高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計論文

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高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計論文范文第1篇

我國當(dāng)前主要通過常微分方程求解器對高層建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)進(jìn)行分析。高層建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)常微分方程求解器功能強(qiáng)大，自適應(yīng)求解效果非常好，可以有效滿足對用戶進(jìn)行預(yù)先解答，提高解答的精度，降低解答指定的誤差限。當(dāng)前我國在高層建筑結(jié)構(gòu)分析通過對常微分方程求解器的應(yīng)用，有效實現(xiàn)了對高層建筑結(jié)構(gòu)樓板變形時的動力計算、穩(wěn)定計算和靜力計算，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的整體分析和處理。建筑人員通過使用常微分方程求解器的分析，有效降低了在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)分析時的處理量，降低了高層建筑結(jié)構(gòu)分析中的方程組數(shù)，有效提高運(yùn)算效果，從本質(zhì)上實現(xiàn)了對建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。

在對高層建筑結(jié)構(gòu)常微分方程求解器進(jìn)行深入研究的過程中，清華大學(xué)教授包世華和袁駟有效提高了常微分方程求解器的應(yīng)用，實現(xiàn)了對常微分方程求解器的深化研究。袁駟教授利用有限元技術(shù)，對偏微分方程的半離散化進(jìn)行控制，有效實現(xiàn)了對常微分方程組的求解，提高了對結(jié)構(gòu)線性函數(shù)的應(yīng)用。通過常微分方程求解器的直接求解，對有限元線進(jìn)行實際應(yīng)用，有效對一般力學(xué)問題進(jìn)行計算，在很大程度上提高了一般力學(xué)問題的計算效果。而包世華教授對半解析-微分方程求解器方法進(jìn)行分析深化，有效將半解析-微分方程求解器方法應(yīng)用到高層建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)靜力、動力、穩(wěn)定性的分析驗證中，提高了對高層建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)分析的效果。

2高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動力分析方法

高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動力分析方法在高層建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)分析中又被稱為時程法。高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動力分析方法主要是對地震波直接輸入結(jié)構(gòu)，完成結(jié)構(gòu)的彈塑性性能分析。這種方法要求結(jié)構(gòu)力學(xué)分析人員建立專門結(jié)構(gòu)彈塑性恢復(fù)性動力方程，通過逐步積分法實現(xiàn)對地震過程中速度、加速度、位移等的時程變化，完成對建筑結(jié)構(gòu)的描述。高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動力分析方法對建筑結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震的作用下彈性及非彈性階段的內(nèi)力變化進(jìn)行深入研究，有效對高層建筑構(gòu)件可能出現(xiàn)的損壞、開裂、屈服、倒塌進(jìn)行分析，提高建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)的分析效果。當(dāng)前在國內(nèi)的高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動力分析方法主要輸入地震波為隨機(jī)人工地震波，結(jié)構(gòu)模型的計算多采取層模型。除此之外，高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動力分析方法還加大了對樓板結(jié)構(gòu)變形的分析，使用并列多質(zhì)點(diǎn)計算模型進(jìn)行計算，對高層建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)轉(zhuǎn)動和評議進(jìn)行研究，有效提高了對土體、基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)耦合振動的模擬效果。

近年來我國還高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動力分析方法中對扭轉(zhuǎn)振動進(jìn)行分析，取得顯著進(jìn)展。高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動力分析方法能夠有效對高層建筑結(jié)構(gòu)中存在的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，提高對結(jié)構(gòu)延展性、變形的實際分析效果。高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動力分析方法預(yù)計的破壞形態(tài)與實際地震的破壞效果非常接近，有效對地震危害進(jìn)行防護(hù)處理，提高了高層建筑結(jié)構(gòu)的防震效果。但是當(dāng)前對高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動力分析方法的整體看法不一。部分人員認(rèn)為采取大型高速計算機(jī)對典型地震波進(jìn)行分析；但是部分人員認(rèn)為典型地震波本身不一定能代表真正的地震，因此在進(jìn)行研究的過程中要對研究算法進(jìn)行簡化，對近似方法進(jìn)行研究。隨著高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動力分析方法的逐漸發(fā)展，越來越多國家在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)分析的過程中開始對地震波根據(jù)實際情況進(jìn)行選取，模擬效果大幅提高。

3基于最優(yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法

基于最優(yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法主要是通過數(shù)學(xué)上的最優(yōu)化理論及計算機(jī)技術(shù)實現(xiàn)對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的一種新方法。基于最優(yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法有效實現(xiàn)了對結(jié)構(gòu)設(shè)計的被動分析道主動設(shè)計的轉(zhuǎn)變，提高了高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的靈活性，對設(shè)計具有非常好的促進(jìn)效果。基于最優(yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法對空間的要求較為嚴(yán)格，設(shè)計過程中要保證以最小的質(zhì)量產(chǎn)生最大的剛度。因此，設(shè)計人員要對框架剪力墻結(jié)構(gòu)中的剪力墻進(jìn)行充分分析，實現(xiàn)墻體的優(yōu)化布置和數(shù)量選取，提高基于最優(yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分力學(xué)析效果。基于最優(yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法中要求保證適度的剛度，對剛度要進(jìn)行嚴(yán)格控制。尤其是在分析剪力墻與地震作用的時，要對剪力墻剛度進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，確保建立正確的最優(yōu)化剛度模型，提高基于最優(yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法的模型實際應(yīng)用效果。目前我國的基于最優(yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法發(fā)展還不全面，在進(jìn)行單位建筑面積上剪力墻慣性矩度量指標(biāo)設(shè)計的過程中還存在較多問題。我國的基于最優(yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法仍處於研究和發(fā)展階段。高層建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)分析人員要對基于最優(yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法中的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行深入研究，對剪力墻最優(yōu)剛度進(jìn)行有效分析，從本質(zhì)上提高數(shù)據(jù)分析處理效果，拓寬基于最優(yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法的應(yīng)用前景。

