1.1结构抗震性能目标本工程存在扭转偏大、楼板不连续、尺寸突变、竖向构件不连续、承载力突变等多项不规则，属特殊类型高层建筑。结构设计确定的抗震性能目标见表1。由表1可知，本工程采用的性能目标较高，介于《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3—2010)［2］(简称高规)定义的A，B级之间，主要原因有两个方面:一方面是经对比分析，与B级目标相比较，性能目标提高后仅核心筒部分需要增加较少工程造价，对于总体造价而言，增加比例很小的造价即可满足性能目标要求;另一方面是考虑到结构悬挑比较大，且是乙类建筑，特意提高其性能目标。本工程于2012年6月通过广东省超限高层建筑工程抗震设防专项审查。
1.2结构受力特点及分析地震作用下整个结构有比较复杂的反应，主要有以下几个方面:一是水平和竖向震动耦合;二是悬挑端有比较大的竖向震动反应，导致核心筒远离悬挑端一侧混凝土承受拉力;三是水平地震和竖向地震引起的整体结构扭转作用导致结构筒体有比较大的扭转效应。(1)大震作用下悬挑端位移分析大震作用下悬挑端的位移见表2。由表2可知，X向地震作用下，悬挑远端Z向位移比较显著;Y向地震作用下，因结构扭转造成悬挑远端Y向水平位移比较显著。X向地震作用下，悬挑远端Z向位移由框筒部分的剪弯变形(包含绕Y轴的转动变形)及悬挑部分自身的竖向弯曲变形组成;Y向地震作用下，悬挑远端Y向位移由框筒部分绕Z轴的转动变形和悬挑部分自身的水平弯曲变形组成。(2)小震Y向作用下核心筒的总力矩分析图6给出了核心筒外筒墙、柱编号，表3给出了各墙体在Y向小震作用下的剪力及其相对于核心筒形心点O的力臂。由表3可知，核心筒外筒墙体对核心筒形心点O的力矩之和为979014kN•m。Y向地震作用为61147kN，等效力臂为979014/61147=16.01m。此巨大力矩将通过内藏钢骨的核心筒传递至地下室的核心筒，再传至基础。(3)核心筒外筒墙体轴向内力分析表4给出了小震、大震作用下核心筒外筒墙体轴向内力，其中小震作用考虑恒荷载和活荷载及风荷载，大震作用仅考虑恒荷载和活荷载，活荷载均按最不利布置(仅悬挑部分有活荷载)。从表4可看出，小震作用下，墙体Q2，Q5均受压，墙体Q3受拉，墙体Q1总体是以受压为主，但其与墙体Q3相连端受拉;在大震作用下，墙体Q1，Q3受拉，墙体Q2在4层以上受压、在4层及其以下受拉，墙体Q5在5层以上受压、在5层及其以下受拉。(4)核心筒外筒墙体剪压比分析图7给出大震作用下核心筒外筒墙体的剪压比曲线，其中剪力按照墙体中混凝土和型钢所能承担的比例分配，此处用于计算剪压比的剪力为混凝土部分承担的剪力。由图7可见，大震作用下核心筒外筒墙体的剪压比均小于限值0.18，满足设定抗震性能目标的要求。图7核心筒外筒墙体剪压比曲线(5)悬挑部分竖向地震作用及其收敛分析通过SATWE和ETABS软件，采用振型分解反应谱法与弹性时程分析法对比分析了竖向地震作用下结构的反应，得到了竖向地震作用下悬挑部分的竖向地震作用系数(即悬挑部分所承受的总竖向地震力与悬挑部分的重力荷载代表值的比值)。悬挑部分恒荷载总重GDL=58269kN，活荷载总重GLL=7822kN，悬挑部分结构重力荷载代表值GE=GDL+0.5GLL=62180kN，故小震作用下悬挑部分的竖向地震作用系数α小震=2641kN(小震竖向地震力)×1.25(小震放大倍数)/62180kN=0.053，在大震作用下竖向地震作用系数为α大震=16145kN(大震竖向地震力)/62180kN=0.260。高规中并未规定7度(0.10g)时的竖向地震作用系数，但参照高规插值，可以得到7度(0.10g)时的竖向地震作用系数为0.05，本文如不考虑1.25放大系数，其竖向地震作用系数仅为0.0424，小于0.05，故在采用振型分解反应谱法计算竖向地震作用时应注意其所计算的竖向地震作用是否达到高规规定值。Z向地震时程分析所得的竖向剪力平均值与弹性反应谱分析所得的竖向剪力之比为2987/3389=0.88。尽管不同位置的构件内力随竖向振型参与系数的变化是不一致的，但是当振型参与系数在15%～90%之间时，其竖向地震引起的构件内力增长非常缓慢，此与高层结构有较大不同。
1.3结构性能化设计措施(1)为提高剪力墙连梁的延性，在连梁中配置型钢，并加强其腰筋及箍筋配置(配筋率不小于0.4%且不小于计算配筋)。(2)在核心筒剪力墙中配置型钢，一是为了承担部分剪力及弯矩;二是与墙体竖向钢筋共同承担拉力。(3)通过核心筒的连梁来实现结构耗能，虽然连梁中设置了型钢，但墙体中也设置了型钢，相对于墙肢而言，连梁截面内力远小于墙体截面，所以地震作用时是连梁首先发生弯曲破坏，起耗能作用。虽然结构承载力已按较高的性能目标实现，但为使结构具有较好的塑性变形能力，结构仍然按高延性设计，核心筒及框架柱抗震等级为一级，钢构件抗震等级为二级。
2结构计算分析
2.1振动模态采用SATWE，ETABS软件进行多遇地震作用下的计算对比分析。ETABS软件计算得到的结构的振型图如图8所示(两种软件计算得到的振型一致)，由图8可以看出，悬挑部分有较大的振动反应。
2.2整体分析结果对比由SATWE，ETABS软件计算的结构总体指标对比见表5。由表5可知，两个软件计算的结果比较接近，相符度较好。SATWE软件计算的整体稳定性验算指标刚重比X向为117.86，Y向为46.79，均大于规范限值2.7(不考虑二阶效应的限值);ETABS软件计算的整体稳定性验算指标刚重比X向为106，Y向为46.79，均大于规范限值1.4(稳定限值)和2.7(不考虑二阶效应的限值)。
