新型高层建筑抗震设计论文

摘要：该文从高层建筑结构抗震设计的主要内容入手，对高层建筑抗震设计中常出现的问题进行了分析，并进一步对高层建筑结构抗震设计的优化措施进行了具体的阐述。今天小编为大家推荐《新型高层建筑抗震设计论文(精选3篇)》，仅供参考，大家一起来看看吧。

新型高层建筑抗震设计论文 篇1：

高层建筑结构抗震分析与设计

【摘 要】建筑结构抗震分析与设计的重要技术政策是经济与安全关系。以发展的眼光来看，以我国高层建筑抗震设计的现有状况为基础，结合国际高层建筑抗震设计的发展趋势，文章分析其设计问题，探讨其设计方法。

【关键词】高层建筑结构抗震；现状；设计

引言

建筑结构的抗震设计是属于结构设计中的概念设计，能够在概念设计中清晰的表达。为了更好的做好建筑结构的抗震设计，在设计之前需要精确的掌控灾害能量的最大输入，结构体系，建筑结构的类型，刚度分布等相关问题。

一、建筑结构抗震设计的要点

地震的影响范围一般情况下都很大，一定区域内的建筑物都会受到一定的破坏。所以建筑物场所的选择对于结构的抗震设计及其总要。在选择建筑场地时要注意以下几个方面：地质结构坚硬、避开有较大坡度的山脚，周围地势开阔和避免地震多发地带。在结构的抗震结构设计中对于建筑物的高度有一定的规定和标准。因此建筑物的高度要严格按照国家标准设计。在一些地震多发地区，不仅仅要设计合理科学，还要注重建筑材料的性能。通常情况下，不同高度的建筑对于建筑材料也有一定的要求。一般都采用不同规格的钢筋混凝土结构。同时，为了提高结构的抗震性，在建筑结构抗震设计中，需要减小柱的轴压比，增大柱的截面尺寸。从抗震设计的科学角度来讲，减小柱轴压比主要是为了使柱子处于大偏心受压状态，从而避免这样的情况发生比如：纵向受力钢筋未达到受拉屈服但混凝土却被压碎。在建筑的抗震设计时，很多专家认为应该会提高建筑物抗震设计的等级。这主要是考虑到我国是地震多发国家。大型地震容易出现重现。或是50年，或是200年。建筑的抗震设计还存在一些其他的问题，比如在选择结构体系选型时，尽量可以采取承载能力高、延展性好和充足耗能性能的体系，主要是为了在地震发生时，建筑结构能够有足够的抗倒塌能力。同时在结构的刚性和强度方面要水平方向和竖直方向均匀分布。防止出现局部结构出现问题导致整体结构的倒塌。

二、分析结构抗震设计过程中存在各种弊端

（一）不能对建筑的高度进行有效的控制。在我国现阶段实施的有关规定中，针对比较常见的各种建筑结构体系规定了一了最大的适合高度。这个适合高度是与我国现阶段的经济发展、建筑研究以及施工技术的水平相符合的，其安全性和可靠性较高。在进行超高限建筑物的建设时，应该以科学严谨的态度为基础，因为超高限建筑物在地震力的影响下，可以改变其变形破坏性态，在增加建筑物高度的同时，很多影响因素都会随之发生质变，也就是指某些参数会超出有关规范的要求范围。

（二）无法避免建筑结构方面的弊端。在地震多发地区，对建筑材料或结构体系的选择方法和方式正在逐渐走入人们的关注视线。我国超过150米的建筑均采用框一筒、筒中筒以及框架一支撑这三种建筑结构体系。我国建筑材料大多数是由钢筋混凝土及混合结构构成，其主要结构是钢筋混凝土核心筒，变形控制基准是钢筋混凝土结构的位移限制。然而，由于其弯曲变形的侧移过大，仅仅依靠刚度很小的钢框架的配合协同工作对侧移进行减小操作，在加大钢结构负担的同时，所产生的效果也不理想，而且偶尔还会发生被迫增大混凝土筒刚度或是设置伸臂结构的情况，只有这样才会形成与规范侧移限值相符合的加强层。因此，对进行建筑材料或是结构体系的选择时，持严谨慎重的态度，能够为高层建筑抗震分析与设计提供重要的有利帮助。