4基于分區(qū)廣義變分原理與分區(qū)混合有限元的分析方法

在進(jìn)行分區(qū)的過程中，高層建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)分析人員要對有限元進(jìn)行全面分型。有限元中雜交元和非協(xié)調(diào)元的發(fā)展在很大程度上促進(jìn)了分區(qū)廣義變分原理的發(fā)展，為分區(qū)廣義變分原理奠定了堅實的理論基礎(chǔ)。清華大學(xué)龍馭球教授對分區(qū)廣義變分原理進(jìn)行研究，實現(xiàn)了對分區(qū)廣義變分原理的深化。龍馭球教授的分區(qū)混合有限元法將分區(qū)廣義變分原理進(jìn)行拓展，實現(xiàn)了繼位移法、雜交元法之后的改革和完善。分區(qū)混合有限元法對彈性體分類，對勢能區(qū)使用位移單元能量分析，將結(jié)點(diǎn)位移作為基本未知量。而余能區(qū)使用應(yīng)力單元，將結(jié)構(gòu)應(yīng)力函數(shù)作為基本未知量，實現(xiàn)對能量項的交界面附加。分區(qū)混合有限元法在滿足位移和力的基礎(chǔ)上保證了位移的連續(xù)和收斂性，有效對總能量泛函駐值分區(qū)混合進(jìn)行方程選取。分區(qū)混合有限元法適應(yīng)性非常強(qiáng)，分區(qū)較為靈活，在很大程度上保證了函數(shù)的收斂性，對高層建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)的分析具有非常好的促進(jìn)效果。

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計論文范文第2篇

近年來，國家加大了對建筑行業(yè)的宏觀調(diào)控力度，明確規(guī)范了高層建筑物的安全使用要求，對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行了更多的限制，主要體現(xiàn)在對高層建筑工程項目中可能存在的安全隱患的防控。例如：嚴(yán)格要求建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，建筑結(jié)構(gòu)嵌固端的下層和上層感度比必須控制在規(guī)范要求范圍內(nèi)。國家不斷出臺了新的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范規(guī)則，并明確指出在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，不能使用不規(guī)則的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在實際的設(shè)計工作中，必須嚴(yán)格按照新規(guī)范進(jìn)行設(shè)計，避免為高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計埋下安全隱患。

2抗震設(shè)計問題

抗震設(shè)計規(guī)范明確規(guī)定了抗震設(shè)計目標(biāo)，并針對不同地區(qū)、不同重要性的建筑對抗震設(shè)防進(jìn)行了合理分類。因此，在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，必須要使結(jié)構(gòu)能夠滿足延性要求。同時，在抗震設(shè)防中應(yīng)當(dāng)遵循多道設(shè)防原則。當(dāng)?shù)谝坏婪谰€的抗側(cè)力構(gòu)件在遭遇地震被破壞后，要能夠有第二道，甚至是第三道防線立即接替，使建筑物不至于倒塌。當(dāng)高層建筑物在遭受地震后，重力荷載是導(dǎo)致建筑倒塌的直接原因。因此在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，必須優(yōu)先選擇輕質(zhì)高強(qiáng)的原材料。在滿足強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)變形要求的前提下，綜合考慮經(jīng)濟(jì)性因素，盡可能選用質(zhì)量較輕的材料。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計師要能夠與時俱進(jìn)，積極應(yīng)用成熟、可靠的現(xiàn)代化技術(shù)和新產(chǎn)品，不斷提高自身設(shè)計水平，為建設(shè)優(yōu)質(zhì)工程貢獻(xiàn)自己的一份力量，為企業(yè)爭取良好的經(jīng)濟(jì)利益。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，利用結(jié)構(gòu)自身的抗震性能來抵抗地震作用，是一種較為被動消極的抗震政策，建筑結(jié)構(gòu)一旦發(fā)生破壞，造成的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失將會不可估量。因此，在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，必須通過為結(jié)構(gòu)施加控制裝置，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)減震控制。在地震來臨時，控制裝置和結(jié)構(gòu)自身共同承受地震作用，通過二者的協(xié)調(diào)作用，能夠有效減輕地震反應(yīng)。基礎(chǔ)隔離是結(jié)構(gòu)減震控制的一種很好的方法，通過安裝隔震裝置系統(tǒng)形成隔震層，能夠有效延長結(jié)構(gòu)周期，使結(jié)構(gòu)本身處于延性工作狀態(tài)，有效吸收地震能量，減小結(jié)構(gòu)主體的地震反應(yīng)，避免房屋破壞甚至倒塌。

