抗震理念论文精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇抗震理念论文范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

篇(1)

【关键词】楼梯；建筑抗震；刚度；影响；分析

中图分类号：TU973+.31 文献标识码：A 文章编号：

一．引言

楼梯是建筑的一个重要组成部分，是最重要的疏散工具，在抗震防灾中起着举足重轻的作用。所以楼梯的设计是十分重要的工作，楼梯设计的好坏也直接影响到建筑的抗震能力。从地震被损坏的钢筋混凝土结构房屋来看，其中一个特点是楼梯构件的破坏，影响了逃生通道安全，造成人员伤亡。根据2008年汶川地震震害的相关报告，楼梯对结构安全以及疏散时人身安全的意义非常重大。因此，我们有必要认真研读规范的有关要求，结合工程实际情况，认真对待抗震设计时的楼梯设计。

二．抗震设计楼梯参与结构计算的重要性

现代建筑工程抗震性能的需求要求建筑工程设计过程中必须考虑抗震设计楼梯参与结构计算工作的重要性。以抗震楼梯设计对建筑物主体结构抗震性能的促进作用促进建筑物的抗震性能提升。建筑工程设计单位应根据现代建筑工程设计过程中楼梯设计对建筑物主体工程的影响强化抗震设计楼梯参与结构计算工作，实现建筑物抗震性能的提高，促进现代建筑工程设计目标的达成

在现代建筑工程的设计中，钢筋混凝土框架结构所具有的优势使得其在现代建筑工程的设计中有着极为广泛的应用。在钢筋混凝土框架结构中，楼梯能够对楼梯间结构起到斜撑作用，增加主体结构的刚度。在传统的结构设计中，由于计算方式与设计理论的限制使得楼梯及楼梯间不参与整体结构的计算。随着现代建筑设计理论的日趋成熟以及建筑物抗震等级要求的不断提高，建筑工程抗震楼梯设计参与整体结构计算已经纳入相关规范要求。在抗震楼梯与楼梯间增加刚度的同时，还应与水平隔板、楼盖板等做好链接，以此形成整体、提高建筑物的抗震性能。在汶川地震震后调查中，楼梯梯段板断裂的情况非常普遍，严重影响了震后的自救与救灾。而且，楼梯系统的断裂也造成了对主体结构抗震性能的影响，造成了余震中建筑物抗震性能的下降。

三．楼梯和结构主体

楼梯对主体结构的影响主要表现有两个方面，楼梯对竖向构件的影响以及楼梯自身的传力。由于楼梯传力，竖向构件往往会出现短柱或错层。而楼梯本身传力需得到保障，从而实现疏散功能。

理论研究以及一些震害调查表明，楼梯对主体结构的影响大小，主要取决于楼梯与主体结构的相对刚度比。主体结构整体刚度越大，比如抗震墙结构，框架一抗震墙结构，由于结构主体自身的刚度很大，整体性能好，楼梯刚度对于主体而言相对很小，那么它对主体影响就很小，有时可以忽略不计；而当采用框架结构，装配式结构，特别是砌体结构的时候，楼梯对其主体的影响就不容小视了，在多遇地震作用下，结构基本是处于弹性工作状态，填充墙、砌体承重墙没有开裂或者开裂程度不高，刚度尚未退化，楼梯刚度在主体结构中依旧可以认为不大，而在超出设防烈度及罕遇地震的时候，结构一般进入弹塑性状态，墙体开裂，刚度骤然降低，楼梯刚度在主体刚度中所占的比重就越加增大，现浇梯板可视为刚性楼板，承担传递水平地震作用的重任，从而导致楼梯梯板拉裂，楼梯间短柱破坏，最终导致主体破坏甚至坍塌。

经过工程实例对比发现，楼梯构件是否参与结构整体计算，不仅影响地震作用效应的计算结果，也可能由于改变恒载、活载的传递途径而对相关构件计算产生影响。

对比发现当其他区域荷载小于楼梯间时，不考虑楼梯影响计算结果显示位移比较大，考虑楼梯刚度后刚心与质心的重合程度有所改善，位移比有所减小。

结合条文说明，规范允许根据不同的具体结构，判断楼梯构件对整体的可能影响很大或不大，然后区别对待，并不要求一律参与整体结构的计算，但楼梯构件自身应计算抗震。现行规范对钢筋混凝土结构楼梯间抗震设计的基本要求可归纳为：是否参与整体抗震计算，视情况而定；楼梯构件应进行抗震设计计算；加强楼梯间填充墙与主体结构的拉结。

由于地震动的不确定性、地震的破坏作用、结构地震破坏机理的复杂性，以及结构计算模型的各种假定与实际情况的差异，．目前，依据所规定的地震作用进行结构抗震验算，不论计算理论和工具如何发展，计算怎样严格，计算的结果还是比较粗略，过分地追求数值上的精确是不必要的。然而，从工程的震害看，这样的抗震验算是有成效的，不可轻视。

四．楼梯抗震设计的几点建议

考虑楼梯对主体结构的影响时，应根据主体结构与楼梯的侧向刚度大小，采取相应的设计措施：

1.楼梯采用现浇式或者装配整体式混凝土结构，不应采用装配式结构。

2.对框架结构，砌体结构及其他整体性不好的结构，结构计算中应注意考虑楼梯对主体结构的影响和主体结构对楼梯的影响，采用包络设计的方法。基于现行规范，在对结构进行规则性判断和位移计算时，可不计楼梯的影响。而构件设计则需要考虑楼梯的作用，按计入和不计人楼梯分两种情况进行设计。

3.对主体结构刚度很大，整体性较好的结构，如抗震墙结构、框架一抗震墙结构等，一般不考虑楼梯的影响，不过在结构平面布置时，应重视楼梯间周围的竖向构件，类似于电梯井，尽量使抗震墙位置合理，这样，既可以使楼梯对主体结构的影响减小，同时也保护了楼梯构件。

4.需特别注意设置楼梯形成的框架短柱或错层柱，柱箍筋除应满足计算要求外，箍筋应全高加密，宜按抗震等级提高一级配置。

5.楼梯处梁上立柱时，柱子截面一般都很难做大，但该柱也应按照框架柱要求设计，保证其截面面积不小于300mmX300mm，柱最小边长不应小于200mm，并相应增加另一边高度。￡在以往的设计中，当底层无地下室时，楼梯直接支撑在孤立的楼梯梁上，而根据震害调查发现，此做法不妥，地震时楼梯板吸收的水平地震作用在楼梯梁处的水平传力路径中断，孤立的楼梯梁很难担当由梯板传递的水平推力，梯板边缘的梁截面处往往开裂甚至破环，设计中应尽量避免。

五．结束语

楼梯是建筑的一个重要组成部分，是最重要的疏散工具，在抗震防灾中起着举足重轻的作用。从地震被损坏的钢筋混凝土结构房屋来看，其中一个特点是楼梯构件的破坏，影响了逃生通道安全，造成人员伤亡，所以建筑楼梯设计是非常重要的工作。综上所述，不管是对规范理解出发，还是结合工程实际，楼梯设计对建筑抗震的影响应当被广大设计师高度重视。目前来看，各种软件的楼梯参与建筑抗震计算情况并不够理想，不能过分依赖。设计可在比较合理的基础上利用计算软件，不拘泥于细节，不追求过高的计算精度，强调按概念设计进行各种调整。让楼梯参与建筑抗震计算和加强抗震措施，使得楼梯对建筑抗震的影响降到最低，从而让建筑结构更为合理。

参考文献：

[1]严微 不同楼梯在地震下的反应分析[学位论文]， 2010 - 太原理工大学：结构工程

浅谈楼梯设计对建筑抗震的影响

[2]乔锐 [期刊论文] 《黑龙江科技信息》 -2012年7期

[3]孙烨SUN Ye楼梯刚度对震区塔式建筑抗震设计的影响分析 [期刊论文] 《浙江建筑》 -2009年9期

[4]吴波 楼梯结构的抗震性能分析及地震作用下对主体结构的影响 [学位论文]， 2009 - 西南交通大学：结构工程

[5]王亚勇 戴国莹WANG YayongDAI Guoying《建筑抗震设计规范》的发展沿革和最新修订[期刊论文] 《建筑结构学报》 ISTIC EI PKU -2010年6期

[6]孟凡林 孟祥瑞 张维学Meng Fan-linMeng Xiang-ruiZhang Wei-xue考虑楼梯影响的框架结构地震响应分析 [期刊论文] 《工程抗震与加固改造》 ISTIC PKU -2012年1期

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关键词：高层建筑；抗震性能；理念；具体方法

Abstract: the world's population increased continuously, make the per capita living space gradually reduce, and then make the emergence of the high-rise building become an inevitable result. In recent years, such as earthquake disaster for high-rise building with the great damage and loss makes people have to of high-rise building in the design and construction of the construction of the seismic performance increase of consideration. This article describes and analyzes the structure of the high-rise building aseismic design of many of the idea of the foundation, and further puts forward the specific methods of seismic design.

