【摘 要】文章介紹了高層建筑受到的震害影響，結(jié)合高層建筑的抗震構(gòu)造的要求對其抗震性能進行了細致分析，并且探討了我國高層建筑抗震設(shè)計的發(fā)展方向。

【關(guān)鍵詞】高層建筑 抗震設(shè)計 建筑特點

一、高層建筑設(shè)計特點

地震是一種對房屋建筑危害極為嚴重的自然災(zāi)害，在地震發(fā)生的過程中，地面搖晃促使地面建筑隨之顛簸搖晃，而對于一些高層建筑來說，當(dāng)強大的地震波襲來時，樓體會自動順著地震波方向搖擺，如果這些建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計上打不到標(biāo)準(zhǔn)的抗震要求，就會在劇烈的搖晃中大面積的坍塌，造成更大的人員傷亡以及經(jīng)濟損失。要使房屋能夠抵抗地震的作用，對其結(jié)構(gòu)也有一定的要求。房屋在抵御地震破壞時，剛度和強度起到了非常重要的作用，其中剛度是房屋抵抗變形能力的大，而強度則是抵抗破壞能力的大小。房屋面積小、質(zhì)量輕對于地震帶來的危害也相對較小，因為房屋質(zhì)量小，地震力也相對較小，地震力的分配是與剛度相適應(yīng)的，剛度大也就意味著具有較高的地震力。因此，要格外重視房屋的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計。根據(jù)房屋在歷次地震中的破壞形態(tài)歸納為以下幾類：

（一）結(jié)構(gòu)倒塌。結(jié)構(gòu)倒塌是地震中高層鋼結(jié)構(gòu)房屋破壞最為嚴重的形式。其中結(jié)構(gòu)樓層屈服強度系數(shù)和抗側(cè)剛度沿高度分布不均勻所形成的結(jié)構(gòu)薄弱層是引發(fā)結(jié)構(gòu)坍塌最主要原因，這就要求在設(shè)計過程中應(yīng)該盡量做到結(jié)構(gòu)樓層屈服強度系數(shù)和抗側(cè)剛度沿高度的合理分布。

（二）節(jié)點破壞。節(jié)點破壞是高程鋼結(jié)構(gòu)房屋在地震中發(fā)生最多的一種破壞形式。由于鋼結(jié)構(gòu)連接一般采用鉚接或者焊接形式連接，如果在節(jié)點的設(shè)計和施工中，結(jié)構(gòu)或者焊縫存在缺陷，節(jié)點可能存在受力過于集中，一旦發(fā)生地震，就很容易出現(xiàn)節(jié)點破壞。由地震引發(fā)的梁柱節(jié)點破壞現(xiàn)象主要表現(xiàn)為鉚接以及焊接部位斷裂、腹板斷裂或者加勁板變形等。

（三）構(gòu)件破壞。高層建筑鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞的形式主要有支撐的破壞與失穩(wěn)以及梁柱局部破壞兩種。支撐的破壞與失穩(wěn)是指當(dāng)遇到強度較大的地震時，支撐構(gòu)件由于承受反復(fù)拉壓的作用力，一旦作用力超過支撐構(gòu)件的臨界力時，就會出現(xiàn)損壞或者失穩(wěn)；而對于梁柱局部破壞來說，框架柱主要有翼緣屈曲、翼縫撕裂甚至框架柱會出現(xiàn)水平裂縫或者斷裂?？蚣芰?，主要有翼緣屈曲、腹板屈曲和開裂、扭轉(zhuǎn)屈曲等破壞形態(tài)。

二、高層建筑抗震設(shè)計要求

在地震作用下，建筑物的破壞機理和破壞過程十分復(fù)雜，所以要對高層建筑進行嚴密的抗震設(shè)計。

（一）高層建筑的結(jié)構(gòu)類型。結(jié)構(gòu)類型直接影響著高層鋼結(jié)構(gòu)房屋的抗震性能，所以在進行實際工程設(shè)計時，需要綜合考慮多種因素對方案進行優(yōu)化設(shè)計，在優(yōu)化過程中確定最佳的結(jié)構(gòu)體系?，F(xiàn)階段，我國高層鋼結(jié)構(gòu)房屋的結(jié)構(gòu)體系主要可以分為框架結(jié)構(gòu)、框架支撐結(jié)構(gòu)、框架抗震墻板結(jié)構(gòu)、簡體結(jié)構(gòu)以及巨型框架結(jié)構(gòu)等。

