结构抗震设计pdf

‘壹’ 框架结构的抗震设计的基本原则是什么抗震设计中如何体现

钢筋混凝土框架结构抗震设计的基本原则是：强柱弱梁，强减弱弯，强节点弱构件。强柱弱梁（strong column and weak beam）指的是使框架结构塑性铰出现在梁端的设计要求。用以提高结构的变形能力，防止在强烈地震作用下倒塌。强剪弱弯：使钢筋混凝土构件中与正截面受弯承载能力对应的剪力低于该构件斜截面受剪承载能力的设计要求。使结构构件在发生受弯破坏前不先发生剪切破坏。用以改善构件自身的抗震性能。强节电弱杆件”：即要满足规范6.2节的计算调整和其它一些构造措施。

‘贰’ 高层建筑的抗震设计与抗震结构

高层建筑的抗震设计与抗震结构【1】

摘要：近年来随着我国建筑工程事业发展的不断进步，人们对建筑工程施工质量有了更高的要求。

汶川地震给我国建筑工程事业敲响了警钟，我国建筑工程设计未来的发展要更加注重抗震设计以及抗震结构的构建，努力通过抗震设计提高建筑工程的稳固性，保障用户的生命财产安全。

关键词：建筑工程 抗震设计 抗震结构安全

1对建筑工程震能力产生影响的主要因素

1.1建筑结构的抗震设计标准

建筑结构抗震设计标准要根据国家对不同地区地震可能发生的情况以及对地震的危害程度所进行的初步预测来确定不同地区的基本设防烈度。

设防烈度的确定是对抗震标准进行设计的主要参考依据，只有抗震烈度测量预测的准确性，才能够保障抗震设计标准的科学性与正确性。

建筑施工单位根据抗震设计标准以及工程项目开发对住宅使用性能的要求，来进行抗震设计，提高建筑物抗震设计的烈度，设计烈度与建筑物的抗震能力成正比，与建筑工程造价成反比。

1.2建筑工程抗震设计是否合理

所谓抗震设计主要是对建筑的结构形式进行合理的设计，并对建筑结构抗震措施加以选择，保障建筑结构具有稳定的抗震性，在地震灾害威胁的情况下要确保建筑结构不倒。

高层建筑物对抗震设计有着比普通建筑更高的设计要求，通常选择现浇剪力墙结构、框架- 剪力墙结构作为高层建筑物的首选结构类型。

这种类型的建筑结构强度高、在外力的强烈作用下，能够维持建筑结构的平稳性，抗震效果非常明显。

建筑工程抗震设计的合理性是确保建筑抗震性能的基本保障。

1.3建筑工程施工质量

建筑工程施工质量直接影响建筑物的使用性能，在地震振幅的强烈刺激下，建筑物的稳固性很难得到保障，为此必须对建筑物施工质量进行严格的控制，规范建筑施工工序，加强质量监督与检验工作，提高建筑物的整体质量，保障建筑物的高抗震性。

2选择适合的抗震结构与高质量的建筑材料

2.1建筑结构体系对建筑抗震性能的重要作用

现阶段在我国建筑结构体系中主要包含了框架结构体系、框架―剪力墙结构体系、剪力墙结构体系与筒体结构体系等主要结构体系表现形式。

这些结构体系根据建筑物的实际需要被广泛的运用到高层建筑物中。

而目前国外在地震多发区，已经开展广泛的采用钢结构体系，作为提高建筑结构防震的主要结构体系，我国目前所采用的多为钢筋混凝土结构，其抗震性能远远比不上钢结构的抗震性能。

钢结构在强度、韧性以及延展性上具有明显的优势。

通过对地震区建筑房屋的倒塌情况进行调查我们可以发现，钢结构建筑物的倒塌机率是最小的。

我国工程建造开发者在进行高层建筑物设计时，为了节省用钢数量，往往采用框架- 核心筒体系。

在混合结构震层中所产生的剪应力的八成以上都由内部的混凝土来承担。

钢筋混凝土结构在外力的作用下容易出现弯曲变形，为了减少建筑结构的侧移，往往需要采用小的钢结构对框架-核心筒结构加以辅助，这不但没能达到节省建筑钢材用量的目的，还增加了建筑结构的负担，不利于建筑整体结构稳固性的发挥，为此我国要积极推进钢结构在建筑领域的应用。

2.2建筑材料对建筑物抗震效果的影响与应用

建筑材料的使用性能对建筑物的质量有着决定性的影响，而高质量的建筑物又具有良好的抗震效果，为此若想提高建筑物的抗震性，首先要确保建筑材料的质量。

在对建筑材料进行选择时，通常要选择强度高、安全性好，以及具有良好耐久性的建筑材料，研究实践表明，高性能的建筑材料在提高建筑结构的使用性能与使用寿命方面具有不可替代的作用。

混凝土是目前我国建筑工程领域所普遍运用的人工石材，它产生于1824年，它的出现极大的改变了世界建筑工程领域的.发展状况，为促进我国建筑工程领域的发展起到了极大的推动作用。

