導語：如何才能寫好一篇建筑結(jié)構(gòu)抗震設計論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

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1．1合理的選址在建筑結(jié)構(gòu)抗震水平設計中，合理的選址是最基本的先決條件。為了保證選址的正確、合理性，我國政府部門已經(jīng)出臺了《中華人民共和國減災抗震法》等法律條文，其中明確規(guī)定“對于有可能發(fā)生的重大建設性工程以及次生災害進行嚴格的地震安全指標評價，按照地震安全評價結(jié)果，明確相關建筑物的抗震設防要求，并對其進行分別設防”。建筑結(jié)構(gòu)的設防標準根據(jù)其實際質(zhì)量可分為四個標準，其中:甲類:地震時間或大型建筑工程可能發(fā)生的次生建筑類災害;乙類:地震中不能中斷使用功能，且必須要逐步恢復的建筑類型;丙類:除甲、乙兩類建筑外的其他普通建筑類型;丁類:抗震級別相對較低的建筑。根據(jù)對相關法規(guī)的分析，在進行建筑物結(jié)構(gòu)設計時，必須要選擇對建筑有利的場地，避免在不利地段建設大型民用建筑，以防止地震破壞隱患的出現(xiàn)。對于一些軟基地段，也必須要進行充分的處理，才能夠進行合適的建筑設計。另外對于地震可能引起的次生災害問題，也必須要予以正確的處理，進一步保證選址的正確性。

1．2科學的設計當?shù)卣鸢l(fā)生時，不同的建筑結(jié)構(gòu)所受到的地震影響是不同的，為了最大限度降低地震災害的影響，建筑設計人員在抗震設計環(huán)節(jié)中，要根據(jù)當?shù)氐囟蔚膶嶋H情況來進行建筑結(jié)構(gòu)的選擇。目前，我國常用的鵝建筑結(jié)構(gòu)可以分為“鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)”、“砌體結(jié)構(gòu)”、“鋼混結(jié)構(gòu)”和“鋼結(jié)構(gòu)”四種類型。通過對四種結(jié)構(gòu)的比較分析得出，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震能力相對較強，因為其自身具有較好的柔韌性，所以當建筑物因地震災害而出現(xiàn)應力變形時，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)能夠依靠自身良好的承載力對其進行一定程度的控制，這是其它三種結(jié)構(gòu)所不具備的優(yōu)勢。近年來，高層建筑建設的增多，大大增大了其在地震災害影響下的水平位移和抗側(cè)移剛度，這在無形之中就加大了地震災害的影響，為了避免地震災害影響程度的增大，在設計和審核高層建筑抗震設計時，必須要考慮結(jié)構(gòu)的側(cè)移度。

1．3堅實的質(zhì)量地震作為破壞性超強的自然災害，想要最大限度降低其對建筑的破壞，保證建筑設計堅實的質(zhì)量是最基本的防護措施。相比較而言，我國建筑設計水平發(fā)展較為緩慢，在地震設計方面也存在不夠合理的情況，這使得很多建筑結(jié)構(gòu)都出現(xiàn)了地震安全隱患，過大的自身重量也加大了地震危害。為了保證建筑結(jié)構(gòu)抗震水平，必須要在建筑抗震設計環(huán)節(jié)中科學的運用抗震理論，根據(jù)相關設計原則，利用有效措施來提高建筑結(jié)構(gòu)的可靠性與安全性。

2實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)抗震水平設計的措施

2．1基礎性防震措施應用基礎性防震措施根據(jù)建筑的結(jié)構(gòu)的不同位置有著不同的措施:(1)地基隔震。地基隔震是在建筑地基與土層之間設置緩沖層，以便在地震發(fā)生時減小建筑與土層之間的震動碰撞，實現(xiàn)對震能的有效吸收和反射作用，減小地震對建筑物的破壞。目前，我國最常使用的地基隔層為瀝青原料隔震層。(2)基礎隔震?；A隔震是整個建筑結(jié)構(gòu)抗震設計中的關鍵，想要降低地震對建筑物的破壞，就必須要做好基礎隔震措施。在對建筑基礎采取抗震措施時，為了減小地震對上部結(jié)構(gòu)的破壞，需要在建筑物的上部結(jié)構(gòu)和基礎位置接觸處設置隔震層，防止地震力由地基處向上部結(jié)構(gòu)傳播，降低地震對建筑上部結(jié)構(gòu)的破壞?；A抗震裝置一般采用混合隔震裝置、基底滑移隔震裝置和夾層橡膠隔震裝置等。(3)間層隔震。間層隔震是為了吸收地震的沖擊余力而設置的，間層隔震的有效設置能夠?qū)φ鹆M行再次削減，以達到降低地震對建筑的破壞作用。間層隔震一般都安裝在原始結(jié)構(gòu)層上，其實我國最早使用的的抗震措施，具有施工操作簡單的優(yōu)勢。(4)懸掛隔震。懸掛隔震是通過懸掛的方式，將建筑物全部或部分結(jié)構(gòu)脫離地面，從而在地震出現(xiàn)時，降低地面震動與建筑物之間的震力作用。目前，此種抗震措施多用于大型鋼結(jié)構(gòu)建筑當中，收到了較為不錯的抗震效果。

2．2機敏減震支撐體系機敏減震支撐體系是集成現(xiàn)代科技技術的防震系統(tǒng)，其利用活塞運動的原理，對建筑結(jié)構(gòu)進行設計。在地震災害發(fā)生時，保證建筑結(jié)構(gòu)中的內(nèi)、外鋼能夠通過不斷的滑動來消減地震的破壞力，減輕震力破壞和消耗地震作用力的傳導。目前，這項技術還在不斷的研究和完善當中，相信其很快就能夠?qū)崿F(xiàn)有效的應用，為建筑抗震設計水平的提升做出貢獻。

2．3效能減震技術應用效能減震是實現(xiàn)對地震所產(chǎn)生動能的消耗，來減輕地震能的傳導大小，從而降低其對建筑物的破壞程度。目前，在此技術方面一般采用消能器和阻尼器，兩種器械都能夠?qū)崿F(xiàn)地震能量的有效消耗和吸收，減小震力對建筑主體的破壞，以達到對建筑主體結(jié)構(gòu)安全、穩(wěn)性定的保護。目前，效能減震技術在我國建筑防震設計中得到了有效的應用，其在新建筑的防震設計和舊建筑的抗震加固方面，都起到了良好的效果。

3總結(jié)

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關鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；抗震設計；問題分析

中圖分類號：TU318 文獻標識碼：A 文章編號：

1、建筑結(jié)構(gòu)抗震設計的基本原則

1.1結(jié)構(gòu)構(gòu)件應具有必要的承載力、剛度、穩(wěn)定性、延性等方面的性能

(1)結(jié)構(gòu)構(gòu)件應遵守“強柱弱梁、強剪弱彎、強節(jié)點弱構(gòu)件、強底層柱(墻)”的原則。(2)對可能造成結(jié)構(gòu)的相對薄弱部位，應采取措施提高抗震能力。(3)承受豎向荷載的主要構(gòu)件不宜作為主要耗能構(gòu)件。

1.2設置多道抗震防線

(1)一個抗震結(jié)構(gòu)體系應由若干個延性較好的分體系組成，并由延性較好的結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接協(xié)同工作。例如框架—剪力墻結(jié)構(gòu)由延性框架和剪力墻兩個分體組成，雙肢或多肢剪力墻體系組成。(2)強烈地震之后往往伴隨多次余震，如只有一道防線，則在第一次破壞后再遭余震，將會因損傷積累導致倒塌?？拐鸾Y(jié)構(gòu)體系應有最大可能數(shù)量的內(nèi)部、外部冗余度，有意識地建立一系列分布的屈服區(qū)，主要耗能構(gòu)件應有較高的延性和適當剛度，以使結(jié)構(gòu)能吸收和耗散大量的地震能量，提高結(jié)構(gòu)抗震性能，避免大震時倒塌。(3)適當處理結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強弱關系，同一樓層內(nèi)宜使主要耗能構(gòu)件屈服后，其他抗側(cè)力構(gòu)件仍處于彈性階段，使“有效屈服”保持較長階段，保證結(jié)構(gòu)的延性和抗倒塌能力。

1.3對可能出現(xiàn)的薄弱部位，采取措施提高其抗震能力

(1)構(gòu)件在強烈地震下不存在強度安全儲備，構(gòu)件的實際承載能力分析是判斷薄弱部位的基礎。(2)要使樓層(部位)的實際承載能力和設計計算的彈性受力的比值在總體上保持一個相對均勻的變化，一旦樓層(部位)的比值有突變時，會由于塑性內(nèi)力重分布導致塑性變形的集中。(3)要防止在局部上加強而忽視了整個結(jié)構(gòu)各部位剛度、承載力的協(xié)調(diào)。(4)在抗震設計中有意識、有目的地控制薄弱層(部位)，使之有足夠的變形能力又不使薄弱層發(fā)生轉(zhuǎn)移，這是提高結(jié)構(gòu)總體抗震性能的有效手段。

1.4選擇合理的結(jié)構(gòu)形式

抗震結(jié)構(gòu)體系是抗震設計應考慮的關鍵問題。按結(jié)構(gòu)材料分類，目前主要應用的結(jié)構(gòu)體系有砌體結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼-混凝土結(jié)構(gòu)等；按結(jié)構(gòu)形式分類，目前常見的有框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)、簡體結(jié)構(gòu)等。結(jié)構(gòu)體系的確定受到抗震設防烈度、建筑高度、場地條件以及建筑材料、施工條件、經(jīng)濟條件等諸多因素影響，是一個綜合的技術經(jīng)濟問題，需進行周密考慮確定。

