高層建筑是當(dāng)今建筑的主要形式，高層建筑的抗震設(shè)計(jì)十分重要。本文就抗震設(shè)計(jì)的三點(diǎn)原則從理論計(jì)算和實(shí)際運(yùn)用提出新的見(jiàn)解。

　　《安徽建筑工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版》JournalofAnhuiInstituteofArchitecture(NaturalScience)(雙月刊)1993年創(chuàng)刊，是綜合性自然科學(xué)學(xué)術(shù)刊物。以建設(shè)有中國(guó)特色社會(huì)主義理論為指導(dǎo)、堅(jiān)持“百花齊放、百家爭(zhēng)鳴”的方針，堅(jiān)持理論聯(lián)系實(shí)際的原則。

　　1.抗震概念設(shè)計(jì)應(yīng)堅(jiān)持原則，做到剛?cè)嵯酀?jì)，多道設(shè)防理念

　　1.1剛?cè)嵯酀?jì)

　　在抗震設(shè)計(jì)中，不能一味地提高結(jié)構(gòu)的抗力，一般是根據(jù)初定的尺寸和混凝土等級(jí)算出結(jié)構(gòu)的剛度，再由結(jié)構(gòu)剛度算出地震力，然后計(jì)算配筋。如果結(jié)構(gòu)剛度太大，地震作用效應(yīng)就很大，這樣為抵御地震而需配更多的鋼筋，因此，增加了結(jié)構(gòu)的剛度，反而使地震作用效應(yīng)增強(qiáng)。在較大的地震力瞬間襲來(lái)時(shí)，極易造成局部受損，最后導(dǎo)致各個(gè)擊破：而太柔的結(jié)構(gòu)雖然有很好的延性，可以消減外力，但容易造成變形過(guò)大而無(wú)法使用，甚至整體傾覆。在抗震設(shè)計(jì)中，為了實(shí)現(xiàn)剛?cè)嵯酀?jì)的原則，既滿足變形要求，又能減小地震力，最主要的方法是進(jìn)行隔震消能設(shè)計(jì)。隔震消能設(shè)計(jì)一般的做法是在基礎(chǔ)和主體之間設(shè)置柔性隔震層、加設(shè)消能支撐(類似于阻尼器的裝置)等;另外，在抗震設(shè)計(jì)中“剛?cè)嵯酀?jì)”可以通過(guò)合理控制設(shè)計(jì)指標(biāo)來(lái)實(shí)現(xiàn)，如周期比、位移比、剪重比、剛度比等應(yīng)滿足建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范限值要求。

　　1.2多道設(shè)防

　　強(qiáng)烈地震后往往伴隨多次余震，如果只有一道設(shè)防，在首次破壞后再遭余震，結(jié)構(gòu)將會(huì)因損傷積累而導(dǎo)致倒塌。因此，一個(gè)抗震結(jié)構(gòu)體系，應(yīng)由若干個(gè)延性較好的分體系組成，并由延性較好的結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接起來(lái)協(xié)同工作，如框架-剪力體系是由延性框架和抗震墻兩個(gè)分體系組成;雙肢或多肢剪力墻體系組成。

　　2.系統(tǒng)的抗震措施包括以下幾個(gè)方面內(nèi)容：

　　2.1 “強(qiáng)柱弱梁”

　　人為增大柱相對(duì)于梁的抗彎能力，使鋼筋混凝土框架在地震下，梁端塑性鉸出現(xiàn)較早，在達(dá)到最大非線性位移時(shí)塑性轉(zhuǎn)動(dòng)較大;而柱端塑性鉸出現(xiàn)較晚，在達(dá)到最大非線性位移時(shí)塑性轉(zhuǎn)動(dòng)較小，甚至根本不出現(xiàn)塑性鉸。從而保證框架具有一個(gè)較為穩(wěn)定的塑性耗能機(jī)構(gòu)和較大的塑性耗能能力。