但混凝土建筑材料却属于脆性材料，从建筑结构抗震的角度进行分析，混凝土材料不利于建筑结构的抗震性，为此不应作为结构性材料应用到建筑结构当中。

为解决这一问题，建筑工程领域展开了广泛的研究与讨论。

目前主要通过对建筑结构进行科学合理设计以及采用钢筋来化解混凝土的脆性。

同时也可以通过对混凝土自身的性能加以改变来实现对混凝土脆性的改良，达到提高混凝土材料抗震效果的目的。

通常状况下对混凝土自身的性能进行改良，提高混凝土建筑结构的抗震性能主要从以下几个方面加以着手：首先，要对混凝土搅拌过程中的用水量进行严格的控制，水对混凝土的水化反应以及混凝土的和易性都产生至关重要的影响，决定混凝土的性能，为此在混凝土加工、搅拌、运输、使用的全过程要通过会混凝土用水量的控制，来确保混凝土的强度及其耐久性。

然而为了确保混凝土建筑结构的抗震性能，我们不能一味的增加混凝土的强度，因为混凝土强度与极限压成反比，当混凝土的强度达到一定高度时，在外力作用下一旦混凝土遭到破坏，此时混凝土的脆性特征就会变得更加明显，为此必须在考虑增强混凝土强度的同时要考虑增强混凝土的韧性，只有这样才能够确保混凝土具有较好抗震性能。

提高混凝土的使用性能还可以采用聚合物改性，这样可以显着提高混凝土的抗渗性、抗侵蚀能力，改善浆体与集料界面的结合，而且掺加达到一定量时，脆性的混凝土开始呈现聚合物良好的延性特征，在国际上已经开发成功的超高强水泥弹簧，即是该应用的一个极端例证。

在保证混凝土足够的碱度防止钢筋锈蚀破坏以及碳化破坏的同时，适宜掺加掺合料可降低混凝土结构中主要存在于孔隙和浆体与集料界面的氢氧化钙的含量，改善界面结构，提高混凝土的抗渗性。

集料质量也是影响混凝土质量、尤其是混凝土的耐久性的重要因素。

例如，用碱活性集料或含有害组分的集料制备的混凝土不仅可导致混凝土耐久性的降低和寿命的缩短，而且可能在突发灾害中加速破坏而导致巨大损失。

2003年土耳其地震后对倒塌建筑调查的结果表明，由于不当使用含氯离子高的海砂作为集料制备混凝土是导致增强钢筋加速锈蚀而使混凝土建筑在震中倒塌的主要原因。

当然，从通用水泥自身也可提出许多有益于提高混凝土耐久性的要求，如适宜控制水泥比表面积和水化热、降低水泥中氯离子含量、碱含量等。

此外，还可以从根本上调整水泥品种，例如选用低水化放热、高后期强度、尤其是抗折强度高、抗侵蚀性好的低热硅酸盐水泥，即高贝利特水泥，对于重点工程建设是一种更好的技术途径。

高贝利特水泥低热高强的特性表明，它是配制高强高性能混凝土的理想的胶凝材料，所配制的高贝利特大体积混凝土抗裂性优越、且具有良好的体积稳定性和优越耐久性，已在国家重点工程应用中得到证明。

3结束语

良好的抗震设计与抗震结构对建筑物抵抗地震灾害的威胁起到良好的保护作用，为确保我国建筑使用者的生命财产安全提供了可靠的保障，我国必须努力通过合理的设计创造出高性能的抗震结构，提高我国建筑物的抗震效果，对人们的生命财产安全实施全面的保护，避免汶川地震的惨剧再次上演。

参考文献：

[1] 王丽霖.我国高层建筑抗震结构设计初探[J].山西建筑,2011,(03) .

[2] 和佳一.浅谈高层建筑结构抗震设计[J].中国新技术新产品,2011,(12)

[3] 陈维东.高层建筑结构抗震设计存在的问题及其对策[J].中国高新技术企业, 2009,(05).

带转换层高层建筑结构非抗震与抗震设计的区别【2】

摘要：鉴于高层建筑结构的多样性，转换层的结构设计，应该针对高层建筑的结构类别，进行区别性方案的设计，通过精心组织施工，高要求控制模板、钢筋和混凝土等的施工程序，提供这些施工程序的有利条件，降低施工难度，为高层建筑转换层的结构设计奠定基础。

而抗震设计与非抗震设计在具体结构构件梁、柱及剪力墙的构造配筋上均存在一定区别，结构设计时应进行区分。

本文就这些问题进行了分析探讨。

关键词：带转换层;高层建筑;抗震设计

前言

随着高层建筑的迅速发展，以及对建筑结构多功能的要求，带转换高层结构的应用越来越多，且转换层的设置位置也越来越高。

六度抗震地区与非抗震地区在带转换层高层建筑结构设计上的存在区别，不同区域的建筑结构设计，根据抗震等级不同也存在区别，对不同地区进行整体结构概念设计，应避免在实际设计工程中造成不必要的浪费或者安全度偏大，以达到节省建筑工程造价的目的。