3建筑超高問題

建筑開發(fā)公司為了為自身謀取更多的利益，通過提高建筑高度來提高土地的利用率，雖然在很大程度上降低了工程建設(shè)項目成本，但也給高層建筑結(jié)構(gòu)造成了超高問題，并存在很多私自在建筑物上增高的違反操作現(xiàn)象。我國部分城市處于地震高發(fā)區(qū)，在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，設(shè)計師要充分根據(jù)不同地區(qū)的地質(zhì)地貌情況，考慮當(dāng)?shù)氐卣鸢l(fā)生的趨勢。建筑的超高問題嚴(yán)重影響了高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震效果，為建筑結(jié)構(gòu)的安全使用埋下了隱患。近年來，國家逐步提高了對建筑物超高問題的重視程度，要求建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計完成后必須經(jīng)過層層審批，通過后方可開工。這樣，在很大程度上避免了開工一段時間后又發(fā)現(xiàn)超高問題，有助于確保工程進(jìn)度。同時，高層建筑施工是一次性的工程，中途返工會造成高額經(jīng)濟(jì)損失，加強(qiáng)審批，有助于避免不必要的經(jīng)濟(jì)損失，防患于未然。目前，我國對于高層建筑結(jié)構(gòu)高度有了更加詳細(xì)的劃分，建筑設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)在設(shè)計之前明確自己的結(jié)構(gòu)高度分類，并嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行設(shè)計，提高高層建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量安全。

4嵌固端設(shè)置問題

目前，大多數(shù)高層建筑物設(shè)有兩層或兩層以上的人防或者地下室。高層建筑物的人防及地下室的頂板上都要設(shè)置嵌固端。此時，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計就要考慮嵌固端設(shè)置可能造成的問題。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)計算時，要考慮嵌固端設(shè)計對計算參數(shù)的影響，全面考慮其可能造成影響的多種可能，有效協(xié)調(diào)高層建筑結(jié)構(gòu)抗震縫的寬度及縫隙與嵌固端的位置，并將嵌固端的上層和下層對應(yīng)的感度比值控制在規(guī)范要求的范圍內(nèi)。此外，在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要為嵌固端樓板設(shè)計合理的位置。在進(jìn)行嵌固端的設(shè)計時，要綜合考慮各方面因素，選擇最優(yōu)的設(shè)計方案，盡可能避免其在高層建筑結(jié)構(gòu)使用過程中出現(xiàn)安全問題。這樣，在確保結(jié)構(gòu)安全的前提條件下，有助于促進(jìn)建筑工程項目的順利完工。

5結(jié)語

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計論文范文第3篇

關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；剪力墻；超高；概念設(shè)計

1 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本特點(diǎn)

與單層或多層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計相比，高層建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計中要考慮的因素較多，尤其是如果實現(xiàn)建筑整體美觀性和安全性的協(xié)調(diào)，逐漸成為廣大設(shè)計師關(guān)注的焦點(diǎn)問題。近年來，在國內(nèi)各地區(qū)頻繁出現(xiàn)高層建筑建設(shè)質(zhì)量問題，結(jié)構(gòu)設(shè)計的不合理是其主要原因之一，設(shè)計師難以把握高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本特點(diǎn)，由于設(shè)計方案的不合理性，最終導(dǎo)致建筑的整體質(zhì)量難以保證。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本特點(diǎn)，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

1.1水平荷載具有決定性因素

由于高層建筑的層數(shù)一般在15層以上，其自身重量和使用荷載必然會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)中豎向構(gòu)件產(chǎn)生一定的軸力，所以在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中必須注意水平荷載的問題，保證建筑的整體高度與彎矩值形成正比。對于水平荷載與建筑結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生的傾覆力距，則應(yīng)與建筑整體高度的二次方形成正比。

1.2結(jié)構(gòu)延性至關(guān)重要

與多層建筑相比，高層建筑結(jié)構(gòu)的柔性相對較大，特別是在地震或地基不規(guī)則沉降過程中出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形的幾率較大，因此，為了進(jìn)一步提升高層建筑結(jié)構(gòu)在塑性變形后的變形能力，防止其出現(xiàn)倒塌的問題，必須采取有效的措施增強(qiáng)高層建筑結(jié)構(gòu)的延性。

1.3側(cè)移是主要控制性指標(biāo)

在高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，側(cè)移是設(shè)計師必須考慮的關(guān)鍵性問題之一。隨著現(xiàn)代高層建筑層數(shù)的不斷增加，結(jié)構(gòu)在水平荷載的強(qiáng)大作用下，其出現(xiàn)側(cè)向變形的幾率也無形中增加，所以一定要將高層建筑結(jié)構(gòu)的側(cè)移控制在合理的范圍內(nèi)。

2 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)注意的幾個問題

目前，國內(nèi)在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中雖然積累了一定的經(jīng)驗，并且積極吸取了國外的先進(jìn)設(shè)計理念，但是對于相關(guān)問題的把握和控制仍然存在一定的缺陷，這是阻礙我國建筑行業(yè)整體設(shè)計水平發(fā)展的主要因素之一。結(jié)合國內(nèi)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的現(xiàn)狀，應(yīng)注意的問題主要有以下幾點(diǎn)：

2.1框架柱截面大小的選擇

對于框架柱而言，軸壓比越小在往復(fù)水平上荷載下的滯回曲線也會越豐滿，即耗能能力越大，延性就愈好。而對于柱凈高與截面高度的比值小于4的短柱，在往復(fù)水平荷載作用下其滯回曲線呈較瘦的反s形，耗能能力降低、延性較差，呈剪切破壞。

