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時間：2023-12-05 11:12:16
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中圖分類號：TU208文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
隨著經(jīng)濟(jì)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(shè)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(shè)計師們在安全設(shè)計性方面提供了諸多挑戰(zhàn)。其中，結(jié)構(gòu)安全設(shè)計就是一個十分重要的部分。
對于建筑抗震設(shè)計，至今仍然存在著一種誤解，似乎建筑抗震只是結(jié)構(gòu)工程師的事，與建筑師關(guān)系不大。因而，長期來只有對結(jié)構(gòu)設(shè)計的抗震設(shè)計規(guī)范和規(guī)定，卻沒有一本專門談建筑設(shè)計的抗震設(shè)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(shè)項目（建筑物），如果沒有良好的建筑總體布置方案，單靠結(jié)構(gòu)抗震計算和抗震構(gòu)造措施，在較強(qiáng)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(shè)計規(guī)范》的新修訂內(nèi)容中，在抗震設(shè)計的基本要求一章里，增加了針對建筑師建筑設(shè)計應(yīng)遵守的有關(guān)規(guī)定。有了這方面的規(guī)定，就可以使建筑設(shè)計與建筑抗震要求有機(jī)地結(jié)合起來，使建筑抗震設(shè)計水平達(dá)到一個新的比較完善的高度。
建筑設(shè)計中需重視的幾個抗震問題
1.建筑構(gòu)件（非結(jié)構(gòu)構(gòu)件）設(shè)計及建筑連接節(jié)點構(gòu)造設(shè)計問題隨著建筑立面和室內(nèi)空間裝飾標(biāo)準(zhǔn)的提高和發(fā)展，在建筑設(shè)計上采用的建筑構(gòu)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(biāo)準(zhǔn)采用的人工藝術(shù)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(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的連接構(gòu)造）不能適應(yīng)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(shè)計要求上，必須使玻璃幕墻具有足夠的強(qiáng)度和變形能力，在其與主體結(jié)構(gòu)的連接構(gòu)造上，要將連接節(jié)點設(shè)計成能沿水平向有相應(yīng)變位能力的節(jié)點構(gòu)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(jié)構(gòu)的連接構(gòu)造也應(yīng)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(jié)構(gòu)能牢固錨拉和粘結(jié)，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(gòu)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(shù)造景等，在建筑設(shè)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(jié)構(gòu)的連接構(gòu)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(qiáng)度，防止其在地震中發(fā)生墜落或倒塌傷人。在建筑設(shè)計中，還有相當(dāng)多的屬于建筑布置的非結(jié)構(gòu)構(gòu)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(jié)構(gòu)脫開的保障自身穩(wěn)定的抗震措施。
2.建筑上應(yīng)滿足的設(shè)計限值控制問題
根據(jù)大量震害的經(jīng)驗總結(jié)，現(xiàn)行《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GBJ11-89）對房屋建筑在建筑設(shè)計中應(yīng)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(shè)計應(yīng)予遵守。一是房屋的建筑總高度和層數(shù)。例如，在設(shè)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(shè)計中，有的總高度超過，有的層數(shù)超過；還有的在建筑設(shè)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(yīng)該說，這些限值的控制在建筑設(shè)計上只要重視抗震是完全可以做到的。而在某市的抗震設(shè)計審查中發(fā)現(xiàn)，建筑超高和高寬比過大的設(shè)計達(dá)14%之多。這說明在建筑設(shè)計中未能嚴(yán)格按照《規(guī)范》規(guī)定進(jìn)行設(shè)計的問題不是個別的，應(yīng)引起建筑設(shè)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(dāng)橫墻間距過大時，使縱墻的側(cè)向變形加大，抗震承載力降低，甚至導(dǎo)致縱墻的側(cè)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(qiáng)度（抗彎、抗剪）就不能滿足要求，就會導(dǎo)致墻體的開裂和倒塌破壞。所以，在建筑進(jìn)行平立面布置設(shè)計時，要考慮這些來自實際震害經(jīng)險的設(shè)計控制規(guī)定，使建筑設(shè)計為建筑抗震提供良好的基礎(chǔ)。
中圖分類號：TU198文獻(xiàn)標(biāo)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(dāng)?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(shù)的設(shè)計應(yīng)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(shè)計者應(yīng)該全面的認(rèn)識到這一點，在設(shè)計中規(guī)避一些不利的因素，提高設(shè)計的水平，促進(jìn)建筑的良好使用。
一、建筑工程設(shè)計與抗震性能技術(shù)的關(guān)系
建筑工程設(shè)計與抗震性能技術(shù)之間有著緊密的聯(lián)系，只有在設(shè)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(chǔ)。建筑工程設(shè)計是抗震性能技術(shù)的設(shè)計應(yīng)用的基礎(chǔ)，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，對建筑工程設(shè)計的改動較小。在建筑工程設(shè)計方案中，設(shè)計師應(yīng)充分考慮到建筑的抗震性能的要求，設(shè)計人員必須根據(jù)建筑方案合理、科學(xué)布置結(jié)構(gòu)部件，保證建筑結(jié)構(gòu)剛度的均勻分布，使建筑結(jié)構(gòu)的受力與變形能相互協(xié)調(diào)，從而提高建筑結(jié)構(gòu)的承載能力及抗震性能。在建筑工程設(shè)計若不考慮到建筑的抗震性能要求，就會導(dǎo)致建筑工程布局設(shè)計受到限制。通常情況下，為了提高建筑結(jié)構(gòu)部件的承載能力與抗震性能，則要增加建筑結(jié)構(gòu)的截面面積，但結(jié)果是會造成不必要的浪費(fèi)。因此在提高建筑工程抗震性能技術(shù)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(jìn)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(jié)構(gòu)設(shè)計不合理、抗震性能不足
現(xiàn)階段，我國建筑的抗震設(shè)計目標(biāo)還不明確，大多數(shù)房屋建筑的抗震性能還未能從設(shè)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(dá)到，會在地震強(qiáng)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(yù)留足夠的時間和空間。我國建筑結(jié)構(gòu)的不合理設(shè)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(zāi)害，這些先天性的設(shè)計缺陷會造成建筑結(jié)構(gòu)的巨大改變，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)部件失衡。加之農(nóng)村房屋樓間距設(shè)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(zhì)量不達(dá)標(biāo)
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(zhì)量，一味追求低價戰(zhàn)略搶占市場，因此造成部分建筑質(zhì)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(zhì)量的不達(dá)標(biāo)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(jìn)度，部分施工企業(yè)偷工減料、漠視抗震設(shè)計而施工，造成建筑物內(nèi)部承重墻地基不牢、圈梁過細(xì)、箍筋間距過大等多個分項均不符合抗震減災(zāi)設(shè)計的相關(guān)要求。另一方面，建筑施工過程中的監(jiān)管不力，也是導(dǎo)致鋼筋混凝土質(zhì)量不達(dá)標(biāo)、施工技術(shù)不到位、隨意改變建筑結(jié)構(gòu)破壞抗震性能等質(zhì)量問題的主要誘因。
三、建筑工程抗震設(shè)計的原則和基本內(nèi)容
1、原則
在建筑物抗震設(shè)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(dāng)建筑物遇到多遇地震時，其結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的承載力進(jìn)行驗算，是建筑工程抗震設(shè)計第一階段的彈性設(shè)計。第二，中震可修。當(dāng)建筑物遇到設(shè)防地震時，建筑物可能發(fā)生一定程度的損壞，經(jīng)過修補(bǔ)之后就可以繼續(xù)投入使用。這要求建筑設(shè)計時考慮到建筑結(jié)構(gòu)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(dāng)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(shè)計是前面兩個階段驗算和設(shè)計的分析過程，并采取相應(yīng)的抗震措施和技術(shù)來提高建筑物的抗震性能。
2、基本內(nèi)容
