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摘要：现行建筑结构抗震设计准则是“小震不坏”、“中震可修”、“大震不倒”，即以满足截面承载力要求保证“小震不坏”，由结构非线性反应计算进行变形条件的验算从而实现“大震不倒”，以特定配筋增强截面及构件延性达到“中震可修”。现行抗震规范的这种设计思想在建筑结构的设计实践中遇到了很大的困难，首先是“大震”作用下建筑结构的变形验算基本上没有进行，原因是缺乏有说服力的结构非线性地震反应分析方法；其次是“小震”作用下建筑结构线性地震反应分析方法要么过于粗糙、简单，要么过于复杂、耗时，有的甚至无法进行精确分析；而现行的高层建筑结构的抗震构造措施过于强调提高截面构件的延性，缺乏提高整体结构抗震性能的有效构造措施。近十几年来，国外中、强地震震害表明，依此种设计思想设计的建筑结构倒塌的极少，可以说能基本保证生命安全，但其财产损失往往超过了社会和业主所能承受的范围。社会和业主希望能震前预知结构可能的损失，更希望能按照其意图制定并实现结构的抗震性能目标。
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关键词：基于结构性能；抗震设计；框图
引言
建筑结构抗震设计的发展是建立在强烈震害调查基础上的.在人类居住的地区，每一次强烈地震在给人们带来灾害的同时，也暴露出建筑设计方面的一些不足，为抗震设计方法的改进提供最直接的指导.目前，抗震设计方法以及抗震设计规范就是不断总结这些经验教训发展起来的.从20世纪初日本最初提出简单的抗震设计思想，到目前国际上普遍认可的“大震不倒、中震可修和小震不坏”的指导思想，结构抗震设计已经取得了很大的进步.并且在实际地震中也表明，按照现行抗震设计规范设计的建筑在地震中表现出良好的抗震性能，这一点是值得肯定的.但是，由于现代社会的发展使得一些地区（如大城市）集中了大量的社会财富，如果在这些地区发生强烈地震，就会给社会带来巨大的财产损失，给社会经济以及人们的心理带来巨大的负面影响.这在美国（1994年，Northridge）和日本（1995，阪神）发生的地震中就表明了这点.在此背景下，人们不得不重新审视目前的抗震设计思想，并且发现了目前“三水准”的抗震设防思想，尽管是规定了三个水准，但是由于有的规定比较模糊，在实际设计中很难控制.实质上目前抗震设计还是以保护生命安全为设计目的.这样在地震发生时，尽管可以有效地防止建筑物发生造成人生命伤害的倒塌破坏，但是由于其它破坏没有得到有效地控制，往往会造成巨大的财产损失.这告诉人们，在抗震设计时，为了做到既经济又安全，不仅要防止建筑物发生倒塌坡坏，而且要有效地控制建筑物的其它破坏状态.在此背景下，基于性能的抗震设计被广泛讨论，并且被认为是未来抗震设计的主要发展方向.目的就是在未来抗震设计中，在不同强度水平地震作用下，能够有效地控制建筑物的破坏状态，使建筑物实现明确的不同性能水平.从而使建筑物在整个生命周期内，在遭受可能发生的地震作用下，总体费用达到最小.
