試論高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)

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1、試論高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)摘要：古往今來，地震作為一種強(qiáng)烈的自然災(zāi)害，一直難以被避免和預(yù)防，尤其是近幾年來，高層建筑的日益增多，致使地震的發(fā)生所帶來的破壞逐漸變大，所以須在結(jié)構(gòu)上采取有效措施，從而使高層建筑的抗震性得以提高，本文從實(shí)際出發(fā)，對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)做了的探討。小清新：高層建筑抗震抗震規(guī)范抗震理論一、建筑結(jié)構(gòu)抗震的主要發(fā)展1、建筑結(jié)構(gòu)的抗震理念（1）我國在《建筑抗震規(guī)范》（GB50011-2001）這一規(guī)范中對(duì)建筑的抗震設(shè)防提出了兩點(diǎn)要求，即“三水準(zhǔn)、兩階段”，“三水準(zhǔn)”主要是指“小震不壞，中震可修，大震不倒”。當(dāng)遭遇到低于本地區(qū)的抗震設(shè)防烈度的多遇地震，即第一設(shè)防烈

2、度地震時(shí)，建筑物的結(jié)構(gòu)應(yīng)處于彈性變形階段，這時(shí)建筑物是處于其正常使用狀態(tài)。當(dāng)遭遇到相當(dāng)于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的基本烈度地震，即第二設(shè)防烈度地震時(shí)，建筑物的結(jié)構(gòu)屈服進(jìn)入了非彈性變形階段，這時(shí)建筑物可能會(huì)在一定程度出現(xiàn)破壞。但經(jīng)過簡單維修仍然可以繼續(xù)正常使用。當(dāng)遭遇到高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的罕遇地震，即第三設(shè)防烈度地震時(shí)，建筑物的結(jié)構(gòu)雖然遭遇到嚴(yán)重破壞，但其結(jié)構(gòu)的非彈性變形距離結(jié)構(gòu)的倒塌仍存在一定的距離，這樣就不會(huì)導(dǎo)致建筑物倒塌或者發(fā)生更為嚴(yán)重的破壞，這樣可以保障人員的安全。這三個(gè)不同水準(zhǔn)烈度的地震作用水平，可按三個(gè)不同的超越概率（或重現(xiàn)期）來進(jìn)行區(qū)分的:多遇地震：50年的超越概率約為63

3、.2%，重現(xiàn)期約為50年；設(shè)防烈度的地震（基本地震）：50年的超越概率約為10%，重現(xiàn)期約為475年；罕遇的地震：50年的超越概率約為2%-3%，重現(xiàn)期約為1641-2475年，平均發(fā)生期為2000年。對(duì)待建筑物的抗震的三個(gè)水準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)防的具體要求，主要是通過“兩個(gè)階段”的設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)完成的，主要方法和步驟如下：第一個(gè)階段：第一步是采用和第一個(gè)水準(zhǔn)烈度相對(duì)應(yīng)的地震動(dòng)參數(shù)，首先計(jì)算出來建筑物的結(jié)構(gòu)在彈性狀態(tài)下所承受的地震作用的效應(yīng)，并且與風(fēng)和重力的荷載效應(yīng)進(jìn)行組合。同時(shí)將承載力抗震調(diào)整系數(shù)引入其中。并進(jìn)行建筑物構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)，最終滿足第一個(gè)水準(zhǔn)的強(qiáng)度要求；第二步主要是采用和上述相同一的地震