（三）建筑结构的抗震措施技术落后。现阶段，我国的很多学者专家提出了有必要在新形势、新时代的背景下，对建筑抗震的设计原则和措施进行重新的审核的问题。我国建筑抗震标准低的最根本原因是国家财力物力的有限。在我国建筑结构抗震的设计中，不仅制定的标准要低与国际标准，而且在抗震计算、规定安全性的构造以及保证抗震延性的要求方面，都要落后于国外。建筑结构失效带来的损失随着社会经济的增长而不断加大，再加上结构造价比例在整个投资中出现下降现象，而有人因此提出了在设防烈度下弹性设计建筑结构的问题，尤其是在高烈度地区，对应用抗震结构和措施来促使结构安全性的提高提出了更进一步严格要求。

三、建筑抗震设计分析方法

（一）计算控制好轴向的承受力

对于一些层数比较低的建筑，其建筑的结构设计中可以简化对轴向的承受力的计算。在进行这样的建筑设计时，一般只要对建筑的弯矩受力进行考虑就可以，因为其轴力在该建筑中的作用不是很大。但是，对于高层建筑的情况就不同了，尤其注意在建筑结构设计中对轴向的承受力的计算和控制。高层建筑物一般其高度都是比较高的，所以所需的轴向的承受力也相应的增加，同时因为高度的增加而导致的轴向会更容易出现变形的情况，因此对轴向的承受力的设计更是要严格的把控。因为建筑的高度，从而导致了轴向力变大和负弯矩值减小，那么对下料的长度也会有影响。所以必须对建筑的轴向承受力进行精确的计算，然后做合适的调整，才能保证建筑的结构设计的完整和安全性。

（二）重视水平和侧移方面的设计

对于建筑的水平的承载力的设计和侧移的设计，是建筑结构设计中不可忽视的一部分。在现在建筑结构设计中，一般建筑要重视垂直方向的轴向承受力，而在高层建筑中会更加重视水平承载力。因此，在进行建筑的结构设计中，特别是对高层建筑的建造，，一定注重对其水平的承载力进行精密的计算。同时因为高度的关系也影响到侧移的大小，因此对结构侧移的设计直接关系到建筑的稳固性。随着建筑高度的不断的增加，在进行建筑结构设计时要保证结构的强度和抗侧移的能力，即使发生侧移，也能在可控范围内。因此，必须注重对建筑结构的水平和侧移的承受力，才能保证建筑的安全性。

（三）隔震和消能减震设计

有些高层建筑对于抗震的要求较为严格，除了要实现一般的抗震效果外，还有保证隔振、消能等方面的需求。因此，为了达到这些效果，首先，从场地与地基的角度来看，应该选择具有较高密实度的地基，因为高密实度的地基，可以减轻地震发生时所产生的能量给建筑造成的破坏，降低共振发生几率。对于不同建筑，其所要求的隔振系数有所不同，因此，在进行建筑结构设计时，一定要具体问题具体分析，选择相应的隔震支座，并且，也要考虑因风力所给建筑带来的负荷。对于隔振、消能方面的建筑构件的选择上，尽量采用延性好的材料，使建筑受地震能力带来的破坏降低。

（五）以位移为基础的抗震结构设计

在我国现阶段的抗震结构建设中，其设计过程是以承载力为基础的。在位移基础上对结构抗震进行的设计，是在二十世纪九十年代中期提出的，这是一种实现在功能基础上进行抗震设计的重要环节。根据抗震结构设计要求应该采用定量分析方法，此方法可以使结构变形能力符合预期地震作用下的变形要求。实现这一抗震设计，首先需要对简单结构的构件变形和配筋的关系进行详细分析和研究，并能根据变形要求来完成对构件的设计，然后在整个抗震结构进入弹塑性后，对构件与其变形的关系进行分析与研究，此时就需要运用二阶段抗震结构设计方法来进行设计，此设计方法为结构抗震设计的未来发展道路指明了一个新的方向。

结语

综上所述，虽然建筑的抗震设计和抗连续倒塌设计存在一定的相同点。但是不能够完全被取代，只是高度的结构抗震设计会提高建筑抗连续倒塌性能，要考虑的问题是复杂且多样，因此必须对所有必要的问题都要给予考虑，才能保证建筑的安全性。

参考文献：

[1]陈冬梅.平面不规则框—剪结构抗震性能分析[D].安徽建筑大学，2014.

[2]时建国.新型高层建筑结构和材料的抗震与设计探讨[J].广东科技，2014，08：129+120.

[3]王金月.高层结构设计的初步探讨[J].民营科技，2014，10：180.

