超高层建筑抗震设计范文

关键词:建筑设计；建筑抗震；问题及处理

中图分类号：TU2文献标识码：A

0引言

对于建筑抗震设计，至今仍然存在一种误解，似乎建筑抗震设计只是结构工程师的事，与建筑师关系不大。建筑抗震的实践表明，一个地震区建筑物，如果没有良好的建筑总体布置方案，单靠结构抗震计算和抗震的构造措施，在较强烈的地震作用下，仍是难以取得建筑抗震的较好效果，甚至减轻不了建筑物的震害程度。因此，只有建筑设计与建筑抗震设计有机地结合起来，建筑抗震设计水平才能达到一个比较完善的高度。

1建筑设计在建筑抗震设计中的几个主要设计问题

1.1建筑体型设计问题

建筑体型包括建筑的平面形状和立体的空间形状的设计。在建筑体型的设计中，应尽可能地使平面和空间的形状简洁、规则，在平面形状上，矩形、圆形、方形等对抗震来说，都是较好的体型。尽可能少做外凸和内凹的体型。尽量避免不对称的侧翼和过长的侧翼，在体型布置上使建筑结构的质量和刚度比较均匀地分布，避免产生因体型不对称导致质量与刚度不对称而引起建筑物在抗震时发生扭转反应。在建筑设计中，为了建筑立面美观和艺术上的创意，复杂的建筑体型是难以避免的，但是，在设计时一定要把建筑艺术、建筑使用功能同结构抗震安全很好地结合起来。

1.2建筑平面布置设计问题

建筑物的平面布置在建筑设计中是十分重要的部分，它直接反映建筑的使用功能和要求，同时它与建筑抗震关系很大，因此从概念上要解决的一个核心问题是，建筑平面设计上要尽可能做到使结构的质量和刚度分布均匀，对称协调，避免突变，防止产生扭转效应。在墙体布置上要均匀对称；在抗震墙（剪力墙）布置上尽量与结构抗震要求相结合；对刚度很大的楼、电梯井筒要居中布置，避免偏心扭转地震效应。在建筑平面布置的总体设计上要尽可能为结构抗侧力构件的合理布置创造条件，使建筑使用功能要求与建筑结构抗震要求融合成一体，充分发挥建筑设计在建筑抗震中的基础作用。

1.3建筑竖向布置设计问题

建筑的竖向布置设计问题在建筑设计中主要反映在建筑物沿高度（沿楼层）建筑结构的质量和刚度分布设计上。在工业和民用建筑中，无论单层和多层都存在此类问题。在建筑设计中，尽可能使建筑物沿竖向的刚度分布比较接近，应特别重视使剪力墙布置比较均匀并使其能沿竖向贯通到建筑底部，不应中断或不到底；尽量避免某一楼层刚度过小；尽量避免产生地震时的扭转效应。

2.建筑设计中需重视的几个抗震问题

2.1建筑构件（非结构构件）设计及建筑连接节点构造设计问题

随着建筑立面和室内空间装饰标准的提高与发展，在建筑设计上采用的建筑构件品种、材料和形式越来越多。例如，立面上大量采用的外贴瓷砖，外贴、外挂大理石、花岗岩板材，还有，外挂的玻璃幕墙等；室内装饰普遍采用的空中吊灯、吊顶，较高装饰标准采用的人工艺术造景、壁雕、悬挑的装饰画、竖立的雕塑制品等。所有这些立面和室内的装饰，都有一个其本身材料和构造是否能抗御地震震动的问题，同时还有与建筑物主体结构可靠连接的问题。

因此，在建筑设计采用玻璃幕墙时，必须使玻璃幕墙具有足够的强度和变形能力，在其与主体结构的连接构造上，要将连接节点设计成能沿水平向有相应变位能力的节点构造，使其与建筑物的地震变形脱开，不给外挂的玻璃幕墙造成变形破坏。对于外挂的大型石材面板与主体结构的连接构造也应按上述要求考虑处理。对直接外贴的板材和瓷砖，则必须使其与主体结构能牢固锚拉和粘结，使其在地震时不脱开、不坠落。

