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本文目錄一覽：
- 1、高層建筑的抗震設(shè)計(jì)
- 2、鋼結(jié)構(gòu)如何進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)？
- 3、高層鋼結(jié)構(gòu)抗震的計(jì)算？
- 4、多高層結(jié)構(gòu)的彈塑性分析
- 5、高層建筑的抗震設(shè)計(jì)與抗震結(jié)構(gòu)
- 6、高層鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)分析？
高層建筑的抗震設(shè)計(jì)
80年代，是中國(guó)高層建筑在設(shè)計(jì)計(jì)算及施工技術(shù)各方面迅速發(fā)展的階段。各大中城市普遍興建高度在100m左右或100m以上的以鋼筋為主的建筑，建筑層數(shù)和高度不斷增加，功能和類(lèi)型越來(lái)越復(fù)雜，結(jié)構(gòu)體系日趨多樣化。比較有代表性的高層建筑有上海錦江飯店，它是一座現(xiàn)代化的高級(jí)賓館，總高153.52m，全部采用框架一芯墻全鋼結(jié)構(gòu)體系，深圳發(fā)展中心大廈43層高165.3m，加上天線(xiàn)的高度共185.3m，這是中國(guó)第一幢大型高層鋼結(jié)構(gòu)建筑。進(jìn)入90年代中國(guó)高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工技術(shù)進(jìn)入了新的階段。不僅結(jié)構(gòu)體系及建筑材料出現(xiàn)多樣化而且在高度上長(zhǎng)幅很大有一個(gè)飛躍。深圳于1995年6月封頂?shù)牡赝醮髲B，81層高，385.95m為鋼結(jié)構(gòu)，它居目前世界建筑的第四位。 建筑結(jié)構(gòu)抗震規(guī)范
建筑結(jié)構(gòu)抗震規(guī)范實(shí)際上是各國(guó)建筑抗震經(jīng)驗(yàn)帶有權(quán)威性的總結(jié)，是指導(dǎo)建筑抗震設(shè)計(jì)（包括結(jié)構(gòu)動(dòng)力計(jì)算，結(jié)構(gòu)抗震措施以及地基抗震分析等主要內(nèi)容）的法定性文件它既反映了各個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)與建設(shè)的時(shí)代水平，又反映了各個(gè)國(guó)家的具體抗震實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。它雖然受抗震有關(guān)科學(xué)理論的引導(dǎo)，向技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性的方向發(fā)展，但它更要有堅(jiān)定的工程實(shí)踐基礎(chǔ)，把建筑工程的安全性放在首位，容不得半點(diǎn)冒險(xiǎn)和不實(shí)。正是基于這種認(rèn)識(shí)，現(xiàn)代規(guī)范中的條文有的被列為強(qiáng)制性條文，有的條文中用了“嚴(yán)禁，不得，不許，不宜”等體現(xiàn)不同程度限制性和“必須，應(yīng)該，宜于，可以”等體現(xiàn)不同程度靈活性的用詞。
抗震設(shè)計(jì)的理論
1、擬靜力理論。擬靜力理論是20世紀(jì)10~40年代發(fā)展起來(lái)的一種理論，它在估計(jì)地震對(duì)結(jié)構(gòu)的作用時(shí)，僅假定結(jié)構(gòu)為剛性，地震力水平作用在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的質(zhì)量中心上。地震力的大小當(dāng)于結(jié)構(gòu)的重量乘以一個(gè)比例常數(shù)（地震系數(shù)）。
2、反應(yīng)譜理論。反應(yīng)譜理論是在加世紀(jì)40~60年代發(fā)展起來(lái)的，它以強(qiáng)地震動(dòng)加速度觀(guān)測(cè)記錄的增多和對(duì)地震地面運(yùn)動(dòng)特性的進(jìn)一步了解，以及結(jié)構(gòu)動(dòng)力反應(yīng)特性的研究為基礎(chǔ)，是加理工學(xué)院的一些研究學(xué)者對(duì)地震動(dòng)加速度記錄的特性進(jìn)行分析后取得的一個(gè)重要成果。
3、動(dòng)力理論。動(dòng)力理論是20世紀(jì)70－80年廣為應(yīng)用的地震動(dòng)力理論。它的發(fā)展除了基于60年代以來(lái)電子計(jì)算機(jī)技術(shù)和試驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展外，人們對(duì)各類(lèi)結(jié)構(gòu)在地震作用下的線(xiàn)性與非線(xiàn)性反應(yīng)過(guò)程有了較多的了解，同時(shí)隨著強(qiáng)震觀(guān)測(cè)臺(tái)站的不斷增多，各種受損結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)記錄也不斷增多。進(jìn)一步動(dòng)力理論也稱(chēng)地震時(shí)程分析理論，它把地震作為一個(gè)時(shí)間過(guò)程，選擇有代表性的地震動(dòng)加速度時(shí)程作為地震動(dòng)輸入，建筑物簡(jiǎn)化為多自由度體系，計(jì)算得到每一時(shí)刻建筑物的地震反應(yīng)，從而完成抗震設(shè)計(jì)工作。 （一）高層建筑抗震措施
在對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中，除要考慮概念設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算外，歷次地震后人們?cè)谙拗平ㄖ叨?，提高結(jié)構(gòu)延性（限制結(jié)構(gòu)類(lèi)型和結(jié)構(gòu)材料使用）等方面總結(jié)的抗震經(jīng)驗(yàn)一直是各國(guó)規(guī)范重視的問(wèn)題。當(dāng)前，在抗震設(shè)計(jì)中，從概念設(shè)計(jì)，抗震驗(yàn)算及構(gòu)造措施等三方面入手，在將抗震與消震（結(jié)構(gòu)延性）結(jié)合的基礎(chǔ)上，建立設(shè)計(jì)地震力與結(jié)構(gòu)延性要求相互影響的雙重設(shè)計(jì)指標(biāo)和方法，直至進(jìn)一步通過(guò)一些結(jié)構(gòu)措施（隔震措施，消能減震措施）來(lái)減震，即減小結(jié)構(gòu)上的地震作用使得建筑在地震中有良好而經(jīng)濟(jì)的抗震性能是當(dāng)代抗震設(shè)計(jì)規(guī)范發(fā)展的方向。而且，強(qiáng)柱弱梁，強(qiáng)剪弱彎和強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件在提高結(jié)構(gòu)延性方面的作用已得到普遍的認(rèn)可。
（二）高層建筑的抗震設(shè)計(jì)理念
中國(guó)《建筑抗震規(guī)范》（GB50011-2001）對(duì)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”。當(dāng)遭遇第一設(shè)防烈度地震即低于該地區(qū)抗震設(shè)防烈度的多遇地震時(shí)，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(mǎn)足多遇地震作用下的承載力極限狀態(tài)驗(yàn)算，要求建筑的彈性變形不超過(guò)規(guī)定的彈性變形限值。當(dāng)遭遇第二設(shè)防烈度地震即相當(dāng)于該地區(qū)抗震設(shè)防烈度的基本烈度地震時(shí)，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Γㄗ冃文芰Γ┎话l(fā)生不可修復(fù)的脆性破壞。當(dāng)遭遇第三設(shè)防烈度地震即高于該地區(qū)抗震設(shè)防烈度的罕遇地震時(shí)，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(guò)規(guī)定的彈塑性變形限值。
三個(gè)水準(zhǔn)烈度的地震作用水平，按三個(gè)不同超越概率（或重現(xiàn)期）來(lái)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(duì)建筑抗震的三個(gè)水準(zhǔn)設(shè)防要求，是通過(guò)“兩階段”設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其方法步驟如下：第一階段：第一步采用與第一水準(zhǔn)烈度相應(yīng)的地震動(dòng)參數(shù)，先計(jì)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(jì)，從而滿(mǎn)足第一水準(zhǔn)的強(qiáng)度要求；第二步是采用同一地震動(dòng)參數(shù)計(jì)算出結(jié)構(gòu)的層間位移角，使其不超過(guò)抗震規(guī)范所規(guī)定的限值；同時(shí)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(dòng)滿(mǎn)足第二水準(zhǔn)的變形要求。第二階段：采用與第三水準(zhǔn)相對(duì)應(yīng)的地震動(dòng)參數(shù)，計(jì)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(mǎn)足第三水準(zhǔn)的防倒塌要求。
（三）高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方法
中國(guó)的《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2001）對(duì)各類(lèi)建筑結(jié)構(gòu)的抗震計(jì)算應(yīng)采用的方法作了以下規(guī)定：1、高度不超過(guò)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(diǎn)體系的結(jié)構(gòu)，可采用底部剪力法等簡(jiǎn)化方法。2、除1款外的建筑結(jié)構(gòu)，宜采用振型分解反應(yīng)譜方法。3、特別不規(guī)則的建筑、甲類(lèi)建筑和限制高度范圍的高層建筑，應(yīng)采用時(shí)程分析法進(jìn)行多遇地震下的補(bǔ)充計(jì)算，可取多條時(shí)程曲線(xiàn)計(jì)算結(jié)果的平均值與振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的較大值。
關(guān)于高層建筑防火安全問(wèn)題
人類(lèi)的高層建筑的火災(zāi)已經(jīng)成為重大的災(zāi)害，它涉及的范圍較廣，業(yè)主的財(cái)產(chǎn)以及人身安全受到重創(chuàng)。預(yù)防高層建筑的防火安全性問(wèn)題已成為重中之重?，F(xiàn)代高層住宅建筑的高度不斷延伸，往往是一層受災(zāi)殃及整體建筑。如何解決高層建筑的火災(zāi)防范問(wèn)題是當(dāng)今建設(shè)者們首當(dāng)其沖面對(duì)的問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)引起全社會(huì)的關(guān)注。近年來(lái)，由于住宅小區(qū)火災(zāi)的防范不到位，導(dǎo)致火災(zāi)事件數(shù)量逐年攀升，對(duì)于人民生命財(cái)產(chǎn)所造成的損失也逐步擴(kuò)大。消除這一安全隱患，應(yīng)當(dāng)是政府和建設(shè)部門(mén)的頭等大事。
一、高層建筑的火災(zāi)因素
