建筑抗震分析精选(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篇建筑抗震分析，期待它们能激发您的灵感。

篇1

关键词:超高层建筑，塔楼，结构类型，抗震措施

中图分类号:TU352．11 文献标识码:A

随着山西省经济的不断发展，太原作为山西省的省会城市，这座美丽的国家历史文化名城，焕发出新的色彩，城市建设迈开了大步。“十大建筑”坐落龙城，展现了古城太原迷人的现代魅力，迎接着四方的来宾。同时各种功能的超高层建筑也拔地而起。现就我参与设计的一个超限高层工程进行抗震分析，采取了各种抗震加强措施，以便为今后的设计工作提供一些参考。

1工程概况

本项目为集酒店、办公楼、商铺为一体的综合建筑体。建筑场地总用地面积约4806．12m2，总建筑面积约为114946．72m2，其中办公和商铺部分52944．86m2;酒店部分62001．86m2。地下3层，地上为1号塔楼26层，2号塔楼22层，塔楼之间裙楼5层。1号酒店塔楼建筑总高度为110．40m，2号办公楼塔楼建筑总高度为99．60m，1号塔楼为B级高层，2号塔楼为A级高层。1号、2号塔楼地上部分通过五层裙房连接，形成双塔结构体系。

2结构超限判定

塔楼采用钢筋混凝土框架—核心筒结构体系，各塔楼涉及超限内容如表1所示(依据晋建质字［2011］221号山西省抗震设防超限高层建筑工程界定规定)。1)1号酒店塔楼判定:a．采用钢筋混凝土框架—核心筒结构体系，建筑总高度为110．40m，规范规定的其高度限制(A级高度)为100m，本塔楼超过规范限制10．4%。b．一项不规则的内容:无。c．三项及三项以上不规则的内容:扭转不规则:考虑偶然偏心大的位移比大于1．2。X向占27%，最大值1．22;Y向占100%，最大值1．37。组合平面:本塔楼平面布置属于细腰型。尺寸突变:本塔楼属于多塔结构。其他不规则:局部楼层穿层柱。2)2号办公塔楼判定:a．房屋高度超过规定:无。b．一项不规则的内容:无。c．三项及三项以上不规则的内容:组合平面:本塔楼平面布置属于细腰型。尺寸突变:本塔楼属于多塔结构。其他不规则:局部楼层穿层柱。

3结构超限应对措施

1)1号酒店塔楼高度大于100m，按B级高度高层建筑进行设计，框架抗震等级为一级，核心筒抗震等级为特一级。2号办公塔楼按A级高度高层建筑进行设计，框架抗震等级为一级，核心筒抗震等级为一级。2)1号酒店塔楼考虑偶然偏心下位移比大于1．2，结构计算分析方面，采用两种符合实际情况的空间分析程序SATWE和MIDAS进行分析比较，采用考虑扭转耦连的振型分解反应谱法，同时考虑双向水平地震力作用影响，并取包络。3)1号酒店塔楼、2号办公塔楼平面布置为细腰，在相应细腰部位采用150mm厚钢筋混凝土楼板加强，配筋采用双层双向，对平面薄弱部位进行加强。相应楼板按弹性楼板进行补充分析。4)1号酒店塔楼、2号办公塔楼楼板采用钢筋混凝土楼板。地下一层顶板采用180mm厚楼板，按嵌固设计。采用双层双向配筋。针对楼板开洞较多的楼层，按弹性楼板进行计算，楼板厚度采用150mm，双层双向配筋进行补强，并增强楼板开洞周圈梁的抗扭性能，提高抗扭钢筋的配筋率，以增强结构整体性。对局部楼层穿层柱部位采用增大柱配筋率10%的加强措施。5)1号酒店塔楼、2号办公塔楼采用弹性时程分析方法进行多遇地震下的补充计算，采用两条天然波一条人工波，取多条时程曲线计算结构的包络值与振型分解反应谱法计算的较大值用于结构设计。6)针对多塔结构，1号酒店塔楼、2号办公塔楼采取了单塔与双塔两种模型分别计算，并按包络设计。同时验算了设防地震下，主要竖向构件，受弯中震不屈服以及受剪中震弹性验算。7)1号酒店塔楼、2号办公塔楼连梁部分，采取将截面较高的连梁分成两根截面较低的连梁协同工作，减小了连梁的刚度，保证连梁在小震下的弹性工作。在罕遇地震作用下率先出现塑性铰，起到耗能作用。8)1号酒店塔楼、2号办公塔楼采用PKPM静力弹塑性EPDA＆PUSH验算罕遇地震下的弹塑性变形。9)1号酒店塔楼标准层周圈框梁采取加大梁截面的措施(500×900)，以减少结构整体的扭转效应。与两个塔楼相连接的裙房部分，考虑到功能复杂，空间变化多，同时协调两个塔楼的共同工作，将其框架的抗震等级提高一级，按特一级框架进行设计。连接两个塔楼之间的楼板，均采用180mm厚板，双层双向进行配筋，在泳池底部的大跨空间部分，采用高度为1．8m，大跨钢筋混凝土井字梁进行设计，相应部分的框架柱，设计为型钢混凝土框架柱。

4抗震加强措施

1)针对该项目超限内容的相应措施:a．采用SATWE和MI-DAS两种不同的计算模型对结构进行分析，确保计算的真实性。由于本工程为双塔结构，故采用双塔与单塔模型分别计算，按包络进行设计;b．增大底部加强区剪力墙、框架柱的配筋率，满足中震下抗剪弹性、抗弯不屈服的性能目标要求;c．楼板大开洞及塔楼连体区域的楼板采用弹性楼板模型计算，根据计算结果加强其构造措施，增加楼板厚度，采用双层双向配筋;d．核心筒墙体约束边缘构件延伸至地上8层顶板，框架柱箍筋采用全高加密，以增强结构整体的抗剪、抗弯性能。根据大震验算结果，针对底部墙体破坏部位增设型钢;e．1号塔楼超A级高度10m，考虑超出A级高度较少，故其抗震等级按规范规定的B级高度高层确定为核心筒特一级、框架一级;2号塔楼虽为A级高度高层但考虑与1号塔楼的耦联作用，抗震等级提高为同1号塔楼;裙楼范围楼板存在大开洞情况以及其对双塔楼的约束作用较为重要，故其框架等级提高为特一级;f．针对关键构件及重要构件(剪力墙、框架柱)箍筋采用全高加密的形式，底部加强区范围内将其内力放大10%，构件配筋按提高10%设计。其轴压比以规范规定为基准，分别按降低0．05设计;g．裙楼框架柱及框架梁采用型钢混凝土结构形式，4层顶大跨井字梁适当增加起拱率;1号塔楼及2号塔楼与裙楼相接的框架柱及框架梁采用型钢混凝土结构形式，以增大其延性;h．裙楼顶板及其上下各一层楼板加厚，以150mm厚设计，配筋采用双层双向．裙楼大开洞周圈楼板、核心筒连接区域采用150mm厚，配筋双层双向，塔楼部分角部楼板采用120mm厚，配筋双层双向．针对楼板大开洞周圈框架梁配筋进行加强;k．1号塔楼核心筒外墙设置双连梁且在±0．000至裙楼以上两层范围内每层设置一道配筋加强带(暗梁)，按不少于上下各420配置，底部加强区部位(水平筋，竖向筋，J箍筋)比计算提高10%设计，提高剪力墙的延性;l．加大1号塔楼裙楼以上各层周圈框架梁的截面，以减小其扭转效应。

5结语

根据以上分析陈述，本项目存在高度超限、扭转不规则、细腰、刚度突变、穿层柱等情况。但通过结构布置的优化、薄弱部位及重要构件的加强、以性能目标为基准的构件截面设计、对钢筋配置等构造措施加强后，可满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”三水准抗震设计要求。

参考文献:

［1］JGJ3—2010，高层建筑混凝土结构技术规程［S］．

［2］GB50011—2010，建筑抗震设计规范［S］．

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关键词：地震作用；抗震概念设计；场地；抗震措施

Abstract：According to the features of earthquake action，it set forth importance of "concept design" in structural seismic design and corresponding design principles.Taking improving the integral seismic performances of structure in consideration new idea is embodies in seismic design，which can be used as references by designers in the future.

Key words：earthquake action；seismic concept design；site；seismic fortification measures

地震是地球内部构造运动的产物，是普遍存在的一种自然现象，由于地震作用的随机性、复杂性、藕联性，每次地震所产生的波形各异，因而其对建筑物的作用各不相同，所产生的破坏程度也千差万别。地震对建筑物的作用与建筑物自身所固有的自振周期、场地土的动力特性有关，但因结构计算中计算模型、自振周期、材料性能、基础类型以及阻尼变化等均与实际情况存在差异，使得抗震计算时所考虑的地震作用无法准确估算，因而，在进行结构的抗震设计时，不能完全依赖地震作用计算，更要综合考虑多种因素，切实做好建筑抗震概念设计。

1 抗震概念设计的含义

抗震设计是通过地震作用的取值和抗震措施共同实现的，通过总结历次地震灾害后发现，对于结构抗震设计来说，“概念设计”比“数值计算”更为重要。结构抗震性能的决定因素是良好的“概念设计”，也就是说，“概念设计”是结构抗震设计的首要问题。所谓“概念设计”是指在进行结构设计时，既要着眼于结构的整体地震反应，又按照结构的破坏机制和过程，灵活运用抗震设计准则；既要把握整体布置的大原则，又兼顾了关键部位的细节，从根本上解决了结构抗震设计的问题，有效地提高了结构自身的整体抗震能力。

2 抗震设计的一般原则

2.1场地和地基

建筑结构在地震作用下的破坏情况有四种：

（1）地震时，在水平和竖向振动作用下，建筑物的内力和变形骤增，甚至结构的受力形式发生改变，最终导致建筑物承载力不足甚至于丧失或者变形过大而破坏。

（2）地震作用下，由于节点强度不足、延性不够、锚固失效，使得结构构件缺乏可靠的连接，建筑物丧失整体性而遭破坏。

（3）地震作用下，由于地基承载力下降或地基土液化，使得地基部分失效甚至于完全失效，最终导致建筑物倾斜、倒塌。

（4）由地震引发的次生灾害如火山、洪水、滑坡、泥石流等造成建筑物的严重破坏。

所以场地的选择是建筑抗震设计成功的第一步，从选址工作开始就应该选择对抗震有利的地段，尽量避开不利的地段，避不开时应采取有效措施确保地基的稳定性；任何情况下均不考虑在抗震危险地段建造建筑物。

2.2规则性建筑

在建筑的方案设计阶段就应该尽量采用规则建筑方案，即建筑平、立、剖应规则、简单、对称；结构侧向刚度、材料强度和质量的分布应均匀、连续，无突变，因为不规则的建筑在水平地震作用下也会产生扭转振动，进而破坏。

2.3合理的结构体系

一个合理的结构体系，首先应有明确的计算简图和合理、简洁的传力途径，对于不规则建筑，应采用空间计算模型计算地震力，考虑扭转藕联影响，使其更接近实际工况。不在同一结构单元混用受力体系，优先选用现浇混凝土结构，在多层砌体房屋中优先采用横墙承重的结构体系，在底层框架抗震墙砌体房屋中，优先采用混凝土抗震墙。体型复杂的建筑，设置合理的抗震缝将上部结构分割成相互独立、相对规则的结构单元。

2.4计算结果的校核

一般来说，在结构设计中，通常采用计算软件进行抗震分析，这就要求设计人员对所用软件的适用范围、技术条件、计算模型等均有深刻的认识和充分的掌握，对所有计算结果，应经认真分析校核，只有经分析判断结果合理、有效后，方可用于工程实际。

2.5抗震构造措施

对结构构件采用多道设防，严格按规范要求保证“强柱弱梁”，“强剪弱弯”，“强节点弱构件”，加强节点连接，加强梁、柱端头箍筋加密区的箍筋量。所用材料等级不低于规范要求的最低等级，从而有效减小材料的脆性，计算中还应严格控制梁的相对受压区高度。砌体结构应按规范要求设置圈梁、构造柱等，有效约束砌体，提高砌体的延性和整体性。非结构构件比如框架填充墙两端应与柱有效拉结，附属构件女儿墙、雨篷、挑檐等除保证自身整体性能外，还应与主体结构有可靠连接和锚固。

结语

结构设计人员在日常设计工作中，必须学会熟练运用概念设计，并使这一理念贯穿于结构设计工作的整个过程当中，既要严格把握好设计的大原则，又要全面考虑诸多因素，最终才能保证设计的科学性和严谨性，为社会创造更多精品工程。

参考文献

[1]GB50011-2001，建筑抗震设计规范[M].北京：中国建筑工业出版社，2008：6-14.