首先，當(dāng)建筑物采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)和抗震墻結(jié)構(gòu)時，其高度不得超過《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》規(guī)定的最大適用高度。當(dāng)采用的是抗震墻結(jié)構(gòu)和筒體結(jié)構(gòu)時，建筑工程為9度設(shè)防時，其高度不得超過《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》規(guī)定的最大適用高度；建筑工程為8度設(shè)防時，其最大高度應(yīng)是《建筑抗震設(shè)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(shè)防時，其最大高度應(yīng)是《建筑抗震設(shè)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(shè)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(shè)計規(guī)范》的要求。第三，在進(jìn)行建筑抗震設(shè)計時，至少要采用兩種力學(xué)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(guān)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(yīng)采取比《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》更嚴(yán)格的抗震措施。第五，當(dāng)建筑物有明顯薄弱層時，還應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)的彈塑性時程分析。
四、提高建筑工程抗震性能技術(shù)的措施
1、做好超限高層建筑設(shè)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(yán)重，因此在設(shè)計前要做好前期的準(zhǔn)備工作，主要對設(shè)計中涉及到的材料質(zhì)量、數(shù)量、規(guī)格等做好相應(yīng)的規(guī)劃設(shè)計，通過對材料的了解再進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計，尤其是材料的性能參數(shù)一定要做好詳細(xì)的分析，因為有很多材料類型差不多，但是，還是有著細(xì)節(jié)上的差別。另外，還應(yīng)對建筑地點的地質(zhì)地貌、周邊環(huán)境等進(jìn)行詳細(xì)的分析，這些因素對建筑抗震設(shè)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(guān)數(shù)據(jù)材料收集的全面性和準(zhǔn)確性。通過做好前期的準(zhǔn)備工作，不管是在建筑的整體設(shè)計還是對建筑的抗震設(shè)計需要將這些數(shù)據(jù)作為設(shè)計的基礎(chǔ)，進(jìn)而確保設(shè)計過程中避免出現(xiàn)一些誤差。
2、采用合理的結(jié)構(gòu)形式
建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的原則我國建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計應(yīng)該遵循相應(yīng)的原則，首先，建筑結(jié)構(gòu)必須具備足夠的延展性能，以便于在強(qiáng)度過大的地震作用下，建筑能夠保證應(yīng)有的安全性；其次，建筑結(jié)構(gòu)必須具備足夠的剛度，以防止地震災(zāi)害來襲時建筑產(chǎn)生大幅度的位置轉(zhuǎn)移和形狀扭曲；最后，建筑結(jié)構(gòu)的相關(guān)構(gòu)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(yù)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(biāo)號水泥來確保強(qiáng)度，采用成組砌筑的方法保證砂漿到位，達(dá)到抗震設(shè)防的相關(guān)要求；其次，磚混結(jié)構(gòu)的建筑，通常需要合理增設(shè)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(jié)筋必須按照相關(guān)規(guī)范布置、配筋最好一次性準(zhǔn)備齊全、墻體內(nèi)部預(yù)理鋼筋的位置需要從軸線和標(biāo)高等多種方面來確定，從而保證拉結(jié)筋設(shè)置處于最優(yōu)狀態(tài)。
3、明確建筑工程抗震設(shè)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(zhì)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(shè)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(shè)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(shè)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(dá)到這個要求的同時，還需要設(shè)計者充分考慮到建筑整體的抗震設(shè)計，要盡量以后者為主，畢竟后者是關(guān)乎到建筑物使用的安全性?？梢酝ㄟ^力學(xué)的知識來尋找建筑抗震設(shè)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(shè)計
屋頂設(shè)計是建筑抗震性能設(shè)計中的一項重要設(shè)計內(nèi)容，尤其是在現(xiàn)代高層與超高層建筑設(shè)計中，屋頂設(shè)計問題更為重要。根據(jù)近年來高層建筑抗震性能設(shè)計的審查結(jié)果可以看出，在建筑屋頂設(shè)計中主要存在過高或過重兩個問題。當(dāng)建筑屋頂設(shè)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(dāng)屋頂建筑與下部建筑的重心不處于同一條線時，尤其是當(dāng)屋頂建筑的抗側(cè)力墻和下部建筑的抗側(cè)力墻體不連續(xù)時，就容易產(chǎn)生地震的扭轉(zhuǎn)作用，從而影響建筑的抗震性能。因此在屋頂建筑設(shè)計過程中，應(yīng)盡可能降低其高度，并采用一些高強(qiáng)輕質(zhì)材料，通過保證建筑結(jié)構(gòu)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(jié)束語
總而言之，抗震性能設(shè)計作為建筑工程設(shè)計中的重要組成部分，與建筑設(shè)計之間有著密切的聯(lián)系。良好的建筑抗震設(shè)計，必須要在建筑與結(jié)構(gòu)設(shè)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(shè)計中建筑工程設(shè)計中的重要性，以充分發(fā)揮出抗震性能設(shè)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(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：
一、引言
對于建筑抗震設(shè)計,至今仍然存在著一種誤解,似乎建筑抗震只是結(jié)構(gòu)工程師的事,與建筑師關(guān)系不大。因而,長期來只有對結(jié)構(gòu)設(shè)計的抗震設(shè)計規(guī)范和規(guī)定,卻沒有一本專門談建筑設(shè)計的抗震設(shè)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(shè)項目(建筑物),如果沒有良好的建筑總體布置方案,單靠結(jié)構(gòu)抗震計算和抗震構(gòu)造措施,在較強(qiáng)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(shè)計規(guī)范》內(nèi)容中,在抗震設(shè)計的基本要求一章里,針對建筑師建筑設(shè)計應(yīng)遵守的有關(guān)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(shè)計與建筑抗震要求有機(jī)地結(jié)合起來,使建筑抗震設(shè)計水平達(dá)到一個新的比較完善的高度。
二、建筑設(shè)計在建筑抗震設(shè)計中的幾個主要設(shè)計問題
1.建筑體型設(shè)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(shè)計。震害表明,許多平面形狀復(fù)雜,例如平面上的外凸和凹進(jìn)、側(cè)翼的過多伸懸、不對稱的側(cè)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(fù)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(jié)構(gòu)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(shè)計中,應(yīng)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(cè)翼和過長的伸翼,在體型布置上盡可能使建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度比較均勻地分布,避免產(chǎn)生因體形不對稱導(dǎo)致質(zhì)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(zhuǎn)反應(yīng)。在建筑設(shè)計中,特別是高層建筑的建筑設(shè)計中,為了建筑立面美觀和藝術(shù)上創(chuàng)意,復(fù)雜的建筑體型是難以避免的,但是,在設(shè)計時一定要把建筑藝術(shù)、建筑使用功能同結(jié)構(gòu)抗震安全很好的地結(jié)合起來。
2.建筑平面布置設(shè)計問題
建筑物的平面布置在建筑設(shè)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(jié)構(gòu)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(yīng)強(qiáng)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(jié)構(gòu)質(zhì)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(zhuǎn)地震作用,對抗震很不利。根據(jù)抗震設(shè)計審查結(jié)果統(tǒng)計,有的城市在建筑平面布置上不合理的達(dá)17%,在墻體設(shè)置上不符合抗震要求的達(dá)24%。
在對上海市高層建筑的抗震設(shè)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(shè)計對建筑抗震關(guān)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(shè)計上要盡可能作到使結(jié)構(gòu)的質(zhì)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(zhuǎn)效應(yīng)。在墻體布置上要均勻?qū)ΨQ;在抗震墻(剪力墻)布置上盡量與結(jié)構(gòu)抗震要求相結(jié)合;對剛度很大的樓、電梯井筒要居中布置,避免偏心和扭轉(zhuǎn)地震作用的產(chǎn)生。在建筑平面布置的總體設(shè)計上要盡可能為結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件的合理布置創(chuàng)造條件,使建筑使用功能要求與建筑結(jié)構(gòu)抗震要求融合成一體,充分發(fā)揮建筑設(shè)計在建筑抗震中的基礎(chǔ)作用。
3·建筑豎向布置設(shè)計問題
建筑的豎向布置設(shè)計問題在建筑設(shè)計中主要反映在建筑物沿高度(沿樓層)建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度分布設(shè)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(shè)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(shè)有面積很大的公用天井大廳;在不同樓層上設(shè)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(zhì)量和剛度的嚴(yán)重不均勻、不協(xié)調(diào)。突出的問題是沿上下相鄰樓層的質(zhì)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(shè)計中必須高度重視的問題。