对室内的各种装饰，尤其是悬吊的大型灯具、浮挂的雕塑、各种悬挑的人工艺术造景等，在建筑设计上，一定要重视其在地震发生时的抗震稳定性，在其与主体结构的连接构造上也宜考虑它有一定的相对于建筑物的变形能力和必要的节点连接强度，防止其在地震中发生坠落或倒塌伤人。

在建筑设计中，还有相当多的属于建筑布置的非结构构件，如内隔墙、内隔断、玻璃隔断、壁橱（柜）等，也要考虑它们与主体结构（柱、墙）的牢固锚拉，保障其抗震稳定性，不发生倒塌破坏，或采用与主体结构脱开的保障自身稳定的抗震措施。

2.2建筑上应满足的设计限值控制问题

现行《建筑设计抗震规范》对房屋建筑在建筑设计中应考虑的一些抗震要求的限值控制提出了规定。这些规定，在建筑设计中应予以遵守。

一是房屋的建筑总高度和层数。例如，在设防烈度为8度时，粘土砖多层房屋的总高度不宜超过18m，层数不宜超过6层；底层框架多层砖房的总高度不超过16m，层数不宜超过5层；钢筋混凝土框架房屋的总高度不超过45m；框架抗震墙高层建筑的总高度不宜超过100m等。而在目前实际设计中，有的总高度超规，有的层数超规，还有的在建筑设计中总高度虽未超规，但房屋的高宽比超过规定。所有这些超规，都可能对建筑物的抗震安全带来不利，特别是对于高宽比过大的多层、高层建筑更是不利，因为在这种情况下，存在房屋的整体抗震稳定问题。应该说，这些限值的控制在建筑设计上只要重视抗震是完全可以做到的。

二是对房屋抗震横墙间距和局部墙体尺寸的限值控制。例如，设防烈度为8度时，多层砌体房屋的抗震横墙间距不宜超过15m(现浇楼盖)和11m（装配式楼盖），底层框架多层砖房的抗震横墙间距不超过18m等。对抗震横墙间距的最大限值控制，是因为当横墙间距过大时，楼盖的平面刚度削弱，水平地震力不能即时传递，使纵墙的侧向变形加大，抗震承载力降低，甚至导致纵墙的侧向失稳而破坏倒塌。对房屋局部墙体尺寸最小限值的控制，是因为这些部位的墙体（包括承重和非承重外墙的尽端墙、内墙的阴角及高出屋面的女儿墙）在小于规定的最小限值时，墙体截面的抗震强度（抗弯、抗剪）就不能满足要求，就会导致墙体的开裂和倒塌破坏。所以，在建筑进行平立面布置设计时，要考虑这些来自实际震害经验的设计控制规定，使建筑设计为抗震提供良好的基础。

2.3屋顶建筑的抗震设计问题

屋顶建筑存在的主要问题，一是过高，二是过重。这样的屋顶建筑，加大了变形，也加大了地震作用，对屋顶建筑自身和其下建筑物的抗震都不利。当屋顶建筑的重心与下部建筑的重心不在一条线上、且前者的抗侧力墙体与其下楼层的抗侧力墙体上下不连续时，更会加强地震的扭转作用，对建筑物抗震更不利。为此，在屋顶建筑设计中，应尽量降低其高度；采用高强轻质的建筑材料和轻型的艺术造形，使屋顶建筑结构的质量和刚度分布比较均匀，地震作用沿结构的传递比较通顺；使建筑重心与其下部建筑物的重心尽可能相一致；当屋顶建筑较高时，要使其具有较好的抗震稳定性，使屋顶建筑抵抗地震同时变形较小，而且不发生扭转地震作用。

