建筑结构抗震概念设计

建筑结构抗震概念设计（精选12篇）

建筑结构抗震概念设计 篇1

0前言

房屋建筑结构设计人员经常接触到的普通建筑, 自1989年《建筑抗震设计规范》GBJ11-1989发布以来, 均应达到“多遇地震不坏, 设防烈度地震可修和罕遇地震不倒”的设防目标, 上述设防目标可保障:房屋建筑在遭遇设防烈度地震影响时不致有灾难性后果, 在遭遇罕遇地震影响时不致倒塌———实现生命安全的目标。

相对于上述普通建筑, 本文想要讨论的是某些特殊要求的建筑, 其设防目标要求高于一般的普通建筑, 根据《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2008中的相关条文规定, 该建筑的抗震设防等级为“重点设防类” (简称乙类建筑) , 包括地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的生命线相关建筑, 以及地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果, 需要提高设防标准的建筑。

1 项目概述

某建筑总高度42 m, 所在城市的抗震设防烈度7度, 地震加速度0.10 g, 地震分组第三组, 结构形式为钢筋混凝土的框架-剪力墙结构, 地下2层, 地上8层。地上部分1～3层为裙房, 主要功能为办公室、大会议厅、多功能厅、密集资料库等, 层高4.8～6.0 m;4～8层为L型塔楼, 主要功能为标准客房, 层高3.9 m。隔墙采用砖砌体材料, 有较大面积玻璃幕墙, 顶层与外部较大体量的装饰性钢构架相连。房屋要求在地震时使用功能不能中断。

2 项目结构抗震性能目标的分析

2.1 性能目标的简述

建筑抗震性能目标按照《建筑抗震设计规范》提出的“三个水准”为抗震设防基本目标。具体来说即为:

(1) 当遭受低于本地区设防烈度7度的多遇地震 (地震重现期50年) 影响时, 结构在地震后基本完好, 一般不需要修理即可继续使用, 人们不会因结构损伤造成伤害, 可以安全出入和使用。

(2) 当遭受本地区设防烈度7度的地震 (地震重现期475年) 影响时, 结构在地震后基本完好, 仅个别构件轻微裂缝, 一般不需要修理或稍加修理即可继续使用, 人们不会因结构损伤造成伤害, 可以安全出入和使用。

(3) 当遭受高于本地区设防烈度7度的罕遇地震 (地震重现期1600年) 影响时, 结构在地震下发生明显损坏, 多数构件中等损坏, 进入屈服, 有明显的裂缝, 部分构件严重损坏, 但整个结构不致于倒塌, 也不发生局部倒塌, 人员会受到伤害, 但不危及生命安全。

2.2 建筑抗震性能化设计

因为本项目的使用功能要求, 按《抗规》3.10.3条第2款, 选定了高于 (一) 中所描述的抗震设防基本目标, 对设防目标, 提出了更高的要求。按照建筑抗震性能设计的要求, 分以下几个方面进行抗震性能设计。

2.2.1 承载力性能设计

本建筑设计时, 建筑结构主体选用性能3进行设计, 重要部位 (如:裙房顶层和塔楼首层的竖向构件) 选用性能2进行设计。

2.2.2 变形性能设计

本建筑设计时, 结构形式为框架-剪力墙结构的普通建筑, 其弹性层间位移角限值[θe]为1/800, 最终控制该建筑在小震下的变形<1/1400, 中震下的变形<1/400, 大震下的变形<1/200。

从最终设计控制的位移限值来看, 满足了性能3的要求。

2.2.3 结构构件的细部构造性能设计

因为该建筑承载力和位移均满足性能3, 且主要主体结构承载力未高于多遇地震提高一度, 故延性性能仍按常规设计的规定采用, 未降低要求。

3 设计方法及措施

本建筑设计时严格按照《建筑抗震设计规范》和《高层建筑混凝土结构技术规程》的规定和要求, 以及上述关于性能设计的要求, 进行结构构件承载力验算和结构弹性变形验算, 采取了以下措施。

(1) 主体结构承载力计算时, 采用7度 (0.10g) 第三组下的多遇地震作用, 进行计算配筋。抗震措施选用时, 结构抗震等级提高一度, 钢筋混凝土框架剪力墙结构, 框架部分抗震等级二级, 剪力墙部分抗震等级一级。

(2) 重要结构部位承载力计算时, 采用7度 (0.10g) 第三组下的设防地震作用, [水平地震影响系数最大值αmax=0.224, 约为7度 (0.10g) 时多遇地震αmax=0.08的2.8倍, 约小于8度 (0.30g) 时多遇地震的max=0.24]。

(3) 主体结构变形控制计算时, 采用7度 (0.10g) 第三组下的多遇地震作用, (水平地震影响系数最大值αmax=0.08) , 控制最大层间位移角要远小于1/800的弹性变形极限, 为建筑物内人员在地震时提供最大舒适度, 并保证砌体填充墙的安全以及电梯运行的安全性。

(4) 主体结构变形控制计算时, 采用7度 (0.10g) 第三组下的设防地震作用, (水平地震影响系数最大值αmax=0.224) , 控制弹性最大层间位移角<1/400。

(5) 主体结构变形控制计算时, 采用7度 (0.10g) 第三组下的罕遇地震作用, (水平地震影响系数最大值αmax=0.50) , 控制弹性最大层间位移角<1/200。

(6) 抗震构造措施选用时, 结构抗震等级提高一度, 钢筋混凝土框架剪力墙结构, 框架部分抗震等级二级, 剪力墙部分抗震等级一级。

(7) 砌体填充墙设计时, 按抗震等级提高一度 (8度) 选用。墙体拉接筋通长设置, 采用较严格的构造柱布置措施。

(8) 采取的其他结构加强措施。

1) 在建筑周边适当增加剪力墙的设置, 减小结构的平动及扭转位移。

2) 竖向刚度变化处 (地下室顶板和裙房屋面) 加强梁板截面及配筋, 提高关键部位的强度和延性。塔楼平面L型转角处, 加强楼板截面及配筋。

3) 增加竖向刚度突变处上下楼层的剪力墙配筋, 提高薄弱部位的第一道防线抗侧力构件的强度和延性。

4) 加大底部加强区墙体边缘构件的配筋, 并从严控制剪力墙的轴压比, 提高结构整体的抗震延性。

5) 提高女儿墙等屋顶附属物的牢固性。

(9) 其余相关专业采取的加强措施。因为该建筑在地震时使用功能不中断, 仅仅只是结构专业提供更为可靠的房屋结构抗震性能是远远不够的, 还需要各专业均在设计时考虑到地震工况下的特殊设计, 从以下几个方面保证其功能不中断的设计目标:

1) 建筑引入的供电线路, 应为两路独立的外线, 并具备楼内应急电源。

2) 建筑装饰结构的幕墙体系, 应具备更高的强度和适应结构主体变形的能力。

3) 建筑装饰结构的外墙饰面材料, 应尽量采用新型轻质板材, 避免采用自重较大且脱落易伤人的石材, 加强饰面连接件的强度及适应结构主体变形的能力;脱落容易伤人的饰面材料避免布置于主要疏散通道进出口上方, 最大限度保证高烈度地震下的人员安全。

4) 顶棚连接件、附属构件如标志及广告牌等的连接件应具备更高的强度和适应结构主体变形的能力。

5) 进出建筑物的管道应采取措施适应结构主体变形的能力。

6) 电梯应具备地震时就近平层, 具有备用电源等特殊功能, 其支撑结构、导轨、支架、轿箱导向构件具备更高的可靠性。

7) 避免采用悬挂式灯具。

8) 较高的柜体应采用措施固定于墙面。

4 结语

综上所述, 一个乙类建筑设计之初, 首先需要明确其有别于普通建筑的性能水准目标, 根据性能水准目标, 确定承载力设计时选用的地震力, 确定不同地震作用下对房屋整体变形能力的控制指标, 在此基础上才能明确建筑选用的结构形式和极限高度。同时, 项目投资方和设计人员也必须明确这样一个观点, 所有安全性、可靠性的提高, 都是基于很大幅度地提高经济投入的前提下的, 性能目标越高, 其经济性越低, 不能盲目的提高控制指标的要求, 盲目的追求更高的性能水准。需要设计人员在满足功能目标的前提下, 通过更准确的控制, 实现可靠性与经济性的平衡。

参考文献

[1]GB50223-2008, 建筑工程抗震设防分类标准[S].

[2]GB50011-2010, 建筑抗震设计规范[S].

建筑结构抗震概念设计 篇2

在平平淡淡的日常中，大家肯定对论文都不陌生吧，论文是探讨问题进行学术研究的一种手段。相信写论文是一个让许多人都头痛的问题，下面是小编精心整理的结构抗震概念设计论文，欢迎大家分享。

一、结构抗震概念设计的提出原因及必要性

每栋建筑物都是一个空间结构体，在荷载作用下各构件并非是以脱离体系的单一构件独自工作，而是以相当复杂的方式共同工作，精确计算其作用和受力是相当困难的，在计算地震作用时尤其如此，由于地震作用下的结构构件受力状态的复杂性及不确定性、人们对地震时结构响应认识的局限性和模糊性、理论计算中的假定与实际情况的差异性，注定了在现阶段无论计算工具再如何发展，计算过程再如何严格，其结果也只能是一种比较粗略的估计，甚至有时还根本无法计算。

显然在结构设计中，仅依靠现有理论进行抗震计算往往不能满足结构安全性、可靠性的要求，无法达到预期的设计目标。因此在不确定因素众多，受力状况复杂的结构抗震设计中，抗震概念设计的提出和应用就显得尤为重要了。

二、结构抗震概念设计的涵义

所谓抗震概念设计，一般是指不经过计算，尤其在难以做出精确理性分析或在规范中难以规定的问题中，依据整体结构体系与分结构体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、实验现象和工程经验中所获得的基本设计原则和设计思想，从总体的角度来进行建筑结构的总体布置和抗震细部措施的宏观控制，从而从根本上保证结构的抗震性能。

三、结构抗震概念设计的基本原则和具体要求

（一）建筑场地的选择

地震造成建筑的破坏，除地震动直接引起结构破坏以外，还有场地条件的原因，诸如：地震引起的地表错动与地裂，地基土的不均匀沉陷、滑坡和土体液化等。因此选择有利于抗震的建筑场地是减轻建筑物地震灾害的第一道重要工序。

（二）建筑物的平面、立面及竖向剖面的布置建筑物平面和立面的规则性是抗震概念设计中需要考虑的一个重要因素。

规则的建筑方案体现在：建筑物的平面布置基本对称；结构体型简单；抗侧力体系的刚度和承载力上下变化连续、均匀。因为，简单、对称的结构容易估算其在地震时的反应，容易有针对性的采取抗震措施并对其进行细部处理。因此，这就要求建筑专业的设计人员具有一定的抗震知识素养，应该对所设计的建筑的抗震性能有所估计，避免采用抗震性能差的严重不规则的设计方案。