[2]GB50007-2002，建筑地基基础设计规范[M].北京：中国建筑工业出版社，2002.

[3]黄存汉.建筑抗震设计技术措施[M].北京：中国建筑工业出版社，2001：29-31.

篇3

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:建筑抗震;设防烈度;土建造价;影响

地震灾害是人们生存环境的重大天然灾害隐患，且地震灾害具有较大的破坏力，其灾害发生会带来巨大的损失。在绝大多数的地震灾害发生过程中，建筑物的抵御能力是不可预估的。例如上世纪在我国发生的唐山大地震和本世纪初在四川发生的汶川地震，其地震的等级都高达8级，地震烈度高达11度，都对当地的建筑物造成了摧毁式的打击，这两次的地震烈度都超过了抗震设防烈度，对当地的人民财产造成了灾难性的后果。因此，在提升建筑物的抗震等级同时，应不断增加其造价成本，综合考虑后达到一个最优的经济效果。本文对建筑物的抗震设防烈度进行重点分析，并阐述其对土建造价的影响。

1建筑物抗震设防烈度与抗震等级

地震等级是衡量地震强度的一个重要指标，而地震的强度则是建筑物受到地震影响时破坏程度最大的一个表现。在一般情况下，地震的抗震设防烈度都是取决于地震的基本烈度，其计算方法是根据建筑物的高度、大小和烈别来判断的，地震的抗震设防应具体以某种情况来确定。在正常情况下，某一个特定的地区在发生了地震的等级判断时不能确定地震的抗震顶级。其抗震设防烈度也一般在8～6度。这样就可以判断出建筑物的抗震烈度是否需要提高，以提高抗震等级，才能确保有效的保护建筑物的抗震能力。在建筑物的抗震影响因素中，主要包括抗震设防烈度、地震分组和地震的设计。发生地震时，还受到加速度和建筑物结构类型、高度、抗震设防分类的影响等。

2建筑物的土建造价

建筑物的土建造价主要包括装修造价、设备造价以及土建造价等。土建造价主要包括基础、楼板、墙柱、梁等结构构件所耗费的工料机费用及施工过程措施费。建筑设备的造价主要由排水、电梯、安防、空调等多种设备配合组成，其装修主要包含室内外的各种工程费用，以此来提升建筑物的抗震等级，从而体现建筑物土建造价成本。

3建筑抗震设防烈度对土建造价产生的影响

建筑抗震设防烈度的提升可以直接表现在会加大建筑构件的组成，提升内在计算能力就可以提高配筋率，加大了截面尺寸，最显著的影响就是加大了钢筋、混凝土的使用量，进而极大影响建筑物造价。例如，在一个10层高度的商业办公楼内，将一块框架结构主体高度在40m，首层高度3.6m，2～10层的高度在3.3m的楼层间上利用190mm厚度的围护墙进行混凝土加固。设定为地震一组，基本风压为W0=0.5kN/m2，地面的粗糙度为B类。通过地震环境下对不同的抗震设防烈度8～6度进行造价差异的比较。通过分析钢筋和混凝土的用量对造价影响进行分析。在规范允许下，全部构件均采用最经济尺寸。这里的土建造价是指包括人工费、施工机具使用费、材料费、企业管理费、利润等在内的所有分部分项工程费。通过分析可以看出，从8～7度的抗震设防需要增加六根柱的截面尺寸，从7～8度则需要增加到13根的截面尺寸。同时能够发现在各个配件上的配筋量也同时需要增加。在不进行设防烈度比较的前提下，假设抗震烈度增长为6度，那么在单方土的建设造价增加为2%。提高到7度时，增加率约为6%，到8度时，增加率约为11%。从6～7度约提高10.96%、从7～8度约提高8.65%。

4提高建筑抗震设防烈度的方法

第一，抗震烈度的设防是从6度增长到8度的，在此情况下可以通过对构件的横截面尺寸以及配筋率的配比办法来提升建筑物的抗震能力。在建筑物的抗震设防烈度大于8度时，就需要各种抗震设防烈度的提升。由此看来，可以通过对横截面的尺寸、配筋率的改变来提升抗震性能。但是，这不仅降低了使用面积的有效性，而且增加了构件的纵向尺寸，更增加了地震的作用力，所以这不是最经济有效的方式。第二，在科学技术水平不断发展的今天，建筑物的抗震技术也在进行日新月异的变化。在大多数情况下，建筑物的抗震造价具有明显的对比性，其效果好的抗震性能材料也具有绝对的倾斜支撑能力。建筑结构的横纵向构建也是目前承载的压力之一，对于一旦承载水平压力就变弯的构件就需要考虑对横截面的尺寸加大，进而增加了钢筋和混凝土使用量，非常不经济。通过倾斜支撑体系中构件的主要性能可以发现，目前的抗震材料还主要以拉压式的构件为主，这种构件的水平拉压能力非常具有抵抗能力，并且从相对应构件的尺寸上也满足建筑物的配筋率的条件，这样能够大大降低土建的造价成本。第三，在建筑物的本身造价上，也受到建筑结构本身的影响。如果采用较好的减震和隔震材料，就会加大建筑抗震的安全保障，这种措施的加强无疑在造价上需要增加，也降低了建筑构件上的地震作用，从而降低了建筑结构尺寸和配筋量，对建筑造价的增加产生了影响。部分设计者不考虑建筑物的抗震性能、安全性，而只考虑奇特的建筑造型、奢侈的室内外装修，反而降低了抗震、安全等方面的造价投入，这样“轻结构、重外观”的建筑物在地震时让人们付出的代价非常惨痛。建筑物的立足之本是结构，必须提高建筑结构的稳定性、安全性，方能使人们的生命财产安全得到保障。在很多设计者和施工人员的观点中，不同的建筑造型往往可能会花费较大的造价成本，为城市建筑增加一个亮点，但是在抗震结构和安全的角度考虑就放弃很多抗震材料，从而达到节约土建造价成本的目的，这类建筑物的建设实际上是华而不实，重在外观的设计，而疏漏了内部质量和减震效果，一旦灾害来临，将带来惨痛的后果和教训。

5结语

近些年来，我国的经济水平不断提高也给建筑行业标准带来了新的机遇和挑战，尤其是在费用日益增加的室内装潢上，需要各种仪器设备的投入，还需要请专业的设计人员进行设计。且在目前我国的建筑总造价整体上升的一个趋势来看，单纯的土建造价相对来说也是重外观而轻质量。从人类长期发展的角度来考虑，人类的日常生活离不开建筑，目前抗震性强、高稳定、高安全性的建筑物已经越来越被人们所重视。不同地区地域的建筑所采取的抗震设防烈度不同。在建筑施工过程中，建筑物的抗震、安全性能取决于建筑的结构。不能仅仅重视建筑造型新颖、室内外高昂的装修，提高结构的安全度，建筑物土建造价增幅并不大，相对于整个建筑物的造价，只占很小比例，特别对于那些昂贵的地价和豪华装修的费用，所占比例就更小。而结构产生过大的变形或破坏，昂贵的装修和设备管线等也将付之东流，甚至引起失火、漏电等次生灾害，造成人身伤亡。所以，加强建筑结构抗震性、安全性的投资力度非常有必要。只有这样才能确保结构的安全性、稳定性、抗震性，必须做到合理、科学、经济地建筑建设投资。

参考文献:

［1］阿不来提•买提尼亚孜.提高建筑抗震设防烈度对土建造价的影响［J］．中小企业管理与科技(上旬刊)，2011，(04):87－89.

［2］刘晓东.新版国家标准《中国地震动参数区划图》(GB18306—2015)的主要变化［J］．中国标准导报，2015，(09):72－74.

［3］高小旺，李荷，肖伟，等.工程抗震设防标准若干问题的探讨［J］．土木工程学报，1997，(06):90－95.

［4］李凯文，邹昀，禇腾峰.抗震设防烈度的提高对高层建筑工程量的影响分析［J］．四川建筑科学研究，2011，(03):36－37.

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【关键词】楼梯；建筑抗震；刚度；影响；分析

中图分类号：TU973+.31 文献标识码：A 文章编号：

一．引言

楼梯是建筑的一个重要组成部分，是最重要的疏散工具，在抗震防灾中起着举足重轻的作用。所以楼梯的设计是十分重要的工作，楼梯设计的好坏也直接影响到建筑的抗震能力。从地震被损坏的钢筋混凝土结构房屋来看，其中一个特点是楼梯构件的破坏，影响了逃生通道安全，造成人员伤亡。根据2008年汶川地震震害的相关报告，楼梯对结构安全以及疏散时人身安全的意义非常重大。因此，我们有必要认真研读规范的有关要求，结合工程实际情况，认真对待抗震设计时的楼梯设计。

二．抗震设计楼梯参与结构计算的重要性

现代建筑工程抗震性能的需求要求建筑工程设计过程中必须考虑抗震设计楼梯参与结构计算工作的重要性。以抗震楼梯设计对建筑物主体结构抗震性能的促进作用促进建筑物的抗震性能提升。建筑工程设计单位应根据现代建筑工程设计过程中楼梯设计对建筑物主体工程的影响强化抗震设计楼梯参与结构计算工作，实现建筑物抗震性能的提高，促进现代建筑工程设计目标的达成

在现代建筑工程的设计中，钢筋混凝土框架结构所具有的优势使得其在现代建筑工程的设计中有着极为广泛的应用。在钢筋混凝土框架结构中，楼梯能够对楼梯间结构起到斜撑作用，增加主体结构的刚度。在传统的结构设计中，由于计算方式与设计理论的限制使得楼梯及楼梯间不参与整体结构的计算。随着现代建筑设计理论的日趋成熟以及建筑物抗震等级要求的不断提高，建筑工程抗震楼梯设计参与整体结构计算已经纳入相关规范要求。在抗震楼梯与楼梯间增加刚度的同时，还应与水平隔板、楼盖板等做好链接，以此形成整体、提高建筑物的抗震性能。在汶川地震震后调查中，楼梯梯段板断裂的情况非常普遍，严重影响了震后的自救与救灾。而且，楼梯系统的断裂也造成了对主体结构抗震性能的影响，造成了余震中建筑物抗震性能的下降。

三．楼梯和结构主体

楼梯对主体结构的影响主要表现有两个方面，楼梯对竖向构件的影响以及楼梯自身的传力。由于楼梯传力，竖向构件往往会出现短柱或错层。而楼梯本身传力需得到保障，从而实现疏散功能。