2.3施工卸载模拟计算悬挑桁架部分采用满堂脚手架施工，脚手架支承于地下室顶板上，地下室顶板考虑60kN/m2的施工荷载。采用分段吊装的施工方案，桁架在现场焊接成型，采用塔吊和汽车吊相结合的方法完成吊装(图9)。全部钢结构构件安装完毕后再进行脚手架卸载，卸载顺序为由远端向根部逐渐延伸，在卸载过程中应对钢结构变形及位移进行现场测量。卸载完毕后，开始安装钢筋桁架，浇筑楼板，砌筑固定隔墙，然后封闭楼板后浇带。图9施工方案示意图本工程进行了施工卸载模拟分析，分四步拆脚手架，首先拆第四节下对应的脚手架，接着拆第三节、第二节、第一节下对应的脚手架。卸载过程远端位移模拟显示悬挑远端满足《钢结构设计规范》(GB50017—2003)［3］(简称钢规)要求，虽卸载过程与使用状态下的结构支撑条件和荷载作用条件不同，但卸载过程中构件的内力符号没有发生变化，且其应力比均小于正常使用状态下的应力比。
2.4防连续倒塌分析与设计对于防连续倒塌的分析，参考高规采用了两种方法:一是拆除构件法;二是施加表面荷载法。(1)KZ1是受荷最大、最为重要的柱，所以对其按拆除构件法验证是否满足防连续倒塌的要求。计算结果表明，与所拆除构件直接相连的构件最大应力比为［(0.69/1.35)/1.25］×2=0.818，斜拉腹杆最大应力比为(1.13/1.35)/1.25=0.67，其余各构件应力比均小于1。(2)对于桁架的主要弦杆和腹杆，采用在构件表面附加80kN/m2侧向荷载的方法进行验证分析，分三步进行:第一步是按未加侧向荷载进行计算;第二步是将构件从整体结构中取出来，施加侧向荷载进行内力计算;第三步是叠加前两步内力。计算结果见表6，由表6可知，桁架一的主要杆件应力比均小于1.0。
2.5人群荷载下楼盖振动舒适度验算由于楼盖结构的跨度比较大，故对其进行了舒适度研究，采用MIDAS/Gen进行楼盖振动舒适度分析。楼盖振动舒适度分析考虑两种人群荷载工况:工况一为21人同频率、同相位行走;工况二为60人同频率、不同相位行走的。计算结果表明，楼盖最大振动加速度为0.0452m/s2，满足规范限值0.05m/s2要求。
2.6楼盖风振时程分析基于风洞试验实测数据，结合风速时程样本，采用MIDAS/Gen软件模拟结构风振［5］，本工程中只考虑顺风向风速的影响，采用了Davenport脉动风速谱，参考深圳市气象局近年来的风速统计资料，设定参考风速，以MonteCarlo法为基础采用谐波叠加法，设定关心的频率始值和终值，随机产生风速时程曲线。局部风振时程荷载按点荷载直接施加于模型相应测点处。分析结果表明，不同风振时程样本引起的楼盖最大加速度差别较大，这主要是由于随机生成的风振时程的自身差异所导致的;基于本文的时域分析方法及风振报告提供的频率方法(其中楼盖振动最大加速度为0.221m/s2)计算出的楼盖风振效应均很明显。针对本工程而言，风荷载引起的竖向振动是设计的控制因素。
3关键节点设计及有限元分析
悬挑桁架从混凝土核心筒及外框柱伸出，第7层E，B点(图3)处节点交汇杆件达11根，节点受力比较复杂。悬挑桁架下弦杆根部弯矩非常大，尽管钢材已采用Q420GJC，但板厚仍超过100mm，基于此提出了解决桁架根部局部弯矩过大的新型节点，见图10。此节点通过对工字形截面翼缘板加下挂板的方式，变相增加了翼缘板的宽度。此种做法一是可以减小板厚，降低焊接难度;二是相对于箱形截面其便于焊接和混凝土浇捣。节点分析拟考虑两种荷载工况:一是大震作用工况;二是构件屈服工况，即加载至某构件(根据大震的分析结果，选取承载能力利用率最高的构件)发生屈服。选取桁架一下弦杆梁柱节点及桁架二下弦杆梁墙节点进行节点分析。采用MIDAS/FEA［7］进行分析。大震作用下节点应力云图如图11所示，结果表明，节点区几乎所有的钢构件均保持在弹性状态，混凝土受拉及受压均保持在弹性状态，节点区构件满足承载能力极限状态的要求。构件屈服工况下节点应力云图如图12所示，结果表明，应力最大钢构件中和轴以下全部发生屈服时，节点核心区内板件仍保持在弹性状态，节点板屈服区域仅分布在以屈服构件相连的局部区域，没有向节点板核心区扩展，满足“强节点、弱构件”的控制要求。
4结语
关键词：性能；抗震；建筑结构
基于性能的抗震设计理论是20世纪90年代初由美国学者提出，按此理论设计的结构在未来的地震灾害下能够维持所要求的性能水平。基于性能的抗震设计作为一种更合理的设计理念，代表了未来结构抗震设计的发展方向，引起了各国广泛的重视。我国国家自然科学基金“八五”重大项目“城市与工程减灾基础研究”的有关专题就开始涉及到这方面的研究。国家自然科学基金“九五”重大项目“大型复杂结构体系的关键科学问题和设计理论”的一些专题包含了这方面的部分内容。中国建筑科学研究院工程抗震研究所联合国内部分高校和研究所开展了“我国2000年工程抗震设计模式规范”的研究，并于2000年《建筑结构学报》第一期介绍了这方面的研究成果。
目前，基于性能的抗震设计思想已经渐渐为许多建筑结构的设计、施工、维护所采用。
一、大跨度悬臂桁架结构
范峰等在研究了悬臂桁架结构的强震失效机理的基础上，详细介绍了基于性能的抗震评估方法――增量动力分析（Incremental Dynamic Analysis，IDA）的基本原理和具体实施步骤，阐述了IDA方法相关参数的确定原则，并利用该方法对悬臂桁架结构进行了有效的抗震性能评估，从概率的角度评价了悬臂桁架结构在未来遭遇地震时的可靠性。
二、钢筋混凝土高墩
李正英等根据钢筋混凝土高墩的地震反应特性，确定采用曲率延性系数作为性能参数，并给出桥墩在地震作用下曲率延性系数对应各性能水准的量化值。分别以位移延性系数、位移角限值以及曲率延性系数作为性能评价指标，采用增量动力分析法对桥墩进行抗震性能研究。
三、桥梁结构
邹永旺，贺国京在分析方法的基础上，应用统计的强度折减系数模型，基于概率分析方法，应用随机地震作用模型考虑地震作用的随机性，评估桥梁结构在确定性烈度的地震作用下和年基准期内的抗震可靠度。