一、带转换层结构的设计原则

带转换层建筑结构总体设计应遵循的如下原则：首先，传力直接，避免多次转换。

布置转换层上下主体竖向结构时，要尽量使水平转换结构传力直接，通过结构的合理布置，使不落地的剪力墙通过转换托梁直接传给竖向承重构件，尽可能的避免转换次梁及水平多级转换，实现传力路劲的最短化。

其次，强化下部、弱化上部。

要保证底部大空间有适宜的刚度、强度、延性和抗震能力，要有意识的强化转换层下部主体结构刚度，弱化转换层上部主体结构的刚度，使得转换层上下部主体结构的刚度及变形特征尽量接近，以避免出现薄弱层。

再次，计算全面准确。

必须将转换结构作为整体结构中一个重要组成部分，采用符合实际受力变形状态的正确计算模型进行三维空间整体结构计算分析。

采用有限元方法对转换结构进行局部补充计算时，转换结构以上至少取2层结构进入局部计算模型，同时应计及转换层及所有楼盖平面内刚度，计及实际结构三维空间盒子效应，采用比较符合实际边界条件的正确计算模型。

二、建筑结构平面布置

关于建筑物的结构平面布置，仅在《高层建筑混凝土结构技术规程》表4.3.3中对建筑物在考虑地震作用时的平面长宽比以及局部凹凸进行明确规定;并且在4.3.5条中对建筑的位移比和周期比进行严格的限制。

非抗震设计时，由于对周期比没有严格的限制，故在设计转换层以上的小开间住宅部分的竖向构件时，可以只按照竖向构件的承载力进行设计;作抗震设计时，为了使周期比满足规范要求的限值，必须对建筑物周围的竖向构件进行加强处理，这就人为地增大了转换层上部的建筑物结构刚度，也增加了竖向构件的数量或者截面，同时也会引起转换层下部刚度相应增大。

三、建筑结构竖向布置

考虑地震作用下，仅在《高层建筑混凝土结构技术规程》中4.4.2和4.4.3条对建筑物的侧向刚度进行限制，保证建筑物的侧向刚度的连续。

4.4.5条对建筑物的竖向收进和外挑进行限制。

(1)底部大空间为1层时，可近似采用转换层上、下层结构等效剪切刚度比γ表示转换层上、下层结构刚度的变化，γ宜接近1，非抗震设计时γ不应大于3，抗震设计时γ不应大于2。

(2)底部大空间层数大于1层时，其转换层上部与下部结构的等效侧向刚度比γe宜接近1，非抗震设计时γe不应大于2，抗震设计时γe不应大于1.3。

由于转换层结构上部建筑多为住宅，根据建筑住宅使用功能的要求，房间分隔较小且对结构梁高进行限制，故造成上部住宅部分的竖向构件柱子或短肢剪力墙数量较多，梁较密。

并且转换层上部住宅部分层高一般比下部大开间的商场部分小得多。

这些都是造成转换层上部结构刚度远远大于下部结构刚度的客观原因。

为了增加下部结构刚度，只能在适当位置处增加竖向构件或原竖向构件的截面尺寸。

上、下部刚度越要求接近，则增加的下部竖向构件越多或者截面越大。

四、结构构件承载力设计的区别

《高层建筑混凝土结构技术规程》4.7.1条中规定：无地震作用时，构件承载力设计值大于等于结构作用效应组合的设计值与结构重要性系数的乘值(结构重要性系数的取值在1.～1.1之间);有地震作用组合时，构件承载力设计值大于等于结构作用效应组合的设计值与结构构件承载力抗震调整系数的乘值(结构构件承载力抗震调整系数的取值在1.0～1.33之间)。

以上分析均针对非抗震设计和抗震设计在结构概念设计上的区别，属于确定建筑方案前需要考虑的结构体系对建筑物的总体影响，是非抗震设计和抗震设计在性能设计上的根本区别，需要在建筑方案确定前进行经济综合性比较分析。

整体结构概念设计是实现非抗震结构性能经济性设计的根本方向。

五、具体建筑构件单项比较分析

1、框支梁

梁上、下部纵向钢筋的最小配筋率，非抗震设计时不应小于0.30%;抗震设计时，特一、一和二级不应小于0.60%、0.50%和0.40%;加密区箍筋最小面积含箍率在非抗震设计时不应小于0.9ft/fyv;抗震设计时，特一、一和二级不应小于1.3ft/fyv、1.2ft/fyv和1.1ft/fyv。

梁截面高度在抗震设计时不应小于计算跨度的1/6，非抗震设计时不应小于计算跨度的1/8;框支梁截面组合的最大剪力设计值应符合下列要求：

无地震作用组合时：V≤0.2βcfcbh0;

