時間：2023-03-29 09:25:32
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論文摘要:本文從抗震的角度探討建筑的體型，建筑平面布置和豎向布置、規范中設計限值的控制、屋頂建筑等設計問題。
建筑設計是否考慮抗震要求，從總體上起著直接的控制主導作用。結構設計很難對建筑設計有較大的修改，建筑設計定了，結構設計原則上只能是服從于建筑設計的要求。如果建筑師能在建筑方案、初步設計階段中較好地考慮抗震的要求，則結構工程師就可以對結構構件系統進行合理的布置，建筑結構的質量和剛度分布以及相應產生的地震作用和結構受力與變形比較均勻協調，使建筑結構的抗震性能和抗震承載力得到較大的改善和提高；如果建筑師提供的建筑設計沒有很好地考慮抗震要求，那就會給結構的抗震設計帶來較多困難，使結構的抗震布置和設計受到建筑布置的限制，甚至造成設計的不合理。有時為了提高結構構件的抗震承載力，不得不增大構件的截面或配筋用量，造成不必要的投資浪費。由此可見，建筑
設計是否考慮抗震要求，對整個建筑起著很重要的作用。因此，我們在建筑抗震設計過程別要注重以下幾個問題。
一、建筑體型設計問題
建筑體型包括建筑的平面形狀和主體的空間形狀的設計。震害表明，許多平面形狀復雜，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。唐山地震就有不少這樣的震例。平面形狀簡單規則的建筑在地震中未出現較重的破壞，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則在地震時都會造成震害。特別是在建筑結構剛度發生突變的部位更易產生破壞。因此在建筑體型的設計中，應盡可能地使平面和空間的形狀簡潔、規則；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凹的體型，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，避免產生因體型不對稱導致質量與剛度不對稱的扭轉反應。
二、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、房間的數量和布置等，都要在建筑的平面布置圖上明確下來。而且，由于建筑使用功能不同，每個樓層的布置有可能差異很大，建筑平面上的墻體，包括填充墻、內隔墻、有相應強度和剛度的非承重內隔墻等等布置不對稱，墻體與柱子分布的不對稱、不協調，使建筑物在地震時產生扭轉地震作用，對抗震很不利。有的建筑物，其剛度很大的電梯井筒被布置在建筑平面的角部或是平面的一側，結果在地震中造成靠電梯一側建筑物的嚴重破壞。這是因為電梯井筒具有極大的抗側力剛度，吸引了地震作用的主要部分［3］。有的建筑物，在平面布置上一側的墻體很多，而另一側的墻體稀少，這就造成平面上剛度分布的很不對稱，質量分布也偏心，使結構的受力和變形不協調，導致扭轉地震作用效應，帶來局部墻面的破壞。有的建筑物，如底層為商場的臨街建筑，臨街一側往往不設墻體，而其另一側則有剛度很大的墻體封閉，兩側在剛度上相差很多，也將在地震時引起扭轉地震作用，對抗震不利。還有的建筑平面布置上，經常出現內隔墻不對齊或中斷，使剛度發生突變和地震力傳遞受阻，對抗震也帶來不利，客易引起結構的局部破壞。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做到使結構的質量和剛度分布均勻，對稱協調，避免突變，防止產生扭轉效應。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，充分發揮建筑設計在建筑抗震中的作用。
三、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沿高度(樓層)結構的質量和剛度分布設計上。無論是單層或多層，還是高層建筑或超高建筑，這個問題是比較突出的。存在的這個主要問題是，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，低層設柱、墻很少，而上面則是以墻為主，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、報告廳等，建筑使用功能的不同，形成了建筑物沿高度分布的質量和剛度的嚴重不均勻、不協調。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［3］。在剛度最差的樓層形成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，很可能出現上下相鄰樓層的墻體不對齊，柱子不對齊，墻體不連續，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；抗震用的剪力墻設置不能直通到底層、剪力墻布置嚴重不對稱或數量太少。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。多次大震害表明，建筑物豎向樓層剛度的過大變化，給建筑物造成很多破壞，甚至是整個樓層的倒塌。在1995年的日本阪神大地震中，有多棟鋼筋混凝土高層建筑發生了中間樓層的整體坐落倒塌破壞。因此，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物底部，不宜中斷或不到底。盡量避免其某樓層剛度過少，盡量避免產生地震時的鈕轉效應。
