本站小編為你精心準備了抗震概念設(shè)計探討6篇參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發(fā)您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

（一）

一、震害分析

1.1磚混結(jié)構(gòu)

磚砌體結(jié)構(gòu)由于造價低,經(jīng)濟性較好,在我國中小學(xué)校建筑里被廣泛采用。磚砌體是一種脆性材料，其抗拉和抗剪能力較差,在強烈地震作用下,易發(fā)生剪切脆性破壞。因此，砌體教學(xué)樓不可避免地在地震中產(chǎn)生嚴重震害，甚至導(dǎo)致房屋的倒塌。磚混結(jié)構(gòu)教學(xué)樓建筑的震害主要有：墻體由于抗剪不足產(chǎn)生了沿對角的交叉斜裂縫,這是比較常見的震害情況,幾乎在所有的受損的教學(xué)樓建筑中都存在；教學(xué)樓橫墻間距較大,同時為了滿足采光的要求,縱墻上開洞較大且較多,導(dǎo)致墻體薄弱，破壞嚴重；建筑平、立面不規(guī)則，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)在地震作用下發(fā)生角部扭轉(zhuǎn)破壞及薄弱層的破壞；磚混結(jié)構(gòu)教學(xué)樓大多采用預(yù)制樓板，且有些沒有設(shè)置構(gòu)造柱、圈梁及其他拉結(jié)等構(gòu)造措施提高其延性和抗倒塌能力,導(dǎo)致大地震中結(jié)構(gòu)由于整體性不足發(fā)生傾斜倒塌。

1.2框架結(jié)構(gòu)

鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)一直以來被公認為抗震性能較好的結(jié)構(gòu)類型，然而在地震中，盡管大部分教學(xué)樓建筑主體基本完好，其抗震性能優(yōu)于磚混結(jié)構(gòu)，但部分該類教學(xué)樓結(jié)構(gòu)破壞嚴重甚至倒塌。中、小學(xué)教學(xué)樓因為采光等要求通常采用單跨、外廊式單跨或外廊式雙跨的框架結(jié)構(gòu)形式，尤其大小跨三柱式外廊式教學(xué)建筑以其良好的自然通風(fēng)、采能，抗震性能相對較好，而廣泛應(yīng)用。然而，此結(jié)構(gòu)形式在罕遇地震下卻產(chǎn)生倒塌。鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)教學(xué)樓建筑的震害主要有:填充墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞嚴重，填充墻開裂嚴重，甚至產(chǎn)生了平面外倒塌；結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了明顯的柱鉸機制,而不是梁鉸機制,框架柱和框架梁產(chǎn)生了大量斜裂縫,而不是受彎開裂“，強柱弱梁、強剪弱彎”抗震設(shè)計原則沒有得到有效保證；結(jié)構(gòu)由于布置不規(guī)則，平面凹進和突出的角部、L形的角部等局部破壞較嚴重，甚至出現(xiàn)局部垮塌；填充墻對框架的約束作用，窗間墻對框架柱產(chǎn)生了短柱破壞；結(jié)構(gòu)底層薄弱，框架整體剛度不大，冗余度小，結(jié)構(gòu)出現(xiàn)整體倒塌。

二、抗震概念設(shè)計探討

通過地震震害分析表明，教學(xué)樓建筑的嚴重破壞排除施工質(zhì)量的原因，抗震概念設(shè)計的忽視和不合理是其中很重要的原因，下面結(jié)合實際震害，對教學(xué)樓建筑的抗震概念設(shè)計從以下幾個方面進行探討。

2.1建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性

規(guī)則性是概念設(shè)計的一個重要概念，合理的建筑布置在抗震設(shè)計中是十分重要的，簡單、對稱的結(jié)構(gòu)抗震性能較好。《抗震規(guī)范》對建筑方案的規(guī)則性提出了強制性要求，提倡平面布置基本對稱，盡量縮小質(zhì)量中心和剛度中心的差異，同時對結(jié)構(gòu)的平面及豎向不規(guī)則做了定量判斷，但并未對不對稱的判斷及抗側(cè)力構(gòu)件的布置等做明確規(guī)定。中小學(xué)教學(xué)樓建筑結(jié)構(gòu)形式由于氣候原因存在區(qū)域性，多跨抗震性能優(yōu)于單跨，南方地區(qū)外廊式教學(xué)樓的應(yīng)用比較廣泛。該類結(jié)構(gòu)形式由于教室跨度遠大于走廊跨度，橫向明顯不對稱，但根據(jù)規(guī)范，此類結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中通常作為普通的規(guī)則性結(jié)構(gòu)處理。然而，通過對漩口中學(xué)同一場地的建筑震害對比可見，外廊式教學(xué)樓不利于實現(xiàn)大震不倒的設(shè)防目標。教學(xué)樓合理的結(jié)構(gòu)形式是保證建筑抗震安全的重要因素，日本、美國等國家對中小學(xué)教學(xué)樓的抗震性能的要求較高，在平面布置方案上要求極其嚴格。因此，設(shè)計人員應(yīng)該對所設(shè)計的結(jié)構(gòu)的抗震性能有所估計，尤其對于多層教學(xué)樓建筑的結(jié)構(gòu)形式更該慎重和嚴格地對待，實現(xiàn)對抗震有利的結(jié)構(gòu)平面布置、立面布置,嚴格控制橫墻的間距，對于薄弱部位可以采取設(shè)置構(gòu)造柱等抗震構(gòu)造措施，使結(jié)構(gòu)布置更規(guī)則，受力更均勻。