穆哲，杨光辉对红旗村黄河大桥进行了Pushover分析和抗震能力评估，最后分析了现有加载模式和非线性分析的差异。Pushover分析方法是一种用于预测地震动作用下将复杂的动力弹塑性问题简化为静力弹塑性问题的近似方法，主要讨论结构在地震动作用下所受到的变形和力。其基本原理是：在结构分析模型上施加某种方式的荷载（如模态荷载、均匀荷载、倒三角形荷载等）来模拟地震水平惯性力。
抗震性能目标规定为在给定设计地震动水平下结构超过规定的抗震性能水平的条件概率，以期解决我国公路桥梁的抗震设防目标长期没有规定预期的可靠度的问题；采用一次二阶矩法，建立基于需求能力系数的抗震性能设计的极限状态方程，该方程同时考虑结构地震需求和抗震能力的不确定性。
四、RC框架结构
崔双双，吕大刚采用静力能力谱方法、动力能力谱方法和时程分析方法，对所设计的RC框架结构进行分析，研究不同强度需求谱作用下结构整体抗震性能系数的需求值。针对“侧向连续倒塌”失效模式，采用基于备用荷载路径的Pushover方法、静力能力谱方法、IDA方法和位移需求能力系数法，分别从强度、耗能以及变形的角度，对所设计结构的抗侧向连续倒塌能力进行研究，并将基于承载力的鲁棒性指标分别拓展到基于谱加速度和变形的鲁棒性指标。针对“竖向连续倒塌”失效模式，采用考虑构件失效加载方案的Pushdown分析方法和考虑构件失效时长的竖向IDA分析方法，分析损伤结构在初始屈服状态、整体屈服状态和承载能力极限状态时的抗竖向连续倒塌能力，并得到其相应的抗竖向连续倒塌鲁棒性指标。
杨伟，欧进萍等在基于性能的抗震设计理论研究的基础上，针对Park&Ang提出的双参数损伤模型，首先研究了其简化的计算方法；在已有的“规范设计+损伤验算”的损伤设计理论基础上（这种损伤性能设计方法是将规范设计方法中的弹塑性变形验算改为损伤性能验算），进一步研究钢筋混凝土结构直接基于损伤性能的抗震设计方法。研究了基于Park&Ang损伤模型的弹塑性反应谱（“损伤谱”，损伤谱综合考虑了结构最大位移反应和结构累积滞回耗能的耦合作用）。
马倩等针对传统能力谱法以基本振型为振动控制向量的缺陷，研究了高阶振型对结构动力反应的影响，详细推导了考虑高阶振型影响的结构动力方程；对钢筋混凝土框架进行了模态能力谱分析（简称MPA法）和时程分析，所得层间位移角曲线与倒三角、多振型楼层惯性力组合以及基本振型加载下的结果对比显示，高阶振型对高层结构的动力反应影响明显，采用模态能力谱法能有效提高结构性能评价的精度。
五、火电厂主厂房框排架结构
尹龙星等探讨静力弹塑性推覆（Pushover）分析方法在不规则结构分析中的适用性，论证多维空间推覆方法和考虑高阶振型对火电厂主厂房框排架结构的影响。研究不同加载模式下结构能力曲线和破坏模式的区别，并分析了不同状态下结构内力、变形、塑性铰分布与时程分析结果的差异。利用ATC40能力谱法和改进能力谱法对框排架结构进行抗震性能评估，探讨能力谱法用于不规则结构时的可行性，同时对比分析两种方法在评估过程中的优缺点，给出不同状况下的应用建议。基于性能的抗震设计是未来结构抗震设计的发展方向，基于损伤性能的抗震设计方法是其中重要的一部分内容。
六、总结
目前在结构中常用的基于性能的抗震设计分析方法主要包括：基于位移的设计方法、基于损伤性能的设计方法、基于能量的设计方法、综合设计方法、基于可靠度的设计方法等，基于位移的抗震设计方法大致有控制延性的方法（能力设计方法）、能力谱法和直接基于位移法。另一说法，目前在结构中常用的基于性能的抗震设计分析方法主要包括基于静力的分析方法、基于动力的分析方法、能力设计方法、结构易损性分析方法、综合设计法。基于静力的分析方法主要包括能力谱法、位移修正系数法、设计谱方法、适应谱推覆分析方法（Pushover法）、模态推覆分析方法（模态Pushover法）以及Ay-Dy格式地震需求谱等。基于动力的分析方法主要包括弹塑性时程分析法、增量动力分析法（IDA）、蚁群优化法等。（作者单位：大连理工大学建设工程学部）
参考文献：
[1] 齐春玲，范峰.大跨度悬臂桁架结构的强震失效机理及抗震性能评估研究[D].哈尔滨工业大学硕士论文，2010
[2] 李正英等.钢筋混凝土高墩抗震性能评价指标[J].重庆大学学报，2014，37（2）
[3] 邹永旺，贺国京.基于概率Pushover的桥梁结构抗震可靠性分析[D].中南林业科技大学硕士论文，2010
[4] 穆哲，杨光辉.红旗村黄河大桥的抗震性能分析[D].长安大学硕士论文，2012
[5] 崔双双，吕大刚.RC框架结构整体抗震性能系数与综合反应修正系数研究[D].哈尔滨工业大学博士论文
[6] 杨伟，欧进萍等.钢筋混凝土结构损伤性能设计及整体抗震能力分析[D].哈尔滨工业大学博士论文，2010
[7] 夏坚，杨伟等.钢筋混凝土框架结构直接基于损伤性能的抗震设计方法[J].建筑结构，2012
本文探讨了目前钢结构抗震设计中存在的两个主要问题：其一是钢结构地震作用，由于多层和高层钢结构房屋被列入“建筑抗震设计规范”（GB9001－2001）中。没有考虑钢结构塑性好和弹性阶段阻尼比较小的特性，使得钢结构地震作用较大，偏高用钢量；其二是钢结构承载力抗震调整系数对梁和焊缝的规定与母材强度低于焊缝强度的实际而不符，本文对现在抗震规范作用的相关要求、“抗震动态与建筑工程理论设计原则”和UBC关于美国规范的地震波动作用进行了比较和分析，按照钢结构的承受能力将体系化分为四大类，在上述理论将体系调整系数引入，对结构的抗震作用，提出恰当意见，对梁柱刚性连接体系，从抗震设计角度分析，对设防烈度区分别建议了适合采用的连接形式，并给出了小震和大震下的设计验算公式。
关键词：
钢结构；地震作用；梁柱刚性连接；门式刚架抗震设计
我国每年有超万亿吨之多的钢产量，加快我国的钢产业政策由长久采取的“节约钢材”变为“合理用钢”、“鼓励用钢”，所以钢结构的用量有良好的前景。我国为地震区的城市有很多，因此应该按照规范进行抗震分析和设计。
1钢结构抗震分析
