2010年第3期（第27卷总第157期）

建筑设

计

doi：10.3969/j.issn.1673-1093.2010.03.006

论高层建筑结构抗震的优化设计

杨磊

(杨凌职业技术学院，西安712100)

摘要：汶川地震这场巨大灾难引发的严重伤亡和财产损失，使得高层建筑结构抗震成为关注的焦点。我国新的建筑抗震设计

规范(GB50011-2001)(以下简称《抗震设计规范》)继续采用(GBJ-89)规范确定的“三水准设防目标，两阶段设计步骤”的抗震设计思想，并作了许多重要补充和完善。将新的建筑抗震设计规范中有关条款的要求作为约束条件引入构件优化设计，使结构优化设计更加贴近工程实际。关键词：高层建筑；结构抗震；优化设计中图分类号：TU352

文献标志码：C

文章编号：1673-1093（2010）03-0018-03

1高层建筑抗震设计的必要性

20世纪70年代以来，结构工程师在总结历次

“概念设计”地震灾害的经验中逐渐认识到宏观的

比以往的“数值设计”对工程结构抗震来说，更为重要，因此，人们对于概念设计愈来愈重视。抗震概念设计就是从结构总体方案设计一开始，就运用人们对建筑结构抗震已有的正确知识去处理好

结构体系、刚度结构设计中遇到的诸如房屋体型、

分布、构件延性等问题，从宏观原则上进行评价、鉴别、选择等处理，再辅以必要的计算和构造措施，从而消除建筑物抗震的薄弱环节，以达到合理抗震设计的目的。概念设计要求工程师运用思维和判断力，根据从大量震害经验得出的结构抗震原则，从宏观上确定结构设计中的基本问题。因此，工程师必须从主体上了解结构抗震特点，振动中结构的受力特征，抓住要点，突出主要矛盾，用正确的概念来指导概念设计，才会获得成功。

变化。因为随着建筑物高度的增加，许多影响因素

将发生质变，即有些参数本身超出了现有规范的适宜范围，如安全指标、延性要求、材料性能、荷载取值、力学模型选取等。

2.2材料的选用和结构体系问题

在地震多发区，采用何种建筑材料或结构体系较为合理应该得到人们的重视。我国150m以上的建筑，采用的三种主要结构体系(框-筒、筒中筒都是其他国家高层建筑采用的和框架-支撑体系)，

主要体系。在高层建筑中，应注意结构体系及材料的优选。现在我国钢材生产数量已较大，建筑钢材的类型及品种也在逐步增多，钢结构的加工制造能力已有了很大提高，因此在有条件的地方，建议

钢管混凝土(柱)结构尽可能采用钢骨混凝土结构、

或钢结构，以减小柱断面尺寸，并改善结构的抗震性能。在超过一定高度后，由于钢结构质量较小而

且较柔，为减小风振需要采用混凝土材料，钢骨(钢管)混凝土，通常作为首选。2.3

抗震设防烈度较低

现在许多专家学者提出，现行的建筑结构设计安全度已不能适应国情的需要，认为我国“取用了可能是世界上最低的结构设计安全度”，并主张“建筑结构设计的安全度水平应该大幅度提高”。此外，对于“小震不坏，中震可修，大震不倒”这个抗震设计原则，在新形势下也有重新审核的必要。我国现行抗震设防标准是比较低的，中震相当于在规定的设计基准期内(50a)超越概率为10%的地震烈度。我国建筑结构抗震设计除了设防烈度较低外，具体抗震计算方法和构造规定的安全度也不如国外，在配

2

2.1

我国高层建筑抗震设计中的一些问题

高度问题

按我国现行高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3-2002)规定，在一定设防烈度和一定结构型式下，钢筋混凝土高层建筑都有一个适宜的高度。这个高度是我国目前建筑科研水平、经济发展水平和施工技术水平下，较为稳妥的，也是与目前整个土建规范体系相协调的。可实际上，已有许多混凝土结构高层建筑的高度超过了这个限制。对于超高限建筑物，应当采取科学谨慎的态度：一要有专家论证，二要有模型振动台试验。在地震力作用下，超高限建筑物的变形破坏形态会发生很大的

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