简述结构抗震设计原则(6篇)

简述结构抗震设计原则篇1

关键词:混凝土重力坝;反应谱;Ansys软件分析;有限元;应力叠加

中图分类号:TV641文献标识码:A文章编号:1009-2374(2010)03-0030-03

随着计算机的飞速发展和广泛应用以及有限元理论的日益完善,ANSYS等大型通用有限元分析软件被日益广泛地应用到水利水电工程结构设计中。ANSYS软件作为一个大型通用有限元分析软件,可以对结构在各种外荷载条件下的受力、变形、稳定性及各种动力特性做出全面分析。

根据《水工建筑物抗震设计规范》(DL5073-2000),设计烈度为7、8、9度的1、2、3级的混凝土重力坝需要进行抗震设计。

云南省水利资源丰富,是水利大省,同时,也是地震多发区,很多电站的坝址区设计地震烈度≥7度,因而在水利工程设计中,抗震设计是不可忽视的部分。

一、结构的地震作用效应的计算方法

目前结构抗震设计规范所提到的结构的地震作用效应的计算方法有动力法和拟静力法两类。其中动力计算方法又包括:底部剪力法、振型分解反应谱法及时程动力分析法。

时程动力分析法是将表示地面加速度的地震波a0(t)直接输入结构的动力方程,求解结构振动时的位移x(t)。时程动力分析法在理论上比较精确,但也比较复杂。特别是目前结构抗震设计规范未对时程动力分析法所得结果的处理以及设计标准做详细规定。

振型分解反应谱法及底部剪力法都是动力法中的反应谱法,即按标准反应谱、考虑地震时的地面加速度a0(t)所引起的结构自身的加速度动力反应,并以作用在结构上的地震惯性力来表示,把动力问题转化为静力问题处理。振型分解反应谱法是综合考虑了结构在不同振型时的地震反应,而底部剪力法则只考虑结构的第一振型(基本振型)时的反应,是一种简化计算方法。

拟静力法是将结构的重力作用、设计地震加速度与重力加速度的比值、给定的动态分布系数三者乘积作为设计地震力的静力分析方法。在确定地震作用后,将其作为静力荷载施加于建筑结构,与静力荷载作用的情况一样进行结构分析。

根据《水工建筑物抗震设计规范》(DL5073-2000),工程抗震设防类别为甲类(场地基本烈度≥6度的1类壅水建筑物)时,地震作用效应的计算需采用动力法。目前采用振型分解反应谱法进行水工建筑物抗震设计相对简单易行,是采用最多的动力计算方法。

二、振型分解反应谱法

根据结构动力学的基本求解理论可得多自由度体系的弹性动力方程为:

(1)

对于无阻尼外荷载的自由振动问题,阻尼项和外力均为0,于是,动力方程改为:

(2)

由于弹性体的自由振动总可以分解为一系列的简谐振动的叠加,为了确定弹性体的自由振动的固有频率及相应的振型,可以考虑如下的简谐振动的解:

(3)

其中{g}是位移{x(t)}的振幅列向量,它与时间t无关,?棕是固有频率,将公式(3)代入公式(2)可得:

(4)

于是,要找如公式(4)的简谐振动就要转为?棕2和非零向量{g},使其满足公式(2)。这就是广义特征值问题。求得的?棕就是振动的固有频率,{g}就是给出的相应的振型。

三、振型分解反应谱法在的ANSYS中的实现

根据《水工建筑物抗震设计规范》(DL5073-2000),除了窄河谷中的土石坝和横缝经过灌浆的重力坝外,重力坝、水闸、土石坝均可取单位宽度或单个坝(闸)段进行抗震计算。本文以某混凝土重力坝非溢流坝段典型剖面为例,介绍混凝土重力坝振型分解反应谱平面有限元计算过程。本工程基本设计烈度为8度,设计地震加速度为0.2g(重力加速度g=9.81m/s2)。

(一)模型及边界条件

在ANSYS软件中,采用振型分解反应谱法进行结构的地震计算时,所有材料的非线性特性均失效,因而对于平面分析,可采用Plan42单元进行计算;另外,除材料自重外,所有外加荷载均不参与计算,因而,计算模型不施加外荷载。

材料参数:采用线弹性模型,需要输入坝体混凝土及基岩的容重和弹性模量,在此,坝体混凝土的动态弹性模量采用静态弹性模量的1.3倍,而基岩的动态弹性模量与静态弹性模量相同。

计算范围:取坝体上、下游以及底面基岩均取约1.5倍坝高进行计算,基岩仅考虑弹性,因而采用无质量单元。

边界约束条件:基岩上下游边界和底部边界均施加法向约束。

单元类型:坝体采用平面四节点单元(plane42),考虑坝体纵缝不进行灌浆,坝体按平面应力问题进行计算,基岩按平面应变问题进行计算;考虑坝体上游面的动水压力,采用单质点质量单元(mass21)。

(二)模态分析

根据《水工建筑物抗震设计规范》(DL5073-2000),一般情况下,水工建筑物可只考虑水平向地震作用,设计烈度为8、9度的1、2级重力坝等壅水建筑物应同时计入水平向和竖向地震作用。当同时计算水平向和竖向地震作用效应时,总的地震作用效应也可将竖向地震作用效益乘以0.5的遇合系数后与水平向地震作用效应直接相加。

1.各阶振型和频率计算。采用ANSYS计算软件中的模态分析选项:antype,modal。用子空间法提取前10节模态:modopt,subsp,10。求解后用ansys后处理模块post1即可得出前十阶振型和频率。

考虑水平向地震时,地震加速度采用设计地震加速度ah,用考虑上游面动水压力的计算模型(满库模型)进行模态分析,提取前十阶振型和各阶频率。

考虑竖向地震时,地震加速度采用设计地震加速度的2/3,即av=2an/3,用不考虑上游面动水压力的计算模型(空库模型)进行模态分析,提取前十阶振型和各阶频率。

2.反应谱谱值计算。《水工建筑物抗震设计规范》(DL5073-2000)给出的设计反应谱见图1:

其中,对于混凝土重力坝,?茁max=2.0,一类场地Tg=0.2s。

由上节所述反应谱计算所得各阶振型求出前十阶周期,查设计反应谱,得出各阶反应谱值,作为下一阶段反应谱分析的输入数据。

本算例典型坝段各阶自振频率和反应谱值见表1:

(三)反应谱分析及模态扩展

分别将水平地震作用和竖向地震作用下模态分析得出的坝体各阶频率和反应谱谱值输入,进行反应谱分析,并进行10阶模态扩展,得出各阶反应谱分析结果。

设置分析类型为反应谱分析:antype,spectr。

设置地震作用方向:sed,x,y,z;其中x,y,z为分析开关,考虑该方向的地震作用时设置为1,不考虑该方向地震作用时设置为0。

输入各阶频率:Freq,f1,f2,……,f9;Freq,f10;其中f1～f10为坝体第1～第10阶频率。

输入各阶频率所对应的反应谱谱值:Sv,0.05,d1,d2,……,d9;Sv,0.05,d10,其中d1～d10为坝体第1～第10阶反应谱谱值。

进行模态扩展:expass,on;mxpand,10,yes,0.005

(四)合并模态

对各阶模态响应进行平方根组合,得到反应谱分析结果。将竖向地震作用的反应谱分析结果乘以0.5,并与水平地震作用叠加,得坝体动力分析结果。

用平方根法合并模态:srss,0.05,disp。

求解后读取模态合并结果文件file.mcom。即可得水平向或竖向的反应谱分析结果,又post1后处理模块可得出坝体各节点应力状态及位移状态。

四、计算结果的处理

由于任何水工结构都不可能仅受地震荷载作用,要完整考虑坝体的受力状态,通常考虑正常运行工况与地震工况的组合。由于振型分解反应谱法计算所得结果仅为坝体内某点在相应地震烈度的作用下的最大可能应力及位移,不计应力和位移的方向,因而需考虑动、静应力及位移的叠加。本文介绍了目前常用的最不利组合原则和全拉全压原则两种目前最常用的原则。

(一)最不利组合原则

按最不利组合原则组合静态反应和动态反应得到综合反应。

综合位移组合原则为:对于坝体同一结点,如果x轴方向(y轴方向和z轴方向相同)静态位移为正值时,就把x轴方向动态位移作为正值与静态位移进行叠加;如果x轴方向(y轴方向和z轴方向相同)静态位移为负值,就把x轴方向动态位移作为负值与静态位移进行叠加。静动态荷载作用下的综合位移,按照此原则进行组合最为不利。

综合应力组合原则为:对于坝体同一结点,如果静态某一应力分量为负时,该部位的动态相应应力分量数值小于其静态应力分量的绝对值时,把动态相应应力分量作为负值与静态应力分量进行叠加;其他条件下(包括静态某一应力分量为负时,该部位的动态相应应力分量数值大于其静态应力分量的绝对值和静态应力分量为正时两种情况)把动态应力分量作为正值与相应静态应力分量进行叠加。静、动态荷载作用下的综合应力按照上述原则进行组合对坝体的抗拉和抗压强队安全最为不利,在此称应力组合原则为“强度最不利应力叠加原则”。

最不利组合原则考虑了位移和强度在不同情况下使用不同的组合原则,理论上比较科学。但采用此方法需对结构每个节点的各方向应力及各方向位移一一进行判断,分别计算,计算较为复杂。

(二)全拉全压原则

全拉全压原则先将所用应力均看作是正值(拉)与静力状态下各节点的应力进行迭加,得出静+动的计算结果,然后将所有应力均看作是负值(压),与静力状态下的各结点应力进行迭加,得出静-动的计算结果,将两套迭加成果均列出来进行分析比较。同样,位移也采用同样的方法进行处理。

全拉全压原则计算时只需将反应谱计算结果与静力状态计算结果直接计算较为简便。

图2为由全拉全压法求得的坝体竖向位移等值线图,图3为坝体第一主应力等值线图。

五、结语

由于地震作用的复杂性和不可预见性,地震高烈度区混凝土重力坝的抗震设计、计算方法仍在实践中不断发展。作为设计人员,往往希望采用相对简单易行、计算成果可以指导设计的计算方法。本文简要介绍了混凝土重力坝抗震动力分析中最常用的动力计算方法――振型分解反应谱法的分析过程,并以某混凝土重力坝典型非溢流坝段为例,介绍了该计算方法在大型有限元软件ANSYS中的应用,介绍了计算结果的两种常用处理方法,对一般大、中型混凝土重力坝进行快速抗震分析有一定的参考价值。

参考文献

[1]中华人民共和国电力行业标准.水工建筑物抗震设计规范(DL5073-2000)[S].北京:水利水电出版社,2000.

[2]周氐,张定国,钮新强.水工混凝土结构设计手册[S].北京:中国水利水电出版社,1999.

简述结构抗震设计原则篇2

关键词：建筑结构设计；结构概念；应用

中图分类号：S611文献标识码：A文章编号：

随着社会经济水平的发展，人们对于建筑的安全性、环保性以及舒适性等方面也有了更高的要求。因此将结构概念应用于新时代的建筑设计工作当中已经成为了建筑行业的重要趋势。深入研究结构概念在建筑结构设计中的应用，将更好的推动建筑设计工作的发展。

一、结构概念应用于建筑结构设计当中的意义

（一）具有更全面、更立体、更精准的先进意义。

1.在目前普遍采用的概率极限状态理论前，我国结构计算理论经历了经验估算、容许应力法、破损阶段计算、极限状态计算等阶段。现行的GBJ68-84《建筑结构设计统一标准》则采用以概率理论为基础的结构极限状态设计准则。概率理论虽具有一定的先进性，但也有一定的局限性，比如在运算过程只能视作近似概率法，带有一定的局限性。并且要准确估计建筑物的真正承载力光凭极限状态设计是很难做到的[1]。

2.结构概念设计是指不经复杂的数值计算,从整体角度来确定建筑结构的总体布置和结构措施，其主要依据为整体结构体系和结构子体系之间的力学关系,相对刚度关系,结构破坏机理,实验现象和工程经验所获得的结构设计原则和设计思想,。高质量的设计工作要求我们着眼在具体空间结构体系整体研究上。一个结构工程师只有根据专业理论知识和工程实践经验,结合简单估算对一个结构工程进行整体优化同时，应把结构概念应用到实际建筑结构设计工作中去，这要求对整体结构体系与各基本分体系之间的力学关系有透彻的认识[2]。

（二）对建筑的抗震能力起到关键作用。

为了保证准确性，在进行结构分析时必须充分考虑结构的空间作用、结构材料的非弹性性质和时效、阻尼变化等多种因素。因此，工程抗震问题必须立足于结构概念，而不是完全依赖计算设计来解决，通过结构概念的应用，可以避免结构出现敏感的薄弱部位，使整体建筑结构发挥减震的关键作用。在隔震设计中,灵活运用悬吊隔震可以很好地降低水平地震作用,极大程度上减轻震害。

