高层建筑的结构对抗震性能及灾难逃生的影响?

Question

谢谢大家 我第一次做研究课题 不太会 希望谁会的帮帮忙

Answer 1

　　目前，绝大部分高层建筑都是框架剪力墙结构。而这种结构的特性就是小震不坏、中震可修、大震不倒！
高层建筑的抗震设计原则是“小震（烈度约为5.45度）不坏、中震（烈度为7度）可修、大震（烈度为8度）不倒”，其结构具备必要的承载力刚度和延性。此外，我国的高层建筑的主要结构体系为框架结构、剪力墙结构和框架剪力墙结构三种。“其中，框架结构多用于不太高的高层建筑；剪力墙结构主要用于高层住宅；框架剪力墙结构多用于办公楼及综合楼。值得关注的是，建筑界都把‘剪力墙’称为‘防震墙’！”
为什么“剪力墙”被称为“防震墙”？剪力墙结构是由钢筋混凝土墙板代替框架结构中的梁柱作为建筑主要承重构件的结构。”因为高层建筑所要抵抗的水平剪力主要是地震引起，所以剪力墙较之其他结构形式而言，更能有效地控制结构的水平剪力，抵抗破坏的能力更强，抗震性能更好，安全性更高，居住也很舒适。“基于这些特点，高层住宅几乎都采用了剪力墙结构！
　　地震的危害性非常大，建筑物的抗震性能就显得尤为重要。目前我国抗震设计的目标是“小震不坏，大震不倒”。即当地震烈度小于设防烈度时，房屋应基本完好；当地震烈度大于设防烈度时，房屋建筑即使产生较大破坏，也应保证不出现即时的垮塌，以使人员能够有逃生的时间。
　　我国目前房屋建筑的结构形式主要有：以砖石为主要建筑材料的砌体结构；以钢筋混凝土为主要建筑材料的钢筋混凝土框架结构、钢筋混凝土框架——剪力墙结构、钢筋混凝土剪力墙结构；以钢材为主要建筑材料的钢结构框架以及钢与钢筋混凝土的组合结构。其中，住宅多为砌体结构或钢筋混凝土剪力墙结构；公共建筑由于需要较大空间，一般为框架结构或框架——剪力墙结构。
　　砌体结构和框架结构多见于多层建筑
　　从抗震性能的角度分析：砌体结构由于由砖、石等砌筑而成，砌块之间的连接较差，虽然设置了钢筋混凝土构造柱、圈梁等加强措施，但当遇到强震时，在水平和竖向交替振动作用下，砌块之间的连接容易被破坏，导致砌体松散，竖向受力构件破坏，建筑物垮塌；相比之下，框架结构能够提供较为宽敞的使用空间，有利于建筑功能的组织和分割，但其抗侧刚度较弱，在强震作用下易出现较大位移，导致结构产生较严重破坏，因此也属抗震不利结构。
　　钢筋混凝土剪力墙结构多用于多高层住宅
　　钢筋混凝土剪力墙结构有较大的抗侧刚度，在地震作用下位移较小。经过抗震设计的剪力墙结构，在大震作用下，破坏会局限于门窗洞口处出现裂缝，即使墙体开裂，各墙肢也可支承楼板，不会发生大规模的垮塌。从日本坂神地震的实例来看，钢筋混凝土剪力墙结构房屋未出现大的破坏，震害较轻。
　　框架——剪力墙结构主要用于公共建筑和多高层建筑
　　框架－剪力墙结构是在框架结构中合适的部位增设剪力墙，在提供满足功能需要的大空间的同时，由增设的剪力墙提供较大的抗侧刚度，提高结构的抗震性能。
　　上述各种结构形式的抗震性能，即指结构在小震和大震下的表现各不相同。总体来说，钢筋混凝土剪力墙结构和框架－剪力墙结构的抗震性能较好，砌体结构和框架结构的抗震性能相对差一些。
