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時間：2023-12-05 11:12:16
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中圖分類號：TU208文獻標識碼： A
隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市用地日趨緊張，這使得高層建筑成為了目前階段建筑設計的主要形式。高層建筑的廣泛出現(xiàn)，既節(jié)約了建筑的占地面積，增加了使用空間，又豐富了城市的景觀。但高層建筑美化城市的同時，也給建筑設計師們在安全設計性方面提供了諸多挑戰(zhàn)。其中，結構安全設計就是一個十分重要的部分。
對于建筑抗震設計，至今仍然存在著一種誤解，似乎建筑抗震只是結構工程師的事，與建筑師關系不大。因而，長期來只有對結構設計的抗震設計規(guī)范和規(guī)定，卻沒有一本專門談建筑設計的抗震設計規(guī)范或規(guī)定。建筑抗震的實踐表明，一個地震區(qū)的工業(yè)建設項目（建筑物），如果沒有良好的建筑總體布置方案，單靠結構抗震計算和抗震構造措施，在較強烈地震作用下，仍是難以取得建筑抗震的較好效果，甚至減輕不了建筑物的震害程度?！督ㄖ拐鹪O計規(guī)范》的新修訂內(nèi)容中，在抗震設計的基本要求一章里，增加了針對建筑師建筑設計應遵守的有關規(guī)定。有了這方面的規(guī)定，就可以使建筑設計與建筑抗震要求有機地結合起來，使建筑抗震設計水平達到一個新的比較完善的高度。
建筑設計中需重視的幾個抗震問題
1.建筑構件（非結構構件）設計及建筑連接節(jié)點構造設計問題隨著建筑立面和室內(nèi)空間裝飾標準的提高和發(fā)展，在建筑設計上采用的建筑構件品種、材料和形式越來越多。例如，立面上大量采用的外貼瓷磚，外貼、外掛大理石，花崗巖板材，還有外掛的玻璃幕墻等；室內(nèi)裝飾普遍采用的空中吊燈、吊頂，較高裝飾標準采用的人工藝術造景，壁雕，懸挑的裝飾畫，豎立的雕塑制品等。所有這些立面和室內(nèi)的裝飾，都有一個其本身材料和構造是否能抗御住地震的震動而不壞的問題，同時還有與建筑物主體結構相牢固連接的問題。多次地震的震害表明，國外有不少高層建筑的外立面裝飾玻璃幕墻在地震時出現(xiàn)了“玻璃雨”的破壞。其原因就是所采用的玻璃幕墻（包括材料性能及其與主體結構的連接構造）不能適應建筑物在地震中產(chǎn)生大變形的要求。所以，在采用玻璃幕墻時，在建筑設計要求上，必須使玻璃幕墻具有足夠的強度和變形能力，在其與主體結構的連接構造上，要將連接節(jié)點設計成能沿水平向有相應變位能力的節(jié)點構造，使其與建筑物的地震變形脫開，不給外掛的玻璃幕墻造成變形破壞。
對于外掛的大型石材面板與主體結構的連接構造也應按上述要求考慮處理。對直接外貼的板材和瓷磚，則必須使其與主體結構能牢固錨拉和粘結，使其在地震時不脫開不墜落。我國則有的直貼得很高。需要重視其抗震的構造連接問題。對室內(nèi)的各種裝飾工程，尤其是懸吊的大型燈具，浮掛的雕塑，各種懸桃的人工藝術造景等，在建筑設計上，一定要重視其在地震發(fā)生時的抗震穩(wěn)定性，在其與主體結構的連接構造上也宜考慮它有一定的相對于建筑物的變形能力和必要的節(jié)點連接強度，防止其在地震中發(fā)生墜落或倒塌傷人。在建筑設計中，還有相當多的屬于建筑布置的非結構構件，保障其抗震穩(wěn)定性，不發(fā)生倒塌破壞，或采用與主體結構脫開的保障自身穩(wěn)定的抗震措施。
2.建筑上應滿足的設計限值控制問題
根據(jù)大量震害的經(jīng)驗總結，現(xiàn)行《建筑抗震設計規(guī)范》（GBJ11-89）對房屋建筑在建筑設計中應考慮的一些抗震要求的限值控制提出了規(guī)定。這些規(guī)定，建筑設計應予遵守。一是房屋的建筑總高度和層數(shù)。例如，在設防烈度為8度時，粘土磚多層房屋的總高度不宜超過18m，層數(shù)不宜超過六層；底層框架多層磚房的總高度不超過16m，層數(shù)不超過五層；鋼筋混凝土框架房屋總高度不超過45m，框架抗震墻的高層建筑的總高度不宜超過100m等的規(guī)定。而在目前實際設計中，有的總高度超過，有的層數(shù)超過；還有的在建筑設計中總高度雖未超過，但房屋的高寬比超過規(guī)定，如在8度地區(qū)有的超過2.2。所有這些超規(guī)，都可能對建筑物的抗震安全帶來不利，特別是對于高寬比過大的多、高層建筑更是不利。因為在這種情況下，存在房屋的整體抗震穩(wěn)定問題。應該說，這些限值的控制在建筑設計上只要重視抗震是完全可以做到的。而在某市的抗震設計審查中發(fā)現(xiàn)，建筑超高和高寬比過大的設計達14%之多。這說明在建筑設計中未能嚴格按照《規(guī)范》規(guī)定進行設計的問題不是個別的，應引起建筑設計的重視。二是對房屋抗震橫墻間距和局部墻體尺寸的限值控制。這是根據(jù)多層砌體房屋和底層為框架的多層砌體房屋在歷次地震中所出現(xiàn)的破壞特征所提出來的規(guī)定。對抗震橫墻間距的最大限值控制，是因為當橫墻間距過大時，使縱墻的側向變形加大，抗震承載力降低，甚至導致縱墻的側向失穩(wěn)破壞倒塌。對房屋局部墻體尺寸最小限值的控制，是因為這些部位的墻體（包括承重和非承重外墻的盡端墻，內(nèi)墻的陰角，高出屋面的女兒墻）在小于規(guī)定的最小限值時，墻體截面的抗震強度（抗彎、抗剪）就不能滿足要求，就會導致墻體的開裂和倒塌破壞。所以，在建筑進行平立面布置設計時，要考慮這些來自實際震害經(jīng)險的設計控制規(guī)定，使建筑設計為建筑抗震提供良好的基礎。
中圖分類號：TU198文獻標識碼： A
引言
抗震性能是建筑工程的一個重要內(nèi)容，尤其是在地震頻發(fā)區(qū)的建筑工程，要根據(jù)當?shù)氐膶嶋H情況提高建筑工程的抗震性能和級別。良好的抗震性能技術的設計應用可以使建筑物抵御地震帶來的破壞，減少人身生命財產(chǎn)損失。設計者應該全面的認識到這一點，在設計中規(guī)避一些不利的因素，提高設計的水平，促進建筑的良好使用。
一、建筑工程設計與抗震性能技術的關系
建筑工程設計與抗震性能技術之間有著緊密的聯(lián)系，只有在設計階段充分考慮抗震因素，才能為建筑后期的抗震性能打好基礎。建筑工程設計是抗震性能技術的設計應用的基礎，在建筑結構設計中，對建筑工程設計的改動較小。在建筑工程設計方案中，設計師應充分考慮到建筑的抗震性能的要求，設計人員必須根據(jù)建筑方案合理、科學布置結構部件，保證建筑結構剛度的均勻分布，使建筑結構的受力與變形能相互協(xié)調(diào)，從而提高建筑結構的承載能力及抗震性能。在建筑工程設計若不考慮到建筑的抗震性能要求，就會導致建筑工程布局設計受到限制。通常情況下，為了提高建筑結構部件的承載能力與抗震性能，則要增加建筑結構的截面面積，但結果是會造成不必要的浪費。因此在提高建筑工程抗震性能技術時必須要對建筑的體型、平面布置、豎向布置及屋頂抗震性能等問題進行系統(tǒng)合理的研究分析。
二、現(xiàn)階段我國建筑抗震存在的普遍問題
1、建筑結構設計不合理、抗震性能不足
現(xiàn)階段，我國建筑的抗震設計目標還不明確，大多數(shù)房屋建筑的抗震性能還未能從設計方案上得到直觀的體現(xiàn)。一旦建筑物的抗震性能無法達到，會在地震強度過大的情況下發(fā)生瞬間坍塌，無法給建筑物內(nèi)的人們逃生預留足夠的時間和空間。我國建筑結構的不合理設計，大多體現(xiàn)在農(nóng)村建筑物上，部分農(nóng)民自建房甚至根本不具備抗震性能，一旦遭遇地震災害，這些先天性的設計缺陷會造成建筑結構的巨大改變，導致結構部件失衡。加之農(nóng)村房屋樓間距設計的不合理，極易造成房屋的連續(xù)性垮塌，帶來的破壞將是毀滅性的
2、建筑質量不達標
由于建筑材料市場價格的持續(xù)上漲和建筑行業(yè)競爭的加劇，部分企業(yè)不顧建筑質量，一味追求低價戰(zhàn)略搶占市場，因此造成部分建筑質量大面積縮水，為人民群眾的日常生產(chǎn)生活埋下了潛在的隱患。除此之外，建筑質量的不達標還有很大一部分原因是由于施工隊伍的違規(guī)操作造成的，為了節(jié)省成本、加快施工進度，部分施工企業(yè)偷工減料、漠視抗震設計而施工，造成建筑物內(nèi)部承重墻地基不牢、圈梁過細、箍筋間距過大等多個分項均不符合抗震減災設計的相關要求。另一方面，建筑施工過程中的監(jiān)管不力，也是導致鋼筋混凝土質量不達標、施工技術不到位、隨意改變建筑結構破壞抗震性能等質量問題的主要誘因。
三、建筑工程抗震設計的原則和基本內(nèi)容
1、原則
在建筑物抗震設計上，我國遵循這樣三條原則：“小震不壞、中震可修、大震不倒”。第一，小震不壞。當建筑物遇到多遇地震時，其結構沒有遭受到損壞，無需修理就可以繼續(xù)使用。在這個原則下，一般是對建筑結構的承載力進行驗算，是建筑工程抗震設計第一階段的彈性設計。第二，中震可修。當建筑物遇到設防地震時，建筑物可能發(fā)生一定程度的損壞，經(jīng)過修補之后就可以繼續(xù)投入使用。這要求建筑設計時考慮到建筑結構的非線性彈塑性變形和承載力，是第二階段的彈塑性變形驗算。第三，大震不倒。當遭受到罕遇地震影響時，建筑物不會發(fā)生倒坍等威脅人民生命財產(chǎn)安全的重大事故。這一階段的設計是前面兩個階段驗算和設計的分析過程，并采取相應的抗震措施和技術來提高建筑物的抗震性能。