（三）掌握和运用结构概念的设计方法，是提高设计水平的一种有效途径。

二、建筑结构设计中的结构概念应用

（一）拓宽设计思路的应用。

结构工程师对计算工作准确性往往缺少清醒的认识,过分相信控制解,忽略更为重要的概念设计方法。传统的结构计算理论的研究和结构设计存在很大的缺陷，过分关注如何提高结构抗力R，容易导致因混凝土使用等级增高、配筋量增大，产生的高额造价。结构工程师在工程建设过程中往往只注意到不超过最大配筋率，造成胖柱、肥梁、深基础等一系列问题。

比如抗震设计，传统的方法先是根据初定的尺寸、混凝土等级算出结构刚度，再由结构刚度算出地震力，然后算配筋。这样将会增加结构的刚度，反而使地震作用效应增强。

因此可考虑将结构概念应用在抗震设计中，降低作用效应S。结构耗能减震技术是在结构物某些部位（如支撑、剪力墙、连接缝戒连接件）设置耗能（阻尼）装置（戒元件），通过该装置产生摩擦，弯曲（戒剪切、扭转）弹塑性（戒粘弹性）滞回变形来耗散戒吸收地震输入结构的能量，以减小主体结构的地震反应，从而避免结构产生破坏戒倒塌，达到减震控制的目的。60%的地震作用效应可通过合理设计降低，有效提高屋内物品的安全性[3]。

不是一味的加强建筑的坚固度，而是以科学的建筑建构减小地震的作用效应S，这样可以起到事半功倍的作用。事实证明合理应用结构概念，就能拓宽思路，

（二）在建筑抗震结构设计中的应用。

通过在设计中应用结构概念，从宏观上控制结构的抗震性能，保证建筑具有足够的抗震能力应充分考虑以下环节：

1.基础是整个房屋、建筑物的组成部份和基本承重结构。它将房屋的全部荷载与基础自重均匀地传达给地基。所以基础工程必须具有足够的抗震性能。根据地基的地质、水文、冰冻等条件；上部结构材料及施工等因素，采取不同的基础砌筑。

2.重视建筑物结构的设计，在进行建筑结构抗震能力测试时，应尽可能充分发挥构件的延性，实现结构整体足够的延性和变形能力，从而有效降低地震的作用，提高建筑结构的抗震能力。

3.避免不合理设置导致对主体结构的不利影响，强调结构空间整体性，重视对非结构构件的处理，充分利用其对主体结构的有利影响。

4.保证建筑材料的优质性，抗震性能的高低主要取决于建材质量的好坏，包括钢材的抗拉强度、构造柱、芯柱、圈梁等各类构件要求的不同，都会影响房屋的抗震性[5]。

三、结构概念在建筑结构设计中应用原则

（一）合理选择结构方案的原则。

只有一个合理的结构形势和结构体系才能造就一个成功的设计，同一结构单元不宜混用不同的结构体系，结构体系应力求平面和竖向规则，做到受力明确，传力简捷。因此，选择构型之前必须综合分析工程的设计规则、地理环境、材料供应及施工条件等情况，并与其他专业相互协调，最终确定结构方案。

（二）精选计算简图的原则。

结构简图是结构计算的基础，选用不当的计算简图很可能会导致结构事故的发生，因此必须通过分析结构简图采取恰当的结构计算，选择合适的计算简图。另外，计算简图通过相应的构造措施来保证。实际结构允许与设计简图有偏差，但应在误差允许的范围内。

（三）正确分析计算结果的原则。

正确分析计算结果必须通过一定的建筑结构设计软件，目前市场上有关软件种类繁多，而不同的设计软件所计算出的结果也不尽相同，选择合适的设计软件，还应对计算结果认真分析，慎重校核，做出合理判断，这就要求设计师对程序的设计原理及技术条件有广泛的了解。

（四）结构构件设计的原则。

各种结构构件都应进行必要的抗弯、抗剪、抗扭等计算，并采取相应的构造措施。保证构件延性的同时对框架做到“强柱弱梁、强剪弱弯、强节电弱杆件”。

强柱弱梁：使梁端的塑性铰先出、多出，尽量减少或推迟柱端塑性铰的出现。适当增加柱的配筋可以达到上述目的。强剪弱弯：在进行抗震设计中，剪力是通过弯距计算得出的。该原则的目的是防止梁、柱子在弯曲屈服之前出现剪切破坏。适当增加抵抗剪切力的钢筋可以达到上述目的。强节点弱构件：增大节点核心区的组合剪力设计值进行计算。

（五）精选基础方案的原则。

为了确保结构安全和降低工程造价，必须选择合适的基础方案。这就要求设计师根据精确的地质资料来决定。包括工程地质和水文地质条件、建筑体型、有无地下室、上部结构类型和荷载大小等因素，据此做出综合分析，选择经济合理的基础方案，最大限度的发挥地基的潜力。

（六）特殊工程领域应用结构概念的必须性原则。

对特殊工程领域的工程设计，目前我国尚无成熟的规范可遵循，例如风力发电工程，这就需要设计者应用结构概念设计的方法，对一些很难准确计算的因素，可通过结构概念性的分析，采取相应的结构措施来解决。采取理论和实际相结合的方式，分析结构的受力、变形和振动情况，做出合理的结构设计方案。

四、结语

随着工程项目规模的增大，技术越来越复杂，不确定性因素增多，对工程设计的要求也越来越高，运用结构概念设计的思想使得建筑结构设计更加安全、可靠、经济。结构工程师作为结构设计革命的推动者和执行者，必须提高自身的创新能力，真正做到将结构设计广泛运用于建筑设计中。

参考文献：

[1]刘慧芝,李福来.浅析建筑结构设计中的概念设计与技术措施[J].河北省中小企业服务中心,2009(4).

[2]袁明.浅谈结构概念设计[J].江西省建材科研设计院,2008(2).