2.2多道抗震設(shè)防

在地震往復(fù)荷載作用下，建筑結(jié)構(gòu)體系宜具有多道抗震防線，以避免部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整個體系喪失承載能力或倒塌。實際震害表明，地震中“強梁弱柱”式破壞機制普遍存在于框架結(jié)構(gòu)體系中，中小學(xué)框架結(jié)構(gòu)教學(xué)樓亦如此。目前，對于如何實現(xiàn)梁先于柱屈服，尚未有可行的辦法，設(shè)計過程中樓板和填充墻的作用不容忽視。由于抗震墻及填充墻可提高框架結(jié)構(gòu)的耗能能力，因此，對框架結(jié)構(gòu)教學(xué)樓可以考慮合理布置抗震墻及輕質(zhì)填充墻，作為結(jié)構(gòu)的第一道抗震防線。另外，從多道抗震設(shè)防考慮，橫向多跨結(jié)構(gòu)抗震性能優(yōu)于單跨結(jié)構(gòu)，所以教學(xué)樓建筑中應(yīng)采用多跨結(jié)構(gòu)體系，外廊懸挑式結(jié)構(gòu)及單跨結(jié)構(gòu)在教學(xué)樓建筑中盡量不要采用。

2.3結(jié)構(gòu)的延性及整體性

結(jié)構(gòu)的延性是指結(jié)構(gòu)在承載力無明顯降低的前提下發(fā)生塑性變形的能力，是防止在地震作用下倒塌的關(guān)鍵因素之一。結(jié)構(gòu)的整體性是指在結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很大程度破壞時，結(jié)構(gòu)構(gòu)件能協(xié)調(diào)工作，結(jié)構(gòu)中所有的構(gòu)件能夠充分發(fā)揮各自的承載能力和塑性變形能力，整體性與延性二者密切相關(guān)。對于教學(xué)樓建筑結(jié)構(gòu)，應(yīng)優(yōu)先選擇鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，其延性及整體性均優(yōu)于砌體結(jié)構(gòu)。對于框架結(jié)構(gòu)的延性影響因素較多，主要取決于構(gòu)件的破壞形態(tài)及其塑化過程，彎曲破壞的延性遠遠大于剪切破壞。在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中,應(yīng)始終遵循“強柱弱梁”“、強剪弱彎”“、強節(jié)點,強錨固”的抗震設(shè)計原則，嚴格控制柱的軸壓比，提高柱的延性，加強構(gòu)造措施，從而改善結(jié)構(gòu)體系的延性及整體性。在砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計中，優(yōu)先采用現(xiàn)澆樓板，各個抗側(cè)力構(gòu)件必須保證可靠的連接措施，確保空間協(xié)同工作。

2.4填充墻的布置

框架結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，填充墻通常作為非結(jié)構(gòu)構(gòu)件考慮，忽視填充墻與框架之間的相互作用。實際地震震害表明，填充墻的破壞嚴重，填充墻對框架結(jié)構(gòu)的抗震性能產(chǎn)生了較大影響，填充墻的作用不容忽視。一方面，填充墻對框架結(jié)構(gòu)具有剛度效應(yīng)，對于結(jié)構(gòu)平面布置本身就不對稱的教學(xué)樓建筑結(jié)構(gòu)，不合理地布置填充墻時，更易引起結(jié)構(gòu)的薄弱部位的產(chǎn)生，對抗震性能產(chǎn)生更加不利的影響。另一方面，填充墻對框架結(jié)構(gòu)具有約束效應(yīng)，易導(dǎo)致框架柱頂?shù)拇嘈约羟衅茐募按伴g墻處的短柱破壞。因此，為避免填充墻對框架結(jié)構(gòu)教學(xué)樓建筑產(chǎn)生不利影響，應(yīng)該合理考慮填充墻的布置，盡量使結(jié)構(gòu)質(zhì)量及剛度均勻，嚴格控制輕質(zhì)填充墻墻材料的性能，對于易產(chǎn)生短柱破壞的部位加強配箍，同時保證填充墻與框架間柔性連接。

三、結(jié)束語

中小學(xué)校是培養(yǎng)祖國希望的搖籃，教學(xué)樓的抗震設(shè)計關(guān)系著億萬生命的安全。在中小學(xué)教學(xué)樓抗震設(shè)計過程中，對于多發(fā)地震地區(qū)，加強結(jié)構(gòu)的抗震概念設(shè)計至關(guān)重要。首先,優(yōu)先選擇雙跨或多跨的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)或帶剪力墻的延性及整體性好的結(jié)構(gòu)體系；其次，合理布置抗側(cè)力構(gòu)件及非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，盡量選擇規(guī)則、對稱的結(jié)構(gòu)布置形式；最后，嚴格執(zhí)行“強柱弱梁”“、強剪弱彎”“、強節(jié)點,強錨固”的抗震設(shè)計原則。通過加強綜上抗震概念設(shè)計，教學(xué)樓建筑一定能較好地實現(xiàn)結(jié)構(gòu)“小震不壞”“、中震可修”“、大震不倒”的三水準抗震設(shè)防目標，使中小學(xué)建筑地震來臨時成為堅固的避難所。

作者：金煥單位：哈爾濱商業(yè)大學(xué)

（二）

一、建筑結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計的原則及主要內(nèi)容

1.1抗震概念設(shè)計的原則。場地應(yīng)選在對建筑抗震有利的位置，避開危險地段或抗震不利的地段；建筑的平立面布置不應(yīng)采用嚴重不規(guī)則的方案；結(jié)構(gòu)材料選擇與結(jié)構(gòu)體系的確定應(yīng)符合抗震結(jié)構(gòu)的要求；應(yīng)遵循“強剪弱彎”（避免剪切破壞先于彎曲破壞）的設(shè)計原則，“強柱弱梁”（避免柱子破壞先于梁的破壞）設(shè)計原則。