作者：宁铮

新型高层建筑抗震设计论文 篇2：

高层建筑结构抗震设计优化措施探讨

摘 要：该文从高层建筑结构抗震设计的主要内容入手，对高层建筑抗震设计中常出现的问题进行了分析，并进一步对高层建筑结构抗震设计的优化措施进行了具体的阐述。

关键词：高层建筑 建筑结构 抗震设计 优化

近年来我国地震灾害发生的较为频繁，在地震发生时，建筑受到破坏性较大，而且部分建筑还会发生倒塌，所带来的经济损失和人员伤亡较大。高层建筑由于其层数较多，容积率较大，一旦在地震中出现坍塌会带来严重的损害。因此做好建筑抗震设计具有十分重要的意义，所以需要在设计时对其抗震性能进行重点关注和优化，有效的提高高层建筑的抗震性能。

1 高层建筑结构抗震设计的主要内容

抗震设计的基本原则是要满足抗震设防目标大震不倒、中震可修、小震不坏3个水准的要求，在确定这个原则时，需要按抗震设计两阶段进行设计，这两个阶段分别是多遇地震下的情况和罕遇地震的情况，前者采用弹性反应谱法，后者采用抗倒塌弹塑性变形验算。对一些超越规范的高层建筑，可以采用基于结构性能的抗震设计理论进行设计。

2 高层建筑抗震设计中常出现的问题

2.1 建筑平面和竖向不规则

随着经济水平的提高和大家对流动的艺术的追求，建筑师创作的平面和立面越来越复杂。进而平面和立面规则性超限的情况越来越普遍。这就使得建筑的抗震性能有很大的削弱。

2.2 地基的选取不科学

不同的地基类型对地震力的传递有不同的特点，高层建筑由于垂直高度较高，自身重量较大，所以在选址时，对于土质的硬度、密实度和对地形的开阔和平坦性具有较高的要求，而且要远离河岸，避免抗震危险性路段，这样才能确保高层建筑的基础具有较好的抗震性能，能够在地震力作用下具有较好的承受能力。但当前由于我国城市发展速度的加快，城市人口不断增加，很大一部分房地产开发商在进行高层建筑选址时都会更多的对其商业利益和商业开发空间进行考虑，这就导致高层建筑地基在选取上具有较多的适宜性和不科学性，从而使其抗震性能降低，在地震发生时高层建筑的基础破坏较为严重。

2.3 材料的选取不科学

近年来我国地震发生的较为频繁，这就需要在地震频发地区在进行高层建筑设计时，需要确保其结构体系的合理性，同时还要合理选择结构材料。但因为施工、经济等原因，轻质高强材料并没有合理的采用。还停留在增加水泥、增加钢筋、加大截面来刚性提高结构安全，运用新材料、减震、隔震材料用的少。

2.4 抗震设防烈度较低

限于我国的经济发达程度，目前我国的建筑的抗震设防烈度较低，中震相当于在规定的设计基准期内超越概率大约为10%的地震烈度，较低的抗震设防烈度放松了高层建筑的抗震要求。

3 高层建筑结构抗震设计的优化措施

要设计出具有较好的抗震能力的建筑应该从结构概念设计和构件设计两方面进行作手。

抗震概念设计对结构的抗震性能起决定性作用，因此新规范（规程）均在相关条文中强调了建筑与结构概念设计的重要性，并要求建筑师和结构工程师在高层建筑设计中应特别重视建筑结构设计中的概念设计

结构构件抗震的优化准则，即“四强四弱”“强柱弱梁”是指节点处柱端实际受弯承载力大于梁端实际受弯承载力；“强剪弱弯”是防止构件剪切的破坏，要求杆件的受剪承载力高于受弯承载力；“强节点弱杆件”是防止节点的破坏先于构件；对于杆件截面而言，“强压弱拉”是为避免杆件在弯曲时发生受压混凝土破裂的脆性破坏，使受拉区钢筋的承载力低于受压区混凝土受压承载力具体的可以从以下几点进行考虑。

3.1 选择有利的抗震场地

地震对建设在不同地质条件上建筑设施的破坏作用有明显差异。在施工做好地基地质勘察工作，确保建筑场地有利于建筑设施的抗震，应避开对抗震不利地段，当无法避开时，应采取适当的措施提高抗震能力。按照建筑场地地基地质特点和受地震破坏作用的强弱进行有效分类，根据建筑场地的实际情况合理采取抗震措施，如根据地基地质抗震设防类别、地基液化等级等实际情况合理选择采用合理的基础形式，或者有效消除地基液化沉陷现象。

3.2 选用合理的结构体系

体系问题是结构设计应把握的头等重要的问题。应注意体系的合理性问题，优先采用抗震能力强、延性好、耗能能力强、便于施工的具有多道防线的结构体系（如采用设置耗能连梁的抗震墙结构、框架-抗震墙、框架-筒体结构等）。避免采用抗震能力较低的板柱-抗震墙结构、框架结构、尤其是单跨框架结构等。