[3]包乐琪，郭玉霞，陈旭坤.概念设计在建筑结构设计中的应用[J].科技致富导报.2011（14）

[4]周莹辉.浅谈建筑结构设计中概念设计与结构措施[J].商品与质量.2011（6）

简述结构抗震设计原则篇3

关键词：桥梁抗震；静力法；弹性反应谱法；时程分析法；虚拟激励法

中图分类号：TU文献标识码：A文章编号：1672-3198（2009）01-0391-02

1静力法

早期结构抗震计算采用的是静力理论，1900年日本大房森吉提出静力法的概念，它假设结构物各个部分与地震动具有相同的振动。此时，结构物上只作用着地面运动加速度乘以结构物质量所产生的惯性力。即忽略地面运动特性与结构的动力特性因素，简单地把结构在地震时的动力反应看作是静止的地震惯性力（作为地震荷载）作用下结构的内力分析。1915年，佐野提出震度法，即根据静力法的概念提出以结构的10%的重量作为水平地震荷载，于1923年关东大地震后的次年建立了最早的桥梁下部结构工程的抗震分析方法。从动力学的角度分析，把地震加速度看作是结构破坏的单一因素有极大的局限性，因为它忽略了结构的动力特性这一重要因素。只有当结构物的基本固有周期比地面卓越周期小很多时，结构物在地震振动时才可能几乎不产生变形而被当作刚体，静力法才能成立。由于其理论上的局限性，现在已较少使用，但因为它概念简单，计算公式简明扼要，在桥台和挡土结构等质量较大的刚性结构的抗震计算中仍常常用到。

2弹性反应谱法

应用反应谱法进行抗震设计，最关心的是地震力的最大值。对于单质点体系最大地震力的计算式为：

P=m|δ¨g+y¨|max=kH•β•W

式中：KH――水平地震系数；

β――动力放大系数；

W――体系的总重量；

水平地震系数的取值根据抗震设防的烈度水准选用。对于一特定的地震波其加速度反应谱是不规则的，而且一个反应谱总相应于一定的体系阻尼比，实际上我们所使用的规范反应谱，是在输入大量的地震加速度记录后所绘制的很多反应谱曲线经过处理后得到的平均反应谱，平均反应谱在《公路工程抗震设计规范》（004-89）即是动力放大系数β。所以，结构的地震反应，是以卓越周期为主要成分的

地震波激励下的结构的强迫振动。由此即反映出具有不同特征周期的不同场地土对应的反应谱，《公路工程抗震设计规范》（004-89）根据场地土的分类分别规定了5%阻尼比的不同的反应谱曲线。对于多质点体系，其振动方程可用下式表达：

［M］{δ¨}+［C］δ•+［K］{δ}=-［M］{I}δ¨g（t）

式中：［M］――多质点体系的质量矩阵；

［C］――多质点体系的阻尼矩阵；

［K］――多质点体系的刚度矩阵。

上述振动方程一般通过转换到正则坐标和振型坐标用非耦合或正交振型反应叠加求解，将多质点体系分解为多个独立的广义单质点体系，广义单质点体系的最大反应可由反应谱曲线查出。由于地震地面运动更容易激起最低振型而不是较高振型的反应，因此仅仅需要几个振型叠加就能得到近似的而又很好的桥梁地震反应情况，尤其对于大量的少自由度桥梁体系更是如此。一般情况下，广义单质点体系的最大反应不同时发生，因此需要将它们组合起来；同时每个振型对地震反应的贡献也是不同的，每个振型的参与情况可以通过振型参与系数得到，

如下式所示

Pi={φ}i［M］{I}{φ}i［M］{φ}i

振型组合方法是反应谱理论的另一重要问题，是影响桥梁地震反应预测精度的关键因素。目前各国抗震规范采用的组合方法主要是基于平稳随机振动理论的SRSS，CQC等一致激励振型组合方法。最普遍的SRSS法，对于频率分离较好的平面结构的抗震计算有良好的精度，为大多数国家的抗震设计规范所采用，如我国现行部规JTJ004-89，美国的AASHTO规范，欧洲的Eurocode8规范。该方法对于中小桥梁的地震反应计算有较高精度，但对于频率密集的空间结构由于忽略了各振型间的耦合影响，通常会过高或过低地估计结构的地震反应。CQC法是80年代初Wilson等人基于随机过程导出的比例阻尼线性多自由度体系振型组合规则。较好地考虑了密集频率时的振型相关性，克服了SRSS法的不足。

3时程分析法

时程分析可以进行有线弹性材料行为、非线性材料滞回特征、几何非线性效应的模型分析。但是，除了二维或三维空间坐标，必须考虑一个附加的时间坐标。

对桥梁模型进行地震时程分析，有三种可用的分析方法：①时域内的逐步积分，②时域内的标准振型时程的叠加；③频域反应的计算变换到时域内叠加。因为对于一个特定的地震地面运动，线弹性时程反应分析得到的设计信息总量很少，因此方法②和③在总体形式上因依赖于叠加原理而受到限制。进行时程分析可以得到数值上较为精确的分析结果，但是存在着在一些参数难以确定的问题，因而本质仍然比较模糊。其他问题如：输入地震动；简化结构分析模型是否与实际相符；结构-基础-土相互作用问题；结构构件的非线性动力特性和屈服后的行为；数值积分的精度及稳定性等都有待于解决时程分析不仅计算量大，建立模型复杂，而且对分析结果的整理要求也很高，结果的准确性很大程度上取决于输入的地面运动的情况。其主要缺点是计算结果过渡依赖于所选取的加速度时程曲线，离散性很大.为得到较可靠的计算结果常要计算许多时程样本，并加以统计评论，为此需要进行大量的计算.实际上只对特别重要的大跨度结构才使用该法

4Push-over法

Push-over分析方法是将地震荷载等效成侧向荷载，通过对结构施加单调递增水平荷载来进行分析的一种非线性静力分析方法，它研究结构在地震作用下进入塑性状态时的非线性性能。采用对结构施加呈一定分布的单调递增水平力的加载方式，用二维或伪三维力学模型代替原结构，按预先确定的水平荷载加载方式将结构“推”至一个给定的目标位移，来分析其进入非线性状态的反应，从而得到结构及构件的变形能力是否满足设计及使用功能的要求.尽管这一方法还有待进一步完善，但它基本可以满足工程要求。对于桥梁结构来说，Push－over分析方法通常将相邻伸缩缝之间的桥梁结构当做空间独立框架考虑，上部结构通常假定为刚性，分析的初始阶段是对单独的排架墩在所考虑的方向上（顺桥向或横桥向）进行独立的倒塌分析，以获得构件在单调递增水平荷载作用下的整个破坏过程和变形特征，从而发现桥梁结构的薄弱环节。Push-over方法作为一种非线性静力方法，其计算过程简便易于操作，结果可以以图形方式示出，能够计算结构从线弹性、屈服一直到极限倒塌状态的内力、变形、塑性铰位置及转角，找出结构的薄弱部位。

Push-over方法由于其近似假定的存在及对支承条件的考虑等因素，影响了更大范围的推广应用，上述问题仍有待进一步研究。尽管Push-over方法还有待完善，但是它对抗震分析的作用不可低估。Push-over方法可以比较准确地给出构件的屈服顺序、承载的薄弱部位和可能发生的破坏形式等重要的信息，这些对抗震

