一、高层建筑的结构对抗震性能及灾难逃生的影响

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**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，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。

二、什么是核心筒***在建筑里是怎样设置的

核心筒（Core tube）就是在建筑的**部分，由电梯井道、楼梯、通风井、电缆井、公共卫生间、部分设备间围护形成**核心筒，与外围框架形成一个外框内筒结构，以钢筋混凝土浇筑。核心筒是国际上超高层建筑广泛采用的主流结构形式。随着楼层增加，核心筒承担作用于建筑物上的水平荷载比重越大。抗震设计时，核心筒的连梁，宜通过配置交叉暗撑、设水平缝或减小梁截面的高宽比等措施来提高连梁的延性。

一、基本介绍

核心筒有钢筋混凝土密柱组成的束筒空腹式和钢筋混凝土剪力墙式的实腹式核心筒。

钢筋混凝土核心筒—钢框架结构中，混凝土芯筒主要用于抵抗水平侧力。由于材料特点造成两种构件截面差异较大，钢筋混凝土核心筒的抗侧向刚度远远大于钢框架，随着楼层增加，核心筒承担作用于建筑物上的水平荷载比重越大。钢框架部分主要是承担竖向荷载及少部分水平荷载，随着楼层增加，钢框架承担作用于建筑物上的水平荷载比重越小，由于钢材强度高，可以有效减少柱体截面，增加建筑使用面积。

过于增强核心筒刚度而形成弱钢框架结构体系，会造成在强震作用下，混凝土墙体开裂，结构整体抗侧向刚度迅速下降，而钢框架结构部分承担水平荷载的比重迅速增加，超越钢框架承载能力，脱离结构设计人员设计预想，其破坏是很严重的甚至倒塌。

二、结构介绍

1、核心筒宜贯通建筑物全高。核心筒的宽度不宜小于筒体总高的1/12，当筒体结构设置角筒、剪力墙或增强结构整体刚度的构件时，核心筒的宽度可适当减小。

2、核心筒应具有良好的整体性，并满足下列要求：

（1）墙肢宜均匀、对称布置；

（2）筒体角部附近不宜开洞，当不可避免时，筒角内壁至洞口的距离不应小于500mm和开洞墙的截面厚度；

（3）核心筒外墙的截面厚度不应小于层高的1/20及200mm，对一、二级抗震设计的底部加强部位不宜小于层高的1/16及200mm，不满足时，应按本规程附录D计算墙体稳定，必要时可增设扶壁柱或扶壁墙；在满足承载力要求以及轴压比限值（仅对抗震设计）时，核心筒内墙可适当减薄，但不应小于160mm；

（4）筒体墙的水平、竖向配筋不应少于两排；

（5）抗震设计时，核心筒的连梁，宜通过配置交叉暗撑、设水平缝或减小梁截面的高宽比等措施来提高连梁的延性。

3、抗震设计时，各层框架柱的地震剪力应参照本规程第8．1．4条的规定予以调整。

4、框架/核心筒结构的周边柱间必须设置框架梁。

5、核心筒连梁的受剪截面应符合本规程第9．3．6条的要求，其构造设计应符合本规程第9．3．7～9．3．8条的规定。

三、抗震设计

在美国这种结构体系被认为是不适宜用于地震区高层建筑的，因为已有工程曾经发生过在地震中倒塌的实例；日本整个国家处于高烈度地区，这种结构体系受到很大限制，若建造45米以上的钢筋混凝土核心筒—钢框架结构，需严格审批做针对性研究，谨慎实施。从两国的态度上来看，在高烈度地震区采用这种形式需三思。

抛开地震影响，如果建筑物的水平作用主要是风荷载的话，由于混凝土剪力墙的存在，该结构体系可以有效地控制风荷载作用下的顺风向和横风向大加速度，较纯钢框架结构容易满足层间位移限制要求，在结构造价上也可获得很好的经济效益。

回到抗震设计上，我国高层规范里要求：钢框架-钢筋混凝土筒体结构各层框架柱所承担的地震剪力不应小于结构底部总剪力的25%和框架部分地震剪力大值的1.8倍二者的较小值。与之对应的混凝土框架-剪力墙结构的要求：各层框架柱所承担的地震剪力不应小于结构底部总剪力的20%和框架部分地震剪力大值的1.5倍二者的较小值。在我们国家抗震设计有一个特点，就是很多地方强制提高抗震等级，例如北京大部分地区本属于七度设防，从**需要定为八度设防，所以我国的规范从经济适用的角度出发，还是对这种结构给予支持态度的，不过作为设计人员要了解这种结构的特点，根据所在地区的情况针对设计。我国规范属于强制性文件，其中很多条款也是社会利益集团博弈的结果，从公开的文件和言论来看，即使是高钢规、高层规、抗震规的主编人员对这种结构体系也存在一定分歧。

如果外围钢架柱采用密柱方案，即采用内钢筋混凝土核心筒—外钢框架密柱筒中筒结构，可以有效的增加钢框架抗侧向刚度，大幅减少芯筒承担地震倾覆力矩，有效降低混凝土墙体受压区高度和压应力，减少混凝土发生剪压脆性破坏，提高混凝土延性指标，避免在地震作用下引起刚度退化。

除此以外，采用钢筋混凝土核心筒—钢框架结构方案，可以有效地设计框架梁与核心筒连接为铰接，这是混凝土框架难以做到的，设计时可以根据工程特点，有针对性地设计铰接节点，减少建筑物整体抗侧向刚度，合理分配芯筒和框架之间的抗侧力刚度比；也可以设置弱刚接节点，即在正常适用状态下和风荷载控制状态下，节点为刚性连接，保持整体抗侧向刚度；当强震来临时，使该节点主动形成铰节点，放松结构刚度，降低地震作用。当然做到这一点需要对结构进行多次设计，满足各种工况需要，只怕很多情况下甲方容不得你做这些。

三、建筑隔震的抗震效果好还是建筑消能减震的抗震效果好

减震：在结构某些部位（如bai支撑、剪力墙、连接缝或连du接构件）设置耗能（阻尼）装置（或元件）。在主体进入非弹性状态前装置（或元件）率先进入耗能工作状态，通过该装置产生摩擦、弯曲（或剪切、扭转）弹塑性（或粘弹性）滞回变形来耗散能量或吸收地震输入结构的能量，以减少主体结构的地震反应。

隔震：在建筑上部结构与地基这间采用柔性连接，设置足够安全的隔震系统，由于隔震层的"隔震"、"吸震"作用，地震时上部结构作近似平动，结构反应急仅相当于不隔震情况下的1/4-1/8（强震观测结果可达1/2-1/16），从而"隔离"了地震，通俗地说：使用隔震技术的房屋经历8级地震的震动仅相当于5.5级地不仅达到了减轻地震对上部结构造成损坏的目的，而且建筑装修及室内设备也得到有效保护。在诸多隔震系统中，隔震橡胶支座是世界研究和应用的主流，在美国、日本等多震国家广泛应用，云南省的昆明市、思茅、临沧、版纳等市州的部分高层建筑推广应用。