Keywords: high building; Seismic performance; Ideas; The specific method

中图分类号：[TU208.3]文献标识码：A 文章编号：

地震因为其高破坏力和高不确定性两个特征成为一种危害人类正常生活的重大自然灾害。同时也成为包括高层建筑在内的绝大部分建筑设计和施工项目都必需考虑的一个重要因素之一[1]。因为在人类的发展历史上，地震这一自然灾害给人们带来了巨大的经济财产和人身安全的损失，于是在很早以前抗震设计就成为了建筑结构设计里的一个重要考虑因素，而建筑结构的抗震设计理念和方法也随着历史的进步在不断的发展。虽然人类目前还无法准确预测地震灾害并确保建筑物在地震中免受损失和破坏，但是已经形成了一套比较完整的理论和方法体系，在一定程度上能做到“小震不坏，中震不修，大震不倒”，并尽大可能的做到了减少因地震建筑物倒塌而给人们生命和财产带来的的严重损失。

高层建筑结构抗震设计理念

一直以来，对于建筑物的抗震设计理念和方法的研究都是建筑结构设计中的一个必要考虑因素，而增强建筑物的抗震性能是理论研究者为之奋斗不懈的的目标。现有的抗震设计理念是经过以下几个重要的阶段而总结得来的。

一是刚性设计理念。这是人们应对地震这一自然灾害所总结和研究出的第一个设计的理念。当时的地震工程学者对地震和抗震理论知识的了解还很少，很贫乏。学者普遍认为建筑物在地震中损坏甚至倒塌的主要原因是因为建筑物的刚度不够，不能抵抗地震的巨大能量才会倒塌。按照这一设计理念人们在房屋的施工建设工程中就通过增加剪力墙的厚度和承重墙的钢筋和水泥的比例，以此来保证墙体结构有足够的刚度，从而时地基与整个主体建筑形成一个刚性的有机整体。但是这一理念有其自身所具备的局限性，因为强调对建筑物刚度的要求，使得建筑物在高度和跨度上的发展收到限制。

二是柔性设计理念。因为看到了刚性设计理念的先天性不足，在刚性设计理念之后，抗震设计专家和学者们又提出了一个与刚性设计理念全然不同的柔性设计理念。这一理念放弃了对建筑物刚性的追求并且利用柔性建筑在地震中建筑物可以有效的侧移和形变的优点来减少地震对建筑物的损害。事实表明，这一设计理念具备了刚性设计理念所无法具备的优势，并且在一些小的低等级的地震中能比较好的保证建筑物的完好[2]。但是也仅仅是限于应对低等级的地震，事实表明，当遇到较高等级的地震时，在这一设计理念的指导下所建设的房屋是没有任何抵抗力的。

三是结构控制设计理念。这一设计理念主要是通过对建筑物的控制结构的设置使已有的结构和新生的结构共同抵御地震。最近这些年以来，这一设计理念被广泛应用于桥梁和高层建筑物的抗震设计中。

第四个是性能设计理念。这一设计理念的主要思想是让建筑物在面对不同等级地震的时候能有不一样的与之对应的抗震能力与性能，体现了多级抗震设防的重要思想[3]。该理论是在之前刚性设计理念、柔性设计理念和结构控制设计理念的基础之上发展的全新的理论，因为其较大的抗震优势，使得它成为现阶段实际应用最为广泛的抗震设计理念。它具体表现为以下几个方面：①尽可能增加多道抗震防线。每一个抗震机构的体系都不是一个单一的体系，而一般都是右多个有良好延性的系统构成，而每一个分系统又是通过有较好延伸性能和柔性的构件相互连接配合作用的。比如说有剪力墙-框架体系是由具有良好延性的剪力墙和柔性较高的框架组成，而剪力墙又是分为双肢剪力墙和多肢剪力墙分体系。一般的，强地震都伴随着一系列的余震，这就要求建筑物节构具备抵抗强震的第一道防线之后还能有第二道，第三道防线来抵抗接下来的余震，只有这样，才能保证建筑物在强震之后仍旧能够不倒塌。这就要求每一楼层里的主要抗震耗能构建在强震中屈服后其他的辅助构建仍具有弹性性能，从而延长构件的“有效屈服时间”。 ②增强薄弱部位的抗震性能。构件的实际承受能力和计算承受能力是对构件合理布置的基础，当在实际地震过程中，构件的实际承受里高于计算承受力，也就是构件面临承受力的不定集中的情况，这时候就需要通过其他的与之相连的辅助构件对它的承受力完成转移[4]。在薄弱部位（很有可能出现力的集中的部位）增强抗震设计，提高其抗震性能，能够有效做到保证建筑物在地震中变形小，不倒塌。

二、高层建筑结构设计方法

对于建筑结构抗震设计，通常要考虑高层建筑物的刚度、强度，和延性，因为不仅要保证整体结构在地震中能够承受一定范围内的轴压力和剪力，同时还要做到在力过大的时候在允许结构有一定的变形但是不至于严重倒塌。这是抗震的主要内容，也是抗震的核心内容。而现在具体的设计方法有以下这些。

一是多采用强剪弱弯结构。建筑结构中的梁和柱子简剪力破坏比轴向扭力破坏所带来的后果要严重的多，所以在设计之中要增强粱柱和墙体的剪力弱化轴向弯力。另外与此类似的还应该多采用强柱弱梁和强节点弱构件的设计方法。

二是改善高层建筑结构均匀性设计。首先是高层建筑是一个三维结构，在地震中作用力的方向是任意的，使其侧向两轴在刚度上均匀是保证其抗震性和抗风性的重要因素[5]；然后是在沿竖直方向的层剪力刚性性能尽量不要发生突变；最后就是沿同一轴的各向抗侧力结构要避免出现刚度较大而延性较低的结构。

三是加强短柱抗震性能。①改善建筑物整个结构的抗震性能可以通过缩小短柱的截面积，增大剪跨比进而提高短柱的计算受压载重力的方式达到。具体的方法是增强混泥土的实际等级，降低其轴压比。②采用钢管混泥土的方式浇灌短柱。在由圆形钢管构成的构件体系里浇筑混泥土保证了混泥土能够在三个方向都能受到足够强度的压力，从而提高了混泥土本身的抗压能力和极限应力，进而在保证刚度和强度的前提下增强了其延性。③采用分体柱结构。这种方法是通过人为的将柱子的抗弯性能降低到其抗剪性能之下，从而用短柱在地震中的延性破坏代替它的水平断裂进而保证建筑物不易倒塌。

结语

随着社会和科技的进步和发展，专家学者对建筑物结构抗震设计的理念也在不断的更新进步，进步和先进的理念给我们带来的是可靠的结构设计方法。虽然人类在战胜地震这一自然灾害的路上还是任重而道远，但是我们有理由相信，随着人们对已有地震经验的总结，我们的抗震工程学者会研究出更好的高层建筑结构设计理念理念和方法，进而进一步保证人类生命和财产不受损失。

参考文献:

[1] 张彭,解林伟.试析高层建筑结构设计理念及方法[J].陕西建筑,2011（08）

[2] 王欣.浅谈高层建筑结构选型要点[J].科技创新导报,2010,(15)

[3] 郑克勤.关于高层建筑结构设计探讨[J].中华民居,2011(03)