分析来说十分重要。更重要的是，Push-over方法可作为基于可靠度和功能的结构抗震设计的工具。从长远来看，我国规范中势必引入基于功能的抗震设计要求，因此，工程上需要简便而又有一定精度的地震响应分析方法。对于特定类型的结构，可以选择不同的设计方案，用Push-over方法得到结构失效时能抵抗的最大的水平荷载以及相应的内力和变形状态。这些结果可以方便地用于可靠度指标的计算中。Push-over方法以其方便、快捷、计算较准确、能反映抗震能力与需求的特点，在今后抗震设计方法的发展中有着较大的发展空间。

5虚拟激励法

随机振动是一门应用概率统计方法研究随机荷载作用下结构动力性态的技术学科.上世纪50年代末，由于航天工程的推动，在工程振动的研究中引入了概率和数理统计理论，极大的推动了对随机振动的研究.随机振动描述了客观存在的不确定性，在土木、机械、航空和航海等工程领域得到了广泛应用随机振动方法较充分地考虑了地震发生的统计特性，被广泛认为是一种较为先进合理的抗震分析工具.已被1995年颁布的欧洲桥梁规范采用.大连理工大学建立的虚拟激励法作为一种新的随机振动分析方法，已对被认为很困难的多点非均匀随机激励问题给出精确高效的计算方法，在普通微机上已可快速而精确地计算有数千自由度、几十个地面支座的大跨度多点地震激励问题，达到了实用要求。

虚拟激励法的基本原理

虚拟激励法的基本原理可用图1的单源激励问题予以阐述.

Sxx（ω）为一个零值平稳随机激励x（t）的自功率谱密度；H（ω）为结构频率响应函数，则任意输出响应量y（t）也为平稳随机过程，其功率谱密度如图1（a）右端.当线性系统作用单位简谐激励eiωt时，相应的响应为H•eiωt，如图1（b）.显然，当作用为简谐激励时~x=Sxxeiωt，其相应的响应必为~y=SyyHeiωt，如图1（c）.将带“~”的量称为虚拟量.考虑简谐激励~x=Sxxeiωt作用于该线性系统，容易证明响应量~y和自谱密度函数Syy有如下关系式

~y*~y=|~y|2=|H|2Sxx（ω）=Syy（ω）（1）

同样，容易证明互谱密度函数Sxy、Syx同激励x和响应y之间有如下等式成立

~x*~y=Sxx（ω）e-iωt•Sxx（ω）Heiωt=Sxx（ω）H=Sxy（ω）（2）

~y*~x=Sxx（ω）H*e-iωt•Sxx（ω）eiωt=H*Sxx（ω）=Syx（ω）（3）

在上述虚拟简谐激励~x=Sxx（ω）eiωt作用下，考虑两个响应量~y1、~y2，其相应的频率响应函数分别为H1和H2，如图1（d），则有

~y1*~y2=Sxx（ω）H1*e-iωt•Sxx（ω）H2eiωt=H*1Sxx（ω）H2=Sy1y2（ω）

~y2*~y1=Sxx（ω）H2*e-iωt•Sxx（ω）H1eiωt=H*2Sxx（ω）H1=Sy2y1（ω）（4）

由式（2）~（4）可以看出，通过引入虚拟激励~x=Sxxeiωt可以很方便地通过简谐振动分析计算结构随机响应的功率谱.以上通过对单源激励问题的说明对随机振动虚拟激励的基本原理进行了简要的介绍.

参考文献

简述结构抗震设计原则篇4

关键词：高层结构；抗震；概念设计

一、引言

建筑工程的概念设计在我国应成为一个先于建筑工程的初步设计，以功能优越、造型美观、技术先进的总体方案为目标的设计阶段。建筑工程的概念设计一般有建筑方面的概念设计和结构方面的概念设计两大部分，它们之间相互影响、相互协调、相互结合。而结构方面的概念设计其中一个重要的组成部分就是建筑的抗震概念设计，这在高层建筑中表现尤为突出。

建筑抗震概念设计是根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想，进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程。概念设计涉及从方案、结构布置到计算简图的选取，从截面配筋到构件的配筋构造都存在概念设计的内容。强调结构概念设计的重要性，旨在要求建筑师和结构设计师在建筑设计中应特别重视规范、规程中有关结构概念设计的各条规定，设计过程中不能陷于只凭“结构软件计算”的误区。若结构严重不规则、整体性差，则按目前的结构设计及计算技术水平，很难保证结构的抗震、抗风性能，尤其是抗震性能。现结合工作的实践经验在以下几个方面浅谈一下结构抗震概念设计的基本原则

概念设计的定义、意义及一般原则，并从高层建筑的抗震抗风设计和延性设计两方面提出对高层结构抗震的措施，指出高层建筑在抗震设计中应处理得当，以取得理想结果。

二、概述

地震是一种突发性的自然灾害，也是一种突发性的随机振动。在地震最初几秒钟内地震加速度达到峰值，它们对高层建筑的影响不大，但地震将近结束时，地面运动的周期有可能接近高层建筑的基本周期，它的影响就会很大。另外地运动的强度又随震中距加大而减小，其中高频分量的衰减较低频分量快，这对高层建筑设计是一个重要因素，尽管高层建筑所处震中距较大，但是有时会比当地底层建筑承受的地震作用要大。面对地震作用的不确定因素很多，简单的依靠数值计算得出的结果不能充分解决现实中的抗震问题。到目前为止，抗震设计包括结构的概念设计、计算设计和构造设计三大部分。而抗震计算设计的计算模型与计算理论还未达到令人满意的程度，单纯依靠计算并不能保证结构具有可靠的抗震安全度：应用概念设计进行建筑结构总体布置并确定基本的抗震措施对高层结构的抗震设计来说是十分重要的。

三、概念设计的定义

所谓概念设计是相对于数值设计而言的，其着眼于结构的总体地震反应，可以理解成运用人的思维和判断能力，从宏观上决定结构设计中的基本问题。抗震概念设计是根据地震震害和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想，进行建筑结构总体布置并确定基本抗震措施的。

四、概念设计的意义

由于地震作用的随机性、复杂性、间接性和偶然性，尤其在高层建筑中结构自振周期、材料性能、阻尼变化和基础差异沉降等因素的影响，使结构在地震作用下表现出极大的复杂性和计算假定与实际情况的不符，且目前各国所制定的抗震设计规范差异较大，甚至反映在定性分析上其结论完全相反，使计算结果差距很大。因此，仅仅靠结构分析计算往往不能满足结构安全性、可靠性的要求，不能达到预期的设计目标。从某种意义上来说，结构概念设计比结构分析计算更为重要。