（二）高層建筑結(jié)構(gòu)布置原則。高層鋼結(jié)構(gòu)房屋的結(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)布置的選擇關(guān)系到整體建筑結(jié)構(gòu)的安全性、適用性以及經(jīng)濟性。和其他類型的建筑結(jié)構(gòu)一樣，高層鋼結(jié)構(gòu)房屋應(yīng)該盡量采用規(guī)則的建筑方案，當(dāng)結(jié)構(gòu)體型復(fù)雜、平立面不規(guī)則時，可根據(jù)實際情況在適當(dāng)部位設(shè)置抗震縫，從而形成多個規(guī)則的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)單元，由于鋼結(jié)構(gòu)可耐受的結(jié)構(gòu)變形大于混凝土結(jié)構(gòu)，一般來說不宜設(shè)抗震縫，必須設(shè)置時，應(yīng)該將建筑物分割成規(guī)則的結(jié)構(gòu)單元。

（三）高層建筑適用的最大高度和高寬比。高寬比指房屋總高度與平面較小寬度之比。在抗震結(jié)構(gòu)體系中，根據(jù)結(jié)構(gòu)總體高度和抗震設(shè)防烈度確定結(jié)構(gòu)類型和最大適用高度。鋼結(jié)構(gòu)的高寬比是影響結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性和抗震性能的重要參數(shù)，它直接影響著結(jié)構(gòu)剛度、側(cè)移以及振動形式。當(dāng)高寬比值較大時，可以使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的水平位移，而且由于傾覆力矩使支撐柱產(chǎn)生很大的軸向力。因此，需要限定鋼結(jié)構(gòu)房屋的最大高寬比值，使其保持在一個合理范圍內(nèi)，超過時應(yīng)該進行專項研究，采取必要的抗震措施。

三、高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震性能的調(diào)整

在高層建筑抗震設(shè)計中體現(xiàn)強柱弱梁的原則，這樣可以有效地避免了結(jié)構(gòu)在地震作用下支撐柱先進入塑性區(qū)破壞導(dǎo)致整個房屋的倒塌。這就要求通過調(diào)整結(jié)構(gòu)中不同部分的地震效應(yīng)或者不同構(gòu)件的內(nèi)力設(shè)計值，使框架具有較大的內(nèi)力重分布和消耗地震能量的能力。

（一）框架支撐結(jié)構(gòu)中框架的水平力分配。多道設(shè)防是抗震設(shè)計的重要原則，對于框架支撐結(jié)構(gòu)體系，在水平地震作用下，不僅要求支撐或者抗震墻板等抗側(cè)力構(gòu)件具有較大的剛度和強度，還需求框架部分也具有一定的抗側(cè)能力，因為在地震的作用下，支撐剛度退化將引起結(jié)構(gòu)內(nèi)力重新分布，此時的框架部分所負擔(dān)的地震剪力增大，所以只有框架部分具有一定的安全儲備時才能實現(xiàn)框架作為二道設(shè)防的要求。

（二）框架中心支撐結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)力調(diào)整。支撐于框架連接處支撐桿應(yīng)該呈弧形，當(dāng)中心支撐的斜桿軸線偏離梁柱軸線交點不超過支撐桿件的寬度時，仍然可以按照中心支撐框架分析，但應(yīng)該考慮因偏離而產(chǎn)生的附加彎矩。當(dāng)采用人字型和V形支撐組合時，應(yīng)該設(shè)置側(cè)向支撐，梁柱與支撐連接處還應(yīng)該設(shè)置加勁柱。

（三）框架偏心支撐結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)力調(diào)整。為了確保偏心支撐框架在大地震作用下，各消能梁段發(fā)生所期望的純剪切屈服或者梁端同時發(fā)生彎曲屈服，其他構(gòu)件除柱底部形成彎曲以外其他均處于彈性狀態(tài)。偏心支撐框架構(gòu)件的內(nèi)力設(shè)計值應(yīng)該通過乘以增大系數(shù)進行調(diào)整，從而實現(xiàn)抗震設(shè)計的目標(biāo)。此外，耗能梁段的腹板不得貼焊補強板，不得開洞，耗能梁段與支撐柱連接時還應(yīng)該在其腹板兩側(cè)配置加勁柱。

四、結(jié)束語

綜上所述，伴隨著自然災(zāi)害的頻發(fā)，尤其是地震災(zāi)害的不斷發(fā)生，為了盡可能的減小地震造成的人員傷亡以及經(jīng)濟損失，使得人們對高層鋼結(jié)構(gòu)房屋的抗震性能有了更高的要求，這也就要求相關(guān)設(shè)計人員對高層鋼結(jié)構(gòu)房屋進行優(yōu)化設(shè)計，從設(shè)計理念入手參考對高層鋼結(jié)構(gòu)房屋結(jié)構(gòu)抗震的具體要求，制定科學(xué)合理的設(shè)計方案，從而確保實現(xiàn)高層建筑的抗震設(shè)計目標(biāo)。

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