2、基本內(nèi)容
首先，當建筑物采用鋼筋混凝土框架結構和抗震墻結構時，其高度不得超過《建筑抗震設計規(guī)范》規(guī)定的最大適用高度。當采用的是抗震墻結構和筒體結構時，建筑工程為9度設防時，其高度不得超過《建筑抗震設計規(guī)范》規(guī)定的最大適用高度；建筑工程為8度設防時，其最大高度應是《建筑抗震設計規(guī)范》規(guī)定最大適用高度的120%；建筑工程為7度和6度設防時，其最大高度應是《建筑抗震設計規(guī)范》規(guī)定最大適用高度的130%。第二，超限高層建筑物設計時，其高度、高寬比和體型規(guī)則性這三者中至少有一項需要滿足《建筑抗震設計規(guī)范》的要求。第三，在進行建筑抗震設計時，至少要采用兩種力學模型來計算分析建筑物的受力情況，其計算程序需要經(jīng)過有關行政部門的鑒定許可。第四，為保證超限高層建筑的安全性，應采取比《建筑抗震設計規(guī)范》更嚴格的抗震措施。第五，當建筑物有明顯薄弱層時，還應進行結構的彈塑性時程分析。
四、提高建筑工程抗震性能技術的措施
1、做好超限高層建筑設計的前期工作
眾所周知，建筑材料對建筑工程抗震性能的影響及其的嚴重，因此在設計前要做好前期的準備工作，主要對設計中涉及到的材料質量、數(shù)量、規(guī)格等做好相應的規(guī)劃設計，通過對材料的了解再進行相應的設計，尤其是材料的性能參數(shù)一定要做好詳細的分析，因為有很多材料類型差不多，但是，還是有著細節(jié)上的差別。另外，還應對建筑地點的地質地貌、周邊環(huán)境等進行詳細的分析，這些因素對建筑抗震設計也有著一定的影響。因此，要做好前期的材料搜集、整理的工作，要確保相關數(shù)據(jù)材料收集的全面性和準確性。通過做好前期的準備工作，不管是在建筑的整體設計還是對建筑的抗震設計需要將這些數(shù)據(jù)作為設計的基礎，進而確保設計過程中避免出現(xiàn)一些誤差。
2、采用合理的結構形式
建筑結構抗震設計的原則我國建筑結構抗震設計應該遵循相應的原則，首先，建筑結構必須具備足夠的延展性能，以便于在強度過大的地震作用下，建筑能夠保證應有的安全性；其次，建筑結構必須具備足夠的剛度，以防止地震災害來襲時建筑產(chǎn)生大幅度的位置轉移和形狀扭曲；最后，建筑結構的相關構件必須具備一定的的承載能力，以便于地震作用下不會瞬間坍塌，因而為人們逃生預留足夠的時間。其具體的方法首先，墻體砌筑的砌塊要通過合理配比的砂漿和高標號水泥來確保強度，采用成組砌筑的方法保證砂漿到位，達到抗震設防的相關要求；其次，磚混結構的建筑，通常需要合理增設柱子和圈梁的實際數(shù)量，以確保建筑房屋的整體性；最后，墻體拉結筋必須按照相關規(guī)范布置、配筋最好一次性準備齊全、墻體內(nèi)部預理鋼筋的位置需要從軸線和標高等多種方面來確定，從而保證拉結筋設置處于最優(yōu)狀態(tài)。
3、明確建筑工程抗震設計中的受力體系
隨著社會不斷的發(fā)展，人們不僅對建筑的質量要求提高了，同時也對建筑物的外觀有著一定的要求，美觀、大氣、上檔次是建筑外觀表現(xiàn)出來的典型特點，但是有很多建筑物只考慮到外觀設計，卻忽略了建筑的受力體系，對建筑物的抗震性能帶來直接的影響，如果這種現(xiàn)象出現(xiàn)在超限高層建筑的設計中，勢必會為建筑物帶來更大的安全隱患，因此，在對超限高層建筑物抗震設計中一定要明確建筑物的受力體系。建筑的外觀要求是要滿足的，而在達到這個要求的同時，還需要設計者充分考慮到建筑整體的抗震設計，要盡量以后者為主，畢竟后者是關乎到建筑物使用的安全性?？梢酝ㄟ^力學的知識來尋找建筑抗震設計受力體系中的平衡點，以此來實現(xiàn)建筑工程抗震性能的要求。
4、做好建筑屋頂?shù)目拐鹪O計
屋頂設計是建筑抗震性能設計中的一項重要設計內(nèi)容，尤其是在現(xiàn)代高層與超高層建筑設計中，屋頂設計問題更為重要。根據(jù)近年來高層建筑抗震性能設計的審查結果可以看出，在建筑屋頂設計中主要存在過高或過重兩個問題。當建筑屋頂設計過高或過重時，不僅會使建筑的變形量較大，還會使地震作用加大，都會影響建筑屋頂及其下建筑物的抗震性能。當屋頂建筑與下部建筑的重心不處于同一條線時，尤其是當屋頂建筑的抗側力墻和下部建筑的抗側力墻體不連續(xù)時，就容易產(chǎn)生地震的扭轉作用，從而影響建筑的抗震性能。因此在屋頂建筑設計過程中，應盡可能降低其高度，并采用一些高強輕質材料，通過保證建筑結構剛度的均勻分布，使屋頂與下部建筑的重心點相一致，從而減少屋頂建筑的變形量及地震作用，提高建筑的整體抗震性能。
結束語
總而言之，抗震性能設計作為建筑工程設計中的重要組成部分，與建筑設計之間有著密切的聯(lián)系。良好的建筑抗震設計，必須要在建筑與結構設計相同配合、共同考慮的前提下完成的。因此，必須要重視抗震性能設計中建筑工程設計中的重要性，以充分發(fā)揮出抗震性能設計的優(yōu)勢，從而提高建筑的整體抗震性能。
Abstract: this paper discusses the architecture design in the building of the important role of aseismic design, points out that the architecture design is the foundation of the structure seismic design. Architectural design is considered good seismic requirements, will directly influence the seismic resistance of buildings. Good anti-seismic design must be building design and structure design of the good cooperation and work together to accomplish.
Keywords: architectural design; Building aseismic design; Building shape; Building layout
中圖分類號：S611文獻標識碼：A 文章編號：
一、引言
對于建筑抗震設計,至今仍然存在著一種誤解,似乎建筑抗震只是結構工程師的事,與建筑師關系不大。因而,長期來只有對結構設計的抗震設計規(guī)范和規(guī)定,卻沒有一本專門談建筑設計的抗震設計規(guī)范或規(guī)定。建筑抗震的實踐表明,一個地震區(qū)的工業(yè)建設項目(建筑物),如果沒有良好的建筑總體布置方案,單靠結構抗震計算和抗震構造措施,在較強烈地震作用下,仍是難以取得建筑抗震的較好效果,甚至減輕不了建筑物的震害程度。正是鑒于此原因,在《建筑抗震設計規(guī)范》內(nèi)容中,在抗震設計的基本要求一章里,針對建筑師建筑設計應遵守的有關規(guī)定。這是非常正確而必要的。有了這方面的規(guī)定,就可以使建筑設計與建筑抗震要求有機地結合起來,使建筑抗震設計水平達到一個新的比較完善的高度。
二、建筑設計在建筑抗震設計中的幾個主要設計問題
1.建筑體型設計問題
建筑體型包括建筑的平面形狀和立體的空間形狀的設計。震害表明,許多平面形狀復雜,例如平面上的外凸和凹進、側翼的過多伸懸、不對稱的側翼布置等在地震中都遭到了不同程度的破壞。海城地震和唐山地震中有不少這樣的震例。而平面形狀簡單規(guī)則的建筑(包括單層和多層建筑)在地震中都未出現(xiàn)較重的破壞;有的甚至保持完好無損。沿高度立體空間形狀上的復雜和不規(guī)則,例如相鄰單元的高差過大、出屋面建筑部分的高度過高、有的建筑裝飾懸伸過大過高,這些沿高度形狀上的變化,在地震時都會造成震害,特別是在建筑結構剛度發(fā)生突變的部位更易產(chǎn)生破壞。在歷次地震中工業(yè)與民用建筑都有此類震例。所以,在建筑體型的設計中,應盡可能的使平面和空間的形狀簡潔、規(guī)則;在平面形狀上,矩形、圓形、扇形、方形等對抗震來說,都是較好的體型。盡可能少做外凸和內(nèi)凹的體形,盡可能少做不對稱的側翼和過長的伸翼,在體型布置上盡可能使建筑結構的質量和剛度比較均勻地分布,避免產(chǎn)生因體形不對稱導致質量與剛度不對稱而引起建筑物在地震時發(fā)生對抗震極不利的扭轉反應。在建筑設計中,特別是高層建筑的建筑設計中,為了建筑立面美觀和藝術上創(chuàng)意,復雜的建筑體型是難以避免的,但是,在設計時一定要把建筑藝術、建筑使用功能同結構抗震安全很好的地結合起來。
2.建筑平面布置設計問題
建筑物的平面布置在建筑設計中是十分重要的部分,它直接反映建筑的使用功能和要求。柱子的距離,內(nèi)墻的布置,空間活動面積的大小,通道和樓梯的位置,電梯井的布置,房間的數(shù)量和布置等等,都要在建筑的平面布置圖上明確下來;而且,由于建筑使用功能的不同,每個樓層的布置有可能差異很大。因此,這就帶來一個建筑平面布置的多樣化如何同時考慮結構抗震要求的問題。一個比較突出的問題是,建筑平面上的墻體(包括填充墻、內(nèi)隔墻、有相應強度和剛度的非承重內(nèi)隔墻)布置不對稱;墻體與柱的分布不對稱,不協(xié)調(diào);造成建筑結構質量與剛度在平面上分布的不對稱,不協(xié)調(diào);使建筑物在地震時產(chǎn)生扭轉地震作用,對抗震很不利。根據(jù)抗震設計審查結果統(tǒng)計,有的城市在建筑平面布置上不合理的達17%,在墻體設置上不符合抗震要求的達24%。