3结束语

总的来说，建筑设计是建筑抗震设计的一个重要方面，建

筑设计与建筑抗震设计有着密切的关系，它对建筑抗震起着重

要的基础作用。一个优良的建筑抗震设计，必须是在建筑设计

与结构设计相互配合协作、共同考虑建筑抗震的设计基础上完成的。为此，要充分重视建筑设计在建筑抗震设计中的重要性，在建筑抗震设计中更好地发挥建筑设计应有的作用。

参考文献:

超高层建筑抗震设计范文

关键词：超限结构抗震设计性能目标优化措施

Abstract:thispapermainlyintroducesahigh-risebuildingofguangzhouoff-gaugedesign,thispaperfirstdescribestheprojectandthestructureoftheoff-gaugecorrespondingdesignthinking,inthetheoreticalanalysisandtheconceptdesign,underthepremiseoftheperformance-baseddesignbuildingsaseismicmethod,throughdifferentsoftwarecontrastanalysisandcalculationoftheintegrityandreasonablestructure.Thedesignprocessfortheproblemsfoundinmakecorrespondingimprovementmeasures,optimizethestructure,achievefinallyoverrunthedesignrequirements,throughtheoff-gaugereview.Keywords:overrunstructureseismicdesignperformanceobjectiveoptimizationmeasures中图分类号：U452.2+8文献标识码：A文章编号：

1、工程概况

本项目位于广州市中山一路，建筑用地面积4930m2，总建筑面积为16687m2，地上11层，地下2层，建筑总高度为42.00米。本工程为框架-抗震墙结构，设计基准期50年，抗震设防类别为丙类，设防烈度7度，设计基本地震加速度0.10g，地震分组为第一组，Ⅱ类场地，特征周期0.35s。结构整体模型见图1。

2、超限情况

2.1如图2所示，建筑首层与二层之间存在局部的夹层，形成大部分跨层墙柱，使首层嵌固端侧向刚度比不满足规范[1]要求。

2.2如图3所示，建筑二层位置存在局部的大梁转换，致使竖向构件不连续。

图2夹层（建筑首层与二层之间）图3大梁转换（建筑二层）

2.3如图4所示，建筑四层左边大开洞，开洞面积大于30%，造成楼板不连续[1]。

图4大开洞（建筑四层）图5尺寸突变及错层（建筑六层）

2.4如图5所示，建筑六层位置左边竖向构件收进尺寸大于25%，造成尺寸突变[1]；右边整体错层1.5m，超过普通梁高。

2.5如图6所示，建筑九~十一层位置由于竖向收进后造成上部长宽比较大，呈现狭长条状，容易形成鞭梢作用，很难控制其位移比[1]。

2.6从平面图可以看出，建筑平面呈双矩形角部重叠形[1]，同时使重叠位置形成了细腰部位[2]

根据《广东省超限高层建筑工程抗震设防专项审查实施细则》（粤建市函[2011]580号）要求，本工程超限情况如表1。

本工程高度未超过规定限值，结构类型符合现行规范的适用范围，不属于复杂高层建筑，但存在扭转不规则、凹凸不规则、楼板不连续、尺寸突变及竖向构件不连续等4项不规则，属于超限高层建筑。

3、超限设计要求

根据规范[3]要求，建筑结构以“三个水准”为抗震设防目标，即“小震不坏、中震可修、大震不倒”。本工程总体按性能目标C要求设计，即在多遇地震（小震）下满足第1抗震性能水准的要求，在设防地震（中震）下满足第3抗震性能水准的要求，在罕遇地震（大震）下满足第4抗震性能水准的要求。不同抗震性能水准的结构构件承载力设计要求见下表2。