　　2.1.2框架柱軸壓比控制

　　抗震受力延性需要：

　　避免大震作用下框架柱壓屈脆性破壞。現(xiàn)行規(guī)范框架柱軸壓比控制計(jì)算原則：控制框架柱小震作用組合下軸壓應(yīng)力設(shè)計(jì)值水平：

　　分析：地震作用下框架中、邊、角柱所受軸力水平不同：

　　中柱所受軸力較小，邊柱、角柱所受軸力較大，尤其角柱迭加斜向作用、扭轉(zhuǎn)作用所受軸力最大。框架中、邊、角柱軸壓比控制應(yīng)有所不同。

　　建議：

　　現(xiàn)行規(guī)范框架中、邊、角柱軸壓比控制宜參照1984年高層建筑結(jié)構(gòu)學(xué)組《高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)建議》，區(qū)別對(duì)待適當(dāng)調(diào)整。中柱適當(dāng)放松，邊柱不變，角柱適當(dāng)從嚴(yán)，如表2所示。

　　2.2 “強(qiáng)剪弱彎”

　　剪切破壞基本上沒(méi)有延性，一旦某部位發(fā)生剪切破壞，該部位就將徹底退出結(jié)構(gòu)抗震能力，對(duì)于柱端的剪切破壞還可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的局部或整體倒塌。因此可以人為增大柱端、梁端、節(jié)點(diǎn)的組合剪力值，使結(jié)構(gòu)能在大震下的交替非彈性變形中其任何構(gòu)件都不會(huì)先發(fā)生剪切破壞。

　　2.2.1框架柱剪力調(diào)整方法

　　受力需要：框剪結(jié)構(gòu)在小震作用下，彈性計(jì)算變形協(xié)調(diào)所得的框架柱剪力較小：大震作用下，剪力墻、簡(jiǎn)體及連梁出現(xiàn)裂縫后，剛度退化，框架柱剪力將大大增加。

　　抗震需要：提高結(jié)構(gòu)二道防線的抗震能力。現(xiàn)行規(guī)范剪力調(diào)整計(jì)算原則：

　　框架層總剪力： 中較/j、值第i層框架剪力調(diào)系數(shù)： 第i層j框架柱剪力、彎矩調(diào)整： 相連第i層j框架梁粱端剪力、彎矩調(diào)整：

　　問(wèn)題：是否需滿足節(jié)點(diǎn)力系平衡——調(diào)整相連框架梁梁端剪力、彎矩分析：

　　(1)框架柱偏壓，軸壓比控制，配筋一般由構(gòu)造控制，柱剪力調(diào)整，柱的實(shí)際配筋一般未能得到調(diào)整增大，實(shí)際框架柱承載能力未能得到有效提高。

　　(2)框架梁純彎，梁端彎矩調(diào)整，配筋成比例調(diào)整增大，實(shí)際框架梁承載能力得到明顯提高。

　　(3)實(shí)際結(jié)構(gòu)承載能力向強(qiáng)粱弱柱方向發(fā)展，不利于整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)柱弱梁延性抗震。

　　(4)臺(tái)灣、日本、美國(guó)震害表明，整澆樓蓋的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的豎向構(gòu)件墻、柱破壞嚴(yán)重，樓蓋梁板一般尚未出現(xiàn)破壞，因此，強(qiáng)柱弱粱延性抗震更顯重要。

　　建議：

　　(1)小震作用下的鋼筋混凝土框剪結(jié)構(gòu)柱剪力調(diào)整十分必要。

　　(2)不必拘泥于地震作用下框架節(jié)點(diǎn)力系平衡。

　　(3)不必調(diào)整相連框架梁梁端彎矩、剪力。

　　2.3 平面要規(guī)則.豎向剛度要連續(xù)