2、建筑抗震設計中存在的問題

2.1缺乏前期勘察資料

缺乏巖土工程勘察資料或資料不全。有的在擴初設計階段還缺建筑場地巖土工程的勘察資料，有的在擴初設計會審之后就直接進入了施工圖設計，有的在規(guī)劃設計或方案設計會審后就直接進入了施工圖設計。無巖土工程勘察資料，設計缺少了必要的依據(jù)。結(jié)構(gòu)的平面布置中外形不規(guī)則、不對稱、凹凸變化尺度大、形心質(zhì)心偏心大，同一結(jié)構(gòu)單元內(nèi)，結(jié)構(gòu)平面形狀和剛度不均勻不對稱，平面長度過長等。

2.2部分建筑物高度過高

按我國現(xiàn)行高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術規(guī)程規(guī)定，在一定設防烈度和一定結(jié)構(gòu)型式下，鋼筋混凝土高層建筑都有一個適宜的高度。在這個高度，抗震能力還是比較穩(wěn)妥的，但是目前不少高層建筑超過了高度限制。在震力作用下，超高限建筑物的變形破壞性會發(fā)生很大的變化，建筑物的抗震能力下降，很多影響因素也發(fā)生變化，結(jié)構(gòu)設計和工程預算的相應參數(shù)需要重新選取。

2.3地基的選取不合理

由于城市人口的增多和相對空間的縮小，不少建筑商忽略了這一問題，哪里商業(yè)空間大就在哪里建。建筑應選擇位于開闊平坦地帶的堅硬土場地或密實均勻中硬土場地，遠離河岸，不應垮在兩類土壤上，避開不利地形、不采用震陷土作天然地基，避免在斷層、山崖、滑坡、地陷等抗震危險地段建造房屋。建筑的地基選取不恰當可能導致抗震能力差。

2.4材料的選用不科學,結(jié)構(gòu)體系不合理

在地震多發(fā)區(qū)，采用何種建筑材料或結(jié)構(gòu)體系較為合理應該得到人們的重視。由于我國建筑結(jié)構(gòu)主要以鋼筋混凝土核心筒為主，變形控制要以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的位移限值為基準。但因其彎曲變形的側(cè)移較大，靠剛度很小的鋼框架協(xié)同工作減小側(cè)移，不僅增大了鋼結(jié)構(gòu)的負擔，而且效果不大，有時不得不加大混凝土的剛度或設置伸臂結(jié)構(gòu)，形成加強層才能滿足規(guī)范側(cè)移限值。

2.5抗震設防烈度較低

許多專家提出，現(xiàn)行的建筑結(jié)構(gòu)設計安全度已不能適應國情的需要，建筑結(jié)構(gòu)設計的安全度水平應該大幅度提高。我國現(xiàn)行抗震設防標準是比較低的，中震相當于在規(guī)定的設計基準期內(nèi)超越概率為lO%的地震烈度，較低的抗震設防烈度放松了建筑的抗震要求。

2.6平面布局的剛度不均

抗震設計要求建筑的平、立面布置宜規(guī)正、對稱，建筑的質(zhì)量分布和剛度變化宜均勻，否則應考慮其不利影響。但有的平面設計存在嚴重的不對稱：一邊進深大，一邊進深??；一邊設計大開間，一邊為小房間；一邊墻落地承重，一邊又為柱承重。這些都對抗震極為不利。

3、建筑結(jié)構(gòu)抗震設計的措施

3.1建筑選址要正確。

避免抗震危險地段，選擇對抗震有利的場地、地基和基礎在進行設計時，應根據(jù)工程需要，掌握地震活動情況和工程地質(zhì)的有關資料，作出綜合評價，宜選擇堅硬土或開闊平坦密實均勻的中硬土等有利地段;避開軟弱土、液化土、河岸和邊坡邊緣，平面分布上成因、巖性、狀態(tài)明顯不均勻的土層等不利地段;同一結(jié)構(gòu)單元不宜設置在性質(zhì)截然不同的地基土上，也不宜部分采用天然地基，部分用樁基，當?shù)鼗熊浫躔ば酝?、液化土、新近填土或嚴重不均勻土層時，宜加強基礎的整體性和剛度。

3.2合理的確定平立面布置。

建筑物的動力性能基本上取決于它的建筑布局和結(jié)構(gòu)布置。建筑布局簡單合理，結(jié)構(gòu)布置符合抗震原則，從而確保房屋具有良好的抗震性能。建筑物的平、立面布置宜規(guī)則、對稱，質(zhì)量和剛度變化均勻，避免樓層錯層。對體形復雜的建筑物合理設置變形縫，在結(jié)構(gòu)設計時要進行水平地震作用計算和內(nèi)力調(diào)整，并應對薄弱部位采取有效的抗震構(gòu)造措施，嚴格控制建筑物的高度和高寬比。

3.3 結(jié)構(gòu)選型和結(jié)構(gòu)布置要合理。

結(jié)構(gòu)選型根據(jù)建筑的重要性、設防烈度、房屋高度、場地、地基、基礎、材料和施工等因素，經(jīng)技術、經(jīng)濟條件比較綜合確定。單從抗震角度考慮，作為一種好的結(jié)構(gòu)形式，應具備下列性能：延性系數(shù)高;勻質(zhì)性好;正交各向同性;構(gòu)件的連接具有整體性、連續(xù)性和較好的延性，并能發(fā)揮材料的全部強度。結(jié)構(gòu)布置遵循的原則是平面布置力求對稱，使構(gòu)件分配的力均勻;豎向布置力求均勻，盡可能使其豎向剛度、強度變化均勻，避免出現(xiàn)薄弱層，并應盡可能降低房屋的重心。

3.4剛度、承載力和延性要匹配。

當結(jié)構(gòu)具有較高的抗力時，其總體延性的要求可有所降低;反之，較低的抗力需要較高的延性要求相配合。地震時建筑物所受地震作用的大小與其動力特性密切相關，具有合理的剛度和承載力分布以及與之匹配的延性。提高結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度，往往是以提高工程造價及降低結(jié)構(gòu)延性指標為代價的。要使建筑物具有很強的抗倒塌能力，最理想的是使結(jié)構(gòu)中的所有構(gòu)件都具有較高的延性，然而實際工程中很難做到。有選擇地提高結(jié)構(gòu)中的重要構(gòu)件以及關鍵桿件的延性是比較經(jīng)濟有效的辦法。

4、結(jié)束語

抗震設計問題是一個非常復雜的過程，涉及面非常廣泛，需要在設計過程中考慮全面。在以后的設計過程中，還有許多方面需要我們進一步的探討和研究，我們也期待有更多新型抗震技術應用于建筑中來，減輕地震帶來的危害。

參考文獻：

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論文參考文獻真實規(guī)范的寫作可以方便同一研究方向的研究學術者提供可靠有效的文獻信息，也可以幫助讀者了解作者對這一學術問題研究的程度。以下是學術參考網(wǎng)小編整理的關于建筑結(jié)構(gòu)論文參考文獻，供大家閱讀欣賞。

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篇4

關鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)、抗震設計、現(xiàn)代抗震設計理念、國際抗震設計新理念

中圖分類號：TU3文獻標識碼： A

一、建筑抗震設計的重要意義

不同的變量可以體現(xiàn)出建筑結(jié)構(gòu)的地震反應，在抗震設計中具體使用哪一種設計的變量，要與結(jié)構(gòu)自身的類型相結(jié)合，與地震反應的特性以及地震破壞的模式相結(jié)合。結(jié)合結(jié)構(gòu)抗震設計變量的不同，對結(jié)構(gòu)抗震的設計方法進行分類，一般可以分為以下四種：基于承載力的抗震設計法、基于能量的抗震設計方法、基于位移的抗震設計方法及基于損傷的抗震設計方法。

通過抗震設防目標的角度可以看出，現(xiàn)在的抗震設計方法說到底是以對生命安全進行保護的單一設防目標?，F(xiàn)代社會在不斷的發(fā)展，抗震設計不但要預防建筑物的倒塌破壞，更要結(jié)合建筑物的重要性以及用途進行有效的控制它的破壞狀態(tài)。這對于抗震設防目標來講要求更多級化，基于性能的抗震設計方法的提出就是為了對此問題的解決。性能這一概念具有宏觀性，與力或位移這樣的物理概念不同，不能作為設計變量在抗震設計中直接運用，更多是與建筑物的破壞程度聯(lián)系在一起，建筑物的破壞程度可以用位移、力、能量以及損傷等反應參數(shù)進行表示，所以，基于性能的抗震設計與基于承載力或者基于位移等抗震設計相比，其設計的理念更為廣義，如今，在進行有針對性的基于位移、損傷以及能量等抗震設計方法的研究中，一般的主導思想都是基于性能的抗震設計。