理论研究以及一些震害调查表明，楼梯对主体结构的影响大小，主要取决于楼梯与主体结构的相对刚度比。主体结构整体刚度越大，比如抗震墙结构，框架一抗震墙结构，由于结构主体自身的刚度很大，整体性能好，楼梯刚度对于主体而言相对很小，那么它对主体影响就很小，有时可以忽略不计；而当采用框架结构，装配式结构，特别是砌体结构的时候，楼梯对其主体的影响就不容小视了，在多遇地震作用下，结构基本是处于弹性工作状态，填充墙、砌体承重墙没有开裂或者开裂程度不高，刚度尚未退化，楼梯刚度在主体结构中依旧可以认为不大，而在超出设防烈度及罕遇地震的时候，结构一般进入弹塑性状态，墙体开裂，刚度骤然降低，楼梯刚度在主体刚度中所占的比重就越加增大，现浇梯板可视为刚性楼板，承担传递水平地震作用的重任，从而导致楼梯梯板拉裂，楼梯间短柱破坏，最终导致主体破坏甚至坍塌。

经过工程实例对比发现，楼梯构件是否参与结构整体计算，不仅影响地震作用效应的计算结果，也可能由于改变恒载、活载的传递途径而对相关构件计算产生影响。

对比发现当其他区域荷载小于楼梯间时，不考虑楼梯影响计算结果显示位移比较大，考虑楼梯刚度后刚心与质心的重合程度有所改善，位移比有所减小。

结合条文说明，规范允许根据不同的具体结构，判断楼梯构件对整体的可能影响很大或不大，然后区别对待，并不要求一律参与整体结构的计算，但楼梯构件自身应计算抗震。现行规范对钢筋混凝土结构楼梯间抗震设计的基本要求可归纳为：是否参与整体抗震计算，视情况而定；楼梯构件应进行抗震设计计算；加强楼梯间填充墙与主体结构的拉结。

由于地震动的不确定性、地震的破坏作用、结构地震破坏机理的复杂性，以及结构计算模型的各种假定与实际情况的差异，．目前，依据所规定的地震作用进行结构抗震验算，不论计算理论和工具如何发展，计算怎样严格，计算的结果还是比较粗略，过分地追求数值上的精确是不必要的。然而，从工程的震害看，这样的抗震验算是有成效的，不可轻视。

四．楼梯抗震设计的几点建议

考虑楼梯对主体结构的影响时，应根据主体结构与楼梯的侧向刚度大小，采取相应的设计措施：

1.楼梯采用现浇式或者装配整体式混凝土结构，不应采用装配式结构。

2.对框架结构，砌体结构及其他整体性不好的结构，结构计算中应注意考虑楼梯对主体结构的影响和主体结构对楼梯的影响，采用包络设计的方法。基于现行规范，在对结构进行规则性判断和位移计算时，可不计楼梯的影响。而构件设计则需要考虑楼梯的作用，按计入和不计人楼梯分两种情况进行设计。

3.对主体结构刚度很大，整体性较好的结构，如抗震墙结构、框架一抗震墙结构等，一般不考虑楼梯的影响，不过在结构平面布置时，应重视楼梯间周围的竖向构件，类似于电梯井，尽量使抗震墙位置合理，这样，既可以使楼梯对主体结构的影响减小，同时也保护了楼梯构件。

4.需特别注意设置楼梯形成的框架短柱或错层柱，柱箍筋除应满足计算要求外，箍筋应全高加密，宜按抗震等级提高一级配置。

5.楼梯处梁上立柱时，柱子截面一般都很难做大，但该柱也应按照框架柱要求设计，保证其截面面积不小于300mmX300mm，柱最小边长不应小于200mm，并相应增加另一边高度。￡在以往的设计中，当底层无地下室时，楼梯直接支撑在孤立的楼梯梁上，而根据震害调查发现，此做法不妥，地震时楼梯板吸收的水平地震作用在楼梯梁处的水平传力路径中断，孤立的楼梯梁很难担当由梯板传递的水平推力，梯板边缘的梁截面处往往开裂甚至破环，设计中应尽量避免。

五．结束语

楼梯是建筑的一个重要组成部分，是最重要的疏散工具，在抗震防灾中起着举足重轻的作用。从地震被损坏的钢筋混凝土结构房屋来看，其中一个特点是楼梯构件的破坏，影响了逃生通道安全，造成人员伤亡，所以建筑楼梯设计是非常重要的工作。综上所述，不管是对规范理解出发，还是结合工程实际，楼梯设计对建筑抗震的影响应当被广大设计师高度重视。目前来看，各种软件的楼梯参与建筑抗震计算情况并不够理想，不能过分依赖。设计可在比较合理的基础上利用计算软件，不拘泥于细节，不追求过高的计算精度，强调按概念设计进行各种调整。让楼梯参与建筑抗震计算和加强抗震措施，使得楼梯对建筑抗震的影响降到最低，从而让建筑结构更为合理。

参考文献：

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浅谈楼梯设计对建筑抗震的影响

[2]乔锐 [期刊论文] 《黑龙江科技信息》 -2012年7期

[3]孙烨SUN Ye楼梯刚度对震区塔式建筑抗震设计的影响分析 [期刊论文] 《浙江建筑》 -2009年9期

[4]吴波 楼梯结构的抗震性能分析及地震作用下对主体结构的影响 [学位论文]， 2009 - 西南交通大学：结构工程

[5]王亚勇 戴国莹WANG YayongDAI Guoying《建筑抗震设计规范》的发展沿革和最新修订[期刊论文] 《建筑结构学报》 ISTIC EI PKU -2010年6期

[6]孟凡林 孟祥瑞 张维学Meng Fan-linMeng Xiang-ruiZhang Wei-xue考虑楼梯影响的框架结构地震响应分析 [期刊论文] 《工程抗震与加固改造》 ISTIC PKU -2012年1期

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关键词：建筑抗震；设计；分析；

中途分类号：TU2文献标识码：A 文章编号：

前言

结构设计分为理论设计和概念设计理论设计是结构工程师根据计算理论和规范，在对结构进行计算模型的假设及受力状态的假定的前提下，对结构进行计算分析，得出数据式的结果，然后利用结果进行设计。概念设计是指不经数值计算，尤其在一些难以做出精确理性分析或在规范中难以规定的问题中，依据整体结构体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想，从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和抗震细部措施的宏观控制。在建筑设计的方案阶段，从总体出发，采用概念性近似计算方法，能迅速、有效地对结构体系进行构思、比较和选择。这种方法虽有一定误差，但概念清楚、定性准确、手算简单快捷，能很快选择出最佳方案，具有较好的经济、可靠性能，同时也是施工图设计阶段判断计算机内力分析输出数据可书与否的主要依据。

1 抗震概念设计问题分析

地震是一种随机振动，有难于把握的复杂性和不确定性，要准确预测建筑物所遭遇地震的特性和参数，目前尚难做到。在结构分析方面，由于未能充分考虑结构的空间作用、结构材料的非弹性性质、材料时效、阻尼变化等多种因素，同时也存在着不准确性。因此，工程抗震问题不能完全依赖“计算设计”解决，而必须立足于“概念设计”。结构抗震概念设计的目标是使整体结构能发挥耗散地震能量的作用，避免结构出现敏感的薄弱部位。地震能量的聚散，如果仅集中在少数薄弱部位，必会导致结构过早破坏，目前各种抗震设计方法的前提之一就是假定整个结构能发挥耗散地震能量的作用，在此前提下才能以多遇地震（小震）作用进行结构计算、构件截面设计并辅以相应的构造措施，必要时采用弹性时程分析法进行补充计算，试图达到罕遇地震（大震）作用下结构不倒塌的目标。为了保证建筑具有足够的抗震能力，通过概念设计从宏观上控制结构的抗展性能，应充分考虑以下环节：①选择对抗震有利的场地及地基，避免地面变形的直接危害，采取措施保证地基的稳定性。②进行合理的基础设计，同一结构单元不宜设置在性质不同的地基土上，不宜采用不同的基础形式，设计时宜最大限度地发挥地基的潜力。③建筑物的体型应力求简单、规则、对称，质量和刚度变化均匀，以减少地震作用产生的变形、应力集中及扭转反应。④选择合理的结构体系，抗侧构件力求均匀对称，设置多道抗展防线，避免局部出现薄弱部位，要求结构布置受力明确，传力简捷。⑤各类构件之间要有可靠的连接，并具有必要的强度和变形能力，从而获得整个结构良好的抗震性能。⑥强调结构空间整体性，平面加强连接，竖向确保足够整体刚度。⑦重视对非结构构件的处理，利用其对主体结构的有利影响，避免不合理设置导致对主体结构的不利影响。⑧尽量减轻结构自重，减少地基土压力，从而降低向建筑物传输的地震力。

2 结构概念设计的运用问题分析

运用概念设计的思想，也使得结构设计的思路得到了拓宽。传统的结构计算理论的研究和结构设计似乎只关注如何提高结构抗力R，以致混凝土的等级越用越高，配筋量越来越大，造价越来越高。结构工程师往往只注意到不超过最大配筋率，结果肥梁、胖柱、深基础处处可见，在建筑结构设计中，合理地确定建筑物的刚度是非常重要的。建筑物的刚度不宜太大，刚度大则结构自振周期就短，在地震时结构所承受的地震作用就大，相对后果较重，且造成材料的浪费；刚度也不宜过柔，过柔的建筑结构在地震时就会产生过大的变形，影响其强度、稳定性和正常使用。抗震验算时应特别注意场地土类别。8度超过5层有条件时，尽量加剪力墙，可大大改善结构的抗震性能。框架结构应设计成双向梁柱刚接体系，但也允许部分的框架梁搭在另一框架梁上。应加强垂直地震作用的设计，从震害分析，规范给出的垂直地震作用明显不足。雨篷不得从填充墙内出挑。大跨度雨篷、阳台等处梁应考虑抗扭。考虑抗扭时，扭矩为梁中心线处板的负弯距乘以跨度的一半。框架梁、柱的混凝土等级宜相差一级。由于某些原因造成梁或过梁等截面较大时，应验算构件的最小配筋率。出屋面的楼电梯间不得采用砖混结构。考虑地震作用时必须充分领会和灵活运用抗震概念设计的优化准则和采取相应的构造措施。优化准则“强节弱杆”―――防止节点破坏先于构件；“强柱弱梁”―――防止杆系发生楼层倾移破坏机制，要求柱的抗弯能力高于梁的抗弯能力；“强剪弱弯”―――防止构件剪力破坏，要求杆件的受剪承载力高于受弯承载力；“强压弱拉”―――对杆件截面而言，为避免杆件在弯曲时发生受压区混凝土破裂的脆性破坏，使受拉区钢筋承载力低于受压区混凝土受压承载力。保证措施有两个方面：一是调整或限制构件的荷载效应；二是强制规定必要的构造措施。这两个方面在 《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）有详细的规定，有的则是以强制性条文提出严格要求。如：《高层建筑混凝土结构技术规程》中第 6.3.2 条的第 1 点限制梁端截面混凝土受压区高度与有效高度之比，就是保证梁的变形能力，而它又决定于梁端塑性转动量，而塑性转动量又与截面混凝土受压区的相对高度密切相关；试验研究结果表明，要使钢筋混凝土梁的位移延性系数达到3~4， 混凝土受压区相对高度必须控制在0.25~0.35。又如：对钢筋混凝土杆件而言，杆件截面的平均剪应力过高，都会降低箍筋的抗剪效果，平均剪应力较小时，可以避免出现剪切破坏。在建筑结构设计中还应充分考虑地震的偶合作用；坚持“小震不坏，大震不倒”；多道抗震防线等设计原则。