　　從受力特性看.高層建筑垂直荷載方向不變.隨建筑物的增高僅引起量的增加：而水平荷載可來(lái)自任何方向.當(dāng)為均布荷載時(shí).彎矩與建筑物高度呈二次方變化。從側(cè)移特性看，豎向荷載引起的位移很小。而水平荷載當(dāng)為均布荷載時(shí).側(cè)移與高度成四次方變化由此可以看出，在高層結(jié)構(gòu)中.水平荷載的影響要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于垂直荷載的影響.水平荷載是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的控制因素，結(jié)構(gòu)抵抗水平荷載產(chǎn)生的彎矩、剪力以及拉應(yīng)力和壓應(yīng)力應(yīng)有較大的強(qiáng)度外.同時(shí)要求結(jié)構(gòu)要有足夠的剛度.使隨著高度增加所引起的側(cè)向變形限制在結(jié)構(gòu)允許范圍內(nèi)。高層建筑有上的受力特點(diǎn).因此.高層建筑采用何種結(jié)構(gòu)形式，應(yīng)取決于所有結(jié)構(gòu)體系和材料特性.同時(shí)取決于場(chǎng)地土的類型.避免場(chǎng)地土和建筑物發(fā)生共振，而使震害更加嚴(yán)重因此必須做到平面規(guī)則.盡可能采用矩形平面布置、抗側(cè)力構(gòu)件雙向布置。并避免單跨結(jié)構(gòu)。較大平面收進(jìn).否則在地震力作用下會(huì)引起很大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，導(dǎo)致角部破壞、山墻倒塌。盡可能使結(jié)構(gòu)的豎向剛度連續(xù)，高度超過(guò)6米，層數(shù)超過(guò)18層的高層建筑不應(yīng)采用錯(cuò)層結(jié)構(gòu).錯(cuò)層結(jié)構(gòu)樓板整體性差.不能有效傳遞水平力，易造成短柱;在建筑設(shè)計(jì)方面應(yīng)避免采用大家喜歡的圓弧外墻.不論是框架結(jié)構(gòu)還是磚混結(jié)構(gòu).在這次地震中圓弧外墻都受到了嚴(yán)重破壞，我們應(yīng)該引以為訓(xùn)。

　　2.4地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)控制要素：

　　(1)控制長(zhǎng)期重力荷載作用下地基基礎(chǔ)的變形及其差異變形。

　　(2)滿足重力荷載水平荷載組合作用下地基基礎(chǔ)承載能力要求。

　　建議高層建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)框圖修改如下

　　效果：

　　(1)強(qiáng)化中央?yún)^(qū)，弱化邊緣區(qū)。

　　(2)減小重力荷載作用下地基基礎(chǔ)最大沉降及盆式差異沉降斜率，改善結(jié)構(gòu)工作性能，提高結(jié)構(gòu)安全度。

　　5 結(jié)語(yǔ)

　　從現(xiàn)代抗震設(shè)計(jì)思路提出至今，世界各國(guó)的抗震學(xué)術(shù)界和工程界又取得了許多新的成果，比如進(jìn)行了大量鋼筋混凝土構(gòu)件的抗震性能試驗(yàn);通過(guò)迅速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)編制了準(zhǔn)確性更好的非線性動(dòng)力反應(yīng)程序;在設(shè)計(jì)方法上也不再拘泥于以前單一的基于力的傳統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)方法，開(kāi)始嘗試基于性能和位移的新的抗震設(shè)計(jì)理念。目前我國(guó)在這方面也做出了新的規(guī)定，為限制結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，規(guī)定了最大水平位移和層間位移與樓層平均值之比的限值。對(duì)于平面較狹長(zhǎng)或核心筒有偏心時(shí)，應(yīng)設(shè)置剪力墻才能滿足規(guī)范要求。對(duì)于高度己確定的建筑物，采用何種結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較后確定。總之，對(duì)新規(guī)范的理解和應(yīng)用只有在不斷的設(shè)計(jì)實(shí)踐過(guò)程中才能更好地掌握。