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【关键词】房屋抗震；影响因素；措施

引言

房屋的抗震性能最大程度上取决于房屋的抗震设防标准，抗震设防标准越高，房屋的抗震性能就越强。目前，已有数百位专家在研究讨论新的房屋抗震设防标准，以期修改沿用多年的房屋建造抗震标准，增强新建房屋的抗震能力。北京地区近日已率先将农房抗震要求提高到了能抵御8级地震的高标准。据测算，抗震设防标准每提高一级，建筑成本将随之提高8%-10%。 房屋的选址是房屋抗震性能的外部主要条件，初步总结四川地震的经验和教训可以发现，遭遇同等强度地震的不同位置的房屋，其抗震性能有所不同。位于地质断层附近的房屋比其他房屋更易被震塌。我国是一个地震多发国家，发生过破坏性地震的城市占全国城市总数的10%以上。因此，各地今后在房屋建筑设计与施工之前，必须充分重视房屋的选址应远离地质断层，防患于未然。 房屋结构设计与施工质量、房屋装修是决定房屋抗震性能中受人为影响最大的两个因素。在房屋结构设计中，一般而言，剪力墙结构的抗震性能优于框架结构，框架结构优于砖混结构。在施工质量中，建筑物必须严格根据抗震设计规范施工。 居住者在房屋装修时不得随意更改房屋结构，尤其是不可随意更改房屋承重墙等一些关键部位，更改结构时应得到专业人士的指导或相关许可，任何擅自改动都有可能降低房屋抗震性能，造成致命隐患。

1 建筑物的重要性决定了其不同程度上的抗震性能

不同结构型式是不同建筑物功能需求和性价比所决定的，不能单单片面的说地震来临时，哪种结构型式就一定好哪种结构型式就一定不好；因为按目前的抗震设防标准，它们有一个共同的设防目标：小震不坏 、中震可修 、大震不倒。

国家按建筑物发生灾害时对人民生命财产可能造成损失的程度，按建筑物分为甲乙丙丁四类。主要的、重要的水电站、医院、电力、通讯等生命救援保障和人员密集建筑被定为甲类或乙类，一般的住宅、办公等均定义为乙类，设防的目标也不同：丙类建筑在设计时按设防目标进行；甲乙类建筑设计时至少要提高1度，请注意，这里均指是烈度而不是震级，这也很好理解，好的地基要比差的地基抗震性能好，处在地震活动带的建筑自然发生地震的几率大，抗震性能也很难保证。

2 建筑物得抗震性能首先取决于建筑物的抗震设防标准

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。设防烈度一般分6~9度，上海地区设防烈度主要为7度，崇明、金山为6度。对具体建筑物，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，但建筑物造价也愈高。

2.1 房屋结构的抗震性能与合理的抗震设计密切相关。

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。所谓中震，指设防烈度，小震比中震小约1.55度，而大震则比中震增加约1度。合理的抗震设计主要基于先进的抗震理念、系统的分析计算和恰当的抗震措施。既要注意控制抗震指标如轴压比、相对变形等，又要采取合适的抗震构造措施。

目前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。部分建筑外形怪异，平立面不规则，传力体系复杂甚至需要多次结构转换，这既增加了建筑物造价，也影响了建筑物的抗震性能。

2.2 房屋抗震性能还与施工质量等其他因素有关。因此加强施工质量监督，规范既有建筑的使用管理是十分必要的。

3 建筑物抵抗地震的能力不确定性

为了搞好抗震结构的施工，首先要了解地震力对建筑物可能引起的破坏作用。因为地震时不确定性和复杂性，我们很难用“数值设计”来有效控制结构的抗震性能，因此不能完全依赖于计算。根据目前对地震规律的认识，抗震设计的指导思想是：房屋在使用期间，对不同强度的地震应具有不同的抵抗能力，一般小震发生的可能性较大，因此，要求做到结构不损坏，这在技术上，经济上是可以做到的。近几年台湾发生三次地震，福建沿海受其余震波影响，没有造成建筑物严重损坏。如果要求结构遭受大震时不损坏，这在经济上是不合理的，因此可以允许结构破坏。但是在任何情况下，不应导致建筑物倒塌，概括起来说，抗震设防的一般目标就是要做到“小震不坏，大震不倒”。从另一方面看，一个地区的基本地震烈度也是难以准确估计的，要根据当地的地址，地形和历史地震情况等确定，因此房屋抗震能力很难确定。那就要在结构强度上和构造上下功夫，才能做到建筑物裂而不倒。这种危中脱险的工作主要依赖于良好的结构设计和施工质量。

4 施工质量和房屋抗震性能的关系

在强烈地震的作用下，要使建筑物裂而不倒，关键在施工过程的控制，以保证结构本身具有足够的强度和各部件间有可靠的连接。对混合结构来说，一是砌体强度，也就是砖块本身和砂浆标号。二是内外砖墙的咬槎以及构造柱，圈梁和墙体的连接构造。对钢筋混凝土结构来说一是混凝土和钢筋本身的强度。二是节点间的连接构造，两者都和施工的质量密切相关，强度和构造连接的施工质量好，建筑就能抵抗地震，否则建筑物就要遭到严重破坏，以致倒塌，人民生命财产遭到严重损失。

5 目前影响建筑物抗震的施工质量问题

对于砖混结构的建筑物，在材料选用、施工质量上应当引起足够重视。砌体强度不足，砂浆不饱满，砂浆标号低，砌筑前砖块不湿润，冬季施工不浇水都会降低砂浆的粘结力和砌体的抗剪强度；加之砌体结构通常采用单块的材料和砂浆砌筑，抗拉压力低，且主要以手工操作，容易丧失承载能力。圈梁和构造柱的配筋不合理：圈梁和构造柱依靠其中的钢筋将建筑上下各层，各片墙体连在一起，哪里连接不好，哪里就容易出问题。我们在施工现场经常发现钢筋搭接长度不够，钢筋接头该错开的不错开，该弯钩的不弯钩，钢筋位置偏差大等等，都会直接影响到结构整体连接。 构造柱与墙体拉接筋放置不准确，构造柱混凝土振捣不密实，都直接影响构造柱的抗震能力，关系到砖混结构建筑物能否满足抗震要求。

对于混凝土结构的建筑物，当前钢筋混凝土结构的施工存在问题比较多，对结构的抗震性能极为不利。首先混凝土强度问题，混凝土水泥用量，水灰比和含砂率控制不严，对混凝土湿润养护不重视，振捣不密实，柱头施工缝遗留木屑、焊渣等造成柱的断层，这些都是削弱结构支撑竖向荷载能力的重要因素，严重影响房屋抗震能力。

6 总结

前面谈到影响房屋抗震的施工质量问题，这些都不是很难做到，只要我们在施工过程中认真负责，引起重视，发现问题及时整改，严格按照施工规程操作，控制好每一个分项、分部工程，绝不片面追求施工速度不顾工程质量，对人民的生命财产要有高度负责的态度。只有这样，才能使建筑物的抗震安全性能得到进一步保证，人民生命财产免遭损失。

参考文献：

[1]杨佑发;邹银生 底部框剪砌体、房屋空间弹塑性地震反应分析 [期刊论文] -振动与冲击2003(01) .

[2]杨佑发 底部框剪砌体房屋抗震及隔震性能研究 [学位论文] 1998 .

[3]杨佑发;魏建东 结构动力分析的非线性拟动力方程法 [期刊论文] -世界地震工程2002(02) .

[4]郭子雄 RC低矮抗震墙的变形性能及恢复力模型研究 1998(01) .

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【关键词】房屋，建筑结构，抗震设计，要求

中图分类号：TU318 文献标识码：A 文章编号：

一.前言

由于经济发展速度加快，社会需求不断增多，使得建筑的高度不断加高，形态愈加复杂，建筑结构中抗震设计也趋于多样化。我国作为一个多震国家，结构设计中应注重抗震设计，良好的抗震设计和抗震措施至关重要。抗震设计中，要进行地基基础的抗震设计。抗震构造措施是结构设计的重要内容。针对房屋建筑结构中的抗震设计要求，进行结构抗震设计和抗震措施，在结构设计与建筑施工中，应熟悉各种结构设计的抗震构造措施。

二.建筑结构抗震设计的基本要求

地震作用越大，房屋抗震要求越高。不同设防烈度和场地上，结构的实际抗震能力会有差别，结构可能进入弹塑性状态的程度不同。震害表明，未经抗震设计的钢筋混凝土结构，在7度区只有个别构件破坏，8度、9度破坏增多，因此，对不同设防烈度和场地可以有明显差别。结构的抗震能力主要取决于主要抗侧力构件的性能，主、次要抗侧力构件的要求可以有区别。如框架结构中的框架与框架――抗震墙结构中的框架应有所不同。房屋越高，地震反应越大，其抗震要求越高。综合考虑地震作用，结构类型和房屋高度等因素划分抗震等级进行抗震设计，可以对同一设防烈度的不同高度的房屋采用不同抗震等级设计；对同一建筑物中结构部分采用不同抗震等级。