3 建筑选址的设防

地震引起的破坏除了直观的震动引起的建筑结构破坏,与场地和地基的条件有很大的关系。历次地震调查表明,同类型的建筑物由于建筑场地不同,其破坏程度会有很大的差别。

地质条件: 避免选择地质上断层通过或断层交汇的地带, 特别是在有活动断层的地段上进行建设。

地形地貌:宜选择地势平坦、 开阔的地方。

地基条件: 一般而言,岩石、 半岩石和密实的地基土对房屋抗震最有利,是最好的建筑场地;而松软的,软弱粘性土等, 尤其是易发生砂土液化的地区,都对房屋的抗震不利。

4 短柱设计的抗震设防

因短柱的延性较差, 尤其一些超短柱几乎没有延性,在抗震设计时,仅仅按照一般框架柱的抗震要求采取构造措施是不够的。还必须尽量提高短柱的承载力,减小短柱的截面尺寸,采取各种有效措施提高短柱的延性,改善短柱的抗震性能。

4.1使用复合螺旋箍筋

高层建筑框架柱的抗剪能力是应该满足剪压比限值和“强剪弱弯”要求的, 柱端的抗弯承载力也是应该满足“强柱弱梁”要求的。对于短柱,只要符合“强剪弱弯”和 “强柱弱梁”的要求, 是能够做到使其不发生剪切型破坏的。因此, 使用复合箍筋全高加密来提高柱子的抗剪承载力, 改善对砼的约束作用,能够达到改善短柱抗震性能的目的。

4.2采用分体柱

采用分体柱的方法虽然使柱子的抗剪承载力基本不变,抗弯承载力稍有降低, 但是使柱子的变形能力和延性均得到显著提高, 其破坏形态由剪切型转化为弯曲型, 从而实现了短柱变 “长柱”的设想, 有效地改善了短柱尤其是剪跨比< 1.5的超短柱的抗震性能。分体柱方法已在实际工程中得到应用。

5 短肢剪力墙设计的抗震设防

由于短肢剪力墙抗震性能差, 在地震区应用经验不多,因此在设计时, 首先要选则适合

的计算软件,合理地选则计算分析方法, 确定计算模型和相关参数, 并加强对计算结果合理

性判断,特别要加强概念设计。对一些不利部位加强构造措施, 在符合规范要求的情况下,短

肢墙是没问题的。这就好比纯框架结构,对地震来说也是不利的结构形式,但大家不也一直在

用。所以任何一种结构体系都有它的适用范围,只要能合理设计, 安全应该没问题。

5.1构建共同抗力筒体

高层点(板)式住宅采用短肢抗震墙结构体系,只要抗侧力构件布局合理仍然是比较理想的一种结构体系,但在地震区, 高层建筑中,剪力墙不宜过少,墙肢不宜过短,因此不应设计仅有短肢剪力墙的高层建筑,要求设置剪力墙筒体 (或一般剪力墙 ), 形成短肢剪力墙与筒体 (一般剪力墙)共同抵抗水平力的结构。

5.2短肢墙的形状要点

短肢墙的布置合理、 对称、 均匀、 力求质量中心与刚度中心重合,短肢墙布置应以 T形、 L形、]形、+形为主,这样可增加短肢墙抗扭和出平面外稳定。

短肢剪力墙结构的抗震薄弱部位是建筑平面外边缘的角部处的墙肢,当有扭转效应时,会加剧已有的翘曲变形,使其墙肢首先开裂,因此应加强其抗震构造措施, 如减小轴压比、 增加纵筋和箍筋的配筋率。

5.3倾覆力矩的设计

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1.1截面受力对比分析

塑性铰能够承受一定的弯矩（塑性铰极限弯矩），并只能沿弯矩作用方向（垂直于截面）做微小转动，但是理论铰则不能承受弯矩（截面弯矩为0），并可以自由转动（结构平面内或平面外）。

1.2结构体系与机构体系的转换

建筑物中由若干构件连接而成的能承受荷载的平面或空间体系称为建筑结构，为几何不变的静定结构（自由度为0，无多余约束）或超静定结构（自由度小于0，具有多余约束）。然而机构是指两个或两个以上的构件通过活动联接以实现规定运动的构件组合，机构的自由度大于0，为几何可变体系。钢筋混凝土简支梁，是自由度为0、无多余约束的几何不变的静定结构体系，一旦梁中的某一截面出现塑性铰即变为几何可变的机构体系。由理论力学自由度分析可得，在没出现塑性铰之前的体系的自由度n1=3m-2h-r=3×1-2×0-3=0；出现塑性铰后的体系的自由度n2=3m-2h-r=3×2-2×1-3=1。钢筋混凝土连续梁是具有多余约束的超静定结构体系，其达到承载能力极限状态的标志，并不是某一截面或某若干个截面达到其极限弯矩而形成塑性铰，而是必须在体系截面中出现足够多的塑性铰，使整个具有多余约束的超静定结构体系变成自由度大于0的几何可变的机构体系。随着体系各截面出现塑性铰，其截面刚度发生了变化，内力将重新进行分布，其内力与出现塑性铰之前的内力不同。

1.3单跨简支梁在SAP2000程序中的对比分析

本文利用SAP2000有限元分析程序，引入一例单跨简支梁，分别在简支梁的跨中截面定义塑性铰和理论铰进行有限元分析，证明上述理论对比分析的结果。（1）在FrameHingePropertyData对话框中定义塑性铰的属性，截面的极限弯矩可以指定个较大的数，为确保结构计算的精确性，可以利用矩形截面正截面受弯的极限弯矩Mu=Asfy（h0-fyAs2a1fbc）进行施加，并逐步施加荷载。利用图1和图2定义塑性铰和迭加工况，变形结果为图3、图4，简支梁随着荷载的迭加，不断施加荷载，其跨中截面的变形不断增大，其塑性铰的颜色也在不断变化，从而证明了截面随着荷载不断增加而产生塑性铰的理论。（2）当在单跨简支梁的跨中截面定义理论铰时，系统在计算运行过程中会自动出现“Warning、Error”等警告符号，无法运行，说明该体系为几何可变的机构，无法完成结构计算。

2塑性铰在高层建筑结构抗震中的计算分析

2.1工程概况

利用SAP2000建立一栋10层楼的框架模型，层高均为2.8m，柱网为6m×6m，砼强度为C25，ES=30000MPa，150mm厚现浇楼板，框架梁、柱的主筋均为HRB335级（梁截面300mm×550mm，柱截面600mm×600mm），箍筋为HPB235级。活载按照3.5kN/m2设定；假定按7°(0.20g)抗震设防，场地类别为Ⅱ类，设计地震分组为第一组，场地特征周期为0.35s。

2.2建模要点

进行静力弹塑性Pushover分析时必须定义框架单元的塑性铰，指定梁单元为M3铰，指定柱单元为PMM铰，并定义塑性铰的长度。在图2的步骤中不断设置P-效应的迭加工况。

2.3分析结果

2.4建筑结构理论与模型计算的分析结论

（1）由于结构设计一般遵循“强柱弱梁”的原则，楼板将荷载传递给（次）梁，（主）梁再将荷载传递给柱，柱再将所有荷载传递给基础，所以在结构设计中柱的刚度应大于梁的刚度，根据刚度分配原则，柱所承受的作用大于梁或板。在现浇钢筋混凝土单（双）向肋形楼盖中，按照多跨连续梁进行计算，梁柱节点处或梁梁节点处（主梁与次梁交接处）均简化为连续梁的支座，多跨连续梁在均布荷载作用下，其跨中部位出现正弯矩ql240（底部受拉，上部受压），而支座部位出现负弯矩-ql210（上部受拉，底部受压）。此外，在柱底部也是剪力和弯矩受力较大处，所以综上理论得到梁柱节点处、梁梁节点处、柱的底部为建筑结构薄弱部位。（2）从10层钢筋混凝土框架模型分析结果可得知，随着水平作用力（Pushover）的逐步迭加，梁端部、柱底部等节点和底部最先出现了塑性铰，所以为结构薄弱部位，从而证明了建筑结构理论：震害严重部位为梁柱节点处、梁梁节点处、柱的底部，应该特别注意这些节点处的锚固钢筋外形、锚固弧度、锚固长度、锚固方式（直锚、弯锚、预埋件锚固）。（3）图5表示了结构达到性能点时的塑性铰发展图。在结构达到性能点之前塑性铰主要依次出现在第1层~第7层的梁端部和第1层的柱底根部；从塑性铰的颜色可以判断，这些塑性铰的变形处于B-IO区段，即属于可尽快修复使用的范畴。在我国抗震设计中，满足了“大震不倒，中震可修，小震不坏”的三水准性能要求。根据《建筑抗震设计规范(GB50011-2001)》，结构的弹塑性层间位移角小于规范规定的弹塑性层间位移角限值1/50，结构的性能满足罕遇地震需求。

3结构设计措施

3.1结构设计措施

建议在结构计算中梁、柱容易出现塑性铰的部位，适当增大截面尺寸、增大纵向受力钢筋的直径（或强度等级）、加密箍筋间距，或者利用型钢混凝土来提高构件的强度、刚度和延性，防止结构产生足够多的塑性铰而变为机构。

3.2结构设计措施的局限性分析

（1）增大结构构件截面尺寸，过于太大会造成工程造价浪费以及现场施工困难，并造成配筋相应增大。（2）增大纵向受力钢筋的直径，也是有相对局限性的，在《钢筋混凝土结构》理论中，有少筋梁、适筋梁、超筋梁的概念。其中适筋梁是延性破坏，破坏时具有明显征兆，结构设计时宜采用适筋梁设计。但是少筋梁和超筋梁是脆性破坏，破坏的时候无明显征兆，结构设计应避免设计成少筋梁和超筋梁。另外，纵向钢筋的直径也与受弯构件的裂缝宽度有关系。理论试验证明，当构件内受拉纵筋截面相同时，采用细而密的钢筋，则会增大钢筋表面积，因而使粘结力增大，裂缝宽度变小。所以，增大纵向受力钢筋的直径也应考虑结构设计中的破坏形式和控制裂缝宽度等因素。（3）增大纵向受力钢筋的强度等级，一般工程上的主筋采用HRB335级、HRB400级钢筋，再提高强度等级会增大施工难度（比如钢筋加工、钢筋绑扎、钢筋焊接等）以及造成工程成本不必要的浪费。在这里顺便指出，在施工中若供应的钢筋品种、级别或规格与设计要求不符时，必须在征得设计单位书面同意的情况下方可进行钢筋代换，钢筋代换的原则有等强度代换（不同级别钢筋的代换，按照抗拉设计强度相等的原则进行代换）和等面积代换（相同级别钢筋的代换，按照面积相等的原则进行代换）。（4）型钢混凝土可大大提高结构构件的强度与刚度，还可以缩短施工工期，但势必造成工程投资的浪费和施工难度的增大（梁柱节点预埋件焊接施工），型钢混凝土一般应用于大型公共建筑结构中。

4未来展望

本文对结构设计所采取的措施及其局限性进行了理论实践分析，但在实际民用住宅或者建筑结构设计中，多采用中国建筑科学研究院开发的PKPM程序。然而在高等院校或科研机构对结构分析却多采用美国CSI公司与北京金土木公司联合开发的SAP2000、ETABS中文程序。就建模和出图的操作上来说，PKPM具有很大优越性；但就有限元分析来看，SAP2000、ETABS占有很多优势。设想开发出具备上述功能兼容的集结构分析、设计于一体的程序，亟待科研工作者的努力研发和未来科学水平进步的提高。

5结束语

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关键词：建筑设计 抗震设计 作用

引言

在建筑行业不断发展的今天，人们对建筑工程在各方面提出的要求越来越严格。而作为建筑工程项目建设的重要内容，抗震设计在建筑设计中具有十分重要的意义，这是保障建筑地震抵御能力的有效途径，同时也是建筑设计的关键内容，对于满足人们对建筑工程的使用需求而言有着十分积极的影响。