在對上海市高層建筑的抗震設計審查中,也發(fā)現(xiàn)有多棟建筑在平面內(nèi)墻體和電梯井筒布置不利于抗震;有的剪力墻太少,有的墻體布置不對稱,直接影響建筑物的抗震能力。從以上可知,建筑平面布置設計對建筑抗震關系很大,從概念上要解決的一個核心問題是,建筑平面布置設計上要盡可能作到使結構的質量和剛度分布均勻,對稱協(xié)調(diào),避免突變,防止產(chǎn)生扭轉效應。在墻體布置上要均勻對稱;在抗震墻(剪力墻)布置上盡量與結構抗震要求相結合;對剛度很大的樓、電梯井筒要居中布置,避免偏心和扭轉地震作用的產(chǎn)生。在建筑平面布置的總體設計上要盡可能為結構抗側力構件的合理布置創(chuàng)造條件,使建筑使用功能要求與建筑結構抗震要求融合成一體,充分發(fā)揮建筑設計在建筑抗震中的基礎作用。
3·建筑豎向布置設計問題
建筑的豎向布置設計問題在建筑設計中主要反映在建筑物沿高度(沿樓層)建筑結構的質量和剛度分布設計上。在工業(yè)和民用建筑中,無論單層和多層都存在此問題。在大量的高層建筑和超高層建筑中,此問題更突出。存在的主要問題是,由于建筑使用功能的不同要求,如:底層或下面幾層是商場、購物中心,建筑上要求的是大柱距、大空間;而上面的樓層則是開間較大的寫字樓或布置多樣化的公寓樓居室,前者主要是設柱,墻很少,而后者則是以墻為主,柱很少。有的建筑在布置上還設有面積很大的公用天井大廳;在不同樓層上設有大會議廳、展廳、報告廳;還有健身房,游泳池等等。建筑使用功能的不同,形成了建筑物沿高度(樓層)分布的質量和剛度的嚴重不均勻、不協(xié)調(diào)。突出的問題是沿上下相鄰樓層的質量和剛度相差過大,形成突變。在剛度最差的樓層形成了對抗震極為不利的抗震承載力不足和變形很大的薄弱層。這是在建筑設計中必須高度重視的問題。
在實際設計中,在建筑使用功能不同的情況下,很可能出現(xiàn)上下相鄰樓層的墻體不對齊;柱子不對齊;墻體不連續(xù),不到底;上層墻多,下層墻少;上層有柱,下層無柱等,使地震力的傳遞受阻或不通?？拐鹩玫募袅υO置也受到限制,有的剪力墻(因下層大空間的限制)不能直通到底層(基礎層);有的則是剪力墻布置嚴重不對稱或數(shù)量太少。所有這些布置,都將給建筑物帶來地震作用分布的不均勻、不對稱和對建筑物很不利的扭轉作用。導致剛度發(fā)生突變的薄弱層的嚴重破壞。多次大地震的震害表明,建筑豎向布置設計上帶來的上下樓層剛度的過大變化(突變),給建筑物造成很多破壞,甚至是整個樓層的倒塌。分析研究認為,其主要原因就是該倒塌的樓層的側移剛度遠低于其上下樓層的剛度,在剛度突變的相鄰部位產(chǎn)生了極大的應力集中和塑性變形,使該樓層失去了抗震承載能力而產(chǎn)生大變形倒塌。所以,要在建筑設計中,盡可能使沿豎向的剛度分布比較接近些,特別是在結構上不設剛度很大的剛度轉換層的情況下,更要注意此點。應特別重視的是,盡可能使剪力墻布置比較均勻并使其能沿豎向貫通到建筑底部,不宜中斷或不到底。盡量避免某一樓層剛度的過小;盡量避免產(chǎn)生地震時的扭轉效應。
建筑的抗震設計以及抗震性能的高低與人民群眾的生命財產(chǎn)安全有著直接聯(lián)系，而建筑抗震設計又是以建筑設計為基礎的。這是由于建筑結構是基于建筑設計的，當建筑設計完成后建筑結構就難以改變。因此建筑設計師在建筑設計前期就應該充分考慮到建筑抗震設計的需求。
二、基于建筑抗震設計的建筑設計措施
（一）建筑結構設計的對稱原則
我國出臺的建筑抗震設計規(guī)范中指出，我國建筑抗震的設計目標是小震不壞，中震可修，大震不倒。對于建筑師和結構工程設計師來說，在進行建筑工程設計師應該秉持著簡單、規(guī)則的建筑結構原則。一般方形、圓形、為主。建筑的豎向形態(tài)的變化要規(guī)則，一般可以選擇矩形、梯形等變化均勻的形狀。對稱結構建筑在地震地面平動作用下一般只會出現(xiàn)平移震動，建筑內(nèi)部構件出現(xiàn)測位移量，內(nèi)部構件受力均衡；而非對稱結構的建筑則會由于剛心和質心不重合，在地面平動的過程中也會出現(xiàn)扭轉振動。如建筑內(nèi)部的構建離剛心較遠就會由于超出變形極限而出現(xiàn)損壞，進而導致結構一側失效而倒塌。
（二）注重建筑構件與連接點處質量
在建筑工程設計和施工過程中建筑構件的合理配置以及連接點處的質量與建筑施工安全質量存在直接的聯(lián)系。并且在新型建筑材料問世的同時建筑物的外部設計大都匯采用新型建筑材料，例如大理石、瓷磚等。而建筑室內(nèi)裝飾也會使用到吊頂?shù)燃夹g。這些室內(nèi)以及立面裝飾本身存在抗震性能的問題，并且其與建筑主體的牢固連接也是抗震設計的關鍵。近幾年有部分國外高層建筑在發(fā)生地震時下起了“玻璃雨”，建筑的玻璃幕墻由于地震導致破損。這是由于當前所使用的玻璃幕墻還無法適應地震中產(chǎn)生變形和扭轉。因此建筑如要采用玻璃幕墻則必須保證玻璃幕墻的強度與變形能力。在其與建筑主體連接處要設計為能夠在水平向實現(xiàn)變位能力的構造，從而在地震時玻璃幕墻能夠與建筑物地震變形脫離，減少玻璃幕墻的損壞。另外，在建筑設計中內(nèi)隔墻、玻璃隔斷等結構件的設計中也要充分考慮其與建筑主體連接點的牢固性，保證其抗震性能。
（三）關注建筑頂部抗震
在高層或超高層的建筑設計過程中，建筑的頂部抗震設計是十分關鍵的。當前高層或超高層建筑的屋頂普遍存在過高和過重的問題。屋頂過高或過重會導致建筑變形加重，進而強化了地震的破壞作用。對于屋頂建筑以及下層建筑物的安全性能有著極大的負面影響。如建筑的屋頂與下層建筑的重心沒有位于同一條直線上，那么建筑屋頂?shù)目箓攘σ矔c下層建筑的抗側力墻出現(xiàn)分離，當?shù)卣鸪霈F(xiàn)時則會加劇損壞。因此在高層或超高層建筑設計中應該使用新型高強度輕質的建筑材料，盡可能保證屋頂?shù)闹匦呐c下層建筑的重心位于通一條直線。當建筑屋頂?shù)妮^高時要保證其抗震定性，緩解地震帶來的變形作用。
（四）建筑豎向布置
建筑豎向布置主要體現(xiàn)在建筑物的高度結構質量以及剛度的設計中，特別是在高層或超高層建筑中建筑的豎向布置對于建筑抗震設計來說更加重要。建筑樓層的使用功能差異導致建筑物樓層分布的質量和剛度均不一致，例如樓層包括游泳池、會議室、健身房等。樓層的功能需求導致樓層上下之間的剛度差異過大。高層建筑中剛度最差的樓層的抗震性能最為薄弱，在出現(xiàn)地震時即為變形嚴重的薄弱層。在建筑設計中由于樓層功能不同導致的墻體不連續(xù)，柱子不對稱等極大的限制了抗震性能。因此在建筑抗震設計中應該盡量保證豎向的剛度分布靠近，尤其是在結構上剛度轉換層更加要著重注意。
引言
我國是一個多地震國家，VII度以上的高烈度區(qū)覆蓋了1／2的國土，其中包括23個省會城市和2／3的百萬以上人口大城市。目前我國正處在經(jīng)濟和社會迅速發(fā)展的時期，高層建筑工程的建筑規(guī)模已經(jīng)位居世界之前列，而且可以預測：今后若干年，我國仍將是世界上高層建筑建設最多的國家。高層建筑是屬于柔性建筑一類，風和地震作用是高層結構設計的主要側向荷載，起著幾乎是決定性的作用。而地震又是一種常見且具有較大危害的自然災害，進行結構的抗震設計，減小建筑結構在地震作用下的生命和財產(chǎn)損失，一直是建筑結構設計人員和研究人員所關心和不懈努力去解決的問題。
結構工程師按抗震設計要求進行結構分析與設計，其目標是希望使所設計的結構在強度、剛度、延性及耗能能力等方面達到最佳，從而經(jīng)濟地實現(xiàn)“小震不壞，中震可修，大震不倒”的目的。但是，由于地震作用是一種隨機性很強的循環(huán)、往復荷載，建筑物的地震破壞機理又十分復雜，存在著許多模糊和不確定因素，在結構內(nèi)力分析方面，由于未能充分考慮結構的空間作用、非彈性性質、材料時效、阻尼變化等多種因素，計算方法還很不完善，單靠微觀的數(shù)學力學計算還很難使建筑結構在遭遇地震時真正確保具有良好的抗震能力。
一、建筑抗震設防目標
在2001年版的《建筑抗震規(guī)范》(GB50011-2001)中，我國對建筑的抗震設防提出“三水準、兩階段”的要求,“三水準”即“小震不壞,中震可修,大震不倒”。在新版的《建筑抗震規(guī)范》(GB50011-2010)中也有相同的提法，它說明對于建筑的抗震設計，這樣的要求應該是不變的。它傳達出了以下三個方面的含義：
（1）當遭遇第一設防烈度地震即低于本地區(qū)抗震設防烈度的多遇地震時,結構處于彈性變形階段,建筑物處于正常使用狀態(tài)。建筑物一般不受損壞或不需修理仍可繼續(xù)使用。因此,要求建筑結構滿足多遇地震作用下的承載力極限狀態(tài)驗算,要求建筑的彈性變形不超過規(guī)定的彈性變形限值。
（2）當遭遇第二設防烈度地震即相當于本地區(qū)抗震設防烈度的基本烈度地震時,結構屈服進入非彈性變形階段,建筑物可能出現(xiàn)一定程度的破壞。但經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用。因此,要求結構具有相當?shù)难有阅芰?變形能力)不發(fā)生不可修復的脆性破壞。