4、超限设计分析

本工程采用两个不同力学模型的空间分析程序进行计算对比分析，选用SATWE软件（简化墙元模型，2010版）和GSSAP软件（细分墙元模型，15.0版）。

4.1针对结构存在局部跨度16.8m转换梁柱情况，采用振型分解反应谱方法计算竖向地震作用效应。结果表明在竖向地震作用下，转换柱轴压比及梁柱配筋均满足要求。

4.2为了提高框架作为第二道防线的抗震承载力及性能，框架抗震等级提高一级，轴压比限值也相应提高。

4.3采用弹性时程分析法对结构进行多遇地震下的补充计算，根据要求选择图7三条地震波，结果三组加速度时程的各楼层剪力和层间位移角的结果小于或接近于规范反应谱结果，反应谱结果在

TH1TG035（天然波）TH2TG035（天然波）RH2TG035（人工波）

弹性阶段对结构起控制作用。只有Y向存在12层（即建筑9层）以上楼层的剪力比振型分解法稍大的情况，如图8所示。对这些楼层施工图设计时，将振型分解法的地震作用适当放大，使其能基本包络时程分析的结果。

4.4对除普通楼板、次梁以外所有结构构件的承载力进行中震设计，根据其抗震性能目标，结合《高规》相关公式，进行性能计算分析。本工程关键构件的受剪承载力按中震弹性的计算方法计算，即不考虑地震组合内力调整系数，但考虑荷载作用分项系数，考虑材料分项系数和抗震承载力调整系数。关键构件正截面承载力以及

其他构件的承载力验算按中震不屈服的计算方法计算，即计算中不考虑地震组合内力调整，荷载作用分项系数、材料分项系数和抗震承载力调整系数均取为1.0[4]。

4.5本工程存在凹凸不规则，细腰平面及楼板不连续等不规则情况，为了满足抗震性能目标的要求，并确保在地震作用下楼板能可靠地传递水平力，采用GSSAP进行了中震和小震作用下的弹性楼板应力分析。结果显示，除了剪力墙筒与板交接的地方以及楼板拐角处出现应力集中外，各工况下板正应力与剪切应力均满足要求。

4.6按规范要求的“大震不倒”的抗震设防目标，采用PUSH&EPDA程序对建筑物在罕遇地震作用下进行静力弹塑性推覆分析。X、Y方向推覆，关键构件均未出现屈服，只有底部在推覆方向受拉一侧的个别剪力墙出现损坏的情况，经查看可知均为面外拉弯损坏，受剪承载力满足规范要求。

5、超限优化措施

5.1通过提高关键部位及底部剪力墙墙肢的延性，使抗侧刚度和结构延性更好地匹配，达到有效地协同抗震。首先，通过提高约束边缘构件的配箍率、竖向分布筋配筋率等措施提高第一道防线的承载能力，其次，框架部分的抗震等级和轴压比限值按框架结构的规定取用，以提高第二道防线的承载能力[5~7]。

5.2根据计算结果对楼板边缘、转角等应力集中的地方进行加强，特别是平面细腰部位楼板加厚为150mm，配置45度斜向钢筋，并适当加强边梁配筋。

5.3针对本工程尺寸突变等竖向不规则的情况，适当增加结构的振型数，以考虑高阶振型的影响，并适当加大收进处上下层的竖向构件和水平构件的最小配筋率，相关竖向构件箍筋全长加密。

5.4扭转不规则使主体结构薄弱部位通常出现在整体结构边缘区域，设计时采取减小边缘结构竖向构件轴压比、剪压比及提高配箍率、配筋率等措施，提高结构延性，避免脆性破坏[8]。特殊情况下，还可以增设芯柱，以提高柱子的延性。

5.5转换构件范围内楼板厚度取180mm，通过考虑竖向地震和全楼弹性的模型对转换柱与转换梁进行分析，同时确保中震下其满足抗弯不屈服，抗剪弹性，大震下处于不屈服状态。