　　由于历史原因，在我国，80年代以前的建筑大量存在，这些建筑大多未考虑抗震或抗震能力较差，有些房屋虽经过抗震加固，整体抗震性能依然较差。此次汶川地震中垮塌的房屋大部分为建造较早的砌体结构和多层框架结构。同时，由于我国经济发展不均衡，在部分经济欠发达地区及交通运输能力较差的地区，使用就地取材的砖石作为主要建筑材料的砌体结构在今后相当长的时期内仍将大量存在，而作为低层公共建筑的主要结构形式，框架结构也将大量存在。因此如何从设计上提高高设防烈度地区砌体结构和框架结构的抗震性能，特别是在罕遇的强震作用下的防倒塌能力，应是今后工程抗震研究的重点。
　　从建筑结构上减轻地震灾害的新技术
　　近年来，随着科学技术的发展，新技术、新材料甚至新的设计思想得到大量的应用，大大丰富了提高建筑抗震能力的手段。如使用更高强度的建筑材料，能够提高构件的极限承载能力并降低结构自重。与之相比，新技术、新设计思想的应用，能够更有效地减轻地震灾害。其中，隔震和消能减震就是两种建筑结构减轻地震灾害的新技术。
　　隔震技术在建筑结构中的应用
　　隔震技术是国际上热门的工程抗震新技术。它通过把隔震消能装置（如橡胶隔震垫）安放在结构物底部和基础（或底部柱顶）之间，把上部结构和基础“隔开”。这样，改变了结构的动力特性和动力作用，明显地减轻结构物的地震反应，达到“以柔克刚”的效果。
　　国内外大量的试验和工程实践证明，隔震体系一般可使结构水平地震加速度反应下降60%左右，从而消除或有效减轻结构的地震损坏，提高建筑物及其内部人员的安全性。隔震体系具有很大的垂直承载力（50T～2000T）及很大的垂直压缩刚度，而其水平变形刚度较小（0.25kN/mm～1.8kN/mm），水平极限变位值较大（10～50cm），它具有足够大的初始刚度，以抵抗风荷载和轻微地震，当强地震发生时，又能自由柔性滑动；而变形过大时，刚度回升，具有保护和限位作用，钢板夹层橡胶隔震垫具有较大的复位能力，在多次地震中自动瞬时复位。
　　同时，它耐久性能好，一般使用寿命可在70年以上，远远超过一般民用建筑物50年使用寿命的要求。1994年1月17日，美国洛杉矶大地震中，该市相距不远的两个医院，一个是隔震的，地震时医师护士照常工作；另一个是不隔震的，损坏厉害，一直无法恢复工作。1995年1月17日，日本神户大地震，该市的西部邮政大楼和松村研究所大楼等隔震房屋经受了地震的考验，房屋结构安全完好，仪器、设备、装修等丝毫无损。根据其特性，一般来说隔震技术主要适用于较重要的低层和多层建筑，如医院、学校、商场、科研机构以及重要的指挥职能单位。
　　减轻地震灾害的新技术
　　建筑结构消能减震技术的应用
　　结构消能减震技术的方法是指在结构的某些部位（如支撑、剪力墙、节点、连接缝或连接件等）设置消能阻尼装置或元件，通过消能装置产生摩擦非线性滞回变形耗能来耗散或吸收地震能量以减小主体结构的水平和竖向地震反应，从而避免结构产生破坏或倒塌，以达到减震抗震的目的。这种方法主要用于高层或超高层建筑。
　　隔震和消能减震技术目前在日本、美国已有了一定数量的应用，并在震害中有较好的表现。我国从1990年代开始，也以试点的方式在一些工程中应用了这些技术并获得了一些好的经验。新的抗震设计规范已给出了隔震和消能减震技术工程应用的指导性意见，标志着这些新技术已进入实用性阶段。