二、現(xiàn)代抗震設計綜述

第一，基于承載力的結(jié)構(gòu)抗震設計，基于承載力的結(jié)構(gòu)抗震設計，建立在靜力分析的理論之上，以慣性力的形式來反映地震作用，并按彈性方法來計算結(jié)構(gòu)地震作用效應的大小、進行結(jié)構(gòu)彈性位移驗算，把結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強度是否達到特定的極限狀態(tài)作為結(jié)構(gòu)失效的準則。一是設計地震作用的確定，在基于承載力的結(jié)構(gòu)抗震設計方法中，設計地震作用取值由設防烈度的地面運動有效峰值加速度考慮放大效應和地震作用效應降低系數(shù)的綜合影響后得來的，可以用如下公式表示：f = kβig/r式中：f―建筑結(jié)構(gòu)總水平地震作用；k―地震系數(shù)(不同地震分區(qū)所取的相當于設防烈度水準的地面運動有效峰值加速度或地面運動峰值加速度與重力加速度的比值，它反映了不同地區(qū)設防烈度地震的強弱)；β ―動力放大系數(shù)(對應于不同周期的結(jié)構(gòu)反應峰值加速度與地面運動有效峰值加速度或峰值加速度比值的擬合值，它反映了不同周期體系對地震作用的動力放大效應)；i―建筑重要性系數(shù)；r―地震作用降低系數(shù)；g―結(jié)構(gòu)重力荷載代表值（取恒載和可能與設計地震作用同時出現(xiàn)的活載之和）。地震系數(shù)k 反映的是不同地區(qū)設防烈度地震的強弱，根據(jù)各地區(qū)不同的地震危險性將其細分為不同地震區(qū)域，并對每個地區(qū)根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果重現(xiàn)期給出其地震系數(shù)。動力放大系數(shù)β反映了不同周期彈性單自由度體系的動力放大效應，它通常是從相對于地面運動有效峰值加速度作歸一化處理后的多條彈性加速度反應譜曲線中經(jīng)歸納和簡化后得到的。加速度反應譜是確定的地面運動通過一組阻尼比相同自振周期不同的單自由度體系所引起的各體系最大加速度反應與相應體系自振周期間的關系曲線。二是基于承載力結(jié)構(gòu)抗震設計方法的研究現(xiàn)狀，基于承載力的抗震設計法作為產(chǎn)生較早的方法，從20世紀年代中期開始廣泛應用，經(jīng)過多年的研究發(fā)展較之其他抗震設計方法相對成熟。目前加速度反應譜的短周期段的精度已基本滿足工程使用要求，研究主要關注反應譜的不合理性。隨著高層、超高層等長周期結(jié)構(gòu)的發(fā)展，對反應譜長周期的研究也逐漸開展?？紤]到現(xiàn)有的科技水平及設計習慣，彈性加速度反應譜仍是現(xiàn)階段結(jié)構(gòu)抗震設計計算的最基本依據(jù)，研究工作主要集中在結(jié)合場地影響、強震觀測改進及結(jié)構(gòu)時程分析對加速度反應譜的長周期段進行修正，以求使地震作用計算更加合理準確。

第二，基于能量的結(jié)構(gòu)抗震設計，基于能量的抗震設計理論主要是通過能量的角度在地震地面運動對結(jié)構(gòu)的作用進行考慮，具有明確的概念，也能把地震的動強度、頻譜以及持時對結(jié)構(gòu)帶來的破壞進行很好的反映，通過輸入能量與耗散能量的角度對結(jié)構(gòu)進行捕捉到在強烈的地震作用下的變形過程。因為能量分析具有一定的復雜性，基于能量的結(jié)構(gòu)抗震設計的方法還正在研究的階段，要在實際工程設計中進行運用，到現(xiàn)在為止還沒有真正建立起來。在抗震研究中有兩個非常重要的論題就是能量概念與破壞模型，尤其是現(xiàn)在提出的基于性能的抗震設計的思想，對于抗震結(jié)構(gòu)的耗能力以及性能的研究又提出更高的要求。此方法能夠?qū)Y(jié)構(gòu)滯形而對結(jié)構(gòu)破壞影響的特點進行全面的考慮，并且對于基于性能的抗震設計理念有著非常重要的意義，所以，基于能量的抗震設計的方法對于抗震理念的進一步發(fā)展起著很大的促進作用，也是傳統(tǒng)抗震設計方法得到改進的重要發(fā)展方向。

第三，基于損傷的結(jié)構(gòu)抗震設計，近些年以來，經(jīng)過各國的學者的研究表明，因為地震具有往復性，而且地震動持的時間比較短，所以，受地震的作用，其損傷不但與最大變形有關系，同時，與結(jié)構(gòu)的低周疲勞效應帶來的累積損傷也有關系。通過反映結(jié)構(gòu)的變形以及累積損傷效一些的損傷性能參數(shù)能把結(jié)構(gòu)的非彈性性能更好的描述出來。因為計算損傷指數(shù)是把計算結(jié)構(gòu)的累積滯回耗能作為基礎的，而結(jié)構(gòu)能量分析的重點是累積滯回耗能計算，因此，也可把基于損傷的設計方法作為能量法結(jié)合性能設計思想的一種應用的方法?；趽p傷的抗震設計就是對結(jié)構(gòu)損傷指數(shù)的反映，對地震損傷模型的損傷指數(shù)進行適當?shù)倪x取，再進行驗算看是否與預定的損傷性能目標相符合。

第四，基于性能的抗震設計的概念，組織描述基于性能抗震設計就是性能設計是要對設計標準進行選擇，結(jié)構(gòu)的形式要恰當，規(guī)劃要合理，才能使建筑物的結(jié)構(gòu)與非結(jié)構(gòu)的細部構(gòu)造設計得到保證，對建造質(zhì)量進行控制并進行長期的維護，讓建筑物在受到一定水平地震作用下，破壞的結(jié)構(gòu)處于特定的范圍內(nèi)。Atc組織的描述是對基于性能抗震設計在進行結(jié)構(gòu)設計中，選用的標準通過結(jié)構(gòu)性能目標來體現(xiàn)，主要是對混凝土結(jié)構(gòu)而且采用基于能力的設計原理。

三、國際抗震設計新理念分析

很多國家在進行高層建筑的抗震設計中，都有很多新的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)，例如：美國的紐約四十二層高的建筑物，建在基礎分離的九十八個橡膠的彈簧上，日本 的建在弧型的鋼條上，前蘇聯(lián)的建在基礎分離的沙墊層上，這些都是在實際中成功的案例，都在建筑結(jié)構(gòu)的體型上得到明顯的提升，對傳統(tǒng)的插入式剛箍捆住內(nèi)力的結(jié)構(gòu)體系進行入改變。總之，在很多建筑設計的結(jié)構(gòu)中都要想辦法避免地震災害。實質(zhì)上也是對似地球為相當好的慣性參考系”為指導理論的反映，現(xiàn)行的抗震硬抗以及死抗地震打擊設計的制定，實質(zhì)也是對建筑結(jié)構(gòu)受力體系的改變，而不在似地球為絕對靜止不動的慣性參考系了。

日本東京建造的彈性建筑達到十二座，經(jīng)過6.6級地震的考驗，達成非常明顯的減災效果。此種彈性的建筑物在隔離體上進行建設，隔離體的組成包括分層橡膠、硬鋼板組以及阻尼器，建筑結(jié)構(gòu)不會與地面發(fā)生直接的接觸。阻尼器是由螺旋鋼板組成，可以使顛簸的感覺得到減緩。在美國硅谷建造了一座電子工廠大廈，就是滾珠大樓，采用了一種新的抗震法，也就是在建筑物的每一根柱子或墻體下進行不銹鋼滾珠的安裝，通過滾珠來對整個建筑進行支撐，鋼梁縱橫交錯，卻把建筑物緊緊的固定在地基上，在地震發(fā)生的時候，富有彈性的鋼梁會進行自動的伸縮，而大樓在滾珠上發(fā)生輕微的前后滑動，可以把地震帶來的破壞大大的減弱。在日本的鹿島，建筑部門對彈簧大樓發(fā)明了一種俗人的防震營造法，就是通過彈簧把與地基連接的基礎部分與建筑物的主體分離開來，讓建筑物的主體處于一種能對地震吸收和其他振動沖擊的中介物上。不管地基發(fā)生怎樣的搖晃，振動的能量在傳到建筑物的時候，其振動量也會減到原來的十分之一。

四、結(jié)束語

總而言之，通過對建筑抗震設計的綜合分析，以及國際抗震設計新理念的總結(jié)，可以發(fā)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的抗震設計是一個龐大的課題，并且具有一定的復雜性，具有非常廣泛的涉及面，本文中對此理念并沒有深入的研究，因為時間以及能力還非常有限。在未來的研究中，在建筑抗震設計中還需要進一步探討各個方面的知識。

參考文獻：

[1] 胡聿賢.地震工程學[m].北京:地震出版社,2006:5-8.

[2] 葉列平,經(jīng)杰.論結(jié)構(gòu)抗震設計方法[c].第六屆全國地震工程會議論文集,2002.