一、建筑设计与建筑抗震设计的关系

现代建筑物设计涉及到很多方面的内容，而建筑抗震性能设计则是重要内容之一，为了有效提高建筑使用性能，使其内部结构的稳定性得到有效强化，就必须从建筑抗震设计方案的优化入手，使建筑物使用寿命得到最大限度的延长。现阶段，我国建筑抗震设计中涌现出越来越多的设计理念，对于抗震设计可理性与科学性的提升而言有着十分积极的影响，同时也为建筑产业规模的扩张提供了强有力的支持。因此，了解建筑设计与建筑抗震设计之间的关系具有重要意义。

目前，大部分建筑工程项目建设中都需要综合考虑建筑抗震性能的各方面影响因素，并对相关处理手段加以运用，使建筑抗震设计中有效运用到先进的建筑设计方法，以此实现建筑抗震设计方案的优化，提高建筑工程的安全性与稳定性。通过项目施工前的建筑设计，能够为后续施工计划的制定提供合理的参考。而在具体设计中，需要对建筑设计方案的合理性与可行性进行分析，设计人员应对相关影响因素进行综合考虑，以此完善施工计划，使建筑工程施工得以顺利实施。由此可见，在建筑工程建设过程中，建筑设计的合理性在很大程度上决定了整个项目的建设水平与效率。鉴于此，在建筑设计中融入抗震理念，能够从根源上使建筑抗震性能得到改善，使建筑物的稳定性得到可靠的保障。作为建筑抗震设计的基础，建筑设计能够为抗震设计提供科学的参考依据，在二者有机结合之下，建筑物的抗震性能才能够得到有效提升。通常情况下，在制定完建筑设计方案之后，只能够对其进行小幅度修改，而设计人员则需要在这一过程对建筑物抗震性能进行分析，并考虑建筑结构的布局与构件设置的合理性，如此才能够使建筑设计方案得以确定，使建筑物抗震效果得到有效强化。

二、建筑设计在建筑抗震设计中需要注意的问题

1、建筑构件与连接部位的抗震设计

在人们对居住质量提出更高要求的背景下，在建筑工程施工过程中，必须对质量控制予以高度重视，而建筑构件的搭设与连接点设置则与建筑施工整体质量有着密切联系。目前，在建筑设计中涌现出越来越多的先进技术与材料，如此一来建筑设计的难度也随之提高。以建筑物外部设计为例，大理石、瓷砖等新型材料的运用使得建筑设计需要对材料的抗震性能进行考虑。站在工程施工的角度，必须严格控制材料质量与施工技术，如此才能够使抗震O计的效果与作用得到发挥。

2、建筑物顶部抗震设计

目前，很多建筑工程存在顶部过高与过重的现象。针对这一问题，在建筑抗震设计中就必须对顶部对建筑墙面产生的压力进行分析与考虑，并对建筑物抗震性能进行强化。在建筑设计中，应对建筑物整体性进行提升，并围绕合理的重心采取优化措施，并合理选择施工材料，对于重量轻、刚度均匀的材料应优先考虑，如此才能够有效发挥建筑结构的抗震能力。

3、合理选择建筑场地

在建筑设计中，对建筑场地的确定具有重要意义，通过建筑场地的合理选择，能够使建筑抗震设计的难度得到降低。作为建筑结构设计人员，在建筑工程建设场所的选择中一个有效考虑开阔、平坦的地段，并且还要确保施工场地具有理想的地质条件，在硬性与密度方面与建筑结构的荷载承重需求相适应。此外，在选择建筑场地时，对于一些山体滑坡、泥石流等自然灾害频发的地段应尽量避免，如果有需要，那么也要采取有效的处理措施以改善该地段的地质条件及建筑物的抗震性能，如此才能够使建筑物能够有效抵御地震灾害。

4、建筑设计中的设计限制问题

一般情况下，建筑工程施工前期需要对建筑物抗震等级进行确定，同时还要充分结合建筑物使用需求，按照按照规范表对，对建筑物抗震性能进行合理设计，对于墙体开裂与坍塌现象，应采取有效的应对措施。

三、建筑设计在建筑抗震设计中的重要作用

1、强化建筑抗震设计的效果

随着建筑行业的迅猛发展，目前建筑设计在理论基础方面已经趋于成熟，相关的经验也相对成熟。为此，在建筑抗震设计中，可以对先进的建筑设计理念加以运用，以此强化建筑抗震设计的实际效果。其次，在目前很多建筑物存在屋顶与地步重心不在一条水平线上的现象，对于建筑物会产生扭转效应，进而削弱了建筑物的抗震性能。为了有效解决这一设计缺陷，就可以在建筑抗震设计中合理运用建筑设计的方法，对建筑物的刚度与强度进行增加，实现设计方案的优化，如此一来，建筑物的高度与体积就可以得到有效控制，使自身强度得到有效提升。此外，在建筑设计中还应有效考虑在建筑中心位置设置电梯，如此可以使建筑抗震设计的作用效果得到有效增强。

2、改善建筑抗震设计的内部性能

为了有效提高建筑工程的使用性能，还需要对建筑结构的质量进行严格控制，同时还要提高建筑构件布设的合理性与可行性。如此才能够从根源上使建筑物内部的稳定性、合理性与安全性得到提升，例如在设计中预留出足够的空间以保障人们在发生地震时可以顺利逃生。作为设计工程师，必须以建筑设计的相关规范标准为依据，对建筑抗震设计方案进行完善与优化，以建筑结构的剪力墙布置为例，应对相关信息进行细致分析，使剪力墙得以均匀分布，并在建筑物整个底部得以贯穿，使建筑结构中心位置断裂问题得以有效避免。

四、结束语

综上所述，在建筑抗震设计中，建筑设计的重要作用不言而喻，为了实现对建筑抗震设计的优化，就必须建立在合理的建筑设计的基础之上。在建筑设计中，应对建筑与结构等多方面因素予以综合考虑，作为建筑设计人员也要充分了解建筑设计与建筑抗震设计之间的关系，如此才能够提高建筑抗震设计的合理性，使建筑工程的抗震性能得到改善。

参考文献

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高层建筑抗震设计的重要性分析

抗震设计在高层建筑设计中具有十分重要的意义。与普通房屋建筑工程相比，高层建筑的构造与之明显不同，无论是规模还是构件都存在着较大差异。一旦高层建筑质量出现问题，所带来的后果不堪设想。因此，在设计阶段就要充分落实好质量控制。其中抗震设计与高层建筑工程整体质量存在着密切关联。通过有效的抗震设计，可让建筑结构的刚度、延性、整体性达到相关要求，使高层建筑整体稳定性得以提升。换句话说，抗震设计是否合理直接关系到高层建筑物的质量，应给予重视。

高层建筑抗震设计关键问题分析

高层建筑抗震设计过程中，以下问题是关键点：（1）高度。根据JGJ3-2002规定所述，要求高层建筑在一定设防烈度和一定结构形式下，需保持“适宜高度”。这个“适宜高度”与推荐规范体系要求是相匹配的，但很多高层建筑实际高度却超出了“适宜高度”的限制。在地震力作用下，超高限建筑产生的破坏形变会存在较大变化，导致相关参数延性、刚度、荷载都会超出规范适宜范围，会给建筑物结构的稳定性带来严重影响。（2）结构形式筛选。建筑结构形式筛选是否合理，直接关系到结构的性能。通常情况下，高度超过150m的高层建筑结构主要包括三种结构体系即框筒支撑体系、框架支撑体系及筒中筒支撑体系。我国大多数高层建筑都会采取核心筒体系进行构建。该结构中，由钢筋混凝土构成的核心筒需承受80%至90%的震层剪力，给钢结构带来了较大负担。在这种情况下就需要合理设置装换层及加强层，以控制其本身刚度。（3）材料选择。我国大多数高层建筑都是以钢结构为主。当建筑物高度过高时，由于钢结构质量较小，且较为轻柔，必然会受到风振影响。因此，需要采用混凝土材料进行加固，其中钢骨混凝土为首选材料。（4）抗震设防烈度。从客观角度来看，我国建筑结构抗震设计设防烈度与欧美等发达国家相比，还是有所不足。构造规定安全度及也存在一定差距。另外，在配筋率、轴压比等方面也不如发达国家严格。在这方面还需要进一步提升标准，并逐步完善。

完善抗震设计的有效措施

1.落实抗震验算

在进行截面抗震验算时，结构应在设防烈度下进入弹塑性状态。可将大部分结构变形转变为众值烈度地震作用下构件承载力验算的形式来表现。进行构件截面抗震验算时，可选用非抗震承载力设计值，将承载力抗争调整系数与其关联起来。计算过程中，去地震作用效应值乘以抗震调整系数来进行折减。通过完善抗震验算，保证建筑抗震设计的有效性，使抗震设计充分发挥作用。

2.设置多道抗震防线

在构建抗震结构体系时，应设置多道防线，将一些延性较好的分体系进行组合，并将这些构件相互连接，充分发挥其协同作用。抗震墙体系便可由抗震墙与延性框架构成，两者共同作用，可进一步提升抗震结构的性能。抗震结构体系当中还需要设定充足的赘余度，包括内、外两个部分。并按照相关规则构建规律分布的屈服区，让建筑结构可充分吸收或消耗地震能量。体系当中还需要增加冗余设计，以增加抗震结构的可靠性。当建筑基本周期与地震卓越周期接近时，冗余设计便可充分发挥作用。即便是第一道抗侧力防线受到破坏，第二道、第三道防线可接替第一道防线，发挥保护作用，以缓解共振，并降低地震的破坏作用。

3.完善隔震及消能减震设计

隔震系统具有足够的竖向强度和刚度以支撑上部结构的重量，并且具有足够的水平初始刚度。即便在风载与小震作用下，整个体系依然可处于弹性范围内，满足正常需求。而中强地震时，其水平刚度较小，结构为柔性隔震结构体系。同时，隔震系统本身具有较大的阻尼，地震时能耗散足够的能量，可降低上部结构所吸收的地震能量。消能减震是在结构物某些部位设置耗能元件，通过元件产生摩擦，弯曲弹塑性滞形来消耗或吸收地震输入结构的能量，以降低主体结构的地震反应，使结构破坏程度降低。例如，可在建筑结构适当位置添加金属阻尼器，它可通过金属的屈服滞回将地震能量消耗掉，以降低结构反应程度；又如，可通过调谐减震控制体系来加强结构的减震能力，该体系利用调整结构的动力特性来消减结构的振动反应，以达到减震效果。

结语

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【关键词】高层建筑结构；抗震；设计

0 引言

随着人们对于震害经验的不断积累以及抗震理论和实验研究的不断深入，人们对建筑物在地震作用下的反应有了更深层次的认识。建筑结构抗震理论的发展经历了抗震静力理论、反应谱理论、动力理论和减震控制理论四个阶段。在目前的结构抗震设计中，多采用二级或三级设计思想，即以“小震不坏，中震可修，大震不倒”作为设防准则，建筑设计者用承载力来控制和调节建筑结构的抗震性能，只要满足地震时承载力的要求便可确保建筑结构的安全。然而震害、试验和理论分析都表明：变形能力不足和耗能能力不足是建筑结构在大震作用下倒塌的主要原因。如何完善已有抗震设计的理念，使结构在未来地震中的性能达到预计的目标是亟需解决的问题。

1 有关抗震设计的若干概念

为了保证结构的抗震安全，根据具体情况，结构单元之间应遵守牢固连接或有效分离的方法。高层建筑的结构单元宜采取加强连接的方法。尽可能设置多道抗震防线，强烈地震之后往往伴随多次余震，如只有一道防线，在首次破坏后在遭受余震，结构将会因损伤积累而导致倒塌。适当处理结构构件的强弱关系，使其在强震作用下形成多道防线，并考虑某一防线被突破后，引起内力重分布的影响，是提高结构抗震性能，避免大震倒塌的有效措施。合理布置抗侧力构件，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。