4、動(dòng)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，得出結(jié)構(gòu)的層間位移角度，使得它不會(huì)超過抗震規(guī)范中所規(guī)定的極限值；并采用相對(duì)應(yīng)的抗震結(jié)構(gòu)措施，從而保證建筑物結(jié)構(gòu)能夠具有足夠的延性、塑性耗能和變形能力，進(jìn)而能自動(dòng)滿足第二個(gè)水準(zhǔn)所規(guī)定的變形要求。第二個(gè)階段：主要采用和第三個(gè)水準(zhǔn)相對(duì)應(yīng)的地震的動(dòng)參數(shù)，從而計(jì)算出來建筑物的結(jié)構(gòu)（尤其是柔弱的樓層和抗震薄弱的環(huán)節(jié)）的彈塑性樓層間的位移角度，使它能夠小于抗震規(guī)范中所要求的極限值。同時(shí)采用響應(yīng)的抗震構(gòu)造措施，進(jìn)而滿足第三個(gè)水準(zhǔn)所規(guī)定的防倒塌要求。（2）2010年12月1日，我國正式通過并施行了《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010），修訂后它共有14個(gè)章并且包含12個(gè)附錄的

5、內(nèi)容。其中，除了保持了2008年的局部修訂規(guī)定之外，它的主要修訂內(nèi)容為：修改并補(bǔ)充了關(guān)于7度(0.15g)和8度(0.30g)的設(shè)防抗震措施，并按照《中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》調(diào)整和設(shè)計(jì)地震分組；對(duì)土壤液化判別公式進(jìn)行了改進(jìn)；對(duì)地震影響系數(shù)曲線的阻尼調(diào)整參數(shù)、承載力抗震調(diào)整系數(shù)和鋼結(jié)構(gòu)昀阻尼比、隔震結(jié)構(gòu)的水平向減震系數(shù)的計(jì)算進(jìn)行了調(diào)整，并且對(duì)大跨屋蓋建筑水平和豎向地震作用的計(jì)算方法進(jìn)行了補(bǔ)充；對(duì)混凝土框架結(jié)構(gòu)的房屋和底部框架砌體的房屋的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范要求進(jìn)行了提高；并且提出了鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震等級(jí)和調(diào)整了抗震措施的相關(guān)規(guī)定；改進(jìn)了多層砌體房屋、混凝土抗震墻房屋、配筋砌體房屋的抗震措施；擴(kuò)大了隔

6、震和消能減震房屋的適用范圍；新增建筑抗震性能化設(shè)計(jì)原則以及有關(guān)大跨屋蓋建筑、地下建筑、框排架廠房、鋼支撐一混凝土框架和鋼框架一鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)規(guī)定。2、抗震設(shè)計(jì)的理論歷程擬靜力理論主要是在20世紀(jì)10～40年代期間發(fā)展起來的，它僅假定建筑物的結(jié)構(gòu)為剛性，并且地震力是水平作用在建筑物結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的質(zhì)心之上。反應(yīng)譜理論主要是在20世紀(jì)40～60年代期間而發(fā)展起來的，它主要是以強(qiáng)烈地震動(dòng)加速度的觀測(cè)記錄的增多和對(duì)地震過程當(dāng)中地表面運(yùn)動(dòng)特性的深入了解，及對(duì)建筑物的結(jié)構(gòu)動(dòng)力反應(yīng)特性的研究為基礎(chǔ)，它是由加理工學(xué)院的一些學(xué)者對(duì)強(qiáng)烈地震動(dòng)加速度的觀測(cè)記錄的特性進(jìn)行了分析后所取得的一個(gè)很重

7、要的成果。動(dòng)力理論主要是在20世紀(jì)70-80年代期間得到廣泛應(yīng)用的地震動(dòng)力學(xué)理論。它能得以快速發(fā)展和應(yīng)用，除因60年代以來，計(jì)算機(jī)技術(shù)和試驗(yàn)技術(shù)的快速發(fā)展以外，學(xué)者對(duì)各種建筑物結(jié)構(gòu)在地震的作用下的線性和非線性反應(yīng)的整個(gè)過程都有了較深入的了解，并且隨著強(qiáng)烈地震觀測(cè)臺(tái)站建設(shè)的逐漸增多，多種受損建筑物結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)記錄也在不斷地增多。動(dòng)力理論也被稱之為地震時(shí)程分析理論，它主要是把地震作為一個(gè)連續(xù)的時(shí)間過程，并且選擇具有代表性的地震動(dòng)加速度的時(shí)程作為地震動(dòng)態(tài)輸入，