篇5

【關鍵詞】高層建筑；結(jié)構(gòu)工程；抗震設計

一、結(jié)構(gòu)抗震設計的重要性

地震是一種隨機振動，有難于把握的復雜性和不確定性，要準確預測建筑物所遭遇地震的特性和參數(shù)，目前尚難做到。在結(jié)構(gòu)分析方面，由于未能充分考慮結(jié)構(gòu)的空間作用、結(jié)構(gòu)材料的非彈性性質(zhì)、材料時效、阻尼變化等多種因素，同時也存在著不準確性。因此，工程抗震問題不能完全依賴“計算設計”解決，而必須立足于“概念設計”。概念設計是指設計人員從結(jié)構(gòu)的宏觀整體出發(fā)，用結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的觀點，著眼于結(jié)構(gòu)整體反應，正確地解決總體方案、材料使用、分析計算、截面設計和細部構(gòu)造等問題，力求得到最為經(jīng)濟、合理的結(jié)構(gòu)設計方案以達到合理抗震設計的目的。結(jié)構(gòu)抗震概念設計的目標是使整體結(jié)構(gòu)能發(fā)揮耗散地震能量的作用，避免結(jié)構(gòu)出現(xiàn)敏感的薄弱部位。地震能量的聚散，如果僅集中在少數(shù)薄弱部位，必會導致結(jié)構(gòu)過早破壞，目前各種抗震設計方法的前提之一就是假定整個結(jié)構(gòu)能發(fā)揮耗散地震能量的作用，在此前提下才能以多遇地震作用進行結(jié)構(gòu)計算、構(gòu)件截面設計并輔以相應的構(gòu)造措施，必要時采用彈性時程分析法進行補充計算，試圖達到罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)不倒塌的目標。

二、高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)抗震設計策略

1、從建筑的全局出發(fā)

高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)設計要從建筑的全局出發(fā)，全面考慮各種建筑部位的功能，在此基礎上，科學設計每個部分的構(gòu)件，保證每個部件之間的契合，促使每個部件或者是若干部件組合起來可以完成某一特定的設計要求，滿足一定的現(xiàn)實需求，同時，通過抗震設計，使得每個構(gòu)件都可以具有相應的承載力，當?shù)卣饋硪u，每個構(gòu)件都可以有著一定的次序先后破會，整體組合構(gòu)件將會有著更強大的承載力和柔性，從而延緩地震破壞的速度，消耗爆發(fā)的能量。增強建筑的整體抗震能力。

2、地基選址

地基選址是進行建筑結(jié)構(gòu)設計的基礎，因此，在房間結(jié)構(gòu)抗震設計中，要科學避開山嘴，山包，陡坡，河流等不利因素，要本著堅硬，牢固，平坦，開闊的選址原則。親身實地，利用先進技術設備，進行地質(zhì)勘探，山石水土監(jiān)測，并取樣論證，科學嚴謹分析。力求使得整個地基牢固可靠，地質(zhì)穩(wěn)定無滲漏，無坍塌，無暗河，無熔巖，無火山……從而保證整個地基不會因為承載而發(fā)生小范圍的坍塌。影響到整體承載能力和抗震能力設計。

3、高度的確定

按我國現(xiàn)行高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術規(guī)程（JGJ3-2002）規(guī)定，在一定設防烈度和一定結(jié)構(gòu)型式下，鋼筋混凝土高層建筑都有一個適宜的高度。這個高度是我國目前建筑科研水平、經(jīng)濟發(fā)展水平和施工技術水平下，較為穩(wěn)妥的，也是與目前整個土建規(guī)范體系相協(xié)調(diào)的?？蓪嶋H上，已有許多混凝土結(jié)構(gòu)高層建筑的高度超過了這個限制。對于超高限建筑物，應當采取科學謹慎的態(tài)度：一要有專家論證，二要有模型振動臺試驗。在地震力作用下，超高限建筑物的變形破壞性態(tài)會發(fā)生很大的變化。因為隨著建筑物高度的增加，許多影響因素將發(fā)生質(zhì)變，即有些參數(shù)本身超出了現(xiàn)有規(guī)范的適宜范圍，如安全指標、延性要求、材料性能、荷載取值、力學模型選取等。

4、材料的選用和結(jié)構(gòu)體系

在地震多發(fā)區(qū)，采用何種建筑材料或結(jié)構(gòu)體系較為合理應該得到人們的重視。我國150m以上的建筑，采用的三種主要結(jié)構(gòu)體系（框—筒、筒中筒和框架—支撐體系），都是其他國家高層建筑采用的主要體系。但國外，特別在地震區(qū)，是以鋼結(jié)構(gòu)為主，而在我國鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及混合結(jié)構(gòu)占了90%。如此高的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及混合結(jié)構(gòu)，國內(nèi)外都還沒有經(jīng)受較大地震作用的考驗。在高層建筑中采用框架———核心筒體系，因其比鋼結(jié)構(gòu)的用鋼量少，又可減少柱子斷面，故常被業(yè)主所看中?；旌辖Y(jié)構(gòu)的鋼筋混凝土內(nèi)簡往往要承受80%以上的震層剪力，有的高達90%以上。由于結(jié)構(gòu)以鋼筋混凝土核心筒為主，變形控制要以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的位移限值為基準。但因其彎曲變形的側(cè)移較大，靠剛度很小的鋼框架協(xié)同工作減小側(cè)移，不僅增大了鋼結(jié)構(gòu)的負擔，且效果不大，有時不得不加大混凝土筒的剛度或設置伸臂結(jié)構(gòu)，形成加強層才能滿足規(guī)范側(cè)移限值；此外，在結(jié)構(gòu)體系或柱距變化時，需要設置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。加強層和轉(zhuǎn)換層都在本層形成大剛度而導致結(jié)構(gòu)剛度突變，常常會使與加強層或轉(zhuǎn)換層相鄰的柱構(gòu)件剪力突然加大，加強層伸臂構(gòu)件或轉(zhuǎn)換層構(gòu)件與外框架柱連接處很難實現(xiàn)強柱弱梁。因此在需要設置加強層及轉(zhuǎn)換層時，要慎重選擇其結(jié)構(gòu)模式，盡量減小其本身剛度，減小其不利影響。

在高層建筑中，應注意結(jié)構(gòu)體系及材料的優(yōu)選?，F(xiàn)在我國鋼材生產(chǎn)數(shù)量已較大，建筑鋼材的類型及品種也在逐步增多，鋼結(jié)構(gòu)的加工制造能力已有了很大提高，因此在有條件的地方，建議盡可能采用鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)、鋼管混凝土（柱）結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)，以減小柱斷面尺寸，并改善結(jié)構(gòu)的抗震性能。在超過一定高度后，由于鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量較小而且較柔，為減小風振而需要采用混凝土材料，鋼骨（鋼管）混凝土，通常作為首選。

另外，許多高層建筑底部幾層柱雖然長細比小于4，但并不一定是短柱。因為確定是不是短柱的參數(shù)是柱的剪跨比，只有剪跨比≤2的柱才是短柱。有專家學者提出現(xiàn)行抗震規(guī)范應采用較高軸壓比。但是即使能調(diào)整軸壓比限值，柱斷面并不能由于略微增大軸壓比限值而顯著減小。因此在抗震的超高層建筑中采用鋼筋混凝土是否合理值得商榷。

總之，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)是我國大量存在的建筑結(jié)構(gòu)形式之一，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的柱端與節(jié)點的破壞較為嚴重，其抗震設計中應該鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)抗震關鍵設計，另外，必須滿足“強柱弱梁”“、強剪弱彎”“、強節(jié)點”“、強底層柱底”等延性設計原則和有關規(guī)定。

5、運用延性設計

結(jié)構(gòu)良好的延性有助于減小地震作用，吸收與耗散地震能量，避免結(jié)構(gòu)倒塌。因此，結(jié)構(gòu)設計應力求避免構(gòu)件的剪切破壞，爭取更多的構(gòu)件實現(xiàn)彎曲破壞。始終遵循“強柱弱梁，強煎弱彎、強節(jié)點、弱錨固”原則。構(gòu)件的破壞和退出工作，使整個結(jié)構(gòu)從一種穩(wěn)定體系過渡到另外一種穩(wěn)定體系，致使結(jié)構(gòu)的周期發(fā)生變化，以避免地震卓越周期長時間持續(xù)作用引起的共振效應。

三、結(jié)語

總之，高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設計方法和技術是不斷變化和進步的，需要在具體的實踐中對高層建筑所處的地質(zhì)和環(huán)境進行詳細的分析和研究，選用適合的抗震結(jié)構(gòu)，注重建筑結(jié)構(gòu)材料的選擇，減小地震的作用力，增強地震的抵抗力，從而達到高層建筑抗震的目的。

參考文獻：

[1]計靜.套建增層預應力鋼骨混凝土框架抗震性能與設計方法研究.哈爾濱工業(yè)大學博士學位論文，2008.

[2]蔣新梅.高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設計[J].廣東科技.2009（08）

篇6

關鍵詞：地震，建筑結(jié)構(gòu)，抗震能力

 

破壞性地震會給國家經(jīng)濟建設和人民生命財產(chǎn)安全造成直接和間接的危害和損失，尤其是強烈的地震會給人類帶來巨大的災害。目前，每年全世界由地震災害造成的平均死亡人數(shù)達8000-10000 人，平均經(jīng)濟損失每次達十億美元。盡管如此，地震造成的慘重人員傷亡和巨大的財產(chǎn)損失，主要卻是由建筑物的破壞所引起。因此，如何提高建筑物的抗震能力就成為一個很關注的問題。

1.影響建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的主要因素

1.1建造結(jié)構(gòu)所用的材料及施工質(zhì)量

這個因素是顯而易見的，但是也容易被人們忽視。對于材料而言，我們要明確這樣一個道理：地震對結(jié)構(gòu)作用的大小幾乎與結(jié)構(gòu)的質(zhì)量成正比。一般說在相同條件下，質(zhì)量大，地震作用就大，震害程度就大；質(zhì)量小，地震作用就小，震害就小。所以，在建筑的樓板、墻體、框架、隔斷、圍護墻以及屋面構(gòu)件中，廣泛采用多孔磚、硅酸鹽砌塊、陶?；炷痢⒓託饣炷涟?、空心塑料板材、瓦楞鐵等輕質(zhì)材料，將能顯著改善建筑的抗震性能。

施工質(zhì)量的影響是深遠的，在整個施工過程中，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都可能影響建筑結(jié)構(gòu)本身的抗震能力。施工中造成的材料性能和截面幾何特征在一定范圍內(nèi)變動，砂漿強度、混凝土澆筑質(zhì)量以及延性構(gòu)造措施在施工中的變動等施工質(zhì)量問題，對實際結(jié)構(gòu)抗震性能具有重要影響。

