按照我国“抗震规范”给出的反应谱计算，长周期结构地震作用很小，计算得到的剪重比小于规范规定的数值，规范要求调整结构刚度，加大地震作用，以满足最小剪重比的要求。此外，结构振动特性和变形的大小不仅与结构刚度有关，还与场地土有关，当结构自振周期与场地土的卓越周期接近时，建筑物的地震反应会加大，无论振动变形还是地震力都会加大。......
2025-09-30
高层建筑结构概念设计：破坏形态与承载力
【摘要】：结构各层的承载力宜自下而上均匀地减小，减小的幅度应符合地震作用的内力包络图，避免出现承载力薄弱层。要尽可能预见所设计结构的可能破坏部位，在复杂结构中更是要通过概念分析和结构计算估计受力不利部位和薄弱部位。结构工程师应该预期结构的合理破坏模式，应该通过必要的内力调整控制结构的破坏模式。
结构各层的承载力宜自下而上均匀地减小，减小的幅度应符合地震作用的内力包络图，避免出现承载力薄弱层。应当注意的是，由于地震作用下构件内力是通过振型组合得到的，振型组合使构件内力丧失平衡关系，不能只盲目地按照内力组合结果配置钢筋，而应当从概念设计角度均衡上下各层构件的承载力，使其自下而上均匀地减小，避免出现中间某一层承载力突然减小的情况。
要尽可能预见所设计结构的可能破坏部位，在复杂结构中更是要通过概念分析和结构计算估计受力不利部位和薄弱部位。结构工程师应该预期结构的合理破坏模式，应该通过必要的内力调整控制结构的破坏模式。有些部位可有意识地使它提早屈服，有些部位则应有意识地提高其承载力，推迟它的屈服或破坏，例如强柱弱梁就是设计时一种有意识的控制，是尽可能使框架按有利于抗震的梁铰机制设计构件屈服次序的措施；有些部位可提高承载力，甚至使它在大地震下也不屈服，例如某些框支构件和不允许出现破坏的关键部位。这也就是现在抗震性能设计的基本思路和目标，在抗震性能设计时要找到“关键构件”就必须运用概念设计的方法。
图5-6是美国旧金山一座48层的圆形办公楼——101 California Building的立面和平面图，这是一幢在强烈地震区而又特别不规则的建筑[47]。该建筑采用沿周边布置的钢框筒结构，但是1～7层有半边没有楼板，形成7层高的阳光空间，出现了7层高的、刚度很小的细长柱，见图5-6e，7层以下已无法构成框筒结构，设计时采取的措施之一，就是在12层以下设置核心钢框筒（柱距较小，并设置斜撑），8～12层楼板为现浇混凝土楼板，内设水平钢支撑加强，见图5-6d，加强楼板刚性有利于将外框筒的剪力传递到内筒，不仅要求剪力完全由内筒承担，还要求12层以下的内框筒柱和外柱在大震下都保持弹性，只允许有10%～15%的梁屈服，虽然这是钢结构，但这种根据具体情况控制结构和构件承载力的概念设计可供读者参考。
还有些部位则宜减弱其承载力，使它早出现塑性铰，以便保护其相邻的重要构件，例如将长度较大的剪力墙用开洞和弱连梁的方法将它断开成长度较短的剪力墙，由于弱连梁容易出铰，长度很大的剪力墙被分割成截面高度较小的、长细比较大的剪力墙，延性较易得到保证。又如，与剪力墙相交、又不在剪力墙平面内的大梁的端弯矩可能使剪力墙平面外受弯，如果将大梁端部配筋减弱，使它提早出现塑性铰，可以减小剪力墙平面外弯矩和变形，从而保护剪力墙。
(https://www.chuimin.cn)
图5-6 美国旧金山48层办公楼
a）实景照片 b）外围框架 c）7层以下平面图 d）8～12层刚性楼盖 e）剖面示意
钢筋混凝土结构中，“结构控制”的设计概念应用十分广泛，也可以说，它是抗震性能设计方法的基础，有一些在规范和规程中是明确规定的，而更多的设计概念则要依靠结构工程师坚实的力学基础和对结构破坏机制的充分了解，加以灵活运用才能实现。
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