在實際設(shè)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(shè)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(chǔ)層);有的則是剪力墻布置嚴(yán)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(zhuǎn)作用。導(dǎo)致剛度發(fā)生突變的薄弱層的嚴(yán)重破壞。多次大地震的震害表明,建筑豎向布置設(shè)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(rèn)為,其主要原因就是該倒塌的樓層的側(cè)移剛度遠(yuǎn)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(yīng)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(shè)計中,盡可能使沿豎向的剛度分布比較接近些,特別是在結(jié)構(gòu)上不設(shè)剛度很大的剛度轉(zhuǎn)換層的情況下,更要注意此點。應(yīng)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(zhuǎn)效應(yīng)。
建筑的抗震設(shè)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(shè)計又是以建筑設(shè)計為基礎(chǔ)的。這是由于建筑結(jié)構(gòu)是基于建筑設(shè)計的，當(dāng)建筑設(shè)計完成后建筑結(jié)構(gòu)就難以改變。因此建筑設(shè)計師在建筑設(shè)計前期就應(yīng)該充分考慮到建筑抗震設(shè)計的需求。
二、基于建筑抗震設(shè)計的建筑設(shè)計措施
（一）建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的對稱原則
我國出臺的建筑抗震設(shè)計規(guī)范中指出，我國建筑抗震的設(shè)計目標(biāo)是小震不壞，中震可修，大震不倒。對于建筑師和結(jié)構(gòu)工程設(shè)計師來說，在進(jìn)行建筑工程設(shè)計師應(yīng)該秉持著簡單、規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(gòu)件出現(xiàn)測位移量，內(nèi)部構(gòu)件受力均衡；而非對稱結(jié)構(gòu)的建筑則會由于剛心和質(zhì)心不重合，在地面平動的過程中也會出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)振動。如建筑內(nèi)部的構(gòu)建離剛心較遠(yuǎn)就會由于超出變形極限而出現(xiàn)損壞，進(jìn)而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)一側(cè)失效而倒塌。
（二）注重建筑構(gòu)件與連接點處質(zhì)量
在建筑工程設(shè)計和施工過程中建筑構(gòu)件的合理配置以及連接點處的質(zhì)量與建筑施工安全質(zhì)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(shè)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(shù)。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(shè)計的關(guān)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(dǎo)致破損。這是由于當(dāng)前所使用的玻璃幕墻還無法適應(yīng)地震中產(chǎn)生變形和扭轉(zhuǎn)。因此建筑如要采用玻璃幕墻則必須保證玻璃幕墻的強(qiáng)度與變形能力。在其與建筑主體連接處要設(shè)計為能夠在水平向?qū)崿F(xiàn)變位能力的構(gòu)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(shè)計中內(nèi)隔墻、玻璃隔斷等結(jié)構(gòu)件的設(shè)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(guān)注建筑頂部抗震
在高層或超高層的建筑設(shè)計過程中，建筑的頂部抗震設(shè)計是十分關(guān)鍵的。當(dāng)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(dǎo)致建筑變形加重，進(jìn)而強(qiáng)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(fù)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?cè)力墻也會與下層建筑的抗側(cè)力墻出現(xiàn)分離，當(dāng)?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(shè)計中應(yīng)該使用新型高強(qiáng)度輕質(zhì)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(dāng)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(jié)構(gòu)質(zhì)量以及剛度的設(shè)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(shè)計來說更加重要。建筑樓層的使用功能差異導(dǎo)致建筑物樓層分布的質(zhì)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(dǎo)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(yán)重的薄弱層。在建筑設(shè)計中由于樓層功能不同導(dǎo)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(shè)計中應(yīng)該盡量保證豎向的剛度分布靠近，尤其是在結(jié)構(gòu)上剛度轉(zhuǎn)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(jì)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(yù)測：今后若干年，我國仍將是世界上高層建筑建設(shè)最多的國家。高層建筑是屬于柔性建筑一類，風(fēng)和地震作用是高層結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要側(cè)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(zāi)害，進(jìn)行結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計，減小建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下的生命和財產(chǎn)損失，一直是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員和研究人員所關(guān)心和不懈努力去解決的問題。
結(jié)構(gòu)工程師按抗震設(shè)計要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計，其目標(biāo)是希望使所設(shè)計的結(jié)構(gòu)在強(qiáng)度、剛度、延性及耗能能力等方面達(dá)到最佳，從而經(jīng)濟(jì)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(jī)性很強(qiáng)的循環(huán)、往復(fù)荷載，建筑物的地震破壞機(jī)理又十分復(fù)雜，存在著許多模糊和不確定因素，在結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析方面，由于未能充分考慮結(jié)構(gòu)的空間作用、非彈性性質(zhì)、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(xué)力學(xué)計算還很難使建筑結(jié)構(gòu)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(shè)防目標(biāo)
在2001年版的《建筑抗震規(guī)范》(GB50011-2001)中，我國對建筑的抗震設(shè)防提出“三水準(zhǔn)、兩階段”的要求,“三水準(zhǔn)”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(shè)計，這樣的要求應(yīng)該是不變的。它傳達(dá)出了以下三個方面的含義：
（1）當(dāng)遭遇第一設(shè)防烈度地震即低于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的多遇地震時,結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(dāng)遭遇第二設(shè)防烈度地震即相當(dāng)于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的基本烈度地震時,結(jié)構(gòu)屈服進(jìn)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(jié)構(gòu)具有相當(dāng)?shù)难有阅芰?變形能力)不發(fā)生不可修復(fù)的脆性破壞。
（3）當(dāng)遭遇第三設(shè)防烈度地震即高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的罕遇地震時,結(jié)構(gòu)雖然破壞較重,但結(jié)構(gòu)的非彈性變形離結(jié)構(gòu)的倒塌尚有一段距離。不致倒塌或者發(fā)生危及生命的嚴(yán)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(zhǔn)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(shè)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(zhǔn)設(shè)防要求,是通過“兩階段”設(shè)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(zhǔn)烈度相應(yīng)的地震動參數(shù),先計算出結(jié)構(gòu)在彈性狀態(tài)下的地震作用效應(yīng),與風(fēng)、重力荷載效應(yīng)組合,并引入承載力抗震調(diào)整系數(shù),進(jìn)行構(gòu)件截面設(shè)計,從而滿足第一水準(zhǔn)的強(qiáng)度要求；第二步是采用同一地震動參數(shù)計算出結(jié)構(gòu)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(yīng)的抗震構(gòu)造措施,保證結(jié)構(gòu)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(zhǔn)的變形要求。
（2）第二階段:采用與第三水準(zhǔn)相對應(yīng)的地震動參數(shù),計算出結(jié)構(gòu)(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(gòu)造措施,從而滿足第三水準(zhǔn)的防倒塌要求。
二、高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震計算方法