1.2概念設(shè)計應(yīng)重視結(jié)構(gòu)規(guī)律。建筑抗震概念設(shè)計，是保證結(jié)構(gòu)具有優(yōu)良抗震性能的一種方法，通過分析結(jié)構(gòu)薄弱部位，設(shè)計延性結(jié)構(gòu)，采取減少扭轉(zhuǎn)和加強抗扭剛度的措施，避免薄弱部位過早遭受破壞，避免設(shè)計靜定結(jié)構(gòu)。在建筑的概念設(shè)計中首要思考的問題是建筑和結(jié)構(gòu)的布局是否對抗震有利，質(zhì)量和剛度上要求分布應(yīng)均勻，建筑體型設(shè)計力求合理的概念化修正，簡單、規(guī)則、對稱。凹凸的立面和錯層設(shè)計盡管藝術(shù)效果較好，但在地震時產(chǎn)生的地震效應(yīng)較為復(fù)雜，抗震效果也較差。而地震時，簡單對稱的建筑結(jié)構(gòu)的實際反映和應(yīng)力分析都比較容易，因此實際的概念設(shè)計中應(yīng)做好結(jié)構(gòu)布局的設(shè)計。

1.3概念設(shè)計在結(jié)構(gòu)體系上的應(yīng)用。建筑結(jié)構(gòu)的空間結(jié)構(gòu)是由水平構(gòu)件和豎向構(gòu)件組成，水平構(gòu)件承擔著豎向荷載，并往豎向構(gòu)件傳遞，最后往基礎(chǔ)傳遞。水平構(gòu)件和豎向構(gòu)件共同組成的抗側(cè)力體系承擔著水平荷載，并直接傳遞給基礎(chǔ)。豎向構(gòu)件不同所組成的抗側(cè)力體系也不同，如剪力墻、筒中筒、框架—剪力墻等。抗側(cè)力體系決定了結(jié)構(gòu)的安全性、合理性、經(jīng)濟性。概念設(shè)計在結(jié)構(gòu)體系中的應(yīng)用就是通過選擇合適的抗側(cè)力體系然后合理布置，確定設(shè)計結(jié)構(gòu)方案的可行性和主要構(gòu)件的基本尺寸。并且建筑結(jié)構(gòu)中承載力和延性是對立的，但延性在建筑結(jié)構(gòu)有占有重要地位，因此利用概念設(shè)計合理布置結(jié)構(gòu)體系，可以很好的協(xié)調(diào)承載力和延性的矛盾。

1.4概念設(shè)計在結(jié)構(gòu)構(gòu)件上的應(yīng)用。構(gòu)件合理的強度和剛度對于抗震的實現(xiàn)至關(guān)重要，因此抗震結(jié)構(gòu)中各種構(gòu)件要形成可靠性連接。抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計應(yīng)保證在部分構(gòu)建損害時，剩余結(jié)構(gòu)仍能夠獨立的承受豎向荷載和地震力。結(jié)構(gòu)概念設(shè)計的理念就是合理控制薄弱部位，協(xié)調(diào)各部位的強弱關(guān)系增加抗震性能。概念設(shè)計就是為了提高建筑的抗震效果，因此為不影響到整個結(jié)構(gòu)的受力情況，要避免非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的不合理設(shè)置，可從以下方面考慮：避免非結(jié)構(gòu)構(gòu)件直接進入抗震體系，加強細部構(gòu)造設(shè)計；要避免非結(jié)構(gòu)性構(gòu)件的連續(xù)損壞；避免地震作用時非結(jié)構(gòu)性構(gòu)件平面性損壞。

1.5概念設(shè)計的新發(fā)展。隨著時代的發(fā)展和科技的進步，抗震概念設(shè)計也在不斷的創(chuàng)新，如：隔振和消能的設(shè)計思路，隔振是通過增設(shè)柔性結(jié)構(gòu)（增設(shè)鋼板橡膠隔振墊、阻尼器等）抵消地震部分能量，以此降低地震波對對建筑的破壞作用；消能是利用科學(xué)的結(jié)構(gòu)或者方法削弱地震對建筑的危害。

二、結(jié)語

分析、預(yù)見、控制結(jié)構(gòu)的耗能和薄弱部位是概念設(shè)計中最重要的問題。結(jié)構(gòu)工程師在運用抗震概念設(shè)計時必須要做到：利用先進的設(shè)計理念；充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)功能和經(jīng)濟的協(xié)調(diào)性；利用概念和定量計算，判斷計算的合理性和進行抗震分析；保證結(jié)構(gòu)功能和外部條件的一致性。同時，由于客觀事物處于不斷的變化發(fā)展中，因此概念也應(yīng)隨著認識的加深而不斷深化，從而為進一步做好抗震概念設(shè)計奠定堅實的基礎(chǔ)。

作者：梁晉豪單位：廣西桂凱建筑工程有限公司

（三）

一、建筑結(jié)構(gòu)抗震的概念設(shè)計重要性

建筑結(jié)構(gòu)抗震概念的設(shè)計首先就是必須要遵守正確的建筑結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計的思緒，盡可能的滿足概念設(shè)計的要求。在這樣的基礎(chǔ)上，加上必要的抗震計算，抗震計算是非常重要的，不可缺少的一部分。在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的計算是抗震的前提和基礎(chǔ)條件，概念的設(shè)計和抗震的計算相比，有著決定性的作用，主要原因有：