三.影响建筑抗震的因素分析

1.建筑抗震取决于所选取建筑结构形式

为实现“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震目标，新版《建筑抗震设计规范》中取消了砖混内框架结构，提高了砖混结构建筑的设计要求。目前普遍使用的框架－剪力墙结构、剪力墙结构、框架结构三种结构形式中，框架－剪力墙结构的抗震性能最为突出，剪力墙次之。单纯的框架结构造价虽然抗震性能不如前两种，但其造价较低，施工技术成熟，是目前最为常见的结构形式。根据建筑当地的实际情况，结合建筑的使用功能，选取合适的结构形式，对于建筑抗震意义重大。

2.建筑抗震取决于适宜的抗震措施

在场地类型不同的情况下，抗震措施主要由建筑的不同等级决定。在确定建筑等级及场地类型之后，将先进的抗震理念和系统的分析计算纳入到抗震措施设计中，即可改善建筑抗震设计，提高建筑抗震效果。

3.影响房屋建筑抗震性能的因素

房屋建筑抗震性能取决于场地选择、施工质量等其他因素。建筑工程场地选择不当等造成施工质量下降，这些因素都可能对建筑结构的抗震性能造成重要影响。选择建好的工程场地、加强施工质量监督，对于提高建筑抗震性能是十分必要的。

四.建筑抗震设计具体分析

抗震设计的重要基本要求就是要确保房屋基础构造的延性设计要求得以保证，能够在建筑结构延性问题上设立多道防线，以此才能避免建筑结构脆性过大造成的构造强度失衡、失控的现象发生，从而影响其抗震性能及成果。因此，这就需要做好以下几点把握。

1.周全考虑房屋建筑选址问题在房屋工程项目立项之初，就要周全考虑好能够发挥抗震成果的选址问题，如健全周到考虑好土体结构、地质、地貌等问题，并要预测分析地震活动发生时建筑构造的承受能力，且要记录相关技术资料档案中，待实地考证时能够综合评价。此外，还要避开影响建筑构造抗震效果发挥的不利区域、地段等，当避无可避时应当立足实际采取合理控制措施

2.加强建筑构造规划研究

由于地震发生时建筑结构本身会发生应力过于集中、突破塑性变形弹性极限等的可能，进而形成结构抗震薄弱部分。因此，建筑构造设计应能保证建筑结构延性、安全度、以及选取合适的建筑平面、剖面进行设计，既要保证建筑结构强度稳定，又能避免建筑脆性过大而延性过小的负面现象发生。

3.保证地基与基础设计要求当房屋项目工程的地基土体为粘性土、软土、液化土、以及不均匀沉降土时，应当评估好地基的基础沉降是否在预控范畴之内，是否发生严重不规则沉降现象，从而才能有针对性的采取防控措施。

4.满足建筑构造体系设计要求

抗震性能价值体现是建筑构造体系设计中的重要组成部分。因此在构造设计上就要综合分析、周全考虑、能够统筹把握好各项综合因素。如考虑好抗震防御等级、抗震强度控制指标、项目建设场地、以及基础地基处理、供应材料的质量体系要求、现有技术规模等问题。

5.确保建筑构造的构件要求

（一）房屋建筑工程的结构基础构件设计应当满足相关规程标准、要求，如混凝土的圈梁、构造柱、芯柱、或者配筋砌体等的质量建设体系要求就必须能够保证。

（二）要保证混凝土结构合理设计，在建筑的具体结构构件应能具备尺寸合理、纵向承重钢筋及箍筋的强度达到设计标准，目的是控制剪切破坏先于弯曲破坏发生的可能，以及防止钢筋屈服而引起的构件塑性变形遭受破坏发生。

（三）钢结构建筑施工时能够保证其构件尺寸、规格、数量合理，进而才能避免整体构造抗震成果发挥不利、结构失稳的现象发生。最后，还要周全考虑好建筑构造构件之间的链接、衔接性的体现，控制好构件节点的稳定性，保证其在地震发生时的塑性破坏能够晚于其他结构构件，进而才能增强建筑结构的整体稳定性与安全度。

五.建筑结构设计抗震关键措施和设计方法

1.建筑结构抗震措施要点

（一）房屋建筑结构设计要从建筑的全局出发，全面考虑各种建筑部位的功能，在此基础上，科学设计每个部分的构件，保证每个部件之间的契合，促使每个部件或者是若干部件组合起来可以完成某一特定的设计要求，满足一定的现实需求，同时，通过抗震设计，使得每个构件都可以具有相应的承载力，当地震来袭，每个构件都可以有着一定的次序先后破会，整体组合构件将会有着更强大的承载力和柔性，从而延缓地震破坏的速度，消耗爆发的能量。增强建筑的整体抗震能力。

（二）要严格选择地基选址，地基选址是进行建筑结构设计的基础，因此，在建筑结构抗震设计中，要科学避开山嘴，山包，陡坡，河流等不利因素，要本着坚硬，牢固，平坦，开阔的选址原则。亲身实地，利用先进技术设备，进行地质勘探，山石水土监测，并取样论证，科学严谨分析。力求使得整个地基牢固可靠，地质稳定无渗漏，无坍塌，无暗河，无熔岩，无火山……从而保证整个地基不会因为承载而发生小范围的坍塌。影响到整体承载能力和抗震能力设计。

（三）采用合理的建筑平立面。建筑物的动力性能基本上取决于其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，通过无数次的实验表明，简单、规则、对称的建筑结构抗震能力强，对延缓地震烈度范围延伸，消耗地震的能量，减少地震对整体结构的破坏，而且，对称结构容易准确计算其地震反应。

（四）选择合理的结构形式。抗震结构体系是抗震设计应考虑的关键问题。建筑结构抗震设计中，不同结构的抗震结构体系的承载力受到抗震设防烈度、建筑高度、场地条件以及建筑材料、施工条件、经济条件等多种条件的影响，因此房建结构抗震设计要综合考虑，做到科学选择，严谨设计。

（五）结构良好的延性有助于减小地震作用，吸收与耗散地震能量，避免结构倒塌。因此，结构设计应力求避免构件的剪切破坏，争取更多的构件实现弯曲破坏。

六.结束语

因为涉及到人类生命财产安全的重要问题，建筑物的抗震问题是目前建筑结构设计界讨论比较多的话题之一。因此，我们在对建筑物进行结构设计的时候，必须把房屋建筑结构中的抗震设计要求放到非常重要的位置，并采取适当的措施，尽量避免地震对建筑物的损坏，为保障人民的生命及财产作出应有贡献。

参考文献：

[1]戴国莹.建筑结构基于性能要求的抗震措施初探[J].建筑结构，2011，（08）

[2]吴智，李贵男，段壮志．民房建筑结构抗震能力分析与抗震措施探讨［J］．山西建筑，2012(10)．

[3]高利学.浅谈高层建筑的抗震设计与抗震结构[J].中国新技术新产品,2012,(03)

[4]黄星敏.房屋震害影响因素分析及应对措施[J].中国高新技术企业，2010，(2)

篇(5)

关键词：钢筋混凝土桥墩；抗弯刚度； 混凝土偏压构件；

1、引言

在地震荷载作用下，钢筋混凝土桥梁墩柱结构受到地震的水平力和竖向力的作用下，桥梁墩柱截面会有所开裂，直接致使桥墩构件的抗弯刚度降低有所下降。对于桥墩钢筋混凝土而言，在受拉钢筋或受压区混凝土屈服前，截面刚度会因为地震力荷载的变化而变化，主要是由于混凝土截面开裂所造成的影响，这种弹性范围内的刚度变化给抗震设计造成了很大的困难。

在地震力作用下，在桥梁抗震设计理论中，不管是桥墩的强度设计理论还是桥墩的延性设计理论，无论是需求设计理念还是能力设计计算，抗弯刚度的取值对整个抗震设计都起着非常大的重要作用，在桥梁墩柱的相关设计中，对双筋混凝土桥墩墩柱抗弯刚度的大小取值，一直是工程界比较关心的一个重要问题，特别是如何选取一个比较合理的桥墩墩柱截面开裂抗弯刚度值。

