结构高度由什么决定的？

由上文“结构高度由什么决定的”可知，经引经据典得出结论，“结构高度是由竖向构件决定的”。我想大家对此的感觉是不能说不对，但总觉得缺点什么。接下来我们就将缺的那部分补上。

我们知道，结构高度限值来源于抗震。如果没有地震，我们一般不谈结构高度限值。只要自重压不垮、风刮不倒，结构想盖多高盖多高。但地震的出现改变了结构高度的概念，强震区大震下结构要屈服，而结构的延性或耗能能力是有限的，一般来讲，地震使结构的延性需求随结构高度的增加而增大，由此产生了抗震结构的高度限值。

缕清了这一点我们就明白结构高度限值与地震下结构的耗能能力有关。结构的耗能能力与水平构件如梁和竖向构件如柱都有关。但梁耗能能力散尽后只是梁失效，结构还在那。只有柱耗能能力散尽柱失效后才会出现结构倒塌。所以结构竖向构件决定结构高度的含义实质为竖向构件是保证结构大震不倒的主要力量。那么为什么剪力墙的延性没有框架柱好反而由它构成的结构可以设计的更高呢?这是因为剪力墙侧向变形小，结构的二阶效应小。这又引出一个概念，“结构的破坏源自构件的承载力失效，而结构的倒塌源自结构二阶效应的放大”。

由于抗规的局限性，我们得出了结构高度由竖向构件决定的结论。下面我们通过对美国规范的研究，对这一结论加以补充。下表引自美国荷载规范ASCE/SEI7-16，它详细规定了各种结构体系的结构高度限值。我们看C类，抗弯框架(相当于抗规的纯框架)，1、3、4分别对应钢结构高延性抗弯框架、中等延性抗弯框架和低延性抗弯框架。

美标的高延性抗弯框架(steelspecial momentframe)，地震时结构进入塑性，考虑强柱弱梁，考虑梁柱节点域抗剪强节点计算，框架梁截面板件宽厚比要达到一级塑性截面(17钢标的S1)，要求结构具有1/25的层间位移角转动能力;中等延性抗弯框架(steelintermediate momentframe)，地震时结构部分进入塑性，不考虑强柱弱梁，不考虑梁柱节点域抗剪计算，框架梁截面板件宽厚比要达到二级塑性截面(17钢标的S2)，要求层间位移角转动能力为1/50;低延性抗弯框架(steelordinary momentframe)，地震时结构基本保持弹性，不考虑强柱弱梁，不考虑梁柱节点域抗剪计算，框架梁截面板件宽厚比可采用弹性截面(17钢标的S4)，无层间位移角转动能力要求。由此可见，抗规的钢框架仅相当于美标的高延性框架。

从美国荷载规范表12.2-1可见，对于8度区(基本对应于抗震设计分类中的D类)，高延性框架高度不受限，中等延性框架限高为50m(160英尺)，低延性框架限高为10m(35英尺)。这时我们突然发现，前文说的“结构高度是由竖向构件决定的”是不全面的，它仅对应于抗规。对美标来说，由于其扩展了框架的类型，使得大家通常说的“结构高度由结构体系决定”生效。

再看一下中等延性和低延性框架的适用范围。低烈度区，即抗震设计分类中的B、C类，相当于7度区，这时这两种结构高度无限制。此时我们恍然大悟，低烈度区可以不按抗规设计成高延性框架，甚至可以设计成弹性框架，这时由于板件宽厚比、长细比限值的放松，将使应用更延展的梁、柱截面成为可能，使钢材用量大大降低。

因此，我们可以看到，实际上存在着两种抗震设计：极限承载力设计和弹性承载力设计。

极限承载力设计用于高烈度区，地震作用下结构进入塑性状态，结构设计要考虑构件的承载极限强度，构件之间的强度关系要满足强柱弱梁、强节点弱杆件的要求，是一种能力设计。极限承载力设计是真正的抗震设计。

弹性承载力设计用于低烈度区，地震作用下结构基本保持弹性状态，结构设计不需考虑构件的承载极限强度，构件之间的强度关系不需满足强柱弱梁、强节点弱杆件的要求，结构设计仅需像抗风那样按计算受力进行弹性设计即可。

大家弄清了抗震设计的两种方法，就可以像美国人一样，在低烈度区设计出用钢量低的结构。