有地震作用组合时：V≤0.15βcfcbh0/γRE。

2、框支柱

框支柱截面组合的最大剪力设计值应符合下列要求：无地震作用组合时，V≤0.2βcfcbh0;有地震作用组合时，V≤0.15βcfcbh0/γRE。

柱截面宽度，非抗震设计时不宜小于400mm，抗震设计时不应小于450mm;柱截面高度，非抗震设计时不宜小于框支梁跨度的1/15，抗震设计时不宜小于框支梁跨度的1/12;非抗震设计时，框支柱宜采用复合螺旋箍或井字复合箍，箍筋体积配箍率不宜小于0.8%，箍筋直径不宜小于10mm，箍筋间距不宜大于150mm。

3、剪力墙

部分框支剪力墙结构，剪力墙底部应加强部位墙体的水平和竖向分布钢筋最小配筋率，抗震设计时不应小于0.3%，非抗震设计时不应小于0.25%;错层处平面外受力的剪力墙，其截面厚度，非抗震设计时不应小于200mm，抗震设计时不应小于250mm，并均应设置与之垂直的墙肢或扶壁柱;抗震等级应提高一级采用。

错层处剪力墙的混凝土强度等级不应低于C30，水平和竖向分布钢筋的配筋率，非抗震设计时不应小于0.3%，抗震设计时不应小于0.5%。

结语

转换层在高层建筑的应用必不可少，每座建筑的结构都有其自身的特点，应根据需要，选择合适的转换层类型。

在施工中，还用注意每一环节的施工，在了解各构件特性的基础上，合理的发挥其长处、解决其短处，保证转换层的质量。

参考文献：

[1]赵西安.高层建筑结构实用设计方法[M].第3版上海： 同济大学出版社，2013.

[2]毛华毅.浅谈高层建筑结构设计的若干问题[J].山西建筑，2010，36(9)：72-73.