2、国内外钢筋混凝土桥墩结构抗弯刚度研究概况

钢筋混凝土桥梁墩柱结构受到地震的水平力和竖向力的作用下，钢筋混凝土偏心受压构件与桥墩墩柱有着极为相似的受力模式。区别在于：钢筋混凝土桥墩墩柱所受到的弯矩作用很大，并且钢筋混凝土偏心受压构件开裂程度远远没有它严重。混凝土开裂后

的钢筋混凝土桥墩等效刚度的研究在国内工作并不

多，国内基本已经做过大量试验研究工作的是钢筋混

凝土偏心受压构件的抗弯刚度取值的研究，通过大量的试验研究表明, 构件的刚度不但与配筋情况，截面

几何尺寸、材料性能有关, 而且还与截面的受力特性和内力状态有关。

同济大学（1973年）对内力重分布框架的研究时提出关于含有截面极限曲率、配筋系数、截面破坏弯矩等参数的混凝土偏心偏压构件破坏时的抗弯刚度计算公式。[1]

其中：Mp截面破坏弯矩，1/ρ为截面极限曲率。

南京工学院（1978年）通过对混凝土偏压构件的大量的试验研究，提出了抗弯刚度计算公式。计算公式中含有轴力水平、截面尺寸、以及配筋率等参数。[2]

其中：h0为截面有效高度，e0为偏心距， n为钢筋与混凝土的弹性模量的比值，μ为配筋率，Rf混凝土抗裂强度值。当时，以上计算公式按照计算值内插的方法确定。

四川省建筑科学研究所（1979年）根据截面的内外力平衡条件和材料应力应变曲线关系推导到得出了含有关混凝土截面平均压应力、混凝土抗压强度以及配筋率等参数的全截面偏压构件偏心受压构件的抗弯刚度计算公式。[3]

σk为混凝土截面平均应力，Ra为混凝土轴心抗压强度

近阶段，桥梁结构抗震设计中对开裂后的构件或截面刚度取值有着不同的研究成果。这也是国内有关学者对其做的大量相关的研究工作而得出的。

其中有同济大学的郭磊、李建中、范立础在论文《桥梁结构抗震设计中截面刚度的取值分析》中提出了，在反复荷载作用下，钢筋混凝土构件达到屈服前对刚度的如何取值有一些看法，他们认为：在外力作用下，钢筋混凝土构件达到屈服前，截面发生开裂后其刚度的取值应为截面弹性刚度，对截面弹性刚度在屈服前的情况下进行了分析，在毛截面刚度取值时的情况下与之进行抗震设计对比分析，继而提出了屈服前的截面弹性刚度合理取值的重要性。[4]

式中：（圆形）；（矩形）My为桥墩墩柱等效屈服弯矩；D为桥墩截面高度；εy为钢筋屈服应变。

还有北京交通大学的李永哲、阎贵平等撰写的论文《钢筋混凝土桥墩刚度和强度折减系数确定》，他们通过试验而得出力-位移滞回曲线，刚度和强度的退化因随配筋率、配箍率、轴压比等变化而变化的情况进行了回归分析而提出了相关的表达式，现存钢筋混凝土桥墩的强度和刚度折减情况，能够根据根据理论力-位移滞回模型的分析预测。[5]

由重庆交通科研设计院主编且刚实施的《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/T B02-01-2008)对桥梁延性构件的有效截面抗弯刚度计算也最做出了相应的规定和参考。

My、φy分别为截面的屈服弯矩和屈服曲率

3、国外钢筋混凝土桥墩墩柱等效刚度的研究

对混凝土桥墩墩柱有效刚度的研究，国外学者也做了许多研究工作，不少成果已经被发表。

在受到外力的作用下，Mehanny (1999)用20个钢筋混凝土桥墩和1片钢筋混凝土桥梁结构做试验，得出的结果与以前的研究成果及设计规范相对比分析，得出桥梁墩柱结构的等效弯曲刚度和等效剪切刚度的计算公式（如下式）。[6]

其中在无弯矩情况下，P0是构件的轴心受到的强度

Panagiotakos和Fardis(2001)用以量化屈服点的位移代替量化刚度的方法来确定钢筋混凝土桥梁墩柱构件的等效刚度。Panagiotakos和Fardis以1000多个试验数据（以循环加载为主）为基础，经验公式是通过三个分项的钢筋混凝土桥梁墩柱构件的等效刚度回归出来的：桥梁墩柱构件常量的剪切刚度；屈服曲率时的弯曲刚度；因纵筋的拉伸应变进入节点或基础而导致的钢筋-混凝土粘结滑移刚度。一般比较典型桥梁墩柱构件，经计算对比分析，其等效刚度约为0.2EcIg。[7]

Elwood 和Eberhard (2006)按照以前的120个墩柱的试验数据以及结果，提出了关于弯曲效应及钢筋-混凝土粘结滑移效应的矩形钢筋混凝土墩等效刚度、考虑剪切效应的计算公式，桥梁墩柱构件的等效刚度为构件屈服点的割线刚度。[8]

其中当0.2 ≤ μ ≤ 0.5时，μ的取值用线性插值的方法进行计算，μ为轴压比。

M.J.N.Priestley和G.M.Calvi等（2007）运用结构动力学已经材料力学的相关原理，按照“直接基于位移设计法（DDBD）”，在最大位移峰值反应下，利用 “单自由度（SDOF）”性能设计，得出了桥墩墩柱构件的有效刚度计算公式（如下所示）。[9]

me是参与振动的有效质量；Te是单自由度振荡器的有效周期。

Haselton等(2008)]通过收集国内外大量的桥梁墩柱的试验数据和结果，得出墩柱等效刚度及初始刚度的计算公式，此计算公式中包含长细比、轴压比等参数，在此基础上对公式进行简化（如下式）[10]。

其中：

Berry等(2008)做大量的桥墩墩柱试验，然后根据桥梁墩柱构件的试验结果，标定了桥梁墩柱屈服点的等效刚度计算公式，其参数有长细比、纵筋率、轴压比等。[11]

为墩柱构件的长细比，ρl为桥梁墩柱的纵筋率

FEMA356(ASCE2000)中提到了钢筋混凝土柱构件的等效刚度的计算公式（如下式）。[12]

其中当μ的值在0.3到0.5范围之内时，按线性插值的方法进行计算。

CEN-Eurcode(1998)、Caltrans Seismic Design Cirteria(2006)也相应的规定了桥梁延性构件的有效截面抗弯刚度计算公式。

φy、My分别为截面的屈服曲率和屈服弯矩。

5、小结

桥梁结构在寿命期内，发生破坏性地震的概率一般是极小的，桥梁结构设计按照这种极端的荷载来设计就会不发生损伤或破坏，这是没有必要的。也是非常不经济的。在强地震作用下，桥梁结构其延性构件进入弹塑性变形阶段时，结构发生损伤，但利用延性抗震设计理念，一般不会发生倒塌、且震后是可以修复的。这一目标的实现是需要对桥梁的桥墩结构抗弯刚度进行充分的了解。根据这些概述能够对桥梁的桥墩结构抗弯刚度有了较深的理解，对国内外研究现状有充分的认识，对后期的桥梁桥墩柱刚度的计算以及桥梁延性计算有一定的参考意义。

参 考 文 献

[1] 钢筋混凝土小偏心受压构件的曲率、刚度和杆端转角. 同济大学科学技术情报组编印.1973-4

[2] 南京工学院工民建专业刚度裂缝科研小组.钢筋混凝土构件刚度和裂缝的计算.南京工学院学报土木工程专集. 1979

[3] 四川省建筑科学研究所.钢筋混凝土屋架考虑非弹性的试验分析及刚度计算.1979-12

[4] 郭磊、李建中、范立础. 桥梁结构抗震设计中截面刚度的取值分析.同济大学学报.2004

[5] 李永哲、阎贵平等. 钢筋混凝土桥墩刚度和强度折减系数确定.世界地震工程.2005

[6] Mehanny,S.S.F.Modeling and Assessment of Seismic Performance of Composite Frames with Reinforced Concrete Columns and Steel Beams. Dissertation. Department of Civil and Environmental Engineering, Stanford

University.1999

[7] Panagiotakos, T. B. and Fardis, M.N.Deformations

of Reinforced Concrete at Yielding and Ultimate.