1.1地震及其地面運動的不穩(wěn)定性

我國當代的科學(xué)技術(shù)水平受到限制，抗震計算的依據(jù)很難確定，地震發(fā)生時，震波根據(jù)震源傳到地球表面，經(jīng)過巖石的折射，在土層中進行非線性傳播，這個非線性傳播是非常復(fù)雜、多變的過程，造成地面的運動的不穩(wěn)定。如美國一位學(xué)者曾經(jīng)研究Elcentro臺站上發(fā)生的15次地震記錄之后指出，不同的震源所造成地震的加速度的差別很大。近些年來，我國發(fā)生的大地震，大多數(shù)已經(jīng)超過了原定的設(shè)防強烈度，不同程度的造成了社會經(jīng)濟的影響和損失。如1966年3月22日在河北邢臺發(fā)生的地震，高達10級；1967年7月26日在廣東陽江發(fā)生的地震，高達8級；1976年7月28日在河北唐山發(fā)生得地震，高達11級。所以，設(shè)計者如果單單是根據(jù)設(shè)防烈度來進行建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計計算是很難確保人們的居住安全的。

1.2地震時地面運動的復(fù)雜性

地震發(fā)生時，地面運動一般分解為6個自由度，但是世界上到目前為止還沒有記載最簡單的地面運動記錄。地震對建筑結(jié)構(gòu)的破壞并沒有記載，對于復(fù)雜的地表運動分量很少人會掌握。在目前的抗震計算中，只要根據(jù)最簡單的水平和豎向方向進行計算，它與復(fù)雜的地表運動的作用有所差距。在地震發(fā)生時，不同地表運動可能會造成建筑結(jié)構(gòu)的破壞的復(fù)雜性好沒人掌握。

1.3抗震計算對反映建筑結(jié)構(gòu)破壞的復(fù)雜過程

在發(fā)生地震時，建筑結(jié)構(gòu)的破壞是不斷地在變化、改動、非線性的復(fù)雜過程，只要有結(jié)構(gòu)和構(gòu)建出現(xiàn)的裂縫的現(xiàn)象及其損害的程度的非線性變化，在建筑結(jié)構(gòu)薄弱層容易出現(xiàn)變形或者轉(zhuǎn)移而造成的建筑結(jié)構(gòu)上的強度和內(nèi)力的分布結(jié)構(gòu)。不同構(gòu)件的空間的作用和填充墻和其他的結(jié)構(gòu)構(gòu)件都會產(chǎn)生影響。現(xiàn)在的抗震計算理論和相關(guān)的計算程序這些影響都被忽略，造成某些建筑結(jié)構(gòu)抗震計算分析的結(jié)果和實際的反差很大。綜上所述，可以看出根據(jù)抗震的計算結(jié)果來完成建筑結(jié)構(gòu)抗震概念的設(shè)計時片面的，可能還會不安全。只有建立正確的建筑結(jié)構(gòu)的抗震概念設(shè)計并且和抗震計算相結(jié)合來完成，財會是建筑結(jié)構(gòu)具有一定可靠的抗震能力。

二、建筑結(jié)構(gòu)抗震的概念設(shè)計主要內(nèi)容

2.1對建筑面布置的要求

建筑平立面布置應(yīng)該符合建筑設(shè)計的理念要求，不能采用不合格的方案，不合格的建筑在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計上，要進行水平計算和內(nèi)部的力度調(diào)整，對相對弱的地方采取抗震的措施。

2.2在結(jié)構(gòu)材料上的選擇

在建筑材料結(jié)構(gòu)的選擇上，確定符合和建筑結(jié)構(gòu)抗震的要求，采用什么樣的材料，什么樣的結(jié)構(gòu)，在經(jīng)濟技術(shù)的條件上綜合的選擇確定。此時，建筑結(jié)構(gòu)的延性強度都比較好，盡可能的減少房屋的中心，充分的發(fā)揮建筑材料的強度，并且提出了結(jié)構(gòu)的主軸方向動力的特點。

2.3地震的持續(xù)作用，帶來的往復(fù)作用

地震發(fā)生之后，對倒塌的建筑物進行分析研究，我們可以了解到，地震的往復(fù)作用會破壞建筑的結(jié)構(gòu)，而房屋的倒塌是因為建筑結(jié)構(gòu)受到破壞，它的承載力呈現(xiàn)著重力負荷。安全的房屋建筑結(jié)構(gòu)體系是層層設(shè)防的，在地震發(fā)生時，所有能夠抵抗外力的元件都在通力合作。我生存的希望寄托在某個單一的構(gòu)件上，是極其危險的，假如一個單一的框架結(jié)構(gòu)，其中框架是唯一的抗外力構(gòu)件，在水平地震作用下，我們可以利用梁變形中所消耗的能量，是框架到第二防線。適度的處理建筑結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的關(guān)系，并且形成多條防線，增加建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力的有效措施。

三、總結(jié)

地震的發(fā)生時一種自然的現(xiàn)象，為了減少對人類的傷害，這就要要求建筑結(jié)構(gòu)的工程師們根據(jù)抗震的規(guī)則并且運用好建筑結(jié)構(gòu)抗震概念的設(shè)計，做到結(jié)構(gòu)功能和外部的條件保持一致，充分的發(fā)展先進的建筑結(jié)構(gòu)抗震的概念設(shè)計理念，并與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展，更好的對建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計進行解決處理，利用定量的計算方法對建筑進行抗震的數(shù)據(jù)分析。客觀事物的多樣性，都在不斷的變化與發(fā)展，隨著事物認識的加深，概念理論也在發(fā)展，這對我們做好建筑結(jié)構(gòu)抗震概念的設(shè)計有著深遠的意義與影響。

作者：朱建國戴云飛張宏錄單位：浙江佳境規(guī)劃建筑設(shè)計研究院有限公司衢州市建筑設(shè)計院有限公司北京融源建筑設(shè)計有限公司

（四）

一、地震引起的效應(yīng)