（1）天然氣設(shè)施氣體泄漏造成的火災(zāi)蔓延。
（2）家用電器使用不當(dāng)而引起的火災(zāi)。
（3）人為的火災(zāi)因素。
（4）煙花爆竹燃放引起的火災(zāi)。
（5）民用電線(xiàn)短路造成的火災(zāi)。
（6）間接引發(fā)的火災(zāi)。
二、高層建筑防火材料及其技術(shù)規(guī)范問(wèn)題：
（1）高層建筑墻體的防火材料有質(zhì)量問(wèn)題。
（2）室內(nèi)防火安全監(jiān)控裝置失控，產(chǎn)品的技術(shù)性能不達(dá)標(biāo)。
（3）建筑材料的防火設(shè)施擴(kuò)展使用問(wèn)題沒(méi)有得到建設(shè)部門(mén)的支持。
（4）沒(méi)有建立高層建筑自動(dòng)滅火裝置的設(shè)計(jì)性規(guī)范條文。
（5）施工單位對(duì)于住宅裝飾材料的選型沒(méi)有統(tǒng)一的定性標(biāo)準(zhǔn)。
（6）沒(méi)有頒布完全禁止高層建筑以及住宅小區(qū)煙花燃放法令。
（7）天然氣終端使用設(shè)備的安全性檢查不到位。
（8）沒(méi)有設(shè)立預(yù)防天然氣泄漏的安全監(jiān)控裝置。
（9）季節(jié)性的安檢宣傳工作不到位。
三、關(guān)于高層建筑的火災(zāi)防范措施
（1）健全高層住宅火災(zāi)的防范網(wǎng)絡(luò)安全自動(dòng)控制系統(tǒng)。
（2）縮減住宅建筑的高度，以減少財(cái)產(chǎn)及生命的損失及傷害。
（3）降低高層建筑的密集度。
（4）完善建筑材料的防火性措施，加快研制新型的防火涂層材料和建筑材料。
（5）研制新型的民用防火產(chǎn)品，加大推廣使用家用防火材料生產(chǎn)力度。
（6）防火安檢期的不定性檢查和教育宣傳。
（7）加快研制家庭民用快速自動(dòng)滅火器材。
（8）制定社區(qū)防火責(zé)任人制度并落實(shí)到位。
四、建設(shè)預(yù)防火災(zāi)的新型高層智能建筑
建議設(shè)計(jì)院校以及建委的相關(guān)部門(mén)盡快設(shè)計(jì)出完全能夠防范火災(zāi)的高層智能住宅建筑。
（1）居民住宅應(yīng)當(dāng)安裝自動(dòng)滅火裝置。
（2）門(mén)窗以及玻璃采用抗高溫防火材料。
（3）家用電氣設(shè)備的外殼使用防火材料制成。
（4）禁止使用木地板材料，加快研制新型的防火保溫地板材料。
（5）民用電路所使用的電線(xiàn)絕緣層必須采用耐高溫防火材料。
（6）嚴(yán)格要求住戶(hù)安裝天然氣泄漏報(bào)警裝置。
（7）加快研制小戶(hù)型的高壓滅火簡(jiǎn)易裝置，做到每戶(hù)安裝一部滅火設(shè)備。
（8）做到群策群防，建立防火安全員安全監(jiān)察宣傳責(zé)任制度。
（9）地方政府設(shè)立預(yù)防火災(zāi)安全委員會(huì)。
（10）設(shè)立小區(qū)消防安全救災(zāi)小組，由火警轄區(qū)統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)指揮。
（11）門(mén)窗墻外的上方設(shè)立防火隔離延伸罩，防止火苗竄到上一層建筑。這項(xiàng)可納入建筑設(shè)計(jì)規(guī)范。
（12）加大電力能源的利用率，減少天然氣能源的高層住宅引入，或禁止城區(qū)使用天然氣。
（13）加快新型安全的綜合性能源開(kāi)發(fā)。
如果按著上述建議進(jìn)行火災(zāi)防范，基本上高層住宅的火災(zāi)防范問(wèn)題就能夠得到解決。和諧社會(huì)一定要建立在群策群防基礎(chǔ)上?；馂?zāi)可防，關(guān)鍵在于政府的執(zhí)政保障和人民的全力支持。
關(guān)于高層建筑墜落物體的安全防范問(wèn)題
現(xiàn)代樓宇建筑高度不斷提升，城市范圍不斷擴(kuò)大，高層建筑密度不斷加大，防范高層建筑墜落物體對(duì)人身的傷害，應(yīng)當(dāng)納入設(shè)計(jì)安全規(guī)范。高層住宅戶(hù)外附加物體安裝工程的安全標(biāo)準(zhǔn)、安全防盜網(wǎng)欄、門(mén)窗玻璃等都應(yīng)當(dāng)規(guī)定使用年限。物體緊固裝置的使用期限、材料的選擇、防老化工藝等一定要有嚴(yán)格的規(guī)定。不然，一旦發(fā)生高空物體墜落事故，會(huì)危及行人的人身生命以及財(cái)產(chǎn)安全，其后果是不堪設(shè)想的。
一、高層建筑的主要戶(hù)外設(shè)施
隨著現(xiàn)代化大都市的高速發(fā)展和人口密度的不斷增長(zhǎng)，建立高層建筑墜落物體對(duì)人身造成傷害的安全防范措施已迫在眉睫。城市高層住宅建筑外加附屬物體包括：
（1）居民使用的戶(hù)外空調(diào)主機(jī)。
（2）防盜門(mén)窗護(hù)網(wǎng)。
（3）門(mén)窗玻璃。
（4）企業(yè)的戶(hù)外廣告、招牌匾額。
（5）戶(hù)外照明及通訊裝置。
（6）戶(hù)外門(mén)窗遮陽(yáng)遮雨用具。
二、易碎易墜落物品
（1）門(mén)窗及玻璃。
（2）戶(hù)外照明燈具。
（3）戶(hù)外廣告的照明燈具。
（4）企業(yè)招牌匾額的易老化針織類(lèi)物品。
（5）易老化遮陽(yáng)遮雨材料。
三、戶(hù)外施工過(guò)程中易墜落的物體
（1）戶(hù)外空調(diào)以及固定金屬架。
（2）戶(hù)外廣告金屬架。
（3）企業(yè)戶(hù)外廣告招牌匾額的金屬框架。
（4）施工過(guò)程中的攀爬吊裝以及裝修設(shè)施。
（5）施工過(guò)程中起吊的戶(hù)外工程物體（戶(hù)外空調(diào)，防盜門(mén)窗護(hù)欄，戶(hù)外廣告金屬結(jié)構(gòu)架）。
（6）戶(hù)外遮陽(yáng)遮雨金屬架。
四、高層建筑頂端的通訊發(fā)射接收設(shè)施
（1）企業(yè)通訊專(zhuān)用設(shè)備。
（2）信息產(chǎn)業(yè)收發(fā)信息設(shè)施。
（3）衛(wèi)星通信接收設(shè)備。
（4）戶(hù)外民用天線(xiàn)。
五、高層建筑的水暖設(shè)備
（1）原高層建筑供暖系統(tǒng)的終端設(shè)備。
（2）冷卻塔，高水位水箱。
六、高層建筑所安裝的太陽(yáng)能裝置
（1）民用以及企業(yè)用太陽(yáng)能供暖設(shè)備。
（2）民用及企業(yè)用太陽(yáng)能供電裝置。
二、高層建筑戶(hù)外物體墜落的主要因素
關(guān)于高層建筑附加物體的高空墜落安全防范措施問(wèn)題，到目前為止，國(guó)家還沒(méi)有納入高層建筑的設(shè)計(jì)規(guī)范。大自然的風(fēng)災(zāi)和人為的事故以及氧化作用是導(dǎo)致高層建筑附加物體墜落的主要原因，包括：
（1）高等量級(jí)別的颶風(fēng)災(zāi)害，可導(dǎo)致高層建筑的門(mén)窗玻璃以及廣告匾額墜落。
（2）戶(hù)外空調(diào)系統(tǒng)的主機(jī)，由于固定結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)時(shí)間的氧化學(xué)反應(yīng)下失去作用，從而造成物體墜落事故。
（3）高層建筑外加附屬設(shè)備的金屬部分，在大自然有害氣體的侵蝕下，產(chǎn)生老化損壞墜落。
（4）由于施工質(zhì)量低劣而造成的人為物體墜落。
在自然災(zāi)害中，風(fēng)災(zāi)所造成的物體墜落是主要因素。
高層建筑戶(hù)外附屬設(shè)施墜落的安全防范措施
（1）設(shè)立高層建筑戶(hù)外附屬設(shè)備安裝標(biāo)準(zhǔn)。
（2）加強(qiáng)高層建筑玻璃幕墻以及門(mén)窗玻璃的安全防護(hù)規(guī)范措施。
（3）在高層建筑最底層的四周，增加預(yù)防高空物體墜落的外延結(jié)構(gòu)，或增加每一棟高層建筑的底層四周防墜落物體的金屬結(jié)構(gòu)設(shè)施。
（4）將用于戶(hù)外附屬設(shè)施固定的金屬防腐材料納入高層住宅設(shè)計(jì)規(guī)范。
（5）增加空調(diào)外掛主機(jī)的預(yù)留外延建筑結(jié)構(gòu)平臺(tái)或體外凹式墻體空間。
（6）設(shè)立高層建筑地面的墻體四周外延防護(hù)欄，建筑墻體與外延防護(hù)欄的安全距離標(biāo)準(zhǔn)為3米。
（7）在可能的情況下，統(tǒng)一實(shí)施中央空調(diào)制冷采暖系統(tǒng)。
（8）設(shè)立城區(qū)高層建筑物體墜落安全防范巡查機(jī)構(gòu)，制定高空物體墜落安全防范條例。
（9）城市居民社區(qū)委員會(huì)實(shí)施高層建筑物體墜落安全防范責(zé)任制度，健全施工企業(yè)檔案登記工作。
根據(jù)調(diào)查，中國(guó)在高層建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中，還沒(méi)有制定出有關(guān)高層建筑附屬設(shè)施墜落安全事故的防范措施。隨著人類(lèi)住宅建設(shè)的不斷增高，預(yù)防高層建筑附加設(shè)施墜落的安全事故問(wèn)題已迫在眉睫。國(guó)家建委、房管機(jī)構(gòu)、設(shè)計(jì)院所、人防工程委員會(huì)等相關(guān)部門(mén)應(yīng)當(dāng)盡快制定出關(guān)于中國(guó)城區(qū)高層建筑預(yù)防墜落物體的安全應(yīng)急方案和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，以確保人民生命財(cái)產(chǎn)的安全，將高層建筑物體墜落安全因素納入建筑設(shè)計(jì)規(guī)范，或納入城市安全管理防范監(jiān)理系統(tǒng)。
鋼結(jié)構(gòu)如何進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)？
抗震設(shè)計(jì)基本要求
1、鋼結(jié)構(gòu)房屋結(jié)構(gòu)類(lèi)型常見(jiàn)的鋼結(jié)構(gòu)房屋的結(jié)構(gòu)體系有框架結(jié)構(gòu)、框架一支援結(jié)構(gòu)、框架一抗震墻板結(jié)構(gòu)、簡(jiǎn)體結(jié)構(gòu)以及巨型框架結(jié)構(gòu)等。鋼結(jié)構(gòu)房屋的抗震性能的優(yōu)劣取決于結(jié)構(gòu)的選型，進(jìn)行實(shí)際工程設(shè)計(jì)時(shí)，需要綜合考慮多種因素進(jìn)行方案的優(yōu)化，在優(yōu)化過(guò)程中確定其適宜的結(jié)構(gòu)體系。
2、鋼結(jié)構(gòu)房屋結(jié)構(gòu)布置原則
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)系到結(jié)構(gòu)的安全性、適用性和經(jīng)濟(jì)性。和其他類(lèi)型的建筑結(jié)構(gòu)一樣，多高層鋼結(jié)構(gòu)房屋應(yīng)盡量采用規(guī)則的建筑方案。當(dāng)結(jié)構(gòu)體型復(fù)雜、平立面特別不規(guī)則時(shí)，可按實(shí)際需要在適當(dāng)部位設(shè)置防震續(xù)，從而形成多個(gè)較規(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(lái)說(shuō)，不宜設(shè)抗震縫，必須設(shè)置時(shí)，抗震縫寬應(yīng)不小于相應(yīng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋的1.5倍。
3、 鋼結(jié)構(gòu)房屋適用的最大高度和高寬比