四、建筑上應滿足的設計限值控制問題
根據大量震害的經驗總結，現行《建筑抗震設計規范》(GBJll-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定。這些規定，建筑設計應予遵守：一是房屋的建筑總高度和層數；二是對房屋抗震橫墻問題和局部墻體尺寸的限值控制。
五、屋頂建筑的抗震設計問題
在高層和超高層建筑設計中，屋頂建筑是一個重要的設計部分。從近幾年對一些高層建筑抗震設計審查結果來看，屋頂建筑存在的主要問題，一是過高，二是過重。這樣的屋頂建筑加大了變形，也加大了地震作用。對屋頂建筑自身和其下的建筑物的抗震都不利。屋頂建筑的重心與下部建筑的重心不在一條線上，且前者的抗側力墻與其下樓層的抗側力墻體上下不連續時，更會帶來地震的扭轉作用，對建筑物抗震更不利。為此，在屋頂建筑設計中，宜盡量降低其高度。采用高強輕質的建筑材料和剛度分布比較均勻、地震作用沿結構的傳遞比較通暢，使屋頂重心與其下部建筑物的重心盡可能一致；當屋頂建筑較高時，要使其具有較好的抗震定性，使屋頂建筑的地震作用及其變形較小，而且不發生扭轉地震作用。
六、結束語
總的來說，建筑設計是建筑杭震設計的一個重要方面，建筑設計與建筑
抗震設計有著密切關系。它對建筑抗震起著重要的基礎作用。一個優良的建筑抗震設計，必須是在建筑設計與結構設計相互配合協作共同考慮抗震的設計基礎上完成。為此，要充分重視建筑設計在建筑抗震設計中的重要性，在建筑抗震設計中更好地發揮建筑設計應有的作用。
參考文獻:
[1]《建筑抗震設計規范》(CBJll-89)，中國建筑工業出版社，2005。
[2]包世華、方鄂華，《高層建筑結構設計》，清華大學出版社，2003。
建筑的抗震設計對于國家財產的保護，人民生命安全都有著極其重要的意義，當地震來臨時，建筑抗震設計不僅僅能夠保護人們的生命安全，還保護了國家財產，為國家經濟建設做出了貢獻。所以建筑抗震設計是建筑設計中極其重要的內容。但是，由于地震等災害的發生具有不確定性，隨時性，破壞性等的特點。房屋的抗震結構設計對于房屋的建筑結構有及其重要的作用。建筑結構的抗震設計是屬于結構設計中的概念設計，能夠在概念設計中清晰的表達。為了更好的做好建筑結構的抗震設計，在設計之前需要精確的掌控災害能量的最大輸入，結構體系，建筑結構的類型，剛度分布等相關問題。這樣就可以從根本上消除房屋建筑結構抗震結構中的薄弱環節。
2建筑結構抗震設計的要點
地震的影響范圍一般情況下都很大，一定區域內的建筑物都會受到一定的破壞。所以建筑物場所的選擇對于結構的抗震設計及其總要。在選擇建筑場地時要注意以下幾個方面：地質結構堅硬、避開有較大坡度的山腳，周圍地勢開闊和避免地震多發地帶。在結構的抗震結構設計中對于建筑物的高度有一定的規定和標準。因此建筑物的高度要嚴格按照國家標準設計。在一些地震多發地區，不僅僅要設計合理科學，還要注重建筑材料的性能。通常情況下，不同高度的建筑對于建筑材料也有一定的要求。一般都采用不同規格的鋼筋混凝土結構。同時，為了提高結構的抗震性，在建筑結構抗震設計中，需要減小柱的軸壓比，增大柱的截面尺寸。從抗震設計的科學角度來講，減小柱軸壓比主要是為了使柱子處于大偏心受壓狀態，從而避免這樣的情況發生比如：縱向受力鋼筋未達到受拉屈服但混凝土卻被壓碎。在建筑的抗震設計時，很多專家認為應該會提高建筑物抗震設計的等級。這主要是考慮到我國是地震多發國家。大型地震容易出現重現?；蚴?0年，或是200年。建筑的抗震設計還存在一些其他的問題，比如在選擇結構體系選型時，盡量可以采取承載能力高、延展性好和充足耗能性能的體系，主要是為了在地震發生時，建筑結構能夠有足夠的抗倒塌能力。同時在結構的剛性和強度方面要水平方向和豎直方向均勻分布。防止出現局部結構出現問題導致整體結構的倒塌。
3抗震設計對結構抗連續倒塌的影響
3.1地震作用及倒塌機制地震
可以造成建筑倒塌是地震造成一切破壞的主要形式，是為結構在外部作用力下的倒塌。連續性的倒塌是因為內部內力發生重新分布而造成的。在地震作用下，構建的受力和質量分布有關系，構建受力分布在整個結構之中。整個結構的非彈性形變能夠很好的減輕地震隊構建的破壞。建筑結構的倒塌開始于結構中大部分梁柱節點的損壞。近而造成其他部件和結構的倒塌和破壞，這也叫做建筑結構的連續性倒塌。
3.2抗震設計與抗連續倒塌設計的關系
抗連續倒塌設計的主要目的在于防止建筑結構倒塌的連續性，連鎖性的發生?？拐鹪O計的標準是比較小的地震，建筑沒有出現任何的結構的問題。較大的地震建筑結構不會倒塌。一般中等地震造成的破壞仍舊可以重新的進行結構的維修。抗震設計和抗連續性設計都有一個共同點就是都特別的注重結構的整體性和連續性。在地震作用性，建筑結構造成結構一定的破壞，抗倒塌能力的作用主要是在梁抵抗內力重分布上。然而結構的抗震設計能夠使梁中縱向受力鋼筋增加，也提高了結構的抗倒塌能力。建筑結構的抗震設計和抗連續倒塌設計存在很多的相同點，同時也有不同和相互的影響。