（3）當遭遇第三設防烈度地震即高于本地區(qū)抗震設防烈度的罕遇地震時,結構雖然破壞較重,但結構的非彈性變形離結構的倒塌尚有一段距離。不致倒塌或者發(fā)生危及生命的嚴重破壞,從而保障了人員的安全。因此,要求建筑具有足夠的變形能力,其彈塑性變形不超過規(guī)定的彈塑性變形限值。
三個水準烈度的地震作用水平,是按三個不同超越概率(或重現(xiàn)期)來區(qū)分的:多遇地震:50年超越概率63.2%,重現(xiàn)期50年；設防烈度地震(基本地震):50年超越概率10%,重現(xiàn)期475年；罕遇地震:50年超越概率2%-3%,重現(xiàn)期1641-2475年,平均約為2000年。
對建筑抗震的三個水準設防要求,是通過“兩階段”設計來實現(xiàn)的,其方法步驟如下:
（1）第一階段:第一步采用與第一水準烈度相應的地震動參數(shù),先計算出結構在彈性狀態(tài)下的地震作用效應,與風、重力荷載效應組合,并引入承載力抗震調(diào)整系數(shù),進行構件截面設計,從而滿足第一水準的強度要求；第二步是采用同一地震動參數(shù)計算出結構的層間位移角,使其不超過抗震規(guī)范所規(guī)定的限值;同時采用相應的抗震構造措施,保證結構具有足夠的延性、變形能力和塑性耗能,從而自動滿足第二水準的變形要求。
（2）第二階段:采用與第三水準相對應的地震動參數(shù),計算出結構(特別是柔弱樓層和抗震薄弱環(huán)節(jié))的彈塑性層間位移角,使之小于抗震規(guī)范的限值。并采用必要的抗震構造措施,從而滿足第三水準的防倒塌要求。
二、高層建筑結構的抗震計算方法
新規(guī)范《建筑抗震設計規(guī)范》(GB50011-2010)對各類建筑結構的抗震計算應采用的方法作了以下規(guī)定:高度不超過40m,以剪切變形為主且質量和剛度沿高度分布比較均勻的結構,以及近似于單質點體系的結構,可采用底部剪力法等簡化方法；少數(shù)類型的建筑結構,宜采用振型分解反應譜方法；特別不規(guī)則的建筑、甲類建筑和限制高度范圍的高層建筑,應采用時程分析法進行多遇地震下的補充計算,可取多條時程曲線計算結果的平均值與振型分解反應譜法計算結果的較大值。
三、建筑結構抗震能力評估方法
3.1 彈塑性計量法
目前，彈塑性分析已經(jīng)成為結構抗震設計的一個重要組成部分，國內(nèi)外大量地震震害教訓表明，建于強震區(qū)的早期結構，具有較高的地震易損傷性。如何評定這些已建結構的抗震性能，并據(jù)此進行合理的抗震加固，對最大限度的降低地震震害損失以及保護人民生命財產(chǎn)安全，都具有重要意義。
彈塑性分析法主要用于對現(xiàn)有結構或設計方案進行抗側力能力的計算，從而估計其抗震能力，自從基于性能的抗震設計理論提出之后，該方法的應用范圍逐漸擴大到新建建筑結構的彈塑性抗震分析。這種方法與傳統(tǒng)的抗震靜力方法區(qū)別主要在于它考慮了結構的彈塑性性能并將設計反應譜引入了計算過程和計算結果的解釋?；驹硎牵涸诮Y構上施加豎向荷載并保持不變，同時施加某種分布的水平荷載，該水平荷載單調(diào)增加，構件逐步屈服，從而得到結構在橫向靜力作用下的彈塑性性能。正因為彈塑性計量法的這種特點，已經(jīng)在建筑結構抗震能力評估領域發(fā)揮越來越重要的作用，而其中彈塑性靜力分析作為結構彈塑性變形分析方法之一，以其實用性較強的優(yōu)點正受到越來越多的關注，已經(jīng)被列入我國《建筑抗震設計規(guī)范》。
3.2 反應譜法
反應譜法是用動力方法計算質點體系地震反應，建立反應譜；再用加速度反應譜計算結構的最大慣性力作為結構的等效地震荷載；然后按靜力方法進行結構計算設計的方法，因此，它是一種擬靜力方法。我國抗震規(guī)范及高層規(guī)范都要求在高層建筑中用反應譜方法計算等效地震力，一般有兩種方法 ：①反應譜底部剪力法，主要適用于當結構高度小于40m，沿高度方向質量剛度分布比較均勻， 以第一振型為主的高層建筑；②反應譜振型疊加法，當把結構簡化為平面結構進行分析時，采用平方和的平方根法(SRS方法) ；當采用空間協(xié)同分析或空間分析方法時，考慮空間各振型的相互影響，采用完全二次方程法（CQC）方法，地震反應完全平方組合)。當然關于建筑結構抗震能力評估方法還有很多， 本文只是展示了這兩種比較基本而且使用幾率比較大的方法。
四、高層建筑結構設計中需要注意的問題
結合對新的抗震設計規(guī)范（GB50011―2010）的理解及自己的工作實踐，個人認為目前高層建筑抗震在結構設計上設計需要注意以下幾個方面的問題：
1)結構整體計算的軟件選擇。 目前比較通用的計算軟件有:SATWE、TAT、TBSA等,但是,由于各軟件在采用的計算模型上存在著一定的差異,因此導致了各軟件的計算結果有或大或小的不同。所以,在進行工程整體結構計算和分析時必須依據(jù)結構類型和計算軟件模型的特點選擇合理的計算軟件,并從不同軟件相差較大的計算結果中,判斷哪個是合理的、哪個是可以作為參考的,哪個又是意義不大的,這將是結構工程師在設計工作中首要的工作。
否則,如果選擇了不合適的計算軟件,不但會浪費大量的時間和精力,而且有可能使結構有不安全的隱患存在。
2)是否需要地震力放大,考慮建筑隔墻等對自振周期的影響。 該部分內(nèi)容實際上在新老規(guī)范中都有提及,只是,在新規(guī)范中根據(jù)大量工程的實測周期明確提出了各種結構體系下高層建筑結構計算自振周期折減系數(shù)。
3)振型數(shù)目是否足夠。 在新規(guī)范中增加一個振型參與系數(shù)的概念,并明確提出了該參數(shù)的限值。 由于在舊規(guī)范設計中,并未提出振型參與系數(shù)的概念,或即使有該概念,該參數(shù)的限值也未必一定符合新規(guī)范的要求,因此,在計算分析階段必須對計算結果中該參數(shù)的結果進行判斷,并決定是否要調(diào)整振型數(shù)目的取值。
五、提高我國建筑結構抗震能力的建議
5.1 研究開發(fā)更為合理的結構形式
隨著科技日益高速發(fā)展，自重輕、跨度大、功能多樣、施工周期短成為現(xiàn)代建筑結構的發(fā)展方向。因而，研制出輕質高強的新型建筑材料，研究開發(fā)合理的結構形式成為各種新型結構體系應運而生的前提和基礎。
5.2 材料的選用和結構體系問題
在地震多發(fā)區(qū)，采用何種建筑材料或結構體系更為合理的問題應該得到人們的重視。我國高層建筑中常采用的結構體系有：框架、框架―剪力墻、剪力墻和筒體等幾種體系，這也是其他國家高層建筑采用的主要體系。但國外，特別是地震區(qū)，是以鋼結構為主，而在我國鋼筋混凝土結構及混合結構卻占了90％，如此高比例的鋼筋混凝土結構及混合結構，國內(nèi)外都還沒有經(jīng)受地震較大的考驗。
鋼結構同混凝土結構相比，具有優(yōu)越的強度、韌性和延性以及強度重量比， 總體上看抗震性能好，抗震能力強。震害調(diào)查表明，鋼結構較少出現(xiàn)倒塌破壞情況。在高層建筑中采用框架――核心筒體系，因其比鋼結構的用鋼量少，又可減少柱子斷面，故常被業(yè)主所看中。鋼與混凝土的混合結構中鋼筋混凝土構件內(nèi)往往要承受80％以上的地震層剪力，有的高達90％以上，由于結構以鋼筋混凝土結構的位移值為基準，但因其彎曲變形的側移較大，靠剛度很小的鋼框架協(xié)同工作減小側移，不僅增加了鋼結構的負擔，而且效果不大，有時不得不加大混凝土筒體的剛度或設置伸臂結構，形成加強層才能滿足規(guī)范側移限值的要求。
在結構體系或柱距變化時，常常需要設置結構轉換層。加強層和轉換層都在本層形成很大的剛度而導致結構剛度突變，常常會使與加強層或轉換層相鄰的墻柱構件的剪力突然加大，加強層伸臂構件或轉換層構件與外框架柱連接處很難實現(xiàn)強柱弱梁。因此在需要設置加強層及轉換層時，要慎重選擇其結構模式，盡量減小其本身剛度，減小其不利影響。
參考文獻
Abstract: based on the newly issued three canonical-" the concrete structure design codes GB50010-2010 ", "technical specification for concrete structures of tall buildings JGJ3-2010" and "building the standard aseismatic design GB50011-2010-to concrete shear wall in the seismic structural measures related provisions to carry on the analysis, it also summarizes the three this specification for concrete shear wall structure the similarities and differences of seismic measures, facilitate structure design personnel structure design.