1．1钢结构跃层加层动力分析概述古今中外，地震灾害造成的损失是难以估量的，在地震灾害中，我们付出的代价是惨重的，与此同时也取得了大量而宝贵的经验和知识。通过对震后的调查和研究表明，造成震害的主要原因之一是建筑立面与平面不规则。竖向抗侧力构件不连续是跃层加层房屋加固和改造形式的特点，从竖向看，抗侧力较小，在加层标高处，刚度易形成突变，因此从建筑立面规则性方面思考，此结构根本对抗震设计无用。所以为了避免抗震造成的不利影响，应采用有良好抗震性能的钢结构，能在一定程度上弥补跃层加层技术布置的不合理。钢材是匀质材料且各项同性，有延性好、质量轻、强度高的特点，为达到建筑抗震的要求，钢结构是使用的材料之一。当地震作用时，钢结构框架由于钢材强度高和均匀的材质，因而结构的稳定性和可靠性较大；钢结构房屋的自重轻，因为钢材的强度大和质量轻，从而地震波动作用对结构的作用会减小；因为钢结构延性性能较好，所以钢结构具的变形能力很大，房屋在很大的变形下也不会倒塌，从而结构的抗震安全性得以保证。
1．2抗震性能的特点良好的抗震性能是钢结构的特点，概括起来主要包括以下方面：（1）钢材材质均匀，受力性能各项同性，有韧性好、强度高、质量轻等优点，在震波的受力作用下，由于钢材的材质均匀，整体受力，质量轻，强度可靠，因而钢结构的房屋可靠性和稳定性大；（2）由于刚架结构自重轻和整体性好，较能承受地震的波动，使地震作用变小；（3）因为采用压型钢板，使墙面和屋面具有很好的蒙皮作用，使地震作用减少；（4）钢结构形式建筑的房屋，较低矮，亦使房屋能够承受地震波动；（5）采用端板半刚性连接梁一梁和梁一柱的刚架，当地震作用，外力很大，超过设计荷载时，弹塑性变形增大，弯矩增大，降低了受弯承载力，变形增大，具有良好的延性。
1．3结构地震反应理论分析方法从古至今，地震很难预测，预防措施是减少地震灾害最主要的方法，临时性的地震预报可减少经济的损失和人员的伤亡，但这是不可能的。结构抗震最好的预防措施是采取可行有效的设计方法，使结构抗震能力提高，避免结构的大裂缝和倒塌，避免经济损失和人员伤亡。随着科技进步、经济的发展、人们抗震理念的深入，建筑的抗震设计随着抗震理论的加深而成熟，抗震设计的科学领域已经形成且庞大。目前正在发展中的概率弹塑性理论和静力理论、反应谱理论、直接动力分析理论是结构抗震设计理论发展经历的4个阶段。结构地震反应分析方法的理论基础是根据结构抗震设计理论而定的，时程分析法、振型分解反应谱法和底部剪力法是地震作用分析方法的三个基本方法。
2钢结构抗震设计
2．1梁柱刚性连接抗震设计钢结构梁柱刚性连接脆性断裂是造成日本阪神地震和美国北岭地震人员伤亡和经济损失的直接原因。此后许多专家做了大量的实验，根据实验结论，提出了防止断裂的方法和预防措施，可以降低构件脆性，提高构件延性，防止节点处脆性破坏的发生，现行规范没有纳入这些成果。目前我国常用钢结构连接形式是栓焊混合连接梁柱刚性连接，它具有节省钢材、构造简单、节约工期等优点。但这种形式的节点不用于美国北岭，严重的脆性断裂是这次地震中房屋倒塌的主要原因，为此经专家分析发现，有效地提高节点塑性转动能力的方式就是在抗剪板和梁腹板之间补焊，为了避免现场焊接的梁柱连接缺陷也可以采用梁一梁拼接型式。
2．2门式刚架抗震设计门式刚架与传统的单层房屋有差距，因为自重相对较轻，采用轻型墙面和屋面。因此《抗规》规定，普通钢厂房的抗震规定对单层轻型的钢厂房不适用。《门规》对此做了如下规定：（1）从设计方面出发，单层轻型门式房屋钢结构的质量较轻，对7度以下抗震烈度设防地区，抗震验算不用进行，当抗震设防烈度大于s度时，结构的纵向和横向框架应该进行相关的抗震验算和分析以便于居住。（2）当由地震控制设计由效应组合作用时，在构造上，采取相应的抗震措施来针对轻型钢结构的特点。比如，按屈服强度的1．2倍来设计支撑连接处的承载力；宜加腋来提高斜梁下翼缘和刚架柱连接点处的承载力，应减小该处翼缘受压区域内的宽厚比；适当的用强度高的螺栓对构件进行加固和连接；把抗剪键设置造柱脚底板，要增强高锚栓的抗剪力和抗拔力应采取必要措施；适当的提高抗拔承载力和抗剪承载力和抗扭矩承载力。（3）低矮是单层轻型门式刚架钢结构房屋的特点（一般不超过18m，高度小于40m），且质量集中在上部，主要的受力形式是剪切受力，近似于单质点体系的结构，符合《抗规》第5．1．2条规定，进行抗震计算分析的方法可用底部剪力法；根据《抗规》第9．2．5条，结构阻尼比取0．045－0．050。应按照附录H．2和《抗规》9．2节来进行抗震设计单层及多层钢结构工业厂房（单层轻型钢结构厂房除外）。
3结语
在对美国UBC规范的地震作用、“建筑工程抗震性态设计通则”和现行抗震规范比较分析的基础上，从抗震设计原则出发，针对刚性连接的梁柱，对于结构，我国采用“小震不坏，中震可修，大震不倒”的设计理念，按大震验算和小震设计的方法来落实到设计规范上。线弹性和塑性是结构的特点，振型耦合的叠加原理可以来反应地震波动。结构的基础与土层之间无直接相互作用，所以全部支座处的地震波动相同，最大的地震反应是结构的最不利地震反应。
参考文献
［1］渡边邦夫．钢结构设计与施工．北京：中国建筑工业出版社，2006．
［2］王国周，瞿履谦．钢结构—原理与设计—．北京：清华大学出版社，2005．
【关键词】高层建筑；结构设计；抗震设计
0、引言
由于地震作用是一种随机性很强的循环、往复荷载，建筑物的地震破坏机理又十分复杂，存在着许多模糊和不确定因素，在结构内力分析方面，由于未能充分考虑结构的空间作用、非弹性性质、材料时效、阻尼变化等多种因素，计算方法还很不完善，单靠微观的数学力学计算还很难使建筑结构在遭遇地震时真正确保具有良好的抗震能力。建筑结构抗震设计的基本要求：抗震设计主要包括三方面的内容：概念设计，计算设计和构造设计。结构工程师按抗震设计要求进行结构分析与设计，其目标是希望使所设计的结构在强度、刚度、延性及耗能能力等方面达到最佳，从而经济地实现规范中要求的“小震不坏，中震可修，大震不倒”的目的。