新規(guī)范《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011-2010)對各類建筑結(jié)構(gòu)的抗震計算應(yīng)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(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的結(jié)構(gòu),以及近似于單質(zhì)點體系的結(jié)構(gòu),可采用底部剪力法等簡化方法；少數(shù)類型的建筑結(jié)構(gòu),宜采用振型分解反應(yīng)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(yīng)采用時程分析法進(jìn)行多遇地震下的補(bǔ)充計算,可取多條時程曲線計算結(jié)果的平均值與振型分解反應(yīng)譜法計算結(jié)果的較大值。
三、建筑結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的一個重要組成部分，國內(nèi)外大量地震震害教訓(xùn)表明，建于強(qiáng)震區(qū)的早期結(jié)構(gòu)，具有較高的地震易損傷性。如何評定這些已建結(jié)構(gòu)的抗震性能，并據(jù)此進(jìn)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(hù)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(jié)構(gòu)或設(shè)計方案進(jìn)行抗側(cè)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(shè)計理論提出之后，該方法的應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大到新建建筑結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的彈塑性性能并將設(shè)計反應(yīng)譜引入了計算過程和計算結(jié)果的解釋?；驹硎牵涸诮Y(jié)構(gòu)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(gòu)件逐步屈服，從而得到結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)抗震能力評估領(lǐng)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(jié)構(gòu)彈塑性變形分析方法之一，以其實用性較強(qiáng)的優(yōu)點正受到越來越多的關(guān)注，已經(jīng)被列入我國《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》。
3.2 反應(yīng)譜法
反應(yīng)譜法是用動力方法計算質(zhì)點體系地震反應(yīng)，建立反應(yīng)譜；再用加速度反應(yīng)譜計算結(jié)構(gòu)的最大慣性力作為結(jié)構(gòu)的等效地震荷載；然后按靜力方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)計算設(shè)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(yīng)譜方法計算等效地震力，一般有兩種方法 ：①反應(yīng)譜底部剪力法，主要適用于當(dāng)結(jié)構(gòu)高度小于40m，沿高度方向質(zhì)量剛度分布比較均勻， 以第一振型為主的高層建筑；②反應(yīng)譜振型疊加法，當(dāng)把結(jié)構(gòu)簡化為平面結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析時，采用平方和的平方根法(SRS方法) ；當(dāng)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(yīng)完全平方組合)。當(dāng)然關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)設(shè)計中需要注意的問題
結(jié)合對新的抗震設(shè)計規(guī)范（GB50011―2010）的理解及自己的工作實踐，個人認(rèn)為目前高層建筑抗震在結(jié)構(gòu)設(shè)計上設(shè)計需要注意以下幾個方面的問題：
1)結(jié)構(gòu)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(dǎo)致了各軟件的計算結(jié)果有或大或小的不同。所以,在進(jìn)行工程整體結(jié)構(gòu)計算和分析時必須依據(jù)結(jié)構(gòu)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(jié)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(jié)構(gòu)工程師在設(shè)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(fèi)大量的時間和精力,而且有可能使結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)體系下高層建筑結(jié)構(gòu)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(shè)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(jié)果中該參數(shù)的結(jié)果進(jìn)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(jié)構(gòu)抗震能力的建議
5.1 研究開發(fā)更為合理的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的發(fā)展方向。因而，研制出輕質(zhì)高強(qiáng)的新型建筑材料，研究開發(fā)合理的結(jié)構(gòu)形式成為各種新型結(jié)構(gòu)體系應(yīng)運(yùn)而生的前提和基礎(chǔ)。
5.2 材料的選用和結(jié)構(gòu)體系問題
在地震多發(fā)區(qū)，采用何種建筑材料或結(jié)構(gòu)體系更為合理的問題應(yīng)該得到人們的重視。我國高層建筑中常采用的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)為主，而在我國鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及混合結(jié)構(gòu)卻占了90％，如此高比例的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及混合結(jié)構(gòu)，國內(nèi)外都還沒有經(jīng)受地震較大的考驗。
鋼結(jié)構(gòu)同混凝土結(jié)構(gòu)相比，具有優(yōu)越的強(qiáng)度、韌性和延性以及強(qiáng)度重量比， 總體上看抗震性能好，抗震能力強(qiáng)。震害調(diào)查表明，鋼結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)中鋼筋混凝土構(gòu)件內(nèi)往往要承受80％以上的地震層剪力，有的高達(dá)90％以上，由于結(jié)構(gòu)以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的位移值為基準(zhǔn)，但因其彎曲變形的側(cè)移較大，靠剛度很小的鋼框架協(xié)同工作減小側(cè)移，不僅增加了鋼結(jié)構(gòu)的負(fù)擔(dān)，而且效果不大，有時不得不加大混凝土筒體的剛度或設(shè)置伸臂結(jié)構(gòu)，形成加強(qiáng)層才能滿足規(guī)范側(cè)移限值的要求。
在結(jié)構(gòu)體系或柱距變化時，常常需要設(shè)置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。加強(qiáng)層和轉(zhuǎn)換層都在本層形成很大的剛度而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剛度突變，常常會使與加強(qiáng)層或轉(zhuǎn)換層相鄰的墻柱構(gòu)件的剪力突然加大，加強(qiáng)層伸臂構(gòu)件或轉(zhuǎn)換層構(gòu)件與外框架柱連接處很難實現(xiàn)強(qiáng)柱弱梁。因此在需要設(shè)置加強(qiáng)層及轉(zhuǎn)換層時，要慎重選擇其結(jié)構(gòu)模式，盡量減小其本身剛度，減小其不利影響。
參考文獻(xiàn)
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(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：
引言
隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人口的擴(kuò)漲，土地資源的相對減少以及地價的高速上浮，剪力墻結(jié)構(gòu)在各地大中小城市中正越來越普遍的被應(yīng)用于住宅中。本文就2010年就的三本新規(guī)范——《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50010-2010》、《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ3-2010》和《建筑抗震設(shè)計規(guī)范GB50011-2010》——進(jìn)行綜合分析，總結(jié)闡述了在三本新的規(guī)范中，混凝土剪力墻的抗震構(gòu)造措施的異同。以下《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》簡稱《混規(guī)》，《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》簡稱《高規(guī)》，《建筑抗震設(shè)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(jìn)行詳細(xì)分析。
1. 抗震墻的最小厚度規(guī)定
抗震設(shè)計時，三本規(guī)范中都規(guī)定了一、二級一般部位不應(yīng)小于160mm，底部加強(qiáng)部位不應(yīng)小于200mm；三、四級一般部位不應(yīng)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(qiáng)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(qiáng)部位墻厚不應(yīng)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(qiáng)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(shè)置約束邊緣構(gòu)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(yīng)小于0.25%．四級抗震墻分布鋼筋最小配筋率不應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)小于0.25%，間距均不應(yīng)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(yīng)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(yīng)小于6mm?！陡咭?guī)》中要求高層剪力墻結(jié)構(gòu)的豎向和水平分布鋼筋不應(yīng)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(yīng)小于6mm。多排分布鋼筋間拉筋的間距不宜大于600mm，直徑不應(yīng)小于6mm。
6.約束邊緣構(gòu)件
三本規(guī)范中約束邊緣構(gòu)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(gòu)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(yīng)大于總體積配箍率的30%。而《混規(guī)》和《抗規(guī)》則無涉及。
7.構(gòu)造邊緣構(gòu)件