五、概念设计的一般原则

高层建筑结构水平荷载是控制结构内力和变形的决定性因素，因此除考虑建筑功能要求外，结构单元抗震侧力结构的布置宜规则、对称，受力明确，力求简单，传力合理，传力途径不间断，并应具有良好的整体性，其大致应包括以下几点。

1、建筑体型应力求规则：在进行结构选型时，建筑物的体型应力求简单、规则、对称、质量和刚度变化均匀.尽量把抗侧力构件从中心布置和分散布置，改为沿建筑周边或四个角上布置，从而提高结构的抗扭能力，确保减少地震时地震作用产生的变形、应力集中及扭转反应。

2、结构应具有明确的传力途径：建筑结构体系应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径，竖向传力体系设计的建筑空间形态是由结构传力体系支撑的：传力体系的剖面形式，直接反映结构沿竖直方向传递荷载的路径，也关系到建筑物的使用性能。对于高层抗震来讲首先应注意控制建筑的高宽比和高层建筑的抗侧力结构刚度，尽量避免竖向上刚度发生突变的现象。在由于使用要求而造成刚度变化特别大或结构布置发生变化时，则应设置结构转换层。

3、结构构件连接应可靠：抗震结构的各类构件之间要有可靠的连接。只有通过可靠的连接才能充分发挥各构件的承载能力和变形能力，从而使整个结构获得更好的抗震性能。抗震支撑系统，应能在地震时保证结构稳定。

4、考虑非结构构件对主体的影响：在抗震设计中，处理好非承重结构构件与主体结构之间的关系，可防止附加震害，减少损失。因此，在处理上，附属结构构件应与主体结构有可靠的连接或锚固，避免倒塌伤人或砸坏重要设备。

5、结构体系应具有多道抗震防线：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、框架-核心筒结构。结构体系应具有多道抗震防线才能避免因部分构件破坏导致整个体系丧失抗震能力或对重力的承载能力。

六、高层建筑的抗震抗风设计

高层建筑的突出特点是高度高。根据一般的力学分析结果可知，高层建筑在均布水平荷载的作用下，竖向平面结构构件的弯矩与建筑的总高度呈二次方关系，侧移与总高度呈四次方关系，因此，高层建筑结构在承受竖向荷载的同时，抵御水平荷载，控制侧移，减少建筑在风荷载和地震作用下的摇晃和振动是高层建筑设计的决定性因素。增强高层的抗震抗风设计，可加大柱子截面、增加抗震墙到适量最能加强结构抗侧刚度。结构应在竖向平面内合理布置斜向支撑，形成组合桁架式结构是减小高层建筑侧移的既有效又经济的方法。

七、结构的延性设计

在延性设计中应努力做到“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强节点强锚固”、“强拉弱压”的设计要求。在设计中，也可以通过提高各个构件的延性来提高整体结构的延性。在设计上为提高梁的延性一般可采取的措施：梁上配置适量的受压钢筋；选取合适的梁断面；采用现浇结构，提高混凝土等级；；加密粱的箍筋。在设计上为提高柱的延性一般可采取的措施：严格控制柱的轴压比；2）尽量选取剪跨比较大的长柱；设计中应尽量避免采用短柱；尽量使柱受力处于大偏心受压状态；加密柱箍筋，采用复合箍筋；采用钢管混凝土柱、分体柱。

八、注意地震的减灾技术，进行隔震和消能减震设计

隔震和消能减震是建筑结构减轻地震灾害的有效措施。隔震体系通过延长结构的自振周期能够减少结构的水平地震作，从而消除或有效地减轻结构和非结构的地震损坏，提高建筑物及其内部设施和人员的地震安全性。增加了建筑物继续使用的功能。采用消能减震的方案，通过消能器增加结构阻尼来减少结构在风作用下的是公认的事实，对减少结构水平和竖向地震反应也是有效的。

九、结束语

总之，高层建筑在抗震设计上存在许多问题，只有正确应用抗震设计概念，处理得当，才会取得较为理想的结果。而且，对于复杂体型的高层建筑，应该运用弹塑性时过程分析法对结构进行二次验算，检查存在的薄弱部位并进行必要的加强处理。

概念设计需要结构工程师和建筑师的密切配合与合作，做的“功能、结构、美观、建筑的统一”是概念设计的最高追求。

参考文献

简述结构抗震设计原则篇5

关键词：桥梁工程；抗震设计；设防标准

1、桥梁工程抗震设防相关问题分析

国民经济的发展离不开公路交通，我国在大力发展交通时，对桥梁的建设也出现了很大的变化，有非常多的桥梁建设在地震带，所以，抗震设防对桥梁工程进行是非常重要的，因为桥梁对发展地方的经济承担着主要的责任。一旦大型桥梁工程被破坏了，将会导致难以估量的经济损失，因此，一般在建设重大桥梁的过程中，业主会提出提高抗震设防标准要求。然而，各国的抗震设计标准中规定的是最低的设防要求，并且只适合跨度不超过150m的桥梁，因此，抗震设防标准是所有重大桥梁的抗震设计必须要明确的，怎样来确定大型桥梁工程的设防标准，是设计人员面临的一个大难题。

《公路工程抗震设计规范》我国现行的规范，规定的设防水准为50年超越概率10%，也就是重现期是475年，设防烈度是基本烈度，依据抗震救灾的作用和结构重要性划分为四个抗震等级，并使用有关的修正系数对地震力进行调整，但是实际上并没有明确地确定抗震设防标准。由桥梁震害表明，我国的规范对于大型桥梁工程并不能达到安全的期望值，也不能有效地控制地震损失。我国的规范采用的是“单阶段设计、单水准设防”的设计思想，所以，“三阶段设计、三水准设防”或者“多阶段设计、多水准设防”的设计思想会在桥梁抗震设计的实践中孕育发展。

2、桥梁工程抗震设防标准

建立设防原则和设防标准及设防目标之间的关系是抗震设防标准的中心问题，设防标准中的一项很重要的内容是设防水准。确定设防水准其实是一个优化过程，应该考虑到设防目标、在设计基准期之内允许的损失总和以及设防的总投入，而不可以直接地简单地引用区划图给出的一些地震动参数当作设防水准。