‘叁’ 高层建筑的抗震设计

80年代，是中国高层建筑在设计计算及施工技术各方面迅速发展的阶段。各大中城市普遍兴建高度在100m左右或100m以上的以钢筋为主的建筑，建筑层数和高度不断增加，功能和类型越来越复杂，结构体系日趋多样化。比较有代表性的高层建筑有上海锦江饭店，它是一座现代化的高级宾馆，总高153.52m，全部采用框架一芯墙全钢结构体系，深圳发展中心大厦43层高165.3m，加上天线的高度共185.3m，这是中国第一幢大型高层钢结构建筑。进入90年代中国高层建筑结构的设计与施工技术进入了新的阶段。不仅结构体系及建筑材料出现多样化而且在高度上长幅很大有一个飞跃。深圳于1995年6月封顶的地王大厦，81层高，385.95m为钢结构，它居目前世界建筑的第四位。 建筑结构抗震规范
建筑结构抗震规范实际上是各国建筑抗震经验带有权威性的总结，是指导建筑抗震设计（包括结构动力计算，结构抗震措施以及地基抗震分析等主要内容）的法定性文件它既反映了各个国家经济与建设的时代水平，又反映了各个国家的具体抗震实践经验。它虽然受抗震有关科学理论的引导，向技术经济合理性的方向发展，但它更要有坚定的工程实践基础，把建筑工程的安全性放在首位，容不得半点冒险和不实。正是基于这种认识，现代规范中的条文有的被列为强制性条文，有的条文中用了“严禁，不得，不许，不宜”等体现不同程度限制性和“必须，应该，宜于，可以”等体现不同程度灵活性的用词。
抗震设计的理论
1、拟静力理论。拟静力理论是20世纪10~40年代发展起来的一种理论，它在估计地震对结构的作用时，仅假定结构为刚性，地震力水平作用在结构或构件的质量中心上。地震力的大小当于结构的重量乘以一个比例常数（地震系数）。
2、反应谱理论。反应谱理论是在加世纪40~60年代发展起来的，它以强地震动加速度观测记录的增多和对地震地面运动特性的进一步了解，以及结构动力反应特性的研究为基础，是加理工学院的一些研究学者对地震动加速度记录的特性进行分析后取得的一个重要成果。
3、动力理论。动力理论是20世纪70－80年广为应用的地震动力理论。它的发展除了基于60年代以来电子计算机技术和试验技术的发展外，人们对各类结构在地震作用下的线性与非线性反应过程有了较多的了解，同时随着强震观测台站的不断增多，各种受损结构的地震反应记录也不断增多。进一步动力理论也称地震时程分析理论，它把地震作为一个时间过程，选择有代表性的地震动加速度时程作为地震动输入，建筑物简化为多自由度体系，计算得到每一时刻建筑物的地震反应，从而完成抗震设计工作。 （一）高层建筑抗震措施
在对结构的抗震设计中，除要考虑概念设计、结构抗震验算外，历次地震后人们在限制建筑高度，提高结构延性（限制结构类型和结构材料使用）等方面总结的抗震经验一直是各国规范重视的问题。当前，在抗震设计中，从概念设计，抗震验算及构造措施等三方面入手，在将抗震与消震（结构延性）结合的基础上，建立设计地震力与结构延性要求相互影响的双重设计指标和方法，直至进一步通过一些结构措施（隔震措施，消能减震措施）来减震，即减小结构上的地震作用使得建筑在地震中有良好而经济的抗震性能是当代抗震设计规范发展的方向。而且，强柱弱梁，强剪弱弯和强节点弱构件在提高结构延性方面的作用已得到普遍的认可。
（二）高层建筑的抗震设计理念
中国《建筑抗震规范》（GB50011-2001）对建筑的抗震设防提出“三水准、两阶段”的要求，“三水准”即“小震不坏，中震可修，大震不倒”。当遭遇第一设防烈度地震即低于该地区抗震设防烈度的多遇地震时，结构处于弹性变形阶段，建筑物处于正常使用状态。建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用。因此，要求建筑结构满足多遇地震作用下的承载力极限状态验算，要求建筑的弹性变形不超过规定的弹性变形限值。当遭遇第二设防烈度地震即相当于该地区抗震设防烈度的基本烈度地震时，结构屈服进入非弹性变形阶段，建筑物可能出现一定程度的破坏。但经一般修理或不需修理仍可继续使用。因此，要求结构具有相当的延性能力（变形能力）不发生不可修复的脆性破坏。当遭遇第三设防烈度地震即高于该地区抗震设防烈度的罕遇地震时，结构虽然破坏较重，但结构的非弹性变形离结构的倒塌尚有一段距离。不致倒塌或者发生危及生命的严重破坏，从而保障了人员的安全。因此，要求建筑具有足够的变形能力，其弹塑性变形不超过规定的弹塑性变形限值。
三个水准烈度的地震作用水平，按三个不同超越概率（或重现期）来区分的：多遇地震：50年超越概率63.2%，重现期50年；设防烈度地震（基本地震）：50年超越概率10%，重现期475年；罕遇地震：50年超越概率2%－3%，重现期1641－2475年，平均约为2000年。
对建筑抗震的三个水准设防要求，是通过“两阶段”设计来实现的，其方法步骤如下：第一阶段：第一步采用与第一水准烈度相应的地震动参数，先计算出结构在弹性状态下的地震作用效应，与风、重力荷载效应组合，并引入承载力抗震调整系数，进行构件截面设计，从而满足第一水准的强度要求；第二步是采用同一地震动参数计算出结构的层间位移角，使其不超过抗震规范所规定的限值；同时采用相应的抗震构造措施，保证结构具有足够的延性、变形能力和塑性耗能，从而自动满足第二水准的变形要求。第二阶段：采用与第三水准相对应的地震动参数，计算出结构（特别是柔弱楼层和抗震薄弱环节）的弹塑性层间位移角，使之小于抗震规范的限值。并采用必要的抗震构造措施，从而满足第三水准的防倒塌要求。
（三）高层建筑结构的抗震设计方法
中国的《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）对各类建筑结构的抗震计算应采用的方法作了以下规定：1、高度不超过40m，以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构，可采用底部剪力法等简化方法。2、除1款外的建筑结构，宜采用振型分解反应谱方法。3、特别不规则的建筑、甲类建筑和限制高度范围的高层建筑，应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算，可取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值。
关于高层建筑防火安全问题