對于構(gòu)造邊緣構(gòu)件的配筋，三本規(guī)范的規(guī)定是一致的。邊緣構(gòu)件的范圍，端柱和暗柱也是一致的，就是翼墻和轉(zhuǎn)角墻的范圍的規(guī)定有所不同，詳細(xì)見圖1。
綜上所述，三本規(guī)范對剪力墻的抗震構(gòu)造措施規(guī)定基本一致。設(shè)計人員在具體做結(jié)構(gòu)時，多層混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量按《混規(guī)》和《抗規(guī)》來，而高層混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)則應(yīng)該滿足《高規(guī)》要求。
參考文獻(xiàn)
1. 《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50010-2010》
中圖分類號：TU97文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
一、前言
改革開放以來,我國經(jīng)濟(jì)快速增長,城市化進(jìn)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(qiáng)烈的標(biāo)志性及展示性作用,從而往往能成為區(qū)域性、地標(biāo)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(jìn)行抗震設(shè)計,多數(shù)情況下還是要依靠工程師和專家們的結(jié)構(gòu)概念和經(jīng)驗來把握,而其可靠程度,限于現(xiàn)今的技術(shù)水平一般只能作出定性結(jié)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(shè)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(shè)計研究的作用和意義
隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在全球經(jīng)濟(jì)一體化的趨勢下，我國基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)發(fā)展有了突破性進(jìn)展，出現(xiàn)了各個行業(yè)的流動資金開始往基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)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(yīng)運(yùn)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(jié)構(gòu)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(zāi)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(rèn)識到在發(fā)展過程中存在的問題，認(rèn)識到超限高層建筑工程抗震設(shè)計的重要性。完善超限高層建筑的抗震設(shè)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(shè)計的原則和基本內(nèi)容
1、超限高層建筑工程抗震設(shè)計的原則
在建筑物抗震設(shè)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(dāng)建筑物遇到多遇地震時，其結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的承載力進(jìn)行驗算，是建筑工程抗震設(shè)計第一階段的彈性設(shè)計。第二，中震可修。當(dāng)建筑物遇到設(shè)防地震時，建筑物可能發(fā)生一定程度的損壞，經(jīng)過修補(bǔ)之后就可以繼續(xù)投入使用。這要求建筑設(shè)計時考慮到建筑結(jié)構(gòu)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(dāng)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(shè)計是前面兩個階段驗算和設(shè)計的分析過程，并采取相應(yīng)的抗震措施和技術(shù)來提高建筑物的抗震性能。
2、基本內(nèi)容
第一，當(dāng)超限高層建筑物采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)和抗震墻結(jié)構(gòu)時，其高度不得超過《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》規(guī)定的最大適用高度。當(dāng)采用的是抗震墻結(jié)構(gòu)和筒體結(jié)構(gòu)時，建筑工程為 9 度設(shè)防時，其高度不得超過《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》規(guī)定的最大適用高度；建筑工程為 8 度設(shè)防時，其最大高度應(yīng)是《建筑抗震設(shè)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(shè)防時，其最大高度應(yīng)是《建筑抗震設(shè)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(shè)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(shè)計規(guī)范》的要求。第三，在進(jìn)行抗震設(shè)計時，至少要采用兩種力學(xué)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(guān)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(yīng)采取比《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》更嚴(yán)格的抗震措施。第五，當(dāng)超限高層建筑物有明顯薄弱層時，還應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)的彈塑性時程分析。
四、超限結(jié)構(gòu)抗震設(shè)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(jié)構(gòu)類型, 如鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)房屋高度超限時, 可改用框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。
b. 驗算結(jié)構(gòu)整體抗傾覆穩(wěn)定性, 驗算在側(cè)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(jìn)行風(fēng)荷載或地震作用下的舒適度驗算, 控制頂點位移及層間側(cè)移, 當(dāng)側(cè)移無法滿足要求時, 可考慮利用建筑設(shè)備層和避難層空間, 沿豎向設(shè)置若干層伸臂桁架或腰桁架。
c. 適當(dāng)降低底部豎向構(gòu)件在最不利荷載組合下的軸壓比并加強(qiáng)配筋, 當(dāng)軸壓比不滿足要求且構(gòu)件截面再增大有困難時, 可采用鋼或其它組合構(gòu)件與混凝同組成的結(jié)構(gòu)。
d. 要有足夠的埋置深度, 考慮重力二階效應(yīng), 并進(jìn)行風(fēng)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(jìn)行計算, 并考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)效應(yīng)。
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(yīng)力集中部位( 凹凸部位及洞口四角) 和弱連接的樓板, 應(yīng)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(qiáng)。凹口部位可增設(shè)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(dāng)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(shè)置變形縫將結(jié)構(gòu)分成若干個子結(jié)構(gòu)。對結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)明顯的超限高層建筑, 應(yīng)盡量使抗側(cè)力構(gòu)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(gòu)件的抗側(cè)剛度和強(qiáng)度。
3、豎向規(guī)則性超限建筑
a. 立面收進(jìn)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(jié)構(gòu)位移沿豎向沒有突變,并使結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)控制在合理范圍內(nèi)； 宜加強(qiáng)收進(jìn)部位的豎向構(gòu)件及樓板； 立面收進(jìn)若造成偏心, 則底部結(jié)構(gòu)會因扭轉(zhuǎn)而產(chǎn)生較大內(nèi)力, 故應(yīng)加強(qiáng)底部周邊構(gòu)件的配筋, 并補(bǔ)充進(jìn)行靜力非線性分析和時程分析, 驗證結(jié)構(gòu)的抗震性能, 確定結(jié)構(gòu)的薄弱部位。
b. 連體建筑的連體部位及其周邊應(yīng)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(jié)構(gòu)自身重量應(yīng)盡量減小, 故應(yīng)優(yōu)先采用鋼結(jié)構(gòu)或型鋼混凝土結(jié)構(gòu)等。
c. 對于立面開大洞的建筑, 應(yīng)加強(qiáng)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(yīng)考慮豎向地震作用； 當(dāng)懸挑質(zhì)量較大時, 應(yīng)避免偏心造成的扭轉(zhuǎn)。
e. 對于帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑, 盡量避免多級復(fù)雜轉(zhuǎn)換, 優(yōu)先采用梁式轉(zhuǎn)換, 慎用厚板轉(zhuǎn)換。盡量強(qiáng)化和提高轉(zhuǎn)換層下部結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度、抗震承載能力和延性, 并控制轉(zhuǎn)換層的設(shè)置高度； 結(jié)構(gòu)分析時除檢查結(jié)構(gòu)位移和剛度有無突變外, 還應(yīng)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(zhuǎn)換層上、下結(jié)構(gòu)等效剪切剛度和承載能力的突變；加強(qiáng)轉(zhuǎn)換層樓板、轉(zhuǎn)換構(gòu)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(gòu)造措施。
五、結(jié)束語
隨著抗震技術(shù)和理念的快速發(fā)展，抗震設(shè)計的重要性也日益凸顯出來，而超限高層建筑工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜，抗震設(shè)計要求高，這也就要求設(shè)計者必須不斷提高自身知識修養(yǎng)，借鑒他人抗震設(shè)計經(jīng)驗，運(yùn)用最新抗震技術(shù)和措施提高建筑物的抗震性能。轉(zhuǎn)變思想觀念，多方面借鑒相關(guān)知識和概念，從其他地方激發(fā)設(shè)計靈感，轉(zhuǎn)變剛性為主的抗震模式，努力實現(xiàn)抗震設(shè)計理念的創(chuàng)新，開創(chuàng)超限高層建筑工程抗震設(shè)計的新局面，為老百姓打造更加安全的建筑物。
參考文獻(xiàn)：
[1] 徐培福 戴國瑩：《超限高層建筑結(jié)構(gòu)基于性能抗震設(shè)計的研究》，《土木工程學(xué)報》，2005年01期