1.2建筑物本身的設計

建筑物如果平面布置復雜，致使質(zhì)心與剛心不重合，在地震作用下產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)效應，則會加劇地震的破壞作用。海城地震和唐山地震中有不少這樣的震害實例。臺灣921 地震中，一棟鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)由于結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則，在水平地震作用下，結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴重扭轉(zhuǎn)效應而破壞倒塌，同時撞壞相鄰建筑上部的陽臺?？拐鹪O計中，要求結(jié)構(gòu)平面布置盡可能地使結(jié)構(gòu)的剛心和質(zhì)心相一致，以減小地震作用下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)效應，對于結(jié)構(gòu)平面布置不規(guī)則的房屋應注意偏離結(jié)構(gòu)剛心遠端抗震墻或框架柱承載力的驗算。建筑立面應避免頭重腳輕，結(jié)構(gòu)重心盡可能的降低，出屋面部分如屋頂?shù)呐畠簤?、水箱間等，由于根部與下部結(jié)構(gòu)連接薄弱，剛度突變，受鞭梢效應影響嚴重，在地震時容易率先破壞傾倒；另外，其地震作用通過周邊的屋面結(jié)構(gòu)傳至下部結(jié)構(gòu)，如屋面結(jié)構(gòu)剛度不夠時，在突出屋面結(jié)構(gòu)的下部一定范圍內(nèi)破壞相對集中。

1.3建筑場地

地震造成建筑物的破壞, 情況是各種各樣的。其一，由于地震時的地面強烈運動，使建筑物在振動過程中，因喪失整體性或強度不足，或變形過大而破壞；其二，由于水壩倒塌、海嘯、火災、爆炸等次生災害所造成；其三，由于斷層錯動、山崖崩塌、河岸滑坡、地層陷落等地面嚴重變形直接造成。免費論文參考網(wǎng)。前兩種可以通過工程措施加以防治，而后一種情況，單靠工程措施很難達到預防目的，或者代價昂貴。

2.建筑結(jié)構(gòu)抗震能力評估方法

建筑結(jié)構(gòu)抗震能力評估方法是高層建筑結(jié)構(gòu)分析的核心內(nèi)容。只有對建筑結(jié)構(gòu)抗震能力正確的評估，才能有預見性的研究出合理而科學的建筑結(jié)構(gòu)。

2.1彈塑性計量法

目前，彈塑性分析已經(jīng)成為結(jié)構(gòu)抗震設計的一個重要組成部分。國內(nèi)外大量地震震害教訓表明，建于強震區(qū)的早期結(jié)構(gòu)，具有較高的地震易損傷性。如何評定這些已建結(jié)構(gòu)的抗震性能，并據(jù)此進行合理的抗震加固，對最大限度的降低地震震害損失以及保護人民生命財產(chǎn)安全，都具有重要意義。彈塑性分析法主要用于對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)或設計方案進行抗側(cè)力能力的計算，從而估計其抗震能力，自從基于性能的抗震設計理論提出之后，該方法的應用范圍逐漸擴大到新建建筑結(jié)構(gòu)的彈塑性抗震分析。這種方法與傳統(tǒng)的抗震靜力方法區(qū)別主要在于它考慮了結(jié)構(gòu)的彈塑性性能并將設計反應譜引入了計算過程和計算結(jié)果的解釋。基本原理是：在結(jié)構(gòu)上施加豎向荷載并保持不變，同時施加某種分布的水平荷載，該水平荷載單調(diào)增加，構(gòu)件逐步屈服，從而得到結(jié)構(gòu)在橫向靜力作用下的彈塑性性能。正因為彈塑性計量法的這種特點，已經(jīng)在建筑結(jié)構(gòu)抗震能力評估領域發(fā)揮越來越重要的作用。而其中彈塑性靜力分析作為結(jié)構(gòu)彈塑性變形分析方法之一，以其實用性較強的優(yōu)點正受到越來越多的關注，已經(jīng)被列入我國《建筑抗震設計規(guī)范》。

2.2反應譜法

用動力方法計算質(zhì)點體系地震反應，建立反應譜；再用加速度反應譜計算結(jié)構(gòu)的最大慣性力作為結(jié)構(gòu)的等效地震荷載；然后按靜力方法進行結(jié)構(gòu)計算設計的方法。因此，是一種擬靜力方法。我國抗震規(guī)范及高層規(guī)范都要求在高層建筑中用反應譜方法計算等效地震力，一般有兩種方法：第一種是反應譜底部剪力法：當結(jié)構(gòu)高度小于40m，沿高度方向質(zhì)量剛度分布比較均勻，以第一振型為主的高層建筑；第二種反應譜振型疊加法：當把結(jié)構(gòu)簡化為平面結(jié)構(gòu)進行分析時，采用平方和的平方根法（SRSS 方法）；當采用空間協(xié)同分析或空間分析方法時，考慮空間各振型的相互影響，采用完全二次方程法（CQC 方法）。

3.提高我國建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的建議

3.1對舊有建筑進行加固行動

建成于七十年代前后的建筑物，限于當時的具體條件，基本上都沒有或者很少考慮抗震問題，很多房屋現(xiàn)在已經(jīng)開始出現(xiàn)基礎沉降、墻體裂縫、傾斜、面層剝落等現(xiàn)象或隱患，其中部分建筑已影響使用，甚至出現(xiàn)危房。免費論文參考網(wǎng)。鑒于拆舊建新投資費用較大，為了確保人民生命財產(chǎn)的安全，充分利用原有舊房，對不符合抗震要求的進行加固，對部分部位及構(gòu)件進行修繕，以滿足抗震設防目標，是十分必要的。而通常的方法是將結(jié)構(gòu)隔震、消能減震技術應用到建筑物的抗震加固中。這種方法在某些方面具有獨特的優(yōu)點，它擺脫了常規(guī)加固中以構(gòu)件承載力為主的加固模式，尋求通過減小建筑物上地震作用的途徑，使結(jié)構(gòu)及構(gòu)件滿足承載力要求，從而達到加固目的。我國人口眾多，地震災害頻繁，因此多途徑研究探索既有建筑物的抗震改造加固方法，以滿足不同的改造加固要求，對工程結(jié)構(gòu)抗震具有積極的意義。

3.2研究開發(fā)更為合理的結(jié)構(gòu)形式

隨著科技日益高速發(fā)展，自重輕、跨度大、功能多樣、施工周期短成為現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向。免費論文參考網(wǎng)。因而，研制出輕質(zhì)高強的新型建筑材料，研究開發(fā)合理的結(jié)構(gòu)形式成為各種新型結(jié)構(gòu)體系應運而生的前提和基礎。

我們可以推薦開合屋蓋結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)是一種在很短時間內(nèi)部分或全部屋蓋結(jié)構(gòu)可以移動或開合的結(jié)構(gòu)形式，它使建筑物在屋頂開啟和關閉兩個狀態(tài)下使用。開合屋蓋是將一個完整的屋蓋結(jié)構(gòu)劃分成幾個可動和固定單元，使可動單元能夠按照一定軌跡移動達到屋蓋開合運轉(zhuǎn)的目的。根據(jù)開合機理，屋蓋體系的開合移動方式可分為：水平移動方式、水平旋轉(zhuǎn)移動方式、空間移動方式、繞樞軸轉(zhuǎn)動方式、折疊移動方式和組合移動方式等。開合屋蓋結(jié)構(gòu)的設計與施工涉及到建筑、結(jié)構(gòu)、機械、控制諸多方面的影響和控制，是一種全方位的知識的理解與運用的結(jié)晶。開合結(jié)構(gòu)體系運用的好壞與它的造型、功能相關，還與其屋蓋在開啟狀態(tài)下的開啟率、天空形狀和亮度，屋蓋關閉后的形狀、運轉(zhuǎn)和施工難度等許多方面的因素相關。該種結(jié)構(gòu)在屋頂中心設置液壓阻尼器減震，避免了在開合過程中振幅過大導致附屬材料之間的互相碰撞。屋蓋移動的軌道上裝有地震儀，這一裝置保證了該結(jié)構(gòu)在發(fā)生地震時的結(jié)構(gòu)安全和正常運轉(zhuǎn)。雖然現(xiàn)在我國的開合結(jié)構(gòu)還處于起始狀態(tài)，但是由于開合結(jié)構(gòu)具有的獨特優(yōu)越性，我國的建筑師和結(jié)構(gòu)工程師們已經(jīng)開始關注這一新型結(jié)構(gòu)體系。

參考文獻

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[2] 鄭國棟，李校兵. 不同方法對某橋梁抗震分析的影響比較[J]. 公路，2010，(03).

[3] 郭熾斌，尹益輝，朱寶龍. 雙索面斜拉橋主梁抗震強度的模糊可靠性分析[J]. 青島理工大學學報，2010，(01).

篇7

【Abstract】The Wenchuan earthquake in 2008 caused great losses to the country and the people， not only suffered a lot of damage to the body， but also cast a shadow over the people and the people of the state.Therefore， more and more people begin to pay attention to the earthquake disaster. And the seismic performance of buildings has become a research topic of experts.Today， the seismic design has been integrated in the modern building curtain wall design to weaken the earthquake brought about by the vibration effect.