1、从理论上分析高层建筑的抗震设计
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。
（1）拟静力理论。拟静力理论是20世纪10~40年展起来的一种理论，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即地震系数。
（2）反应谱理论。反应谱理论是在加世纪40~60年展起来的，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。
2、高层建筑的抗震结构设计理念
高层建筑的抗震要能做到：当遭遇第一设防烈度地震即低于本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本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本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。
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。
3、建筑设计和建筑结构的规则性
建筑设计应符合抗震概念设计的要求，不应采用严重不规则的设计方案。建筑及其抗侧力结构的平面布置宜规则、对称、整体性较好：建筑的立面和竖向抗拉力构件的截面尺寸和材料温度宜自下而上逐步减小，避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。对平面不规则和竖向不规则类型的建筑结构应按《抗震规范》要求进行水平地震作用计算和内力调整，并对薄弱部位采取有效的抗震措施。
关键词：地震；桥梁抗震设计理论；适用范围
中国图分类号：U445 文献标识码：A
引言
我国是世界上地震活动最强烈的国家之一，尤其近年来，我国地震发生频繁，给我国人民生命和财产的安全造成了严重的危害。地震灾害表明，震区桥梁的损坏坍塌，不仅阻碍当时的救灾行动，而且影响灾后的恢复工作。其次，因地震造成的桥梁关闭对经济的影响随桥梁关闭时间、交通线路的经济重要性、替代线路引起交通延期和重造新桥费用的增加而增加。因此，提高桥梁的抗震性能，进而减少因地震引起的桥梁坍塌造成的生命财产损失，具有重大意义。
一、桥梁抗震设计理论的分类
桥梁抗震设计理论可按以下方法分类：
1.按结构地震反应分析方法分类：静力理论、反应谱理论、动力理论（动力时程分析）
2.按设计方法分类：强度设计理论、延性设计理论、减隔震设计理论、振动控制理论
二、桥梁抗震设计理论及其适用范围
（一）静力法
抗震设计的静力法理论最初由日本学者大房森吉在1899年提出，其假设结构各个部分与地震力具有相同的振动，把地震的加速度引起的惯性力（即地震力）视为静力作用于结构物上进行结构线弹性静力计算。地震力计算公式：
式中：——结构总重量；
——地面运动加速度峰值与重力加速度的比值，也称为地震系数
从动力学的角度来看，静力法在理论上存在极大的局限性，因为它把结构的动力反应特性这一重要因素忽略了。只有当结构物可以近似为刚体时，静力法才能成立。但因静力法概念清晰，计算公式简明扼要，在实际应用中仍受到欢迎，如桥台及挡土墙的抗震设计。
（二）反应谱法
对于任意给定的地震输入和已知的结构阻尼比，把谱速度作为结构的自需用频率或周期的函数来计算，对于每一种频率给出谱速度值得一个点，在一定的有实际意义的结构周期范围内把这些点连起来，就得到了速度反应谱，按照反应谱的相关关系式就可得到位移反应谱和加速度反应谱。
反应谱理论建立在以下基本假定的基础上：1)结构的地震反应是线弹性的，可以采用叠加原理进行振型组合；2)结构物所有支承处的地震动完全相同；3)结构物最不利地震反应为其最大地震反应；4)地震动的过程是平稳随机过程。
反应谱法概念简单，计算方便，可以用较少的计算量获得结构最大反应值。当获得场地所需的地震谱以后，计算工作主要集中在将结构振型方程进行分解，最后通过适当的方法将各振型反应最大值组合起来得到结构反应的最大值。
（三）动力法—动态时程分析法
动力时程分析法是将实际的加速度记录输入结构计算模型，直接分析结构的地震反应的一种方法。此法可直接获得地震过程中结构节点各时刻的位移、速度和加速度，从而计算各时刻竖向地震作用和构件的地震内力。
在非线性时程分析中，荷载用一系列短的时间间隔来划分，在每一个时段，系统按线性来计算。系统的特性采用时间段开始时刻的特性，并且需要调整时间步长结束时的系统特性，以反映新的应力或应变状态，形成新的切线刚度矩阵用于下一个时间步长。由于对结构的分析有复杂的全循环特性，这一计算过程相当冗繁，需借助专用计算程序完成。
三、结语
在桥梁抗震设计中，可根据不同的情况选择合理的抗震设计理论：
1.静力法概念明确，计算简便，当结构物可以近似地视为刚体时，可考虑应用静力法。
2.反应谱法是假定在所有的支承处地震动完全相同，不能考虑多点激励，这将给复杂地质条件下的大跨度桥梁带来局限性。到目前为止，反应谱理论只限于线弹性范围，还没有真正意义上的弹塑性谱曲线。
3.时程分析法不但突破了反应谱方法的局限，而且还可以精确地考虑桩一土相互作用；可利用地震波相位差或者不同的地震波多点输入作为激励，以较为真实地、合理地模拟结构的地震响应；可以考虑结构的比较复杂的各种非线性因素；可以比较详细地揭示结构每一时刻的位移、速度、加速度的响应过程，从而可以拟结构从初始的弹性逐步发展到塑性甚至直到破坏的整个过程。此外，非线性时程分析法可以使桥梁的抗震设计从单一的强度保证转入强度、变形(延性)的双重保证，同时使桥梁工程师更清楚结构地震动力破坏的机理，有利于提高桥梁抗震设计的水平。
参考文献：
[1] (美) 陈惠发，段炼. 桥梁工程抗震设计.机械工业出版社.