3.3抗震設計對結構抗連續倒塌的影響
目前，抗震設計對抗倒塌能力的影響有兩種不同的觀點：一種認為抗震設計通常是可以取代抗連續倒塌設計的，主要在于抗震設計的結構有整體牢固性的特點，使得結構的抗連續倒塌性能提高。另一種觀點認為，抗震設計和抗連續性的倒塌設計有著不同的出發點和目的，存在較大的差別。對于每一種設計都應該充分的考慮，不能夠想當然的認為抗震設計可以取代抗連續倒塌設計。因為結構抗震設計中的一點點的構造的方法可能增加了。雖然一些構造措施可增加建筑抵抗倒塌的能力，但是畢竟這樣的一點點增加對于整個建筑抵抗連續倒塌能力是微乎其微的。于述強等人通過科學的方法對于抗震設計對于結構抗連續倒塌性的影響。主要采取的方法是建立模型進行分析。采用拆除構件法通進行實驗的主要方法，這也是美國使用比較科學的方法。分別拆除了角柱，中柱，拆除內柱等，然后分析了模型的抗連續性倒塌能力。通過模型實驗分析得到了科學的理論。一是地震作用存在較多的偶然因素在里面，但是有不同于偶然作用，存在較大的差別，所以抗震設計并不能夠取代抗連續倒塌設計。二是雖然抗震設計不能夠期待連續性倒塌設計，但是研究表明抗震設計對于抗連續倒塌能力有著極其重要的意義。在較小級別的抗震結構設計中對于結構抗連續倒塌能力沒有一個明顯的提高，但是當建筑的抗震級別高于8度時，抗震設計結構抗連續倒塌能力得到增強。
4結束語
1.1建筑的平面布局設計
建筑的平面布局在建筑設計中占有很重要的位置，一個建筑擁有良好的平面布局該建筑的使用功能也必然很好，而且平面布局布置的是否合理對建筑的抗震性能也有著一定的影響。考慮建筑設計在抗震設計中的應用，第一步就是要保證建筑的剛性程度和建筑結構的質量，在布置上要求二者有著相互的對稱性，避免結構受力產生嚴重的變形狀況產生?？拐鹗芰σ欢ㄒc抗震結構相互協調，剛度較大的建筑空間樓板還有高強度電梯的安置盡可能的放在建筑的中心位置，防止建筑發生扭轉效應。進行平面布局設計時，不能忽略建筑結構中抗側移結構布局需要注意的因素，保證建筑的使用功能和建筑的抗震性能都不會受到任何不利的影響，使建筑的抗震設計能夠完美的發揮出其技術的優良特點。
1.2建筑的縱向布局設計
縱向布局中包含的內容較少，主要包括建筑工程中外沿的高度設計，還有建筑結構的質量以及建筑物整體的剛度布置。無論建筑的使用功能是房屋建筑還是商業建筑，也不論建筑是高層建筑還是多層建筑，在縱向布局中都會涉及到這些問題。設計師再設計時要嚴格按照相應的設計規范，嚴格控制建筑物沿與建筑剛度的比值，對于結構中剪力墻的布置，要遵守兩點：第一剪力墻的分布要十分均勻，第二點對于剪力墻的構建一定要貫穿整個建筑一直延伸到建筑的底部，一定要避免中間發生斷裂的情況。
1.3建筑的整體布局設計
建筑的整體布局設計，主要是指建筑的平面和立體空間上的設計。在建筑的整體布局中，要使建筑平面和建筑空間在形狀上，既規則又簡潔。建筑的平面形狀可以是圓形、矩形、方形等，這樣的形狀能夠提高建筑抗震的水平。在建筑的整體布局設計中，要避免凹凸行的設計，這樣的設計對建筑抗震起到了一定的制約作用。嚴重是還會出現扭轉效應。要設計出具有立體美和具有藝術性的建筑，就一定要將建筑藝術和建筑所具備的功能，與建筑抗震設計結構結合到一起。例如：南昌綠地紫峰大廈，該建筑的高位268m，其框架是核心筒結構，對該建筑的抗震設計，在建筑三分之二處，東西里面內凹，其內凹部分的荷載通過結構柱支撐在41層與43層之間的跨懸臂轉換墻上。其整體結構設計融入了新年功能化設計的思想，并對建筑結構進行小震下的反譜計算，以及中震彈性復核。
2建筑設計過程中應重視的抗震設計問題
2.1建筑物屋頂抗震設計
屋頂太高或太重，是目前建筑設計最主要的問題。屋頂過高或者過重，會加重地震的作用，導致建筑變形，對建筑物自身的抗震能力有所制約。建筑屋頂的重心和建筑底部的重心不在一條線上，那么就會導致建筑抗側力不能連續，從而加劇建筑的扭轉效應，制約建筑的抗震水平。所以，設計師在進行設計的時候，一定要避免屋頂超高超重的現象，使得整個建筑的結構與剛度均勻的分布下來，讓屋頂與建筑的重心保持在同一條線上。如果建筑物的屋頂設計的過高，那么就一定要保證建筑具有良好的抗震穩固性，降低建筑扭轉效應。
2.2設計限值控制
相關文件規定，在建筑設計過程中，要考慮抗震要求的限值控制。房屋的建筑高度和樓層的數量。在實際設計當中，有的建筑高度超標，有的建筑層數超標，有的建筑高度沒有超標，但是其寬度超標。這些超標，都將會給建筑抗震帶來一定的安全隱患，特別是一些高度和寬度超標的建筑，因此，在建筑設計中，只要完全融合建筑抗震設計，就能夠有效的進行限值控制。例如：防裂度為8的時候，粘土磚等對稱建筑的總高度要低于18m，建筑的層數一不能超過6層；底層框架為磚房的建筑高度應該保持在16m，層數保持在5層以內；建筑材料為鋼筋混泥土框架房屋的時候，其高度要保持在45m以下，而框架的抗震墻高度應該保持在100m以內。
3結論
（一）磚混結構的建筑較多，不利于建筑的穩固