1.1地震對天然場地的影響

天然場地上的地震效應(yīng)可分為直接效應(yīng)、次生效應(yīng)以及偶然出現(xiàn)的地表斷裂。直接效應(yīng)是由土層振動引起的，地震直接效應(yīng)有時能被場地局部放大很多倍。如建在山頂場地上的建筑通常會遭受放大的地震作用，山頂?shù)恼饎臃糯笞饔眠h大于平地。在松散土層中也有地震動的放大效應(yīng)，所以在松散土層上的建筑遭受的破壞程度更大，地震的次生效應(yīng)是土或水的運動等多種原因引起的結(jié)果。地震的誘發(fā)作用（地層的滑移、塌落、滑坡等等）是以下現(xiàn)象決定性的起源：土體液化，非典型土層滑移、海嘯等等。地震的次生效應(yīng)往往比地層的震動更具破壞性，場地的滑移都可能會導(dǎo)致建筑的整體破壞。因此在建筑選址時，辨明地質(zhì)變形或潛在的地質(zhì)危險，必須要求建筑物避開這些不利的場地。

1.2地震對建筑物的影響

地震波帶來的土體振動（水平的和豎向的）會引起建筑物自身的振動。這些振動包含水平振動，豎向振動，扭轉(zhuǎn)振動，建筑物底部運動產(chǎn)生的慣性力方向與土體運動方向相反，慣性力直接激勵上部結(jié)構(gòu)，建筑物越重它抵抗運動的能力和承受的慣性力就越大，導(dǎo)致其大小與建筑物的重量成比例，上部結(jié)構(gòu)的變形也越大，因此輕型結(jié)構(gòu)受到的慣性力激勵比重型結(jié)構(gòu)要小。建筑物的側(cè)向剛度比豎向剛度小得多，因此水平方向的振動是最危險的。土體的水平位移同樣會引起建筑物的扭轉(zhuǎn)振動，與其側(cè)向振動耦聯(lián)。對于不規(guī)則形狀或偏心支撐的建筑，即建筑物重心與其剛度中心（抗側(cè)力中心）不重合的時候，扭轉(zhuǎn)振動效應(yīng)很大。豎向剛性構(gòu)件，如果其支撐結(jié)構(gòu)不對稱于建筑物重心（地震力合力經(jīng)過重心），建筑物就不可避免地承擔一定的水平扭矩。即使是規(guī)則形狀的建筑在以下情況也會受到一定的扭轉(zhuǎn)作用：地基位移差、臨時荷載的變化帶來的剛心與重心的偏離、施工時不可避免的誤差、建筑使用中后加的隔墻、地震帶來的承載構(gòu)件逐漸失效等等。水平方向尺寸長以及側(cè)翼較長的建筑位移差效應(yīng)明顯。因此所有的建筑物都會或多或少受到地震帶來的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)影響。合理設(shè)計的建筑物只會受到偶然發(fā)生的扭轉(zhuǎn)影響。由于建筑物外形以及承載系統(tǒng)的差異，不同建筑物抗震的原理會有所不同。剛性構(gòu)件（屋面、墻面、基礎(chǔ)等）之間的連接十分重要，不能為脆性。如果“盒子”的剛度不能保證，建筑物就無法抵抗較大的地震的沖擊。

二、建筑抗震機制

為了獲得建筑物在地震中的良好表現(xiàn)，一方面應(yīng)該增加建筑物的抗力和耗能能力：另一方面應(yīng)該減小建筑物的慣性力，即減小作用在建筑物上的地震作用，雖然土體振動的強度我們無法控制，但是建筑物的性能控制卻是可以實現(xiàn)的。當傳給建筑的地震動總能量超過建筑能存儲和消散能量的總和時，受力最大的構(gòu)件將發(fā)生斷裂，能量的消散和存儲通過結(jié)構(gòu)的變形來實現(xiàn)。所以為了提高建筑物的抗震性能：

2.1應(yīng)減小地震作用，即減小結(jié)構(gòu)的慣性力和減少地震動傳到結(jié)構(gòu)上的能量，水平地震作用大小與該物體的質(zhì)量和加速度成正比，因此，希望這兩個量盡可能地小。設(shè)計輕型的建筑是減小地震作用的首要方法，其次是設(shè)法減小建筑的響應(yīng)加速度。這一方面取決于土體加速度，另一方面取決于建筑對于加速度的放大（縮小）作用，即建筑對地震的反應(yīng)。建筑對于地震的反應(yīng)，整體上取決于建筑的設(shè)計概念，如果建筑本身考慮了抗震概念，就會減小甚至消除加速度的放大作用，為抗震而增加的費用會顯著降低甚至沒有。減小建筑響應(yīng)加速度，1）建筑場地不應(yīng)對地震動產(chǎn)生局部放大作用；2）選擇自振周期盡可能避開場地特征周期的結(jié)構(gòu)形式，如剛性建筑自振周期較短，適合松散土層，相反，柔性建筑更適合在堅硬場地上，在此情況下，非結(jié)構(gòu)隔墻的設(shè)置不應(yīng)破壞結(jié)構(gòu)整體上的柔性；因此，承重體系的正確選擇應(yīng)考慮場地土特征；3）考慮采用高阻尼的建筑，結(jié)構(gòu)不可逆的變形所消耗的能量是非常可觀的；4）采用形狀簡單、對稱的建筑，這樣限制了建筑整體扭轉(zhuǎn)帶來的加速度增大。