（三）结构体系的确定和结构布置

结构体系的.确定是结构设计中头等重要的大事。结构设计时应通过综合分析使结构体系尽量合理且经济，应优先采用抗震能力强、延性好、耗能能力强、便于施工且具有多道防线的结构体系（如框架-剪力墙结构，框架-筒体结构，设置耗能连梁的剪力墙结构等），避免采用抗震能力较低的结构体系（如板柱-剪力墙结构，单跨框架结构等），尤其应避免采用看似“合法”（符合规范）但不合理的结构体系（如当房屋高度接近规范框架结构类适用高度上限时，仍采用框架结构，震害表明，框架结构的侧向刚度较小，整体性较差，结构的抗震性能较差，此情况下应采用抗震性能较好的框架-剪力墙结构为宜）。

而在结构布置时，应采用概念清晰、传力途径明确的布置方式，尽量避免造成结构扭转、平面和立面的里出外进、竖向传力杆件的间断与不连续等问题。

（四）多道抗震防线的设置

单一结构体系只有一道抗震防线，一旦破坏就会造成建筑物倒塌的严重后果。特别是当建筑物的自振周期与地震动卓越周期相近时，建筑物由此而发生的共振，更加速其倒塌进程。而如果建筑物采用的是多重抗侧力体系时，第一道防线的抗侧力构件在当第一道抗侧力防线因共振而破坏，第二道防线接替工作，建筑物自振周期将出现较大幅度的变动，与地震动卓越周期错开，使建筑物的共振现象得以缓解，避免再度严重破坏。在双重结构体系中一般应优先选择不负担或少负担重力荷载的竖向支撑或填充墙，或轴压比值较小的抗震墙、实墙筒体等构件作为第一道防线的抗侧力构件，如框架-剪力墙结构中的剪力墙，框架-填充墙结构中的填充墙，单层厂房纵向体系中的柱间支撑，均可作为各自体系中的第一道抗震防线。如因条件限制，只能采用单一的框架体系，则框架就成为整个体系中唯一的抗侧力构件，此时应采用“强柱弱梁”型的延性框架。

在地震作用下，框架梁成为第一道抗震防线，框架柱为第二道抗震防线，用框架梁的变形去消耗地震能量，使框架梁的屈服先于框架柱的屈服，从而保护了框架柱的相对完整，最终达到“大震不倒”的要求。

（五）结构抗震设计关键点的把握

在结构抗震概念设计中，还应注重对结构体系中的关键部位（如薄弱层，加强层等）、关键部位中的关键构件（如加强层的重要竖向构件、转换层的水平转换构件等）、关键构件中的关键节点（如梁柱节点，柱根部位等）几个关键点的把握，从而实现“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点强锚固、强柱根弱杆件”的设计理念。

建筑结构设计中的抗震设计 篇3

摘要：近年来，在我国地震灾害时有发生，给整个国家和人们群众的生命财产安全带来了严重的威胁和伤害。房屋建筑在地震灾害中属于是受创比较严重的物体之一，据相关部门分析研究得知，一般导致人们在地震中失去生命的主要原因就是房屋建筑的抗震性差，不能够抵挡住地震对房屋建筑造成的冲击破坏。抗震是房屋建筑中最基本也是最重要的性能，为了保证房屋建筑工程的抗震性，所以在建筑结构设计中就必须保证做好房屋建筑结构的抗震设计。房屋建筑只有不断的加强对建筑结构工程中抗震的研究，提升建筑节诶狗的抗震性能，才能有效的防御地震灾害，并尽可能的减少地震灾害对社会的危害。

关键词：建筑结构；结构工程；抗震设计

地震对建筑物造成的破坏属于是毁灭性质的，同时也对人们的生命财产安全造成了极大的威胁、破坏。因此，为了保证人们的生命财产安全，整体提高建筑物的使用寿命，就必须在建筑结构工程设计中充分考虑到建筑抗震因素。建筑结构工程抗震设计的主要目的就是为了提高建筑整体的稳定性和安全性，要想在建筑结构工程设计中做到这两点就必须在建筑设计中就充分考虑到当地的地理环境，最大限度的因地制宜的进行科学性的建筑结构工程设计，同时选取高质量的建筑材料，这样做既能够延长建筑物的使用寿命，同时还可以提升建筑物的安全性和实用性。

一、建筑结构工程中抗震设计的基本概念

在建筑结构工程中的抗震设计理念在通过长时间在建筑工程设计实践中累积总结出来的，属于一种防御地震灾害的手段，是一种将地震灾害产生的影响和威胁降到最低的一种设计思路和设计概念。准确的说建筑结构工程中的抗震设计的主要目的就是为了提高房屋建筑结构整体的抗震能力，保证建筑物在发生地震时能够有效的抵御。但是地震在实际发生时其剧烈程度并不是我们能够预知的，我们能够做的就是运用抗震设计知识，并结合房屋建筑工程的结构工程的实际情况，从分析抗震材料的选择等方面入手，进一步的整体提高建筑结构的抗震能力。

二、建筑结构设计中抗震设计的基本原则

1、建筑结构中构件的性能

在对建筑物进行设计时，其承载力、稳定性等建筑结构构件可以作为建筑抗震设计要考虑的范围内的重点考虑内容。其中应该遵循强柱弱梁、强节点弱等建筑结构构件的基本原则。同时对建筑结构构件的薄弱部位要进行重点性的抗震能力设计。

2、建筑结构抗震防线的布设点设计

建筑结构中的延性设计是建筑抗震设计中的重要组成部分。延性好的体系在进行组合形成建筑抗震整体结构设计中，为了更好的实现建筑的抗震设计就需要延性良好构件之间的协作。同时在建筑结构设计时应该尽量多布设抗震防线，预防余震的发生。

3、建筑结构设计中构件的强弱关系

在对建筑结构进行设计时，要注意建筑结构构件之间的强弱关系。在建筑结构设计的过程中如果出现了一部分比较强的情况，那么就必然存在其薄弱的地方，我们必须在强弱之间做出正确的处理选择。

三、当前建筑抗震设计中的主要问题

现在的建筑结构工程抗震设计中主要考虑的三个方面：一是建筑的选址问题；二是建筑的结构性问题；三是建筑施工问题。现在人们一般做好这三个方面，就能在最大限度上提高建筑的抗震能力，但是现在的建筑行业中一些抗震的设计中依旧存在着一些不容忽视的问题。

1、人们建设建筑时抗震观念不强

伴随着社会主义现代化建设的发展，建筑行业也在不断的发展，但是与之相对应的抗震观念却没有得到提高。先阶段许多建筑在设计的过程中往往就忽视了建筑的抗震因素，只是单一的考虑建筑的实用性，却将建筑的未来的发展忽视掉了。现在许多建筑建设时采用的抗震观念还是停留在许多年前。主要是因为平时建筑中很少考虑到抗震问题，只有在真正遇到问题时这一缺陷就暴露出来了，这时才开始重视抗震设计，确实为时已晚。因此建筑的抗震设计首先就要从改变建筑设计观念开始，整体提高建筑设计者的抗震意识。

2、建筑结构设计不合理

随着近年来地震灾害的不断发生，已经有许多建筑建设设计者逐渐意识到了建筑抗震问题，但是由于种种原因，建筑的抗震设计结构并不够合理。这就导致在进行建筑工程建设时虽然浪费了大量的人力和物力，却得不到想要的效果。所以在建筑结构抗震设计中，要因地制宜，充分考虑到建筑工程的实际情况，根据科学的方面并吸取一些其他设计的经验。只有这样才能够设计出合理的建筑方案，设计出有效的抗震设计。

四、建筑结构设计中抗震设计的措施

建筑物结构工程的抗震性能的强弱与周边环境有着直接的关系，不好的建筑抗震能力会直接的威胁到建筑周边行人的生命财产安全，同时对周边建筑和设施也会有一定的影响，所以切实的提高建筑结构的抗震能力是一件刻不容缓的事情。经过多年的实践，对于提高建筑结构抗震能力主要包括，在建筑建设过程中要谨慎选择建筑抗震结构、合理的布局减少地震带来的能量以及在建筑中设置多重抗震防线。

1、谨慎选择建筑抗震结构

谨慎的选择建筑抗震结构能够有效的提高建筑结构抗震性能，选择强度较优、刚度较高的建筑结构主体的设计方面，能够有效的降低建筑结构的变形概率，同时能够有效的保证建筑物的安全性。同时对非建筑结构构件的也要进行必须的考察，针对建筑中容易出现安全隐患的部分进行必须的措施，防止安全性问题的出现。

2、理的布局减少地震带来的能量

在对建筑结构工程进行防震设计中对建筑采取以位移为基点的结构设计和定量分析能有效的减少地震灾害的能量输入，增加建筑结构工程的抗震效果。在建筑进行施工中其地基要尽量的选择在比较坚硬的场地，同时要尽量的避开地震活跃周范围，减少地震余震对建筑物造成的共振，降低地震对建筑物能力的输入，减少地震对建筑物造成的破坏。

3、在建筑中设置多重抗震防线

在对建筑物进行抗震设计时要设置多重抗震防线，这样可以在最大限度上江都地震对建筑物造成的伤害。在对建筑进行设计时，可以将延展性好的构件加入到建筑物的抗争体系中，可以将其视为第一道防线，同时可以将一些其他的建筑构件作为第二、第三道防线，这样在地震发生时，第一道防线遭到破坏后，可以利用其他的防线进行抵抗地震的后续冲击力，以保证人们的生命财产安全。

结束语：通过文章进行分析可以得知，在我国地震灾害不断发生的情况下，为了能够尽可能的减少地震灾害对人们生命财产安全带来的危害，我们在实际的建筑建设的过程中必须对建筑结构工程中的抗震设计做到高度重视。不断的总结建筑结构工程的实践经验，并积极的探索总结得到的经验、技术，争取全面的提高建筑结构工程中的抗震结构设计质量。建筑结构工程抗震设计作为当今建筑领域亟待解决的重要课题，需要我们大家不断的努力来实现。

参考文献：

[1]舒利建.关于建筑结构工程抗震设计探讨[J].江西建材，2014，16.

[2]徐培福，戴国莹.超限高层建筑结构基于性能抗震设计的研究.土木工程学报，2005，1.

[3]杨林.建筑结构设计中的抗震设计.江西建材——建筑与规划设计.2015.24.

[4]于卫东，陈珊.建筑结构设计中的抗震设计[J].建筑规划与设计.2015，（03）.