5.6跨层柱考虑二阶效应的影响，确保中震下抗弯不屈服，抗剪弹性。

5.7采用中震和小震作用下弹性楼板应力分析，以考虑跨层及错层墙柱的实际受力情况。

6、结语

本工程采用两个空间结构分析程序SATWE和GSSAP进行计算，对关键构件采用两个计算程序的包络值进行设计。按规范要求，选用两组天然地震波和一组场地人工波，对结构作弹性时程分析，并将结果与反应谱分析结果相比较。对关键构件进行中震验算，了解其抗震性能，并采取相应加强措施。对整体结构进行罕遇地震下的PUSHOVER分析，以确定结构能否满足第二阶段抗震设防水准要求，并对薄弱构件制定相应的加强措施。从多方面多途径进行结构分析与设计，并采取相应的优化措施，最终分析表明结构的工作状态和抗震性能均能达到设计的预期目标和规范要求。该工程已通过结构超限审查，并完成了初步设计及施工图设计。

参考文献

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[2]甘丹,张敬书等.细腰复杂截面高层建筑抗震性能分析[J].西北地震学报,2008（4）

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[4]吕西林.超限高层建筑工程抗震设计指南[M].上海：同济大学出版社,2009

[5]赵耀普,卫文.招商酒店抗震设计[J].建筑科学,2011

[6]吕西林,李学平.超限高层建筑工程抗震设计中的若干问题[J].建筑结构学报,2002（4）

[7]姜安庆等.某超限高层建筑结构分析与优化[J].四川建筑科学研究,2004（3）

超高层建筑抗震设计范文篇3

【关键词】高层住宅楼；高宽比；超限结构；抗震设计

1前言

近年来，随着城市建设的大力开发，为了提高土地的利用率，高层住宅楼中高宽比超限结构也越来越多，这不仅给设计计算分析带来了难度，而且加大了抗震研究的难度，需要根据具体情况具体计算分析和设计，提出合适必要的抗震加强措施。对于结构工程而言，给出结构在不同强度地震作用下的反应值，使研究和设计人员注重对结构地震作用下地震反应分析。在超限高层建筑的结构抗震设计中，有助于提高高层建筑工程抗震设计的可靠性，促进高层建筑技术发展。设计者需要根据具体工程实际的超限情况，必要时还要进行模型试验，业主也需要提供相应的资助，以期保证结构的抗震安全性能。高层建筑工程抗震设防专项审查实践表明，有的工程在抗震审查中由专家组的专家提出某些基于性能的设计要求。

2高层住宅楼高宽比超限结构抗震设计的重要性和意义

城市化进程让人们的生活质量水平不断提高，而住宅楼是人们生活赖以生存的空间，住宅楼的安全是保证人们生活质量的基本保障。目前流行的高层住宅楼在安全问题上是一项挑战，特别是抗震设计方面的威胁，给设计者和施工者带来了更加严厉的要求。超高层建筑工程是一种建立在现代化技术下的建筑接哦股，在人们对空间的成分利用的前提下应运而生的，反映了人们对充满现代感和时代感的城市生活的追求。超限高层建筑工程自身的结构特点比较复杂，超出了我国对建筑工程的规定，因而其抗震设计是超高建筑工程的重大难题。建筑物的抗震安全性和人民的生命财产安全密不可分，必须认识到超限高层建筑工程抗震设计的重要性。高层住宅楼高宽比超限结构的抗震设计只管重要，不仅是人民生命财产安全的重要保证，同时也是社会发展的需要所在。

3高层住宅楼高宽比超限结构的抗震设计研究

3.1高层住宅楼高宽比超限结构的抗震设计理念

与一般的超高层结构、高宽比超限高层结构一样，高层住宅楼高宽比超限结构的抗震设计理念也是经济与性能的抗震设计。基于性能的抗震设计，是为了能够根据建筑物的重要性和用途，由不同的性能目标提出的一种抗震设计理念。设计分为不同的抗震设防标准，这是因为在建筑物整个生命期内，可能遭遇发生的地震是不同程度的。为了进一步改善结构抗震性能，相继提出一些新规范及旧规范的修改计划。基于性能的抗震设计，要求结构在不同水平地震作用下具有明确的性能水平，目标性能水平的确定要综合考虑来优化确定。基于性能的抗震设计思想，对于具体的工程结构，设计人员提出几种抗震性能目标及对应的造价，由设计人员根据所选定的性态目标进行抗震设计，使结构满足预期的抗震性能目标。