磚混結構是一種較為傳統的建筑結構，隨著現代建筑技術的發展，磚混結構由于抗震性能較差已經逐漸被框架結構、剪力墻結構和框剪結構等所取代。但是，保定周邊的一些學校在建設的過程中，出于各種各樣的原因，依然采取了磚混結構，這導致在地震災害發生時，由于建筑整體的穩定性較差，很容易發生坍塌，造成很大的損壞。同時，一些磚混結構的建筑在使用一定時間之后，容易發生裂縫，導致抗震安全性能降低。要想提升磚混結構建筑的抗震安全性，首先，采用抗震性能較高的鋼結構和框架結構來構建學校校舍，保障學校師生的生命和財產安全。這樣做雖然能夠從根本上改善磚混結構抗震性能較差的弊端，但是所需資金較大，并且推倒再建耗時較長，需要大量的備用教室，難以大規模推廣，各學校可以根據自身的情況進行相應的選擇。其次，對磚混結構的建筑進行加固，提高磚混結構建筑的抗震性能。在具體的操作過程中，可以通過設置圈梁、加強建筑頂部混凝土的強度來提高中小學磚混建筑的抗震性，保障師生的生命安全。再次，通過增加構造柱的方式提高磚混結構建筑的抗震安全性。在磚混結構的建筑中增加混凝土構造柱是提高磚混結構建筑抗震安全性的重要策略，實踐表明，增加了構造柱的磚混結構建筑相對于沒有增加構造柱的磚混結構建筑抗震能力大大增強。因此，在進行磚混結構建筑加固的過程中，需要在合適的地方增加構造柱，并與圈梁相結合，從而使建筑物的抗震安全性獲得有效地提升。最后，通過增加磚混結構建筑底層的抗震能力來使整個建筑物的抗震能力獲得顯著提升。在地震發生時，磚混結構建筑的底層受損較為嚴重，而底層一旦嚴重受損，整座建筑就會發生坍塌，因此，我們需要增強磚混結構建筑底層的抗震能力?？梢酝ㄟ^增加底層承重墻體的面積來增加對地震的承受性，保障整個建筑的安全，同時還需要增加砂漿強度以減少地震時墻體在承受外力的狀況下裂開的程度，從而達到提升抗震能力的目的。
（二）樓梯間的設置存在問題
樓梯間是發生地震時師生逃生的生命通道，但是，通過我們調查發現，保定地區的很多樓梯間的設置都存在問題，很多樓梯間都設置在建筑的端部，導致地震災害發生樓梯間應力非常集中，建筑難以整體扭轉，樓梯間承重較重極易坍塌等，阻礙了師生的逃生。[2]其次，樓梯間沒有進行科學地加固。地震發生時一旦樓梯坍塌，逃生通道被堵。與樓梯間設置中存在的問題相對應，要想解決樓梯間設置中存在的問題，首先需要合理規劃樓梯間的位置，將樓梯間設置于建筑中間，盡量避免設置于樓梯端部和拐角處，以平衡地震發生時建筑的整體受力，保障樓梯間的正常使用。其次，在具體的加固過程，一定要深刻認識到樓梯間的重要性和存在的短板，對樓梯間進行科學的加固，提高樓梯間的抗震性能。
（三）一些建筑建造和使用的時間較長，抗震性能較差
通過我們對保定周邊的學校進行調查發現，一些中小學校的建筑建造和使用的時間較長，抗震性能較差，存在很大的安全隱患。首先，一些較老的建筑在建設初期，由于科技水平達不到等原因，所以本身抗震性能較差，難以抵御高震級地震的沖擊。其次，一些建筑使用時間較長，加上在使用的過程中不注意合理及時的維修，導致抗震性能不斷降低，甚至成為了危房，影響中小學師生的生命安全。我們要想解決建筑使用時間較長帶來的抗震安全性下降的問題，首先需要對這些老舊建筑進行評估，可以繼續使用的我們通過合理的加固改造，提高其抗震性能繼續使用。其次，在使用過程中，提高警惕定期檢查，出現問題要及時維修，絕不能讓小問題任其發展成為大問題。最后，對一些改造價值不大的危房，為保證安全學校應該爭取早日進行重建，及時消除隱患。
二、隔震技術的應用
隔震技術是指在建筑物上部結構與基礎之間設置隔震層，阻止地震能量向上傳遞，從而達到減弱地震危害、提升建筑抗震性能的目的。我國在很久之前就開始了隔震技術的應用，主要是應用煮過的糯米和石灰來達到隔震的效果，在現代，隔震技術已經發展成熟并得到推廣，我們一般使用橡膠支座作為隔震層，在建筑、橋梁各個領域的應用證明了隔震支座對提高建筑抗震性能效果非常顯著。我們在中小學建筑的改造過程中，可以在適當的位置加放消能減震裝置來很快的消耗地震傳來的能量，減小地震造成的危害；在新建建筑中可以在基礎上放入隔震層，使得建筑由剛性抗震轉為柔性抗震，有效提升建筑的抗震性能。
三、結語
關于高層混凝土住宅建筑抗震結構設計，應該持續改進高層混凝土住宅結構的延展性，達到合理的剛度和強度要求，提升高層混凝土住宅建筑抗震結構的抗震能力。
2高層混凝土建筑抗震結構設計對策
2．1場地和地基的選擇
關于高層建筑的抗震效果，地基的情況和場地狀況較會產生直接的作用，也稱為建筑抗震設計的基礎。如何選擇地基和場地，一定要詳細清楚當地的地震活動狀況，仔細勘查地質情況，并獲取全方位的數據資料，從而可以有效的進行綜合評價和研究，正確的評判當地的抗震設計等級。采用一切辦法去規避不利于抗震設計的地方，如果不能規避的場地，我們要做針對性的處理。在選擇高層建筑地基時，首選的是較高密實度的基土和巖石，將有利于提升建筑地基的抗震能力，切勿采用哪些不適合抗震的軟性地基土。務必要采用合理的措施對達不到地震需求的地基進行改善和加固，從而讓它滿足抗震要求。
2．2建筑結構的規則性
為了實現可靠性的建筑，達到合理分布承載的力量需要，在設計建筑結構時，務必要達到建筑結構的規則性需要，盡量讓抗側力結構可以簡單明了。對于建筑結構平面布置圖，多選用比較規整的圖形，主要是由于規則的圖形能夠確保建筑遇到何種情況時都能實現均勻分布的承載力。應該盡量規避一些復雜多變的建筑結構平面，那是由于不規則的圖形便于引起建筑結構的鋼心和質心間的錯亂不堪。如果遭遇地震，鋼心距離就會變大，剛性達不到要求，從而使得建筑物出現倒塌的結果。