　　隔震和消能减震技术虽然能够大幅度提高建筑结构的抗震性能，但目前建造成本较高，且该技术从设计到构造，施工较复杂，正确合理地掌握和实施尚存在一些问题，因此新技术距离大规模推广和应用还需要一定时间的准备。
　　合理的建筑设计，也可提高建筑结构的安全可靠性
　　其实从建筑设计的角度出发，在正确的抗震理论指导下，依据合理的设计原则，同样可以提高甚至保证建筑结构的安全可靠性。这些原则包括：结构构件应具备足够大的承载能力；结构应具有足够大的刚度以减小地震作用下的扭转和位移；结构应具有足够大的延性和耗能能力，这一点对结构在强震作用下的安全性尤为重要。延性是指构件和结构屈服后，具有承载力不降低或基本不降低且有足够塑性变形能力的一种性能。延性大，说明塑性变形能力大，强度或承载力的降低缓慢，从而有足够大的能力吸收和耗散地震能量，避免结构倒塌。
　　综合运用抗震原则，以承载力、刚度和延性为主导目标，多道防线刚柔结合，同时保证结构体型简单，结构受力和传力途径直接，整体结构与结构构件共同作用，如此一来就可以从设计上确保建筑结构在地震作用下的安全性。
　　以著名美籍华裔设计师林同炎设计的尼加拉瓜首都马那瓜美洲银行大楼为例，该楼18层61米高，采取了多道防线刚柔结合的设计思想，通过在总体系中预设薄弱环节作为强烈地震作用下可被破坏但不影响整体安全的耗能构件，以保证结构的抗震性能。1972年马那瓜强烈地震时，该楼仅出现少量裂缝，经过简单维修加固后至今仍可使用，而周围大量建筑物倒塌，5000多人死亡。美洲银行大楼在马那瓜地震中的表现充分证实了概念设计思想的创造性和前瞻性，这说明以承载力、刚度和延性为主导目标，在罕遇的强烈地震作用下，通过充分发挥结构和构件的延性与耗能能力，仍可使结构具有足够的承载能力。
　　地震灾害对建筑行业的启示
　　工程抗震是一门在实践中不断发展的学科，每一次地震都会为我们提供新的信息，推动建筑抗震设计向更好的方向发展，从而提高建筑的安全性。我国的建筑结构抗震的设计与研究50多年来取得了巨大的进步，随着我国经济实力的提升，建筑结构设计中的安全储备大幅提高。近年来，新技术、新型建材以及新的设计思想得到越来越多的应用，建造出大批高质量的建筑。这些在新的抗震规范指导下设计的建筑，基本能够保证在地震下的设计目标。
　　应该看到，近年来在房地产行业，也确实存在着一些片面追求建筑造型的新奇独特、忽视建筑整体抗震性能的问题。无论如何，对建筑结构来说，良好的抗震性能一定来自于相对简单的体型，来自简单而直接的传力体系以及地震作用下结构的多道防线。考虑到地震可能造成的巨大灾难，防患于未然，未雨绸缪是非常必要的。
　　在考虑房屋建筑抗震能力的同时，也应高度重视由地震引发的次生灾害。对房屋建筑来说，最主要的次生灾害就是火灾，以及由地震引起的地质灾害。因此在今后房屋设计中有必要增加结构抗火设计，同时地基和基础的设计也应充分考虑到地基变形对房屋安全的影响。
　　地震是一场灾难，为了最大限度地保护人民以及整个社会的利益，建筑行业有责任更加努力地工作，战胜灾难，建设美好的家园。