高層建筑的底部柱，由于對軸壓比值有要求， 因此往往會將柱截面取得很大，但是由于受到層高的限制就使得框架柱成為了短柱。在實際的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要確定截柱面的大小要注意以下幾點(diǎn)：框架柱的截面首先必須滿足規(guī)范軸壓比的需要，從而為結(jié)構(gòu)的豎向承載力和底板的抗沖切承載力提供保障。而對于形成的短柱，則可以通過增加體積配箍率或是沿著柱身增加箍筋達(dá)到提高延性的效果：采用鋼管混凝土柱、勁鋼混凝土柱或是高強(qiáng)混凝土柱；柱的軸壓比必須滿足規(guī)范限制，軸壓比過大則結(jié)構(gòu)的延性無法得到保證，過小又會造成結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)較差。

2.2短肢剪力墻的設(shè)置問題

在我國建設(shè)部組織編制的《高層建筑設(shè)計規(guī)范》中，對于短肢剪力墻作出了明確的定義，即墻肢截面的高厚比為5.8的墻被統(tǒng)稱為短肢剪力墻。根據(jù)相關(guān)建筑技術(shù)部門的研究和實驗，對于短肢剪力墻在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用也提出了具體的要求，因此，在今后的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計師應(yīng)盡量減少或取消短肢剪力墻的設(shè)置，以免為建筑的后期設(shè)計和竣工質(zhì)量檢驗造成麻煩。

2.3結(jié)構(gòu)的超高問題

在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，超高問題是較為突出的，根據(jù)我國《建筑抗震規(guī)范》中的相關(guān)規(guī)定，必須對建筑的整體高度進(jìn)行嚴(yán)格控制。我國高層建筑的限制高度一般分為：A級和B級兩個標(biāo)準(zhǔn)，對于高層建筑的處理措施與設(shè)計方法的要求也有所改變。在高層建筑的實際設(shè)計工作中，設(shè)計師應(yīng)根據(jù)建筑類型合理確定其高度，并且在通過相關(guān)部門的審核后，方可組織施工。

3 加強(qiáng)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的措施

在我國高層建筑數(shù)量增多、規(guī)模擴(kuò)大，以及工藝和技術(shù)要求不斷提高的背景下，在今后的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，一定要不斷采取新的理念和方法，全面提高設(shè)計方案的合理性、可行性與經(jīng)濟(jì)性，這也是促進(jìn)我國建筑行業(yè)發(fā)展的先決條件。針對國內(nèi)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的現(xiàn)狀，應(yīng)采取一下加強(qiáng)措施：

3.1進(jìn)行合理的概念設(shè)計

在國外的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，概念設(shè)計較為流行，而國內(nèi)則較少采取此方法。所謂的概念設(shè)計是指在通過科學(xué)的構(gòu)想來完善設(shè)計工作，促進(jìn)設(shè)計方案更趨合理化、人性化。在我國的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)用概念設(shè)計方法時，必須考慮到結(jié)構(gòu)的平面布置與剛度宜，以保證高層建筑的平面布置簡單、規(guī)則，減少凸出或凹進(jìn)等復(fù)雜結(jié)構(gòu)。另外，在概念設(shè)計中盡量減少扭轉(zhuǎn)對于結(jié)構(gòu)的危害性也是十分重要的，可以從以下兩方面入手：進(jìn)一步增加結(jié)構(gòu)自身抵抗扭轉(zhuǎn)的性能；盡量減少或控制因地震作用而引起的建筑結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)問題。

3.2選擇合理的結(jié)構(gòu)體系

總結(jié)國內(nèi)的高層建筑工程實踐經(jīng)驗不難發(fā)現(xiàn)：在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，如果結(jié)構(gòu)體系的選擇不合理，而僅是依靠所謂的先進(jìn)理論和計算方法進(jìn)行設(shè)計，難以保證建筑結(jié)構(gòu)的安全性、經(jīng)濟(jì)性與可靠性，而且會留下較多的安全和質(zhì)量隱患。由此可見，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，選擇合理的結(jié)構(gòu)體系是至關(guān)重要的，而且設(shè)計師應(yīng)該重點(diǎn)分析的問題之一。目前， 國內(nèi)的高層建筑中主要采用：抗震墻結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、簡體結(jié)構(gòu)、板柱一抗震墻結(jié)構(gòu)、框架.抗震墻結(jié)構(gòu)，以及部分框支抗震墻結(jié)構(gòu)等，每一種結(jié)構(gòu)體系都具有其自身的優(yōu)點(diǎn)的缺點(diǎn)，適用的環(huán)境也有一定的差異，所以設(shè)計師一定要結(jié)合工程項目的實際要求進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)體系選型。

3.3科學(xué)進(jìn)行計算

在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，科學(xué)進(jìn)行各類數(shù)據(jù)的計算是設(shè)計師必須掌握的專業(yè)技能。根據(jù)高層建筑結(jié)構(gòu)的實際情況，設(shè)計師要選取相應(yīng)的計算模型。在進(jìn)行概念設(shè)計時，要注意簡化計算流程，以保證設(shè)計工作的時效性。目前，在國內(nèi)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的計算中，各種專業(yè)的計算機(jī)軟件和工具已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，設(shè)計師僅需將各種實地測量數(shù)據(jù)輸入到系統(tǒng)中，就可以在短時間內(nèi)獲取所需的各種專業(yè)數(shù)據(jù)，大大提高了設(shè)計師的工作效率和設(shè)計方案的準(zhǔn)確性。

近年來， 我國高層建筑的建設(shè)有了迅猛的發(fā)展，而且成為促進(jìn)國內(nèi)建筑行業(yè)發(fā)展的重要建設(shè)項目。但是從高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的整體質(zhì)量而言，存在的弊端和問題相對較多，必須引起國家建筑主管部門和相關(guān)單位的高度重視。在未來的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，廣大設(shè)計師一定積極運(yùn)用先進(jìn)的設(shè)計理念和方法，在提高相關(guān)數(shù)據(jù)計算精確度的基礎(chǔ)上，全面提高設(shè)計方案的質(zhì)量，為工程項目的建設(shè)提供專業(yè)的工藝和技術(shù)依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張彥彬.試析高層建筑工程的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].黑龍江科技信息，2011，（16）：246.