高层建筑结构抗震概念设计 篇4

关键词：高层建筑,结构设计,抗震概念设计

1 引言

地震是一种随机振动, 有难于把握的复杂性和不确定性, 要准确预测建筑物所遭遇地震的特性和参数, 目前尚难做到。在结构分析方面, 由于未能充分考虑结构的空间作用、结构材料的非弹性性质、材料时效、阻尼变化等多种因素, 同时也存在着不准确性。因此, 工程抗震问题不能完全依赖“计算设计”解决, 而必须立足于“概念设计”。

概念设计是指设计人员从结构的宏观整体出发, 用结构系统的观点, 着眼于结构整体反应, 正确地解决总体方案、材料使用、分析计算、截面设计和细部构造等问题, 力求得到最为经济、合理的结构设计方案以达到合理抗震设计的目的。结构抗震概念设计的目标是使整体结构能发挥耗散地震能量的作用, 避免结构出现敏感的薄弱部位。地震能量的聚散, 如果仅集中在少数薄弱部位, 必会导致结构过早破坏, 目前各种抗震设计方法的前提之一就是假定整个结构能发挥耗散地震能量的作用, 在此前提下才能以多遇地震 (小震) 作用进行结构计算、构件截面设计并辅以相应的构造措施, 必要时采用弹性时程分析法进行补充计算, 试图达到罕遇地震 (大震) 作用下结构不倒塌的目标。不论是建筑抗震设计规范 (GB50011-2001) , 还是高层建筑混凝土结构技术规程 (JGJ3-2002) 在通读其全部条文后深感对各种建筑结构的抗震设计尤其是高层建筑混凝土结构, 抗震概念设计对结构的抗震性能起决定性作用, 因此新规范 (规程) 均在相关条文中强调了建筑与结构概念设计的重要性, 要求建筑师和结构工程师在高层建筑设计中应特别重视有关概念设计的条文规定。抗震规范中还将其列为强制性条文:即建筑结构设计应符合抗震概念设计的要求。

2 抗震概念设计的基本原则

需要强调的是设计不能陷入只凭计算的误区, 若结构严重不规则, 整体性差, 仅按目前的结构设计计算水平, 是难以保证结构的抗震、抗风性能, 尤其是抗震性能。因此, 要求建筑师与结构工程师要共同把好初步设计这一环节。关于高层建筑混凝土结构概念设计的一般原则和具体内容, 高层建筑混凝土结构技术规程 (JGJ3-2002) 有关章节作了规定。结构的简单性结构简单是指结构在地震作用下具有直接和明确的传力途径。建筑抗震设计规范 (GB50011-2001) 第3.5.2条作为强制性条文要求, “结构体系应有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。”只有结构简单, 才能够对结构的计算模型、内力与位移分析, 限制薄弱部位的出现易于把握, 因而对结构抗震性能的估计也比较可靠。

结构的规则性和均匀性建筑抗震设计规范 (GB50011-2001) 第3.4.2条要求, “建筑及其抗侧力结构的平面布置宜规则、对称, 并应具有良好的整体性;建筑的立面和竖向剖面布置宜规则, 结构的侧向刚度宜均匀变化, 竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小, 避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。”建筑平面比较规则, 不应采用严重不规则的平面布置, 对A级高度建筑宜平面简单、规则、对称、减小偏心;而对B级高度建筑则应简单、规则、减小偏心。平面布置均匀规则, 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布协调, 限制质量与刚度之间的偏心。结构布置均匀、建筑平面规则, 有利于防止薄弱的子结构过早破坏、倒塌, 使地震作用能在各子结构之间重分布, 增加结构的赘余度数量, 发挥整个结构耗散地震能量的作用。沿建筑物竖向, 建筑造型和结构布置比较均匀, 避免刚度、承载力和传力途径的突变, 以限制结构在竖向某一楼层或极少数几个楼层出现敏感的薄弱部位。

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。通常, 可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, 结构的抗震能力则是结构强度及延性的综合反映。结构刚度的选择既要减少地震作用效应又要注意控制结构变形的增大, 过大的变形会产生重力二阶效应, 导致结构破坏、失稳。结构应具有足够的抗扭刚度和抵抗扭转振动的能力, 现有的抗震设计计算中不考虑地震地面运动的扭转分量, 在抗震概念设计中应注意提高结构的抗扭刚度和抵抗扭转振动的能力。

结构的整体性在高层建筑结构中, 楼盖对于结构的整体性起到非常重要的作用, 楼盖相当于水平隔板, 它不仅聚集和传递惯性力到各个竖向抗侧力子结构, 而且要求这些子结构能协同承受地震作用, 特别是当竖向抗侧力子结构布置不均匀或布置复杂或抗侧力子结构水平变形特征不同时, 整个结构就要依靠楼盖使抗侧力子结构能协同工作。

楼盖体系最重要的作用是提供足够的平面内刚度和内力, 并与竖向子结构有效连接, 当结构空旷、平面狭长、平面凹凸不规则, 楼盖开大洞口时更应特别注意, 设计中不能错误认为, 在多遇地震作用计算中考虑了楼板平面内弹性变形影响后, 就可以削弱楼盖体系。

地震区的底框房屋设计时应注意到上下是两类受力性质截然不同的结构, 极限变形能力相差悬殊。在小震作用下是上部砖房起控制作用, 当处于弹性阶段时, 验算的重点是砖墙部分;当砖墙开裂时, 验算的重点是框架部分。另一方面还要注意底框房屋其侧向变形协调是靠楼板有足够的水平刚度来实现的。因此, 底层楼板不仅需要现浇来达到其应有的水平刚度, 且还需要有一定的厚度。

一个典型的例子是著名结构设计大师林同炎于1963年在尼加拉瓜首都马那瓜市设计的美洲银行大厦其平面布置图见下图。这幢楼的设计是林同炎运用概念设计思想的早期代表之作, 堪称概念设计之典范。在1972年南美洲尼加拉瓜首都马那瓜市发生的强烈地震, 多座楼房倒塌, 而美洲银行大厦虽位于震中, 承受了比设计地震作用0.06 g大六倍的地震作用而未倒塌, 墙体仅有很小裂缝。

该建筑由四个柔性筒组成, 对称地由连梁连接起来, 在风荷载和多遇地震作用下, 结构表现为刚性体系, 在大震作用下, 通过连梁的屈服, 四个柔性筒相对独立, 成为具有延性的结构体系, 结构的地震作用明显减小, 由于结构对称布置, 防止了明显的扭转效应。

3 优化准则及其保证措施

考虑地震作用时必须充分领会和灵活运用抗震概念设计的优化准则和采取相应的构造措施。

优化准则“强节弱杆”--防止节点破坏先于构件;“强柱弱梁”--防止杆系发生楼层倾移破坏机制, 要求柱的抗弯能力高于梁的抗弯能力;“强剪弱弯”--防止构件剪力破坏, 要求杆件的受剪承载力高于受弯承载力;“强压弱拉”--对杆件截面而言, 为避免杆件在弯曲时发生受压区混凝土破裂的脆性破坏, 使受拉区钢筋承载力低于受压区混凝土受压承载力。

保证措施保证措施有两个方面:一是调整或限制构件的荷载效应, 二是强制规定必要的构造措施。这两个方面在高层建筑混凝土结构技术规程 (JGJ3-2002) 有详细的规定, 有的则是以强制性条文提出严格要求。如:高层建筑混凝土结构技术规程 (JGJ3-2002) 中第6.3.2条的第1点限制梁端截面混凝土受压区高度与有效高度之比, 就是保证梁的变形能力, 而它又决定于梁端塑性转动量, 而塑性转动量又与截面混凝土受压区的相对高度密切相关;试验研究结果表明要使钢筋混凝土梁的位移延性系数达到3～4, 混凝土受压区相对高度必须控制在0.25～0.35。

提高建筑结构抗震设计的措施 篇5

摘要：随着社会的发展和科学技术的进步，建筑抗震设防已是工程结构设计面临的迫切任务，建筑结构设计人员为防止、减少地震给建筑造成的危害，就需要分析研究如何合理地提高结构的抗震性能。从目前抗震设计现状出发，找出结构安全与经济合理的最佳结合点，找出合理有效的抗震设计方法。

一、建筑结构抗震性能的影响因素

1.1 建造场地的选址不正确

当建筑物的建造场地在软土、液化土等土壤分布不均等 场地时，在地震发生时可能会导致建筑物的崩塌和下陷，这 是由于地基内土壤存在软弱粘性的土壤和不均匀的土层造成 的，特别是在填土的区域，特别是在建筑物建设时如果无法 避开土地和地形地势的影响，应该对地基进行加固处理和建 筑结构的合理设计。1.2 建筑物结构设计不科学

当发生较大的地震灾害时，建筑结构的延性能力的性能十分重要，某种程度上来说，建筑结构构件的延性能力能够产生更大的抗震能力。建筑结构的延性能力主要是通过破坏部分次要的建筑构件来减轻地震对整个建筑结构所造成的破坏，达到对建筑物整体的保护作用。延性构件能够很好的在地震发生时产生非弹性的形变，最大限度地将地震能力转移至自身，其抗震性能和产生的作用甚至高于建筑结构的抗震强度，但是在对于建筑延性构件的设计上往往存在很多的问题。在地震灾害发生时，以钢筋混凝土为主的框架梁往往会最先出现形变，在对建筑起支撑作用的支柱变形出现稍晚。如果在延性框架上的设计缺乏合理，没有正确的选择一个可以受到强力作用的形变构件，建筑结构延性构件还没有发挥其延性就遭到破坏，没有一定的消耗地震发生对建筑结构产生的破坏力，那么就无法保证框架的对地震能量的消耗，从而对建筑结构造成破坏。

二、提高建筑结构抗震性能的措施 2.1建筑场地的选取

建筑地形以及建筑物地处的地质情况，将直接影响建筑抗震性能。因此，抗震规范明确规定建筑物应尽可能避开对建筑抗震不利的地段如：断层错动、河岸滑坡、地层陷落等，任何情况下均不得在抗震危险地段上建造可能引起人员伤亡或较大经济损失的建筑物。因此，在进行建筑选址时，应进行详细勘察、搞清地形、地质情况。2.2建筑主体结构设计的合理性

建筑物自身的结构设计是直接影响到建筑物的抗震性能。从工程实践结果表明，对于复杂的平面布置，建筑物会出现质心与刚心不重合，在地震作用下结构将会产生较大的扭转效应，从而加剧地震的破坏作用。对于结构设计人员来说，所设计的结构应当遵循形状规则和简单、结构对称，而且结构应当满足竖向均匀性原则，从而可以有利于降低扭转力、非结构构件能保持稳定的工作状态、降低材料的耗用。结构抗震设计中，要求结构平面布置尽可能地使结构的刚心和质心相一致。在建筑立面上应尽可能的降低结构重心，避免头重脚轻，出现结构薄弱连接、刚度突变，受鞭梢效应，致使在地震时发生倾倒。

2.3建筑施工材料选取以及质量

建筑物在地震时所受到的地震作用与结构刚度成正比，即质量越大的结构构件，其将受到的地震影响力也就越大。因此在进行建筑物构件选材时，在保证建筑安全性的同时，为改善建筑的抗震性能，应尽可能的减少建筑结构的整体质量。2.4设置多道设防的抗震结构体系

抗震建筑结构体系应根据建筑物的重要性、设防烈度、房屋高度、场地、地基、基础、材料和施工等因素，经过技术、经济条件比较综合确定。首先宜有多道抗震防线，应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构体系丧失抗震能力或对重力荷载的承裁能力。多道抗震防线，是指在一个抗震结构体系中，一部分延性好的构件在地震作用下，首先达到屈服，充分发挥其吸收和耗散地震能量的作用，即担负起第一道抗震防线的作用，其他构件则在第一道抗震防线屈服后才依次屈服，从而形成第二、第三或更多道抗震防线，这样的结构体系对保证结构的抗震安全性是非常有效的。2.5保证结构的延性抗震能力