【關鍵詞】建筑幕墻設計；抗震設計；技術要點

【Keywords】building curtain wall design；seismic design；technical points

【中圖分類號】TU3 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）03-0108-02

1 引言

因國內(nèi)經(jīng)歷了汶川地震、玉樹地震，所以現(xiàn)今國內(nèi)所建建筑對抗震功能上要求較高，尤其是在建筑工程中幕墻的設計方面。因此，對結(jié)構(gòu)抗震進行設計則成為建筑工程的重點，以此提高建筑抗震性。而建筑幕墻設計是整個建筑設計的重點內(nèi)容，針對如何提高建筑的抗震性，諸多相關學者都希望通過更加有效的辦法來提高建筑幕墻的設計。

2 建筑幕墻相關概述

建筑幕墻一般應用在一些大型建筑物和高層建筑物的發(fā)揮裝飾作用，其在材質(zhì)上較輕薄，且不承重，只像一層幕布掛在主建筑的。但是，建筑幕墻所承受的重量并不靠建筑主體承受，因其重量對主建筑質(zhì)量承受上有一定影響，并且對主建筑的性能也會產(chǎn)生一定影響?，F(xiàn)今，隨著大眾對建筑幕墻抗震性的要求越來越高，而在建筑設計中對幕墻結(jié)構(gòu)的設計則成為設計師所要考慮的重點。如何合理地對抗震結(jié)構(gòu)進行設計，使其既能發(fā)揮建筑幕墻應有的作用，又具有一定的抗震性則是論文所要研究的重點問題。

對建筑幕墻進行劃分一般會通過兩種類型對其進行劃分，一種是按照幕墻封閉的形式進行劃分，則可以分為封閉式建筑幕墻與非封閉式建筑幕墻；而另一種類型則是按照支撐建筑幕墻結(jié)構(gòu)進行劃分，可分為單元式幕墻、雙層幕墻、構(gòu)建式幕墻以及全玻璃幕墻集中形式。[1]這為建筑設計師在建筑幕墻設計中提供更多方式支持，可以在幕墻設計中對抗震結(jié)構(gòu)的設計根據(jù)實際情況進行設計，以此設計的抗震結(jié)構(gòu)才能更加合理。并且不同類型的建筑幕墻具有其一定的優(yōu)勢，而對抗震結(jié)構(gòu)進行設計時就可以通過建筑幕墻所具有的特點在設計中進行使用。對建筑幕墻研究中了解到，建筑幕墻本身就有一定的優(yōu)點，如干凈清潔，且容易維護，還具有一定的節(jié)能性。因幕墻在整個建筑物，所以其還具有一定的美觀性。對其進行定期維護，保持干凈清潔則可以提升整個建筑物的形象；而幕墻具有一定的節(jié)能功能主要體現(xiàn)在其實用性方面，并且節(jié)能是建筑幕墻最基本的特點，不但可以節(jié)約資源消耗，并且還能對建筑物實現(xiàn)節(jié)能作用；幕墻宜維護是因其在清潔和維護上較為簡便，而現(xiàn)今所用的建筑幕墻首先要考慮的就是使用與后期維護問題，以此才能得到長期使用。

3 設計符合抗震需要的建筑結(jié)構(gòu)的方法

在建筑結(jié)構(gòu)建設過程中想要達到抗震的效果，那么必然在結(jié)構(gòu)設計上要進行考慮，以此能夠滿足建筑抗震的要求。也可以說，建筑在抗震設計上要能夠達到國家所規(guī)定的建筑防震安全指標，所以對其建筑防震設計也提出了更高要求。從國內(nèi)諸多建筑在結(jié)構(gòu)抗震設計情況上進行分析，一般都會在之前建筑幕墻結(jié)構(gòu)的基礎上增加抗震效果，以此達到抗震安全系數(shù)。現(xiàn)今，在建筑幕墻結(jié)構(gòu)設計中一般都會通過篩黿錐問迪紙峁箍拐鸕納杓啤

第一階段則要保證所建設的建筑主體要有一定的承載能力，如果建筑主體都不具備基本抗震標準，那么幕墻結(jié)構(gòu)抗震效果自然也不能發(fā)揮應有的作用。[2]因此，對于建筑主體的要求要能夠達到地震環(huán)境下對其的安全系數(shù)標準。因在地震發(fā)生時，人們對于地震會有不同程度的判斷，如根據(jù)人們的感覺或者物品破壞的程度等，建筑主體受到地震災害之后的破壞程度等進行判斷。因此，對于建筑結(jié)構(gòu)建設過程中的安全系數(shù)必須要達到基本要求，且在必要條件下也要提高對建筑安全系數(shù)的要求。如在建筑結(jié)構(gòu)抗震安全系數(shù)設計過程中，要根據(jù)所處地域遭受最強地震的效應設計符合效應的建筑抗震結(jié)構(gòu)，能夠在減少承載能力方面以及基礎結(jié)構(gòu)彈性方面符合結(jié)構(gòu)抗震的基本要求。

第二階段在設計要求上相比較第一階段的建筑結(jié)構(gòu)要求要高，如對建筑結(jié)構(gòu)在地震效應下結(jié)構(gòu)的變形程度，以及彈性程度等是否滿足地震強度標準，這是建筑設計過程中在結(jié)構(gòu)抗震中的要求。

4 同抗震相關的建筑幕墻安全技術要求

對建筑幕墻結(jié)構(gòu)抗震設計是否滿足設計要求，除了要確定其是否具有可靠性之外，還要對建筑幕墻是否具備安全技術要求進行了解。

首先，對于建筑幕墻來說，其在設計過程中一定要對使用材料的標準進行確定，要能夠滿足結(jié)構(gòu)抗震設計要求，并且要符合工程建設設計上的要求。

其次，建筑幕墻要使用大量玻璃，所以對玻璃使用上是否存在不合理或者不安全因素，就要及時進行解決，以免弱化結(jié)構(gòu)抗震效果。

再次，幕墻以輕質(zhì)鑲嵌板材與結(jié)構(gòu)框架所組成，所以對于銜接處就要非常注意，如果在縫隙或者幕墻的框架中出現(xiàn)縫隙，那么就需要及時進行粘接和固定。其中，不可使用一些與建筑設計要求不符的粘接材料，對建筑幕墻今后的維護必然會產(chǎn)生不利影響，而應選擇耐久性較好的粘接材料，以此保證建筑幕墻安全性和穩(wěn)定性。

復次，因建筑幕墻中采取大量玻璃作為幕墻的基礎結(jié)構(gòu)，所以幕墻建設過程中就要注意玻璃密封的問題?，F(xiàn)今，大多幕墻建筑在設計過程中都會以硅酮密封膠作為密封玻璃，以此滿足幕墻玻璃使用要求。但是，在使用過程中要根據(jù)玻璃的大小選擇不同尺寸的密封膠，以此滿足結(jié)構(gòu)抗震設計的要求。

最后，幕墻結(jié)構(gòu)框架應以不銹鋼材質(zhì)作為首要選擇，因考慮到建筑幕墻在外部環(huán)境中，所以考慮框架腐朽問題時，應以不銹鋼材質(zhì)為主，否則會影響幕墻使用的年限和抗震性。

所用幕墻材料要根據(jù)幕墻結(jié)構(gòu)抗震安全系數(shù)標準進行選擇，與此同時還要根據(jù)建筑工程設計的實際要求實施。在幕墻建設竣工之后，要對幕墻建設情況進行反復檢查，對其玻璃縫隙問題、墻壁厚度問題、所使用密封膠情況、不銹鋼材硬度等都要進行檢查，以保證其達到結(jié)構(gòu)抗震設計要求。

5 地震對建筑抗震設計要求的啟示

地震災害給人們身心帶來巨大影響，而在地震災害過后，要從悲痛中得到警示，以此在建筑設計中要融入結(jié)構(gòu)抗震設計的要求。對于自然災害人們不能避免，但是可以通過有效的方法來避免地震所帶來的影響。而在幕墻中結(jié)構(gòu)抗震設計是否滿足抗震要求，則是大眾所關心的問題。首先，對現(xiàn)今建筑幕墻的建設，其在質(zhì)量上是否滿足工程建設實際要求，且在此基礎上是否達到抗震安全系數(shù)要求等則是所要重視的問題；其次，對于幕墻設計結(jié)構(gòu)的安全性要進行分析，因幕墻本身材質(zhì)較輕，無法對建筑主w起到承重作用，只是作為一種保護懸掛在建筑主體。從裝飾角度來看，幕墻具有一定的美觀性，但如果要提高其抗震性則發(fā)揮了幕墻的重要作用。[3]因幕墻在結(jié)構(gòu)上較為簡單，由基礎框架同面板或者玻璃組成，所以其具備一定美觀性的同時，還具備一定變形功能，能夠在地震過程中進行稍微移位，以達到對建筑主體保護的功能，所以幕墻變形能力的設計要根據(jù)幕墻實際承載能力進行設計。

6 結(jié)語

近年來，世界多地發(fā)生強烈的地震，國內(nèi)四川、甘肅等地的地震給國家和人民的生命和財產(chǎn)帶來嚴重危害。所以，在建筑設計過程中給人們敲響了警鐘，能夠通過建筑幕墻結(jié)構(gòu)抗震性上的設計，減小地震所帶來的危害，已經(jīng)成為大眾所關注的重點問題。在建筑結(jié)構(gòu)設計過程中，對結(jié)構(gòu)抗震設計要根據(jù)科學的方法進行設計，既要能夠滿足幕墻設計的基本要求，又要在此基礎上確保幕墻結(jié)構(gòu)達到結(jié)構(gòu)抗震要求。所以，在幕墻建設過程中幕墻的質(zhì)量是結(jié)構(gòu)抗震效果的關鍵。

【參考文獻】

【1】裴紹軍.淺談現(xiàn)代建筑幕墻設計中的結(jié)構(gòu)抗震設計[J].中國建筑金屬結(jié)構(gòu)，2013（10）：136-139.