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計論文范文第4篇

關(guān)鍵詞:高層建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計;抗震概念;應(yīng)用

防震設(shè)計是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計必不可少的一部分，并且地震是一種無法消除的自然災(zāi)害。因此，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員應(yīng)采取科學(xué)、合理的措施來降低地震對高層建筑物的危害系數(shù)，以提高高層建筑物的穩(wěn)定性，從而保證人們的生命和財產(chǎn)安全，這同時也是我國高層建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計工藝不斷優(yōu)化的必然結(jié)果。

1高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中抗震概念概述

地震的發(fā)生是無規(guī)律的，因此做好高層建筑物的防震設(shè)計是十分必要的。實踐證明，只有利用科學(xué)、合理的設(shè)計措施，整體布局高層建筑的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，才能降低地震對于高層建筑物的危害。一般抗震設(shè)計是從抗震值和抗震措施兩個方面進(jìn)行的，其過程是:地震情況統(tǒng)計、數(shù)據(jù)分析、提出概念。抗震概念設(shè)計的主要內(nèi)容就是保證高層建筑整體的穩(wěn)固性和細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)的抗震性。簡單地說，抗震概念設(shè)計就是基于工程抗震的基本理論和實際的抗震經(jīng)驗總結(jié)出的工程抗震概念，是決定建筑物抗震能力的基礎(chǔ)。抗震概念設(shè)計中包含空間作用、非線性性質(zhì)、材料時效、阻尼變化等多種不確定的因素。抗震概念設(shè)計的原則是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單性、剛度適宜性、勻稱性、整體性。例如在一些地震頻發(fā)的地區(qū)設(shè)計高層建筑時，應(yīng)該考慮都高層建筑上下部分結(jié)構(gòu)性質(zhì)不同的問題。

2高層建筑架構(gòu)設(shè)計中抗震概念設(shè)計的應(yīng)用策略

2．1合理的場地

高層建筑物的建設(shè)地點(diǎn)也是保障建筑工程施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素。選擇合理的建筑施工場地，不僅可以減少企業(yè)的投入成本，還能提高建筑物的穩(wěn)固性。因此，施工人員可以利用現(xiàn)代先進(jìn)科技設(shè)施來選擇理想的地段。場地的選擇應(yīng)當(dāng)避開地震危險地段，如地震時會發(fā)生崩塌、地裂以及在高強(qiáng)度地震下容易發(fā)生地表錯位的場地。一般地震危險地段包括斷層區(qū)、坡度陡峭的山區(qū)、存在液化和夾層的坡地以及大面積采空的地區(qū)。如發(fā)生嚴(yán)重地震的四川北川地區(qū)，其區(qū)域特點(diǎn)是縣境內(nèi)地形切割強(qiáng)烈，地形起伏大，相對高差超過1000m，溝谷谷坡一般大于25°，部分達(dá)40°～50°，甚至陡立。并且地貌類型以侵蝕構(gòu)造山地、侵蝕溶蝕山地為主。另外在縣境內(nèi)還存在一條斷裂帶。這也就是北川地區(qū)成為汶川地震重災(zāi)區(qū)的原因，該地區(qū)的地震宏觀烈度達(dá)到了Ⅺ度。因此，建設(shè)高層建筑的重點(diǎn)就是選擇地勢開闊、平坦以及中硬場地土。如我國中部平原地區(qū)，其地勢平坦，并且屬于地震低發(fā)區(qū)。當(dāng)然，如果無法避免區(qū)域限制，那么也可以選擇抗震性比較好的地區(qū)，如避免存在孤立山包的區(qū)域以及表面覆蓋層厚度較小的區(qū)域。總之，因地制宜，選擇合適的高層建筑建筑建設(shè)場地是保證高層建筑物穩(wěn)定性的最佳途徑。

2．2合理布局建筑平面

建筑物的房屋布置和結(jié)構(gòu)布置都是影響高層建筑物穩(wěn)定性的重要因素。依據(jù)抗震的概念，合理布局能夠有效提高高層建筑物的抗震能力，延長建筑的使用年限。一般施工人員都會根據(jù)地震系數(shù)選擇適當(dāng)?shù)慕ㄖ锔叨群蛯挾龋垢邔咏ㄖ目拐鹉芰_(dá)到最大值。建筑平面的布置可以從四個方面考慮:一是布置平面時，應(yīng)當(dāng)遵循簡單、對稱的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以減少偏心;二是應(yīng)當(dāng)保證質(zhì)量和剛度變化均勻，避免樓層錯層問題;三是盡量設(shè)計合理的平面長度，且建筑物突出的長度也應(yīng)該符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn);四是盡量避免采用角部重疊的平面圖形以及細(xì)腰形平面圖形。如早前發(fā)生在墨西哥的地震，相關(guān)人員在地震發(fā)生后對房屋的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。據(jù)數(shù)據(jù)表明，建筑物剛度明顯不對稱會增加15%的地震破壞率，拐角形建筑會增加42%的地震破壞率，因此，高層建筑施工人員應(yīng)該科學(xué)合理的設(shè)置建筑平面。此外，現(xiàn)澆鋼筋混凝土高層建筑適用高度的確定需要考慮地區(qū)的地震烈度，如高層建筑的抗震墻在烈度系數(shù)達(dá)到6的地區(qū)，其最高適宜高度為130米;在烈度系數(shù)為7的地區(qū)，最高適宜高度為120米。總之，合理的高層建筑物平面布局是保證高層建筑抗震能力的關(guān)鍵。