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(lèi)型和最大適用高度。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)，它對(duì)結(jié)構(gòu)剛度、側(cè)移和振動(dòng)形式有直接影響。高度比指房屋總高度與平面較小寬度之比。高寬比值較大時(shí)，一方面使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的水平位移及P—A效應(yīng)，還由于傾覆力矩使柱產(chǎn)生很大的軸向力。因此，需要對(duì)鋼結(jié)構(gòu)房屋的最大高寬比制定限值，不宜大于合理的限值，超過(guò)時(shí)應(yīng)進(jìn)行專(zhuān)門(mén)研究，采取必要的抗震措施。
抗震設(shè)計(jì)的一般方法
鋼材基本屬于各向同性的均質(zhì)材料，且質(zhì)輕高強(qiáng)、延性好，是一種很適合于建筑抗震結(jié)構(gòu)的材料，在地震作用下，高層鋼結(jié)構(gòu)房屋由于鋼材材質(zhì)均勻，強(qiáng)度易于保證，所以結(jié)構(gòu)的可靠性大；輕質(zhì)高強(qiáng)的特點(diǎn)使得鋼結(jié)構(gòu)房屋的自重輕，從而所受地震作用減?。涣己玫难有允菇Y(jié)構(gòu)在很大的變形下仍不致倒塌，從而保證結(jié)構(gòu)在地震作用下的安全性。但是，鋼結(jié)構(gòu)房屋如果設(shè)計(jì)和制造不當(dāng)，在地震作用下，可能發(fā)生構(gòu)件的失穩(wěn)和材料的脆性破壞或連接破壞，使鋼材的性能得不到充分發(fā)揮，造成災(zāi)難性后果。因此高層鋼結(jié)構(gòu)房屋的抗震設(shè)計(jì)就顯得非常重要和必要。
1、建筑場(chǎng)地在選擇建筑場(chǎng)地時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程需要，掌握地震活動(dòng)情況和工程地質(zhì)的有關(guān)資料，對(duì)建筑場(chǎng)地做出綜合評(píng)價(jià)。宜選擇對(duì)建筑抗震有利的地段，如開(kāi)闊平坦的堅(jiān)硬場(chǎng)地土或密實(shí)均勻的干硬場(chǎng)地土等地段，避開(kāi)對(duì)建筑抗震不利的地段，如軟弱場(chǎng)地土、易液化土、條狀突出的山嘴、高聳孤立的山丘，非巖質(zhì)的陡坡、采空區(qū)、河岸和邊坡邊緣等地段。
2、地基和基礎(chǔ)為了避免建筑物不均勻沉降而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂隙、甚至傾斜，使結(jié)構(gòu)構(gòu)件過(guò)早進(jìn)入塑性區(qū)，同一結(jié)構(gòu)單元不應(yīng)設(shè)置在性質(zhì)截然不同的地基土上，不宜部分采用天然地基，部分采用樁基；地基有軟弱粘性土、可液化土或嚴(yán)重不均勻土層時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)基礎(chǔ)的整體性和剛性。
3、平面和立面布置為了避免地震時(shí)建筑發(fā)生扭轉(zhuǎn)和應(yīng)力集中或塑性變形集中而形成薄弱環(huán)節(jié)，建筑平面、立面布置宜規(guī)則、對(duì)稱(chēng)，質(zhì)量分布和剛度變化宜均勻。但不設(shè)置抗震縫時(shí)，應(yīng)采用與實(shí)際情況相符合的計(jì)算模型，設(shè)置抗震縫時(shí)，應(yīng)將建筑物分割成規(guī)則的結(jié)構(gòu)單元。我國(guó)《抗震規(guī)范》對(duì)高層鋼結(jié)構(gòu)房屋的最大適用高度和鋼結(jié)構(gòu)房屋的最大高寬比都有規(guī)定：
（1）、結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具有明確的計(jì)算簡(jiǎn)圖和合理的地震作用傳遞途徑；應(yīng)有多道抗震設(shè)防防線(xiàn)，避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件失效而導(dǎo)致整個(gè)體系喪失抗震能力或喪失對(duì)重力的承載能力；應(yīng)具備必要的承載能力，良好的變形能力和耗能能力；應(yīng)具有合理的剛度分布和承載力分布，避免因局部削弱或突變而形成薄弱部位，產(chǎn)生過(guò)大的應(yīng)力集中或塑性變形集中，對(duì)可能出現(xiàn)的薄弱部位，應(yīng)采取措施提高其承載能力。
（2）、在抗震結(jié)構(gòu)體系中，應(yīng)使結(jié)構(gòu)構(gòu)件和連接部位具有良好的延性，避免脆性破壞，提高抗震結(jié)構(gòu)的整體變形能力。因此，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)合理控制尺寸，防止局部失穩(wěn)或整體失穩(wěn)，如對(duì)梁翼緣和腹板的寬厚比和高厚比都作了明確規(guī)定。此外，還應(yīng)加強(qiáng)各構(gòu)件之間的連接，以保證結(jié)構(gòu)的整體性，抗震支承系統(tǒng)應(yīng)保證地震作用時(shí)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。
（3）、對(duì)于女兒墻、圍護(hù)墻、雨篷、封墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，應(yīng)使其與主體結(jié)構(gòu)有可靠地連接和錨固，避免地震時(shí)倒塌傷人，產(chǎn)生附加震害；圍護(hù)墻、隔墻等與主體結(jié)構(gòu)的連接，應(yīng)避免設(shè)置不當(dāng)而導(dǎo)致主體結(jié)構(gòu)破壞；應(yīng)避免吊頂塌落及懸吊較重的裝飾物墜落，不可避免時(shí)應(yīng)采取可靠措施。
隨著人們對(duì)地震的不斷認(rèn)識(shí)，為防止出現(xiàn)嚴(yán)重的地震的嚴(yán)重災(zāi)害，造成財(cái)產(chǎn)損失和生命傷亡。人們對(duì)高層鋼結(jié)構(gòu)房屋的抗震要求不斷提高。本文闡明了設(shè)計(jì)人員進(jìn)行高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)首先從概念設(shè)計(jì)著手，制定比較合理的設(shè)計(jì)方案等，確保房屋抗震設(shè)防目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
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高層鋼結(jié)構(gòu)抗震的計(jì)算？
1.地震作用計(jì)算
結(jié)構(gòu)自振周期，在初步設(shè)計(jì)時(shí)，基本周期可按經(jīng)驗(yàn)公式估算：式中n―建筑物層數(shù)（不包括地下部分及屋頂小塔樓）。
采用底部剪力法計(jì)算水平地震作用。鋼結(jié)構(gòu)的阻尼比較小，高層可取0.02，多層可取0.035.
2.地震作用下內(nèi)力與位移計(jì)算
（1）多遇地震作用下
結(jié)構(gòu)在第一階段多遇地震作用下的抗震設(shè)計(jì)中，其地震作用效應(yīng)采取彈性方法計(jì)算：可根據(jù)不同情況，采用底部剪力法、振型分解反應(yīng)譜法以及時(shí)程分析法等方法。
（2）罕遇地震作用下
高層鋼結(jié)構(gòu)第二階段的抗震驗(yàn)算應(yīng)采用時(shí)程分析法對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行彈塑性時(shí)程分析。
3.構(gòu)件的內(nèi)力組合與設(shè)計(jì)原則
（l）內(nèi)力組合
在抗震設(shè)計(jì)中，一般高層鋼結(jié)構(gòu)可不考慮風(fēng)荷載及豎向地震的作用，對(duì)于高度大于60m的高層鋼結(jié)構(gòu)須考慮風(fēng)荷載的作用，在9度區(qū)尚須考慮豎向地震作用。
（2）設(shè)計(jì)原則
框架梁、柱截面按彈性設(shè)計(jì)。同時(shí)，將框架設(shè)計(jì)成強(qiáng)柱弱梁體系。
4.側(cè)移控制
在小震下（彈性階段），過(guò)大的層間變形會(huì)造成非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞，而在大震下（彈塑性階段），過(guò)大的變形會(huì)造成結(jié)構(gòu)的破壞或倒塌，因此，應(yīng)限制結(jié)構(gòu)的側(cè)移，使其不超過(guò)一定的數(shù)值。
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多高層結(jié)構(gòu)的彈塑性分析
多高層結(jié)構(gòu)的彈塑性分析
“三水準(zhǔn)抗震設(shè)防，兩階段抗震設(shè)計(jì)”是我國(guó)現(xiàn)階段的基本抗震設(shè)計(jì)思想。與“大震不倒”的第三水準(zhǔn)設(shè)防目標(biāo)相對(duì)應(yīng)，需要對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行第二階段的抗震設(shè)計(jì)，即需要對(duì)一些規(guī)范所規(guī)定的建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行罕遇地震作用下的彈塑性階段變形驗(yàn)算。
1 結(jié)構(gòu)彈塑性分析的規(guī)范要求
目前主要有三本現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計(jì)到罕遇地震作用下的彈塑性階段設(shè)計(jì)：
1、《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50011—2008）
2、《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ 3—2002）
3、《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ99—98）
這幾本規(guī)范中對(duì)于彈塑性階段設(shè)計(jì)均有著較為明確的規(guī)定，例如《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50011—2008）第3.4.3條、第3.6.2條、第5.1.2條、第5.5.2條、第5.5.3條、第5.5.4條、第5.5.5條中均涉及到了罕遇地震作用下的彈塑性階段變形驗(yàn)算。
“抗震規(guī)范”第3.6.2條規(guī)定：“不規(guī)則且具有明顯薄弱層部位可能導(dǎo)致地震時(shí)嚴(yán)重破壞的建筑結(jié)構(gòu)，應(yīng)按本規(guī)范有關(guān)規(guī)定進(jìn)行罕遇地震作用下的彈塑性變形分析。”
“抗震規(guī)范”第5.5.2條規(guī)定了何種結(jié)構(gòu)“應(yīng)”或“宜”進(jìn)行罕遇地震作用下薄弱層的彈塑性變形驗(yàn)算。
1
下列結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行彈塑性變形驗(yàn)算：
（1）8度Ⅲ、Ⅳ類(lèi)場(chǎng)地和9度時(shí)，高大的單層鋼筋混凝土柱廠(chǎng)房的橫向排架；
（2）7~9度時(shí)樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)小于0.5的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)；
注：“樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)”參見(jiàn)SATWE計(jì)算結(jié)果文件SAT-K.OUT
（3）高度大于150米的鋼結(jié)構(gòu)；
（4）甲類(lèi)建筑和9度時(shí)乙類(lèi)建筑中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)；