Keywords: aseismic walls; Wall thick; The axial compression ratio; Edge structures; and Level distribution reinforced; Vertical distribution reinforced
中圖分類號： S611 文獻標識碼：A 文章編號：
引言
隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人口的擴漲，土地資源的相對減少以及地價的高速上浮，剪力墻結構在各地大中小城市中正越來越普遍的被應用于住宅中。本文就2010年就的三本新規(guī)范——《混凝土結構設計規(guī)范GB50010-2010》、《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程JGJ3-2010》和《建筑抗震設計規(guī)范GB50011-2010》——進行綜合分析，總結闡述了在三本新的規(guī)范中，混凝土剪力墻的抗震構造措施的異同。以下《混凝土結構設計規(guī)范》簡稱《混規(guī)》，《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》簡稱《高規(guī)》，《建筑抗震設計規(guī)范》簡稱《抗規(guī)》。從三本規(guī)范總體來說，絕大部分的規(guī)定是一致。下面從幾個方面來進行詳細分析。
1. 抗震墻的最小厚度規(guī)定
抗震設計時，三本規(guī)范中都規(guī)定了一、二級一般部位不應小于160mm，底部加強部位不應小于200mm；三、四級一般部位不應小于140mm。不同的是，對一、二級一般部位，《混規(guī)》還要求墻厚不宜小于層高或無支長度的1/20，《抗規(guī)》則除了要求不宜小于層高或無支長度的1/20外，還要求無端柱或翼墻時，一、二級不宜小于層高或無支長度的1/16；對于一、二級底部加強部位，《混規(guī)》和《抗規(guī)》還規(guī)定了不宜小于層高或無支長度的1/16和無端柱或翼墻時不宜小于層高或無支長度的1/12；對于三、四級的一般部位，《混規(guī)》還規(guī)定了不小于層高或無支長度的1/25，《抗規(guī)》除了規(guī)定了不小于層高或無支長度的1/25還規(guī)定無端柱或翼墻時，不宜小于層高或無支長度的1/20；而對以上幾項，《高規(guī)》則統(tǒng)統(tǒng)要求墻體滿足穩(wěn)定和一字形獨立剪力墻不小于180mm。此外，《抗規(guī)》還規(guī)定了三、四級底部加強部位墻厚不應小于160mm且不宜小于層高或無支長度的1/20和無端柱或翼墻時，不宜小于層高或無支長度的1/16，而《混規(guī)》和《高規(guī)》三、四級底部加強部位的墻厚則無規(guī)定。
2. 抗震墻的軸壓比限值
三本規(guī)范是一致的：一、二、三級抗震墻在重力荷載代表值作用下墻肢的軸壓比，一級時，9度不宜大于0.4，7、8度不宜大于0.5；二、三級時不宜大于0.6。
3 抗震墻設置約束邊緣構件的軸壓比限值
三本規(guī)范是一致的：一級抗震等級（9度）不大于0.1，一級抗震等級（7、8度）不大于0.2，二、三級抗震等級不大于0.3。不同的是，《高規(guī)》中一級抗震等級（7、8度）還包括6度。
4.抗震墻的豎向、橫向分布鋼筋
三本規(guī)范是一致要求一、二、三級抗震墻的豎向和橫向分布鋼筋最小配筋率均不應小于0.25%．四級抗震墻分布鋼筋最小配筋率不應小于0.20%，鋼筋的間距不宜大于300mm，直徑，均不宜大于墻厚的1/10且不應小于8mm；豎向鋼筋直徑不宜小于lOmm。不同的是，《混規(guī)》和《抗規(guī)》注釋中提出高度小于24m且剪壓比很小的四級抗震墻，其豎向分布筋的最小配筋率應允許按0.15%采用，《高規(guī)》因為高度不小于24m，故無此注釋；但《高規(guī)》7.2.19中要求房屋頂層剪力墻、長矩形平面房屋的樓梯間和電梯間剪力墻、端開間縱向剪力墻及短山墻的水平和豎向分布鋼筋的配筋率均不應小于0.25%，間距均不應大于200mm。
5.剪力墻分布鋼筋的排數(shù)
《混規(guī)》和《抗規(guī)》都要求抗震墻厚度大于140mm時，其豎向和橫向分布鋼筋應雙排布置，雙排分布鋼筋間拉筋的間距不宜大于600mm，直徑不應小于6mm?！陡咭?guī)》中要求高層剪力墻結構的豎向和水平分布鋼筋不應單排配置，剪力墻截面厚度不大于400mm時，可采用雙排配筋；大于400mm、但不大于700mm時，可采用三排配筋；大于700mm時，宜采用四排配筋。雙排分布鋼筋間拉筋的間距不宜大于600mm，直徑不應小于6mm。多排分布鋼筋間拉筋的間距不宜大于600mm，直徑不應小于6mm。
6.約束邊緣構件
三本規(guī)范中約束邊緣構件的范圍及配筋除了《高規(guī)》一級里面包含了6級外其他的都是一致的，不同的是，在計算箍筋體積配箍率時，《高規(guī)》中規(guī)定可計入箍筋、拉筋以及符合構造要求的水平分布鋼筋，計入的水平分布鋼筋的體積配股率不應大于總體積配箍率的30%。而《混規(guī)》和《抗規(guī)》則無涉及。
7.構造邊緣構件
對于構造邊緣構件的配筋，三本規(guī)范的規(guī)定是一致的。邊緣構件的范圍，端柱和暗柱也是一致的，就是翼墻和轉角墻的范圍的規(guī)定有所不同，詳細見圖1。
綜上所述，三本規(guī)范對剪力墻的抗震構造措施規(guī)定基本一致。設計人員在具體做結構時，多層混凝土剪力墻結構應盡量按《混規(guī)》和《抗規(guī)》來，而高層混凝土剪力墻結構則應該滿足《高規(guī)》要求。
參考文獻
1. 《混凝土結構設計規(guī)范GB50010-2010》
中圖分類號：TU97文獻標識碼： A
一、前言
改革開放以來,我國經(jīng)濟快速增長,城市化進程明顯加快,大量農(nóng)村人口迅速向城市集中,由此造成城市人口數(shù)量的不斷膨脹,對房屋的需求也急劇增加。為了緩解城市人口對房屋需求的壓力,越來越多的高層、超高層建筑如雨后春筍般出現(xiàn)在各大、中城市。超高層建筑,除了具有充分利用有限的土地面積,最大限度利用地上建筑使用空間外,還具有強烈的標志性及展示性作用,從而往往能成為區(qū)域性、地標性建筑或成為城市“名片”。
然而，盡管城市中的超高建筑越來越多,但目前卻沒有統(tǒng)一的方法和明確的依據(jù)來對超限工程進行抗震設計,多數(shù)情況下還是要依靠工程師和專家們的結構概念和經(jīng)驗來把握,而其可靠程度,限于現(xiàn)今的技術水平一般只能作出定性結論,還很難作出定量的描述。以下本文就超限高層建筑工程抗震設計方面內(nèi)容作出簡要分析，供廣大同行參考。
二、超限高層建筑工程抗震設計研究的作用和意義
隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，在全球經(jīng)濟一體化的趨勢下，我國基礎設施的建設發(fā)展有了突破性進展，出現(xiàn)了各個行業(yè)的流動資金開始往基礎設施建設匯集的現(xiàn)象。超高層建筑工程是在人們對空間的成分充分利用的前提下應運而生的，這反映了人們對充滿現(xiàn)代感和時代感的城市生活的追求。但是，問題也隨之而來，因為超限高層建筑工程自身的結構特點已經(jīng)超出了我國對建筑工程的規(guī)定，抗震也是擺在超高建筑工程面前的重大難題。尤其是這幾年以來我國地震災害頻發(fā)，汶川和玉樹地震的發(fā)生造成對建筑物的破壞，更是讓我們觸目驚心。建筑物的抗震安全性和人民的生命財產(chǎn)安全密不可分。所以，我們要正確認識到在發(fā)展過程中存在的問題，認識到超限高層建筑工程抗震設計的重要性。完善超限高層建筑的抗震設計是人民生命財產(chǎn)安全的重要保證，也是社會發(fā)展的需要所在。
三、超限高層建筑工程抗震設計的原則和基本內(nèi)容
1、超限高層建筑工程抗震設計的原則
在建筑物抗震設計上，我國遵循這樣三條原則“：小震不壞、中震可修、大震不倒”。 第一，小震不壞。當建筑物遇到多遇地震時，其結構沒有遭受到損壞，無需修理就可以繼續(xù)使用。在這個原則下，一般是對建筑結構的承載力進行驗算，是建筑工程抗震設計第一階段的彈性設計。第二，中震可修。當建筑物遇到設防地震時，建筑物可能發(fā)生一定程度的損壞，經(jīng)過修補之后就可以繼續(xù)投入使用。這要求建筑設計時考慮到建筑結構的非線性彈塑性變形和承載力，是第二階段的彈塑性變形驗算。第三，大震不倒。當遭受到罕遇地震影響時，建筑物不會發(fā)生倒坍等威脅人民生命財產(chǎn)安全的重大事故。這一階段的設計是前面兩個階段驗算和設計的分析過程，并采取相應的抗震措施和技術來提高建筑物的抗震性能。
2、基本內(nèi)容
第一，當超限高層建筑物采用鋼筋混凝土框架結構和抗震墻結構時，其高度不得超過《建筑抗震設計規(guī)范》規(guī)定的最大適用高度。當采用的是抗震墻結構和筒體結構時，建筑工程為 9 度設防時，其高度不得超過《建筑抗震設計規(guī)范》規(guī)定的最大適用高度；建筑工程為 8 度設防時，其最大高度應是《建筑抗震設計規(guī)范》規(guī)定最大適用高度的120%；建筑工程為 7 度和 6 度設防時，其最大高度應是《建筑抗震設計規(guī)范》規(guī)定最大適用高度的 130%。第二，超限高層建筑物設計時，其高度、高寬比和體型規(guī)則性這三者中至少有一項需要滿足《建筑
抗震設計規(guī)范》的要求。第三，在進行抗震設計時，至少要采用兩種力學模型來計算分析建筑物的受力情況，其計算程序需要經(jīng)過有關行政部門的鑒定許可。第四，為保證超限高層建筑的安全性，應采取比《建筑抗震設計規(guī)范》更嚴格的抗震措施。第五，當超限高層建筑物有明顯薄弱層時，還應進行結構的彈塑性時程分析。
四、超限結構抗震設計要點
1、高度和高寬比超限建筑
a. 盡可能采用適用高度較高的結構類型, 如鋼筋混凝土框架結構房屋高度超限時, 可改用框架-剪力墻結構。
b. 驗算結構整體抗傾覆穩(wěn)定性, 驗算在側向力最不利組合情況下樁身是否會出現(xiàn)拉力或過大的壓力, 并進行風荷載或地震作用下的舒適度驗算, 控制頂點位移及層間側移, 當側移無法滿足要求時, 可考慮利用建筑設備層和避難層空間, 沿豎向設置若干層伸臂桁架或腰桁架。