2.2增加結(jié)構(gòu)的儲能和耗能能力，和彈簧一樣，建筑通過其彈性變形儲存能量，在外部荷載消失后結(jié)構(gòu)恢復(fù)到未變形的狀態(tài)，該能量得以釋放。當荷載適量，所有的結(jié)構(gòu)材料均在彈性變形范圍內(nèi)，變形是可逆的。當荷載超過材料的彈性極限會發(fā)生兩種情況：如果是脆性材料則出現(xiàn)斷裂，如果是延性材料則出現(xiàn)塑性變形。材料的脆性和延性概念會延伸到結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其節(jié)點甚至整個結(jié)構(gòu)，柔性的材料和構(gòu)件相比剛性的材料和構(gòu)件變形能力更大，儲存的能量也更多。剛性材料單元體儲能能力的不足只能通過加大橫截面面積來彌補，形成龐大的尺寸。給定結(jié)構(gòu)構(gòu)件的儲能能力取決于其形狀、尺寸及截面狀態(tài)，因此從儲能能力的角度來看，細長的桿件柔性更好。經(jīng)驗表明，短柱夾層、短柱、層間梯柱等抵抗地震的能力遠不如那些在層間范圍內(nèi)可以自由變形的同樣大小截面的柱子（短柱效應(yīng)）。盡管相同截面條件下，短柱能承受的靜力荷載更大，但其裂縫出現(xiàn)之前儲存的變形能就小得多（這么說主要是考慮抵抗動力荷載的狀況）。總體上剛度大的柱子相對于細長的柱子還是承受了結(jié)構(gòu)大部分荷載。因此與靜力荷載相反，孤立地加大柱子截面尺寸并不能確保其對水平地震的抗力，往往是剛度最大柱子最先破壞。因此豎向承載構(gòu)件的剛度應(yīng)該盡可能地相等，以避免荷載集中傳給其中幾個剛度較大的柱子，而不是均勻傳給每個柱子。因此確定柔性建筑的結(jié)構(gòu)尺寸需要確定一個最優(yōu)變形。另一方面，任何情況都不應(yīng)該為了使其變?nèi)岫鴾p弱本來是剛性建筑的剛度，如砌體等。這些建筑的儲能能力隨著構(gòu)件截面的增加而加大。因此，增加結(jié)構(gòu)儲能能力的可能性有：

1）選擇適度的柔性結(jié)構(gòu)（注意：不應(yīng)該建在松散土層上以防出現(xiàn)共振現(xiàn)象），但應(yīng)避免以下情況：（1）尺寸過大、過高的梁；（2）避免小于4m的短梁；（3）高度低于層高的結(jié)構(gòu)短柱；（4）沒有填滿整個層高時的剛性填充墻。

2）盡量提高結(jié)構(gòu)延性。

3）選擇超靜定次數(shù)較高的承重體系。

4）確保荷載在結(jié)構(gòu)內(nèi)部的合理正確的分布：避免大的凹角形狀以限制應(yīng)力集中，如帶側(cè)翼建筑或帶有大尺寸的縮進和懸臂的建筑。避免截面的突然變化，避免采用梁上柱，避免樓板或抗側(cè)力構(gòu)件上的開洞，尤其是在它們的周邊等等。增加建筑耗能能力的可能性有：

1）采取有利于建筑儲能能力的措施，提高延性；

2）遵從“強柱弱梁”原則；

3）使結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件多于受剪或受扭構(gòu)件以儲存一定的延性。

通過以上由此我們可以想到，在地震往復(fù)作用下，結(jié)構(gòu)在振動過程中，如果進入屈服后狀態(tài)，將通過塑性變形能耗散掉部分地震輸給結(jié)構(gòu)的累積能量，從而減小地震反應(yīng)。同時，實際結(jié)構(gòu)存在的阻尼也會進一步耗散能量，減小地震反應(yīng)。此外，結(jié)構(gòu)進入非彈性狀態(tài)后，其側(cè)向剛度將明顯小于彈性剛度，這將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)瞬時剛度的下降，自振周期加長，從而減小地震作用。“小震不壞，中震可修，大震不倒”是目前世界各國經(jīng)濟技術(shù)能力有可能達到的抗震設(shè)防目標，也是應(yīng)長期遵循的目標。

三、結(jié)語

通過新的研究和總結(jié)地震災(zāi)害的經(jīng)驗和教訓(xùn)，抗震概念設(shè)計也越來越得到重視，2010年12月我國開始實施的《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2010對概念設(shè)計的要求也作了更進一步、更符合實際的規(guī)定，使得概念設(shè)計在工程中的應(yīng)用更加具體地落到了實處。合理的結(jié)構(gòu)選型、規(guī)則對稱的平立面布局、良好的構(gòu)件連接和整體性、加強的抗震構(gòu)造措施、嚴格的施工管理是提高建筑抗震能力的有效保障。

作者：武玉梅

（五）

一、防震概念設(shè)計

這一概念設(shè)計涵蓋了從建筑防震需求分析到防震結(jié)構(gòu)成形的全過程，是按照地震災(zāi)害的基本情況與多發(fā)帶建筑工程經(jīng)驗等所形成的設(shè)計基本原則與思想，進行建筑結(jié)構(gòu)整體安排和細部構(gòu)造的設(shè)計活動。由于地震破壞作用與機理具有復(fù)雜性與不確定性，且結(jié)構(gòu)模型假定情況有別于現(xiàn)實狀況。因此，很難對建筑物遇到地震的參數(shù)與特性進行準確的預(yù)測活動。基于這樣的情形，工程抗震并不能完全依靠計算機的模擬設(shè)計來解決，而是要從概念設(shè)計出發(fā)。

1.1作用原理

在建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，抗震概念設(shè)計的主要作用是促使建筑整體結(jié)構(gòu)耗散地震能量，以免在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生薄弱敏感部位。如果地震能量聚散活動只是集中于部分薄弱區(qū)域，就會過早破壞結(jié)構(gòu)。在現(xiàn)代抗震設(shè)計中，一定要基于對整個結(jié)構(gòu)在耗散地震能量方面的作用發(fā)揮，才能根據(jù)常見小地震的作用情況來計算結(jié)構(gòu)、設(shè)計構(gòu)件截面以及相應(yīng)構(gòu)造措施。若有需要，可以采取彈性時程分析方法來進行補充計算，并試圖滿足罕見大地震作用下的建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定需求。

