向钢筋应伸至柱外侧纵向钢筋内边并向节点内弯折，其包含弯弧在内的水平投影长度不应小于0.4Lab，弯折钢筋在弯折平面内的包含弯弧段的投影长度不应小于15d。”当框架柱截面尺寸小于400×400mm时，应注意梁上部纵筋直径的选择，否则这一项要求不容易得到保证。

2 多层钢筋混凝土框架结构计算中应注意的问题

2.1 独立基础设计的荷载取值

钢筋混凝土多层框架房屋的基础形式多采用的是柱下独立基础。在基础设计中，合理地选取荷载设计值，是基础结构设计的重要环节。实际工作中，常会出现2种情况：①依据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）第4.2.1条指出的“当地基主要受力层范围内不存在软弱黏性土层时，不超过8层且高度在24m以下的一般民用框架房屋或基础荷载相当的多层框架厂房，可不必进行天然地基和基础的抗震承载力验算”的要求，忽略风荷载的影响；②在设计独立基础时，作用在基础顶面上的外荷载（柱脚内力设计值）只取轴力设计值、弯矩设计值而无剪力设计值，甚至只取轴力设计值。工程设计实践证明，这2种情况的设计结果都会导致基础尺寸偏小、配筋偏少。如果在涉及混凝土多层框架房屋的整体计算分析中输入风荷载，让轴力设计值、弯矩设计值和剪力设计值共同作用于柱脚，基础本身及其上部结构的安全就更为可靠。

2.2 基础拉梁层计算模型的选定

用TAT或SATWE等电算程序进行框架整体计算时，对于基础拉梁层无楼板的情况下，楼板厚度应取0，并定义弹性节点，用总纲分析方法进行分析计算。当房屋平面不规则时，虽然楼板厚度取0，也定义弹性节点但未采用总纲分析，程序分析时却自动按刚性楼面假定进行计算，这与实际情况不符，设计过程中要特别注意这一点。

2.3 结构的抗震等级

在工程设计中，多数房屋建筑按其抗震设防分类属于丙类建筑，如民用住宅、办公楼及一般工业建筑等等，其抗震等级可根据烈度、结构类型和房屋的高度按《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）表6.1.2确定。对于电讯、交通、能源、消防和医疗等类建筑以及大型体育场馆、大型零售商场等公共建筑，可首先根据《建筑抗震设防分类标准》（GB50223-2004）确定其中哪些建筑属于乙类建筑（可能还有甲类建筑，本文不涉及）。若为丙类建筑，其地震作用均按本地区抗震设防烈度计算；若为乙类建筑，一般情况下，当抗震设防烈度为Ⅵ～Ⅷ度时，抗震措施应符合本地区抗震设防烈度提高I度的要求。例如，位于Ⅷ度地震区（如北京）的乙类建筑，应按Ⅸ度由《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）表6.1.2确定其抗震等级为一级；当Ⅷ度乙类建筑的高度超过表6.1.2规定的范围时，还应经专门研究，采取比一级抗震等级更有效的抗震措施。

2.4 地震力的振型组合数

地震力的振型组合数，对高层建筑，当不考虑扭转耦联计算时，至少要取3，且为3的倍数；振型数也不能取的太多，不能多于结构有质量贡献的自由度总数（每个刚性板取3个，每个弹性节点取2个）。例如全部为刚性楼板的结构，振型数不能超过楼层数的3倍，否则可能出现异常。《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）规定：抗震设计时，B级高度的高层建筑结构、混合结构和本规程第10章规定的复杂高层建筑结构，宜考虑平扭耦联计算结构的扭转效应，振型数不应小于15，对多塔楼结构的振型数不应小于塔楼数的9倍，且计算振型数应使各振型参与质量之和不小于总质量的90%。当结构楼层数较多或结构层刚度突变较大时，如高层、错层、越层、多塔、楼板开大洞、顶部有小塔楼、有转换层、有弹性板等复杂结构，振型数应相对多取。只有当定义弹性楼板，且采用总刚分析，必要时振型数才可以取得较少。《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）指出，合适的振型个数一般可以取振型参与质量达到总质量的90％所需的振型数。SATWE等电算程序已有这种功能，可以很方便地输出这种参与质量的比值。有些设计人员不大重视电算程序使用手册的应用，选取振型数时比较随意，这是应当改进的。此外，对于耦联计算，可在必要时补充非耦联计算。

2.5框架结构应注意带楼梯、电梯的小井筒的设计

多层框架结构应尽量避免设置钢筋混凝土楼梯、电梯小井筒。因为钢筋混凝土井筒的存在会吸收较大的地震剪力，相应地减少框架结构所承担的地震剪力，而且井筒下的基础设计也比较困难，故在设计过程中这些井筒多采用构造柱夹砌体材料做填充墙形成隔墙。当必须设计为钢筋混凝土井筒时，井筒墙壁厚度应当减薄，并通过开竖缝、开结构洞等办法进行刚度弱化；配筋也只宜配置少量单排钢筋，以减小井筒的作用。设计计算时，除按框架确定抗震等级并计算外，还应按带井筒的框架（当平面不规则时，宜考虑耦联）复核，并加强与井筒墙体相连的柱子的配筋。此外，还要特别指出，对框架结构出屋顶的楼电梯间和水箱间等，应采用框架承重，不得采用砌体墙承重；而且应当考虑鞭梢效应（按塔楼考虑）乘以增大系数；雨篷等构件应从承重梁上挑出，不得从填充墙上挑出；楼梯梁和夹层梁等应承重在柱上，不得支承在填充墙上。

2.6 柱部分

（1）地上为圆柱时，地下部分应改为方柱，方便施工。圆柱纵筋根数最少为8根，箍筋用螺旋箍，并注明端部应有一圈半的水平段。方柱箍筋应使用井字箍，并按规范加密。角柱、楼梯间柱应增大纵筋并全柱高加密箍筋。幼儿园不宜用方柱。

（2）原则上柱的纵筋宜大直径大间距，但间距不宜大于200。

（3）柱内埋管，由于梁的纵筋锚入柱内，一般情况下仅在柱的四角才有条件埋设较粗的管。管截面面积占柱截面4%以下时，可不必验算。柱内不得穿暖气管。

（4）柱断面不宜小于450×450，混凝土不宜小于C25，否则梁纵筋锚入柱内的水平段不容易满足0.4La的要求，不满足时应加横筋；而且在梁柱节点处钢筋太密，混凝土浇筑困难。异型柱结构，梁纵筋一排根数不宜过多，柱端部纵筋不宜过密，否则节点混凝土浇筑困难。当有部分矩形柱部分异型柱时，应注意异型柱的刚度要和矩形柱相接近，不要相差太大。

（5）柱应尽量采用高强度混凝土来满足轴压比的限制，减小断面尺寸。

（6）尽量避免短柱，短柱箍筋应全高加密，短柱纵筋不宜过大。

（7）考虑到竖向地震作用，柱子的轴压比及配筋宜留有余地。

（8）独立柱上或柱的中部（半层处）有挑梁时，挑梁长度应有限制。

结束语

钢筋混凝土框架结构虽然相对简单，但设计中仍有很多需要注意的问题，只有熟练地掌握规范，并具有良好的结构概念，才能设计出既安全又经济适用的优秀作品。

参考文献：

[1]建筑抗震设计规范GB50011～2010[S]．中国建筑工业出版社，2010．

[2]混凝土结构设计规范GB50010～2010[ S]．中国建筑工业出版社，2011．