2．3建筑結構材料的選取
高層建筑在遭遇地震時安全性能很大程度上都由于建筑結構材料來決定?，F實中，高層建筑抗震結構設計的本質問題就是整合相應構件的延性，同時要做調和工作，最終目標是確保遭遇地震時建筑能夠穩定安全。而對于鋼筋來說，應該選擇那些具備較好韌性的材料。關于垂直方向受力的鋼筋，以HRB335級、HRB400級的熱軋鋼筋為準，箍筋則是采用熱軋鋼筋，型號為HPB235、HRB335、HRB40級。在選用建筑結構材料時，務必要充分了解材料抗震的要求。同時，還要考慮其中的造價和成本控制問題。所以說，選用建筑結構材料應該尋求抗震新性能和建筑成本平衡點，只有兩者的協調統一，才能確保用最少的材料實現最好的抗震能力。
2．4隔震和消能減震設計
某些高層建筑需要非常嚴格的抗震要求，要滿足一般的抗震效果，還必須實現消能、隔振的效果。所以，要達到上述目標，第一，正確選擇地基和場地，首選那些較高密實度的地基，這樣可以避免發生輕地震時其能量對建筑產生的損害，減少共振發生幾率。建筑物不同，其隔振系數也是不一樣的。所以說，在設計建筑結構的過程中，務必要根據實際情況來詳細研究，選取適宜的隔震支座，還要綜合分析風力產生的負荷作用。那些具有消能、隔振要求的建筑構件，延性好的材料是比較適合的，強度能夠滿足要求，能夠確保建筑物受地震時減弱破壞。
2．5抗側力體形的優化
在一般性構造的高樓中，剛超過柔，那些剛性結構方案的高樓，主體結構遭遇的損害少，如果發生地震時其結構變形也不大，圍護墻、隔墻等非結構部件也會破壞較少，受到較好的保護。結構的超靜定次數也會增強，遭遇地震時的塑性鉸變大，耗費較多的地震能量。結構也會在強地震情況下更加具有承受力，而不至于傾倒。改觀結構屈服機制，并確保結構出現損害時依據整體屈服機制工作，并不依靠樓層屈服機制。設計結構的原則是強壓弱拉、強剪弱彎、強柱弱梁和強節弱桿。設計結構理應選擇軸力小的水平桿件，成為關鍵的耗能桿件，盡量的產生彎曲耗能，確保實現構件的較強的耗能能力和不小的延性。
2．6常用的加固設計
要想能夠較好的提升建筑結構的抗震能力，加固措施務必要結合建筑結構現實狀況進行，選用加固方法務必要綜合如下因素全面分析:如果結構設計出現誤差和缺陷，就要結合現實問題來加固和增加構件，也可以采用較高抗震能力的構件作為替代品。如要提高整體剛度和承載力，可通過設置套箍、增大原截面和增加構件的方法來實現。多數建筑結構整體性連接不滿足抗震的規范要求，應該有目的地調整結構，可以降低損害，分散地震力。為避免發生地震時引起破壞，應該對于那些同建筑結構無關緊要的構件進行加固處理。
3結語
基于性能的抗震設計首先需要根據地震水準確定性能目標，地震動水準可選用規范的多遇地震、設防地震和罕遇地震的地震作用影響最大值，比如當抗震設防烈度為7度，設計地震基本加速度為0.15g時，多遇地震、設防地震和罕遇地震影響系數最大值分別為0.12，0.34，0.72。性能目標依據地震時建筑允許破壞的程度，可不拘泥于計算數值，但不應低于抗震三水準?？拐鹦阅芩疁矢鶕咭幏譃?個水準，性能目標1承載力要求最高，延性最低，性能目標5承載力要求最低，延性要求最高。抗震性能通過承載力和變形雙重控制，以抗震承載力為主，層間彈塑性變形為輔，可以采用層間位移變形來反應破壞程度，性能化設計尋求在承載力和變形能力中尋找合理平衡點。下面通過抗震性能化設計的實例講述設計目標實現過程。
2抗震性能化設計的實例
2.1工程概況
本工程位于內蒙古烏海市烏達區經濟開發區內，本單項為內蒙古東源科技有限公司年產72萬噸/年電石項目3#配料站，建筑高度23.2m，該地區抗震設防烈度為8度，設計基本地震加速0.2g，建筑物安全等級為二級，建筑物設防類別為標準設防類別，結構抗震等級為二級，設計使用年限為50年，建筑物場地類別為Ⅱ類，基本風壓為0.75kN/m2，地面粗糙度為B類。本工程特殊之處在于全廠物料運輸樞紐，連接三條鋼棧橋，其中一條棧橋在19.1m層樓面處，10.000m-16.200m為石灰和碳材料倉，共約840m3，料倉的跨高比小于2.5，本結構層具有較大質量，收進約30%的情況下仍是下層質量的1.2倍。
2.2本工程超限情況
本工程超限情況如下：
①扭轉不規則，在規定水平力下考慮偶然偏心Y方向最大層間位移與平均層間位移的比值：1.32。
②豎向剛度不規則，局部收進水平尺寸大于相鄰下一層的25%。綜合判定屬于特別不規則結構。
2.3抗震性能目標設定
由于本項目的超限情況和全廠的重要性，除按照規范的要求及目標進行計算和設計外，提出了基于性能的抗震設計。綜合考慮抗震設防類別，場地條件和結構的特殊性，震后損失和修復的難易程度，確定結構的性能目標為D級。在多遇地震作用下結構能做到完好無損，不需修理即可繼續使用（性能水準1級），在設防烈度地震作用下結構只有中等破壞，修復后可繼續使用，（性能水準4），在預估的罕遇地震作用下，結構損壞比較嚴重，需排險大修，但不倒塌（性能水準5）。具體抗震性能目標。
2.4小震彈性計算結構及分析