中圖分類號：U442.5+5 文獻(xiàn)標(biāo)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。總建筑面積6351.26 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(jié)構(gòu)，平面形狀大致呈L型，由于高層商住樓平面布置凹進(jìn)尺寸超出《建筑抗震設(shè)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(jié)構(gòu)技術(shù)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(shè)部和上海市有關(guān)規(guī)定，須經(jīng)過上海市建筑工程抗震設(shè)防審查專家委員會審查批準(zhǔn)后方可進(jìn)行施工圖的設(shè)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(guān)專家進(jìn)行的結(jié)構(gòu)抗震專項審查。
2結(jié)構(gòu)超限
2.1超限準(zhǔn)則
現(xiàn)行《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011-2001)、《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2002)針對建筑結(jié)構(gòu)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(guān)內(nèi)容如下：
.平面凹進(jìn)的一側(cè)尺寸不大于相應(yīng)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。抗震設(shè)防烈度6,7度時，突出長度不大于相應(yīng)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(gòu)件的最大水平位移與相應(yīng)樓層平均位移之比不宜大于1.2倍，不應(yīng)大于1.5倍。
.結(jié)構(gòu)以扭轉(zhuǎn)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(yīng)大于0.9。
.樓層側(cè)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(cè)向剛度平均值的80％。局部收進(jìn)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(jìn)尺寸為4.5m,與相應(yīng)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(jié)構(gòu)技術(shù)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(yīng)措施
建筑設(shè)計和建筑結(jié)構(gòu)的平立面規(guī)則性是建筑抗震設(shè)計的一個重要控制指標(biāo)，結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則、不對稱、不連續(xù)易造成結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)脆性破壞，主要表現(xiàn)在變形受力較大薄弱的邊緣豎向構(gòu)件先受到?jīng)_擊損壞，地震效應(yīng)不斷積聚，造成邊緣豎向構(gòu)件破壞，嚴(yán)重時可使局部甚至整體結(jié)構(gòu)破壞倒塌。這種破壞不能實現(xiàn)結(jié)構(gòu)耗能延性，對抗震十分不利，需嚴(yán)格控制結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)不規(guī)則。扭轉(zhuǎn)不規(guī)則，是結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則中最重要的控制指標(biāo)。規(guī)范從限制結(jié)構(gòu)平面布置的不規(guī)則性來避免產(chǎn)生過大的偏心而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，防止結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)破壞。
控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)應(yīng)從兩個方面加以控制：
.扭轉(zhuǎn)變形指標(biāo)ε。
控制ε實質(zhì)就是控制θL/2U，就是控制扭轉(zhuǎn)變形與平動變形之比?！陡邔咏ㄖ炷两Y(jié)構(gòu)技術(shù)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(gòu)件的最大水平位移與相應(yīng)樓層平均位移之比不宜大于1.2倍，不應(yīng)大于1.5倍。
.扭轉(zhuǎn)剛度指標(biāo)。結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)振型及周期是其扭轉(zhuǎn)剛度、扭轉(zhuǎn)慣量分布大小的綜合反映?！陡邔咏ㄖ炷两Y(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》第4.3.5規(guī)定限制結(jié)構(gòu)以扭轉(zhuǎn)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(yīng)大于0.9。
注意結(jié)構(gòu)的合理布置，提高抗扭剛度Kt與側(cè)向剛度Kl的比值，就可減少Tt/Tl的值。
高層建筑扭轉(zhuǎn)不規(guī)則結(jié)構(gòu)控制，關(guān)鍵是通過調(diào)整結(jié)構(gòu)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(qiáng)構(gòu)造措施，設(shè)置多道抗震防線，滿足抗震要求。對一些特殊的復(fù)雜高層建筑，無法避免突破規(guī)范扭轉(zhuǎn)不規(guī)則指標(biāo)時，結(jié)構(gòu)可進(jìn)行基于性能的抗震設(shè)計，但不能突破下列強(qiáng)制指標(biāo)：
ε=Umax/U ≤1.8；Tt/T1
以下通過對高層商住樓結(jié)構(gòu)的抗震計算及采取抗震加強(qiáng)構(gòu)造措施的分析，來闡述超限高層商住樓結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程。
3.1結(jié)構(gòu)計算
根據(jù)我國建設(shè)部《超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項審查技術(shù)要點》要求，超限高層結(jié)構(gòu)要進(jìn)行至少兩個不同力學(xué)模型的三維空間分析軟件進(jìn)行整體計算。
.本工程結(jié)構(gòu)分析采用中國建研院PKPM工程部的高層建筑結(jié)構(gòu)空間有限元分析與設(shè)計軟件SATWE及復(fù)雜多、高層建筑結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計軟件PMSAP進(jìn)行分析、比較。對于扭轉(zhuǎn)不規(guī)則，采用考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)的振型分解反應(yīng)譜法，計及扭轉(zhuǎn)影響。反映結(jié)構(gòu)整體扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的主要控制指標(biāo)的扭轉(zhuǎn)位移比和結(jié)構(gòu)周期比應(yīng)符合相應(yīng)的規(guī)定。嚴(yán)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(shè)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(yīng)出相應(yīng)部位的內(nèi)力結(jié)果及截面配筋。
.計算結(jié)果分析
1).結(jié)構(gòu)剛度分析。由結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2002)的1/1000的舒適度的要求，此時不應(yīng)考慮偶然偏心的影響。結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)分析
a.扭轉(zhuǎn)變形指標(biāo)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(jié)構(gòu)的上述數(shù)值均小于《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2001規(guī)定的1.5倍。
b.扭轉(zhuǎn)剛度指標(biāo)
扭轉(zhuǎn)周期出現(xiàn)在第三周期Tt/T1=0.71
此時應(yīng)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(jié)構(gòu)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(zhì)量剛度偏心，因此應(yīng)計入偶然偏心的影響。
當(dāng)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(jié)構(gòu)質(zhì)量、剛度明顯不均勻，其平動振型與扭轉(zhuǎn)振型耦聯(lián)震動反應(yīng)較大，雙向水平地震作用將進(jìn)一步增大結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)變形，為更好地控制結(jié)構(gòu)的抗扭能力，此時要計入雙向水平地震作用。在設(shè)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(shè)計規(guī)范》GB50011-2001第5.1.1規(guī)定應(yīng)計入雙向水平地震作用。
3）.SATWE與PMSAP計算結(jié)構(gòu)的比較。
結(jié)構(gòu)自振周期相當(dāng)接近，扭轉(zhuǎn)周期均出現(xiàn)在第三周期，且Tt/T1均小于0.85；結(jié)構(gòu)頂點位移與層間相對位移相差較小；總質(zhì)量、地震總剪力、剪重比等相當(dāng)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(jié)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(jié)構(gòu)剛度較合理，雖然主樓Y方向存在扭轉(zhuǎn)不規(guī)則εy=1.34，但其結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)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(cè)力構(gòu)件連續(xù)，側(cè)向剛度沿高度變化均勻，無明顯的結(jié)構(gòu)薄弱層；結(jié)構(gòu)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(xué)模型計算結(jié)果較吻合，在對結(jié)構(gòu)薄弱部位采取一定的抗震加強(qiáng)措施后，可以認(rèn)為結(jié)構(gòu)滿足規(guī)范要求安全合理。
3.2抗震概念設(shè)計及抗震加強(qiáng)措施
.增強(qiáng)建筑物周圍剛度。由于建筑平面較為復(fù)雜，平面凹口深度較大，外伸較長，扭轉(zhuǎn)效應(yīng)明顯。為了加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗扭剛度，對建筑物護(hù)墻體采取少開結(jié)構(gòu)洞甚至不開結(jié)構(gòu)洞的做法，適當(dāng)弱化內(nèi)部主體結(jié)構(gòu)，用以增加結(jié)構(gòu)抗扭轉(zhuǎn)剛度，有利于縮短扭轉(zhuǎn)周期，調(diào)整整個結(jié)構(gòu)第一、二、三周期中扭轉(zhuǎn)分量所占比例至合理范圍，同時調(diào)整抗側(cè)力構(gòu)件布置使之均勻?qū)ΨQ，減少結(jié)構(gòu)質(zhì)心與剛心之間的偏心，以減少結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。