3.2.1 优化平面和立面设计

结构的简单性，即尽量均匀、对称。结构简单是指结构在地震作用力下具有直接和明确的传力途径。只有简单的结构，才能够易于把握建筑结构的计算模型、内力位移分析和结构薄弱部位，从而对结构的抗震性能也有更可靠的估计。对于为了满足建筑功能要求的平面和立面的不规则，可以采取以下几点给予改善。

3.2.2 提高结构的刚度和抗震能力

水平地震的作用是双向的，建筑结构设计应使高层建筑能抵抗任意方向的地震破坏。通常设计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伸的综合反映。结构刚度的选择不仅要能减轻地震破坏作用，还要注意控制结构变形的增幅，过大的变形会产生重力二阶效应，导致结构破坏、失稳。

3.2.3 结构的整体性

在高层建筑结构中，楼盖的设计对高层建筑整体性起到至关重要的作用，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结构，而且要求这些结构能协同承受地震作用。特别是竖向布置复杂或抗侧力构件水平变形特征不同步的结构，就更要依靠楼盖使抗侧力与结构能协同工作。

3.2.4 设置完善的抗震措施

抗震建筑结构体系应全面考虑到建筑物的设防烈度、房屋高度、场地、地基、基础、材料和施工等因素，经过技术、经济技术、经济条件综合考虑来确定。首先应设较多道抗震防线，从而避免因部分结构或构件破坏而导致整个高层建筑结构体系丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力减弱。合理的刚度和强度分布，会避免因局部消弱、突变性、过大的应力集中或塑性变形集中可能产生的薄弱部位。

3.3 选用合适的建筑材料

合理选择高层建结构材料也有利于提高建筑设施的抗震性能。从抗震设计的角度对建筑工程所用材料参数进行有效分析，选用符合高层建筑抗震要求的工程材料。尽量选用高性能混凝土和高强钢筋及其他高强轻质材料，以提高提高构件内力及抗震性能，并应积极运用新型减震、隔震材料。

4 结语

随着高层建筑技术的不断成熟，其抗震设计水平不断提升，高层建筑抗震设计的方案越来越趋向于科学和合理，再加之各种新技术和新材料的应用，高层建筑抗震性能不断提升，有效的提高了地震发生时建筑的安全性。

参考文献

[1] 王海翠.我国高层建筑抗震结构设计初探[J].科技传播，2011（10）：29，41.

[2] 郭霞飞.高层建筑结构抗震设计思想与工程实例分析[J].四川建材，2010（3）：120-121.

[3] 赵建荣.建筑结构抗震设计若干问题的探究[J].科技创新导报，2012（6）：45.

作者：曾建宁

新型高层建筑抗震设计论文 篇3：

高层建筑结构的抗震设计

【摘要】本文主要对高层建筑结构的抗震设计进行了相关阐述，随着我国经济的飞速发展，高层结构建筑大幅增加。由于我国地处地震多发带，高层建筑结构的抗震仍然是建筑物安全考虑的重要问题，抗震设防更是工程设计面临的迫切任务。本文通过分析地震作用下高层建筑结构的破坏特点，针对高层建筑结构抗震设计的基本方法进行探讨，以期通过本文的阐述对抗震设计方法进行总结，促进高层建设技术进步。结合自身工作经验，提出相关问题及看法，以便同行借鉴参考。

【关键词】高层建筑；抗震设计；破坏特点；设计方法

1．地震作用下高层建筑结构的破坏特点

随着社会经济的飞速发展，关于抗震设计也在不断优化。近几十年国内外发生的多次大地震资料中可以得出，在静荷载下受力合理的结构，在地震作用下就呈现出受力不合理而破坏，这是因为在地震作用下建筑物的动力反应有其特殊性，主要表现在以下几个方面。

1.1 地基方面

（1）在具有较厚软弱冲积土层场地，高层建筑的破坏率显著增高；（2） 地基土液化导致地基不均匀沉降，从而引起上部结构损坏或整体倾斜；（3） 建造在不利或危险地段的房屋建筑，因地基破坏导致房屋损坏。（4）当建筑结构的基本周期与场地自振周期相近时，因共振效应破坏程度将加重。