Answer 2

目前，绝大部分高层建筑都是框架剪力墙结构。而这种结构的特性就是小震不坏、中震可修、大震不倒！
高层建筑的抗震设计原则是“小震（烈度约为5.45度）不坏、中震（烈度为7度）可修、大震（烈度为8度）不倒”，其结构具备必要的承载力刚度和延性。此外，我国的高层建筑的主要结构体系为框架结构、剪力墙结构和框架剪力墙结构三种。“其中，框架结构多用于不太高的高层建筑；剪力墙结构主要用于高层住宅；框架剪力墙结构多用于办公楼及综合楼。值得关注的是，建筑界都把‘剪力墙’称为‘防震墙’！”
为什么“剪力墙”被称为“防震墙”？剪力墙结构是由钢筋混凝土墙板代替框架结构中的梁柱作为建筑主要承重构件的结构。”因为高层建筑所要抵抗的水平剪力主要是地震引起，所以剪力墙较之其他结构形式而言，更能有效地控制结构的水平剪力，抵抗破坏的能力更强，抗震性能更好，安全性更高，居住也很舒适。“基于这些特点，高层住宅几乎都采用了剪力墙结构！

参考资料：http://bbs.macd.cn/viewthread.php?tid=1445630

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Answer 3

高层建筑的抗震设计原则是：
“小震（烈度约为5.45度）不坏、中震（烈度为7度）可修、大震（烈度为8度）不倒”，其结构具备必要的承载力刚度和延性。
我国的高层建筑的主要结构体系为框架结构、剪力墙结构和框架剪力墙结构三种。
“其中，框架结构多用于不太高的高层建筑；剪力墙结构主要用于高层住宅；框架剪力墙结构多用于办公楼及综合楼。