.增強(qiáng)底部側(cè)向剛度。對于樓底部一層由于建筑設(shè)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(qiáng)其側(cè)向剛度，使側(cè)向剛度變化均勻。
.加強(qiáng)結(jié)構(gòu)延性設(shè)計。通過對連梁等耗能構(gòu)件加強(qiáng)其合理性配筋的設(shè)計，對剪力墻底部加強(qiáng)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(jié)構(gòu)位移較大部位加強(qiáng)其構(gòu)件的延性等措施，以增加結(jié)構(gòu)在地震下耗能能力。
.加強(qiáng)樓板的整體剛度。樓板是傳遞整個地震水平力的重要構(gòu)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(shè)拉梁以及拉結(jié)板，并加強(qiáng)配筋，以改善此薄弱部位的剛度及延性，從構(gòu)造上加強(qiáng)平面的連續(xù)性。
4結(jié)論
.在高層建筑設(shè)計早期方案階段，運(yùn)用抗震概念設(shè)計的理念，通過與建筑師、業(yè)主協(xié)調(diào)，調(diào)整結(jié)構(gòu)布置，盡量做到平面及豎向不超限，使結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)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(yīng)調(diào)整抗側(cè)力結(jié)構(gòu)布置，用加強(qiáng)周邊弱化內(nèi)部結(jié)構(gòu)的方法，提高結(jié)構(gòu)抗扭剛度，滿足規(guī)范規(guī)定的扭轉(zhuǎn)不規(guī)則指標(biāo)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(jié)構(gòu)豎向剛度的突變。
.抗震計算各項指標(biāo)滿足規(guī)范要求后，再對結(jié)構(gòu)抗震薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行抗震構(gòu)造加強(qiáng)。
參 考 文 獻(xiàn)
中圖分類號：TU318+.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
現(xiàn)代高層建筑出現(xiàn)在19世紀(jì)，1960年以后，建筑材料、結(jié)構(gòu)體系和施工技術(shù)的不斷發(fā)展，進(jìn)入了大量建造50層以上高層建筑的時代。高層建筑結(jié)構(gòu)的材料主要是鋼筋混凝土和鋼。除了全部采用鋼材的鋼結(jié)構(gòu)和全部采用鋼筋混凝土材料的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)外，同時采用兩種材料做成的混合體結(jié)構(gòu)和組合結(jié)構(gòu)在近年來也得到了廣泛應(yīng)用。但考慮到建設(shè)成本、維護(hù)成本、可模性等因素，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在未來很長一段時間內(nèi)仍然會作為高層建筑的主要結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)技術(shù)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(jié)構(gòu)為高層建筑。
相較于低層結(jié)構(gòu)以豎向荷載為控制因素，在高層結(jié)構(gòu)中，水平荷載往往成為了設(shè)計中的控制因素，建筑物的高度與荷載效應(yīng)的關(guān)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(gòu)件截面層次的強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)層次的剛度和穩(wěn)定性是高層建筑設(shè)計的核心控制指標(biāo)。
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(jié)構(gòu)具有良好的塑性變形能力。具體應(yīng)使高層建筑達(dá)到“小震不壞，中震可修，大震不倒”的要求。
高層建筑的設(shè)計是一個系統(tǒng)工程，包括概念設(shè)計、構(gòu)件設(shè)計、構(gòu)造措施、維護(hù)保養(yǎng)手段等。如果將其與人做對比，那么概念設(shè)計無疑是高層建筑的DNA，決定了建筑物先天條件；構(gòu)件設(shè)計和構(gòu)造措施，類似人的后天成長和學(xué)習(xí)；與人類一樣，維護(hù)保養(yǎng)可以使建筑物更長久更安全地服役。
二、抗震概念設(shè)計的含義
因其豐富內(nèi)涵，概念設(shè)計對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計具有相當(dāng)重要的作用，盡管多年以來在高層建筑結(jié)構(gòu)的教育和培訓(xùn)中受到普遍重視，但當(dāng)前結(jié)構(gòu)工程師對結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件的依賴和面向應(yīng)用的高等教育模式又往往將其淡化了。結(jié)構(gòu)概念設(shè)計并非強(qiáng)調(diào)計算方法和計算的準(zhǔn)確性，它強(qiáng)調(diào)的是一種抗震設(shè)防理念在結(jié)構(gòu)設(shè)計每一步驟中具有體現(xiàn)，包括方案設(shè)計階段、初步設(shè)計階段和施工圖設(shè)計階段等，它是結(jié)構(gòu)工程師水平的體現(xiàn)。
概念設(shè)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(jié)出的基本設(shè)計原則和理念，是一種定性設(shè)計。
三、概念設(shè)計的目的和重要作用
在進(jìn)行建筑抗震設(shè)計時，原則上應(yīng)滿足二階段三水準(zhǔn)的設(shè)計原則。第一階段的設(shè)計，通過計算保證強(qiáng)度要求和變形要求。第二階段的設(shè)計，通過彈塑性層間側(cè)移驗算結(jié)構(gòu)的彈塑性變形，實現(xiàn)“大震不倒”的第三水準(zhǔn)抗震設(shè)防要求。我國設(shè)計規(guī)范主要通過良好的抗震構(gòu)造措施來實現(xiàn)“中震可修”的第二水準(zhǔn)要求。概念設(shè)計在總體上把握抗震設(shè)計的基本原則，以滿足抗震設(shè)防要求。概念設(shè)計的重要性還在于現(xiàn)行建筑抗震設(shè)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(jié)構(gòu)內(nèi)力分析方法的近似性。
四、抗震概念設(shè)計的基本內(nèi)容
《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2010）（下簡稱《抗規(guī)》）對抗震概念設(shè)計作了全面具體的規(guī)定，使概念設(shè)計更容易理解，也使更多的設(shè)計人員便于掌握和運(yùn)用概念設(shè)計。規(guī)范明確了概念設(shè)計包含的3個基本內(nèi)容：（1）重視結(jié)構(gòu)的規(guī)則性；（2）選擇合理的結(jié)構(gòu)體系；（3）結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延性設(shè)計。
五、概念設(shè)計的核心準(zhǔn)則及其保證措施
（一）核心準(zhǔn)則
“強(qiáng)節(jié)點弱構(gòu)件”――防止節(jié)點核心區(qū)破壞先于構(gòu)件；“強(qiáng)柱弱梁”――防止結(jié)構(gòu)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(qiáng)剪弱彎”――防止構(gòu)件發(fā)生剪切破壞，要求構(gòu)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(jié)構(gòu)屈服水準(zhǔn)（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(shè)防烈度地震，但它必須與結(jié)構(gòu)的延性能力相協(xié)調(diào)。二是制定有效的抗震構(gòu)造措施使結(jié)構(gòu)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(xì)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(jié)構(gòu)構(gòu)件以及同一類結(jié)構(gòu)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(yīng)的內(nèi)力調(diào)整和構(gòu)造措施，所有不同類型結(jié)構(gòu)在不同抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)下的對應(yīng)抗震手段就都清楚了。總之，《高規(guī)》中許多條文都是概念設(shè)計的內(nèi)容，都與“三強(qiáng)三弱”密切相關(guān)。
六、加強(qiáng)抗震概念設(shè)計的建議
（1）結(jié)構(gòu)工程師不應(yīng)被設(shè)計軟件束縛，應(yīng)該對概念設(shè)計有清晰認(rèn)識，通過概念設(shè)計使建筑結(jié)構(gòu)更合理；對《高規(guī)》及《抗規(guī)》應(yīng)加強(qiáng)學(xué)習(xí)理解，對各條規(guī)范內(nèi)涵應(yīng)注意把握，對規(guī)范條文的邏輯聯(lián)系應(yīng)加強(qiáng)體會。在實踐中，保證對各條概念設(shè)計條文的正確執(zhí)行；（2）結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)當(dāng)善于模仿、學(xué)習(xí)、創(chuàng)新，善于從別人的結(jié)構(gòu)方案中獲得新的靈感；（3）建筑師也應(yīng)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)專業(yè)知識的學(xué)習(xí)，掌握基本的建筑力學(xué)和結(jié)構(gòu)設(shè)計概念，在方案階段就盡力保證建筑結(jié)構(gòu)布局和造型的美觀合理，并注意與結(jié)構(gòu)工程師配合溝通，避免出現(xiàn)因溝通不暢導(dǎo)致的項目進(jìn)展阻滯。
結(jié)語
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計遵循如下的流程：方案選擇、概念設(shè)計荷載水平計算各種工況下結(jié)構(gòu)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(gòu)件設(shè)計及剛度驗算。概念設(shè)計貫穿了整個設(shè)計流程，尤其是在結(jié)構(gòu)選型和布置階段，嚴(yán)格執(zhí)行概念設(shè)計足以幫助建筑結(jié)構(gòu)擁有良好的先天安全與穩(wěn)定優(yōu)勢，在后續(xù)構(gòu)件設(shè)計及剛度驗算時更容易滿足和通過。概念設(shè)計也是體現(xiàn)一個結(jié)構(gòu)工程師水平高低的重要方面。無論是教學(xué)、科研還是工程實踐，概念設(shè)計都應(yīng)該是重點和核心內(nèi)容。
參考文獻(xiàn)
[1] JGJ 3-2010，高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].