1.2 结构体系方面

（1）采用“填墙框架”的房屋结构，钢筋混凝土框架结构平面内柱上端易发生剪切破坏，外墙框架柱在窗洞处因受窗下墙的约束而发生短柱型剪切型破坏；（2） 采用框架一抗震墙体系的房屋结构，破坏程度较轻；（3）采用“底框结构”体系的房屋，刚度柔弱的底层破坏程度十分严重；采用“填墙框架”体系的房屋，当底层为敞开式框架间未砌砖墙，底层同样遭到严重破坏；（4）采用钢筋混凝土板、柱体系结构的建筑，因楼板冲切或因楼层侧移过大、柱脚破坏，各层楼板坠落重叠在地面。

1.3 刚度分布方面

（1）矩形平面布置的建筑结构，电梯井等抗侧力构件的布置当存在偏心时，因发生扭转振动而使震害加重；（2）采用三角形、L 形等不对称平面的建筑结构，同样在地震作用因发生扭转振动而使震害加重。

1.4 构件形式方面

（1）在框架结构中，通常柱的破坏程度重于梁、板；（2）钢筋混凝土多肢剪力墙的窗下墙通常会出现斜向或交叉裂缝；（3） 配置螺旋箍筋的混凝土柱，当层间位移角达到较大数值时，核心混凝土仍保持完好，柱仍具有较大的抵抗能力；（4） 钢筋混凝土框架如在同一楼层出现长、短柱并用的情况，短柱破坏较为严重。

1.5 房屋体形方面

（1）L形、T形、Y形等不规则平面房屋建筑破坏率显著增高；（2）有大底盘的高层建筑，裙房顶面与主楼相接处面积突然减小的楼层，即相邻楼层质量突变较大时，破坏程度加重；（3）防震缝设置宽度太小导致建筑物间发生碰撞破坏；（4）楼层平面形心与重心偏移越大，震害越严重。

2．高层建筑结构抗震设计的方法

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，注重抗震结构的设计，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，使结构的弹性变形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算的同时，还要控制建筑结构在地震作用下的层间位移限值；并且根据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要求。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

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，也就是适当的控制建筑结构的刚度，允许地震时结构的构件进入到具有很大延性的弹塑性或塑性状态，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，并取得了显著的成果，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。

我国传统文化中“以柔克刚”具有较高的思想价值，可以指导结构抗震设计中的很多实际问题。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，外观如同一张鼓满了风的帆，一共有56 层、321m高，就是运用拱结构抗震减灾的很好的例子。

2.4 重视建筑材料的选择

在高层建筑的抗震方案设计中，建筑结构材料的选择也非常重要。首先，我们可以对建筑材料的参数进行抗震性能的分析，从整体上对材料的参数变异性进行研究，而不能仅考虑建筑材料的承载力而忽略其他因素。从抵抗地震的角度来讲，就是要控制建筑结构的延性需求，这就要求我们从高层建筑建设施工的各方面，来选择符合抗震需求而且经济适用的建筑结构材料。

当然，在非结构材料的选用中，我们应优先选用轻质的建筑材料，以最大限度的减轻结构自重，从而有效地减少地震作用。

2.5 增多抗震防线的建设

高层建筑结构防震可以通过设置多道抗震防线，增强对地震的抵抗力。高层建筑物设置多道地震抵抗防线，第一道防线遭到破坏之后，有后备的第二道、第三道甚至更多的防线对地震的作用力进行阻挡，避免高层建筑物的倒塌。高层建筑结构进行抵抗地震设计时，可以采用具有多个肢节和壁式框架的“框架-剪力墙”等防震结构。

框架-剪力墙是具有性能较好的多道防线的抗震结构，其中的剪力墙是第一道抗震防线，也的主要的抗侧力构件。所以，剪力墙要足够多，保证它的承受能力较高，不小于高层建筑底部地震倾覆力矩的一半。同时，为承受剪力墙开裂后重分配的地震作用，任一层框架部分按框架和剪力墙协同工作分配的地震剪力，不应小于结构底部总地震剪力的20％和框架各层地震剪力最大值的1.5倍两者的较小值。剪力墙结构中剪力墙可以通过合理设置连梁(包括非建筑功能需要的开洞组成多肢联肢墙，使其具有优良的多道抗震设防性能。

3 结束语

现代城市的发展促使高层建筑的不断增多，结构的抗震设计也显得越来越重要。而新型结构体系结构形式复杂，分析难度大，全面细致的考虑结构各个构件和每个组成部分，成为今后新型结构体系设计和考虑的重点。所以我们在以后的设计过程中应该明了结构设计的重点在哪里。

参考文献：

[1]肖峻.浅析建筑结构分析与设计[J].中化建设，2008．

[2]范小平.高层建筑结构概念设计和抗震设计中相关的几个问题应用分析[J]. 福建建材，2008，(6)．

作者：王富刚