结构构件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耗能构件。合理控制结构的非弹性（塑性铰区），掌握结构的屈服过程，实现合理的屈服机制。框架抗震设计应遵守“强柱、弱梁、结点更强”的原则，当构件屈服、刚度退化时，结点应能保持承载力和刚度不变。采取有效措施，防止钢筋滑移、混凝土过早的剪切破坏和压碎等脆性破坏。考虑上部结构嵌固于基础结构或地下室结构之上时，基础结构或地下室机构应保持弹性工作。高层建筑的地基主要受力范围内存在较厚的软弱黏性土层时，不宜采用天然地基。采用天然地基的高层建筑应考虑地震作用下地基变形对上部结构的影响。

为了充分发挥各构件的抗震能力，确保结构的整体性，在设计的过程中应遵循以下原则：（1）结构应具有连续性。结构的连续性是使结构在地震作用时能够保持整体的重要手段之一；（2）保证构件间的可靠连接。提高建筑物的抗震性能，保证各个构件充分发挥承载力，关键的是加强构件间的连接，使之能满足传递地震力时的强度要求和适应地震时大变形的延性要求；（3）增强房屋的竖向刚度。在设计时，应使结构沿纵、横2个方向具有足够的整体竖向刚度，并使房屋基础具有较强的整体性，以抵抗地震时可能发生的地基不均匀沉降及地面裂隙穿过房屋时所造成的危害。

2 高层建筑抗震设计的方法

对高层建筑结构的抗震设计时，要从减小地震作用力的输入和增强地震抵抗力两个方面进行考虑。下面将从五个方面进行分析：尽可能减小地震作用能量的输入，运用高延性设计、推广消震和隔震措施的运用，注重抗震结构的设重视建筑材料的选择，增多抗震防线的建设。将减小地震作用力和增强建筑的地震抵抗力二者结合起来，从两方面入手，进行建筑抗震的设计施工。

2.1 减少地震发生时能量的输入

在具体的设计中，积极采用基于位移的结构抗震方法，对具体的方案进行定量分析，使结构的变形弹性满足预期地震作用力下的变形需求。对建筑构件的承载力进行验收的同时还要控制建筑结构在地震作用下的层间位移限值；并且更具建筑构件的变形和建筑结构的位移之间的关系，确定构件的变形值：根据建筑界面的应变分布以及大小，来确定建筑构件的构造需求。对于高层建筑来讲，在坚固的场地上进行建筑施工，可以有效减少地震发生作用时能量的输入，从而减弱地震对高层建筑的破坏程度。

2.2 运用高延性设计、推广消震和隔震措施的运用

现在在我国，许多高层建筑进行抗震设计时，多采用延性结构，也就是适当的空着建筑结构的刚度，允许地震时结构的构件进入到具有很大延性的塑性状态，从而消耗地震作用时的能量，使地震反应减小，减弱地震给高层建筑带来的破坏和重大损失。如果某高层建筑的承载能力较小，但是具有较高的延性，那么在地震中它也不容易倒塌，因为延性构件可以吸收较多的能量，经受住很大的结构变形。延性结构的运用，在很多情况下是有效的，它可以消耗地震能量，减轻地震反应，使结构物“裂而不倒”。进入20世纪以来，人们对建筑物抗振动能力的提高做出了巨大的努力，取得了显著的成果，其中阻尼器的使用在高层建筑的抗震方面有很大的作用。通过对阻尼器的利用，进行减震和能量的吸收，可以巧妙的避免或减弱地震对高层建筑的破坏作用。

2.3 注重抗震结构的设计

高层建筑抗震设计的结构应该得到人们的重视。我国150m以上的建筑，采用的3种主要结构体系（框―筒、筒中筒和框架―支撑体系），都是其他国家高层建筑采用的主要体系。我国钢材生产数量已较大，钢结构的加工制造能力已有了很大提高，因此在有条件的地亢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，以减小柱断面尺并改善结构的抗震性能。我国传统文化中“以柔克刚”具有价高的思想价值，可以指导很多实际问题。在高层建筑结构的抗震设计中，可以从传统的硬性为主的抗震模式向以柔性为主的抗震模式转变，实现以柔克刚、刚柔相济，有效地减弱地震作用过程中释放的冲击力。比如，在高层建筑的拱形结构中有这样一个例子：迪拜帆船酒店，如同一张鼓满了风的帆，共有56层、321m高，就是运用拱结构抗震减灾的很好例子。

3 高层建筑结构抗震设计前景展望

今后若干年，中国仍将是世界上修建高层建筑最多的国家，这将会给高层建筑抗震设防带来新的难题。21世纪，高层建筑结构抗震将有如下变化：（1）高层建筑的抗震结构体系将从以硬性为主向柔性为主的结构抗震转变，通过“以柔克刚”方式，调整建筑结构构件的隔震、减震和消震来实现抗震目的。（2）建筑材料对结构抗震的影响越来越得到重视。建筑材料的各个抗震指标的提升可以提高高层建筑的抗震能九研制新的建筑材料可推动高层建筑结构抗震技术的发展。通过优化的抗震方法设计，来实现高层建筑的抗震要求。（3）计算机模拟抗震试验得到广泛应用。将制作好的模型或结构构件放在模拟地震振动台上，台面输入某一确定性的地震记录，能够较好地反映该次确定性地震作用的效果。计算机模拟环境可以拟真抗震效果，帮助科学改进各因素，有效抗震。另外，高层建筑结构的抗震设计的计算方法也有了新的转变：从线性分析向非线性分析转变，从确定性分析向非确定性分析转变，从振型分解反应分析向时程分析法转变。

4 结束语

因为涉及到人类生命财产安全的重要问题，建筑物的抗震问题是目前建筑结构设计界讨论比较多的话题之一。因此，我们在对建筑物进行结构设计的时候，必须把建筑物的抗震问题放到非常重要的位置，并采取适当的措施，尽量避免地震对建筑物的损坏，为保障人民的生命及财产作出应有贡献。

【参考文献】

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关键词：建筑；抗震结构；设计；特点；结构布置

中图分类号： TU352.1+1文献标识码：A 文章编号：

引言

地震灾害对不仅破坏地表，而且还造成建筑物、构筑物的破坏和倒塌，严重危及人类的生命安全和造成极大的财产损失。依法对各种建筑物、构筑物进行相应的抗震设防，是目前建筑工程设计的重中之重。

1建筑抗震设计特点及原则

1．1高结构延性

建筑抗震设计具有高结构延性是指，建筑结构在结构的承载力未发生明显变化时不会发生弹性形变的能力。它是建筑结构变形能力的反映，也是抗震过程中

最关键的因素之一。高结构延性有助于建筑的抗震作用，它能够起到吸收和分散地震能量效果，从而防止建筑产生结构性破坏造成倒塌后果。

提高建筑结构延性，应通过将建筑构建进行弯曲破坏，防止建筑构建的剪切破坏程度。

1．2结构整体性

建筑结构是由非常多的不同构建连接构成，通过不同形式的组合，进行构建间有效协调行成完整整体，因此，建筑结构具有高度整体性。在建筑设计过程中应遵循以下三个原则：

1．2．1连续性原则

在相邻构建组合设计中，应加强其连续性组合，使得相邻构建能够完美协调。在建筑结构抗震完整性设计中，结构的连续性是使结构在地震作用时能够保持

整体的重要手段之一。

1．2．2 可靠连接原则

在将各个组件进行连接时，应加强构建连接的可靠性，保证各个构件充分发挥承载力，使得地震能量传递能够有效传递，减少局部构建的重大破坏出现。

1．2．3增强竖向刚度原则

在建筑抗争结构设计时，应保持结构纵、横方向同时具有足够的整体竖向刚度，通过增加其竖向刚度，可以有效提高建筑基础结构的整体性，在发生地震时，可以减少由于地基不均匀产生的沉降和地面裂隙危害。

2建筑的抗震设计理念

高层建筑抗震设计要点包括结构规则性，层间位移限制，控制地震扭转效应，减小地震能量输入。在对结构的抗震设计中，不仅要应进行概念设计，同时应进

行结构抗震验算。通过对历次地震对建筑的危害，总结以往经验教训，提高建筑结构延性、限制结构类型和使用材料等方面，坚持建筑抗震设计理念。

2．1结构规则性

建筑物尤其是高层建筑物设计应符合抗震概念设计要求，对建筑进行合理的布置，大量地震灾害表明：在众多建筑抗震设计中，在地震时具有较好抗震性能

的设计结构多为平立面简单且对称的建筑物。由于这种建筑结构容易对地震反正进行估算，因此，能够更为及时快速的采取相应的措施并就细部进行处理。

2．2 层间位移限制

在大部分高层建筑中，其建筑特色均具有较大高宽比，这种比例在风力和地震的作用下层间位移较大，严重时还会出现超过结构最大唯一限值。因此，在设计过程中，结构在水平荷载的作用下产生过大的位移而影响结构的承载力、稳定性以及正常使用功能。

2．3控制地震扭转效应

由于建筑物在扭转作用下各片抗侧力结构的层间变形不同，其中距刚心较远的结构边缘的抗侧力单元的层间侧移最远的结构边缘的抗侧力单元的层间侧移最各层的刚度中心未能在同一轴线上，甚至会产生较大差距，以上情况都会使各层结构的偏心距和扭矩发生改变，因此，在设计过程中应分别对各层的扭转修正

系数进行计算。

2．4减小地震能量输入

高层建筑通常要求高度抗震性能，对于地震作用的变形能力有良好控制。在高层建筑的设计过程中，应结合控制构件的承载力与地震作用下的层间位移极限

值或位移延性比，确定构件变形与结构位移的变形值，同时根据截面达到的应变大小及分布来确定构件的构造要求，选择坚硬的场地土来建造高层建筑等方法来

减小地震能量的输入。

3抗震效果优越的高层建筑结构

高层建筑抗震结构设计原则要遵从刚柔并济，多道设防。

选择高层建筑结构抗侧力体系，通常需要考虑的两个主要原因，是建筑物的高度和用途。由于高层建筑中抗水平力成为设计的主要矛盾，因此采用何种抗侧

力结构是结构设计的关键性问题。

3．1剪力墙结构

框架——剪力墙结构是以框架结构为基础沿其柱网的几个主轴方向，通常是沿建筑平面的纵向、横向或斜向，在框架结构中的适当部位增设一些剪力墙所形成的结构体系。框架一剪力墙结构是刚柔相结合的结构体系，能提供建筑大开间的使用空间，是由若干道单片剪力墙与框架组成。在这种结构体系中，框架和剪力墙共同承担水平力，但由于两者刚度相差很大，变形形状也不相同。必须通过各层楼板使其变形一致，达到框架和剪力墙的协同工作。从受力特点看，剪力墙是以弯曲变形为主，框架是以剪切变形为主，由于变位协调，在顶部框架协助剪力墙抗震，在底部剪力墙协助框架抗震，其抗震性能由于较好的发挥了各自的优点而大为提高。因此，可以适用于各种不同高度建筑物的要求而被广泛采用。 ．

3．2 钢结构

钢结构具有整体自重轻、强度高、抗震性能好、施工工期短等优点，并且钢结构构件截面相对较小，具有很好的延性，适合采用柔性方案的结构。其缺点是造价相对较高，当场地土特征周期较长时，易发生共振。历次地震表明，在同等场地、地震烈度条件下，钢结构房屋的震害要较钢筋混凝土结构房屋的震害小得多。以1985年9月墨西哥城大地震，里氏8．1级的震害为例，其中倒塌和严重破坏的钢结构房屋为12栋，而钢筋混凝土房屋却有127栋。

现在我国钢材产量已居世界前列，建筑钢材的类型及品种也在逐渐增多，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

