从历次地震看，底部空旷的建筑物遭受破坏是普遍现象，主要是底部空旷形成了结构的软弱层，软弱层的位移变形大，钢筋混凝土柱承受不了大变形而破坏。有些柱子则因承载力不足而造成薄弱层破坏。地震时附近没有发生地面裂缝或其他地面变形，建筑物主要是经受地面摇晃振动，底层柱子严重破坏，裙房柱子全部是普通配箍柱，混凝土全部碎裂，竖向钢筋压屈，主楼底部为螺旋配箍柱，保护层脱落。......
2025-09-30
高层建筑结构设计要求沿竖向刚度均匀，避免软弱层和鞭梢效应
【摘要】：通常在较柔软的塔楼下面设置大底盘也可能由于鞭梢效应而加大上部塔楼的地震反应。在方案阶段要采取措施，当大底盘高度占总高度的比例较大（楼层多）时，容易加大鞭梢效应，宜尽量减少下部大底盘和上部塔楼的刚度差；在计算时多取振型数可使计算结果反映出鞭梢效应的影响；一方面采取措施减小鞭梢效应，另一方面构件设计也要有相应措施，例如在鞭梢效应大的部分楼层加大设计内力，加大它们的承载力等。
结构宜做成上下等宽或由下向上逐渐减小的体型，更重要的是结构的抗侧刚度应当沿高度均匀，或沿高度逐渐减小。竖向刚度是否均匀，也主要涉及剪力墙的布置。框支剪力墙是典型的沿高度刚度突变的结构，它的主要危险在于框支层的变形大，未采取措施的框支层总是表现为薄弱层，见图5-5a，全部由框支剪力墙组成的结构几乎不可避免地会遭受严重震害。
图5-5 沿高度刚度不均匀
a）框支剪力墙的变形 b）中间楼层软弱或大刚度 c）鞭梢效应
通常引起竖向刚度不均匀的情况还有：在某个中间楼层抽去剪力墙，或在某个楼层设置刚度很大的实腹梁或转换构件（结构加强层或转换层），见图5-5b，楼层的刚度突然减小或突然加大都会使该层及其附近楼层的地震反应（位移和内力）发生突变而产生危害。关于加强层和转换层的设计概念详见第9章。(https://www.chuimin.cn)
由于建筑物立面有较大的收进或顶部有小面积的突出小房间造成建筑立面体型沿高度突变，或者为了加大建筑空间而顶部减少剪力墙等，都可能使结构顶部少数层刚度突然变小，这可能加剧地震作用下的鞭梢效应，顶部的侧向甩动变形过大也会使结构遭受破坏，见图5-5c。
通常在较柔软的塔楼下面设置大底盘（独立塔楼或多个塔楼）也可能由于鞭梢效应而加大上部塔楼的地震反应。在方案阶段要采取措施，当大底盘高度占总高度的比例较大（楼层多）时，容易加大鞭梢效应，宜尽量减少下部大底盘和上部塔楼的刚度差；在计算时多取振型数可使计算结果反映出鞭梢效应的影响；一方面采取措施减小鞭梢效应，另一方面构件设计也要有相应措施，例如在鞭梢效应大的部分楼层加大设计内力，加大它们的承载力等。
巨型框架结构和脊骨结构是在不规则的建筑中使结构上下刚度一致的较好的结构体系，它在建筑体型和建筑平面布置变化较多的情况下，结构不受影响，设计规则结构。但是，这种体系，也必须在建筑师的积极配合下才能实现。
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