（5）采用隔震和消能減震設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)。
2
下列結(jié)構(gòu)宜進(jìn)行彈塑性變形驗(yàn)算：
（1）（規(guī)范中）表5.1.2-1所列高度范圍且屬于表3.4.2-2所列豎向不規(guī)則類(lèi)型的高層建筑結(jié)構(gòu)；
（2）7度Ⅲ、Ⅳ類(lèi)場(chǎng)地和8度乙類(lèi)建筑中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)；
（3）板柱—抗震墻結(jié)構(gòu)和底部框架磚房；
（4）高度不大于150m的高層鋼結(jié)構(gòu)
對(duì)于罕遇地震作用下的結(jié)構(gòu)彈塑性變形驗(yàn)算的方法，抗震規(guī)范5.5.3條給出了明確的規(guī)定：不超過(guò)12層且層剛度無(wú)突變的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)、單層鋼筋混凝土柱廠(chǎng)房可采用簡(jiǎn)化分析方法；除此之外的其他建筑結(jié)構(gòu)，均可采用彈塑性時(shí)程分析方法或靜力彈塑性（推覆）分析方法。
可見(jiàn)對(duì)于大量的已建、在建和擬建的建筑結(jié)構(gòu)，尤其是高層、超高層建筑結(jié)構(gòu)，進(jìn)行彈塑性階段抗震分析是十分必要的。
2 彈塑性分析軟件EPDAEPSA簡(jiǎn)介
目前，設(shè)計(jì)人員可用于建筑結(jié)構(gòu)彈塑性分析的計(jì)算工具是十分有限的，所以一般只能選用通用有限元分析軟件來(lái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)的彈塑性計(jì)算。通用有限元軟件有其自身的優(yōu)勢(shì)，如計(jì)算功能強(qiáng)大、計(jì)算性能相對(duì)穩(wěn)定，用于特別重要結(jié)構(gòu)的分析還是可以考慮的，但對(duì)于大多數(shù)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、校核而言還是顯得過(guò)于復(fù)雜，而且對(duì)于一些建筑結(jié)構(gòu)所特有的復(fù)雜性而言，通用有限元軟件未必能夠做到簡(jiǎn)單、適用、可靠。
經(jīng)過(guò)幾年的努力，中國(guó)建筑科學(xué)研究院PKPMCAD工程部在原有的線(xiàn)彈性分析程序的基礎(chǔ)上，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)彈塑性分析軟件進(jìn)行了探索研究，適應(yīng)規(guī)范要求推出了建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動(dòng)力、靜力分析軟件EPDAEPSA。目前的EPDAEPSA軟件提供了兩種空間模型彈塑性分析方法，一種是彈塑性動(dòng)力時(shí)程分析方法EPDA（Elastic and Plastic Time-history Dynamic Analysis）；另一種是彈塑性靜力分析方法EPSA（Elastic and Plastic Static Analysis），即通常所說(shuō)的靜力推覆分析方法（Push-Over Analysis）。
EPDAEPSA程序具備如下特點(diǎn)：
（1）完全空間化的計(jì)算模型，EPDAEPSA程序是完全基于空間模型而設(shè)計(jì)的，盡量做到計(jì)算模型能夠真實(shí)地模擬結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力狀態(tài)，最大限度地避免了計(jì)算模型所帶來(lái)的計(jì)算誤差。
（2）前、后處理功能強(qiáng)，自動(dòng)讀取PMCAD的幾何信息、荷載信息，SATWE、TAT、PMSAP軟件模塊的設(shè)計(jì)分析結(jié)果，對(duì)鋼筋砼構(gòu)件，自動(dòng)讀取計(jì)算配筋，用戶(hù)可以交互修改生成實(shí)配鋼筋；充分利用了PKPM系列軟件的CFG圖形操作功能。
（3）EPDAEPSA程序不但提供了彈塑性時(shí)程分析功能，而且提供了靜力彈塑性分析功能。一些漸趨成熟的罕遇地震分析方法和近年來(lái)成為研究熱點(diǎn)的罕遇地震分析方法均得到一定程度的體現(xiàn)。
（4）EPDAEPSA程序所提供的材料本構(gòu)關(guān)系力求做到準(zhǔn)確和符合中國(guó)規(guī)范。鋼材的本構(gòu)關(guān)系采用雙折線(xiàn)的彈塑性本構(gòu)關(guān)系，用戶(hù)可以自由控制塑性階段的楊氏模量折減。混凝土的本構(gòu)關(guān)系給出了雙折線(xiàn)和三折線(xiàn)兩種形式，可以考慮材料的受拉開(kāi)裂、裂縫閉合、壓碎退出工作等混凝土材料所特有的復(fù)雜特性；其中的三折線(xiàn)滯回本構(gòu)關(guān)系是按照我國(guó)現(xiàn)行混凝土規(guī)范采用等能量方法得到的，有著較高的擬合精度。
（5）EPDAEPSA程序采用了目前階段可以使用的較為先進(jìn)的梁?jiǎn)卧Ｐ?。梁、柱、支撐等一維構(gòu)件采用纖維束模型模擬，纖維束模型的適用性好，不受截面形式和材料限制，被認(rèn)為是一種較為精確的桿系有限單元模型。EPDAEPSA程序中通過(guò)綜合提高程序計(jì)算效率，較好的避免了該模型計(jì)算工作量大的問(wèn)題；同時(shí)，程序中給出了直觀(guān)的桿系單元端部塑性鉸判斷方法。
（6）剪力墻的彈塑性性質(zhì)模擬是混凝土結(jié)構(gòu)彈塑性分析的難題。EPDAEPSA程序?qū)ATWE、TAT、PMSAP程序中使用的彈性墻單元進(jìn)行了推廣，考慮其彈塑性性質(zhì)，使用彈塑性墻單元來(lái)模擬剪力墻的彈塑性性質(zhì)。這種單元計(jì)算效率高，精度好，可以較真實(shí)地分析和顯示剪力墻的彈塑性狀態(tài)，相對(duì)于一些簡(jiǎn)化的墻單元彈塑性性質(zhì)考慮方法有著明顯的優(yōu)勢(shì)。
（7）為了提高程序的計(jì)算效率，EPDAEPSA程序的線(xiàn)性方程組解法在給出了通常的LDLT解法的同時(shí)，還給出了波前法和兩種較為高效的有預(yù)處理功能的共軛斜量法（PCG）解法，用于結(jié)構(gòu)的靜、動(dòng)力彈塑性分析，使得程序的求解效率明顯提高。
（8）彈塑性時(shí)程分析時(shí)的動(dòng)力微分方程組解法給出了Newmark-β法和Wilson-θ 法兩種直接積分方法；非線(xiàn)性方程組的解法采用增量法與Newton-Raphson或modified Newton-Raphson方法相結(jié)合。
（9）靜力彈塑性分析程序EPSA可以很好的解決病態(tài)方程的求解問(wèn)題，程序可以計(jì)算到荷載—位移曲線(xiàn)的下降段。
（10）EPDAEPSA程序可以考慮P-Δ效應(yīng)影響。
3如何有效地使用彈塑性分析軟件EPDAEPSA
考慮到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員對(duì)彈塑性分析概念的了解程度，在EPDAEPSA程序的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，開(kāi)發(fā)者在做到計(jì)算模型合理、計(jì)算方法可靠的同時(shí)，盡量減少用戶(hù)的干預(yù)工作量，使得用戶(hù)可以較為順利的完成彈塑性分析工作，在使用EPDAEPSA計(jì)算完成后，用戶(hù)如何有效、合理的利用程序的計(jì)算結(jié)果是十分重要的。這里進(jìn)行一些必要的強(qiáng)調(diào)。
彈塑性分析的目的是了解結(jié)構(gòu)的彈塑性性能，得到結(jié)構(gòu)在罕遇地震下的抗倒塌能力。
我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范中規(guī)定的彈塑性階段主要是指彈塑性階段的變形驗(yàn)算，也就是說(shuō)需要將計(jì)算（如利用EPDA或EPSA程序）得到的結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下最大層間位移角與規(guī)范所規(guī)定的層間位移角限值進(jìn)行比較，滿(mǎn)足限值要求則通過(guò)彈塑性階段的變形驗(yàn)算。
EPDA程序得到罕遇地震作用下最大層間位移角的方法如下：
（1）選擇多條天然地震波或人工地震波。
通過(guò)計(jì)算得到每條地震波作用下各個(gè)結(jié)構(gòu)樓層的平均和最大層間位移角，進(jìn)而得到多條地震波的平均層間位移角均值
確定結(jié)構(gòu)的薄弱樓層，得到多條地震波作用下的樓層平均層間位移角均值。
將薄弱樓層的層間位移角均值與規(guī)范限值進(jìn)行比較，確定是否滿(mǎn)足規(guī)范要求。
“抗震規(guī)范”中對(duì)于彈塑性分析時(shí)的地震波選擇原則并沒(méi)有明確規(guī)定，我們建議用戶(hù)參考“抗震規(guī)范”5.1.2條的規(guī)定選取彈塑性分析時(shí)的地震波：“采用時(shí)程分析法，應(yīng)按建筑場(chǎng)地和設(shè)計(jì)地震分組選用不少于兩組的實(shí)際強(qiáng)震記錄和一組人工模擬的加速度時(shí)程曲線(xiàn)，其平均地震響應(yīng)系數(shù)曲線(xiàn)應(yīng)與振型分解反應(yīng)譜法所采用的地震影響系數(shù)曲線(xiàn)在統(tǒng)計(jì)意義上相符?！睂?duì)于一些結(jié)構(gòu)的彈塑性反應(yīng)明顯較小的地震波，用戶(hù)應(yīng)該剔除。
（2）給定側(cè)推荷載形式，進(jìn)行靜力推覆分析。
使用EPSA程序提供的抗倒塌驗(yàn)算功能得到結(jié)構(gòu)的需求層間位移角。
將需求層間位移角規(guī)范限值進(jìn)行比較，確定是否滿(mǎn)足規(guī)范要求。
除了進(jìn)行規(guī)范所規(guī)定的彈塑性階段的變形驗(yàn)算以外，用戶(hù)還可以利用EPDAEPSA程序從以下幾個(gè)方面來(lái)了解結(jié)構(gòu)的彈塑性性能：
（1）確定結(jié)構(gòu)的薄弱層。
薄弱層是一個(gè)相對(duì)的概念，一個(gè)結(jié)構(gòu)并不是只有一個(gè)薄弱層，有時(shí)有多個(gè)或連續(xù)幾個(gè)薄弱層。利用EPDAEPSA程序可以采用如下的一些原則來(lái)確定薄弱層部位：
? 最大層間位移、最大有害層間位移所在的樓層；
? 層間位移、有害層間位移超過(guò)規(guī)范限值的樓層；
? 結(jié)構(gòu)構(gòu)件塑性鉸、剪力墻破壞點(diǎn)比較集中的部位；
? 結(jié)構(gòu)局部變形較大的部位；
? 結(jié)構(gòu)彈塑性反應(yīng)力突變的部位。
（2）確定薄弱構(gòu)件
EPDA程序和EPSA程序均提供了桿件的塑性鉸顯示和剪力墻的彈塑性狀態(tài)顯示功能。通過(guò)這些功能用戶(hù)可以清楚的了解到結(jié)構(gòu)構(gòu)件在地震波作用過(guò)程中或靜力推覆分析過(guò)程中結(jié)構(gòu)的彈塑性發(fā)展情況，指導(dǎo)用戶(hù)有選擇的加強(qiáng)原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如增大構(gòu)件尺寸或增大實(shí)配鋼筋。
最后，需要強(qiáng)調(diào)一下EPDAEPSA的計(jì)算時(shí)間問(wèn)題。前面提到為了盡量符合實(shí)際的受力情況，EPDAEPSA程序采用了空間計(jì)算模型，對(duì)于實(shí)際的高層建筑結(jié)構(gòu)而言，這將使得結(jié)構(gòu)模型達(dá)到幾萬(wàn)計(jì)算自由度。雖然我們從程序的角度采取了很多措施來(lái)提高計(jì)算效率，但計(jì)算一條地震波的時(shí)間通常要幾個(gè)小時(shí)，甚至十幾個(gè)小時(shí)的時(shí)間。為了提高EPDAEPSA程序的使用效率，我們對(duì)用戶(hù)提出如下一些建議：