关键词：给定烈度； 高层结构； 抗震； 优化
Abstract: This article mainly aims at the present domestic theory of optimal design for aseismic structures with respect to the development, research method and the characteristics of each method are discussed briefly. With the consideration of the optimal fortification intensity for aseismic optimum design theory, and combining the current seismic design code, through the given seismic intensity two stage least cost design method for high rise frame structures, the optimization design calculation method are discussed.
Key words: given intensity; high-rise structure; seismic; optimization
中图分类号：TU318文献标识码：A 文章编号：
前言
当前，各国抗震设计理论多采用二级和三级设计思想，即以“小震不坏、中震可修，大震不倒”作为设防标准，并且据此制定相应的抗震规范和条例，按照这种以保障生命安全为基本目标的抗震设计理论设计的建筑物，在地震中基本可以保证使用者的生命安全，然而在大震甚至中小地震出现的情况下，确不能有效的控制地震破坏所造成的直接和间接经济损失，而这种破坏往往超出了设计者的预料，超过了社会和居住者所能承受的范围。抗震结构的优化设计是抗震结构设计理论的重大发展也是当今结构设计中关于抗震结构可靠度的一个重要发展方面。因为同一个结构设计任务，可以有多种不同的设计方案，从所有可用的方案中选用最满意的方案自然是理所当然的追求。
1、目前国际上几种优化设计理论的发展和特点
在工程结构的建筑方案、结构拓扑和材料确定后，优化内容就是，其主要承载结构的截面尺寸阶段的目标函数应包括结构的造价和长远的经济和社会效益，其中后者要包括结构服役期间运营的直接经济效益的期望值(效益期望)和结构失效带来的损失的期望值(损失期望)。为了解决这些问题，国内外存在几种抗震优化设计方法。包括：
l、基于损伤性能的抗震结构优化设计；
2、基于结构性能的抗震结构优化设计；
3、基于最优设防烈度的抗震结构优化。
这几种抗震结构优化设计方法的主要特点是：
基于损伤性能的抗震设计思想和方法的提出主要是理由是：其一，通过近今年震害的调查和研究发现，建筑物的地震损伤不仅与结构的层间变形有关，而且和结构在地震过程中的累积滞回耗能有关。其止，按照现行抗震设计规范总体上保证了“大震不倒”的安全目标，但地震造成的结构损伤积极严重，以至难以修复，基本上丧失了使用功能。
地震损伤模型是双参数地震损伤模型.。在强烈地震的往复作用下，结构将呈现弹塑形变形和低周疲劳效应对结构地震损伤的影响。钢筋混凝土结构基于地震损伤性能的抗震优化设计方法的简化计算步骤：一是最大弹塑性变形的简化计算。大震作用下结构的弹塑性变形计算比较复杂，可以采用楼层屈服强度系数求得结构层间的最大延性系数。二是累积滞回耗能的简化计算。
基于地震损伤性能的抗震设计方法：对于一般结构，在常遇地震作用下(对于重要结构，在设防烈度地震作用下)可按现行建筑结构抗震设计规范进行截面抗震验算和变形验算。在罕遇地震作用下可以进行薄弱层地震损伤计算。即根据结构的重要性，确定地震损伤性能目标和损伤指数限值，确定结构层恢复力模型及其参数，计算结构的破坏延性系数，计算结构在罕遇地震作用下层间弹塑性最大位移延性系数，计算正规化累计耗能参数，对结构薄弱层的地震损伤指数进行计算并验算。
基于结构性能的抗震设计理论的基本内容应包括地震设防水准、结构抗震性能目标和结构抗震设计方法等三个方面。结构抗震性能与结构的地震作用有关。通过地震等级有关的地震动参数的选择，可将结构在地震中的破坏程度控制在预计的范围内。另外，地震加速度峰值、频谱和持时是反映地震动特征的三要素，也是影响结构地震反映的重要因素，近场地震效应对结构也有较大的影响，而地震动三要素是与震源特征、传播途径、场地条件等有关的。
基于最优设防烈度的抗震优化设计研究主要是与现行规范接轨的优化设计方法。它的优化程序是：首先决策出该结构的最优设防烈度，然后按照此烈度进行结构的最小造价设计，在决策结构的最优设防烈度时，既要考虑结构的近期投资，又要考虑它的长远效益。优化程序可以分两个层次进行：
第一阶段：进行多遇地震作用下的弹性优化设计，第二阶段：对第一阶段所得到的最优结构设计方案进行一次整体弹塑性分析，验算薄弱层弹塑性变形是否满足抗震规范所规定的要求，这个方法与抗震规范的设计方法相同，可称其为“二阶段优化设计方法”，由于抗震结构的弹性优化设计相对来说研究的比较成熟，因此，在现阶段采用“二阶段优化设计方法”是比较现实的。
基于最优设防烈度优化设计理论的优点是：一是能够与现行规范较好的结合起来，便于知道现阶段的优化设计应用；二是将优化设计分成两个阶段来计算，避免了在每一次迭代中都要同时进行弹性分析和弹塑性分析，采用在第二阶段进行弹塑性分析，使结构重分析的次数大大减少。同时也解决了由于无法把弹塑性位移表示为设计向量的函数所造成的困难。另外，二阶段优化设计方法对于所有类型的抗震结构最小造价优化设计都是适用的。
2、给定烈度下高层框架结构优化设计的研究
高层框架结构优化设计的求解过程是：首先假定各构件的初始尺寸，然后对各构件(梁、柱)分别进行优化，求出各构件满足各自约束的最小造价解，将优化后的梁、柱截面尺寸组合起来重新进行内力分析，冻结此内力下分别对各构件进行单独优化，如此反复迭代，直到前后两次优化获得的最优解接近(满足精度要求)为止。这是一般的分部优化法的求解程序。考虑到在框架结构抗震设计中侧移是很重要的因互助，如何得到满足侧移的最小刚度(从而最小地震作用)以及确定各构件的刚度分布以使它们最经济地达到此刚度，应是优化的重要。