型钢混凝土结构SRC、钢管混凝土结构CFS或钢结构，以减小柱断面尺寸，并改善结构的抗震性能。

3．3选择合理的结构布置

协调好建筑与结构的关系，要做到经济合理，便于施工。建筑物的开间、进深、层高、层数等平面关系和体型除满足使用要求外，还应尽量减少类型，尽可能统一柱网布置和层高，重复使用标准层。在结构布置时，应加强结构的整体性及刚度，加强构件的连接，使结构各部分以最有效的方式共同作用，加强基础的整体性，以减少由于基础平移或扭转对结构的侧移影响。在地震区为了减少地震作用对建筑结构的整体和局部的不利影响，应使结构各部分刚度对称均匀，各结构单元的平面形状应力求简单规则，立面体型应避免伸出和收进，避免结构垂直方向刚度突变等。

平面的长宽比不宜过大，以避免两端相距太远，振动不同步，应使荷载合力作用线通过结构刚度中心，以减少扭转的影响。尤其是布置楼电梯问时不宜设在平面凹角部位或端部角区，它对结构刚度的对称性有显著的影响。

3．4提高结构的抗震性能

由于高层建筑的受力特点不同于低层建筑，因此在地震区进行高层建筑结构设计时，除应保证结构具有足够的强度和刚度外，还应具有良好的抗震性能。为

了达到这一要求，结构必须具有一定的塑性变形能力来吸收地震所产生的能量，减弱地震破坏的影响。使其在地震作用下呈弯剪破坏，且塑性屈服尽量产生在墙

的底部。连梁宜在梁端塑性屈服，且有足够的变形能力，在墙段充分发挥抗震作用前不失效，按照“强墙弱梁”的原则加强墙肢的承载力，避免墙肢的剪切破坏提高其抗震能力。

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关键词:超高层 建筑 抗震 设计

中图分类号：TU2文献标识码： A

前言

随着高层建筑的迅猛发展，建筑的多功能要求，超高层建筑越来越多，许多建筑采用底部大裙房、上部多座塔楼的建筑形式。这些复杂的建筑形式的出现给其结构抗震分析以及抗震设计带来了许多新的问题。

一、超高层建筑设计基本要求

1、针对建筑物的整体稳定性、承载程度以及整体延伸性等多个方面进行综合考虑

在工程的设计中，对于结构的构建必须要符合安全的要求，还有对可能出现薄弱部分的进行建筑加强，采取必要的措施，提高建筑物整体的抗震能力，当然对于建筑物所要承受的竖向荷载来说，基本的构建不可以成为主要的耗能构件。

2、尽量的设置多层次的抗震防线

对于每一个建筑物来说，一个良好的抗震体系必须要由多个延伸性较好的分体构成，多个构件结合在一起工作，起到很好的配合作用也不会相互影响。在高层建筑中会设立很多的抗震防线，这主要是因为在一次强烈的地震过后必定会经历多次的余震，但是如果只有一道抗震防线，那必定很难保证建筑物的整体安全性和稳定性，所以必须要在建筑中设立多个抗震防线，当然对于建筑物内部中的构件之间的关系也不能忽视，对于每一个楼层来说，在使用的主要耗能构件发生屈服之后，必须要对其进行弹性检测，使其可以拥有时间较长的抗倒塌能力。

3、地震波的选择要求

对超高层建筑，必要时考虑长周期地震波对超高层结构的影响。输入地震加速度时程曲线应满足地震动三要素要求，即有效加速度峰值、频谱特性和持时要求。对超高层建筑，在波形的选择上，在符合有效加速度峰值、频谱特性和持时要求外，满足底部剪力及高阶振型的影响，如条件许可，地震波的选取，尚应考虑地震的震源机制。

二、超高层结构反应谱分析要点

反应谱理论是现阶段建筑抗震分析的基本理论。对于设计人员，反应谱分析主要是地震动参数的选取和结构基本信息的输入。反应谱分析的关键是对计算结果进行分析，判断计算结果是否合理。

1、两个不同力学模型的三维计算软件

《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)，(简称抗震规范)3．6．6条规定：复杂结构多遇地震下应采用不少于两个的不同力学模型的三维空间分析软件进行整体内力和位移计算：《高层混凝土结构技术规程》(JGJ3―2002)(简称高层规程)亦有相关规定。目前国内常用的计算软件如SATWE、PMSAP、ETABS、MIDAS均属于“不同力学模型的三维空间分析软件”，小震下的弹性反应谱分析可任选其中两个程序进行计算。

2、关于超长周期反应谱

超限高层建筑大多为高柔结构，周期较长，有些甚至超过6．0s。例如天津津塔项目，主楼总高度330m，结构第1周期达到7．60s。抗震规范5．1．4条规定，周期大于6．0s的建筑结构所采用的地震影响系数应专门研究。

3、层间位移角限值

超高层钢结构的层问位移角限值按照抗震规范要求取1／300。超高层混凝土结构层问侧移角限值在高层规程中规定：高度等于或大于250m的高层建筑，其层间位移角部不宜大于1／500；高度在150~250m之间的高层建筑，层间位移角限值可采用“表4．6．3数值”与1／500线性插值取用。要注意高层混凝土规程第4．6．3条小注：“楼层位移计算不考虑偶然偏心的影响”。

4、剪重比调整

抗震规范5．2．5条和高层规程3．3．13条提出了“最小地震剪力系数”要求。由于地震影响系数在长周期段下降较快，对于基本周期大于3．5s的结构，计算得到的水平地震作用下的底部总剪力太小。换言之，就是结构 ‘柔”，受到的地震力太小，从偏于安全的角度考虑，人为地提高地震剪力以保证结构设计的安全性。最小剪力系数取值在3．5s开始减小，至5s后不再下降。考虑大于5s的结构多为超高超限的高柔结构，适当提高地震下的抗侧移刚度和承载力是合理的。

5、层刚度比和层抗剪承载力的控制

抗震规范、高层规程均有“楼层刚度不宜小于相邻上层70％ 或其上三层侧向刚度平均值的80％”的规定。《高层民用钢结构技术规程》(GJG99―98)(高钢规)3．3．1条规定，楼层刚度不小于相邻上层的70％，且连续三层总的刚度降低不超过50％。抗震规范规定结构楼层抗剪承载力不小于相邻上层的80％，高层规程规定A级高度层抗剪承载力不小于其上一层的80％、B级高度抗剪承载力不小于上层的75％。高钢规规定任一楼层抗侧力构件的总受剪承载力不小于其相邻上层的80％。

三、实例分析

1、工程概况

项目位于昆明市高新区前所村“城中村” 改造（联邦国际）项目A2、A3号地块。总用地面积140312m2。土地用途为商业、住宅用地，其中商业占10%，住宅占90%。裙房面积为1.4 万m2，办公楼面积约为12.6万m2，上部塔楼包括： 1、2、3、5栋住宅楼36 层，标准层层高3.6m，建筑总高度129.6m。本次针对较高的1、2、3、5栋住宅楼进行结构布置，计算并探讨各种布置方案的性能。下部裙房包括：五层商业面积1.4 万m2，首层层高5.2m，其余商业层高4.5m。设置两层地下室，根据地质报告拟采用桩基础。

2、计算软件

本工程设计计算所采用的计算程序：PMCAD、SATWE。

3 结构布置

根据建筑平面功能采用三种布置方案对比，建筑平面详见图1。

图1

为解决高烈度区多遇地震、设防地震和罕遇地震的地震作用较大，针对矩形平面的短边分别采取加强措施如下：

（1）方案一：采取建筑物两侧全高设置支撑体系与型钢混凝土框架梁柱形成抗侧力体系与混凝土核心筒共同抵抗地震作用，详见图2。

（2）方案二：结合建筑功能在两侧布置开洞联肢剪力墙抗侧力构件与混凝土核心筒共同抵抗地震作用，详见图3。

（3）方案三：在21 层设置加强层，通过布置刚度较大的水平伸臂桁架和周边环带斜腹杆桁架，利用框架柱的轴力形成反向弯矩，减少内筒的倾覆力矩，进而减小结构在水平地震作用下的位移。详见图4。

4、结构小震作用下及风荷载作用下弹性计算分析如下表

5、结论分析

（1）风荷载作用下建筑结构均能满足规范要求的层间位移角。

（2）抗震设防烈度8 度（0.2g）区，一般地震作用下位移角较大，分别对比方案一（全高支撑方案）、方案二（两层剪力墙方案）、方案三（伸臂加强层方案）在小震作用下，方案一与方案二能满足规范对位移角要求，方案三不满足。

（3）本次计算结果对比表明，在高烈度去小震作用下，伸臂加强层方案提给抗侧刚度有限，且引起楼层受剪承载力严重突变，造成结构竖向产生薄弱层，对抗震十分不利。方案一和方案二在小震作用下弹性计算和多遇地震下弹性时程分析法进行补充计算，均表现出较好的抵抗水平力性能。方案一要求全楼设置钢构件侧向支撑，在造价成本上比较大，且仍然存在楼层受剪承载力突变，产生竖向薄弱层。

（4）方案二结合建筑方案，在弱侧适当布置剪力墙方案能较好的满足结构性能要求，且由于采用常规施工做法，从经济角度和方便施工角度考虑均为合适方案。

【参考文献】

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关键词：高层混凝土；建筑抗震；结构设计

经济的发展给人们带来的是生活水平的不断提高，这样人们对居住环境的要求更高了，所以对建筑物的要求就很高。近几年，我们国家的建筑行业不断发展，高层建筑物也是不断涌现，所以说高层建筑物的质量和抗震设计就变成了人们关注的焦点。我们如何提高高层混凝土抗震性能就成了建筑施工单位考虑的问题，优化高层混凝土建筑抗震结构设计就是我们需要考虑的，优化了高层混凝土建筑抗震设计才能实现建筑物的抗震要求，我们的居民才能生活的更加安全、舒心。在建筑施工的过程中要严格按照规定进行，这样我们才能保证施工的过程是满足要求的，建筑施工的每一个环节也是符合建筑质量和抗震要求的，我们也才能保证建筑物的安全。

1高层混凝土建筑抗震结构设计要求

高层混凝土建筑抗震结构的设计要求对建筑物的质量提出更高的要求，我们对建筑物抗震性能的要求是遇到大地震的时候能够不倒，遇到中型地震的时候修修能继续使用，遇到小地震的时候还可以基本保持原样。这样的抗震要求才是我们要追求的，也是保证人们生命安全的很重要的基础。因此，我们在进行高层混凝土建筑抗震设计时要从多个方面考虑，并且要考虑到各个方面的内容，这样我们才能更加全面的保证建筑物的抗震性能，我们设计出来的建筑物也才能满足社会和人们的要求。在设计的过程中我们还要从实际出发，确保建筑各个方面的受力都是最合理的，这样才能满足我们的要求。

1.1我们在进行高层混凝土建筑抗震结构设计的时候要明确高层建筑的刚度值要求

充分了解高层混凝土建筑的物理力学知识、施工过程中用到的材料的性质和施工地的地质环境等，这样我们才能在设计的过程中不断优化高层混凝土建筑抗震性能。我们在进行设计的时候要保证建筑在受到一定的外力之后是可以进行一定程度范围的波动的，这样建筑在受到外力的时候才能屹立不倒。

1.2在进行高层混凝土建筑抗震结构设计的时候要注意设计人员要考虑到建筑物的受力节点处的受力情况

保证在受到一定外力的时候可以继续保持不变，或者是经过一定的修理之后能继续使用。

2高层混凝土建筑抗震结构设计的优化

2.1优化结构功能

高层混凝土建筑抗震性能在设计的时候我们要考虑到工程造价的情况，这样我们的设计才是符合实际的，我们还要结合高层建筑物的整体性能和结构要求，在这样的条件下进行高层混凝土抗震结构功能的优化。