2．3合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計

高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計不僅要滿足抗震要求，還要滿足經(jīng)濟(jì)、功能齊全、施工技術(shù)等要求。在設(shè)計高層建筑結(jié)構(gòu)時要考慮實際的場地環(huán)境和建筑物本身的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。另外，結(jié)構(gòu)的設(shè)計還應(yīng)該滿足對稱性。總之，對于高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)該從各個方面綜合考慮。首先，高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計需要考慮多種影響因素，除材料、施工、地基、防烈度等因素外，還要考慮經(jīng)濟(jì)因素，之后才能確定建筑物結(jié)構(gòu)類型。有利于防震的建筑平面設(shè)計包括方形、圓形、矩形、正六邊形、正八邊形等，不利于防震的建筑平面設(shè)計包括多塔形、錯層、樓板開口等。次外，如果建設(shè)的高層建筑屬于純框架高層建筑，那么設(shè)計人員應(yīng)避免出現(xiàn)框架柱傾斜、樓體傾斜等問題。因為如果框架柱傾斜，一旦發(fā)生地震就會出現(xiàn)剪切破壞問題，造成高層建筑的嚴(yán)重?fù)p壞。其次，更為重要的是結(jié)構(gòu)設(shè)計一定要遵循對稱原則，避免扭轉(zhuǎn)問題的出現(xiàn)。如果高層建筑結(jié)構(gòu)采取對稱的結(jié)構(gòu)，那么當(dāng)發(fā)生地震時，其建筑物只會發(fā)生平移震動，建筑物各個部分的受力比較均勻，從而降低地震對高層建筑的破壞程度。

2．4設(shè)置多條防震線

設(shè)置防震線是為了提高高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震系數(shù)，提高建筑物體的穩(wěn)固性。之所以設(shè)置多條防震線是因為建筑物中各個部分的結(jié)構(gòu)和功能是不相同的，設(shè)計相應(yīng)的反震線能整體提高高層建筑物的抗震能力。設(shè)置多條防震線的優(yōu)勢在于如果發(fā)生地震時，第一道防線的抗側(cè)力構(gòu)件在遭到破壞之后，其地震的沖擊力和破壞力就會減弱。這樣當(dāng)?shù)卣鸾?jīng)過多道防震線之后，地震的破壞力就會降到最低。如尼加拉瓜的馬拉瓜市的美洲銀行大廈，就是應(yīng)用多道防震線的典型建筑，其大樓采用的是11.6米*11.6米的鋼筋混凝土芯筒作為主要的抗震和防風(fēng)構(gòu)件，并且該芯筒又由四個小芯筒組成。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，該高層建筑對于地震的反應(yīng)用數(shù)據(jù)表示是，當(dāng)發(fā)生地震時，其四個小芯筒的結(jié)構(gòu)底部地震剪力值達(dá)到了27000KN，結(jié)構(gòu)底部地震傾覆力矩達(dá)到了370000KN•m，其結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)位移值為120毫米。總而言之，設(shè)置多條防震線提高高層建筑物防震能力的重要手段。尤其是在社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的背景下，重視抗震概念的設(shè)計是延長高層建筑物使用年限，提高我國建筑工藝水平的關(guān)鍵。

3總結(jié)

綜上所述，隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的不斷增長，高層建筑物的數(shù)量也在迅速增長。因此，做好高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震概念設(shè)計就凸顯的尤為重要。將抗震概念設(shè)計應(yīng)用到高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，不僅要考慮高層建筑結(jié)構(gòu)施工的各個方面，還要考慮各種外界因素以及抗震標(biāo)準(zhǔn)。這樣才能提高高層建筑的穩(wěn)定性，降低地震給高層建筑造成的危害程度，從而保證人們生命和財產(chǎn)的安全。

作者:周寶學(xué) 單位:浙江華坤建筑設(shè)計院有限公司

參考文獻(xiàn):

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［2］李國珍．高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中抗震概念設(shè)計的應(yīng)用淺析［J］．江西建材，2014，02∶29．

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計論文范文第5篇

關(guān)鍵詞：高層建筑 梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu) 設(shè)計

1高層建筑結(jié)構(gòu)的相關(guān)問題

1.1 結(jié)構(gòu)的超高問題：在抗震規(guī)范和高規(guī)范中，對結(jié)構(gòu)的總高度有著嚴(yán)格的限制，尤其是新規(guī)范中針對以前的超高問題，除了將原來的限制高度設(shè)定為A級高度以為，增加了B級高度，處理措施與設(shè)計方法都有較大改變。在實際工程設(shè)計中，出現(xiàn)過由于結(jié)構(gòu)類型的變更而忽略該問題，導(dǎo)致施工圖審查時未予通過，必須重新進(jìn)行設(shè)計或需要開專家會議進(jìn)行論證等工作的情況，對工程工期、造價等整體規(guī)劃的影響相當(dāng)巨大。