为此，我们在单个梁、柱的优化中均加入了层间侧移约束条件，这因为顶点侧移角是各层间位移角的加权平均值(以层高为权)，故层间侧移约束条件若满足，则一般顶点侧移约束条件也可满足。梁的优化模型中其截面高度、梁的宽度可按构造要求给出，在优化过程中按己知量处理。框架梁最优设计所需考虑的约束条件包括：正截面承载力约束条件、斜截面承载力约束条件、一般构造约束条件及抗震构造约束条件等。框架柱的模型中截面宜采用正方形或接近正方形的形式，所以对于柱其设计变量可取截面高度h，而取截面宽度b=h。框架柱最优设计所需考虑的约束条件包括：正截面承载力约束条件、斜截面承载力约束条件、构造约束条件及层间侧移约束条件等。对于由第一阶段弹性优化设计用分部优化方法得到的最优结构设计方案，按照我们二阶段优化设计方法，应该进行第二阶段在“大震”作用下薄弱层的弹塑性变形验算。如果满足，则取设计变量的当前值为最优解；如果不满足，则可以按50mm为模数扩大截面或者改变薄弱层构件的配筋，重新寻找薄弱层验算弹塑性变形，直至满足为止。此时的结构方案就是最终的最优设计方案。
3、结语
本文对给定烈度下工程结构抗震优化设计进行了研究，了解了国内外对该理论的发展和现状，对现行的抗震优化设计理论同现行抗震设计规范相结合，采用分部优化法对框架结构进行了优化设计，通过每个构件的最优设计，达到整体的最优设计；在构件设计时，考虑了承载力约束条件及各种构造要求；通过一个梁和一个柱的算例说明了单个构件的造价与截面间的定性规律，并说明了优化设计对减小结构造价的有效性。从而，推动抗震优化设计的发展。
参考文献：
[1]中华人民共和国国家标准，建筑抗震设计规范（GB50011-2010），北京：中国建筑工业出版社，2010.5.31
[2]左春仁等，基于地震损伤性能的抗震设计方法.大连大学学报，2000年第21卷第6期：1-7
[3]欧进萍等，钢筋混凝土结构基于地震损伤性能的设计，地震工程
关键词：高层建筑；抗震设计；探讨
引言：
震惊世界的汶川大地震毁坏了21万多间房屋，已夺去了近3万多条生命，四川全省遇难人数预计将超过5万人。这次地震将为中国今后改进建筑抗震设防提供经验，如此惨烈的人员伤亡给中国敲响了警钟：随着城市化进程的加快，必须防患于未然。
一、高层建筑结构的面临的相关问题
1、结构的超高问题：在抗震规范和高规范中，对结构的总高度有着严格的限制，尤其是新规范中针对以前的超高问题，除了将原来的限制高度设定为A级高度以为，增加了B级高度，处理措施与设计方法都有较大改变。在实际工程设计中，出现过由于结构类型的变更而忽略该问题，导致施工图审查时未予通过，必须重新进行设计或需要开专家会议进行论证等工作的情况，对工程工期、造价等整体规划的影响相当巨大。 2、 短肢剪力墙的设置问题：在新规范中，对墙肢截面高厚比为5～8的墙定义为短肢剪力墙，且根据实验数据和实际经验，对短肢剪力墙在高层建筑中的应用增加了相当多的限制，因此，在高层建筑设计中，结构工程师应尽可能少采用或不用短肢剪力墙，以避免给后期设计工作增加不必要的麻烦。 3、嵌固端的设置问题：由于高层建筑一般都带有二层或二层以上的地下室和人防，嵌固端有可能设置在地下室顶板，也有可能设置在人防顶板等位置，因此，在这个问题上，结构设计工程师往往忽视了由嵌固端的设置带来的一系列需要注意的方面，如：嵌固端楼板的设计、嵌固端上下层刚度比的限制、嵌固端上下层抗震等级的一致性、在结构整体计算时嵌的设置、结构抗震缝设置与嵌固端位置的协调等问题，而忽略其中任何一个方面都有可能导致后期设计工作的大量修改或埋下安全隐患。 4、 结构的规则性问题：新旧规范在这方面的内容出现了较大的变动，新规范在这方面增添了相当多的限制条件，例如：平面规则性信息、嵌固端上下层刚度比信息等，而且，新规范采用强制性条文明确规定“建筑不应采用严重不规则的设计方案。”因此，结构工程师在遵循新规范的这些限制条件上必须严格注意，以避免后期施工图设计阶段工作的被动。
二．高层建筑抗震结构设计的基本原则
1. 结构构件应具有必要的承载力、刚度、稳定性、延性等方面的性能
（1）结构构件应遵守“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件、强底层柱（墙）”的原则。（2）对可能造成结构的相对薄弱部位，应采取措施提高抗震能力。（3）承受竖向荷载的主要构件不宜作为主要耗能构件。
2. 尽可能设置多道抗震防线
（1）一个抗震结构体系应由若干个延性较好的分体系组成，并由延性较好的结构构件连接协同工作。例如框架―剪力墙结构由延性框架和剪力墙两个分体组成，双肢或多肢剪力墙体系组成。（2）强烈地震之后往往伴随多次余震，如只有一道防线，则在第一次破坏后再遭余震，将会因损伤积累导致倒塌。抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部冗余度，有意识地建立一系列分布的屈服区，主要耗能构件应有较高的延性和适当刚度，以使结构能吸收和耗散大量的地震能量，提高结构抗震性能，避免大震时倒塌。（3）适当处理结构构件的强弱关系，同一楼层内宜使主要耗能构件屈服后，其他抗侧力构件仍处于弹性阶段，使“有效屈服”保持较长阶段，保证结构的延性和抗倒塌能力。（4）在抗震设计中某一部分结构设计超强，可能造成结构的其他部位相对薄弱，因此在设计中不合理的加强以及在施工中以大带小，改变抗侧力构件配筋的做法，都需要慎重考虑。
3.对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高其抗震能力
（1）构件在强烈地震下不存在强度安全储备，构件的实际承载能力分析是判断薄弱部位的基础。（2）要使楼层（部位）的实际承载能力和设计计算的弹性受力的比值在总体上保持一个相对均匀的变化，一旦楼层（部位）的比值有突变时，会由于塑性内力重分布导致塑性变形的集中。（3）要防止在局部上加强而忽视了整个结构各部位刚度、承载力的协调。（4）在抗震设计中有意识、有目的地控制薄弱层（部位），使之有足够的变形能力又不使薄弱层发生转移，这是提高结构总体抗震性能的有效手段
三．我国现行规范对抗震设计的要求
