新型高层建筑结构与材料的抗震分析和设计探讨

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高层建筑是社会经济发展和科技进步的产物。随着大城市的发展，城市用地紧张，市区地价日益高涨，促使近代高层建筑的出现，电梯的发明更使高层建筑越建越高。宏伟的高层建筑是经济实力的象征，具有重要的宣传效应，在日益激烈的商业竞争中，更扮演了重要的角色。

自从1886年世界上第一栋近代高层建筑——美国芝加哥家庭保险公司大楼建成以来，至今已有100多年的历史了。高层建筑不仅在材料和结构体系上逐渐多样化，而且在高度上也有大幅度增长。而一次又一次地震灾难及教训，警示人们：防震减灾任重道远，刻不容缓。

从上个世纪开始，各国的专家、学者对抗震设计进行了一系列研究。进入90年代，结构抗震分析和设计已提到各国建筑设计的历史日程。特别是我国处于地震多发区，高层抗震设计设防更是工程设计面临的迫切的任务。作为工程抗震设计的依据，高层建筑抗震分析更处于非常重要的地位。

材料的选用和结构体系问题应该得到人们的重视

我国高层建筑中常采用的结构体系有：框架、框架——剪力墙、剪力墙和筒体等几种体系，这也是其他国家高层建筑采用的主要体系。但在国外，特别是地震区，是以钢结构为主，而在我国钢筋混凝土结构及混合结构却占了90%。如此高的钢筋混凝土结构及混合结构，国内外都还没有经受较大的考验。钢结构同混凝土结构相比，具有优越的强度、韧性和延性，强度重量比，总体上看抗震性能好，抗震能力强。

震害调查表明，钢结构较少出现倒塌破坏情况。在高层建筑中采用框架——核心筒体系，因其比钢结构的用钢量少，又可减少柱子断面，所以常被业主看中。混合结构的钢筋混凝土内往往要承受80%以上的震层剪力，有的高达90%以上。由于结构以钢筋混凝土结构的位移值为基准，但因其弯曲变形的侧移较大，靠刚度很小的钢框架协同工作减小侧移，不仅增加了钢结构的负担，而且效果不大，有时不得不加大混凝土筒的刚度或设置伸臂结构，形成加强层才能满足规范侧移限值。

此外，在结构体系或柱距变化时，需要设置结构转换层。加强层和转换层都在本层形成刚度而导致结构刚度突变，常常会使与加强层或转换层相邻的柱构件剪力突然加大，加强层伸臂构件或转换层构件与外框架柱连接处很难实现强柱弱梁。因此在需要设置加强层及转换层时，要慎重选择其结构模式，尽量减小其本身刚度，减小其不利影响。

现在我国钢材产量已居世界前列，建筑钢材的类型及品种也在逐渐增多，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，建议尽可能采用型钢混凝土结构、钢管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。

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