1.2 短肢剪力墻的設(shè)置問題：在新規(guī)范中，對墻肢截面高厚比為5～8的墻定義為短肢剪力墻，且根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和實際經(jīng)驗，對短肢剪力墻在高層建筑中的應(yīng)用增加了相當(dāng)多的限制，因此，在高層建筑設(shè)計中，結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)盡可能少采用或不用短肢剪力墻，以避免給后期設(shè)計工作增加不必要的麻煩。

1.3 嵌固端的設(shè)置問題：由于高層建筑一般都帶有二層或二層以上的地下室和人防，嵌固端有可能設(shè)置在地下室頂板，也有可能設(shè)置在人防頂板等位置，因此，在這個問題上，結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師往往忽視了由嵌固端的設(shè)置帶來的一系列需要注意的方面，如：嵌固端樓板的設(shè)計、嵌固端上下層剛度比的限制、嵌固端上下層抗震等級的一致性、在結(jié)構(gòu)整體計算時嵌的設(shè)置、結(jié)構(gòu)抗震縫設(shè)置與嵌固端位置的協(xié)調(diào)等問題，而忽略其中任何一個方面都有可能導(dǎo)致后期設(shè)計工作的大量修改或埋下安全隱患。

2轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計原則

2.1轉(zhuǎn)換層設(shè)計原則

2.1.1轉(zhuǎn)換層的豎向布置

轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)可根據(jù)其建筑功能和結(jié)構(gòu)傳力的需要，沿高層建筑高度方向一處或多處靈活布置；也可根據(jù)建筑功能的要求，在樓層局部布置轉(zhuǎn)換層，且自身的這個空間既可作為正常使用樓層，也可作技術(shù)設(shè)備層，但應(yīng)保證轉(zhuǎn)換層有足夠的剛度，以防止沿豎向剛度過于懸殊。對大底盤多塔樓的商住建筑，塔樓的轉(zhuǎn)換層宜設(shè)置在裙房的屋面層，并加大屋面梁、板尺寸和厚度，以避免中間出現(xiàn)剛度特別小的樓層，減小震害。對部分框支剪力墻高層建筑結(jié)構(gòu)，其轉(zhuǎn)換層的位置，7度區(qū)不宜超過第5層，8度區(qū)不宜超過第3層。轉(zhuǎn)換層位置超過上述規(guī)定時，應(yīng)作專門研究并采取有效措施。 2.1.2轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)布置

研究得出，底部轉(zhuǎn)換層位置越高，轉(zhuǎn)換層上、下剛度突變越大，轉(zhuǎn)換層上、下內(nèi)力傳遞途徑的突變就越加劇；此外，轉(zhuǎn)換層位置越高，落地剪力墻或簡體易出現(xiàn)受彎裂縫，從而使框支柱的內(nèi)力增大，轉(zhuǎn)換層上部附近的墻體易于破壞。總之，轉(zhuǎn)換層位置越高對抗震越不利。

底部帶轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換層上部的部分豎向構(gòu)件不能直接連續(xù)貫通落地，因此，必須設(shè)置安全可靠的轉(zhuǎn)換構(gòu)件。按現(xiàn)有的工程經(jīng)驗和研究結(jié)果，轉(zhuǎn)換構(gòu)件可采用轉(zhuǎn)換大梁、斜撐、箱形結(jié)構(gòu)以及厚板等形式。由于轉(zhuǎn)換厚板在地震區(qū)使用經(jīng)驗較少，可在非地震區(qū)和6度抗震設(shè)計時采用，對于大空間地下室，因周圍有約束作用，地震反應(yīng)小于地面以上的框支結(jié)構(gòu)，故7，8度抗震設(shè)計時的地下室可采用厚板轉(zhuǎn)換層。

2.1.3轉(zhuǎn)換層的抗震設(shè)計

為保證設(shè)計的安全性，規(guī)定部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的位置設(shè)置在3層以上時，其框支柱、剪力墻底部加強(qiáng)部位的抗震等級宜按高規(guī)規(guī)定提高一級采用，提高其抗震構(gòu)造措施，而對于底部帶轉(zhuǎn)換層的框架一核心簡結(jié)構(gòu)和為密柱框架的簡中簡結(jié)構(gòu)的抗震等級不必提高。對轉(zhuǎn)換層的轉(zhuǎn)換構(gòu)件水平地震作用的計算內(nèi)力需調(diào)整增大；8度抗震設(shè)計時，還應(yīng)考慮豎向地震作用的影響。

3梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計

由框支主梁承托轉(zhuǎn)換次梁及次梁上的剪刀墻，其傳力途徑多次轉(zhuǎn)換，受力復(fù)雜。框支主梁除承受其上部剪力墻的作用外，還需要承受梁傳給的剪力，扭矩和彎矩，框支主梁易受剪破壞。對于有抗震設(shè)防要求的建筑，為了改善結(jié)構(gòu)的受力性能，提高其抗震能力，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)平面布置時，可以將一部分剪力墻落地，并貫通至基礎(chǔ)，做成落地剪力墻與框支墻與剪力墻協(xié)同工作的受力體系。