合理选择了建筑结构后，就需要通过抗震措施来保证结构确实具有所需的延性抗震能力从而保证结构在中震、大震下实现抗震设防目标，系统的抗震措施包括以下几个方面内容。强柱弱梁：人为增大柱相对于梁的抗弯能力，使钢筋混凝土框架在大震下，梁端塑性铰出现较早，在达到最大非线性位移时塑性转动较大；而柱端塑性铰出现较晚，在达到最大非线性位移时塑性转动较小，甚至根本不出现塑性铰。从而保证框架具有一个较为稳定的塑性耗能机构和较大的塑性耗能能力。强剪弱弯：剪切破坏基本上没有延性，一旦某部位发生剪切破坏，该部位就将彻底退出结构抗震能力对于柱端的剪切破坏还可能导致结构的局部或整体倒塌。因此可以人为增大柱端、梁端、节点的组合剪力值，使结构能在大震下的交替非弹性变形中其任何构件都不会先发生剪切破坏。

三、建筑结构性能抗震设计

采用合理的抗震性能目标和合理的结构措施进行抗震设计。除了抗震设计方法，基于性能的抗震设计理论还包括目标性能的确定，它是整个设计的基础和关键，主要包括以下三个方面：

3.1地震设防水准

在设计基准期内，定义一组参照的地震风险和相应的设计水平，是基于性能设计理论的一个重要目标。基于性能的设计理论应追求能控制结构可能发生的所有地震波谱的破坏水准，为此，需要根据不同重现期选择所有可能发生的对应于不同等级的地震动参数的波谱，这些具体的地震动参数称为地震设防水准，分为常遇、偶遇、罕遇和稀遇地震，并给出了其重现期和超越概率。

3.2结构的性能水平及其量化指标

结构的抗震性能水平表示结构在特定的某一地震水准下一种有限程度的破坏，包括结构和非结构构件破坏以及因它们破坏引起的后果主要用结构易损性、结构功能性和人员安全性来表达。按照不同的地震动水平，结构的性能水准可分为四级，即功能完好、功能连续、控制破坏与损失、保证安全。其中，简化的三级性能水准，即可继续使用、修复后可再使用保证安全。

3.3抗震设计的目标性能

结构的抗震设计的目标性能是针对某一地震设防水准而期望达的抗震性能等级，抗震设计目标性能的建立需要综合考虑场地特征、结构功能与重要性、投资与效益、震后损失与恢复重建、潜在的历史或文化价值、社会效益及业主的承受能力等诸多因素。我国抗震规范的目标性能实际是：小震不坏，中震可修，大震不倒。

四、各种结构类型建筑物抗震设计 4.1砌体结构抗震设计

砌体结构由于其取材容易，而且其工程成本较低，也是我国农村建筑的主要结构类型之一。但鉴于砌体结构中，砌体自身的的抗拉、抗弯以及抗剪强度较多，因此结构自身的整体性较差而造成砌体结构的抗震性能并不优越。从建筑物震害情况表明，砌体结构在地震中的破坏性较为广泛。对于砌体结构的抗震设计来说，由于结构形式不合理、抗震措施不足、施工质量没有保障等都是导致砌体结构抗震性能较差的主要因素 4.2框架结构抗震设计

框架结构由梁和柱以刚接或铰接相连接而构成承重体系的结构。其在地震中主要表现的震害现象为：柱端出铰、柱端剪切破坏、节点的破坏。而框架柱的破坏是致使了建筑物的局部或整体倒塌的关键所在。从钢筋混凝土柱的破坏位置方面看，典型破坏位置有：柱顶破坏、柱中部破坏、柱底破坏、短柱破坏、柱梁节点处破坏。为此对于框架结构的抗震设计，应当严格控制其抗震设计理念：“强柱弱梁、强节点弱构件，强剪弱弯”。

4.3非结构构件的设计

在结构抗震设计中，不考虑承重以及风，地震等侧向力载的构件称为非结构构件，如框架填充墙、围护墙、楼梯等。但这些非结构构件在地震中却较易出现倒塌现象，为有效地避免这些非结构构件在地震中产生的不利倒塌，非结构构件应该和主体结构有可靠的连接和锚固。高烈度区建筑结构震害多以房屋严重破坏和倒塌为主，作为围护结构的墙体也不可避免随主体结构垮塌或发生严重损坏。我们如若进行一些必要的构造设计、概念设计、增强结构可靠度等即可加强非结构构件和主体的连接，有效地提高建筑结构抗震性能。

结束语：

建筑结构设计中的抗震设计探究 篇6

关键词：建筑结构；房屋损害特点；概念设计；抗震措施

前 言

在地震导致的严重灾害中，有一种说法是地震本身杀不了人，但是建筑会杀人。这就是说目前建筑物的抗震能力差是地震导致严重生命财产损失的重要原因，这在汶川地震，雅安地震中都已有了例证。随着我国社会主义建设的日益发展，用地紧张，单位面积的土地将会集中更多的功能，在这种情况下，如果建筑物的抗震能力不达标，所造成的损失是不可估量的。所以这也是要把提高建筑物的抗震能力作为建筑物结构设计中重要指标的重要原因。

1 以往地震中房屋损害的特点分析

通过对以往在地震中被毁掉房屋的特点进行了解和分析，可以在建筑物的抗震设计中做到有的方式。针对短板进行设计，是一种提高建筑物抗震能力的捷径。

1.1 地震中破坏最为严重的为竖向不规则的建筑

在建筑物中，不规则的房屋建筑是最容易遭受破坏的，其中竖向结构的破坏程度更甚。典型的受破坏严重的类型有两种：①高出于屋面的塔楼建筑结构，这种建筑结构受沿竖向刚度及强度易发生突变的原因影响，鞭梢效应会发生作用。这种结构在地震中毁坏的情况特别严重。②底部为敞开性的空旷构成，这种建筑设计方便了日常使用，但同时也增加了设计的难度，建筑物的底部为薄弱区域，所以其刚度和强度都难以达到支撑整个房屋重量的作用。一旦遇到地震，倒塌、倾斜是常常发生的事情。

1.2 钢筋混凝土的结构不达标准

对震后房屋的损害情况进行观察，我们可以得出绝大部分建筑物的框架剪力墙结构基本上都是完好的，没有因地震受到特别严重的破坏。但是其中有少数的框架结构受损害程度严重，甚至出现倒塌的情况。框架结构出现损坏问题的地方一般在柱的上下两端，或者是在柱与梁的交接处。经常会出现强梁弱柱的情况，即当受地震强挤压效果的影响，柱端因强度不足而发生屈服现象，从而造成破坏。这种情况发生的原因，主要是由于主筋搭接的过程中未按操作要求进行，节点区域也违反了工作规范而造成的。

1.3 装配式楼盖的破坏

装配式楼盖在震中破坏的较为严重，这在历次地震当中已经有了很深入的了解。其重要原因就是房屋建筑大多采用了预制空心楼板，按正常来讲，采用预制空心楼板应该按照规范要求把建筑物设计成装配在整体式的楼盖，这样在地震当中，就可以避免因为墙体的破坏而造成楼板脱节坍塌的现状发生。但是，由于施工中的各种原因，未形成装配整体式楼盖是造成其破坏的重要原因。

1.4 楼梯间和填充墙的破坏较为严重

还有一种现象就是在建筑物中，本应作为逃生渠道的楼梯的损害程度大，而填充墙遭受严重破坏的情况也时常出现。楼梯间和填充墙都属于建筑物中的框架结构。

2 建筑结构的抗震设计

为应对建筑物在地震中的受损情况，需要建筑师对建筑物的抗震能力做出精心的设计，提高建筑物的抗震能力，以期保证人民群众的生命财产安全。

什么是概念设计，简单理解为就是在正式施工之前，在头脑里形成的一种观念设计。这种设计构成一种最初的蓝图，指引建筑物构造的方向。概念设计需要考虑结构、刚度和强度、用料、针对缺点的设计等多方面进行阐述。

2.1 建筑物设计避免不规则

有些建筑物为突出美观，往往在设计上追求标新立异，但这往往会影响到建筑物受力不一，從而留下安全隐患。这是因为建筑物的外形不对称，造型不规则，那么形心质心偏心的尺度就会变大，从而造成的抗震能力减弱。这要求建筑物在进行设计时，要以实用为主，不应当过分的追求造型奇特。

2.2 保证强度和刚度的均匀设计

目前高层建筑最为普遍，这也增大了地震当中造成破坏的程度。所以要对高层建筑进行均匀刚度与强度的设计，以平衡各层之间的关系。例如薄弱楼层往往成为地震力破坏的集中区域，薄弱楼层一旦发生破坏，就会导致连锁反应，依次殃及各个楼层发生损坏。

2.3 采用强柱弱梁的设计框架

前面已经提到过，强梁弱柱往往不利于抗震，所以在建筑物的设计过程中要采取强柱弱梁的设计方式。这里主要应用的原理是在强地震力的作用下，如果框架柱发生损坏，梁的作用也就无法彰显，通过强梁弱柱的设计，即使梁发生损坏，那么通过柱的支撑作用可以抵消一部分地震力，从而增加抗震的防线，起到增强抗震能力的作用。

2.4 设置抗震多到防线

地震发生的规律在目前的技术水平下，很难准确的掌握，所以地震力的不规则性、复杂性、不确定性加大了对建筑物抗震能力的考验。在对建筑物进行抗震设计中，应该增加多到抗震防线，以来降低地震对建筑物的破坏程度。这是一种概念设计观念，通过这种设计方式，可以将因地震造成的损失降到最低。

2.5 采用优质建筑材料

很多在地震中破坏严重的建筑物在很大程度上是因为存在“豆腐渣”工程，这种偷工减料的建筑物很难经受住地震的考验。所以在建筑物的设计中，首先要选用优质的建筑材料，其次要选用合适的建筑材料。如耗能构件的选用，以保证建筑物在遭受破坏后不至于坍塌；还有轻质材料的选用，在房屋的隔离墙等一些不用受力的建筑时可以应用，因为材料越轻，地震力的作用也就越小。

3 建筑结构的抗震措施

3.1 进一步强化设计质量

在建筑抗震设计中，必须正确运用抗震理论，根据相关设计原则，不断保障或者提高建筑结构可靠性与安全性。具体原则包括：努力降低地震作用时结构位移与扭转，并且建筑结构必须拥有足够的刚度；结构构件承载能力相对较高，同时具有足够的耗能能力与延性。在这过程中，延性大说明变形能力相对较高，承载力与强度减小速度缓慢，不能有足够的空间吸收，还能耗散地震能量，从自身结构避免坍塌。

3.2 采用科学的结构形式

在进行建筑施工的抗震设计时，应该充分考虑抗震理论，努力提升建筑主体的可靠性和安全性。从目前来看，我国建筑结构主要有钢筋混凝土结构、砌体结基础区域或者下部结构。在建筑结构设计中，必须根据抗震要求以及功能特征选用合理的结构方案，在审核结构体系中，也必须考虑结构侧移度，特别是高层建筑物结构设计。随着高层建筑结构高度增加，不仅会让建筑结构在地震作用以及其他负荷作用影响下增大水平位移，也会让建筑结构抗侧移的刚度增加。而对于不同的钢筋混凝土结构体系、组成方式、构建以及受力特征，在抵抗侧移刚度等方面都具有很大的差异性，所以在使用中，必须根据具体情况，选用合理的高度。

4 结 语

总而言之，建筑结构的抗震设计是一项非常系统的工程，需要从整体来把握。从目前来看，抗震设计是评价一座建筑物质量好坏的重要指标，是检验建筑物质量是否达标的重要环节。正因为如此，更加准确、合理地采用各种不同的抗震设计思路和方法，有利于很好地提升建筑物的质量。二对于不同的建筑物，不同的情况应区别对待，从而寻求最合理设计方法。

参考文献

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[5]李智建，石延明.浅谈建筑结构设计中的抗震设计[J].工业技术.2009年第12期.第103页.