人类的高层建筑的火灾已经成为重大的灾害，它涉及的范围较广，业主的财产以及人身安全受到重创。预防高层建筑的防火安全性问题已成为重中之重。现代高层住宅建筑的高度不断延伸，往往是一层受灾殃及整体建筑。如何解决高层建筑的火灾防范问题是当今建设者们首当其冲面对的问题，应当引起全社会的关注。近年来，由于住宅小区火灾的防范不到位，导致火灾事件数量逐年攀升，对于人民生命财产所造成的损失也逐步扩大。消除这一安全隐患，应当是政府和建设部门的头等大事。
一、高层建筑的火灾因素
（1）天然气设施气体泄漏造成的火灾蔓延。
（2）家用电器使用不当而引起的火灾。
（3）人为的火灾因素。
（4）烟花爆竹燃放引起的火灾。
（5）民用电线短路造成的火灾。
（6）间接引发的火灾。
二、高层建筑防火材料及其技术规范问题：
（1）高层建筑墙体的防火材料有质量问题。
（2）室内防火安全监控装置失控，产品的技术性能不达标。
（3）建筑材料的防火设施扩展使用问题没有得到建设部门的支持。
（4）没有建立高层建筑自动灭火装置的设计性规范条文。
（5）施工单位对于住宅装饰材料的选型没有统一的定性标准。
（6）没有颁布完全禁止高层建筑以及住宅小区烟花燃放法令。
（7）天然气终端使用设备的安全性检查不到位。
（8）没有设立预防天然气泄漏的安全监控装置。
（9）季节性的安检宣传工作不到位。
三、关于高层建筑的火灾防范措施
（1）健全高层住宅火灾的防范网络安全自动控制系统。
（2）缩减住宅建筑的高度，以减少财产及生命的损失及伤害。
（3）降低高层建筑的密集度。
（4）完善建筑材料的防火性措施，加快研制新型的防火涂层材料和建筑材料。
（5）研制新型的民用防火产品，加大推广使用家用防火材料生产力度。
（6）防火安检期的不定性检查和教育宣传。
（7）加快研制家庭民用快速自动灭火器材。
（8）制定社区防火责任人制度并落实到位。
四、建设预防火灾的新型高层智能建筑
建议设计院校以及建委的相关部门尽快设计出完全能够防范火灾的高层智能住宅建筑。
（1）居民住宅应当安装自动灭火装置。
（2）门窗以及玻璃采用抗高温防火材料。
（3）家用电气设备的外壳使用防火材料制成。
（4）禁止使用木地板材料，加快研制新型的防火保温地板材料。
（5）民用电路所使用的电线绝缘层必须采用耐高温防火材料。
（6）严格要求住户安装天然气泄漏报警装置。
（7）加快研制小户型的高压灭火简易装置，做到每户安装一部灭火设备。
（8）做到群策群防，建立防火安全员安全监察宣传责任制度。
（9）地方政府设立预防火灾安全委员会。
（10）设立小区消防安全救灾小组，由火警辖区统一领导指挥。
（11）门窗墙外的上方设立防火隔离延伸罩，防止火苗窜到上一层建筑。这项可纳入建筑设计规范。
（12）加大电力能源的利用率，减少天然气能源的高层住宅引入，或禁止城区使用天然气。
（13）加快新型安全的综合性能源开发。
如果按着上述建议进行火灾防范，基本上高层住宅的火灾防范问题就能够得到解决。和谐社会一定要建立在群策群防基础上。火灾可防，关键在于政府的执政保障和人民的全力支持。
关于高层建筑坠落物体的安全防范问题
现代楼宇建筑高度不断提升，城市范围不断扩大，高层建筑密度不断加大，防范高层建筑坠落物体对人身的伤害，应当纳入设计安全规范。高层住宅户外附加物体安装工程的安全标准、安全防盗网栏、门窗玻璃等都应当规定使用年限。物体紧固装置的使用期限、材料的选择、防老化工艺等一定要有严格的规定。不然，一旦发生高空物体坠落事故，会危及行人的人身生命以及财产安全，其后果是不堪设想的。
一、高层建筑的主要户外设施
随着现代化大都市的高速发展和人口密度的不断增长，建立高层建筑坠落物体对人身造成伤害的安全防范措施已迫在眉睫。城市高层住宅建筑外加附属物体包括：
（1）居民使用的户外空调主机。
（2）防盗门窗护网。
（3）门窗玻璃。
（4）企业的户外广告、招牌匾额。
（5）户外照明及通讯装置。
（6）户外门窗遮阳遮雨用具。
二、易碎易坠落物品
（1）门窗及玻璃。
（2）户外照明灯具。
（3）户外广告的照明灯具。
（4）企业招牌匾额的易老化针织类物品。
（5）易老化遮阳遮雨材料。
三、户外施工过程中易坠落的物体
（1）户外空调以及固定金属架。
（2）户外广告金属架。
（3）企业户外广告招牌匾额的金属框架。
（4）施工过程中的攀爬吊装以及装修设施。
（5）施工过程中起吊的户外工程物体（户外空调，防盗门窗护栏，户外广告金属结构架）。
（6）户外遮阳遮雨金属架。
四、高层建筑顶端的通讯发射接收设施
（1）企业通讯专用设备。
（2）信息产业收发信息设施。
（3）卫星通信接收设备。
（4）户外民用天线。
五、高层建筑的水暖设备
（1）原高层建筑供暖系统的终端设备。
（2）冷却塔，高水位水箱。
六、高层建筑所安装的太阳能装置
（1）民用以及企业用太阳能供暖设备。
（2）民用及企业用太阳能供电装置。
二、高层建筑户外物体坠落的主要因素
关于高层建筑附加物体的高空坠落安全防范措施问题，到目前为止，国家还没有纳入高层建筑的设计规范。大自然的风灾和人为的事故以及氧化作用是导致高层建筑附加物体坠落的主要原因，包括：
（1）高等量级别的飓风灾害，可导致高层建筑的门窗玻璃以及广告匾额坠落。
（2）户外空调系统的主机，由于固定结构在长时间的氧化学反应下失去作用，从而造成物体坠落事故。
（3）高层建筑外加附属设备的金属部分，在大自然有害气体的侵蚀下，产生老化损坏坠落。
（4）由于施工质量低劣而造成的人为物体坠落。
在自然灾害中，风灾所造成的物体坠落是主要因素。
高层建筑户外附属设施坠落的安全防范措施
（1）设立高层建筑户外附属设备安装标准。
（2）加强高层建筑玻璃幕墙以及门窗玻璃的安全防护规范措施。
（3）在高层建筑最底层的四周，增加预防高空物体坠落的外延结构，或增加每一栋高层建筑的底层四周防坠落物体的金属结构设施。
（4）将用于户外附属设施固定的金属防腐材料纳入高层住宅设计规范。
（5）增加空调外挂主机的预留外延建筑结构平台或体外凹式墙体空间。
（6）设立高层建筑地面的墙体四周外延防护栏，建筑墙体与外延防护栏的安全距离标准为3米。
（7）在可能的情况下，统一实施中央空调制冷采暖系统。
（8）设立城区高层建筑物体坠落安全防范巡查机构，制定高空物体坠落安全防范条例。
（9）城市居民社区委员会实施高层建筑物体坠落安全防范责任制度，健全施工企业档案登记工作。
根据调查，中国在高层建筑设计标准中，还没有制定出有关高层建筑附属设施坠落安全事故的防范措施。随着人类住宅建设的不断增高，预防高层建筑附加设施坠落的安全事故问题已迫在眉睫。国家建委、房管机构、设计院所、人防工程委员会等相关部门应当尽快制定出关于中国城区高层建筑预防坠落物体的安全应急方案和设计标准，以确保人民生命财产的安全，将高层建筑物体坠落安全因素纳入建筑设计规范，或纳入城市安全管理防范监理系统。