3.1轉(zhuǎn)換梁的設(shè)計

轉(zhuǎn)換梁的截面尺寸一般宜由剪壓比計算確定，以避免脆性破壞和具有合適的含箍率。轉(zhuǎn)換梁不宜開洞，若需要開洞，洞口宜位于梁中和軸附近。洞口上、下弦桿必須采取加強(qiáng)措施，箍筋要加密，以增強(qiáng)其抗剪能力。上、下弦桿箍筋計算時宜將剪力設(shè)計值乘放大系數(shù)1．2。當(dāng)洞口內(nèi)力較大時，可采用型鋼構(gòu)件來加強(qiáng)。

轉(zhuǎn)換梁的混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C30。

3.2框支柱的設(shè)計

框支柱截面尺寸一般系由其軸壓比計算確定。地震作用下框支柱內(nèi)力需調(diào)整：抗震設(shè)計時，框支柱的柱頂彎矩應(yīng)乘以放大系數(shù)，并按放大后的彎矩設(shè)計值進(jìn)行配筋；剪力調(diào)整：框支柱承受的地震剪力標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按下列規(guī)定采用：框支柱的數(shù)目不多于1 0根時，當(dāng)框支層為1-2層時，每層第根柱承受的剪力應(yīng)至少取基底剪力的2%；當(dāng)框支層為3層及3層以上時，各層每根柱所受的剪力應(yīng)至少取基底剪力的3%；框支柱的數(shù)目多于10根時，當(dāng)框支層為l-2層時，每層每根柱承受的剪力之和應(yīng)取基底剪力的20%；當(dāng)框支層為3層及3層以上時，每層框支柱承受剪力之和應(yīng)取基底剪力的30%；框支柱剪力調(diào)整后，應(yīng)相應(yīng)調(diào)整框支柱的彎矩及柱端梁的剪力、彎矩，框支柱軸力可不調(diào)整。

4設(shè)計實例工程

4.1工程概況

某綜合大廈,總建筑面積為28000m2,地下室1層,地上22層。其中1～4層為商業(yè)樓層,1層層高是5.1m,2～4層層高均是4.2m,5～22層為住宅,層高均為3m。 4層設(shè)置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層兼設(shè)備層,轉(zhuǎn)換層以上為住宅樓(純剪力墻結(jié)構(gòu)),以下為框架―剪力墻結(jié)構(gòu)。該建筑位于六度抗震區(qū),建筑場地為Ⅱ類。

4.2梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計要點(diǎn)

4.2.1結(jié)構(gòu)平面布局為了提高其抗震能力,改善結(jié)構(gòu)的受力性能,對于有抗震設(shè)防要求的建筑,為了改善結(jié)構(gòu)的受力性能,提高其抗震能力,在對有抗震設(shè)防要求的建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)平面布置時,可以將一部分剪力墻落地,并貫通至基礎(chǔ),做成框支墻與落地剪力墻協(xié)同工作的受力體系。

該工程上部為純剪力墻結(jié)構(gòu),底部為體型規(guī)則、簡單的框架――剪力墻結(jié)構(gòu)。

南北向剛度中心與質(zhì)量中心偏差不超過2米,東西向完全對稱,為了增強(qiáng)抗扭效果,除核心筒外的其余剪力墻應(yīng)盡量沿周邊均勻、分散布置。

4.2.2結(jié)構(gòu)豎向布置高層建筑的豎向體型宜規(guī)則、均勻,避免有過大的外挑和內(nèi)收,可根據(jù)其建筑功能和結(jié)構(gòu)傳力的需要,沿高層建筑高度方向一處或多處靈活布置;也可以按照建筑功能需要,在樓層局部布置轉(zhuǎn)換層。對于框支剪力墻結(jié)構(gòu)高層建筑7度區(qū)不宜在第五層以上設(shè)置轉(zhuǎn)換層,8度區(qū)不宜在第三層以上設(shè)置轉(zhuǎn)換層。抗震設(shè)計的高層建筑結(jié)構(gòu),其樓層側(cè)向剛度不宜小于相鄰上部樓層側(cè)向剛度的70%或其上相鄰三層側(cè)向剛度平均值的80%。

該工程的豎向布置設(shè)計遵循“強(qiáng)化下部,弱化上部”的原則。盡量減少轉(zhuǎn)換層上部剪力墻數(shù)目,控制剪力墻厚度。轉(zhuǎn)換層以下剪力墻中,核心筒部分的厚度取為400mm,其余部分的厚度取為350mm。為了增強(qiáng)底部剛度,在底部增設(shè)部分剪力墻,且還要讓核心筒兩側(cè)各有一片剪力墻落地。可選用C50混凝土,以提高底部柱、墻混凝土強(qiáng)度等級。

4.2.3抗震等級的確定抗震等級是根據(jù)建筑物設(shè)防烈度和建筑物使用功能的重要性確定的,根據(jù)《建筑抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》(GB50223)的規(guī)定,建筑工程分為四個抗震設(shè)防類別:特殊設(shè)防類(甲類)、重點(diǎn)設(shè)防類(乙類)、標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類(丙類)、適度設(shè)防類(丁類)。當(dāng)剪力墻轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)置在三層以上時,為了保證設(shè)計的安全性,框支柱、剪力墻底部加強(qiáng)部位的抗震等級應(yīng)提高一級。另外,在8度抗震設(shè)計時,還應(yīng)考慮豎向地震作用的影響。