（1）去掉不必要的附屬結(jié)構(gòu)、構(gòu)件。如去掉可以作為上部結(jié)構(gòu)嵌固端的地下室，去掉對(duì)整體結(jié)構(gòu)抵抗地震作用沒(méi)有太多貢獻(xiàn)的擋土墻、次梁、裙房等附屬結(jié)構(gòu)，盡量只保留主要的結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件。
（2）應(yīng)該首先使用EPDAEPSA程序?qū)Y(jié)構(gòu)進(jìn)行試算，如選擇某條地震波中的1~2秒時(shí)間段進(jìn)行EPDA計(jì)算或選擇幾個(gè)加載步進(jìn)行EPSA計(jì)算，在確定計(jì)算沒(méi)有問(wèn)題后再進(jìn)行實(shí)際計(jì)算。通過(guò)試算，用戶(hù)還可以對(duì)程序的計(jì)算耗時(shí)有所了解。
（3）計(jì)算前應(yīng)該詳細(xì)檢查輸入?yún)?shù)是否正確，以免計(jì)算完成后有反復(fù)。
（4）EPDA程序一次計(jì)算盡量不要選太多的地震波，一般應(yīng)小于3條地震波，最好是一次只計(jì)算一條波，以免耗費(fèi)較多的計(jì)算時(shí)間后沒(méi)有得到任何計(jì)算結(jié)果。需要強(qiáng)調(diào)的是，EPDA一次計(jì)算完成后，如果用戶(hù)需要選擇其他的地震波繼續(xù)計(jì)算，需要新建工程目錄進(jìn)行計(jì)算，以免原來(lái)的計(jì)算結(jié)果被程序刪除。如果硬盤(pán)空間較小，可以選擇只輸出文本文件。
（5）規(guī)范中對(duì)于所選擇地震波的持時(shí)是有一定要求的：但是某些地震波，尤其是一些人造地震波在幾十秒的持時(shí)中，地震波遠(yuǎn)離峰值的前后段加速度很小。一些試算表明，將地震波中遠(yuǎn)離峰值且加速度很小的部分去掉，對(duì)于正確得到最大層間位移角沒(méi)有多大影響。建議將地震波的計(jì)算步數(shù)保持在1000步左右為宜。
（6）EPSA程序在結(jié)構(gòu)接近承載力極限狀態(tài)時(shí)耗時(shí)是較多的，如果用戶(hù)只是希望得到需求位移，可以通過(guò)參數(shù)選擇，使得結(jié)構(gòu)的能力曲線(xiàn)穿越需求譜即可。
（7）使用EPDAEPSA程序計(jì)算時(shí)，盡量選擇較快的計(jì)算機(jī)在整塊的空閑時(shí)間（如晚上）進(jìn)行；在計(jì)算過(guò)程中盡量不要在該計(jì)算機(jī)上進(jìn)行其他操作；并且應(yīng)“屏幕保護(hù)程序”選取“無(wú)”且在“電源管理”中的“選擇電源使用方案”框內(nèi)的“關(guān)閉監(jiān)視器”和“關(guān)閉硬盤(pán)”項(xiàng)選取“從不”，以便觀(guān)察程序進(jìn)程。
高層建筑的抗震設(shè)計(jì)與抗震結(jié)構(gòu)
高層建筑的抗震設(shè)計(jì)與抗震結(jié)構(gòu)【1】
摘要：近年來(lái)隨著我國(guó)建筑工程事業(yè)發(fā)展的不斷進(jìn)步，人們對(duì)建筑工程施工質(zhì)量有了更高的要求。
汶川地震給我國(guó)建筑工程事業(yè)敲響了警鐘，我國(guó)建筑工程設(shè)計(jì)未來(lái)的發(fā)展要更加注重抗震設(shè)計(jì)以及抗震結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，努力通過(guò)抗震設(shè)計(jì)提高建筑工程的穩(wěn)固性，保障用戶(hù)的生命財(cái)產(chǎn)安全。
關(guān)鍵詞：建筑工程 抗震設(shè)計(jì) 抗震結(jié)構(gòu)安全
1對(duì)建筑工程震能力產(chǎn)生影響的主要因素
1.1建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要根據(jù)國(guó)家對(duì)不同地區(qū)地震可能發(fā)生的情況以及對(duì)地震的危害程度所進(jìn)行的初步預(yù)測(cè)來(lái)確定不同地區(qū)的基本設(shè)防烈度。
設(shè)防烈度的確定是對(duì)抗震標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)的主要參考依據(jù)，只有抗震烈度測(cè)量預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，才能夠保障抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)性與正確性。
建筑施工單位根據(jù)抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)以及工程項(xiàng)目開(kāi)發(fā)對(duì)住宅使用性能的要求，來(lái)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，提高建筑物抗震設(shè)計(jì)的烈度，設(shè)計(jì)烈度與建筑物的抗震能力成正比，與建筑工程造價(jià)成反比。
1.2建筑工程抗震設(shè)計(jì)是否合理
所謂抗震設(shè)計(jì)主要是對(duì)建筑的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，并對(duì)建筑結(jié)構(gòu)抗震措施加以選擇，保障建筑結(jié)構(gòu)具有穩(wěn)定的抗震性，在地震災(zāi)害威脅的情況下要確保建筑結(jié)構(gòu)不倒。
高層建筑物對(duì)抗震設(shè)計(jì)有著比普通建筑更高的設(shè)計(jì)要求，通常選擇現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)、框架- 剪力墻結(jié)構(gòu)作為高層建筑物的首選結(jié)構(gòu)類(lèi)型。
這種類(lèi)型的建筑結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、在外力的強(qiáng)烈作用下，能夠維持建筑結(jié)構(gòu)的平穩(wěn)性，抗震效果非常明顯。
建筑工程抗震設(shè)計(jì)的合理性是確保建筑抗震性能的基本保障。
1.3建筑工程施工質(zhì)量
建筑工程施工質(zhì)量直接影響建筑物的使用性能，在地震振幅的強(qiáng)烈刺激下，建筑物的穩(wěn)固性很難得到保障，為此必須對(duì)建筑物施工質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，規(guī)范建筑施工工序，加強(qiáng)質(zhì)量監(jiān)督與檢驗(yàn)工作，提高建筑物的整體質(zhì)量，保障建筑物的高抗震性。
2選擇適合的抗震結(jié)構(gòu)與高質(zhì)量的建筑材料
2.1建筑結(jié)構(gòu)體系對(duì)建筑抗震性能的重要作用
現(xiàn)階段在我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)體系中主要包含了框架結(jié)構(gòu)體系、框架―剪力墻結(jié)構(gòu)體系、剪力墻結(jié)構(gòu)體系與筒體結(jié)構(gòu)體系等主要結(jié)構(gòu)體系表現(xiàn)形式。
這些結(jié)構(gòu)體系根據(jù)建筑物的實(shí)際需要被廣泛的運(yùn)用到高層建筑物中。
而目前國(guó)外在地震多發(fā)區(qū)，已經(jīng)開(kāi)展廣泛的采用鋼結(jié)構(gòu)體系，作為提高建筑結(jié)構(gòu)防震的主要結(jié)構(gòu)體系，我國(guó)目前所采用的多為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其抗震性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能。
鋼結(jié)構(gòu)在強(qiáng)度、韌性以及延展性上具有明顯的優(yōu)勢(shì)。
通過(guò)對(duì)地震區(qū)建筑房屋的倒塌情況進(jìn)行調(diào)查我們可以發(fā)現(xiàn)，鋼結(jié)構(gòu)建筑物的倒塌機(jī)率是最小的。
我國(guó)工程建造開(kāi)發(fā)者在進(jìn)行高層建筑物設(shè)計(jì)時(shí)，為了節(jié)省用鋼數(shù)量，往往采用框架- 核心筒體系。
在混合結(jié)構(gòu)震層中所產(chǎn)生的剪應(yīng)力的八成以上都由內(nèi)部的混凝土來(lái)承擔(dān)。
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在外力的作用下容易出現(xiàn)彎曲變形，為了減少建筑結(jié)構(gòu)的側(cè)移，往往需要采用小的鋼結(jié)構(gòu)對(duì)框架-核心筒結(jié)構(gòu)加以輔助，這不但沒(méi)能達(dá)到節(jié)省建筑鋼材用量的目的，還增加了建筑結(jié)構(gòu)的負(fù)擔(dān)，不利于建筑整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性的發(fā)揮，為此我國(guó)要積極推進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用。
2.2建筑材料對(duì)建筑物抗震效果的影響與應(yīng)用
建筑材料的使用性能對(duì)建筑物的質(zhì)量有著決定性的影響，而高質(zhì)量的建筑物又具有良好的抗震效果，為此若想提高建筑物的抗震性，首先要確保建筑材料的質(zhì)量。
在對(duì)建筑材料進(jìn)行選擇時(shí)，通常要選擇強(qiáng)度高、安全性好，以及具有良好耐久性的建筑材料，研究實(shí)踐表明，高性能的建筑材料在提高建筑結(jié)構(gòu)的使用性能與使用壽命方面具有不可替代的作用。
混凝土是目前我國(guó)建筑工程領(lǐng)域所普遍運(yùn)用的人工石材，它產(chǎn)生于1824年，它的出現(xiàn)極大的改變了世界建筑工程領(lǐng)域的.發(fā)展?fàn)顩r，為促進(jìn)我國(guó)建筑工程領(lǐng)域的發(fā)展起到了極大的推動(dòng)作用。
但混凝土建筑材料卻屬于脆性材料，從建筑結(jié)構(gòu)抗震的角度進(jìn)行分析，混凝土材料不利于建筑結(jié)構(gòu)的抗震性，為此不應(yīng)作為結(jié)構(gòu)性材料應(yīng)用到建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)中。
為解決這一問(wèn)題，建筑工程領(lǐng)域展開(kāi)了廣泛的研究與討論。
目前主要通過(guò)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)合理設(shè)計(jì)以及采用鋼筋來(lái)化解混凝土的脆性。
同時(shí)也可以通過(guò)對(duì)混凝土自身的性能加以改變來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土脆性的改良，達(dá)到提高混凝土材料抗震效果的目的。
通常狀況下對(duì)混凝土自身的性能進(jìn)行改良，提高混凝土建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能主要從以下幾個(gè)方面加以著手：首先，要對(duì)混凝土攪拌過(guò)程中的用水量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，水對(duì)混凝土的水化反應(yīng)以及混凝土的和易性都產(chǎn)生至關(guān)重要的影響，決定混凝土的性能，為此在混凝土加工、攪拌、運(yùn)輸、使用的全過(guò)程要通過(guò)會(huì)混凝土用水量的控制，來(lái)確?；炷恋膹?qiáng)度及其耐久性。