‘肆’ 抗震设计方法有哪些

1 1. 抗震设计方法 1.1结构抗震计算内容 在抗震设防区建造建筑物时，必须考虑地震对结构的影响，并对其进行抗震设计。 抗震设计中，当结构形式、布置等初步确定后，一般应进行抗震计算，结构抗震计算包括以下三方面内容。 (1) 结构所受到的地震作用及其作用效应（包括弯矩、剪力、轴力和位移）的计算。 (2) 将地震作用效应与其他荷载作用如结构的自重、楼屋面的可变荷载、风荷载等效应进行 组合，确定结构构件的最不利内力。 (3) 进行结构或构件截面抗震能力计算及抗震极限状态设计复核，使结构或构件满足抗震承 载力与变形能力等要求。 1.2 地震的作用、作用效应特点及分析方法 当地震时地面反复晃动使地面产生加速度运动并强迫建筑物产生相应的加速度，这时，相当于有一个与加速度相反的惯性力即地震作用。地震作用于结构自重或活荷载等静态作用不同，它是一种动态作用，与结构所在地区场地的地震动特性和结构动力特性有关。 地震作用在空间和时间上的随机性很大，每次地震发生的时间较短，因此地震作用是一个随机过程。根据超越概率的大小，可分为多遇地震作用和罕遇地震作用等，多遇地震作用为可变作用，其抗震设计属于短暂设计状况，罕遇地震为偶然作用，其抗震设计状态属于偶然状况。 地震作用效应是指由地震动引起结构每一个瞬时内力或应力、瞬时应变或位移、瞬时运动加速度、速度等。由于地震作用效应是一种随时间快速变化的动力作用，故又称地震反应。与地震作用类似，地震反应也是一个随机过程。 静态作用往往比较直观，一般可按有关规定较方便地计算得到，静态作用的效应可按有关静力学方法计算，静力解只有一个。而地震作用及其效应的分析属结构动力学范畴，需确定运动微分方程并求解，其中地震激励输入时通过结构物的底部地基基础向上部结构传递，地震动输入是一个动力过程，所得地震反应是一时间历程。 地震作用及其效应的分析方法有动力分析法和反应谱法两类。动力分析法需以结构和地震动输入为基础，建立动力模型和运动微分方程，用动力学理论计算地震动过程中结构反应的时间历程，又称时程分析法。 反应谱法是以线弹性理论为基础，根据结构的动力特性并利用地震反应谱曲线计算振型地震作用，再按静力方法求振型内力和变形。反应谱法按分析所采用的振型多少又分为振型分解反应谱法和底部剪力法。其中振型分解反应谱法考虑的振型较多，计算精度较高，适用于大多结构，底部剪力法仅考虑一个基本振型或前两个振型，适用于较低的简单结构。 1.3 结构地震反应分析方法 在实际的建筑结构抗震设计中，少数结构可简化为单自由度体系外，大量的建筑结构都应简化为多自由度体系。在单向水平地震作用下，结构地震反应分析方法有振型分解反应谱法、底部剪力法、动力时程分析方法以及非线性静力分析等方法。 1.3.1 振型分解反应谱法 振型分解反应谱法基本概念是：假定结构为多自由度弹性体系，利用振型分解和振型的正交性原理，将n个自由度弹性体系分为n
2 每个振型下等效单自由度弹性体系的效应，再按一定的法则将每个振型的作用效应组合成总的地震效应进行截面抗震验算。 (1) 多自由度弹性体系的运动方程 多自由度弹性体系在水平地震作用下的变形如图1.3.1所示。有运动方程： 1 1 [()()]()()0nn iigikkikkkkmxtx tCxtKxt （1.3.1） 对于一个n质点的弹性体系，可以写出n个类似于式（1.3.1）的方程，将组成一个由n个方程组成的微分方程组，其矩阵形式为： []{()}[]{()}[]{()}[]{}()gMxtCxtKxtMIx t (1.3.2) 式中 [M]——体系质量矩阵; [K]——体系刚度矩阵; [C]——阻尼矩阵，一般采用瑞雷阻尼 2）振型的正交性 多自由度弹性体系自由振动时，各振型对应的频率各不相同，任意两个不同的振型之间存在正交性。利用振型的正交性原理可以大大简化多自由度弹性体系运动微分方程组的求解。包括三类正交性： 质量矩阵的正交性：{}[]{}0TjiXMX()ji 刚度矩阵的正交性：{}[]{}0TjiXKX()ji 阻尼矩阵的正交性：{}[]{}0 TjiXCX()ji 3）振型分解 运用振型正交性，对式1.3.2进行化简展开后可得到n个独立的二阶微分方程，对于第j振型，可写为： {}[]{}(){}[]{}(){}[]{}(){}[]{}{}() TTT （1.3.3） 引入广义质量、广义刚度和广义阻尼的概念后，式1.3.3可视为单自由度体系运动微分方程进行计算 4）多自由度弹性体系的地震作用效应组合 由于各振型作用效应的最大值并不出现在同一时刻，因此如果直接由各振型最大反应叠加估计体系最大反应，其结果显然偏大，这会过于保守。通过随机振动理论分析，得出采用平方和开方的方法（SRSS）法估计平面结构体系最大反应可获得较好的结果，即：
21 k j jSS  
(1.3.4)