2.1、设计基准期和重现期

关于描述地震的危险性一般有两种方法，一种是使用重现期进行描述，还有一种描述法是采用超越概率和设计基准期。但是在工作实践中，往往由于设计重现期与基准期会带来很多不必要的问题，分析这两个概念如下：通常设计公路桥涵结构的基准期是100年，它是通过分析统计可变荷载确定的。地震的重现期是地震重复发生的平均的时间间隔，指在一个场地出现地震，且大于或者等于给定的地震特征值。在安全评价地震的报告中，大多数采用第二种方法，就是由超越概率和设计基准期一起来表征地震的危险性。基准期可以设计成50年或者100年，各个国家没有统一的标准，超越概率可以是2%、5%或者10%等，不同的超越概率和设计基准期相组合后，按照上面的公式可以得出地震重现期，如：某场地100年超越概率19%和50年超越概率10%得出的地震重现期均是475年，就是平均每475年遇一次地震，也就是说两种表达代表的是同样的地震特征，因此不是设计基准期越大，对应的地震力就越大。为了防止混淆便于理解，建议描述场地的地震危险性时尽量使用重现期。

2.2、国内外的设防标准

从国内外桥梁的抗震设防水准可以得出欧洲、加拿大、美国在描述设防水准时都是用重现期。欧洲规范中设计的地震水平大约有475年的重现期。加拿大设计抗震按照1000年的重现期地震。美国规范中把50年超越概率10%，也就是重现期475年的地震水平当作设计地震动。美国准则还给出了两个地震动水准，即由地震危险性的分布图得到的安全评价地震动和由认可组织确定的功能评价地震动，重现期是1000-2000年。对于其他的桥梁设计地震水平按照475年重现期进行。日本不信任概率法，由于当地环境、地理等很多因素，对大部分地区的准确重现期是不明确的。我国的《公路工程抗震设计规范》把50年超越概率10%的地震作为抗震设防依据。我国已经建立的一些大型桥梁如杨浦大桥、虎门大桥、徐浦大桥、南澳大桥、南浦大桥、江阴长江大桥、南京长江二桥、苏通大桥以及润扬长江大桥均采取的双水准设防。

3、针对重大桥梁的设防水准

所谓的设防标准就是指依据地震背景，为保证地震所造成的工程结构损失在社会可接受的范围内或者在规定的限制内，规定工程结构必须具备的重要性――抗震能力。抗震设防标准的确定需要社会科学、工程科学以及自然科学等的配合，最起码保证经济效益和地震安全，然后找出一个最好的平衡点。设防标准包含很多内容，如：地震危险性、设防目标、设防原则、设防水准、设防参数和设防等级等，主要是怎样正确地确定设防原则与设防目标、设防水准之间的关系。

随着人们对抗震资料的积累和对地震的深入认识，原有的抗震设防水准由单一水准慢慢地发展成双水准、三水准以及多水准，并且经过研究建立设防原则与设防水准、目标之间的关系。在设计核电站的抗震时，最先提出分级设防的思路，其目的是在不一致的概率水准的震动下，保证正常和安全的生产，后来被逐渐应用到了大型桥梁等重大工程中。在结构抗震中，最基本的分级设防思路是“大震不倒、中震可修、小震不坏”。在世界各国的抗震标准中，大部分都采取了这个分级设防的思想，但是，在具体的实施保障和设防要求上还有一些差异。注意：在一般情况下，抗震规范只适合设计普通桥梁的抗震，一般大型的桥梁工程采用高于普通桥梁的抗震设防标准。但是，也不是越高越好。在目前，一般大型桥梁工程采用的标准都要参考其他的大型工程已经用过的标准，再综合考虑业主的经济能力、工程重要性及能承受的风险水平范围来最终确定。国内已经建好的一部分大型桥梁工程均是在第一个阶段计算地震作用下承载力，在第二个阶段验算地震作用下的变形、位移。随着逐渐提高认知水平，进而逐渐地明确和细化桥梁的抗震设防标准。

4、结语

工程抗震设防标准作为研究工程防灾减灾的主要内容，是设计地震区工程结构的基本问题，同时也是桥梁工程，特别是设计、分析重大桥梁工程在抗震的过程中必须解决的首要问题。在设计桥梁抗震的过程中应注意，第一，地震重现期的概念明确、简单易懂，用它来表征设防水准，可以避免与设计基准期相混淆，进而产生误解。第二，建造重大的桥梁时，需要分析地震的危险性，并且采用“多阶段设计，多水准设防”或“三阶段设计，三水准设防”的设计理念，参考其他已经建成的大型桥梁，明确性能目标与设防水准及其验算指标的关系，让设防标准明确、细化。

参考文献：

[1]李向阳，孙珉，梅春.探讨桥梁工程的抗震设计[J].才智，2010，（11）：27.

简述结构抗震设计原则篇6

关键词：高层结构；设计；选型

高层钢筋混凝土建筑主要承受有竖向荷载(包括恒荷载、活荷载)及水平荷载(主要包括风荷载、地震作用等)作用。结构设计要保证建筑既安全可靠又技术合理。必须依照国家相关设计规范具体限制和规定，并运用结构概念设计的理念,研究分析建筑的结构受力特点。对结构强度、刚度以及延性从整体角度考虑进行合理布置。以避免因结构布置方案欠周、先天不足。造成设计缺憾。如结构抗震性能较差或结构用材多,造价高等。在结构计算和施工图设计中，运用结构概念，按照规范规定，从整体结构到具体结构构件计算的各项指标数据加以分析。判定、调整、修改并以确认。使结构设计符合规范更加合理。下面简述设计中的几个主要问题。

1.概念设计

强调结构概念设计的重要性，是要求建筑师和结构师在建筑设计中应特别重视规范、规程中有关结构概念设计的各条规定，设计中不能陷入只凭计算的误区。若结构严重不规则、整体性别差，则仅按目前的结构设计水平，难以保证结构的抗震、抗风性能，尤其是抗震性能。概念设计要注重以下基本原则：

1.1结构的简单性

结构简单并不是指建筑物的功能简单，结构的简单是指结构在竖向荷载和水平荷载的作用下传力途径直接清晰明确，结构的计算模型、内力和位移分析以及限制薄弱部位出现都易于把握，对结构抗震性能的估计也比较准确。

1.2结构的规则和均匀性

结构的规则和均匀性是指建筑里面和平面造型规则，结构体系选择合理，梁板柱布置规则均匀，避免承载力和传力途径发生突变，限制结构不出现或仅在竖向某一层楼层或极少数几个楼层出现敏感的薄弱部位；建筑平面比较规则，平面内结构布置比较均匀，使建筑物分布质量产生的地震惯性力能以比较短和直接的途径传递，并使质量分布与结构刚度分部协调，限制质量与刚度之间的偏心。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“建筑不应该采用严重不规则的设计方案”。因此，结构工程师在进行结构初步设计时就必须严格注意，以避免后期施工图设计阶段工作的被动。