1.2設(shè)計要求

為保證建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力與抗震需求相適應(yīng)，抗震概念設(shè)計可以從宏觀角度對結(jié)構(gòu)抗震性進行控制，其具體要求如下：

（1）應(yīng)選擇利于抗震的場地與地基，并采用相應(yīng)措施來維護地基穩(wěn)定性，以免由于地面變形產(chǎn)生直接危害；

（2）基礎(chǔ)設(shè)計要合理。屬于同一結(jié)構(gòu)的單元部門不應(yīng)設(shè)置于不同性質(zhì)的地基土上，也不適合選取不同基礎(chǔ)形式。在進行防震概念設(shè)計的時候，要最大程度地挖掘和發(fā)揮地基潛力；

（3）就建筑物的體型而言，應(yīng)從對稱、規(guī)則、簡單入手，保證質(zhì)量及剛度的變化時均勻的，從而達到減少地震作用下出現(xiàn)的變形現(xiàn)象、應(yīng)力集中反應(yīng)以及應(yīng)力扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象的目的；

（4）結(jié)構(gòu)體系的選擇要合理，其抗側(cè)構(gòu)件應(yīng)當均勻?qū)ΨQ。要設(shè)置多道建筑結(jié)構(gòu)抗震防線，結(jié)構(gòu)布置應(yīng)當傳力便捷、受力明確，以免在局部產(chǎn)生薄弱環(huán)節(jié)；

（5）各類構(gòu)件間的連接要安全可靠，且應(yīng)具有一定變形能力與強度，從而提高建筑整體結(jié)構(gòu)的抗震性能；

（6）要注重結(jié)構(gòu)空間的整體性，加強其平面連接，并確保其豎向的整體剛度符合抗震需求；

（7）強調(diào)處理非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重要性。要充分發(fā)揮非結(jié)構(gòu)構(gòu)件對于主體結(jié)構(gòu)有利的影響作用，避免因為不合理的構(gòu)件設(shè)置危害到整個主體結(jié)構(gòu)的抗震性能；

（8）結(jié)構(gòu)自重應(yīng)盡量減輕，減少其對地基土產(chǎn)生的壓力，進而將傳送給建筑物的地震力降低。

1.3實際運用

在傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)理論研究與設(shè)計中，往往只注意結(jié)構(gòu)抗力的提高，使得建筑混凝土的等級不斷升高，配筋量不斷加大，工程造價也不斷升高。過去的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計師通常只重視最大配筋率的問題，進而導(dǎo)致肥梁胖柱、深基礎(chǔ)等現(xiàn)象在建筑工程中隨處可見。在建筑抗震設(shè)計中，傳統(tǒng)方法是按照最初確定的尺寸和混凝土的等級來計算結(jié)構(gòu)剛度，進而根據(jù)結(jié)構(gòu)剛度對地震力進行計算，然后才是配筋計算。而事實上，配筋越多，就會產(chǎn)生越大的剛度，而剛度越大，在地震作用下產(chǎn)生的反應(yīng)也會越大。從這一層面來說，為抗震而配設(shè)的鋼筋反而增加了結(jié)構(gòu)剛度，進而增強了地震作用效應(yīng)。這就使得建筑結(jié)構(gòu)抗震陷入了死循環(huán)當中。而抗震概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用，拓寬了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計思路。它以降低地震的作用效應(yīng)為出發(fā)點，給現(xiàn)代建筑的抗震設(shè)計帶來了規(guī)劃與設(shè)計新的生命力。抗震消能就是抗震概念設(shè)計中的一種理念。通常來講，抗震消能是依靠在基礎(chǔ)和建筑主體之間加設(shè)消能支撐等柔性隔震層來實現(xiàn)。也有通過在建筑物的頂部安裝反擺，加大建筑物振動的阻尼作用，減少其位移的方式來達到消能抗震的目的。在進行抗震驗算的時候，要注重區(qū)分場地土的類別。建筑的框架結(jié)構(gòu)應(yīng)當設(shè)計為雙向的梁柱剛接體系，可允許部分框架梁搭接于別的框架梁上，但要加強在垂直地震作用方面的抗震設(shè)計。既可以通過對構(gòu)件荷載效應(yīng)進行調(diào)整和限制的方法，也可采用規(guī)定必要的強制性構(gòu)造措施的方法來加強建筑結(jié)構(gòu)的抗震力。

二、總結(jié)

抗震概念設(shè)計的出現(xiàn)，將建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計引向了人性化方向，并且拓寬了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的思路，為建筑抗震設(shè)計提供了新的視角，并在實際應(yīng)用中發(fā)揮了良好作用。

作者：汪勇單位：云南華晟瑞鼎環(huán)境工程有限公司

（六）

一、抗震概念設(shè)計基本準則與要求

1.1地基與基礎(chǔ)的選擇

由于地震災(zāi)害其破壞性來自于地表以下，因此進行工程選址時，設(shè)計人員應(yīng)積極參與，并向建設(shè)單位提出合理的意見，盡量避開能夠加大地震破壞力度的區(qū)域，進而選擇平坦且能緩和震動力度的區(qū)域。據(jù)資料顯示，地址的構(gòu)造差異與場地的條件差異對建筑的震害影響明顯。處于褶皺構(gòu)造或斷裂構(gòu)造上建筑比處于水平巖層構(gòu)造上的破壞要嚴重的多，其中處于斷裂構(gòu)造上的建筑受震害影響最大，破壞最嚴重。因此，進行合理的工程選址，是減輕地質(zhì)災(zāi)害對建筑構(gòu)造的影響的第一步。