建筑结构抗震概念设计 篇7

1.1 抗震设防标准

抗震不仅仅是取决于建筑的抗震设防标准, 还要严格的遵循建筑抗震设计规范。国家根据地震发生的可能性和震害的严重性确定各地区基本设防烈度, 这是各地区抗震设计的基本参数, 主要代表地面加速度的大小。对具体房屋, 需要结合建筑使用功能的重要性确定建筑的抗震设防标准, 即确定设计烈度和抗震等级。对一般建筑, 设计烈度就是本地区设防烈度。设计烈度愈高, 抗震能力愈强, 但建筑造价也愈高。

1.2 合理的抗震设计

抗震设计就是要选择合适的结构形式, 确定合理的抗震措施, 保证结构的抗震性能, 确保建筑物满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震目标。高层住宅主要采用现浇剪力墙结构、框架-核心筒或框架-剪力墙结构, 具有较好的强度和变形能力, 抗震性能相对较好。因此, 无论板式住宅还是点式住宅, 只要设计合理, 都可满足抗震要求。多层住宅大部分采用砖混结构, 目前多采用现浇楼板, 并采取设构造柱和圈梁等抗震措施, 或者采用框架结构, 大大增强了抗震能力。

1.3 施工质量等因素

在建筑房屋是还应加强施工质量监督、规范, 对建筑的使用管理是十分必要的。

2 合理的抗震结构和建筑材料的应用

2.1 在地震多发区, 结构体系的合理性应该得到充分的重视

我国高层建筑中常采用的结构体系有:框架、框架-剪力墙、剪力墙和筒体等几种体系, 这也是其它国家高层建筑采用的主要体系。但国外, 特别地震区, 是以钢结构为主, 而在我国钢筋混凝土结构和混合结构却占了90%。钢结构同混凝土结构相比, 具有优越的强度、韧性和延性, 强度重量比, 总体上看抗震性能好, 抗震能力强。

震害调查表明, 钢结构较少出现倒塌破坏情况。在高层建筑中采用框架-核心筒体系, 因其比钢结构的用钢量少, 又可减少柱子断面, 故常被业主所看中。混合结构的钢筋混凝土内往往要承受80%以上的震层剪力, 有的高达90%以上。由于结构以钢筋混凝土结构的位移值为基准。但因其弯曲变形的侧移较大, 靠刚度很小的钢框架协同工作减小侧移, 不仅增加了钢结构的负担, 而且效果不大, 有时不得不加大混凝土筒的刚度或设置伸臂结构, 形成加强层才能满足规范侧移限值。

2.2 建筑材料的抗震探讨和应用

从建筑材料的角度分析抗震要求, 一方面材料应具有足够的强度, 虽然强度高并不等于高抗震, 但对于具有脆性材料特征的建筑材料, 其抗折、抗拉强度更为重要;另一方面是材料应具有优异的耐久性和安全可靠性, 用以抵御不同使役环境下、不同介质对材料产生的各种不利影响, 以提高材料使役中的安全性和延长使役寿命。

水泥、混凝土目前作为人类使用量最大的建筑材料, 自1824年诞生至今, 在人类社会经济与文明发展的过程中起到非常重要的作用。但从抗震的角度, 水泥混凝土由于属于脆性材料, 这对于作为结构材料尤其是有高抗震要求的地区建筑的结构材料是不利的。这一问题既可以在混凝土工程中通过结构设计或采用钢筋增强等途径得到解决, 也可以通过对水泥混凝土自身的改性进行应对。

从提高水泥混凝土抗震性能而言, 对水泥混凝土自身的改性途径很多, 一般可以包括 (但不限于) 以下几个方面或它们的组合:

首要的是要严格控制混凝土拌合用水量。混凝土的工作性、强度、耐久性各项性能均对用水量非常敏感, 水胶比从0.5降低到0.3以下可使混凝土的强度至少提高一倍, 其主要途径掺加高效减水剂, 不仅大大改善混凝土的工作性, 而且能够通过降低混凝土用水量而大幅度提高混凝土强度, 进而提高混凝土结构的致密性、耐久性和可靠性;但必须指出, 强度不是万能的方案, 混凝土强度越高, 极限压应变越小, 混凝土破坏时脆性特征越明显, 这对于抗震来说是不利的, 必须复合采用增韧技术。

采用聚合物改性, 可以显著提高混凝土的抗渗性、抗侵蚀能力, 改善浆体与集料界面的结合, 而且掺加达到一定量时, 脆性的混凝土开始呈现聚合物良好的延性特征, 在国际上已经开发成功的超高强水泥弹簧, 即是该应用的一个极端例证。

掺加聚合物纤维可有效地提高混凝土的早期抗裂能力, 混凝土的延性也可得到提高。研究结果表明:掺加体积份数2%的PVA纤维, 可提高混凝土的3~7%的拉应变, 而不引起试件的强度损失或折断, 目前该技术已在日本的新建大型建筑中应用。

掺加钢纤维可以显著提高混凝土的机械性能。由于钢纤维阻止混凝土的开裂和裂缝扩展, 从而使其抗拉、抗弯、抗剪强度等较普通混凝土显著提高, 其抗冲击、抗疲劳、裂后韧性和耐久性也有较大改善, 因此钢纤维混凝土是一种性能良好的新型复合材料。钢纤维对基体混凝土的增强作用随着纤维的体积含量、长径比的增大而增大, 但在工程实际中, 纤维含量有一定限值, 超过这一限值, 用一般方法搅拌、成型就有困难。对于一般常用的钢纤维混凝土, 其体积含量建议取1.0%-2.0%。应用于一些结构部位, 如柱梁节点、柱子、扁梁柱节点、桩基承台、屋面板、转换梁、筏形基础等。采用钢纤维混凝土梁柱节点的框架与普通钢筋混凝土框架相比, 结构的延性提高57%, 耗能能力提高130%, 荷载循环次数提高了15%, 在框架梁柱节点采用钢纤维混凝土可代替部分箍筋, 既改善了节点区的抗震性能, 又解决了钢筋过密、施工困难等问题。

在保证混凝土足够的碱度防止钢筋锈蚀破坏以及碳化破坏的同时, 适宜掺加掺合料可降低混凝土结构中主要存在于孔隙和浆体与集料界面的氢氧化钙的含量, 改善界面结构, 提高混凝土的抗渗性。

集料质量也是影响混凝土质量、尤其是混凝土的耐久性的重要因素。例如, 用碱活性集料或含有害组分的集料制备的混凝土不仅可导致混凝土耐久性的降低和寿命的缩短, 而且可能在突发灾害中加速破坏而导致巨大损失。2003年土耳其地震后对倒塌建筑调查的结果表明, 由于不当使用含氯离子高的海砂作为集料制备混凝土是导致增强钢筋加速锈蚀而使混凝土建筑在震中倒塌的主要原因。

当然, 从通用水泥自身也可提出许多有益于提高混凝土耐久性的要求, 如降低熟料矿物组成的C3A含量、适宜控制水泥比表面积和水化热、降低水泥中氯离子含量、碱含量等。

此外, 还可以从根本上调整水泥品种, 例如选用低水化放热、高后期强度、尤其是抗折强度高、抗侵蚀性好的低热硅酸盐水泥, 即高贝利特水泥, 对于重点工程建设是一种更好的技术途径。高贝利特水泥低热高强的特性表明, 它是配制高强高性能混凝土的理想的胶凝材料, 所配制的高贝利特大体积混凝土抗裂性优越、且具有良好的体积稳定性和优越耐久性, 已在国家重点工程应用中得到证明。

3 结论

经济和安全的关系, 是结构抗震设计的重要技术政策。从长远观点看, 如何从我国高层建筑抗震设计现状及国际高层抗震设计发展的趋势出发, 探求一种新型的结构与材料的应用, 应该成为地震区高层建筑发展的新方向。

参考文献

[1]刘大海.高层建筑结构方案优选[M].北京:中国建筑工业出版社, 2004.[1]刘大海.高层建筑结构方案优选[M].北京:中国建筑工业出版社, 2004.

建筑结构抗震设计 篇8

地震是一种破坏性极大的突发性自然灾害,具有极大的不可预见性,虽然其发生的概率很小,影响时间很短,但是强震往往会造成结构的严重破坏和垮塌,对人的生命和财产造成巨大损失。2008年5月12日14时28分,突如其来的汶川地震,顷刻间,使大面积房屋倒塌,造成人员伤亡惨重。这次强震又一次使我们设计人员感到抗震设防的重要性。概念设计和抗震计算分析是建筑结构抗震设计两个不可分割的组成部分。本文在分析前几次震害的基础上,从概念设计和计算分析两方面,简单介绍建筑结构的抗震设计。

1 结构抗震设计内容

地震是一种随机振动,有着难以把握的复杂性和不确定性,要准确地预测建筑物遭遇地震的特性和参数,尚难以做到。在建筑抗震理论未达到科学严密的今天,单靠计算很难使建筑具备良好的抗震能力。因此,结构工程师必须重视建筑总体抗震能力的概念设计[1,3]。

1.1 避免抗震危险地段,选择对抗震有利的场地、地基和基础

在进行设计时,应根据工程需要,掌握地震活动情况和工程地质的有关资料,作出综合评价,宜选择坚硬土或开阔平坦密实均匀的中硬土等有利地段;避开软弱土、液化土、河岸和边坡边缘,平面分布上成因、岩性、状态明显不均匀的土层等不利地段;同一结构单元不宜设置在性质截然不同的地基土上,也不宜部分采用天然地基,部分用桩基,当地基有软弱黏性土、液化土、新近填土或严重不均匀土层时,宜加强基础的整体性和刚度。