ACI Structural Journal.2001.Vol. 98

[8] K.J. Elwood,M.O. Eberhard. Effective Stiffness of

Reinforced Concrete Columns.PEER Research

Digest 2006-1.2006

[9] M.J.N.Priestley,G.M.Calvi. Displacement-Based

Seismic Design of_Structures.IUSS.2007

[10] Curt B. Haselton, Abbie B. Liel, Sarah Taylor

Lange, and Gregory g.Beam-Column Element Model Calibrated for Predicting Flexural Response Leading to Global Collapse of RC Frame Buildings.PEER Research Report.University of California-Berkeley.May 2008

[11] Micheal P.Berry, Dawn E.Lehman, Laura N.Lowes.Lumped-Plasticity Models for Performance Simulation of bridge columns.ACI StructureJournal.2008.V.105,No.3.270-279

[12] American Society of Civil Engineers.FEMA 356: Prestandard and Commentary for theSeismic

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关键词：结构设计抗震

一.抗震设计思路发展历程

随着建筑结构抗震相关理论研究的不断发展，结构抗震设计思路也经历了一系列的变化。

最初，在未考虑结构弹性动力特征，也无详细的地震作用记录统计资料的条件下，经验性的取一个地震水平作用（0.1倍自重）用于结构设计。到了60年代，随着地面运动记录的不断丰富，人们通过单自由度体系的弹性反应谱，第一次从宏观上看到地震对弹性结构引起的反应随结构周期和阻尼比变化的总体趋势，揭示了结构在地震地面运动的随机激励下的强迫振动动力特征。但同时也发现一个无法解释的矛盾，当时规范所取的设计用地面运动加速度明显小于按弹性反应谱得出的作用于结构上的地面运动加速度，这些结构大多数却并未出现严重损坏和倒塌。后来随着对结构非线性性能的不断研究，人们发现设计结构时取的地震作用只是赋予结构一个基本屈服承载力，当发生更大地震时，结构将在一系列控制部位进入屈服后非弹性变形状态，并靠其屈服后的非弹性变形能力来经受地震作用。由此，也逐渐形成了使结构在一定水平的地震作用下进入屈服，并达到足够的屈服后非弹性变形状态来耗散能量的现代抗震设计理论。

由以上可以看出，结构抗震设计思路经历了从弹性到非线性，从基于经验到基于非线性理论，从单纯保证结构承载能力的“抗”到允许结构屈服，并赋予结构一定的非弹性变形性能力的“耗”的一系列转变。

二.现代抗震设计思路及关系

在当前抗震理论下形成的现代抗震设计思路，其主要内容是：

1.合理选择确定结构屈服水准的地震作用。一般先以一具有统计意义的地面峰值加速度作为该地区地震强弱标志值（即中震的），再以不同的R（地震力降低系数）得到不同的设计用地面运动加速度（即小震的）来进行结构的强度设计，从而确定了结构的屈服水准。

2.制定有效的抗震措施使结构确实具备设计时采用的R所对应的延性能力。其中主要包括内力调整措施（强柱弱梁、强剪弱弯）和抗震构造措施。

现代抗震设计理念是基于对结构非弹性性能的研究上建立起来的，其核心是关系，关系主要指在不同滞回规律和地面运动特征下，结构的屈服水准与自振周期以及最大非弹性动力反应间的关系。其中R为弹塑性反应地震力降低系数，简称地震力降低系数；而为最大非弹性反应位移与屈服位移之比，称为位移延性系数；T则为按弹性刚度求得的结构自振周期。

60年代开始，研究者在滞回曲线为理想弹塑性及弹性刚度始终不变的前提下，通过对不同周期，不同屈服水准的非弹性单自由度体系做动力分析，得到了有关弹塑性反应下最大位移的规律：对T大于1.0秒的体系适用“等位移法则”即非弹性反应下的最大位移总等于同一地面运动输入下的弹性反应最大位移。对于T在0.12－0.5秒之间的结构，适用“等能量法则”即非弹性反应下的弹塑性变形能等于同一地震地面运动输入下的弹性变形能。当“等能量原则”适用时，随着R的增大，位移延性需求的增长速度比“等位移原则”下按与R相同的比例增长更快。由以上规律我们可以看出，如果以结构弹性反应为准，把结构用来做承载能力设计的地震作用取的越低，即R越大，则结构在与弹性反应时相同的地震作用下达到的非弹性位移就越大，位移延性需求就越高。这意味着结构必须具有更高的塑性变形能力。规律初步揭示出不同弹性周期的结构，当其弹塑性屈服水准取值大小不同时，在同一地面运动输入下屈服水准与所达到的最大非弹性位移之间的关系。也揭示出了延性能力和塑性耗能能力是屈服水准不高的结构在较大地震引起的非弹性动力反应中不致发生严重损坏和倒塌的主要原因。让人们认识到延性在抗震设计中的重要性。

之所以存在上诉的规律，我们应该注意到钢筋混凝土结构的一些相关特性。首先，通过人为措施可以使结构具有一定的延性，即结构在外部作用下，可以发生足够的非线性变形，而又维持承载力的属性。这样就可以保证结构在进入较大非线性变形时，不会出现因强度急剧下降而导致的严重破坏和倒塌，从而使结构在非线性变形状态下耗能成为可能。其次，作为非线弹性材料的钢筋混凝土结构，在一定的外力作用下，结构将从弹性进入非弹性状态。在非弹性变形过程中，外力做功全部变为热能，并传入空气中耗散掉。我们可以进一步以单质点体系的无阻尼振动来分析，在弹性范围振动时，惯性力与弹性恢复力总处于动态平衡状态，体系能量在动能、势能间不停转换，但总量保持不变。如果某次振动过大，体系进入屈服后状态，则体系在平衡位置的动能将在最大位移处转化为弹性势能和塑性变形能两部分，其中，塑性变性能将耗散掉，从而减小了体系总的能量。由此我们可以想到，在地震往复作用下，结构在振动过程中，如果进入屈服后状态，将通过塑性变性能耗散掉部分地震输给结构的累积能量，从而减小地震反应。同时，实际结构存在的阻尼也会进一步耗散能量，减小地震反应。此外，结构进入非弹性状态后，其侧向刚度将明显小于弹性刚度，这将导致结构瞬时刚度的下降，自振周期加长，从而减小地震作用。

随着对规律认识的深入，这一规律已被各国规范所接受。在抗震设计时，对在同一烈度区的同一类结构，可以根据情况取用不同的R，也就是不同的用于强度设计的地震作用。当R取值较大，即用于设计的地震作用较小时，对结构的延性要求就越严；反之，当R取值较小，即用于设计的地震作用较大时，对结构的延性要求就可放松。

目前，国际上逐步形成了一套“多层次，多水准性态控制目标”的抗震理念。这一理念主要含义为：工程师应该选择合适的形态水准和地震荷载进行结构设计。建筑物的性态是由结构的性态，非结构构件和体系的性态以及建筑物内容物性态的组合。目前性态水准一般分为：损伤出现（damageonset）、正常运作（operational）、能继续居住（countinuedoccupancy）、可修复的（repairable）、生命安全（lifesafe）、倒塌（collapse）。性态目标指建筑物在一定程度的地震作用下对所期望的性态水准的表述。对建筑抗震设计应采用多重性态目标，比如美国的“面向2000基于性态工程的框架方案”曾对一般结构、必要结构、对安全起控制作用的结构分别建议了相应的性态目标――基本目标（常遇地震下完全正常运作，少遇地震下正常运作，罕遇地震下保证生命安全，极罕遇地震下接近倒塌）、必要目标（少于地震下完全正常运作，罕遇地震下正常运作，极罕遇地震下保证生命安全）、对安全其控制作用的目标（罕遇地震下完全正常运作，极罕遇地震下正常运作）。对重要性不同的建筑，如协助进行灾害恢复行动的医院等建筑，应该按较高的性态目标设计，此外，也可以针对甲方对建筑提出的不同抗震要求，选择不同的性态目标。

三.保证结构延性能力的抗震措施

合理选择了结构的屈服水准和延性要求后，就需要通过抗震措施来保证结构确实具有所需的延性能力，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：