小震彈性計算按照正常設計，采用整體建模，考慮偶然偏心，雙向地震，扭轉耦聯，及施工模擬，在抗震規范規定的地震影響系數曲線下，多遇地震標準值作用下樓層最大水平位移與層高之比小于1/550。作用組合的效應設計值按照1.2（DL+0.8LL）+1.3SEhk組合下抗震承載力滿足彈性。（本工程重力荷載代表值的可變荷載組合系數0.8）構件配筋無超筋現象，軸壓比，梁混凝土的相對受壓區高度均能符合我國規范要求。
2.5中震計算結構及分析
按照“中震可修”的原則：和本工程的特點。需要對中震作用下主要抗側力構件的承載力進行復核，以便確定其能達到設定的性能指標。取其中一個關鍵構件驗算內容及結果如下：由于結構已經進入彈塑性狀態，采用pushover推覆分析法，驗算在1.0D+0.8L+1.0SEhk工況下的受力情況，其中一個料倉下的框架柱驗算正截面結果如表2，其中材料強度取標準值。根據結果顯示承載力滿足設計要求。在設防地震標準值作用下，樓層最大水平位移與層高之比最大為1/170，也在規范要求3~4倍的[Δue]區間內，地震破壞等級可滿足要求。
2.6大震計算結果及分析
按照性能化設計，罕遇地震作用下，按照彈塑性分析和SATWE軟件對等效彈性計算，取結果較大值，關鍵構件的抗震承載力不屈服，允許較多豎向構件（40%）進入屈服階段，關鍵構件的驗算方法與中震驗算方法相同，結果宜滿足設計要求。性能水準5允許部分框架梁發生嚴重破壞，鋼筋混凝土豎向構件的受剪截面應符合式VGE+V*EK燮0.15fckbh0。取其中一個關鍵構件進行斜截面承載力驗算結果，其中材料強度取標準值。在預估的罕遇地震標準值作用下，樓層最大水平位移與層高之比最大為1/63，規范要求小于[Δup]，在此范圍內，表面結構整體不會倒塌。
2.7工程結論
綜上所述，本工程通過性能設計及彈塑性時程分析，計算結果表明本工程各項指標達到預定的抗震性能目標，所選結構體系合理、安全、可靠，能滿足“小震不壞，中震可修，大震不倒”的設計要求。
3結語
高層建筑是社會經濟發展和科技進步的產物。隨著大城市的發展，城市用地緊張，市區地價日益高漲，促使近代高層建筑的出現，電梯的發明更使高層建筑越建越高。宏偉的高層建筑是經濟實力的象征，具有重要的宣傳效應，在日益激烈的商業競爭中，更扮演了重要的角色。
自從1886年世界上第一棟近代高層建筑——美國芝加哥家庭保險公司大樓（HomeIuranceBuilding，10層，高55m）建成以來，至今已有100多年的歷史了。高層建筑不僅在材料和結構體系上逐漸多樣化，而且在高度上也有大幅度增長。而一次又一次地震災難及教訓，警示人們：防震減災任重道遠，刻不容緩。
從上個世紀開始，各國的專家、學者對抗震設計進行了一系列研究。進入90年代，結構抗震分析和設計已提到各國建筑設計的歷史日程。特別是我國處于地震多發區（地震基本烈度6度及其以上的地震區面積約占全國面積的60%），高層抗震設計設防更是工程設計面臨的迫切的任務。作為工程抗震設計的依據，高層建筑抗震分析更處于非常重要的地位。
二、材料的選用和結構體系問題在地震多發區，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，特別地震區，是以剛結構為主，而在我國鋼筋混凝土結構幾混合結構卻占了90%.如此高的鋼筋混凝土結構及混合結構，國內外都還沒有經受較大的考驗。鋼結構同混凝土結構相比，具有優越的強度、韌性和延性，強度重量比，總體上看抗震性能好，抗震能力強。
震害調查表明，鋼結構較少出現倒塌破壞情況。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，故常被業主所看中?；旌辖Y構的鋼筋混凝土內往往要承受80%以上的震層剪力，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的剛度或設置伸臂結構，形成加強層才能滿足規范側移限值；
此外，在結構體系或柱距變化時，需要設置結構轉換層。加強層和轉換層都在本層形成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柱構件剪力突然加大，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。
唐山鋼鐵廠震害調查資料統計參數結構形式總建筑面積（萬㎡）倒塌和嚴重破壞比例（%）中等破壞比例（%）鋼結構3.6709.3鋼筋混凝土結構4.0623.247.9砌體結構3.0941.220.9在高層建筑中，應注意結構體系及材料的優選?，F在我國鋼材產量已居世界前列，建筑鋼材的類型及品種也在逐漸增多，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，建議盡可能采用型鋼混凝土結構（SRC）、鋼管混凝土結構（CFS）或鋼結構（S或），以減小柱斷面尺寸，并改善結構的抗震性能。
在超過一定高度后，由于鋼結構質量較輕而且較柔，為減小風振而需要采用混凝土材料，鋼骨（鋼管）混凝土，通常作為首選。工程經驗表明：利用鋼管混凝土承重柱自重可減輕65%左右，由于柱截面減小而相應增加使用面積，鋼材消耗指標與鋼筋混凝土結構相近，而工程造價和鋼筋混凝土結構相比可降低15%左右，工程施工工期縮短1/2.此外鋼管混凝土結構顯示出良好的延性和韌性。