1.2 合理的平立面布置

建筑物的动力性能基本上取决于它的建筑布局和结构布置。建筑布局简单合理,结构布置符合抗震原则,从而确保房屋具有良好的抗震性能。

建筑物的平、立面布置宜规则、对称,质量和刚度变化均匀,避免楼层错层。对体形复杂的建筑物合理设置变形缝,在结构设计时要进行水平地震作用计算和内力调整,并应对薄弱部位采取有效的抗震构造措施,严格控制建筑物的高度和高宽比。文献[4]对高层建筑的设计做了明确规定。

1.3 结构选型和结构布置

结构选型根据建筑的重要性、设防烈度、房屋高度、场地、地基、基础、材料和施工等因素,经技术、经济条件比较综合确定。单从抗震角度考虑,作为一种好的结构形式,应具备下列性能:1)延性系数高;2)“强度/重力”比值大;3)匀质性好;4)正交各向同性;5)构件的连接具有整体性、连续性和较好的延性,并能发挥材料的全部强度。

结构布置遵循的原则:1)平面布置力求对称,使构件分配的力均匀。2)竖向布置力求均匀,尽可能使其竖向刚度、强度变化均匀,避免出现薄弱层,并应尽可能降低房屋的重心。

1.4 多道抗震防线的设置

多道设防就是人为加强某些竖向抗侧力结构,提高部分的可靠度;并且有意识地设置一些薄弱环节,使其在强震作用下退出工作。将建筑物自振周期与地震动卓越周期错开,使建筑物的共振现象得以缓解,减轻地震的破坏作用。

抗震防线的设置原则如下:

1)优先选择不负担或少负担重力荷载的竖向支撑或填充墙,或者选用轴压比较小的抗震墙、实墙筒体之类构件,作为第一道抗震防线的抗侧力构件。

2)建筑物采用双重抗侧力体系,在建筑物中设置赘余杆件。当建筑物受到强烈地震动作用时,一方面利用结构中增设的赘余杆件的屈服和变形,来消耗输入的地震能量;另一方面利用赘余杆件的破坏和退出工作,实现结构周期的变化,避开地震卓越周期长时间持续作用所引起的共振效应。

1.5 刚度、承载力和延性的匹配

当结构具有较高的抗力时,其总体延性的要求可有所降低;反之,较低的抗力需要较高的延性要求相配合。文献[5][6]提出了“综合抗震能力”的概念,即综合考虑整个结构的承载力和构造等因素来衡量结构具有的抵抗地震作用的能力。

地震时建筑物所受地震作用的大小与其动力特性密切相关,具有合理的刚度和承载力分布以及与之匹配的延性。提高结构的抗侧刚度,往往是以提高工程造价及降低结构延性指标为代价的。要使建筑物具有很强的抗倒塌能力,最理想的是使结构中的所有构件都具有较高的延性,然而实际工程中很难做到。有选择地提高结构中的重要构件以及关键杆件的延性是比较经济有效的办法。因此,在确定建筑结构体系时,需要在结构刚度、承载力及延性之间寻找一种较好的匹配关系。

2 结构抗震设计计算方法

2.1 我国结构抗震计算流程

结构的地震反应分析开始于20世纪20年代。几十年来随着地震观测资料的逐步积累和丰富,抗震理论的不断提高以及计算技术的进步,结构的地震反应分析方法也不断改进和发展。我国现行两阶段三水准设计方法,抗震设计流程如图1所示。

2.2 基于性能抗震设计

传统的抗震设计方法是以强度作为设计的主要控制参数,即在设计开始是以力作为设计变量。历次震害表明:建筑结构在大震作用下倒塌的主要原因是由于其变形能力和耗能能力不足造成的。基于性能的抗震设计[7,8]理论是20世纪90年代初由美国学者提出的,它使设计出的结构在未来的地震灾害下能够维持所要求的性能水平。明确规定了建筑的性能要求,而且可以用不同的方法和手段去实现这些性能要求。

基于性能抗震设计理论的基本内容为:根据建筑物的重要性和用途,首先确定结构预期的性能目标,再根据不同的性能目标提出不同的抗震设防标准,然后按相应的设防目标进行结构设计,并辅以相应的抗震构造措施,使所设计的建筑在未来地震中具备预期的功能。

基于性能抗震思想为我国地震工程的发展和抗震设计规范的修订与完善,提出了新的方向和更高的要求,必将成为我国抗震设计的发展趋势。

3 结语

地震是一种自然现象,为避免它给人类带来大的灾难,这就要求结构工程师不仅要运用好抗震计算分析,而且要重视结构的概念设计。在建筑结构的抗震设计中,注重对结构抗震设计的方法总结和发展。

参考文献

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建筑结构抗震设计浅析 篇9

关键词：建筑结构,抗震设计,抗震验算

0 引言

20世纪80年代以来,人们提出了“建筑抗震概念设计”。所谓“建筑抗震概念设计”是指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。我们掌握抗震设计概念,将有助于明确抗震设计思想,灵活、恰当地运用抗震设计原则,使我们不致陷于盲目的计算工作,从而做到比较合理地进行抗震设计。

1 建筑抗震设计要求

1.1 对场地、地基和基础的要求

选择建筑场地时,应根据工程需要,作出综合评价。选择对抗震有利地段,避开不利地段,无法避开时,应采取有效措施。为避免建筑物发生“共振”破坏,应尽量使地震动卓越周期与待建建筑物的自振周期错开,减少地震能量输入。从地震的调查结果看,存在“共振”破坏,同一场地,地震会“有选择”的破坏某一类型建筑物而“放过”其它。例如1976年唐山地震时,天津东郊工业区同为软土地带,大量较柔的单层钢筋混凝土结构厂房破坏严重,而较刚的多层砖房破坏轻微,传统上,我们总认为“钢筋混凝土比砖混”结实,而这一案例则与其相反,刚好证明了“共振”破坏的存在。再如1985年黑西哥太平洋岸发生8.1级地震,共有164幢6~20层的房屋倒塌;其中5层以下房屋破坏轻微,23层以上的大楼也未破坏;特别是高度达181m,自振周期为3.9s的42层拉美大厦,基本没有损害。该次地震持时22s,周期2s,加速度a≥0.1g。均证明了存在“共振”破坏,所以,在选择场地时,要尽量避免。《抗震规范》规定,建筑场地类别根据土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度分为4类,见表1。表1中vs为岩石或坚硬土的剪切波速;vse为土层等效剪切波速,可根据实测或按下式确定:。地基和基础设计应符合以下要求:(1)同一结构单元的基础不宜设置在性质截然不同的地基上;(2)同一结构单元不宜部分采用天然地基,部分采用桩基;(3)地基分为软弱粘性土、液化土、新近填土或严重不均匀时,应估计地震时地基不均匀沉降或其他不利影响,并采取相应措施。

1.2 选择对抗震有利的建筑平面、立面和竖向剖面

建筑抗震设计应符合抗震概念设计的要求,不应采用严重不规则的设计方案。建筑及其抗侧力结构的平面布置宜规则、对称,并应具有良好的整体性;建筑的立面和竖向剖面宜规则,结构的侧向刚度宜均匀变化,竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小,避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。1990年江苏常熟发生里氏5.1级地震,震中区那些平、立面布局不合理,门窗洞口过多、过大,大开间,大进深房间太多的二、三层砖混结构房屋遭到严重破坏,造成了很大的损失。

1.3 选择技术和经济合理的结构体系

结构体系应根据建筑的抗震设防类别、抗震设防烈度、建筑高度、场地条件、地基、结构材料和施等因素,经技术、经济和使用条件综合比较确定。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,避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。要具备必要的抗震承载力,良好的变形能力和消耗地震能量的能力。对可能出现的薄弱部位的结构体系,应采取措施提高抗震能力。另外,结构体系宜设置多道抗震防线。

2 地震作用与结构抗震验算

目前,在我国和其他许多国家的抗震设计规范中,广泛采用反应谱理论来确定地震作用,其中以加速度反应谱应用最多。如果已知体系的自振周期,利用反应谱曲线和相应计算公式,就可确定体系反应加速度,进而求出地震作用。采用振型分解反应谱法时,不进行扭转耦联计算的结构,应按下列规定计算其地震作用和作用效应:

2.1 构j振型i质点的水平地震作用标准值,应按下列公式:

式中:Fji为j振型i质点的水平地震作用标准值;αj为相应于j振型自振周期的地震影响系数;xji为j振型i质点的水平相对位移;γj为j振型的参与系数。

2.2 抗震验算时,结构任一楼层的水平地震剪力应符合下式要求:

式中:VEKi为第i层对应于水平地震作用标准值的楼层剪力;λ为剪力系数,不应小于表2规定的楼层最小地震剪力系数值,对竖向不规则结构的薄弱层,尚应乘以1.15的增大系数;Gj为第j层的重力荷载代表值。

注:1基本周期介于3.5s和5s之间的结构,可插入取值;2括号内数值分别用于设计基本地震加速度为0.15g和0.30g的地区。

3 结语

应当指出,强调抗震概念设计,是为了给抗震计算创造有利条件,并非不重视数值设计,要灵活、准确的按照建筑结构抗震基本要求进行设计施工,以做出经济、合理地且能实现功能目标的建筑结构抗震设计,节约成本,达到抗震要求,追求双赢。

参考文献

[1]朱镜清.结构抗震分析原理[M].地震出版社,2002,11.

浅析建筑结构抗震设计 篇10

房屋建设中, 抗震结构设计是结构设计的一个重要环节。设计的合理与否直接影响房屋的质量和人民的生命、财产安全。我国属地震多发国, 应在民用房屋结构设计中对抗震技术提出更高的要求。

2 建筑抗震结构设计的基本原则

2.1 结构构件应具有必要的承载力、刚度、稳定性、延性等方面的性能

结构构件应遵守“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件、强底层柱 (墙) ”的原则;对可能造成结构的相对薄弱部位, 应采取措施提高抗震能力;承受竖向荷载的主要构件不宜作为主要耗能构件。

2.2 尽可能设置多道抗震防线

2.2.1 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-剪力墙结构由延性框架和剪力墙两个分体组成, 双肢或多肢剪力墙体系组成。

2.2.2 强烈地震之后往往伴随多次余震, 如只有一道防线, 则在第一次破坏后再遭余震, 将会因损伤积累导致倒塌。

抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部冗余度, 有意识地建立一系列分布的屈服区, 主要耗能构件应有较高的延性和适当刚度, 以使结构能吸收和耗散大量的地震能量, 提高结构抗震性能, 避免大震时倒塌。

2.2.3 适当处理结构构件的强弱关系, 同一楼层内宜使主要耗

能构件屈服后, 其他抗侧力构件仍处于弹性阶段, 使“有效屈服”保持较长阶段, 保证结构的延性和抗倒塌能力。

2.2.4 在抗震设计中某一部分结构设计超强, 可能造成结构的

其他部位相对薄弱, 因此在设计中不合理的加强以及在施工中以大带小, 改变抗侧力构件配筋的做法, 都需要慎重考虑。

3 结构抗震设计中概念设计

所谓“建筑抗震概念设计”是指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, 是进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程。地震动是一种随机振动, 有难于把握的复杂性和不确定性, 要准确预测建筑物所遭遇的特性和参数, 目前尚难做到。在结构分析方面, 由于未能充分考虑结构的空间作用、非弹性性质、材料时效、阻尼变化等诸多因素, 也存在着不确定性。因此抗震问题不能完全依赖计算结果。而是应该立足于工程抗震基本理论及长期工程抗震经验总结的工程抗震基本概念, 往往是构造良好结构性能的决定性因素。抗震概念设计主要有如下几点:

3.1 建筑选址。

避免抗震危险地段, 选择对抗震有利的场地、地基和基础在进行设计时, 应根据工程需要, 掌握地震活动情况和工程地质的有关资料, 作出综合评价, 宜选择坚硬土或开阔平坦密实均匀的中硬土等有利地段;避开软弱土、液化土、河岸和边坡边缘, 平面分布上成因、岩性、状态明显不均匀的土层等不利地段;同一结构单元不宜设置在性质截然不同的地基土上, 也不宜部分采用天然地基, 部分用桩基, 当地基有软弱黏性土、液化土、新近填土或严重不均匀土层时, 宜加强基础的整体性和刚度。

3.2 合理的平立面布置。

建筑物的动力性能基本上取决于它的建筑布局和结构布置。建筑布局简单合理, 结构布置符合抗震原则, 从而确保房屋具有良好的抗震性能。建筑物的平、立面布置宜规则、对称, 质量和刚度变化均匀, 避免楼层错层。但事实上, 由于城市规划、建筑艺术和使用功能等多方面的要求, 建筑不可能都设计成方形或圆形。我国《高层建筑混凝土结构技术规程》, 对地震区高层建筑平面形状作了明确规定;并提出对平面的凹角处应采取加强措施。对体形复杂的建筑物合理设置变形缝, 在结构设计时要进行水平地震作用计算和内力调整, 并应对薄弱部位采取有效的抗震构造措施, 严格控制建筑物的高度和高宽比。

3.3 结构选型和结构布置。结构选型根据建筑的重要性、设防

烈度、房屋高度、场地、地基、基础、材料和施工等因素, 经技术、经济条件比较综合确定。单从抗震角度考虑, 作为一种好的结构形式, 应具备下列性能:延性系数高;匀质性好;正交各向同性;构件的连接具有整体性、连续性和较好的延性, 并能发挥材料的全部强度。结构布置遵循的原则是平面布置力求对称, 使构件分配的力均匀;竖向布置力求均匀, 尽可能使其竖向刚度、强度变化均匀, 避免出现薄弱层, 并应尽可能降低房屋的重心。

4 建筑结构消能减震与隔震设计

传统的结构抗震是通过增强结构本身的抗震性能来抵御地震作用, 是被动消极的抗震对策。而消能减震隔震设计是指在结构体系中设置隔震层以隔离地震能量, 或在抗侧力结构中设置消能器吸收地震能量, 从而达到减轻震害的目的, 是积极主动的抗震对策。我国已经在《建筑抗震设计规范》中纳入了隔震与消耗减震的内容, 并制定了《建筑隔震橡胶支座标准》、《夹层橡胶垫隔震技术规程》。但由于它是一种新型的结构体系, 且隔震层以上结构部分的使用要求高于非隔震建筑, 因此, 在目前的设计中应用较少。其主要原理为:在房屋底部设置橡胶隔震支座和阻尼器等, 以延长构件的自振周期、增大阻尼, 或在结构中设置消能装置, 通过局部变形提供附加阻尼, 消耗地震能力, 而达到保护上部结构的目的。

5 抗震构造措施的设置

抗震构造措施在结构设计中具有非常重要的作用, 构造设置是否合理, 直接影响到结构防震的效果, 由于上部主体结构类型不同, 构造措施也不尽相同, 以下列出常见结构类型所需采取的一般构造措施。砖混结构房屋中设置沿楼板标高的水平圈梁, 加强了内外墙的连接, 增强房屋的整体性。圈梁能够有效地约束预制板的散落, 使砖墙出平面倒塌的可能性降低;另外, 圈梁作为边缘构件, 可以提高楼、屋盖的水平刚度。在地震作用下限制了墙体斜裂缝的开度与延伸, 减轻了不均匀沉降对房屋的影响。并且构造柱设置合理, 可以起到增强房屋整体性、改善结构脆性和增加延性的作用。每间设置构造柱的墙体, 可以大大提高变形能力, 即使墙体开裂以后, 还可以利用其塑性变形和滑移、摩擦, 来消耗地震能量。但是, 设置圈梁和构造柱后, 多层砖混房屋的抗裂能力并没有多大的改善, 难于保证砖混结构房屋实现“小震”不坏的目标, 设计中应该加以注意。

6 结论

总而言之, 随着高层建筑的迅速发展, 建筑高度不断增加, 高层建筑的结构设计也成为结构工程师设计工作的主要重点和难点。其抗震设计变得尤为重要, 建筑结构的抗震设计是一个完整、系统的概念, 从场址的选择到建筑物的结构设计, 抗震设计贯穿了整个过程。建筑物的抗震设计是衡量建筑结构设计是否符合要求的重要指标。因此如何准确、合理的运用不同的抗震设计方法, 是非常重要的, 对于不同的建筑、不同的情况应区别对待, 从而寻求最合理的抗震设计。

摘要：由于我国是一个地震多发的国家, 分布广、频率高、强度大、震源浅, 是世界上地震灾害最严重的国家之一。近几年来, 各国历次地震对人类造成了严重灾害, 通过总结大量的经验教训, 促使结构抗震设计不断发展。这就要求结构工程师不仅要运用好抗震计算分析, 而且要重视结构概念设计, 使建筑设计与建筑抗震设计有机地结合起来, 建筑抗震设计水平才能达到一个比较完善的高度。文章主要是在探讨建筑结构抗震设计中结构抗震设计的方法总结和发展, 供大家参考。

关键词：建筑结构,抗震设计,地震

参考文献

[1]朱镜清.结构抗震分析原理[M].地震出版社, 2002, 11.[1]朱镜清.结构抗震分析原理[M].地震出版社, 2002, 11.

砖混建筑结构抗震设计的策略 篇11

【关键词】砖混结构；建筑；抗震设计；策略

0.引言

在砖混结构的建筑施工的时候主要是使用粘土砖、混合砂浆为原料，以内外砖墙的咬砌方式为主实现整体连接的建筑方式。受到多层砖混结构建筑施工材料、墙体连接方式的影响，造成多层砖混结构建筑的抗震性能不高。当多层砖混结构建筑位于地震带的时候，需要加设圈梁、建筑构造柱等方法，提升多层砖混结构建筑的抗震性能，保障人们的生命和财产安全。本文结合多层砖混结构建筑施工，就提升此类建筑物的抗震性能进行了探讨。

1.优化砖混结构建筑场地的选择

在多层砖混结构建筑场地选择的时候，需要根据建筑工程的需要，就工程所在区域的地震情况进行综合的分析，对建筑场地进行综合的评价，并根据建筑物抗震有利、不利等进行地段的划分。当综合分析以后发现建筑场地处在一个不利地段的时候，需要作出相关的说明，并提出科学的避开请求，如果无法避开这一不利的地段，那么需要使用针对性的措施来进行改善。纵横墙共同承重的房屋既能比较直接地传递横向地震作用，也能直接或通过纵横墙的连接传递地震力。多层砖混结构建筑的纵横墙布置宜均匀对称，宽度均匀。在多层砖混结构平面内对齐贯通，上下连续，减少砖墙、楼板等受力构件的中间传力环节，实现建筑的传力路径简单明确合理。

2.砖混结构建筑的设计要遵循平、立面布置原则

通过研究地震的相关数据，发现建筑物的整体结构很大程度上影响到它的抗震性能，简单、对称的结构抗震性能较好。为了增强建筑物的抗震性能，需要在房屋整体设计中，重视建筑物的规整性分析，包括两个方面，平面规整性以及立面规整性。所以，在建筑物的设计中，需防止结构的复杂化，尽量使整体布置简单化，即具备平面、立面的规整性。建筑结构的规整性能够增强本身的抗震能力，是因为简单的设计结构可以有效的减弱水平方向作用力的影响。

通过以上分析，得出結论：在设计建筑物结构时，应尽量遵循平面、立面的规整性原则，实现建筑物各个方向受力均衡，尽量减少建筑物的薄弱环节。地震灾害具有较大的破坏性，并且国内不能提前预知，通过关于我国地震灾区的相关调查，发现大部分破坏严重的建筑物，设计结构不规则。如果设计过程中，不能改变整体的复杂结构，为了增强抗震性能，应设置必要的防震缝，尽量的将复杂的建筑结构分成较规则的单元。总之，在建筑物的设计中，需在满足户主实用的基础上，尽量选择规则的、对称的结构布局，增强建筑物的抗震性能。

3.严控多层砖混结构建筑的高度与层数

对于多层砖混结构，建筑物的抗震能力与它的层数以及高度有着较为密切的关系：层数越多，高度越高，抗震能力则越差；反之，层数越少，高度越低，抗震能力则越强，即抗震能力与层数、高度成反比。所以，为了有效的增强建筑物的抗震能力，应控制它的层数以及高度。我国对于多层砖混结构，针对建筑物的层数、高度等做了必要的强制性规定，比如，限制了多层砖混结构建筑物总高度以及层高（不能大于3.6 m）。如果多层砖混结构横墙数量不多，整个建筑物的总高度应比建筑规范的高度至少低3m，总层数也应比建筑规范的层数少一层；如果多层砖混结构每层房屋横墙都不多，还应根据实际情况，选择合理的层数以及高度。因此，在建设多层砌体房屋时，应在建筑物的层数、高度方面符合我国关于抗震设计规范的有关规范，从而保证建筑物的抗震能力，保障人们的生命及财产安全。

4.做好多层砖混结构建筑的纵、横墙体设置

纵、横墙体的承重作用主要体现在多层砖混结构中。发生地震时，建筑物会受到各个方向的较为复杂的作用力，如果建筑物设计不合理，墙体将会出现较大的裂缝，有些甚至会出现墙体错动、倾斜等现象，严重影响建筑物的安全性。所以，为了提高建筑物的防震水平，保障人们的生命财产安全，必须重视纵、横墙体的布置。对于多层砖混建筑物，如果承重墙单独的采用横墙或纵墙，都不能有效的增强建筑物的抗震性能，科学的设计方式是采用横、纵墙共同承重的结构。对于横、纵墙共同承重的设计模式，地震发生时，可以有效的分解建筑物各个方向受到的破坏作用力，从而达到有效防震的目的。通过以上分析，发现横、纵墙体的合理设置，必须给予充分的重视，在设计过程中，应首选纵墙贯穿的结构方式，如果受到户型等因素的制约，纵墙无法贯穿建筑物，则需在横墙与纵墙的交接处，采取有效的强化措施，比如，横、纵墙交接处加设构造柱，采用加固构造配筋等等。此外，为了提升建筑物的抗震水平，防止地震时横墙与纵墙的交接处出现断裂的现象，应在墙体内部每隔合理高度采用水平拉结筋，这可以有效增强房屋的整体性。