1.2結(jié)構(gòu)的全局布置

根據(jù)抗震設(shè)計規(guī)范要求，建筑結(jié)構(gòu)形式的選擇宜遵循規(guī)則、對稱的基本原則，使建筑結(jié)構(gòu)的受力均勻，而且樓層不宜錯層，這都是對結(jié)構(gòu)整體全面布置的要求。多次地震災(zāi)害表明，房屋結(jié)構(gòu)外形越不規(guī)則，地震災(zāi)害所造成的影響越大，因此，建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量重心不應(yīng)與整體剛度中心偏差太大，否則將會加劇地震造成的扭轉(zhuǎn)震害。所以，就要求結(jié)構(gòu)設(shè)計的平面、立面整體規(guī)則對稱。

1.3多重抗震防線的設(shè)計

一般地震持續(xù)的時間，短則幾秒，長則十多秒，面對持續(xù)性地震的襲擊，多重的抗震防線有利于降低地震所造成的傷害，爭取人們的逃生時間。因此，多重的抗震防線設(shè)計就顯得非常重要。

1.3.1超靜定結(jié)構(gòu)

靜定結(jié)構(gòu)是指有一個自由度的結(jié)構(gòu)，在地震來臨時，只要有一個節(jié)點收到破壞或出現(xiàn)一個塑性鉸，就會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體的倒塌，所以，抗震結(jié)構(gòu)就必須設(shè)計為超靜定結(jié)構(gòu)并設(shè)置多道的設(shè)防結(jié)構(gòu)，超靜定結(jié)構(gòu)即設(shè)計多個屈服點或破壞點。以保證在地震中，第一道設(shè)防結(jié)構(gòu)中的某個屈服點或破壞點遭到損壞只是會減少結(jié)構(gòu)的一些超靜定次數(shù)，而不至于對結(jié)構(gòu)整體造成毀滅性破壞。同時設(shè)計人員還可以通過分析思考，結(jié)構(gòu)整體在地震中，哪些部位容易受到什么形式的破壞，從而可以對癥下藥，對該部位進行加固設(shè)計。

1.3.2延性結(jié)構(gòu)及構(gòu)件

延性是構(gòu)件或結(jié)構(gòu)體具備承載能力不降低的塑性變形能力的一種特性。當進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，設(shè)計人員可考慮延性結(jié)構(gòu)構(gòu)件的采用，充分利用延性結(jié)構(gòu)的變形能力，從而使結(jié)構(gòu)體受到的地震能量進行分散消耗。但是進行延性結(jié)構(gòu)的構(gòu)件設(shè)計時，設(shè)計人員應(yīng)遵循延性構(gòu)件設(shè)計原則，即承受縱向荷載的主要構(gòu)件不應(yīng)作為主要耗能構(gòu)件。

1.4保證結(jié)構(gòu)體的整體性

結(jié)構(gòu)體本身由眾多構(gòu)件連接組合，并通過各種構(gòu)件協(xié)調(diào)工作來達到抵御地震作用的目的，若在地震作用中，結(jié)構(gòu)體喪失整體性，則各構(gòu)件的抗震作用就無法得到發(fā)揮，因此，就容易造成結(jié)構(gòu)體的整體垮塌，所以，只有在保證結(jié)構(gòu)體的整體性前提下，才能發(fā)揮各個構(gòu)件的抗震作用，保證建筑結(jié)構(gòu)體的質(zhì)量安全。所以，保證結(jié)構(gòu)體的整體性也是抗震概念設(shè)計的關(guān)鍵。

1.5抗震材料的選用

抗震材料的選擇及施工工藝和施工質(zhì)量要有有嚴格的要求，材料的性能指標要符合規(guī)范的要求，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，如若由于特殊情況，需進行鋼筋代換，其規(guī)格、型號必須符合規(guī)范的代換要求，對于屈服度高的鋼筋不應(yīng)代替抗震設(shè)計中的主要鋼筋。

1.6其他參考因素

結(jié)構(gòu)方案的確定也要根據(jù)建筑本身的使用功能、建筑高度、施工工藝以及材料情況進行綜合考慮，有意識的對薄弱環(huán)節(jié)進行加強設(shè)計；而結(jié)構(gòu)體內(nèi)部的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件對地震的影響也要充分考慮，如結(jié)構(gòu)體內(nèi)部附屬的機電設(shè)備等，避免不合理的設(shè)計導(dǎo)致附屬結(jié)構(gòu)構(gòu)件在地震發(fā)生時由于主體結(jié)構(gòu)因素造成的內(nèi)部垮塌；還要考慮由于過分關(guān)注局部抗震設(shè)計，而忽視整體的情況，防止出現(xiàn)結(jié)構(gòu)體各部位的承載力與剛度不協(xié)調(diào)的現(xiàn)象。

二、結(jié)束語

由于我們對地震災(zāi)害的預(yù)測及研究有限，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員還不能對結(jié)構(gòu)體的抗震設(shè)計進行科學(xué)精確的計算，但是隨著對地質(zhì)災(zāi)害資料的分析總結(jié)，長期工作經(jīng)驗的積累，地震科研工作的深化，人們已經(jīng)對地震災(zāi)害的了解越來越多，這也使使結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計工作更有依據(jù)，從而使建筑設(shè)計人員在對結(jié)構(gòu)體進行抗震概念設(shè)計時能夠越來越靈活，從而達到結(jié)構(gòu)的安全、經(jīng)濟的質(zhì)量性要求。

作者：李明單位：湖北工程學(xué)院城市建設(shè)