1基于能量抗震设计方法的研究现状
基于能量抗震设计方法除需定量确定结构中各个构件的承载力需求和变形能力需求外，还需确定各个构件的累积耗能需求，进而对构件进行耗能损伤评价和能力设计。传统的结构抗震设计方法已给出了结构构件承载力需求和变形能力需求的计算方法，因而结构的总累积耗能需求EH的分析及其在结构构件中的分布和损伤评价是基于能量抗震设计需解决的关键问题。
2高层建筑结构抗震设计不足
2.1建筑结构高度
根据我国建筑行业现行的高层建筑混凝土结构规程中明确规定，在一定的结构形式和设防烈度前提下，高层建筑钢筋混凝土高度应保持适宜，而高度则是根据我国现有的施工技术水平、建筑科研水平和经济发展水平基础上所明确的，与我国土建规范体系是相协调的。但在高层建筑的实际施工中很多混凝土结构和建筑物结构明显超过限制标准，对于超高层建筑物在抗震设计中需要采用科学的方式，如模型振动台试验，并要有专家论证。在地震作用下超高层建筑物变性破坏形态较大，随着建筑物高度增加，一些影响因素会从量变发生质变，即一些参数本身超出其规范范围内，如延性要求、力学模型选取、安全指标、荷载取值及材料性能等。
2.2短柱和轴压比
在高层建筑钢筋混凝土结构中为了控制柱的轴压比，通常会使柱的断面增加，柱纵向钢筋为构造配筋，虽然采用高强度混凝土也不能明显的减小柱断面的面积。对柱的轴压比进行限制主要是确保柱在大片呀状态下，防止IE受拉钢筋补鞥呢屈服被混凝土碾压，柱塑性变形能力差，使结构延性受到影响。在地震作用下，使吸收地震能量和耗散能量少，结构容易受到破坏。但在框架的抗震设计中为确保强柱弱梁，使梁的延性较好，柱子进入屈服可能性减小，使轴压比限值得到放松[5]。此外，当前在一些高层建筑的底部柱子并不一定是短柱，只有在明确剪跨比低于2的情况下才能确保柱子是短柱，进一步明确短柱参数为柱的剪跨比。但即便可以对轴压比限值进行调整，仍不能通过增加轴压比限值的方式减小柱断面，为此在高层建筑的抗震设计中钢筋混凝土采用是否合理还需要进行进一步的探究与分析。
3高层建筑结构抗震设计问题的解决对策
3.1多道抗震防线
多道抗震防线指的是：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起来协同工作，如框架——抗震墙体系是由延性框架和抗震墙两个系统组成；双肢或多肢抗震墙体系由若干个单肢墙分系统组成；②抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部赘余度，有意识地建立起一系列分布的屈服区，以使结构能够吸收和耗散大量的地震能量，一旦破坏也易于修复。高层建筑抗震结构体系应尽量设置多道防线，增加冗余设计。特别是当地震卓越周期与建筑物基本周期相同或接近时，多道抗震防线就更显示出其优越性，当第一道抗侧力防线因共振而破坏，第二道防线接替后，建筑物自振周期将会出现较大幅度的变动，与地震卓越周期错开，使建筑物的共振现象得以缓解，减轻地震的破坏作用。
3.2延性要求
一个结构抗震能力的强弱，主要取决于其对地震能量“吸收与耗散”能力（结构延性）的大小。结构的延性可定义为：①在结构承载能力无明显降低（不低于其极限承载力的85%）的前提下，结构发生非弹性变形的能力。②利用滞回特性吸收能量的能力。一般来说，承载力较低但具有很大延性的结构，所能吸收的能量多，虽然较早出现损坏，但能经受住较大的变形，避免倒塌。而仅有较高强度而无塑性变形能力的脆性结构，吸收的能量少，一旦遭遇超过设计水平的地震时，很容易因脆性破坏而突然倒塌。因此抗震设计中，提高结构延性是增强结构抗倒塌能力的重要途径之一。
结语
综上所述，在高层建筑结构抗震设计中经济性和安全性问题是重要的技术措施，从长远角度来看，我国的高层建筑结构看诊设计应根据当前的抗震设计现状即其不足之处，明确设备与结构之间的联系性，根据抗震概念知识与设计经验，设计人员应作出明确的判断，找出经济合理性与结构安全性之间的连接点，从而找到一种切实可行的抗震设计方法，明确地震区域中高层建建筑未来发展主要方向，从而推动社会经济发展与科技进步，满足人们的需求。
参考文献：
[1]中华人民共和国住房和城乡建设部编.建筑抗震设计规范（GB50011-2010）[M].北京：中国建筑工业出
[2]中国建筑科学研究院.混凝土结构设计规范宣贯教材[M].北京：中国建筑工业出版社，2010.
论文作者:施新华
论文发表刊物:《防护工程》2018年第29期
论文发表时间:2018/12/27
标签：结构论文; 延性论文; 建筑结构论文; 建筑物论文; 构件论文; 能力论文; 高层论文; 《防护工程》2018年第29期论文;