5.以圈梁、构造柱等延性构件提升抗震性能

通过研究地震灾害的相关资料，发现合理采用圈梁、构造柱等结构模式，可以较好地提高建筑物的防震效果，降低地震灾害的破坏力。此外，它们价格合理，是一种既经济、又有效的措施之一。对于多层砖混结构建筑物，如果采用水平圈梁结构，可以增强内外砌体的连接性，即提高了房屋的整体性，防止建筑物受到较大的破坏。圈梁具有较好的约束作用，它可以使楼盖、纵墙与横墙三者之间紧密结合，形成稳定的箱式结构，这种结构可以防止避免预制板构件散落，从而提高了墙体的抗震效果。圈梁作为建筑物的一种边缘结构，在水平面内，它可以约束房屋的层盖以及楼盖，增强它们的水平刚度，在竖直面内，圈梁与构造柱两者相互结合，能够共同约束墙体，防止地震发生时墙体裂缝的不断恶化，避免更严重的地震破坏后果。总之，对于多层砖混结构，通过构造柱、圈梁的合理布置，可以在很大程度上提高砖混砌体的承载力，保障建筑物的整体性，增强建筑物的抗震性能。

6.结语

综上所述，随着多层砖混结构的广泛应用，在凸显多层砖混结构优点的同时，抗震性能不足成为这一结构的主要缺陷。所以，在应用多层砖混结构的时候，大部分是借助合理的建筑结构布局、提升建筑结构的构造质量来保证多层砖混结构房屋质量。多层砖混结构房屋的抗震设计要达到标准，在综合考虑房屋所在位置的地质稳定性等综合因素的基础上，不断优化与创新砖混建筑结构抗震设计的质量。

【参考文献】

[1]刘建政.住宅高层建筑结构抗震的优化设计[J].建筑设计管理，2012（02）.

[2]战宇，李长凤，张欢，齐浩然，王精源.高层建筑结构抗震优化设计探讨[J].低温建筑技术，2011（01）.

[3]杨磊.论高层建筑结构抗震的优化设计[J].建筑设计管理，2010（03）.

建筑结构设计中的抗震设计 篇12

结构设计分为理论设计和概念设计理论设计是结构工程师根据计算理论和规范,在对结构进行计算模型的假设及受力状态的假定的前提下,对结构进行计算分析,得出数据式的结果,然后利用结果进行设计。概念设计是指不经数值计算,尤其在一些难以做出精确理性分析或在规范中难以规定的问题中,依据整体结构体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想,从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和抗震细部措施的宏观控制。在建筑设计的方案阶段,从总体出发,采用概念性近似计算方法,能迅速、有效地对结构体系进行构思、比较和选择。这种方法虽有一定误差,但概念清楚、定性准确、手算简单快捷,能很快选择出最佳方案,具有较好的经济、可靠性能,同时也是施工图设计阶段判断计算机内力分析输出数据可书与否的主要依据。

2 概念设计的意义

概念设计的应用面非常广泛,几乎组含了所有的结构设计。在不确定因素多、受力状况变化较大的抗震设计、高层建筑设计、基础设计中,概念设计的应用尤显重要和突出。概念设计的重要性,主要体现在三方面:一是因为现行的结构设计理论与计算理论存在许多缺陷或不可计算性。为了弥补计算理论的缺陷,或实现对实际存在的大量无法计算的结构构件的设计,都需要用概念设计来满足结构设计的目的。二是由于在方案设计阶段,初步设计过程是不能借助于计算机来实现的。这就需要结构工程师综合运用其掌握的结构概念,选择效果最好、造价最低的结构方案。概念设计在设计人员中提得比较多,但往往被人们片面地理解,认为其主要是用于一些大的原则,如确定结构方案、结构布置等。其实,在设计中任何地方都离不开科学的概念作指导。三是由于计算机计算结果的高精度,容易给结构设计人员带来对结构工作性能的误解,过分地依赖于计算机和设计软件,进行习惯性、传统的结构设计,对计算结果明显不合理、甚至错误的地方不能及时发现,使许多的建筑结构留下安全隐患。因此,概念设计在结构设计中具有重要的地位。

3 抗震概念设计

地震是一种随机振动,有难于把握的复杂性和不确定性,要准确预测建筑物所遭遇地震的特性和参数,目前尚难做到。在结构分析方面,由于未能充分考虑结构的空间作用、结构材料的非弹性性质、材料时效、阻尼变化等多种因素,同时也存在着不准确性。因此,工程抗震问题不能完全依赖“计算设计”解决,而必须立足于“概念设计”。结构抗震概念设计的目标是使整体结构能发挥耗散地震能量的作用,避免结构出现敏感的薄弱部位。地震能量的聚散,如果仅集中在少数薄弱部位,必会导致结构过早破坏,目前各种抗震设计方法的前提之一就是假定整个结构能发挥耗散地震能量的作用,在此前提下才能以多遇地震(小震)作用进行结构计算、构件截面设计并辅以相应的构造措施,必要时采用弹性时程分析法进行补充计算,试图达到罕遇地震(大震)作用下结构不倒塌的目标。

为了保证建筑具有足够的抗震能力,通过概念设计从宏观上控制结构的抗展性能,应充分考虑以下环节:(1)选择对抗震有利的场地及地基,避免地面变形的直接危害,采取措施保证地基的稳定性。(2)进行合理的基础设计,同一结构单元不宜设置在性质不同的地基土上,不宜采用不同的基础形式,设计时宜最大限度地发挥地基的潜力。(3)建筑物的体型应力求简单、规则、对称,质量和刚度变化均匀,以减少地震作用产生的变形、应力集中及扭转反应。(4)选择合理的结构体系,抗侧构件力求均匀对称,设置多道抗展防线,避免局部出现薄弱部位,要求结构布置受力明确,传力简捷。(5)各类构件之间要有可靠的连接,并具有必要的强度和变形能力,从而获得整个结构良好的抗震性能。(6)强调结构空间整体性,平面加强连接,竖向确保足够整体刚度。(7)重视对非结构构件的处理,利用其对主体结构的有利影响,避免不合理设置导致对主体结构的不利影响。(8)尽量减轻结构自重,减少地基土压力,从而降低向建筑物传输的地震力。

4 结构概念设计的运用

运用概念设计的思想,也使得结构设计的思路得到了拓宽。传统的结构计算理论的研究和结构设计似乎只关注如何提高结构抗力R,以致混凝土的等级越用越高,配筋量越来越大,造价越来越高。结构工程师往往只注意到不超过最大配筋率,结果肥梁、胖柱、深基础处处可见。以抗震设计为例,一般是根据初定的尺寸、混凝土等级算出结构的刚度,再由结构刚度算出地震力,然后算配筋。但是大家知道,结构刚度越大,地震作用效应越大,配筋越多,刚度越大,地震力就越强。这样为抵御地震而配的钢筋,增加了结构的刚度,反而使地震作用效应增强。其实,为什么不考虑降低作用效应S呢?目前在抗震设计中,隔震消能的研究就是一个很好的例子。隔震消能的一般作法是在基础与主体之间设柔性隔震层;加设消能支撑(类似于阻尼器的装置);有的在建筑物顶部装一个“反摆”,地震时它的位移方向与建筑物顶部的位移相反,从对建筑物的振动加大阻尼作用,降低加速度,减少建筑物的位移,来降低地震作用效应。合理设计可降低地震作用效应达60%,并提高屋内物品的安全性。这一研究在国内外正广泛地深入展开。在日本,研究成果已经广泛应用于实际工程中,取得良好的经济、适用效果。而我国由于经济、技术和人们认识的限制,在工程界还未被广泛地应用。

同时,在目前建筑结构抗震鉴定及加固中,概念设计的思想也应得到延伸。在1976年唐山地震中,天津市加固的2万间民房无一倒塌,但天津第二毛纺厂3层的框架厂房,却因偏重于传统构部件的加固,忽视结构总体抗震性能的判断,造成不合理的加固,使抗震薄弱层转移,最终倒塌。

抗震验算时不同的楼盖及布置(整体性)决定了采用刚性、刚柔、柔性理论计算。

在建筑结构设计中,合理地确定建筑物的刚度是非常重要的。建筑物的刚度不宜太大,刚度大则结构自振周期就短,在地震时结构所承受的地震作用就大,相对后果较重,且造成材料的浪费;刚度也不宜过柔,过柔的建筑结构在地震时就会产生过大的变形,影响其强度、稳定性和正常使用。

抗震验算时应特别注意场地土类别。8度超过5层有条件时,尽量加剪力墙,可大大改善结构的抗震性能。框架结构应设计成双向梁柱刚接体系,但也允许部分的框架梁搭在另一框架梁上。应加强垂直地震作用的设计,从震害分析,规范给出的垂直地震作用明显不足。

雨篷不得从填充墙内出挑。大跨度雨篷、阳台等处梁应考虑抗扭。考虑抗扭时,扭矩为梁中心线处板的负弯距乘以跨度的一半。框架梁、柱的混凝土等级宜相差一级。由于某些原因造成梁或过梁等截面较大时,应验算构件的最小配筋率。出屋面的楼电梯间不得采用砖混结构。考虑地震作用时必须充分领会和灵活运用抗震概念设计的优化准则和采取相应的构造措施。优化准则“强节弱杆”——防止节点破坏先于构件;“强柱弱梁”——防止杆系发生楼层倾移破坏机制,要求柱的抗弯能力高于梁的抗弯能力;“强剪弱弯”——防止构件剪力破坏,要求杆件的受剪承载力高于受弯承载力;“强压弱拉”——对杆件截面而言,为避免杆件在弯曲时发生受压区混凝土破裂的脆性破坏,使受拉区钢筋承载力低于受压区混凝土受压承载力。

保证措施有两个方面:一是调整或限制构件的荷载效应;二是强制规定必要的构造措施。这两个方面在《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)有详细的规定,有的则是以强制性条文提出严格要求。如:《高层建筑混凝土结构技术规程》中第6.3.2条的第1点限制梁端截面混凝土受压区高度与有效高度之比,就是保证梁的变形能力,而它又决定于梁端塑性转动量,而塑性转动量又与截面混凝土受压区的相对高度密切相关;试验研究结果表明,要使钢筋混凝土梁的位移延性系数达到3~4,混凝土受压区相对高度必须控制在0.25~0.35。又如:对钢筋混凝土杆件而言,杆件截面的平均剪应力过高,都会降低箍筋的抗剪效果,平均剪应力较小时,可以避免出现剪切破坏。

在建筑结构设计中还应充分考虑地震的偶合作用;坚持“小震不坏,大震不倒”;多道抗震防线等设计原则。

参考文献

[1]陈教洪.谈概念设计在建筑结构设计中的应用[J].建材与装饰(中旬刊),2008(2):12.

[2]牛慧娟,马小龙.浅议建筑结构设计中的概念设计[J].内江科技,2008(2):67.