3.2高层住宅楼高宽比超限结构抗震设计基本原则

从世界范围来看，抗震的主要原则是“小震不坏，中震可修，大震不倒”。在实践过程中，大部分建筑物符合了抗震规范设计，但是在中小地震过程中，可能造成建筑物的某些结构正常使用功能的丧失。高层住宅楼高宽比超限结构的抗震设计理念是基于性能的抗震设计理念，如何把这种理念合理并且简单实用地应用到实际中，主要遵循两个基本原则。第一，传统基于力的设计原则，即首先进行基于地震作用的强度设计，然后进行变形验算，采用可靠度理论和优化思想来确定。第二，直接基于位移的抗震设计原则，即采用结构位移作为结构性能指标，这种方法采用结构对应最大位移进行变形设计，与结构实际情况更为符合。

3.3高层住宅楼高宽比超限结构抗震设计要点

针对宽度和高度比超限的住宅楼的设计，其要点是一般连体板主要用来计算建筑物的连体部位和周边，同时还要考虑地震的竖向作用。对在超限高层住宅楼工程中，主要依据就是结构的抗震概念设计，防止出现过大的扭转，对于抗震薄弱部位的保护措施能够加强并得以保证，逐步改善建筑的抗震性能。综合考虑其建设过程中可能出现的各种不利因素和影响，基本要求就是要对框架结构进行超限的程度控制，以满足提高结构的延性的要求。高宽比必须要有一点或者一点以上符合规程、规范的相关规定，要对结构抗震进行计算分析，要求在超限高层建筑的设计中注意对抗震计算的控制，结构动力特性测试和抗震实验也必须进行过操作。

3.4高层住宅楼高宽比超限结构抗震措施

对于高层住宅楼高宽比超限结构来说，抗震设计措施首先是要注意底部剪力墙的厚度的加强，在连梁配筋的时候，采用交叉暗撑这种形式来加强其稳定性。在梁式转换层的设计上，同样也要注意剪力墙的厚度的加强，能够使转换层的侧向刚度符合规定的要求。超限高层建筑工程的抗震设计需要通过对已建成的工程进行分析和总结，抗震实验的验证等方面来实现。在加强构建的强度和刚度，对于每一项的超限，都需要要有相应的解决措施和方法来保证其抗震安全和受力的合理。对结构在地震作用下的内力和变形进行计算分析，应多取一些振型，振型数的取值多少应根据振型有效质量来确定，应验算结构整体的抗倾覆稳定性；并控制这些构件的轴压比，通过调整桩的布置，满足有关规范、规程的要求。

4总结

综上所述，高层住宅楼高宽比超限结构的出现，顺应了国家城市化的进程，也是城市土地资源紧缺情况的必要措施，高层住宅楼抗震设计和研究具有重要意义，抗震设计和研究过程中应该注意和避免一些问题，这对提高我国高层建筑领域的技能和水平，都有着重要的意义和作用。总之，高层住宅楼发展前景广阔，对其高宽比超限结构的抗震设计要求也将更加严格。

参考文献：

[1]牛发民.超限高层建筑结构抗震设计[J].中华建设，2012，（10）.

[2]方娇.某超限高层基于性能的抗震设计研究[D].合肥工业大学，2012.

[3]姜文辉，李智.超限高层建筑工程抗震设计中的若干问题[J].广东土木与建筑，2008（01）.

[4]罗建秀.高宽比超限高层建筑结构设计[J].甘肃科技，2008（16）.