篇8

［論文摘要］文章分析高層建筑結(jié)構(gòu)的六個特點，并介紹目前國內(nèi)高層建筑的四大結(jié)構(gòu)體系：框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)和筒體結(jié)構(gòu)。

我國改革開放以來，建筑業(yè)有了突飛猛進的發(fā)展，近十幾年我國已建成高層建筑萬棟，建筑面積達到2億平方米，其中具有代表性的建筑如深圳地王大廈81層，高325米；廣州中天廣場80層，高322米；上海金茂大廈88層，高420.5米。另外在南寧市也建起第一高樓：地王國際商會中心即地王大廈共54層，高206.3米。隨著城市化進程加速發(fā)展，全國各地的高層建筑不斷涌現(xiàn)，作為土建工作設計人員，必須充分了解高層建筑結(jié)構(gòu)設計特點及其結(jié)構(gòu)體系，只有這樣才能使設計達到技術先進、經(jīng)濟合理、安全適用、確保質(zhì)量的基本原則。

一、高層建筑結(jié)構(gòu)設計的特點

高層建筑結(jié)構(gòu)設計與低層、多層建筑結(jié)構(gòu)相比較，結(jié)構(gòu)專業(yè)在各專業(yè)中占有更重要的位置，不同結(jié)構(gòu)體系的選擇，直接關系到建筑平面的布置、立面體形、樓層高度、機電管道的設置、施工技術的要求、施工工期長短和投資造價的高低等。其主要特點有：

（一）水平力是設計主要因素

在低層和多層房屋結(jié)構(gòu)中，往往是以重力為代表的豎向荷載控制著結(jié)構(gòu)設計。而在高層建筑中，盡管豎向荷載仍對結(jié)構(gòu)設計產(chǎn)生重要影響，但水平荷載卻起著決定性作用。因為建筑自重和樓面使用荷載在豎向構(gòu)件中所引起的軸力和彎矩的數(shù)值，僅與建筑高度的一次方成正比；而水平荷載對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩、以及由此在豎向構(gòu)件中所引起的軸力，是與建筑高度的兩次方成正比。另一方面，對一定高度建筑來說，豎向荷載大體上是定值，而作為水平荷載的風荷載和地震作用，其數(shù)值是隨著結(jié)構(gòu)動力性的不同而有較大的變化。

（二）側(cè)移成為控指標

與低層或多層建筑不同，結(jié)構(gòu)側(cè)移已成為高層結(jié)構(gòu)設計中的關鍵因素。隨著建筑高度的增加，水平荷載下結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形迅速增大，與建筑高度H的4次方成正比（＝qH4/8EI）。

另外，高層建筑隨著高度的增加、輕質(zhì)高強材料的應用、新的建筑形式和結(jié)構(gòu)體系的出現(xiàn)、側(cè)向位移的迅速增大，在設計中不僅要求結(jié)構(gòu)具有足夠的強度，還要求具有足夠的抗推剛度，使結(jié)構(gòu)在水平荷載下產(chǎn)生的側(cè)移被控制在某一限度之內(nèi)，否則會產(chǎn)生以下情況：

1.因側(cè)移產(chǎn)生較大的附加內(nèi)力，尤其是豎向構(gòu)件，當側(cè)向位移增大時，偏心加劇，當產(chǎn)生的附加內(nèi)力值超過一定數(shù)值時，將會導致房屋側(cè)塌。

2.使居住人員感到不適或驚慌。

3.使填充墻或建筑裝飾開裂或損壞，使機電設備管道損壞，使電梯軌道變型造成不能正常運行。

4.使主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)大裂縫，甚至損壞。

（三）抗震設計要求更高

有抗震設防的高層建筑結(jié)構(gòu)設計，除要考慮正常使用時的豎向荷載、風荷載外，還必須使結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能，做到小震不壞、大震不倒。

（四）減輕高層建筑自重比多層建筑更為重要

高層建筑減輕自重比多層建筑更有意義。從地基承載力或樁基承載力考慮，如果在同樣地基或樁基的情況下，減輕房屋自重意昧著不增加基礎造價和處理措施，可以多建層數(shù)，這在軟弱土層有突出的經(jīng)濟效益。

地震效應與建筑的重量成正比，減輕房屋自重是提高結(jié)構(gòu)抗震能力的有效辦法。高層建筑重量大了，不僅作用于結(jié)構(gòu)上的地震剪力大，還由于重心高地震作用傾覆力矩大，對豎向構(gòu)件產(chǎn)生很大的附加軸力，從而造成附加彎矩更大。

（五）軸向變形不容忽視

采用框架體系和框架——剪力墻體系的高層建筑中，框架中柱的軸壓應力往往大于邊柱的軸壓應力，中柱的軸向壓縮變形大于邊柱的軸向壓縮變形。當房屋很高時，此種軸向變形的差異將會達到較大的數(shù)值，其后果相當于連續(xù)梁中間支座沉陷，從而使連續(xù)梁中間支座處的負彎矩值減小，跨中正彎矩值和端支座負彎矩值增大。

（六）概念設計與理論計算同樣重要

抗震設計可以分為計算設計和概念設計兩部分。高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設計計算是在一定的假想條件下進行的，盡管分析手段不斷提高，分析的原則不斷完善，但由于地震作用的復雜性和不確定性，地基土影響的復雜性和結(jié)構(gòu)體系本身的復雜性，可能導致理論分析計算和實際情況相差數(shù)倍之多，尤其是當結(jié)構(gòu)進入彈塑性階段之后，會出現(xiàn)構(gòu)件局部開裂甚至破壞，這時結(jié)構(gòu)已很難用常規(guī)的計算原理去進行分析。實踐表明，在設計中把握好高層建筑的概念設計也是很重要的。

二、高層建筑的結(jié)構(gòu)體系

（一）高層建筑結(jié)構(gòu)設計原則

1.鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設計應與建筑、設備和施工密切配合，做到安全適用、技術先進、經(jīng)濟合理，并積極采用新技術、新工藝和新材料。

2.高層建筑結(jié)構(gòu)設計應重視結(jié)構(gòu)選型和構(gòu)造，擇優(yōu)選擇抗震及抗風性能好而經(jīng)濟合理的結(jié)構(gòu)體系與平、立面布置方案，并注意加強構(gòu)造連接。在抗震設計中，應保證結(jié)構(gòu)整體抗震性能，使整個結(jié)構(gòu)有足夠的承載力、剛度和延性。

（二）高層建筑結(jié)構(gòu)體系及適用范圍

目前國內(nèi)的高層建筑基本上采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)體系有：框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架—剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)等。

1.框架結(jié)構(gòu)體系?？蚣芙Y(jié)構(gòu)體系是由樓板、梁、柱及基礎四種承重構(gòu)件組成。由梁、柱、基礎構(gòu)成平面框架，它是主要承重結(jié)構(gòu)，各平面框架再由連系梁連系起來，即形成一個空間結(jié)構(gòu)體系，它是高層建筑中常用的結(jié)構(gòu)形式之一。

框架結(jié)構(gòu)體系優(yōu)點是：建筑平面布置靈活，能獲得大空間，建筑立面也容易處理，結(jié)構(gòu)自重輕，計算理論也比較成熟，在一定高度范圍內(nèi)造價較低。

框架結(jié)構(gòu)的缺點是：框架結(jié)構(gòu)本身柔性較大，抗側(cè)力能力較差，在風荷載作用下會產(chǎn)生較大的水平位移，在地震荷載作用下，非結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞比較嚴重。

框架結(jié)構(gòu)的適用范圍：框架結(jié)構(gòu)的合理層數(shù)一般是6到15層，最經(jīng)濟的層數(shù)是10層左右。由于框架結(jié)構(gòu)能提供較大的建筑空間，平面布置靈活，可適合多種工藝與使用的要求，已廣泛應用于辦公、住宅、商店、醫(yī)院、旅館、學校及多層工業(yè)廠房和倉庫中。

2.剪力墻結(jié)構(gòu)體系。在高層建筑中為了提高房屋結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力剛度，在其中設置的鋼筋混凝土墻體稱為“剪力墻”，剪力墻的主要作用在于提高整個房屋的抗剪強度和剛度，墻體同時也作為維護及房間分格構(gòu)件。剪力墻結(jié)構(gòu)中，由鋼筋混凝土墻體承受全部水平和豎向荷載，剪力墻沿橫向縱向正交布置或沿多軸線斜交布置，它剛度大，空間整體性好，用鋼量省。歷史地震中，剪力墻結(jié)構(gòu)表現(xiàn)了良好的抗震性能，震害較少發(fā)生，而且程度也較輕微，在住宅和旅館客房中采用剪力墻結(jié)構(gòu)可以較好地適應墻體較多、房間面積不太大的特點，而且可以使房間不露梁柱，整齊美觀。

剪力墻結(jié)構(gòu)墻體較多，不容易布置面積較大的房間，為了滿足旅館布置門廳、餐廳、會議室等大面積公共用房的要求，以及在住宅樓底層布置商店和公共設施的要求，可以將部分底層或部分層取消剪力墻代之以框架，形成框支剪力墻結(jié)構(gòu)。

在框支剪力墻中，底層柱的剛度小，形成上下剛度突變，在地震作用下底層柱會產(chǎn)生很大內(nèi)力及塑性變形，因此，在地震區(qū)不允許采用這種框支剪力墻結(jié)構(gòu)。