然而為了確?；炷两ㄖY(jié)構(gòu)的抗震性能，我們不能一味的增加混凝土的強(qiáng)度，因?yàn)榛炷翉?qiáng)度與極限壓成反比，當(dāng)混凝土的強(qiáng)度達(dá)到一定高度時(shí)，在外力作用下一旦混凝土遭到破壞，此時(shí)混凝土的脆性特征就會(huì)變得更加明顯，為此必須在考慮增強(qiáng)混凝土強(qiáng)度的同時(shí)要考慮增強(qiáng)混凝土的韌性，只有這樣才能夠確?；炷辆哂休^好抗震性能。
提高混凝土的使用性能還可以采用聚合物改性，這樣可以顯著提高混凝土的抗?jié)B性、抗侵蝕能力，改善漿體與集料界面的結(jié)合，而且摻加達(dá)到一定量時(shí)，脆性的混凝土開(kāi)始呈現(xiàn)聚合物良好的延性特征，在國(guó)際上已經(jīng)開(kāi)發(fā)成功的超高強(qiáng)水泥彈簧，即是該應(yīng)用的一個(gè)極端例證。
在保證混凝土足夠的堿度防止鋼筋銹蝕破壞以及碳化破壞的同時(shí)，適宜摻加摻合料可降低混凝土結(jié)構(gòu)中主要存在于孔隙和漿體與集料界面的氫氧化鈣的含量，改善界面結(jié)構(gòu)，提高混凝土的抗?jié)B性。
集料質(zhì)量也是影響混凝土質(zhì)量、尤其是混凝土的耐久性的重要因素。
例如，用堿活性集料或含有害組分的集料制備的混凝土不僅可導(dǎo)致混凝土耐久性的降低和壽命的縮短，而且可能在突發(fā)災(zāi)害中加速破壞而導(dǎo)致巨大損失。
2003年土耳其地震后對(duì)倒塌建筑調(diào)查的結(jié)果表明，由于不當(dāng)使用含氯離子高的海砂作為集料制備混凝土是導(dǎo)致增強(qiáng)鋼筋加速銹蝕而使混凝土建筑在震中倒塌的主要原因。
當(dāng)然，從通用水泥自身也可提出許多有益于提高混凝土耐久性的要求，如適宜控制水泥比表面積和水化熱、降低水泥中氯離子含量、堿含量等。
此外，還可以從根本上調(diào)整水泥品種，例如選用低水化放熱、高后期強(qiáng)度、尤其是抗折強(qiáng)度高、抗侵蝕性好的低熱硅酸鹽水泥，即高貝利特水泥，對(duì)于重點(diǎn)工程建設(shè)是一種更好的技術(shù)途徑。
高貝利特水泥低熱高強(qiáng)的特性表明，它是配制高強(qiáng)高性能混凝土的理想的膠凝材料，所配制的高貝利特大體積混凝土抗裂性?xún)?yōu)越、且具有良好的體積穩(wěn)定性和優(yōu)越耐久性，已在國(guó)家重點(diǎn)工程應(yīng)用中得到證明。
3結(jié)束語(yǔ)
良好的抗震設(shè)計(jì)與抗震結(jié)構(gòu)對(duì)建筑物抵抗地震災(zāi)害的威脅起到良好的保護(hù)作用，為確保我國(guó)建筑使用者的生命財(cái)產(chǎn)安全提供了可靠的保障，我國(guó)必須努力通過(guò)合理的設(shè)計(jì)創(chuàng)造出高性能的抗震結(jié)構(gòu)，提高我國(guó)建筑物的抗震效果，對(duì)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全實(shí)施全面的保護(hù)，避免汶川地震的慘劇再次上演。
參考文獻(xiàn)：
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帶轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)非抗震與抗震設(shè)計(jì)的區(qū)別【2】
摘要：鑒于高層建筑結(jié)構(gòu)的多樣性，轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)該針對(duì)高層建筑的結(jié)構(gòu)類(lèi)別，進(jìn)行區(qū)別性方案的設(shè)計(jì)，通過(guò)精心組織施工，高要求控制模板、鋼筋和混凝土等的施工程序，提供這些施工程序的有利條件，降低施工難度，為高層建筑轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。
而抗震設(shè)計(jì)與非抗震設(shè)計(jì)在具體結(jié)構(gòu)構(gòu)件梁、柱及剪力墻的構(gòu)造配筋上均存在一定區(qū)別，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)進(jìn)行區(qū)分。
本文就這些問(wèn)題進(jìn)行了分析探討。
關(guān)鍵詞：帶轉(zhuǎn)換層;高層建筑;抗震設(shè)計(jì)
前言
隨著高層建筑的迅速發(fā)展，以及對(duì)建筑結(jié)構(gòu)多功能的要求，帶轉(zhuǎn)換高層結(jié)構(gòu)的應(yīng)用越來(lái)越多，且轉(zhuǎn)換層的設(shè)置位置也越來(lái)越高。
六度抗震地區(qū)與非抗震地區(qū)在帶轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的存在區(qū)別，不同區(qū)域的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，根據(jù)抗震等級(jí)不同也存在區(qū)別，對(duì)不同地區(qū)進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)，應(yīng)避免在實(shí)際設(shè)計(jì)工程中造成不必要的浪費(fèi)或者安全度偏大，以達(dá)到節(jié)省建筑工程造價(jià)的目的。
一、帶轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則
帶轉(zhuǎn)換層建筑結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的如下原則：首先，傳力直接，避免多次轉(zhuǎn)換。
布置轉(zhuǎn)換層上下主體豎向結(jié)構(gòu)時(shí)，要盡量使水平轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)傳力直接，通過(guò)結(jié)構(gòu)的合理布置，使不落地的剪力墻通過(guò)轉(zhuǎn)換托梁直接傳給豎向承重構(gòu)件，盡可能的避免轉(zhuǎn)換次梁及水平多級(jí)轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)傳力路勁的最短化。
其次，強(qiáng)化下部、弱化上部。
要保證底部大空間有適宜的剛度、強(qiáng)度、延性和抗震能力，要有意識(shí)的強(qiáng)化轉(zhuǎn)換層下部主體結(jié)構(gòu)剛度，弱化轉(zhuǎn)換層上部主體結(jié)構(gòu)的剛度，使得轉(zhuǎn)換層上下部主體結(jié)構(gòu)的剛度及變形特征盡量接近，以避免出現(xiàn)薄弱層。
再次，計(jì)算全面準(zhǔn)確。
必須將轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)作為整體結(jié)構(gòu)中一個(gè)重要組成部分，采用符合實(shí)際受力變形狀態(tài)的正確計(jì)算模型進(jìn)行三維空間整體結(jié)構(gòu)計(jì)算分析。
采用有限元方法對(duì)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)進(jìn)行局部補(bǔ)充計(jì)算時(shí)，轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)以上至少取2層結(jié)構(gòu)進(jìn)入局部計(jì)算模型，同時(shí)應(yīng)計(jì)及轉(zhuǎn)換層及所有樓蓋平面內(nèi)剛度，計(jì)及實(shí)際結(jié)構(gòu)三維空間盒子效應(yīng)，采用比較符合實(shí)際邊界條件的正確計(jì)算模型。
二、建筑結(jié)構(gòu)平面布置
關(guān)于建筑物的結(jié)構(gòu)平面布置，僅在《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》表4.3.3中對(duì)建筑物在考慮地震作用時(shí)的平面長(zhǎng)寬比以及局部凹凸進(jìn)行明確規(guī)定;并且在4.3.5條中對(duì)建筑的位移比和周期比進(jìn)行嚴(yán)格的限制。
非抗震設(shè)計(jì)時(shí)，由于對(duì)周期比沒(méi)有嚴(yán)格的限制，故在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換層以上的小開(kāi)間住宅部分的豎向構(gòu)件時(shí)，可以只按照豎向構(gòu)件的承載力進(jìn)行設(shè)計(jì);作抗震設(shè)計(jì)時(shí)，為了使周期比滿(mǎn)足規(guī)范要求的限值，必須對(duì)建筑物周?chē)呢Q向構(gòu)件進(jìn)行加強(qiáng)處理，這就人為地增大了轉(zhuǎn)換層上部的建筑物結(jié)構(gòu)剛度，也增加了豎向構(gòu)件的數(shù)量或者截面，同時(shí)也會(huì)引起轉(zhuǎn)換層下部剛度相應(yīng)增大。
三、建筑結(jié)構(gòu)豎向布置
考慮地震作用下，僅在《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中4.4.2和4.4.3條對(duì)建筑物的側(cè)向剛度進(jìn)行限制，保證建筑物的側(cè)向剛度的連續(xù)。
4.4.5條對(duì)建筑物的豎向收進(jìn)和外挑進(jìn)行限制。
(1)底部大空間為1層時(shí)，可近似采用轉(zhuǎn)換層上、下層結(jié)構(gòu)等效剪切剛度比γ表示轉(zhuǎn)換層上、下層結(jié)構(gòu)剛度的變化，γ宜接近1，非抗震設(shè)計(jì)時(shí)γ不應(yīng)大于3，抗震設(shè)計(jì)時(shí)γ不應(yīng)大于2。
(2)底部大空間層數(shù)大于1層時(shí)，其轉(zhuǎn)換層上部與下部結(jié)構(gòu)的等效側(cè)向剛度比γe宜接近1，非抗震設(shè)計(jì)時(shí)γe不應(yīng)大于2，抗震設(shè)計(jì)時(shí)γe不應(yīng)大于1.3。
由于轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)上部建筑多為住宅，根據(jù)建筑住宅使用功能的要求，房間分隔較小且對(duì)結(jié)構(gòu)梁高進(jìn)行限制，故造成上部住宅部分的豎向構(gòu)件柱子或短肢剪力墻數(shù)量較多，梁較密。
并且轉(zhuǎn)換層上部住宅部分層高一般比下部大開(kāi)間的商場(chǎng)部分小得多。
這些都是造成轉(zhuǎn)換層上部結(jié)構(gòu)剛度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于下部結(jié)構(gòu)剛度的客觀(guān)原因。
為了增加下部結(jié)構(gòu)剛度，只能在適當(dāng)位置處增加豎向構(gòu)件或原豎向構(gòu)件的截面尺寸。
上、下部剛度越要求接近，則增加的下部豎向構(gòu)件越多或者截面越大。
四、結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力設(shè)計(jì)的區(qū)別