c. 適當降低底部豎向構件在最不利荷載組合下的軸壓比并加強配筋, 當軸壓比不滿足要求且構件截面再增大有困難時, 可采用鋼或其它組合構件與混凝同組成的結構。
d. 要有足夠的埋置深度, 考慮重力二階效應, 并進行風荷載作用下的舒適度驗算。
2、平面規(guī)則性超限建筑
a. 采用彈性樓蓋模型, 或按分塊剛性樓板+局部彈性板進行計算, 并考慮扭轉耦聯(lián)效應。
b. 對于凹凸不規(guī)則和樓板局部不連續(xù)的情況,采取符合樓板平面內(nèi)實際剛度變化的彈性樓板計算模型。
c. 對于樓板應力集中部位( 凹凸部位及洞口四角) 和弱連接的樓板, 應采用加大樓板厚度、增加板內(nèi)配筋、配置集中配筋的邊梁、配置 45°斜向鋼筋等方法予以加強。凹口部位可增設部分拉梁或拉板, 以改善這些薄弱部位的剛度和延性, 提高其抗震性能。
d. 當平面過于不規(guī)則、樓板連系過弱或建筑物超長時, 可通過設置變形縫將結構分成若干個子結構。對結構扭轉效應明顯的超限高層建筑, 應盡量使抗側力構件在平面布置中對稱、均勻, 避免過大偏心,并盡量加大豎向構件的抗側剛度和強度。
3、豎向規(guī)則性超限建筑
a. 立面收進引起超限, 如有可能則宜采用臺階形多次內(nèi)收的立面, 確保結構位移沿豎向沒有突變,并使結構扭轉效應控制在合理范圍內(nèi)； 宜加強收進部位的豎向構件及樓板； 立面收進若造成偏心, 則底部結構會因扭轉而產(chǎn)生較大內(nèi)力, 故應加強底部周邊構件的配筋, 并補充進行靜力非線性分析和時程分析, 驗證結構的抗震性能, 確定結構的薄弱部位。
b. 連體建筑的連體部位及其周邊應采用彈性樓板計算, 并控制連接部位的層數(shù), 且兩塔樓層剛度差異不宜過大, 連接體與主體宜用弱連接，如鉸接等；連接體結構自身重量應盡量減小, 故應優(yōu)先采用鋼結構或型鋼混凝土結構等。
c. 對于立面開大洞的建筑, 應加強洞口四角及洞邊, 避免在小震時洞角開裂。
d. 對于懸挑建筑, 應考慮豎向地震作用； 當懸挑質量較大時, 應避免偏心造成的扭轉。
e. 對于帶轉換層的高層建筑, 盡量避免多級復雜轉換, 優(yōu)先采用梁式轉換, 慎用厚板轉換。盡量強化和提高轉換層下部結構側向剛度、抗震承載能力和延性, 并控制轉換層的設置高度； 結構分析時除檢查結構位移和剛度有無突變外, 還應重點檢查框支柱所承受的地震剪力和軸壓比； 采取有效措施減少轉換層上、下結構等效剪切剛度和承載能力的突變；加強轉換層樓板、轉換構件、框支梁、框支柱、框支層上部剪力墻(包含筒體)及落地剪力墻(包含筒體)的抗震構造措施。
五、結束語
隨著抗震技術和理念的快速發(fā)展，抗震設計的重要性也日益凸顯出來，而超限高層建筑工程結構復雜，抗震設計要求高，這也就要求設計者必須不斷提高自身知識修養(yǎng)，借鑒他人抗震設計經(jīng)驗，運用最新抗震技術和措施提高建筑物的抗震性能。轉變思想觀念，多方面借鑒相關知識和概念，從其他地方激發(fā)設計靈感，轉變剛性為主的抗震模式，努力實現(xiàn)抗震設計理念的創(chuàng)新，開創(chuàng)超限高層建筑工程抗震設計的新局面，為老百姓打造更加安全的建筑物。
參考文獻：
[1] 徐培福 戴國瑩：《超限高層建筑結構基于性能抗震設計的研究》，《土木工程學報》，2005年01期
中圖分類號：U442.5+5 文獻標識碼：A
1 工程概況
小高層商住樓位于上海市，該地塊地處市中心繁華區(qū)域。該公寓為地上11層的小高層商住樓，主樓一層和裙房為商店，二層以上為住宅?？偨ㄖ娣e6351.26 平方米，建筑覆蓋率
主樓為地上11層現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻結構，平面形狀大致呈L型，由于高層商住樓平面布置凹進尺寸超出《建筑抗震設計規(guī)范》的規(guī)定，屬平面凹凸不規(guī)則類型，外伸尺寸超出《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》的規(guī)定，確定該公寓屬平面規(guī)則性超限高層建筑，根據(jù)建設部和上海市有關規(guī)定，須經(jīng)過上海市建筑工程抗震設防審查專家委員會審查批準后方可進行施工圖的設計，本工程已于2003-2-27通過了上海市工程抗震辦公室組織有關專家進行的結構抗震專項審查。
2結構超限
2.1超限準則
現(xiàn)行《建筑抗震設計規(guī)范》(GB50011-2001)、《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》(JGJ3-2002)針對建筑結構的高度、高寬比及平面和豎向規(guī)則性做有具體規(guī)定，主要相關內(nèi)容如下：
.平面凹進的一側尺寸不大于相應投影方向總尺寸的30％，樓板有效寬度不小于該層樓板典型寬度的50％，樓板開洞面積不大于該層面積的30％，不能有較大的錯層?？拐鹪O防烈度6,7度時，突出長度不大于相應投影方向總尺寸的35％ 即l/Bmax≤35%。
.在考慮偶然偏心影響的地震作用下，A級高度建筑樓層最大彈性水平位移與樓層兩端彈性水平位移平均值之比及樓層豎向構件的最大水平位移與相應樓層平均位移之比不宜大于1.2倍，不應大于1.5倍。
.結構以扭轉為主的最大周期與以平動為主的最大周期之比，A級高度高層建筑不應大于0.9。
.樓層側向剛度不小于相鄰上一層的70％，不小于其上相鄰三個樓層側向剛度平均值的80％。局部收進的水平向尺寸不大于相鄰下一層的25％。
2.2本工程超限情況
該公寓建筑平面中間部位最大凹進尺寸為4.5m,與相應投影方向總尺寸10.95m之比為41%，大于《建筑抗震規(guī)范》GB50011-2001第3.4.2規(guī)定的30%的限值;西北角平面局部外伸，其外伸長度6.3m與房屋總寬之比37%,大于《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》JGJ3-2002第4.3.3規(guī)定的35%的限值。故本樓屬平面規(guī)則性超限的高層建筑。
3針對超限采取相應措施
建筑設計和建筑結構的平立面規(guī)則性是建筑抗震設計的一個重要控制指標，結構平面不規(guī)則、不對稱、不連續(xù)易造成結構扭轉脆性破壞，主要表現(xiàn)在變形受力較大薄弱的邊緣豎向構件先受到?jīng)_擊損壞，地震效應不斷積聚，造成邊緣豎向構件破壞，嚴重時可使局部甚至整體結構破壞倒塌。這種破壞不能實現(xiàn)結構耗能延性，對抗震十分不利，需嚴格控制結構的扭轉不規(guī)則。扭轉不規(guī)則，是結構平面不規(guī)則中最重要的控制指標。規(guī)范從限制結構平面布置的不規(guī)則性來避免產(chǎn)生過大的偏心而導致結構產(chǎn)生較大的扭轉效應，防止結構扭轉破壞。
控制結構扭轉效應應從兩個方面加以控制：
.扭轉變形指標ε。
控制ε實質就是控制θL/2U，就是控制扭轉變形與平動變形之比?！陡邔咏ㄖ炷两Y構技術規(guī)程》第4.3.5條的位移比限制：樓層最大彈性水平位移與樓層兩端彈性水平位移平均值之比及樓層豎向構件的最大水平位移與相應樓層平均位移之比不宜大于1.2倍，不應大于1.5倍。
.扭轉剛度指標。結構扭轉振型及周期是其扭轉剛度、扭轉慣量分布大小的綜合反映?！陡邔咏ㄖ炷两Y構技術規(guī)程》第4.3.5規(guī)定限制結構以扭轉為主的最大周期與以平動為主的最大周期之比Tt/Tl，A級高度高層建筑不應大于0.9。
注意結構的合理布置，提高抗扭剛度Kt與側向剛度Kl的比值，就可減少Tt/Tl的值。
高層建筑扭轉不規(guī)則結構控制，關鍵是通過調(diào)整結構布置盡量滿足規(guī)范位移比和剛度比的要求，再通過抗震加強構造措施，設置多道抗震防線，滿足抗震要求。對一些特殊的復雜高層建筑，無法避免突破規(guī)范扭轉不規(guī)則指標時，結構可進行基于性能的抗震設計，但不能突破下列強制指標：
ε=Umax/U ≤1.8；Tt/T1
以下通過對高層商住樓結構的抗震計算及采取抗震加強構造措施的分析，來闡述超限高層商住樓結構設計的過程。
3.1結構計算
根據(jù)我國建設部《超限高層建筑工程抗震設防專項審查技術要點》要求，超限高層結構要進行至少兩個不同力學模型的三維空間分析軟件進行整體計算。
.本工程結構分析采用中國建研院PKPM工程部的高層建筑結構空間有限元分析與設計軟件SATWE及復雜多、高層建筑結構分析與設計軟件PMSAP進行分析、比較。對于扭轉不規(guī)則，采用考慮扭轉耦聯(lián)的振型分解反應譜法，計及扭轉影響。反映結構整體扭轉效應的主要控制指標的扭轉位移比和結構周期比應符合相應的規(guī)定。嚴格控制樓層最大的彈性水平位移和層間位移的分別不大于樓層兩端彈性水平位移和層間位移平均值的1.5倍；針對凹凸不規(guī)則，采取符合樓板平面內(nèi)實際剛度變化的彈性樓板計算模型，在樓電梯間及中間凹口等開大洞的部位附近設置能真實計算樓板平面內(nèi)與平面外剛度的“彈性樓板”計算模式，真實反應出相應部位的內(nèi)力結果及截面配筋。
.計算結果分析
1).結構剛度分析。由結構的最大層間位移角X方向為1/1499, Y方向為1/1891滿足《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》(JGJ3-2002)的1/1000的舒適度的要求，此時不應考慮偶然偏心的影響。結構的剪重比X方向為5.94%, Y方向為5.67%，均在較合適的范圍內(nèi)。
2).結構扭轉效應分析
a.扭轉變形指標ε即位移比
最大層間位移與平均層間位移比值X方向為εx=1.18, Y方向為εy=1.34。結構的上述數(shù)值均小于《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011-2001規(guī)定的1.5倍。
b.扭轉剛度指標
扭轉周期出現(xiàn)在第三周期Tt/T1=0.71
此時應考慮單向偶然偏心及雙向水平地震作用的影響。原因如下：由于地震作用不確定性，結構計算手段局限和計算模型與實際工作狀態(tài)有差別，實際施工、使用會引起質量剛度偏心，因此應計入偶然偏心的影響。