3）结构的刚度和抗震能力。水平地震作用是双向的，结构布置应使结构能抵抗任意方向的地震作用，应使结构沿平面上两个主轴方向具有足够的刚度和抗震能力；结构刚度选择时，虽可考虑场地特征，选择结构刚度以减少地震作用效应，但是也要注意控制结构变形的增大，过大的变形将会因P―效应过大而导致结构破坏；结构除需要满足水平方向刚度和抗震能力外，还应具有足够的抵抗扭转震动的能力。

2.结构选型

对于高层结构而言，在工程设计的结构选型阶段，结构工程师应该注意以下几点：

2．1结构体系的选择。

根据抗侧力构件的不同，结构体系主要有框架、框架一剪力墙、剪力墙、框架一核心筒等。选择什么样的结构体系，应根据工程实际情况(层数、高度、跨度、使用功能、荷载等)而确定。

2．1．1框架适用于层数不多的住宅、办公楼及厂房等，对位移要求不是很严格的建筑物。

2．1.2框架一剪力墙、剪力墙(包括短肢剪力墙、框支剪力墙)、框架一核心筒结构适用于高层，这里需要注意的是框架一剪力墙结构中，在基本振型地震作用下，如果框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总底部地震倾覆力矩的50％，则框架部分的抗震等级应按框架确定。框架承担的地震剪力应大于结构底部总剪力的20％。以确保第二道防线的安全。墙不宜过多．满足位移限值即可，太刚了地震力相应增大且提高造价。短肢剪力墙结构应避免全部为短肢墙，简体或一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜小于结构总底部地震倾覆力矩的50％。短肢剪力墙的抗震等级应提高一级采用，有的设计者没有注意这个问题。导致抗震等级的错误确定，造成设计工作的大量修改。无论采用何种结构体系，都应使结构具有合理的刚度和承载能力。避免产生软弱层或薄弱层，保证结构的稳定和抗倾覆能力，使结构具有多道防线，提高结构和构件的延性，增强其抗震能力。

2．2嵌固端的设置问题。

由于高层建筑一般都带有一层或二层及二层以上的地下室，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固端的设置、结构抗震缝设置与嵌固端位置的协调等等问题，而忽略其中任何一个方面都有可能埋下安全隐患。

3.地基与基础设计

地基与基础设计一直是结构工程师比较重视的方面，不仅仅由于该阶段设计过程的好与坏将直接影响后期设计工作的进行，同时，还因为地基基础也是整个工程造价的决定性因素，因此，在这一阶段，所出现的问题也有可能更加严重甚至造成无法估量的损失。在地基与基础设计中要注意地方性规范的重要性。由于我国占地面积较广，地质条件相当复杂，作为国家标准，仅仅一本《地基基础设计规范》无法对全国各地的地基基础都进行详细的描述和规定，因此，作为建立在国家标准之下的地方标准一地方性的“地基基础设计规范”，能够将各地方的地基基础类型和设计处理方法等一些成熟的经验描述和规定得更为详细和准确。所以，在进行地基基础设计时，一定要对地方规范进行深入地学习。

4.结构计算与分析

在结构计算与分析阶段，如何准确，高效地对工程进行内力分析并按照规范要求进行设计和处理，是决定工程设计质量好坏的关键。

4．1结构整体计算的软件选择。

由于各软件在采用的计算模型上存在着一定的差异，因此导致了各软件的计算结果有或大或小的不同。所以，在进行工程整体结构计算和分析时必须依据结构类型和计算软件模型的特点选择合理的计算软件。对计算结果的合理性、可靠性进行判断是十分必要的，是结构工程师最主要的任务之一，这项工作要以结构工程师的力学概念和丰富的工程经验为基础。

4．2结构整体计算需控制的几个参数。

高层设计的难点在于竖向承重构件(柱，剪力墙等)的合理布置，而布置的是否合理，可通过以下几个参数进行控制。

4．2．1轴压比：控制结构延性。

4．2．2剪重比：控制各楼层最小地震剪力，确保结构安全性。若过小，说明底部剪力过小，这时应注意结构位移和结构稳定是否满足要求。若过大，应检查输入信息是否有误或剪力墙过多。结构太刚。无论大小，都要找出原因，将其控制在适宜的范围内，其计算的位移、内力才有意义。对于6度抗震设计的结构，规范没有规定其最小值，设计中一般可考虑控制在0．08―0．01。

4．2．3刚度比：控制结构竖向规则性。避免产生刚度突变。

4．2．4位移比：控制结构平面规则性，以免产生扭转。它反映的是质心与刚心的偏离程度。平面布置宜规则，对称，使质心和刚心尽量重合。

4．2．5周期比：控制结构扭转效应。结构扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比．A级高度高层建筑不应大于0．9，B级高度高层建筑不应大于0．85。反映的是抗扭刚度与抗侧刚度之间的关系。如计算出的第一振型为扭转振型，表明结构的抗侧力构件布置的不尽合理，抗扭刚度不足，解决的办法就是加大抗扭刚度，或减少对抗扭贡献不大的其他构件的刚度。必要时设置防震缝，将结构划分为较规则的若干个独立单元。

4．2．6层间受剪承载力比：控制竖向不规则。

4．3是否需要地震力放大，考虑建筑隔墙等对自振周期的影响。

新高规中根据大量工程的实测周期明确提出了各种结构体系下高层建筑结构计算自振周期折减系数，已列为强制性条文，需特别注意。

4．4多塔结构和分缝结构的计算分析。

一段时间以来，大底盘，多塔楼的高层建筑类型大量涌现，而在计算分析该类型高层建筑时，是将结构作为一个整体并按多塔类型进行计算，还是将结构人为地分开进行计算，是结构工程师必须注意的问题。如果分开计算，下部裙房及基础计算误差较大，且各塔之间相互影响无法考虑。应先进行整体计算，但计算周期比时应将各塔分开。值得一提的是，与多塔不同的是分缝结构，对于分缝结构，最好将各独立单元分开计算，如一定要合在一起，也可按多塔模型计算，计算周期比时也应同多塔一样分开计算，但与多塔不一样的是，对于整体的配筋计算，多塔应以不切开的模型为准，而分缝结构则无此限制。此外还应注意的是如分缝结构按多塔处理，则由于其分缝处不是真正的独立迎风面，其风荷与实际受力状态不符，应注意修正风荷载数值。

4．5非结构构件的计算与设计。

在高层建筑中，往往存在一些由于建筑美观或功能要求且非主体承重骨架体系以内的非结构构件。对这部分内容，尤其是高层建筑屋顶处的装饰构件进行设计时，由于高层建筑的地震作用和风荷载均较大，因此，必须严格按照规范中的非结构构件的计算处理措施进行设计。