《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》4.7.1條中規(guī)定：無(wú)地震作用時(shí)，構(gòu)件承載力設(shè)計(jì)值大于等于結(jié)構(gòu)作用效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值與結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)的乘值(結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)的取值在1.～1.1之間);有地震作用組合時(shí)，構(gòu)件承載力設(shè)計(jì)值大于等于結(jié)構(gòu)作用效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值與結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力抗震調(diào)整系數(shù)的乘值(結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力抗震調(diào)整系數(shù)的取值在1.0～1.33之間)。
以上分析均針對(duì)非抗震設(shè)計(jì)和抗震設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)上的區(qū)別，屬于確定建筑方案前需要考慮的結(jié)構(gòu)體系對(duì)建筑物的總體影響，是非抗震設(shè)計(jì)和抗震設(shè)計(jì)在性能設(shè)計(jì)上的根本區(qū)別，需要在建筑方案確定前進(jìn)行經(jīng)濟(jì)綜合性比較分析。
整體結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)非抗震結(jié)構(gòu)性能經(jīng)濟(jì)性設(shè)計(jì)的根本方向。
五、具體建筑構(gòu)件單項(xiàng)比較分析
1、框支梁
梁上、下部縱向鋼筋的最小配筋率，非抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)小于0.30%;抗震設(shè)計(jì)時(shí)，特一、一和二級(jí)不應(yīng)小于0.60%、0.50%和0.40%;加密區(qū)箍筋最小面積含箍率在非抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)小于0.9ft/fyv;抗震設(shè)計(jì)時(shí)，特一、一和二級(jí)不應(yīng)小于1.3ft/fyv、1.2ft/fyv和1.1ft/fyv。
梁截面高度在抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)小于計(jì)算跨度的1/6，非抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)小于計(jì)算跨度的1/8;框支梁截面組合的最大剪力設(shè)計(jì)值應(yīng)符合下列要求：
無(wú)地震作用組合時(shí)：V≤0.2βcfcbh0;
有地震作用組合時(shí)：V≤0.15βcfcbh0/γRE。
2、框支柱
框支柱截面組合的最大剪力設(shè)計(jì)值應(yīng)符合下列要求：無(wú)地震作用組合時(shí)，V≤0.2βcfcbh0;有地震作用組合時(shí)，V≤0.15βcfcbh0/γRE。
柱截面寬度，非抗震設(shè)計(jì)時(shí)不宜小于400mm，抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)小于450mm;柱截面高度，非抗震設(shè)計(jì)時(shí)不宜小于框支梁跨度的1/15，抗震設(shè)計(jì)時(shí)不宜小于框支梁跨度的1/12;非抗震設(shè)計(jì)時(shí)，框支柱宜采用復(fù)合螺旋箍或井字復(fù)合箍，箍筋體積配箍率不宜小于0.8%，箍筋直徑不宜小于10mm，箍筋間距不宜大于150mm。
3、剪力墻
部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)，剪力墻底部應(yīng)加強(qiáng)部位墻體的水平和豎向分布鋼筋最小配筋率，抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)小于0.3%，非抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)小于0.25%;錯(cuò)層處平面外受力的剪力墻，其截面厚度，非抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)小于200mm，抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)小于250mm，并均應(yīng)設(shè)置與之垂直的墻肢或扶壁柱;抗震等級(jí)應(yīng)提高一級(jí)采用。
錯(cuò)層處剪力墻的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C30，水平和豎向分布鋼筋的配筋率，非抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)小于0.3%，抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)小于0.5%。
結(jié)語(yǔ)
轉(zhuǎn)換層在高層建筑的應(yīng)用必不可少，每座建筑的結(jié)構(gòu)都有其自身的特點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)需要，選擇合適的轉(zhuǎn)換層類(lèi)型。
在施工中，還用注意每一環(huán)節(jié)的施工，在了解各構(gòu)件特性的基礎(chǔ)上，合理的發(fā)揮其長(zhǎng)處、解決其短處，保證轉(zhuǎn)換層的質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)：
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高層鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)分析？
目前，鋼結(jié)構(gòu)普遍應(yīng)用于各種類(lèi)型的民用建筑中，在高層及超高層建筑中的應(yīng)用則更為廣泛。同混凝土結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)具有韌性好、強(qiáng)度與重量比高的優(yōu)點(diǎn)，具有優(yōu)越的抗震性能；但是，如果鋼結(jié)構(gòu)房屋在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選用、施工制作和維護(hù)上出現(xiàn)問(wèn)題。則其優(yōu)良的鋼材特性將得不到充分的發(fā)揮，在地震作用下同樣會(huì)造成結(jié)構(gòu)的局面破壞或整體倒塌。
一、高層建筑發(fā)展概括
80年代，是我國(guó)高層建筑在設(shè)計(jì)計(jì)算及施工技術(shù)各方面迅速發(fā)展的階段。各大中城市普遍興建高度在100m左右或100m以上的以鋼筋為主的建筑，建筑層數(shù)和高度不斷增加，功能和類(lèi)型越來(lái)越復(fù)雜，結(jié)構(gòu)體系日趨多樣化。比較有代表性的高層建筑有上海錦江飯店，它是一座現(xiàn)代化的高級(jí)賓館，總高153.52m，全部采用框架一芯墻全鋼結(jié)構(gòu)體系，深圳發(fā)展中心大廈43層高165.3m,加上天線(xiàn)的高度共185.3m,這是我國(guó)第一幢大型高層鋼結(jié)構(gòu)建筑。進(jìn)入90年代我國(guó)高層建筑的設(shè)計(jì)與施工技術(shù)進(jìn)入了新的階段。不僅結(jié)構(gòu)體系及建筑材料出現(xiàn)多樣化而且在高度上長(zhǎng)幅很大有一個(gè)飛躍。深圳于1995年6月封頂?shù)牡赝醮髲B，81層高，385.95m為鋼結(jié)構(gòu)，它居目前世界建筑的第四位。
二、高層鋼結(jié)構(gòu)震害現(xiàn)象及其原因分析
鋼結(jié)構(gòu)被認(rèn)為具有卓越的抗震性能，在歷次的地震中，鋼結(jié)構(gòu)房屋的震害要小于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋。很少發(fā)生整體破壞或倒塌現(xiàn)象。盡管如此，由于焊接、連接、冷加工等工藝技術(shù)以及外部環(huán)境的影響，鋼材材料的優(yōu)點(diǎn)將受到影響。特別是因設(shè)計(jì)、施工以及維護(hù)不當(dāng)，就很可能造成結(jié)構(gòu)的破壞。根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)在歷次地震中的破壞形態(tài)，可能破壞形式分為以下幾類(lèi)：
1、 結(jié)構(gòu)倒塌
結(jié)構(gòu)倒塌是地震中結(jié)構(gòu)破壞最嚴(yán)重的形式。造成結(jié)構(gòu)倒塌的主要原因是結(jié)構(gòu)薄弱層的形成，而薄弱層的形成是由于結(jié)構(gòu)樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)和抗變4剛度沿高度分布不均勻造成的。這就要求在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)盡量避免上述不利因素的出現(xiàn)。
2、 節(jié)點(diǎn)破壞
節(jié)點(diǎn)破壞是地震中發(fā)生最多的一種破壞形式。剮性連接的結(jié)構(gòu)構(gòu)件一般采用鉚接或焊接形式連接。如果在節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)和施工中，構(gòu)造及焊縫存在缺陷，節(jié)點(diǎn)區(qū)就可能出現(xiàn)應(yīng)力集中、受力小均的現(xiàn)象，在地震中很容易出現(xiàn)連接破壞。梁柱節(jié)點(diǎn)可能出現(xiàn)的破壞現(xiàn)象主要表現(xiàn)為：鉚接斷裂，焊接部位位脫，加勁板斷型、屈曲，腹板斷裂、屈曲等。
3、 構(gòu)件破壞
在以往所有地震中，多高層建筑鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞的主要形式有支撐的破壞與失穩(wěn)以及梁柱局部破壞兩種。（1）支撐的破壞與失穩(wěn)。當(dāng)?shù)卣饛?qiáng)度較大時(shí)，支撐承受反復(fù)拉壓的軸向力作用，一旦壓力超出支撐的屈曲臨界力時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)破壞或失穩(wěn)。（2）梁柱局部破壞。對(duì)于框架柱，主要有翼緣屈曲、翼縫撕裂，甚至框架柱會(huì)出現(xiàn)水平裂縫或斷裂破壞。對(duì)于框架梁，主要有翼緣屈曲、腹板屈曲和開(kāi)裂、扭轉(zhuǎn)屈曲等破壞形態(tài)。
4、基礎(chǔ)錨固破壞
鋼構(gòu)件與基礎(chǔ)的錨固破壞主要表現(xiàn)為柱腳處的地腳螺栓脫開(kāi)、混凝土破碎導(dǎo)致錨固失效、連接板斷裂等，這種破壞形式曾發(fā)生多起，根據(jù)對(duì)上述鋼結(jié)構(gòu)房屋震害特征的分析可知，盡管鋼結(jié)構(gòu)抗震性能較好，但在歷次的地震中，也會(huì)出現(xiàn)不同程度的震害。究其原因，元素是和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、施工質(zhì)量、材料質(zhì)量、日常維護(hù)等有關(guān)，為了預(yù)防以上震害的出現(xiàn)，減輕震害帶來(lái)的損失，多高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計(jì)必須嚴(yán)格遵循有關(guān)規(guī)程進(jìn)行。
三、抗震設(shè)計(jì)基本要求
1、鋼結(jié)構(gòu)房屋結(jié)構(gòu)類(lèi)型