當不計入偶然偏心的影響時，最大層間位移與平均層間位移比值ε>1.2時，表明結構質量、剛度明顯不均勻，其平動振型與扭轉振型耦聯(lián)震動反應較大，雙向水平地震作用將進一步增大結構扭轉變形，為更好地控制結構的抗扭能力，此時要計入雙向水平地震作用。在設計中，按不計入偶然偏心的影響驗算過ε>1.2，按《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011-2001第5.1.1規(guī)定應計入雙向水平地震作用。
3）.SATWE與PMSAP計算結構的比較。
結構自振周期相當接近，扭轉周期均出現(xiàn)在第三周期，且Tt/T1均小于0.85；結構頂點位移與層間相對位移相差較?。豢傎|量、地震總剪力、剪重比等相當接近。
通過以上計算與分析，可以看出本工程高層住宅用兩種程序計算的結果相差不大，總體上保持一致，均在規(guī)范規(guī)定的合理范圍之內(nèi)?？傮w說結構剛度較合理，雖然主樓Y方向存在扭轉不規(guī)則εy=1.34，但其結構扭轉效應能滿足規(guī)范要求。樓板基本連續(xù)，具有良好的整體性；豎向抗側力構件連續(xù)，側向剛度沿高度變化均勻，無明顯的結構薄弱層；結構變形上從頂點最大位移到樓層最大層間位移均滿足規(guī)范要兩種不同力學模型計算結果較吻合，在對結構薄弱部位采取一定的抗震加強措施后，可以認為結構滿足規(guī)范要求安全合理。
3.2抗震概念設計及抗震加強措施
.增強建筑物周圍剛度。由于建筑平面較為復雜，平面凹口深度較大，外伸較長，扭轉效應明顯。為了加強結構的抗扭剛度，對建筑物護墻體采取少開結構洞甚至不開結構洞的做法，適當弱化內(nèi)部主體結構，用以增加結構抗扭轉剛度，有利于縮短扭轉周期，調(diào)整整個結構第一、二、三周期中扭轉分量所占比例至合理范圍，同時調(diào)整抗側力構件布置使之均勻對稱，減少結構質心與剛心之間的偏心，以減少結構的扭轉效應。
.增強底部側向剛度。對于樓底部一層由于建筑設置商場而增加層高，因此特意將底部一層剪力墻厚度增加為300mm，以加強其側向剛度，使側向剛度變化均勻。
.加強結構延性設計。通過對連梁等耗能構件加強其合理性配筋的設計，對剪力墻底部加強區(qū)增加配筋率、提高暗柱配箍率，限制剪力墻在重力荷載代表值作用下的軸壓比，以及對結構位移較大部位加強其構件的延性等措施，以增加結構在地震下耗能能力。
.加強樓板的整體剛度。樓板是傳遞整個地震水平力的重要構件，因此我們對樓電梯間以及中間凹口部位附近的樓板均增加其板厚為120mm，并提高其配筋率。另外對縱向兩端的樓板也增加其板厚、提高配筋率，以提高整體剛度，保證樓層水平地震力的正常傳遞。
.在樓層凹口處根據(jù)需要增設拉梁以及拉結板，并加強配筋，以改善此薄弱部位的剛度及延性，從構造上加強平面的連續(xù)性。
4結論
.在高層建筑設計早期方案階段，運用抗震概念設計的理念，通過與建筑師、業(yè)主協(xié)調(diào)，調(diào)整結構布置，盡量做到平面及豎向不超限，使結構體系、結構體型的規(guī)則性及整體性滿足規(guī)范的規(guī)定。
.如平面超限不可避免，應調(diào)整抗側力結構布置，用加強周邊弱化內(nèi)部結構的方法，提高結構抗扭剛度，滿足規(guī)范規(guī)定的扭轉不規(guī)則指標即位移角和周期比的最大要求。
.通過改變剪力墻厚度的方法，避免結構豎向剛度的突變。
.抗震計算各項指標滿足規(guī)范要求后，再對結構抗震薄弱環(huán)節(jié)進行抗震構造加強。
參 考 文 獻
中圖分類號：TU318+.1 文獻標識碼：A
現(xiàn)代高層建筑出現(xiàn)在19世紀，1960年以后，建筑材料、結構體系和施工技術的不斷發(fā)展，進入了大量建造50層以上高層建筑的時代。高層建筑結構的材料主要是鋼筋混凝土和鋼。除了全部采用鋼材的鋼結構和全部采用鋼筋混凝土材料的鋼筋混凝土結構外，同時采用兩種材料做成的混合體結構和組合結構在近年來也得到了廣泛應用。但考慮到建設成本、維護成本、可模性等因素，鋼筋混凝土結構在未來很長一段時間內(nèi)仍然會作為高層建筑的主要結構類型。
一、高層建筑的特點
何謂高層建筑，其高度測量起始位置和終止位置在何處，世界上均無統(tǒng)一規(guī)定。在我國，《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》（JGJ3-2010）（下簡稱《高規(guī)》）規(guī)定：10層及10層以上或總高度超過28m的住宅建筑以及房屋高度大于24m的其他民用建筑混凝土結構為高層建筑。
相較于低層結構以豎向荷載為控制因素，在高層結構中，水平荷載往往成為了設計中的控制因素，建筑物的高度與荷載效應的關系一般為：N=f（H），M=f（H2），=f（H4）。由此可知，隨著高度的增大，位移增大最快，矩次之，軸力再次之。構件截面層次的強度、結構層次的剛度和穩(wěn)定性是高層建筑設計的核心控制指標。
在地震區(qū)，要求高層建筑有良好的抗震性能。在地震作用下結構具有良好的塑性變形能力。具體應使高層建筑達到“小震不壞，中震可修，大震不倒”的要求。
高層建筑的設計是一個系統(tǒng)工程，包括概念設計、構件設計、構造措施、維護保養(yǎng)手段等。如果將其與人做對比，那么概念設計無疑是高層建筑的DNA，決定了建筑物先天條件；構件設計和構造措施，類似人的后天成長和學習；與人類一樣，維護保養(yǎng)可以使建筑物更長久更安全地服役。
二、抗震概念設計的含義
因其豐富內(nèi)涵，概念設計對高層建筑結構設計具有相當重要的作用，盡管多年以來在高層建筑結構的教育和培訓中受到普遍重視，但當前結構工程師對結構設計軟件的依賴和面向應用的高等教育模式又往往將其淡化了。結構概念設計并非強調(diào)計算方法和計算的準確性，它強調(diào)的是一種抗震設防理念在結構設計每一步驟中具有體現(xiàn)，包括方案設計階段、初步設計階段和施工圖設計階段等，它是結構工程師水平的體現(xiàn)。
概念設計是根據(jù)試驗數(shù)據(jù)、震害現(xiàn)象和工程經(jīng)驗提煉、總結出的基本設計原則和理念，是一種定性設計。
三、概念設計的目的和重要作用
在進行建筑抗震設計時，原則上應滿足二階段三水準的設計原則。第一階段的設計，通過計算保證強度要求和變形要求。第二階段的設計，通過彈塑性層間側移驗算結構的彈塑性變形，實現(xiàn)“大震不倒”的第三水準抗震設防要求。我國設計規(guī)范主要通過良好的抗震構造措施來實現(xiàn)“中震可修”的第二水準要求。概念設計在總體上把握抗震設計的基本原則，以滿足抗震設防要求。概念設計的重要性還在于現(xiàn)行建筑抗震設計方法存在以下問題：（1）地震影響的不確定性；（2）地震作用計算方法的近似性；（3）結構內(nèi)力分析方法的近似性。
四、抗震概念設計的基本內(nèi)容
《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011-2010）（下簡稱《抗規(guī)》）對抗震概念設計作了全面具體的規(guī)定，使概念設計更容易理解，也使更多的設計人員便于掌握和運用概念設計。規(guī)范明確了概念設計包含的3個基本內(nèi)容：（1）重視結構的規(guī)則性；（2）選擇合理的結構體系；（3）結構構件的延性設計。
五、概念設計的核心準則及其保證措施
（一）核心準則
“強節(jié)點弱構件”――防止節(jié)點核心區(qū)破壞先于構件；“強柱弱梁”――防止結構塑性鉸先在柱內(nèi)出現(xiàn)，要求柱的抗彎能力高于梁的抗彎能力；“強剪弱彎”――防止構件發(fā)生剪切破壞，要求構件受剪承載力高于受彎承載力。
（二）保證措施
保證措施有兩個方面：一是合理選擇確定結構屈服水準（也可以說承載能力）的地震作用。這個地震作用通常小于或明顯小于設防烈度地震，但它必須與結構的延性能力相協(xié)調(diào)。二是制定有效的抗震構造措施使結構確實具備所需要的保持豎向承載力條件的非彈性變形能力。這兩個方面在《高規(guī)》中有詳細的規(guī)定。如：《高規(guī)》第3.9節(jié)（抗震等級）的要求，我國規(guī)范對鋼筋混凝土延性等級的劃分以烈度區(qū)為主要依據(jù)，但還要考慮各類結構構件以及同一類結構中不同組成部分對延性的不同需求，因此《高規(guī)》建立了“抗震等級”（即抗震措施的等級）的概念，并將其劃分為一、二、三、四級。這樣，只需規(guī)定各抗震等級對應的內(nèi)力調(diào)整和構造措施，所有不同類型結構在不同抗震設防標準下的對應抗震手段就都清楚了?？傊陡咭?guī)》中許多條文都是概念設計的內(nèi)容，都與“三強三弱”密切相關。
六、加強抗震概念設計的建議
（1）結構工程師不應被設計軟件束縛，應該對概念設計有清晰認識，通過概念設計使建筑結構更合理；對《高規(guī)》及《抗規(guī)》應加強學習理解，對各條規(guī)范內(nèi)涵應注意把握，對規(guī)范條文的邏輯聯(lián)系應加強體會。在實踐中，保證對各條概念設計條文的正確執(zhí)行；（2）結構工程師應當善于模仿、學習、創(chuàng)新，善于從別人的結構方案中獲得新的靈感；（3）建筑師也應加強結構專業(yè)知識的學習，掌握基本的建筑力學和結構設計概念，在方案階段就盡力保證建筑結構布局和造型的美觀合理，并注意與結構工程師配合溝通，避免出現(xiàn)因溝通不暢導致的項目進展阻滯。
結語
高層建筑結構設計遵循如下的流程：方案選擇、概念設計荷載水平計算各種工況下結構內(nèi)力及變形計算第一次內(nèi)力調(diào)整荷載組合第二次內(nèi)力調(diào)整構件設計及剛度驗算。概念設計貫穿了整個設計流程，尤其是在結構選型和布置階段，嚴格執(zhí)行概念設計足以幫助建筑結構擁有良好的先天安全與穩(wěn)定優(yōu)勢，在后續(xù)構件設計及剛度驗算時更容易滿足和通過。概念設計也是體現(xiàn)一個結構工程師水平高低的重要方面。無論是教學、科研還是工程實踐，概念設計都應該是重點和核心內(nèi)容。
參考文獻
[1] JGJ 3-2010，高層建筑混凝土結構技術規(guī)程[S].