1.“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。

2.“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。

3.抗震构造措施：通过抗震构造措施来保证形成塑性铰的部位具有足够的塑性变形能力和塑性耗能能力，同时保证结构的整体性。

这一系统的抗震措施理念已被世界各国所接受，但是对于耗能机构却出现了以新西兰和美国为代表的两种不完全相同的思路。首先，这两种思路都是以优先引导梁端出塑性铰为前提。

新西兰的抗震研究者认为耗能机构宜采用符合塑性力学中的“理想梁铰机构”，即梁端全部形成塑性铰，同时底层柱底也都形成塑性铰的“全结构塑性机构”。其具体做法是通过结构分析得到各构件组合内力值后，对梁端截面就按组合弯矩进行截面设计；而对除底层柱底以外的柱截面，则用人为增大了以后的组合弯矩和组合轴力进行设计；对底层柱底截面则用增大幅度较小的组合弯矩和组合轴力进行截面设计。通过这一做法实现在大震下的较大塑性变形中，梁端塑性铰形成的较为普遍，底层柱底塑性铰出现迟于梁端塑性铰，而其余所有的柱截面不出现塑性铰，最终形成“理想梁铰机构”。为此，这种方法就必须取足够大的柱端弯矩增强系数。

美国抗震界则认为新西兰取的柱弯矩增强系数过大，根据经验取了较小的柱弯矩增强系数，这一做法使结构在大震引起的非弹性变形过程中，梁端塑性铰形成较早，柱端塑性铰形成的相对较迟，梁端塑性铰形成的较普遍，柱端塑性铰形成的相对少一些，从而形成“梁柱塑性铰机构”。

新西兰抗震措施的好处在于“理想梁铰机构”完全利用了延性和塑性耗能能力较好的梁端塑性铰来实现框架延性和耗散地震能量，同时因为除底层柱底外的其它柱端不出现塑性铰，也就不必再对这些柱端加更多的箍筋。但是这种思路过于受塑性力学形成理想机构概念的制约，总认为底层柱底应该形成塑性铰，这样就对底层柱底提出了较严格的轴压比要求，同时还要用足够多的箍筋来使柱底截面具有所需的延性，此外，底层柱底如果延性不够发生破坏很容易导致结构整体倒塌。这些不利因素使该方法丧失了很大的优势。

因此很多研究者认为不需要被塑性力学的机构概念所限制，只要能在大震下实现以下的塑性耗能机构，就能保证抗震设计的基本要求：

1.以梁端塑性铰耗能为主；

2.不限制柱端塑性铰出现（包括底层柱底），但是通过适当增强柱端抗弯能力的方法使它在大震下的塑性转动离其塑性转动能力有足够裕量；

3.同层各柱上下端不同时处于塑性变形状态。

我国的抗震措施中对耗能机构的考虑也基本遵循了这一思路，采用了“梁柱塑性铰机构”模式，而放弃了新西兰的基于塑性力学的“理想梁铰机构”模式。

抗震设计中我们为了避免没有延性的剪切破坏的发生，采取了“强剪弱弯”的措施来处理构件受弯能力与受剪能力的关系问题。值得注意的是，与非抗震抗剪破坏相比，地震作用下的剪切破坏是不同的。以梁构件为例，在较大地震作用下，梁端形成交叉斜裂缝区，该区混凝土受斜裂缝分割，形成若干个菱形块体，而且破碎会随着延性增长而加剧。由于交叉斜裂缝与塑性铰区基本重合，垂直和斜裂缝宽度都会随延性而增大。抗震下根据梁端的受力特征，正剪力总是大于负剪力，正剪力作用下的剪压区一般位于梁下部，但由于地震的往复作用，梁底的混凝土保护层可能已经剥落，从而削弱了混凝土剪压区的抗剪能力；交叉斜裂缝宽度比非抗震情况大，以及斜裂缝反复开闭，混凝土破碎更严重，从而使斜裂缝界面中的骨料咬合效应退化；混凝土保护层剥落和裂缝的加宽又会使纵筋的销栓作用有一定退化。可见，地震作用下，混凝土抗剪能力严重退化，但是试验发现箍筋的抗剪能力仍可以维持。当地震作用越来越小时，梁端可能不出现双向斜裂缝，而出现单向斜裂缝，裂缝宽度发育也从大于非抗震情况到接近非抗震情况，抗剪环境越来越有利。此外，抗震抗剪要求结构构件应在大震下预计达到的非弹性变形状态之前不发生剪切破坏。因为框架剪切破坏总是发生在梁端塑性铰区，这就不仅要求在梁端形成塑性铰前不发生剪切破坏，而且抗剪能力还要维持到塑性铰的塑性转动达到大震所要求的程度，这就需要更多的箍筋。同时，在梁端塑性变形过程中作用剪力并没有明显增大，也进一步说明这里增加的箍筋不是用来增大抗剪强度，而是为了提高构件在发生剪切破坏时所达的延性。

综上所述，与非抗震抗剪相比，抗震抗剪性能是不同的，其性能与剪力作用环境，塑性区延性要求大小有关。我们可以采取以下公式来考虑抗震抗剪的强度公式：

其中为混凝土抗剪能力，为箍筋抗剪能力，为由于地震作用导致的混凝土抗剪能力下降的折减系数，且随着剪力作用环境、延性要求而改变。我国的抗震抗剪强度公式也以上面公式为基础的，但是为设计方便，不同的烈度区取用了相同的公式，均取为0.6，与上面提到的混凝土抗剪能力随地震作用变化而不同的规律不一致，较为粗略。

延性对抗震来说是极其重要的一个性质，我们要想通过抗震措施来保证结构的延性，那么就必须清楚影响延性的因素。对于梁柱等构件，延性的影响因素最终可归纳为最根本的两点：混凝土极限压应变，破坏时的受压区高度。影响延性的其他因素实质都是这两个根本因素的延伸。如受拉钢筋配筋率越大，混凝土受压区高度就越大，延性越差；受压钢筋越多，混凝土受压区高度越小，延性越好；混凝土强度越高，受压区高度越低，延性越好（但如果混凝土强度过高可能会减小混凝土极限压应变从而降低延性）；对柱子这类偏压构件，轴压力的存在会增大混凝土受压区高度，减小延性；箍筋可以提高混凝土极限压应变，从而提高延性，但对于高强度混凝土，受压时，其横向变形系数较一般混凝土明显偏小，箍筋的约束作用不能充分发挥，所以对于高强度混凝土，不适于用加箍筋的方法来改善其延性。此外，箍筋还有约束纵向钢筋，避免其发生局部压屈失稳，提高构件抗剪能力的作用，因此箍筋对提高结构抗震性能具有相当重要的作用。根据以上规律，在抗震设计中为保证结构的延性，常常采用以下措施：控制受拉钢筋配筋率，保证一定数量受压钢筋，通过加箍筋保证纵筋不局部压屈失稳以及约束受压混凝土，对柱子限制轴压比等。

四.我国抗震设计思路中的部分不足

我国在学习借鉴世界其他国家抗震研究成果的基础上，逐渐形成了自己的一套较为先进的抗震设计思路。其中大部分内容都符合现代抗震设计理念，但是也有许多考虑欠妥的地方，需要我们今后加以完善。

其中，最值得我们注意的是，与国外规范相比，我国抗震规范在对关系的认识上还存在一定的差距。欧洲和新西兰规范按地震作用降低系数（“中震”的地面运动加速度与“小震”的地面运动加速度之比）来划分延性等级，“小震”取值越高，延性要求越低，“小震”取值越低，延性要求越高。美国UBC规范按同样原则来划分延性等级，但在高烈度区推荐使用高延性等级，在低烈度区推荐使用低延性等级。这几种抗震思路都是符合规律的。而目前我国将地震作用降低系数统一取为2.86，而且还把用于结构截面承载能力设计和变形验算的小震赋予一个固定的统计意义。对延性要求则并未按关系来取对应的，而是按抗震等级来划分，抗震等级实质又主要是由烈度分区来决定的。这就导致同一个R对应了不同的，从而制定了不同的抗震措施，这与关系是不一致的。这种思路造成低烈度区的结构延性要求可能偏低的结果。

另外，我国规定的“小震不坏，中震可修，大震不倒”的三水准抗震设防目标也存在一定的问题。该设防目标对甲类、乙类、丙类这三类重要性不同的建筑来说，并不都是恰当的。这种笼统的设防目标也不符合当今国际上的“多层次，多水准性态控制目标”思想，这种多性态目标思想提倡在建筑抗震设计中应灵活采用多重性态目标。甲类建筑指重大建筑工程和地震时可能发生严重此生灾害的建筑，乙类建筑指地震时使用不能中断或需要尽快修复的建筑，由于不同类别建筑的不同重要性，不宜再笼统的使用以上同一个性态目标（设防目标），此外，还应该考虑建筑所有者的不同要求，选择不同的设防目标，从而做到在性态目标的选择上更加灵活。