3 1.3.2 底部剪力法 用振型分解反应谱法计算多自由度结构体系的地震反应时，需要计算体系的前几阶振型和自振频率，对于建筑物层数较多时，用手算就比较繁琐。理论分析研究表明：当建筑物高度不超过40m，以剪切变形为主且质量和刚度沿刚度分布比较均匀、结构振动以第一振型为主且第一振型接近直线（见图1.3.2）时，该类结构的地震反应可采用底部剪力法。 1） 底部剪力法的计算 1EKFGq （1.3.5） 式中 1——对应于结构基本自珍周期的水平地震影响系数 G——结构的总重力总荷载代表值 q——为高振型影响系数，经过大量计算结果统计分析表明， 当结构体系各质点质量和层高大致相同时，
有：3(1) 2(21) nqn  对于单自由度体系。q=1；对于多自由度体系，取0.75~0.9，《抗震规范》取0.85. 2） 水平地震作用分布图1.3.2简化的第一振型 根据底部剪力法的适用条件，结构第一振型为主且接近直线，即任意质点的第一振型位移与其所处高度成正比。则可推得各质点水平地震作用：
1 ii iEKn k k kGHFFGH   （1.3.6） 1.3.3 动力时程分析方法 动力时程分析方法是将结构作为弹性或弹塑性振动系统，建立振动系统的运动微分方程，直接输入地面加速度时程，对运动微分方程直接积分，从而获得振动体系各质点的加速度、速度、位移和结构内力的时程曲线。时程分析方法是完全动力方法，可以得出地震时程范围内结构体系各点的反应时间历程，信息量大，精度高；但该法计算工作量大，且根据确定的地震动时程得出结构体系的确定反应时程，一次时程分析难以考虑不同地震时程记录的随机性。 时程分析方法分为振型分解法和逐步积分方法两种。振型分解法利用了结构体系振型的正交性，但仅适用于结构弹性地震反应分析；而逐步积分方法既适用于结构弹性地震反应分析，也适用于结构非弹性地震反应分析。 结构时程分析时，需要解决结构力学模型的确定、结构或构件的滞回模型、输入地震波的选择和数值求解方法的确定。 1） 结构的力学模型 结构动力时程分析模型可以分为材料层次的实体分析模型和构件层次的简化分析模型。材料层次的实体分析模型以结构中各材料的应力-应变关系曲线为基础，而构件层次的简化分析模型以构件的力-变形关系曲线为基础。

‘伍’ 建筑结构的抗震设计包括哪些内容

抗震结构设计包括计算、验算及措施，主要体现在剪力墙、组合柱、圈梁。

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资源链接：

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书名：建筑结构设计问答及分析

作者：朱炳寅

出版社：中国建筑工业出版社

出版年份：2013-5-1

页数：412

内容简介：

《建筑结构设计新规范综合应用手册》(第二版)、《建筑结构设计规范应用图解手册》、《建筑地基基础设计方法及实例分析》、《建筑抗震设计规范应用与分析》、《高层建筑混凝土结构技术规程应用与分析》的相继出版发行、博客(http：／／blog．sina．corn．cn／zhubingyin)的开通；及在国内主要城市的巡回宣讲，作者有机会通过博客、邮件、电话与网友和读者交流，就大家感兴趣的工程问题进行讨论，现将作者对这类问题的理解和解决问题的建议归类成册，以回报广大网友和读者的信任与厚爱。其目的是对建筑结构设计人员遵从规范解决问题时有所帮助；也希望对备考注册结构工程师的考生有所启发。

朱炳寅编着的《建筑结构设计问答及分析(第2版)》所根据的主要结构设计规范是：《建筑结构荷载规范}GB50009、《建筑抗震设计规范》GB50011、《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3、《混凝土结构设计规范》GB50010、《建筑地基基础设计规范》GB50007和《砌体结构设计规范》GB50003。

《建筑结构设计问答及分析(第2版)》可供建筑结构设计人员(尤其是备考注册结构工程师的考生)和大专院校土建专业师生应用。