中圖分類號：[TU208.3] 文獻標識碼：A 文章編號：
1 高層建筑抗震設計的必要性
自上世紀世紀70年代以來，從唐山地震到汶川地震及玉樹地震的發(fā)生，結構工程師在總結歷次地震災害的經(jīng)驗中逐漸認識到宏觀的“概念設計”比以往的“數(shù)值設計”對工程結構抗震來說，更為重要，因此，人們對于概念設計愈來愈重視?？拐鸶拍钤O計就是從結構總體方案設計一開始，就運用人們對建筑結構抗震已有的正確知識去處理好結構設計中遇到的諸如房屋體型、結構體系、剛度分布、構件延性等問題，從宏觀原則上進行評價、鑒別、選擇等處理，再輔以必要的計算和構造措施，從而消除建筑物抗震的薄弱環(huán)節(jié)，以達到合理抗震設計的目的。概念設計要求下程師運用思維和判斷力，根據(jù)從大量震害經(jīng)驗得出的結構抗震原則，從宏觀上確定結構設計中的基奉問題。因此，工程師必須從主體上了解結構抗震特點，振動中結構的受力特征，抓住要點，突出主要矛盾，用正確的概念來指導概念設計，才會獲得成功。
2 我國高層建筑抗震設計中的一些問題
2．1 高度問題
按我國現(xiàn)行高層建筑混凝土結構技術規(guī)程(JGJ3―2002)規(guī)定，在一定設防烈度和一定結構型式下，鋼筋混凝土高層建筑都有一個適宜的高度。這個高度是我國目前建筑科研水平、經(jīng)濟發(fā)展水平和施下技術水平下。較為穩(wěn)妥的，也是與目前整個土建規(guī)范體系相協(xié)調(diào)的?？蓪嶋H上，已有許多混凝土結構高層建筑的高度超過了這個限制。對于超高限建筑物，應當采取科學謹慎的態(tài)度：一要有專家論證，二要有模型振動臺試驗。在地震力作用下，超高限建筑物的變形破壞形態(tài)會發(fā)生很大的變化。因為隨著建筑物高度的增加，許多影響因素將發(fā)生質變，即有些參數(shù)本身超出了現(xiàn)有規(guī)范的適宜范圍，如安全指標、延性要求、材料性能、荷載取值、力學模型選取等。
2．2 材料的選用和結構體系問題
在地震多發(fā)區(qū)，采用何種建筑材料或結構體系較為合理應該得到人們的重視。我國150m以上的建筑，采用的何種主要結構體系(框一筒、筒中筒和框架一支撐體系)，都是其他國家高層建筑采用的主要體系。在高層建筑中，應注意結構體系及材料的優(yōu)選。現(xiàn)在我國鋼材生產(chǎn)數(shù)量已較大，建筑鋼材的類型及品種也在逐步增多，鋼結構的加工制造能力已有了很大提高，因此在有條件的地方，建議盡可能采用鋼骨混凝土結構、鋼管混凝土(柱)結構或鋼結構，以減小柱斷面尺寸，弗改善結構的抗震性能。在超過一定高度后，由于鋼結構質量較小而且較柔，為減小風振需要采用混凝土材料，鋼骨(鋼管)混凝土，通常作為首選。
2．3 抗震設防烈度較低
許多專家學者提出，現(xiàn)行的建筑結構設計安全度已不能適應國情的需要，認為我國“取用了可能是世界上最低的結構設計安全度”，并主張“建筑結構設計的安全度水平應該大幅度提高”。此外，對于“小震不壞，中震可修，大震不倒”這個抗震設計原則，在新形勢下也有重新審核的必要。我國現(xiàn)行抗震設防標準是比較低的，中震相當于在規(guī)定的設計基準期內(nèi) (50a)超越概率為10％的地震烈度。我圍建筑結構抗震設計除了設防烈度較低外，具體抗震計算方法和構造規(guī)定的安全度也不如國外，在配筋率、軸壓比、梁柱承載力匹配等一系列保證抗震延性的要求上遠不如國外嚴格。隨著社會財富的增長，結構失效帶來的損失愈來愈大，加之結構造價在整個投資中的比例下降，因而有人主張結構在設防烈度下應該采用彈性設計。
3我國高層建筑結構抗震的具體設計
3．1 高層建筑結構抗震設計應重視建筑結構的規(guī)則性
在高層建筑中，結構的均勻性主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
(1)高層建筑主體抗側力結構兩個主軸方向的剛度要比較接近、變形特性要比較相近。這是因為實際的高層建筑結構都是三維的，實際的地震作用、風荷載具有任意的方向性，高層建筑主體抗側力結構兩個主軸方向的剛度比較均勻，就能具有比較良好的抗震、抗風性。
(2)高層建筑主體抗側力結構沿豎向斷面、構成變化比較均勻，不要突變。這里主要是指主體結構的層剪切剛度不要突變，這種均勻的高層建筑結構可以避免因薄弱層的破壞而引起的結構整體破壞，尤以強震區(qū)的高層建筑結構需特別注意。
(3)高層建筑主體抗側力結構的平面布置，應注意同一主軸方向各片抗側力結構剛度盡量均勻，應避免在主體結構的布置中設置一、二片剛度特別大而延性較差的結構，如長窄的實體剪力墻。此時，即使結構仍滿足對稱性和剛度的要求，但由于個別結構剛度巨大，地震發(fā)生時，將首先吸收極大的能量，應力特別集中，容易首先招致破壞，從而引起整體結構的破壞。同一主軸方向的各片抗側力結構剛度均勻，水平荷載作用下應力分布將比較均勻，有利于結構抗震延性的實現(xiàn)。
3．2合理的建筑結構體系選擇
高層建筑結構體系選擇是結構設計應考慮的關鍵問題，結構方案的選取是否合理，對安全性和經(jīng)濟性起決定的作用。
3．2．1結構體系應具有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑
①高層建筑樓屋蓋梁系的布置，應盡量使垂直重力荷載以最短的路徑傳遞到豎向構件墻、柱上去。②豎向構件的布置，應盡量使豎向構件在垂直重力荷載作用下的壓應力水平按近均勻，以避免豎向構件之間壓應力的二次轉移。而垂直重力荷載下豎向構件壓應力水平接近均勻是最合理優(yōu)化的結構選擇。③)轉換結構的布置，應盡量做到使卜部結構豎向構件傳來的垂直重力荷載通過轉換層1次至多2次轉換，即能傳遞到下部結構的豎向構件上去。④整體抗側力結構必須體系明確，傳力直接。抗側力結構一般由框架、剪力墻、簡體、支撐等組成，它們宜盡量貫通連續(xù)，若它們沿豎向要有變化，則變化要緩慢均勻。
3．2．2結構體系宜有多道抗震防線
框架一剪力墻結構是具有良好性能的多道防線的抗震結構，其中剪力墻既是主要抗側力構件，又是第一道抗震防線。因此，剪力墻應有相當數(shù)量，其承受的結構底部地震傾覆力矩不應小于底部總地震傾覆力矩的50％。同時，為承受剪力墻開裂后重分配的地震作用，任一層框架部分按框架和墻協(xié)同工作分配的地震剪力，不應小于結構底部總地震剪力的20％和框架各層地震剪力最大值的1．5倍兩者的較小值。剪力墻結構中剪力墻可以通過合理設置連梁(包括非建筑功能需要的開洞)組成多肢聯(lián)肢墻，使其具有優(yōu)良的多道抗震防線性能。連梁的剛度、承載力和變形能力應與墻肢相匹配，避免連梁過強而使墻肢產(chǎn)生較大拉力而過早出現(xiàn)剛度和承載力退化。一般情況下，聯(lián)肢墻宜采用弱連梁。
3．2．3結構體系宜具有合理的剛度
高層建筑結構設計的重要指標之一是主體抗側力結構的剛度合理。首先，主體抗側力結構的剛度要滿足規(guī)范規(guī)定的水平位移、整體穩(wěn)定、強度延性的要求，保證高層建筑結構能正常工作，這是高層建筑主體抗側力結構剛度的下限值，必須滿足。但是，總結工程設計經(jīng)驗，高層建筑主體抗側力結構的剛度不宜過大，應該合理，這是因為：①合理的高層建筑主體抗側力結構剛度以滿足和略大于規(guī)范限值即可，結構的延性和安全儲備主要依靠合理的結構構造和精心的設計。②主體抗側力結構剛度過大，結構的基本自振周期較短，地震作用加大，結構承受的水平力、傾覆彎矩加大，地基基礎的負擔加大，此時結構的截面和相應的構造配筋增加較大，不經(jīng)濟。
4抗側力結構和構件的延性設計
為提高結構和構件的延性水平，避免脆性破壞，應注意以下幾點：
(1)鋼筋混凝士框架結構應設置為“強柱弱梁”。
(2)剪壓比限制。現(xiàn)行的鋼筋混凝土構件斜截面受剪承載力的設計表達式，是基于斜截面上箍筋基本能達到抗拉屈服強度，其受剪承載力隨配箍特征值的增長呈線性關系。試驗表明，配箍特征值過大時箍筋不能充分發(fā)揮其強度，構件將呈腹部混凝土斜壓破壞；同時剪壓比對構件變形性能也有顯著影響，因此限制剪壓比，實質上也是對構件最小截面的要求。
(3)鋼筋混凝土框架的梁、柱應避免剪切破壞，即形成“強剪弱彎”。
(4)軸壓比限制。軸壓比是控制偏心受拉邊鋼筋先到抗拉強度，還是受壓區(qū)混凝土邊緣失達到其極限壓應變的主要指標。試驗研究表明，柱的變形能力隨軸壓比增大而急劇降低，尤其在高軸壓比下，增加箍筋對改善柱變形能力的作用并不共明顯。所以，抗震結構應限制偏心受樂構件的軸壓比。
(5)注意其他影響構件延性的因素，如剪跨比、縱向鋼筋配筋率、配箍率和箍筋型式、混凝土和鋼筋材料、鋼筋連接和錨同方式等，均應滿足抗震設計規(guī)范要求。
參考文獻：