五.常用抗震分析方法

伴随着抗震理论的发展，各种抗震分析方法也不断出现在研究和设计领域。

在结构设计中，我们需要确定用来进行内力组合及截面设计的地震作用值。通常采用底部剪力法，振型分解反应谱法，弹性时程分析方法来计算该地震作用值，这三种方法都是弹性分析方法。其中，底部剪力法最简便，适用于质量、刚度沿高度分布较均匀的结构。它的大致思路是通过估计结构的第一振型周期来确定地震影响系数，再结合结构的重力荷载来确定总的水平地震作用，然后按一定方式分配至各层进行结构设计。对较复杂的结构体系则宜采用振型分解反应谱法进行抗震计算，它的思路是根据振型叠加原理，将多自由度体系化为一系列单自由度体系的叠加，将各种振型对应的地震作用、作用效应以一定方式叠加起来得到结构总的地震作用、作用效应。而对于特别不规则和特别重要的结构，常常需要进行弹性时程分析，该方法为直接动力分析方法。以上方法主要针对结构在地震作用下的弹性阶段，保证结构具有一定的屈服水准。

篇(7)

关键词：概念设计、结构措施、建筑

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

引言：

概念设计的关键，以显示先进的设计理念，建筑使用的整体方案设计的整体结构的概念，在一个特定的空间结构工程师的主要任务，自觉处理的部件和结构，结构和结构设计成果。普遍认为，良好的概念设计与他的不懈追求，其结构的概念，结构工程师将随他的年龄和实践中成长，已成为日益多样化，越来越多的创新和完善。今天的节目集成的综合应用，计算机的结果显然是不合理的，甚至是错误不能被及时发现。随着年龄的增加，导致孤立他们在大学学到的概念逐渐被遗忘，就更不用说了不断创新的设计成果。

概念设计的重要性

概念设计的重要性，主要还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，比如对混凝土结构设计，内力计算是基于弹性理论的计算方法，而截面设计却是基于塑性理论的极限状态设计方法，这一矛盾使计算结果与结构的实际受力状态差之甚远，为了弥补这类计算理论的缺陷，或者实现对实际存在的大量无法计算的结构构件的设计，都需要优秀的概念设计与结构措施来满足结构设计的目的。同时计算机结果的高精度特点，往往给结构设计人员带来对结构工作性能的误解，结构工程师只有加强结构概念的培养，才能比较客观、真实地理解结构的工作性能。

概念设计之所以重要，还在于在方案设计阶段，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，为此，需要工程师不断地丰富自己的结构概念，深入、深刻了解各类结构的性能，并能有意识地、灵活地运用它们。

协同工作的概念广泛存在于工业产品的设计和制造中，对于任一个工业产品，我们均不希望其在远未达到其设计寿命（负荷、功能）时，它的某些部件（或零件）即出现破坏。对于建筑结构，协同工作的概念即是要求结构内部的各个构件相互配合，共同工作。这不仅要求结构构件在承载能力极限状态能共同受力，协同工作，同时达到极限状态，还要求他们能有共同的耐久寿命。结构的协同工作表现在基础与上部结构的关系上，必须视基础与上部结构为一个有机的整体，不能把两者割裂开来处理。举例而言，对砖混结构 ，必须依靠圈梁和构造柱将上部结构与基础连接成一个整体，而不能单纯依靠基础自身的刚度来抵御不均匀沉降，所有圈梁和构造柱的设置，都必须围绕这个中心。

二、概念设计的原理

在进行结构概念设计时，应该遵循的第一个原则就是全面考虑的原则，要巨无细遗的考虑到建筑设计中的方方面面，包括建筑结构和施工方面的考虑，从整体到局部都要进行很好的把握，更不能忽视他们之间的关系，还有建筑完成后带给使用者在视觉感受、功能使用方面、成本预算方面等的考虑。从实际出发，结合当地的地域性特点，根据建筑即将坐落地区的自然条件、人文条件、历史文化、资源和材料限制等方面从现实的角度考虑建筑的结构概念。高层建筑拥有自己的自重特点，要从减轻自重的原则出发，建筑结构所承受的荷载大部分都是来自建筑物本身的自重，减轻自重也就减轻了结构的负荷。要让建筑结构合理受力，荷载均匀分布，多跨连续、空间作用、刚性连接、超静定的受理系统都可以使结构的受力状况均匀分布，分析结构的受力状况时，还要从各部分结构构件的直接受力状况和整体结构的宏观受力状况分析。材料尽可能的选用以轴向应力为主的受力状态，合理的组织构件的截面。优先选型，就是要优化结构体系，根据实际条件优化选择合适的基本构件，并确定他们的联系，确定构件的基本支撑做法。

三、结构概念设计的主要措施

为了保证结构具有足够的抗震可靠性而对建筑工程结构做的概念设计主要考虑了以下因素：场地条件和场地土的稳定性；建筑物的平、立面布置及其外形尺寸；抗震结构体系的选取、抗侧力构件的布置以及结构质量的分布；非结构构件与主体结构的关系及其两者之间的锚拉；材料与施工质量等。

1、选择对建筑抗震有利的场地，宜避开对建筑抗震不利的地段，不应在危险地段建造甲、乙、丙类建筑。对于不利地段，结构工程师应提出避开要求，当无法避开时，应采取有效措施，这就考虑了地震因场地条件间接引起结构破坏的原因，诸如地基土的不均匀沉陷、地震引起的地表错动与地裂。

2、建筑的平立面布置应符合概念设计的要求，不应采用严重不规则的方案。不规则的建筑，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。借鉴国际的通行做法，参考外国规范，使我们的设计更加完善合理。

3、结构材料选择与结构体系的确定应符合抗震结构的要求。采用哪一种结构材料，什么样的结构体系，经技术经济条件比较综合确定。同时力求结构的延性好、强度与重力比值大、匀质性好、正交各向同性，尽量降低房屋重心，充分发挥材料的强度，并提出了结构两个主轴方向的动力特性(周期和振型)相近的抗震概念。

4、尽可能设置多道抗震防线。地震有一定的持续时间，而且可能多次往复作用，根据地震后倒塌的建筑物的分析，我们知道地震的往复作用使结构遭到严重破坏，而最后倒塌则是结构因破坏而丧失了承受重力荷载的能力。适当处理构件的强弱关系，使其形成多道防线，是增加结构抗震能力的重要措施。例如单一的框架结构，框架就成为唯一的抗侧力构件，那么采用“强柱弱梁”型延性框架，在水平地震作用下，梁的屈服先于柱的屈服，就可以做到利用梁的变形消耗地震能量，使框架柱退居到第二道防线的位置。

5、具有合理的刚度和承载力分布以及与之匹配的延性。提高结构的抗侧移刚度，往往是以提高工程造价及降低结构延性指标为代价的。要使建筑物在遭受强烈地震时，具有很强的抗倒塌能力，最理想的是使结构中的所有构件及构件中的所有杆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作的延性是比较经济有效的办法。例如上刚下柔的框支墙结构，应重点提高转换层以下的各层的构件延性。对于框架和框架筒体，应优先提高柱的延性。在工程设计中另一种提高结构延性的办法是结构承载力无明显降低的前提下，控制构件的破坏形态，减小受压构件的轴压比(同时还应注意适当降低剪压比)，提高柱的延性。

6、确保结构的整体性，各构件之间的连接必须可靠。

结束语：

从人们从事建筑设计开始，就不断的在进行实践活动，虽然会遇到各种各样的问题，但它是解决这些问题的过程中，人类将继续取得进展高层建筑结构，无论在设计或计算一项复杂的任务。这就要求设计师都具有坚实的理论基础，而且还具体实际的基础上，加上一定程度的概念设计，只有这样才可以设计出外观、实用、高效和创造性的高层建筑。

参考文献：

[1]刘鹏、高剑平、许开成，建筑结构概念设计浅析[J]．山西建筑，2004-1 1．30

[2]杨杰、张敏、李红培，概念设计在建筑抗震设计中的重要性和实现方法[期刊论文]-四川建筑 2010(4)