中圖分類號：[TU208.3] 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：
1 高層建筑抗震設(shè)計的必要性
自上世紀(jì)世紀(jì)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(jié)構(gòu)工程師在總結(jié)歷次地震災(zāi)害的經(jīng)驗中逐漸認(rèn)識到宏觀的“概念設(shè)計”比以往的“數(shù)值設(shè)計”對工程結(jié)構(gòu)抗震來說，更為重要，因此，人們對于概念設(shè)計愈來愈重視?？拐鸶拍钤O(shè)計就是從結(jié)構(gòu)總體方案設(shè)計一開始，就運(yùn)用人們對建筑結(jié)構(gòu)抗震已有的正確知識去處理好結(jié)構(gòu)設(shè)計中遇到的諸如房屋體型、結(jié)構(gòu)體系、剛度分布、構(gòu)件延性等問題，從宏觀原則上進(jìn)行評價、鑒別、選擇等處理，再輔以必要的計算和構(gòu)造措施，從而消除建筑物抗震的薄弱環(huán)節(jié)，以達(dá)到合理抗震設(shè)計的目的。概念設(shè)計要求下程師運(yùn)用思維和判斷力，根據(jù)從大量震害經(jīng)驗得出的結(jié)構(gòu)抗震原則，從宏觀上確定結(jié)構(gòu)設(shè)計中的基奉問題。因此，工程師必須從主體上了解結(jié)構(gòu)抗震特點，振動中結(jié)構(gòu)的受力特征，抓住要點，突出主要矛盾，用正確的概念來指導(dǎo)概念設(shè)計，才會獲得成功。
2 我國高層建筑抗震設(shè)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(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程(JGJ3―2002)規(guī)定，在一定設(shè)防烈度和一定結(jié)構(gòu)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(jì)發(fā)展水平和施下技術(shù)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(jié)構(gòu)高層建筑的高度超過了這個限制。對于超高限建筑物，應(yīng)當(dāng)采取科學(xué)謹(jǐn)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(zhì)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(biāo)、延性要求、材料性能、荷載取值、力學(xué)模型選取等。
2．2 材料的選用和結(jié)構(gòu)體系問題
在地震多發(fā)區(qū)，采用何種建筑材料或結(jié)構(gòu)體系較為合理應(yīng)該得到人們的重視。我國150m以上的建筑，采用的何種主要結(jié)構(gòu)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(yīng)注意結(jié)構(gòu)體系及材料的優(yōu)選?，F(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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)、鋼管混凝土(柱)結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)，以減小柱斷面尺寸，弗改善結(jié)構(gòu)的抗震性能。在超過一定高度后，由于鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量較小而且較柔，為減小風(fēng)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(shè)防烈度較低
許多專家學(xué)者提出，現(xiàn)行的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計安全度已不能適應(yīng)國情的需要，認(rèn)為我國“取用了可能是世界上最低的結(jié)構(gòu)設(shè)計安全度”，并主張“建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全度水平應(yīng)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(shè)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(shè)防標(biāo)準(zhǔn)是比較低的，中震相當(dāng)于在規(guī)定的設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi) (50a)超越概率為10％的地震烈度。我圍建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計除了設(shè)防烈度較低外，具體抗震計算方法和構(gòu)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(yuǎn)不如國外嚴(yán)格。隨著社會財富的增長，結(jié)構(gòu)失效帶來的損失愈來愈大，加之結(jié)構(gòu)造價在整個投資中的比例下降，因而有人主張結(jié)構(gòu)在設(shè)防烈度下應(yīng)該采用彈性設(shè)計。
3我國高層建筑結(jié)構(gòu)抗震的具體設(shè)計
3．1 高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計應(yīng)重視建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性
在高層建筑中，結(jié)構(gòu)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(cè)力結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)都是三維的，實際的地震作用、風(fēng)荷載具有任意的方向性，高層建筑主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)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(fēng)性。
(2)高層建筑主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)沿豎向斷面、構(gòu)成變化比較均勻，不要突變。這里主要是指主體結(jié)構(gòu)的層剪切剛度不要突變，這種均勻的高層建筑結(jié)構(gòu)可以避免因薄弱層的破壞而引起的結(jié)構(gòu)整體破壞，尤以強(qiáng)震區(qū)的高層建筑結(jié)構(gòu)需特別注意。
(3)高層建筑主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的平面布置，應(yīng)注意同一主軸方向各片抗側(cè)力結(jié)構(gòu)剛度盡量均勻，應(yīng)避免在主體結(jié)構(gòu)的布置中設(shè)置一、二片剛度特別大而延性較差的結(jié)構(gòu)，如長窄的實體剪力墻。此時，即使結(jié)構(gòu)仍滿足對稱性和剛度的要求，但由于個別結(jié)構(gòu)剛度巨大，地震發(fā)生時，將首先吸收極大的能量，應(yīng)力特別集中，容易首先招致破壞，從而引起整體結(jié)構(gòu)的破壞。同一主軸方向的各片抗側(cè)力結(jié)構(gòu)剛度均勻，水平荷載作用下應(yīng)力分布將比較均勻，有利于結(jié)構(gòu)抗震延性的實現(xiàn)。
3．2合理的建筑結(jié)構(gòu)體系選擇
高層建筑結(jié)構(gòu)體系選擇是結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考慮的關(guān)鍵問題，結(jié)構(gòu)方案的選取是否合理，對安全性和經(jīng)濟(jì)性起決定的作用。
3．2．1結(jié)構(gòu)體系應(yīng)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(yīng)盡量使垂直重力荷載以最短的路徑傳遞到豎向構(gòu)件墻、柱上去。②豎向構(gòu)件的布置，應(yīng)盡量使豎向構(gòu)件在垂直重力荷載作用下的壓應(yīng)力水平按近均勻，以避免豎向構(gòu)件之間壓應(yīng)力的二次轉(zhuǎn)移。而垂直重力荷載下豎向構(gòu)件壓應(yīng)力水平接近均勻是最合理優(yōu)化的結(jié)構(gòu)選擇。③)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的布置，應(yīng)盡量做到使卜部結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件傳來的垂直重力荷載通過轉(zhuǎn)換層1次至多2次轉(zhuǎn)換，即能傳遞到下部結(jié)構(gòu)的豎向構(gòu)件上去。④整體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)必須體系明確，傳力直接?？箓?cè)力結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)體系宜有多道抗震防線
框架一剪力墻結(jié)構(gòu)是具有良好性能的多道防線的抗震結(jié)構(gòu)，其中剪力墻既是主要抗側(cè)力構(gòu)件，又是第一道抗震防線。因此，剪力墻應(yīng)有相當(dāng)數(shù)量，其承受的結(jié)構(gòu)底部地震傾覆力矩不應(yīng)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(yīng)小于結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)中剪力墻可以通過合理設(shè)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(yīng)與墻肢相匹配，避免連梁過強(qiáng)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(jié)構(gòu)體系宜具有合理的剛度
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要指標(biāo)之一是主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的剛度合理。首先，主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的剛度要滿足規(guī)范規(guī)定的水平位移、整體穩(wěn)定、強(qiáng)度延性的要求，保證高層建筑結(jié)構(gòu)能正常工作，這是高層建筑主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)剛度的下限值，必須滿足。但是，總結(jié)工程設(shè)計經(jīng)驗，高層建筑主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的剛度不宜過大，應(yīng)該合理，這是因為：①合理的高層建筑主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)剛度以滿足和略大于規(guī)范限值即可，結(jié)構(gòu)的延性和安全儲備主要依靠合理的結(jié)構(gòu)構(gòu)造和精心的設(shè)計。②主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)剛度過大，結(jié)構(gòu)的基本自振周期較短，地震作用加大，結(jié)構(gòu)承受的水平力、傾覆彎矩加大，地基基礎(chǔ)的負(fù)擔(dān)加大，此時結(jié)構(gòu)的截面和相應(yīng)的構(gòu)造配筋增加較大，不經(jīng)濟(jì)。
4抗側(cè)力結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的延性設(shè)計
為提高結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的延性水平，避免脆性破壞，應(yīng)注意以下幾點：
(1)鋼筋混凝士框架結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)置為“強(qiáng)柱弱梁”。
(2)剪壓比限制?，F(xiàn)行的鋼筋混凝土構(gòu)件斜截面受剪承載力的設(shè)計表達(dá)式，是基于斜截面上箍筋基本能達(dá)到抗拉屈服強(qiáng)度，其受剪承載力隨配箍特征值的增長呈線性關(guān)系。試驗表明，配箍特征值過大時箍筋不能充分發(fā)揮其強(qiáng)度，構(gòu)件將呈腹部混凝土斜壓破壞；同時剪壓比對構(gòu)件變形性能也有顯著影響，因此限制剪壓比，實質(zhì)上也是對構(gòu)件最小截面的要求。
(3)鋼筋混凝土框架的梁、柱應(yīng)避免剪切破壞，即形成“強(qiáng)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(qiáng)度，還是受壓區(qū)混凝土邊緣失達(dá)到其極限壓應(yīng)變的主要指標(biāo)。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(jié)構(gòu)應(yīng)限制偏心受樂構(gòu)件的軸壓比。
(5)注意其他影響構(gòu)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(yīng)滿足抗震設(shè)計規(guī)范要求。
參考文獻(xiàn)：