地震作用是一种随机的不可复制的自然运动，是其大小和方向都无法确定的一种偶然荷载。根据我国《抗规》规定，建筑物的抗震设计按“三水准二阶段”进行，即体现“小震不坏，中震可修，大震不倒”的原则，一般情况下遭遇第一水准烈度时，建筑处于正常使用状态，从结构抗震设计计算的角度，可以视为弹性体系，用弹性反应谱进行弹性阶段分析；当遭遇第二水准烈度时，结构进入非弹性工作阶段，但非弹性变形或结构体系的损坏控制在可修复的范围，此阶段的设计主要由构造来体现；遭遇第三水准烈度时，结构有较大的非弹性变形，但变形控制在规定的范围内，以免倒塌。二阶段的设计即是按小震作用效应和其他荷载效应的基本组合验算结构构件的承载能力以及在小震作用下验算结构的弹性变形，一般采用的是弹性反应谱分析方法，以满足第一水准抗震设防目标的要求；第二阶段是在大震作用下验算结构的弹性塑性变形，以满足第三水准抗震设防目标的要求。对于第二水准抗震设防目标的要求，《抗规》是以抗震措施来加以保证的。
四．建筑抗震的理论分析
1． 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。
2. 抗震设计的理论
拟静力理论。拟静力理论是20世纪10～40年展起来的一种理论,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)。
反应谱理论。反应谱理论是在20世纪40～60年展起来的,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。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。
五、结论
近些年来，我国的高层建筑建设发展迅速。但从设计质量方面来看，并不理想。在高层建筑结构设计中，结构工程师不能仅仅重视结构计算的准确性而忽略结构方案的具体实际情况，应作出合理的结构方案选择。随着设计理念的不断发展,高层建筑物必将朝着更加合理的方向发展。
参考文献：
[1]王翠坤,杨沈. 汶川地震对建筑结构设计的启示[J]. 震灾防御技术；
[2]从维熹. 对底层框架抗震墙砖房结构抗震设计的探讨[J]. 山西建筑。
关键词：抗震；设计；建筑设计
Abstract: High-rise building work has always been the focus of building design and construction, the development of the high-rise buildings, analysis the necessary theory for seismic design of buildings, in order to explore the design concept, the method of high-rise buildings, seismic measures required to take.
Key words: seismic design; architectural design;
中图分类号：TU2
1 高层建筑发展概况 80年代，是我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，这是我国第一幢大型高层钢结构建筑。进入90年代我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。
2 建筑抗震的理论分析
2.1 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。
2.2 抗震设计的理论
2.2.1 拟静力理论。拟静力理论是20世纪10~40年展起来的一种理论，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)。
2.2.2 反应谱理论。反应谱理论是在加世纪40~60年展起来的，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。
2.2.3 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。
3 高层建筑结构抗震设计
3.1 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。
3.2 高层建筑的抗震设计理念 我国《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本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本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本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。
4 常用抗震分析方法
我国的《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。
伴随着抗震理论的发展，各种抗震分析方法也不断出现在研究和设计领域。在结构设计中，我们需要确定用来进行内力组合及截面设计的地震作用值。对结构抗震性能进行分析是抗震研究的一项重要内容，非线性时程分析，非线性静力分析是目前常用的几种抗震分析方法。它们的基本原理和步骤是先以某种方法得到结构在可能遭遇地震作用下所对应的目标位移，然后对结构施加竖向荷载的同时，将表征地震作用的一组水平静力荷载以单调递增的形式作用到结构上，在达到目标位移时停止荷载递增，最后在荷载中止状态对结构进行抗震性能评估，判断是否可以保证结构在该水平地震作用下满足功能需求。
为了充分发挥各构件的抗震能力，确保结构的整体性，在设计的过程中应遵循以下原则：①结构应具有连续性。结构的连续性是使结构在地震作用时能够保持整体的重要手段之一。②保证构件间的可靠连接。提高建筑物的抗震性能，保证各个构件充分发挥承载力，关键的是加强构件间的连接，使之能满足传递地震力时的强度要求和适应地震时大变形的延性要求。③增强房屋的竖向刚度。在设计时，应使结构沿纵、横2个方向具有足够的整体竖向刚度，并使房屋基础具有较强的整体性，以抵抗地震时可能发生的地基不均匀沉降及地面裂隙穿过房屋时所造成的危害。