常見(jiàn)的鋼結(jié)構(gòu)房屋的結(jié)構(gòu)體系有框架結(jié)構(gòu)、框架一支援結(jié)構(gòu)、框架一抗震墻板結(jié)構(gòu)、簡(jiǎn)體結(jié)構(gòu)以及巨型框架結(jié)構(gòu)等。鋼結(jié)構(gòu)房屋的抗震性能的優(yōu)劣取決于結(jié)構(gòu)的選型，進(jìn)行實(shí)際工程設(shè)計(jì)時(shí)，需要綜合考慮多種因素進(jìn)行方案的優(yōu)化，在優(yōu)化過(guò)程中確定其適宜的結(jié)構(gòu)體系。
2、鋼結(jié)構(gòu)房屋結(jié)構(gòu)布置原則
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)系到結(jié)構(gòu)的安全性、適用性和經(jīng)濟(jì)性。和其他類(lèi)型的建筑結(jié)構(gòu)一樣，多高層鋼結(jié)構(gòu)房屋應(yīng)盡量采用規(guī)則的建筑方案。當(dāng)結(jié)構(gòu)體型復(fù)雜、平立面特別不規(guī)則時(shí)，可按實(shí)際需要在適當(dāng)部位設(shè)置防震續(xù)，從而形成多個(gè)較規(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(lái)說(shuō)，不宜設(shè)抗震縫，必須設(shè)置時(shí)，抗震縫寬應(yīng)不小于相應(yīng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋的1.5倍。
3、 鋼結(jié)構(gòu)房屋適用的最大高度和高寬比
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(lèi)型和最大適用高度。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)，它對(duì)結(jié)構(gòu)剛度、側(cè)移和振動(dòng)形式有直接影響。高度比指房屋總高度與平面較小寬度之比。高寬比值較大時(shí)，一方面使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的水平位移及P—A效應(yīng)，還由于傾覆力矩使柱產(chǎn)生很大的軸向力。因此，需要對(duì)鋼結(jié)構(gòu)房屋的最大高寬比制定限值，不宜大于合理的限值，超過(guò)時(shí)應(yīng)進(jìn)行專(zhuān)門(mén)研究，采取必要的抗震措施。
抗震設(shè)計(jì)的一般方法
鋼材基本屬于各向同性的均質(zhì)材料，且質(zhì)輕高強(qiáng)、延性好，是一種很適合于建筑抗震結(jié)構(gòu)的材料，在地震作用下，高層鋼結(jié)構(gòu)房屋由于鋼材材質(zhì)均勻，強(qiáng)度易于保證，所以結(jié)構(gòu)的可靠性大；輕質(zhì)高強(qiáng)的特點(diǎn)使得鋼結(jié)構(gòu)房屋的自重輕，從而所受地震作用減小；良好的延性使結(jié)構(gòu)在很大的變形下仍不致倒塌，從而保證結(jié)構(gòu)在地震作用下的安全性。但是，鋼結(jié)構(gòu)房屋如果設(shè)計(jì)和制造不當(dāng)，在地震作用下，可能發(fā)生構(gòu)件的失穩(wěn)和材料的脆性破壞或連接破壞，使鋼材的性能得不到充分發(fā)揮，造成災(zāi)難性后果。因此高層鋼結(jié)構(gòu)房屋的抗震設(shè)計(jì)就顯得非常重要和必要。
1、建筑場(chǎng)地
在選擇建筑場(chǎng)地時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程需要，掌握地震活動(dòng)情況和工程地質(zhì)的有關(guān)資料，對(duì)建筑場(chǎng)地做出綜合評(píng)價(jià)。宜選擇對(duì)建筑抗震有利的地段，如開(kāi)闊平坦的堅(jiān)硬場(chǎng)地土或密實(shí)均勻的干硬場(chǎng)地土等地段，避開(kāi)對(duì)建筑抗震不利的地段，如軟弱場(chǎng)地土、易液化土、條狀突出的山嘴、高聳孤立的山丘，非巖質(zhì)的陡坡、采空區(qū)、河岸和邊坡邊緣等地段。
2、地基和基礎(chǔ)
為了避免建筑物不均勻沉降而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂隙、甚至傾斜，使結(jié)構(gòu)構(gòu)件過(guò)早進(jìn)入塑性區(qū)，同一結(jié)構(gòu)單元不應(yīng)設(shè)置在性質(zhì)截然不同的地基土上，不宜部分采用天然地基，部分采用樁基；地基有軟弱粘性土、可液化土或嚴(yán)重不均勻土層時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)基礎(chǔ)的整體性和剛性。
3、平面和立面布置
為了避免地震時(shí)建筑發(fā)生扭轉(zhuǎn)和應(yīng)力集中或塑性變形集中而形成薄弱環(huán)節(jié)，建筑平面、立面布置宜規(guī)則、對(duì)稱(chēng)，質(zhì)量分布和剛度變化宜均勻。但不設(shè)置抗震縫時(shí)，應(yīng)采用與實(shí)際情況相符合的計(jì)算模型，設(shè)置抗震縫時(shí)，應(yīng)將建筑物分割成規(guī)則的結(jié)構(gòu)單元。我國(guó)《抗震規(guī)范》對(duì)高層鋼結(jié)構(gòu)房屋的最大適用高度和鋼結(jié)構(gòu)房屋的最大高寬比都有規(guī)定：
（1）、結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具有明確的計(jì)算簡(jiǎn)圖和合理的地震作用傳遞途徑；應(yīng)有多道抗震設(shè)防防線(xiàn)，避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件失效而導(dǎo)致整個(gè)體系喪失抗震能力或喪失對(duì)重力的承載能力；應(yīng)具備必要的承載能力，良好的變形能力和耗能能力；應(yīng)具有合理的剛度分布和承載力分布，避免因局部削弱或突變而形成薄弱部位，產(chǎn)生過(guò)大的應(yīng)力集中或塑性變形集中，對(duì)可能出現(xiàn)的薄弱部位，應(yīng)采取措施提高其承載能力。
（2）、在抗震結(jié)構(gòu)體系中，應(yīng)使結(jié)構(gòu)構(gòu)件和連接部位具有良好的延性，避免脆性破壞，提高抗震結(jié)構(gòu)的整體變形能力。因此，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)合理控制尺寸，防止局部失穩(wěn)或整體失穩(wěn)，如對(duì)梁翼緣和腹板的寬厚比和高厚比都作了明確規(guī)定。此外，還應(yīng)加強(qiáng)各構(gòu)件之間的連接，以保證結(jié)構(gòu)的整體性，抗震支承系統(tǒng)應(yīng)保證地震作用時(shí)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。
（3）、對(duì)于女兒墻、圍護(hù)墻、雨篷、封墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，應(yīng)使其與主體結(jié)構(gòu)有可靠地連接和錨固，避免地震時(shí)倒塌傷人，產(chǎn)生附加震害；圍護(hù)墻、隔墻等與主體結(jié)構(gòu)的連接，應(yīng)避免設(shè)置不當(dāng)而導(dǎo)致主體結(jié)構(gòu)破壞；應(yīng)避免吊頂塌落及懸吊較重的裝飾物墜落，不可避免時(shí)應(yīng)采取可靠措施。
（4）、建筑物在強(qiáng)震作用下的表現(xiàn)，既是對(duì)抗震設(shè)計(jì)的檢驗(yàn)，也是對(duì)施工質(zhì)量的檢驗(yàn)。施工質(zhì)量的好壞，直接影響鋼結(jié)構(gòu)房屋的抗震能力。因此，抗震結(jié)構(gòu)對(duì)材料和施工質(zhì)量的特別要求，應(yīng)在設(shè)計(jì)文件上注明。建筑物的施工要特別注意符合圖紙上合理的抗震要求，注意材料選擇，確保施工質(zhì)量。
隨著人們對(duì)地震的不斷認(rèn)識(shí)，為防止出現(xiàn)嚴(yán)重的地震的嚴(yán)重災(zāi)害，造成財(cái)產(chǎn)損失和生命傷亡。人們對(duì)高層鋼結(jié)構(gòu)房屋的抗震要求不斷提高。本文闡明了設(shè)計(jì)人員進(jìn)行高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)首先從概念設(shè)計(jì)著手，制定比較合理的設(shè)計(jì)方案等，確保房屋抗震設(shè)防目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
鋼結(jié)構(gòu)各種流程
應(yīng)注意的事項(xiàng)
（1）制作：鋼結(jié)構(gòu)制作包括放樣、號(hào)料、切割、校正等諸多環(huán)節(jié)。高強(qiáng)度螺栓處理后的摩擦面，抗滑移系數(shù)應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。
制作質(zhì)量檢驗(yàn)合格后進(jìn)行除銹和涂裝。一般安裝焊縫處留出30～50mm暫不涂裝。
（2）焊接：焊工必須經(jīng)考試合格并取得合格證書(shū)，且必須在其考試合格項(xiàng)目及其認(rèn)可范圍內(nèi)施焊。焊縫施焊后須在工藝規(guī)定的焊縫及部位打上焊工鋼印。
焊接材料與母材應(yīng)匹配，全焊透的一、二級(jí)焊縫應(yīng)采用超聲波探傷進(jìn)行內(nèi)部缺陷檢驗(yàn)，超聲波探傷不能對(duì)缺陷作出判斷時(shí)，采用射線(xiàn)探傷。
施工單位首次采用的鋼材、焊接材料、焊接方法等，進(jìn)行焊接工藝評(píng)定。
（3）運(yùn)輸：運(yùn)輸鋼構(gòu)件時(shí)，要根據(jù)鋼構(gòu)件的長(zhǎng)度和重量選用車(chē)輛。鋼構(gòu)件在車(chē)輛上的支點(diǎn)、兩端伸出的長(zhǎng)度及綁扎方法均應(yīng)保證構(gòu)件不產(chǎn)生變形、不損傷涂層。
（4）安裝：鋼結(jié)構(gòu)安裝要按施工組織設(shè)計(jì)進(jìn)行，安裝程序須保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和不導(dǎo)致永久性變形。安裝柱時(shí)，每節(jié)柱的定位軸線(xiàn)須從地面控制軸線(xiàn)直接引上。鋼結(jié)構(gòu)的柱、梁、屋架等主要構(gòu)件安裝就位后，須立即進(jìn)行校正、固定。
由工廠(chǎng)處理的構(gòu)件摩擦面，安裝前須復(fù)驗(yàn)抗滑移系數(shù)，合格后方可安裝。
（5）防火與防銹：
1）鋼結(jié)構(gòu)防火性能較差。當(dāng)溫度達(dá)到550℃時(shí)，鋼材的屈服強(qiáng)度大約降至正常溫度時(shí)屈服強(qiáng)度的0.7，結(jié)構(gòu)即達(dá)到它的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值而可能發(fā)生破壞。
設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)有關(guān)防火規(guī)范的規(guī)定，使建筑結(jié)構(gòu)能滿(mǎn)足相應(yīng)防火標(biāo)準(zhǔn)的要求。在防火標(biāo)準(zhǔn)要求的時(shí)間內(nèi)，應(yīng)使鋼結(jié)構(gòu)的溫度不超過(guò)臨界溫度，以保證結(jié)構(gòu)正常承載能力。
2）外露的鋼結(jié)構(gòu)可能會(huì)受到大氣，特別是被污染的大氣的嚴(yán)重腐蝕，最普通的是生銹。這就必須對(duì)構(gòu)件的表面進(jìn)行防腐蝕處理，以保證鋼結(jié)構(gòu)的正常使用。防腐處理的方法根據(jù)構(gòu)件表面條件及使用壽命的要求決定。
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