1995年日本阪神地震震害說明，在鋼骨混凝土構件中，采用格構式的型鋼時，震害嚴重，采用實腹式的大型型鋼或焊接工字鋼的，則震害輕微。因此，在高層建筑結構中，若用鋼骨混凝土構件，建議使用后者。
1.1建筑模型設計的重要性建筑空間形態具有很多種，主要包括平面形狀和物體空間形狀。根據相關的地震數據統計表明，在地震中，平面形狀就會更加復雜，如出現不平衡，建筑的不對稱翼將受到一定程度的損害。在唐山大地震中，我們可以看到許多這樣的類型，一些傳統的、常規的建筑造型在地震中沒有嚴重的損害，甚至還有一些能夠很好地保留下來。地震在三維空間內是非常復雜的，將會對建筑物造成很大的傷害。特別是在結構剛度出現突變的位置。因此，在建筑設計過程中，需要盡可能使建筑平面和空間形狀變得簡單。盡可能設計一些凹凸的結構面，盡可能延長一些不對稱翼。在布局上，需要使得建筑物結構能夠盡可能達到剛度的均勻分布，避免一些非對稱的剛度分布不均勻，這樣就能夠有效避免住房建設出現扭轉而產生破壞。
1.2建筑結構設計的規則合理對抗震設計的影響在建筑設計的過程中，應該遵循優先選擇的規則。在這座建筑設計的過程中，建筑平面、剖面和三維表面都要表現出簡單規則和對稱性的特點。此外，建筑結構的側向剛度強度也要分布均勻，使建筑的質量能夠均勻分布，這樣就能夠有效防止建筑物出現突變。為了實現建筑結構體系的科學合理性，我們必須首先確保設計能夠具體、明確，其次還要保證建筑結構的結構設計能夠科學合理，在這一過程中需要考慮到承受力需要合理分布，這樣我們就可以在施工過程中保證，可以使得施工根據設計圖來進行。建筑的形狀規則的合理性，可以有效分散地震的破壞性，能夠保護建筑物的完整性，從而在一定程度上提高建筑的抗震性能。
2房屋建筑的筑抗震設計
2.1建筑抗震設計的規劃與布局良好的抗震能力將對建筑設計建筑能夠提高建筑的抗震性能，建筑的布局更加復雜，這樣就會導致建筑防震能力出現下降。在剪力墻設計的過程中，需要認識到剪力墻是建筑結構抗震的一個最重要的部分，建筑結構的設計需要按照抗震要求來進行設計。建筑的剛度需要分布均勻，在大廈電梯的設計過程中，可以有效地防止由電梯人員由于地震偏心扭轉效應的影響。對建筑的整體設計而言，設計師應該在抗側力構件的布置設計過程中，將建筑設計建和抗震設計有機地融合在一起，這將大大提高建筑物的抗震能力。
2.2垂直設計對建筑抗震性能的影響在建筑設計的過程中，建筑的垂直布置設計就是將建筑的質量和剛度沿垂直方向上進行均勻分布。如果建筑的負載剛性比較差，將使得建筑的承載能力不足，所以它會很容易在地震中出現變形，成為不利抗震的一個薄弱環節。在建筑設計的過程中，垂直設計可以有效避免這個問題，在設計的過程中，如果兩層樓都是緊挨著的，其實際的功能也是不一樣的。研究表明，在眾多的地震，建筑物的豎向剛度能夠均勻分布，這樣使得建筑受到地震的影響會比較小。
2.3建筑墻體和屋頂的設計在進行房屋建筑設計的過程中，建筑的重量越輕，它在地震受到的損壞程度就會越小，其結構的穩定性也會大大提高，這樣的房屋的抗震能力是非常高的。因此，如果我們要減少建筑物在地震中的破壞程度，在建筑的墻體和屋頂中需要使用一些輕質材料。
2.3.1墻體的設計：建筑墻體的設計，為了使建筑質量變得更輕，有必要使房屋的墻體變得更輕。如果墻體本身具有很大的重量，這樣就會降低建筑的抗震性能，使得建筑在地震過程中遭到摧毀的可能性更大。因此，需要嚴格選擇墻體的材料，保證墻體的重量。
2.3.2屋頂的設計：:在屋頂的設計中，也要盡可能地采用安全輕質的材料，這樣就能保證墻體不會承載著一個重量很大的物體，影響墻體的穩定性。建筑的屋頂不應該增加一些不必要的承重原件，這樣就會使得建筑的重量得到增加，會影響建筑的抗震性能。
2.4建筑結構抗震取決于根據其承載力根據靜態分析的理論，分析地震作用的慣性力，結合彈性力學和地震作用進行計算，對建筑的結構和構件在地震中的彈性位移進行分析，以確保施工的強度，保證建筑結構的安全性能。對建筑結構進行抗震設計要依據其承載能力，要計算出其承載力，我們可以采用傳統的設計計算方法，所以這些設計很容易被設計人員應用，這種方法主要是對慣性力的分析，在地震作用下，把建筑結構可以看成一個彈性整體，選擇相應的計算來計算結構在地震中的固有頻率值，最后采用彈性的計算方法對結構的抗震性能進行分析和計算，根據承載力合理選擇房屋建筑抗震設計的方案。
3結論
關鍵詞：高層建筑；抗震；結構設計；理論
中圖分類號：[TU208.3] 文獻標識碼：A
1 我國的高層建筑發展歷程
上世紀80年代，我國高層建筑在設計計算機施工技術等領域快速發展，100m左右及以上的將建筑快速發展，多以鋼筋為主要材料，在層數與高度增加的同時，功能與類型也日益增多。各大城市幾乎都建立了具有各自特色的建筑，以上海錦江飯店為代表：高度達到153.52m，全部采用的鋼結構體系；而深圳的發展中心大廈有43層，高度達到165.3m，算上天線高度達到185.3m，是我國第一幢大型的高層鋼結構建筑。到了90年代，我國的高層建筑結構從設計到施工進入到一個新的階段，除了體系與材料的多樣化，高度上也有了質的飛躍。在1995年完工的深圳地王大廈，共有81層，高度達到385.95m，居世界第四高。