2.2优化结构体系选择

我们在进行抗震性能优化的时候要考虑到高层混凝土建筑可以采用悬挂结构、剪力墙结构和框架结构等，我们就要从这些形式中选择适合高层建筑物施工的一种，这样我们才能保证高层建筑物的抗震性能。

3高层混凝土建筑抗震结构设计的策略

3.1科学选择建筑位置

随着人口的增加，高层建筑逐渐成为人们生活和工作的主要场所，如何提高高层混凝土建筑物的抗震能力也成为人们关心的重要问题。经过实验和多年对高层混凝土建筑的了解，地理位置的选择对高层混凝土建筑也有重要的影响，因此要想做好高层混凝土建筑的抗震工作就要科学的进行选址。在选择修建地址时，要综合的考虑选址及其周边位置的地理情况和地质情况，要远离石油站以及化工厂和火电厂等危险的地方，避免发生不安全的事件。另外，高层混凝土在选址时还应该避开山坡以及丘陵等这些抗震能力较弱的地方。

3.2改进结构设计方案

高层建筑由于高度上升，导致整个建筑物的重心上升，相比于低矮建筑的稳定性下降，因此在高层混凝土建筑的修建过程中要合理的进行空间结构的设计，提高高层混凝土建筑的坚固程度和抗震性能。在进行高层建筑的结构设计时，要确保设计能够符合我国建筑工程抗震的相关规定和要求。在进行空间结构设计时，要提高高层建筑的灵活性，使得在一定的压力下，能够自动恢复原来的结构。提高高层混凝土建筑的抗压能力，在进行空间设计时，还要协调整个建筑物的受力的大小，使得高层建筑能够实现均匀受力，这样它的抗震能力自然就会提升。另外，在进行结构设计时，还要结合周边建筑物的情况进行，要在不影响周边建筑物的基础上合理的提高高层混凝土建筑的抗震能力，可以严格控制处理整个高层建筑的重点的施工部门，以使整个建筑的重心位置能够下降，提高整体建筑的稳定性，这样整个建筑的受力就相对均匀，抗震能力自然而然增强。

3.3控制扭转效应

地震发生时能够产生巨大的扭转效应，从而使得地震具有很大的破坏力，使得建筑物倒塌等。在高层混凝土建筑施工设计时就要考虑到地震这种强大的扭转效应，并且地震发生时会有很多不确定性的因素，地震的级数，地震的作用力，在高层建筑设计期间就要着眼于未来，将这些内容全部考虑在内。不仅仅要考虑建筑物的横向作用力和竖向作用力，同时还要考虑地震的扭曲效应以及其他的不确定性的因素。在建设时要依据地震的扭转效应，精确的计算抗震时最大位移和最小位移的结构刚度，这样就能够保证整个的高层建筑都有相同的位移，在地震发生时，整个的高层建筑的各个地方受力相同，整个的建筑是一个大的整体，这样高层建筑物的抗震能力就提高了。在设计施工时，工作人员要尽力确保建筑的每个地方都符合抗震的要求和标准，对高层建筑抗震能力进行可行性分析，及时发现建筑中的不足之处，并进行及时的改正。

4总结

随着生活水平的提高，人们对高层建筑的质量要求在不断的提高，高层建筑作为以后人们生活工作的主要场所，应该具有一定的抗震性能。高层混凝土建筑的抗震结构设计对于提高高层建筑的抗震能力具有重要的意义，因此相关的工作人员在进行结构设计时，要着眼于未来，进行综合的考量，提高高层建筑的抗震能力。

参考文献

[1]罗联训.浅论高层混凝土建筑抗震结构设计[J].中华民居,2014,(18):25-25.

[2]陈天华.高层混凝土建筑抗震结构设计探析[J].中国科技信息,2011,(16):42.

篇14

关键词：中小学建筑 抗震性能 分析 优化设计

中图分类号：TU973+.31文献标识码：A

由于学校的特殊功能，且人口密度高，流动量大，所以在学校建筑设计上多以砌体结构为主，多采用大跨度开间、大门窗，外挑式走廊，抗震性能差，甚至没有抗震措施。

2008年5月12日我国四川汶川发生了特大地震，在受灾严重县市的5 979所中小学中，倒塌的校舍建筑约占29%， 2010年青海玉树地震，灾区校舍倒塌36 572 m2，。占校舍总面积的26%，专家分析，我国历次大地震死亡人员总数的95%是由于建筑物倒塌所致。

我国是个多震国家，中小学人群自救能力差，对学校建筑抗震能力的提高成为急需研究的课题。对于现有学校建筑安全性和抗震能力划分等级，对于将要建设的学校建筑严格按照最新的抗震标准建设。

一、汶川地震中三种常见建筑框架结构分析：

1、砌体结构。汶川地震中砌体结构的建筑遭受了非常严重的损坏。主要表现为：塌陷、墙面断裂、楼板脱离并掉落、横竖墙连接处、楼梯间及配件被破坏。在用非韧性材质组成的砌体结构中，安装约束构造柱和圈梁柱和圈梁，可提升砌体的延伸性。例如：位于白鹿镇中心小学的一幢砌体结构教学楼。在做了七级抗震设防后，在八级在地震作用下墙体虽然有裂缝，构造虽然严重损坏，但实现了“大震不倒”的抗震目标的。

2、钢筋混凝土框架结构。在汶川地震倒塌的房屋中也有一部分采用了框架结构的建筑，但多为单跨框架，外接挑式走廊，并无支撑柱。这种构造的走廊由于没有抗震防震设置，成为抗震的薄弱环节，在地震中会导致救生通道被破坏，无法实现自救，从而导致重大伤亡。

3、底框砖混结构。中国经常用于多层建筑结构。这样的房屋是由底架和上部砖房2种不同负荷和抗侧力体系所构成。因房屋底层纵横承重墙少、跨度大，上部纵横墙多，跨度相对小，这种结构的房屋底层竖向支撑力度不够。上下层墙体受力性相差太大，竖向刚度分布不均。在地震震动下，往往因房屋下层结构刚度小，在房屋底部容易产生集中变形，降低了结构的抗震性能，导致结构的破坏。因此，在底框砖混结构设计中，应避免由于垂直结构刚度突变而降低结构的抗震性能。

二、待建学校建筑，要加强各环节抗震研究设计工作和监管力度。

1、正确进行建筑物的选址。避开地震多发带建造建筑物，把学校建筑设计在相对安全的区域，是避开地震灾害和保障生命及建筑安全的关键。

2、加强各个设计环节

校园整体规划设计中首先要确定教学楼与操场的空间关系，能将师生安全疏散到安全地带作为首要因素，当大震来临时，学生可用较短的时间迅速地撤离到大操场。

目前我国学校建筑结构的防震设计方法和抗大震性能设计方法较匮乏、缺乏经验。使中小学建筑的防震减灾性能缺乏保障性依据。因此，需要研究人员根椐中小学教学楼现有的设计特点和其抗震、防震经验教训，制定适合我们中小学校的设计、规划方案，大胆创新设计理念、创造出合理的防震减灾建筑措施，使其具有高抗震性能，提高教育工程的质量，避免灾难重演。例如教室的平面观念的变化。在不降低教室使用功能的前提下，缩短教室开间宽度、增大进深。可设计成正方形的房间或水平矩形教室；中国现有学校建筑法规为5层以下，小学建筑层数不能超过3层，中学建筑层数不超过4层，并且对提高结构抗震能力有明显提高和改善。

在汶川地震中由于缺少必要的、有效的支撑和连接，损坏最严重就是外挑式走廊结构，在今后的中小学建筑的设计中应避免这种结构设计。

楼道是救灾关键设备之一，楼梯间应具有良好的采光；楼梯间的一旦破坏，就直接切断了人员的逃生通道。最好设计楼梯的中间位置；内廊式建筑在满足建筑功能和规范要求的前提下应尽量增加楼梯间的数目，如从2部楼梯增加到3部，用以提高疏散速度，缩短逃离时间。

在这次地震中，框架结构的抗震性能表现较好，若能保证施工质量，框架结构可以实现预期的中震和大震抗震性能目标。但框架结构的内外装饰饰面、围护结构、填充墙的破坏严重，仍然造成了较大的生命和财产损失，在今后的抗震设计中，应重点加强围护配件、填充墙与主体框架的构造研究。设计人员可以参考“最牛校长“叶志平的实例。

三、抗震加固的施工技术方法

关于抗震加固的施工技术有许多，抗震加固施工的基本要求，抗震加固首先要遵循我国现有行业标准及各项施工规范，符合加固设计要求。一是在施工过程中，要确保建筑构件及原建筑结构间表面的完整清洁无损，并能固定结合一起运转。二是若发展施工过程中出现与加固设计不一致的情况要停止施工，与设计单位会商更正。三是对建筑进行加固时，要确保施工安全，不要出现裂缝、歪斜、坍塌等现象，尤其是在拆改结构和替换构件的时候。本文以单层和多层砖混结构建筑为对象展开论述。

1.加设圈梁法

主要有钢筋混凝土圈梁及型钢圈梁2 种。

2.钢筋混凝土柱法

这是提高房屋建设整体搞倒塌水平的最有效方法之一。混凝土的等级强度不能小于C20、尺寸一般控制在240×180mm2至300X150mm2，在纵方向上采用4Ф12 或者4Ф14 的钢筋，箍筋Ф6，间距控制在150-200mm；如果是扁柱的话，柱的宽度要小于700mm、厚度控制在l00mm 左右，在房角处宜用600mm 等边角柱，它的厚度要大于110mm，纵方向上的钢筋要采用12Ф12，并排放置，箍筋是Ф6，间距控制在200mm；在楼盖标高以上500mm、以下500mm 处，间距控制在lOOmm 以内。外加柱要和墙体紧紧相连，要在墙体上每隔500mm 就装上胀管螺栓和锚筋等，同时在外加柱地坪高和墙体的大放角的地方设置销健和锚筋，和墙体相连。外加柱和墙体相连的钢筋和锚键要按照以下要求来设置：一是拉结钢筋Ф12 长要大于1．5m，在墙体的外面布置，拉结筋连接外加柱与横墙，锚固长要大于拉结筋直径15 倍，并且外加柱和横墙上的孔洞要用混凝土灌实。二是锚键截面是240mm×180mm，进入墙体的深度180mm，锚键要用4Ф12 与Ф6 箍筋，而且要和外加柱浇灌。三是压浆锚杆在柱横墙内锚固长度要大于35 倍锚杆的直径，锚浆要用水砂浆调和配置。四是锚筋要用高于M2.5 的实心砖墙体、Ф12 钢筋，锚孔直径Ф26，锚固入墙深度控制在150～200mm 的范围内。

3.钢拉杆法

砌体建筑在地震后墙体外倒、屋架、梁端外拨时，通常采用拉杆对墙体进行加固。一般情况下会采用钢筋拉杆与小尺寸钢筋混凝土拉梁。钢拉杆直径一般大于Ф14，对于横墙内的钢拉杆应该位于两个外纵墙之间或圈梁内。单面内走廊拉杆在走廊两侧的墙上锚固，纵横墙端部设置钢拉杆的长要大于两开间。同时，钢拉杆的质量等级为I 级钢筋。花篮螺丝用成品，不能用非建筑结构用品。

4.梁、柱的外包加固法

外包加固法是我国建筑领域内一般采用比较多的加固方法。

参考文献：

[1] 霍林生,李宏男,肖诗云,王东升.汶川地震钢筋混凝土框架结构震害调查与启示[J]. 大连理工大学学报. 2009(05)

[2] "5.12"汶川地震房屋震害研究专家组.“5·12”汶川地震房屋建筑震害分析与对策研究报告[J]. 四川建筑. 2009(S1)