Answer 4

　　高层建筑的框架剪力结构抗震性最强，最适合高层建筑。高层建筑，超过一定高度和层数的多层建筑。在美国，24.6m或7层以上视为高层建筑；在日本，31m或8层及以上视为高层建筑；在英国，把等于或大于24.3m得建筑视为高层建筑。中国自2005年起规定超过10层的住宅建筑和超过24米高的其他民用建筑为高层建筑。
　　一、高层建筑的建设需要注意一下几点：
　　（一）有利的房屋体型。一栋房屋的动力特性基本上取决于它的建筑。抗震性良好的房屋具有以下特点：面形状平简单对称，立面变化均匀，房屋高度合适，房屋宽度比，足够的基础埋深，防震缝合理设置。
　　（二）抗震构造柱布置不当。如外墙转角处，大厅四角未设构造柱或构造柱不成对设置；以构造柱代替砖墙承重；山墙与与纵墙交界处不设抗震构造柱；过多设置抗震构造柱等。
　　（三）框架结构砌体填充墙抗震构造措施不到位。砌体外围护墙砌筑在框架柱外又没有设置抗震造柱，框架间砌体填充墙高度长度超过规范规定要求有没有采取相应构造措施。
　　（四）合理的结构布置。结构平面宜简单/规则/刚度和承载力分布均匀，否则很容易发生破。结构竖向体型宜规则/均匀/结构的侧向刚度宜下大上小，逐步均匀变化
　　（五）一个结构单元内采用两种不同的结构受力体系。如一半采用砌体承重，而另一半或局部采用全框架承重或排架承重；底框砖房中一半为底框，而另一半为砖墙落地承重，这种情况常发现在平面纵轴与街道轴线相交的住宅，其底层为三点，设计成一半为底框砖房，而另一半为砖墙落地自承，造成平面刚度和竖向刚度二者都产生突变，对抗震十分不利。
　　（六）恰当的结构材料。在高层建筑的方案设计阶段，结构材料选用也很重要。
　　（七）多妥善处理非结构部件。高层建筑结构的非结构部件或多或少的参于到抗震工作中, 从而改变了整个结构或某些构件的承载力和传力路线 , 产生出乎预料的抗震效果，或者造成未曾估计到的局部震害，因此有必要妥善处理非结构部件。
　　二、高层建筑结构对灾难逃生的影响：
　　（一）建筑结构对抗震性的影响：
　　高层建筑的构造结构分为框架结构，剪力墙结构和框架剪力墙结构。
　　砖混结构，就是砖和混凝土结合的建筑结构，层数一般控制在6层以内。这是因为砖混结构会大量使用到砖，这种材料只有抗压性；并且，砖混结构常使用的材料还有预制板，这种材料虽然也是钢筋混凝土，但是由于预制板搭建，往往只将预制板的钢筋简单绑扎，注入少许水泥，就像搭积木似的一层一层搭起。一旦遭受地震摇晃，可能就会松散，安全性也就大大降低。而框架结构使用的是现浇钢筋混凝土，兼备水泥的抗压性和钢筋的抗拉性，不论是承受竖向力还是水平力，钢筋混凝土都要强于砖。现浇的混凝土，因为是一次成型，整体性很强，所以框架结构抗震的效果要好很多。
　　框架结构多用于不太高的高层建筑；剪力墙结构主要用于高层住宅；框架剪力墙结构多用于办公楼及综合楼。在房子不超过八九层时，是梁、柱、板为混凝土，而没有剪力墙的简单框架结构；建筑层数再高的话，则要用钢筋混凝土代替砖墙，将柱变做剪力墙，做成‘框架剪力墙结构’；而层数达到40层以上，则要使用‘框架核心筒’结构，地王大厦便是其代表之作。
　　目前，绝大部分高层建筑都是框架剪力墙结构。剪力墙结构是由钢筋混凝土墙板代替框架结构中的梁柱作为建筑主要承重构件的结构。因为高层建筑所要抵抗的水平剪力主要是地震引起，所以剪力墙较之其他结构形式而言，更能有效地控制结构的水平剪力，抵抗破坏的能力更强，抗震性能更好，安全性更高，居住也很舒适。所以，建筑界都把‘剪力墙’称为‘防震墙’。基于这些特点，高层住宅几乎都采用了剪力墙结构！而这种结构的特性就是小震不坏、中震可修、大震不倒！
　　框架剪力结构作为大多数高层建筑的结构，具备以上特点，为地震的逃离做了很好的保证。在这种前提下，高层虽然在地震时晃动厉害，但并不危险。在高层建筑中，楼层越高振幅越大，位移（即晃动的距离）越大。高楼晃动很大，而这与决定高楼是否安全的结构没有直接的关系。地震来临时，对处于高层建筑中的人，当遭遇强震时不要惊慌、乱跑，特别是正在强震时不要往外惊慌逃窜，以免被不稳的落物（门脸、幕墙、花盆等）砸伤，主震停止后应迅速撤离到空旷地方
　　（二）建筑结构对火灾蔓延的影响：
　　由于高层建筑结构复杂，功能多样，所以造成了高层建筑比低层建筑的火灾危害性大。一旦发生火灾，即可通过各种通道蔓延，使火灾迅速扩散，造成人员伤亡和经济损失。
　　高层建筑由于其本身的结构特点，建筑层数多，结构复杂，面积较大，流动人员多，因此具有较大的火灾危险性。高层建筑的楼梯间、电梯井、管道井、电缆井、排气道、垃圾道、建筑中庭等竖向管井通道在未采用防火分隔或对防火分隔措施处理不当，发生火灾时，象一座座高耸的烟囱，拔气作用大，会成为火势蔓延的途径。
　　建筑物的火势蔓延途径是较多的，建筑物的开口、隐蔽空间、外墙或大型窗以及高层建筑的竖向管井、中庭等都是火灾蔓延的重要通道，还有建筑物的通风系统、防排烟系统和室内放置的物品也对火灾的蔓延方向有重要影响。综合分析以上因素，了解和掌握建筑结构对火灾蔓延路线的影响，控制有利于火灾蔓延的因素，为建筑防火提供依据;也可以在火灾发生后，使火灾调查人员有一定针对性的展开工作，为正确分析、判断起火部位及起火点提供一定的理论依据。
　　高层建筑的框架剪力结构抗震性最强，最适合高层建筑，而在火灾逃生中则要注意各种火势蔓延途径，装修时不违反防火常识，从生活中的小事做起。加强建筑安全性，尽快开发出一系列新型、安全、高效的逃生装置。