2 建筑抗震的理論
2.1 建筑結構的抗震規范
一般的抗震規范都是各國結合具體的情況進行的經驗總結，是指導抗震設計的法定文件，及反應國家經濟與建設的發展水平，也反映了各個國家的抗震經驗。盡管抗震理論不斷完善，技術水平也在不斷地提高，但是必須要有實踐的指導，要將建筑工程的安全性放在首要位置，容不得任何的大意與疏忽?；谶@一認識，現代建筑部分條文被列為強制條文，使用了“嚴禁、不得”等絕對性的字眼，同時也有不同條文有較大的自由空間。
2.2 建筑抗震設計的理論
當前建筑抗震設計的理論主要分為擬靜力理論、反應譜理論及動力理論。擬靜力理論起源于20世紀10～40年代出現的理論，在估測地震對結構的影響時，假設結構為剛性，地震水平作用在結構或構件的質量中心，地震力的大小當于結構的重量乘以一個比例常數（地震系數）。
反應譜理論是在上世紀40-60年展起來的，以強地震動加速度觀測記錄的增多與對地震地面運動特性的進一步了解，及結構動力反應特性的研究為基礎，是加理工學院的學者對地震加速度記錄的特性進行分析后獲得的成果。
動力理論是上世紀70-80年代的應用較為廣泛的地震動力理論，是在60年代以來電子計算機技術與試驗技術的發展為基礎，人們對各類結構在地震作用下的線性與非線性的反應過程也有了較多的了解，隨著強震觀測臺的增加，各種受損結構的地震反應記錄也在不斷地增加。進一步動力理論也稱地震時程分析理論，它將地震作為一個時間過程，選擇具有代表性的地震加速度時過程作為地震動輸入，建筑物簡化為多自由度體系，計算得到每一時刻建筑物的地震反應，完成設計工作。
3 高層建筑的抗震結構設計
3.1 必要的抗震對策
在高層建筑結構的抗震設計中國，出了要考慮到概念的設計，還要進行驗算，結合地震的情況，要在高度允許的范圍內建造，增加結構的延性。在當前的抗震設計中，抗震驗算及構造與措施等角度入手進行分析，提高結構的抗震性與消震性能。建立地震力與結構延性互相影響的雙重設計指標，直到達到預期的抗震效果。當前強柱弱梁，強剪弱彎和強節點弱構件在提高結構延性方面的作用已得到普遍的認可。
3.2 高層建筑的抗震設計思想
在《建筑抗震規范》中有明文規定，建筑的抗震設防要符合“三水準、兩階段”的要求。所謂的“三水準”就是指“小震不壞，中震可修，大震不倒”。當遇到第一設防烈度地震即低于本地區抗震設防烈度的地震時，結構處于彈性變形階段，建筑物可以正常使用。一般情況下，建筑物不會被損害，也不需要修理即可使用。所以，高層建筑結構的抗震設計要滿足地震頻發下的承載力極限，要求建筑的彈性變形不超過規定的彈性變形限值。當遇到第二設防烈度地震即相當于本地區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，建筑物結構會發生損害，但是不經修理或者簡單修理就可以繼續使用。所以，建筑結構必須要有足夠的延性能力，不會出現脆性破壞。當發生第三設防烈度地震的情況下，就是遇到本地區地震極限外的情況，結構會受到非常嚴重的損害，但是結構的非彈性變形距離倒塌仍有一段距離，不致產生危及生命的損害，保障了居住人員的安全。所以在進行高層建筑結構設計的過程中，要保證建筑的足夠變形能力，其彈塑變形要在規范的數值之內，保證結構良好的抗震性能。三個水準烈度的地震作用水平是根據不同超越概率進行區分的，一般情況下是：
多遇地震：50年超越概率63.2%，重現期50年；設防烈度地震（基本地震）：50年超越概率10%，重現期475年；罕遇地震：50年超越概率2%-3%，重現期1641-2475年，平均約為2000年。
從高層建筑的抗震水準來看，設防的要求是通過“兩個階段”設計來實現的，具體方法如下：第一環節，第一步采用與第一水準烈度相應的地震動參數，提前計算出高層建筑結構在彈性狀態下的地震作用效應，與風力、重力荷載進行高效組合。同時引入承載力抗震調整系數，進行構件截面的準確射擊，進而達到第一水準的強度要求；然后是運用同一地震參數計算出結構的層間位移角，使其可以在抗震規范設定的限值之內；同時采用相應的抗震構造對策，確保結構可以有足夠的延性、變形能力與塑形耗能，進而達到第二水準的變形目的。而第二階段則是運用與第三水準對應的地震動參數，算出結構的彈塑性層間位移角，使其在抗震規范的限值之內，然后進行必要的抗震構造對策，進而實現第三水準的防倒塌目的。
3.3 現代高層建筑結構的抗震設計方法
在《建筑抗震設計規范》中對各類的建筑結構的抗震計算應該采用的方法都有明確的規定：高度要在40m之內，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；除1款外的建筑結構，宜采用振型分解反應譜方法；特別不規則的建筑、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。
結語
地震是威脅較大的天災之一，必須要加強防御，從上文的分析中我們可以看到，高層建筑的抗震結構設計必須要在要求的限值之內，保證結構的良好性能，提高建筑的使用性能。
參考文獻
[1]朱鏡清.結構抗震分析原理[M].地震出版社，2002.
[2]李彬.對于高層建筑結構的抗震設計探討[J].中國新技術新產品.2012（02）.