3.框架—剪力墻結(jié)構(gòu)體系。在框架結(jié)構(gòu)中布置一定數(shù)量的剪力墻，可以組成框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)既有框架結(jié)構(gòu)布置靈活、使用方便的特點，又有較大的剛度和較強的抗震能力，因而廣泛地應用于高層建筑中的辦公樓和旅館。

4.筒體結(jié)構(gòu)體系。隨著建筑層數(shù)、高度的增長和抗震設防要求的提高，以平面工作狀態(tài)的框架、剪力墻來組成高層建筑結(jié)構(gòu)體系，往往不能滿足要求。這時可以由剪力墻構(gòu)成空間薄壁筒體，成為豎向懸臂箱形梁，加密柱子，以增強梁的剛度，也可以形成空間整體受力的框筒，由一個或多個筒體為主抵抗水平力的結(jié)構(gòu)稱為筒體結(jié)構(gòu)。通常筒體結(jié)構(gòu)有：

（1）框架—筒體結(jié)構(gòu)。中央布置剪力墻薄壁筒，由它受大部分水平力，周邊布置大柱距的普通框架，這種結(jié)構(gòu)受力特點類似框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，目前南寧市的地王大廈也用這種結(jié)構(gòu)。

（2）筒中筒結(jié)構(gòu)。筒中筒結(jié)構(gòu)由內(nèi)、外兩個筒體組合而成，內(nèi)筒為剪力墻薄壁筒，外筒為密柱（通常柱距不大于3米）組成的框筒。由于外柱很密，梁剛度很大，門密洞口面積?。ㄒ话悴淮笥趬w面積50%），因而框筒工作不同于普通平面框架，而有很好的空間整體作用，類似一個多孔的豎向箱形梁，有很好的抗風和抗震性能。目前國內(nèi)最高的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)如上海金茂大廈（88層、420.5米）、廣州中天廣場大廈（80層、320米）都是采用筒中筒結(jié)構(gòu)。

（3）成束筒結(jié)構(gòu)。在平面內(nèi)設置多個剪力墻薄壁筒體，每個筒體都比較小，這種結(jié)構(gòu)多用于平面形狀復雜的建筑中。

（4）巨型結(jié)構(gòu)體系。巨型結(jié)構(gòu)是由若干個巨柱（通常由電梯井或大面積實體柱組成）以及巨梁（每隔幾層或十幾個樓層設一道，梁截面一般占一至二層樓高度）組成一級巨型框架，承受主要水平力和豎向荷載，其余的樓面梁、柱組成二級結(jié)構(gòu)，它只是將樓面荷載傳遞到第一級框架結(jié)構(gòu)上去。這種結(jié)構(gòu)的二級結(jié)構(gòu)梁柱截面較小，使建筑布置有更大的靈活性和平面空間。

除以上介紹的幾種結(jié)構(gòu)體系外，還有其他一些結(jié)構(gòu)形式，也可應用，如薄殼、懸索、膜結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架等，不過目前應用最廣泛的還是框架、剪力墻、框架—剪力墻和筒體等四種結(jié)構(gòu)。

［參考文獻］

［1］GB50011－2001建筑抗震設計規(guī)范.

［2］GB50010－2002混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范.

篇9

關鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)，抗震思路，發(fā)展歷程

 

一. 抗震設計思路發(fā)展歷程

隨著建筑結(jié)構(gòu)抗震相關理論研究的不斷發(fā)展，結(jié)構(gòu)抗震設計思路也經(jīng)歷了一系列的變化。

最初，在未考慮結(jié)構(gòu)彈性動力特征，也無詳細的地震作用記錄統(tǒng)計資料的條件下，經(jīng)驗性的取一個地震水平作用（0.1倍自重）用于結(jié)構(gòu)設計。博士論文，發(fā)展歷程。到了60年代，隨著地面運動記錄的不斷豐富，人們通過單自由度體系的彈性反應譜，第一次從宏觀上看到地震對彈性結(jié)構(gòu)引起的反應隨結(jié)構(gòu)周期和阻尼比變化的總體趨勢，揭示了結(jié)構(gòu)在地震地面運動的隨機激勵下的強迫振動動力特征。但同時也發(fā)現(xiàn)一個無法解釋的矛盾，當時規(guī)范所取的設計用地面運動加速度明顯小于按彈性反應譜得出的作用于結(jié)構(gòu)上的地面運動加速度，這些結(jié)構(gòu)大多數(shù)卻并未出現(xiàn)嚴重損壞和倒塌。后來隨著對結(jié)構(gòu)非線性性能的不斷研究，人們發(fā)現(xiàn)設計結(jié)構(gòu)時取的地震作用只是賦予結(jié)構(gòu)一個基本屈服承載力，當發(fā)生更大地震時，結(jié)構(gòu)的部位進入屈服后非彈性變形狀態(tài)，并靠其屈服后的非彈性變形能力來經(jīng)受地震作用。由此，也逐漸形成了使結(jié)構(gòu)在一定水平的地震作用下進入屈服，并達到屈服后非彈性變形狀態(tài)來耗散能量的現(xiàn)代抗震設計理論。

由以上可以看出，結(jié)構(gòu)抗震設計思路經(jīng)歷了從彈性到非線性，從基于經(jīng)驗到基于非線性理論，從單純保證結(jié)構(gòu)承載能力的“抗”到允許結(jié)構(gòu)屈服，并賦予結(jié)構(gòu)一定的非彈性變形性能力的“耗”的一系列轉(zhuǎn)變。

二. 現(xiàn)代抗震設計思路

現(xiàn)代抗震設計理念是基于對結(jié)構(gòu)非彈性性能的研究上建立起來的，其核心主要指在不同滯回規(guī)律和地面運動特征下，結(jié)構(gòu)的屈服水準與自振周期以及最大非彈性動力反應間的關系。

60年代開始，研究者在滯回曲線為理想彈塑性及彈性剛度始終不變的前提下，通過對不同周期，不同屈服水準的非彈性單自由度體系做動力分析，得到了有關彈塑性反應下最大位移的規(guī)律：對T大于1.0秒的體系適用“等位移法則”，即非彈性反應下的最大位移等于同一地面運動輸入下的彈性反應最大位移。對于T在0.12－0.5秒之間的結(jié)構(gòu)，適用“等能量法則”即非彈性反應下的彈塑性變形能等于同一地震地面運動輸入下的彈性變形能。當“等能量原則”適用時，隨著R的增大，位移延性需求的增長速度比“等位移原則”下按與R相同的比例增長更快。由以上規(guī)律我們可以看出，如果以結(jié)構(gòu)彈性反應為準，把結(jié)構(gòu)用來做承載能力設計的地震作用取的越低，即R越大，則結(jié)構(gòu)在與彈性反應時相同的地震作用下達到的非彈性位移就越大，位移延性需求就越高。這意味著結(jié)構(gòu)必須具有更高的塑性變形能力。 規(guī)律初步揭示出不同彈性周期的結(jié)構(gòu)，當其彈塑性屈服水準取值大小不同時，在同一地面運動輸入下屈服水準與所達到的最大非彈性位移之間的關系。也揭示出了延性能力和塑性耗能能力是屈服水準不高的結(jié)構(gòu)在較大地震引起的非彈性動力反應中不致發(fā)生嚴重損壞和倒塌的主要原因。讓人們認識到延性在抗震設計中的重要性。

之所以存在上訴的規(guī)律，我們應該注意到鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的一些相關特性。首先，通過人為措施可以使結(jié)構(gòu)具有一定的延性，即結(jié)構(gòu)在外部作用下，可以發(fā)生足夠的非線性變形，而又維持承載力的屬性。這樣就可以保證結(jié)構(gòu)在進入較大非線性變形時，不會出現(xiàn)因強度急劇下降而導致的嚴重破壞和倒塌，從而使結(jié)構(gòu)在非線性變形狀態(tài)下耗能成為可能。其次，作為非線彈性材料的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在一定的外力作用下，結(jié)構(gòu)將從彈性進入非彈性狀態(tài)。在非彈性變形過程中，外力做功全部變?yōu)闊崮埽魅肟諝庵泻纳⒌?。我們可以進一步以單質(zhì)點體系的無阻尼振動來分析，在彈性范圍振動時，慣性力與彈性恢復力總處于動態(tài)平衡狀態(tài)，體系能量在動能、勢能間不停轉(zhuǎn)換，但總量保持不變。如果某次振動過大，體系進入屈服后狀態(tài)，則體系在平衡位置的動能將在最大位移處轉(zhuǎn)化為彈性勢能和塑性變形能兩部分，其中，塑性變性能將耗散掉，從而減小了體系總的能量。

三. 保證結(jié)構(gòu)延性能力的抗震措施

合理選擇了結(jié)構(gòu)的屈服水準和延性要求后，就需要通過抗震措施來保證結(jié)構(gòu)確實具有所需的延性能力，從而保證結(jié)構(gòu)在中震、大震下實現(xiàn)抗震設防目標。系統(tǒng)的抗震措施包括以下幾個方面內(nèi)容：

1.“強柱弱梁”：人為增大柱相對于梁的抗彎能力，使鋼筋混凝土框架在大震下，梁端塑性鉸出現(xiàn)較早，在達到最大非線性位移時塑性轉(zhuǎn)動較大；而柱端塑性鉸出現(xiàn)較晚，在達到最大非線性位移時塑性轉(zhuǎn)動較小，甚至根本不出現(xiàn)塑性鉸。從而保證框架具有一個較為穩(wěn)定的塑性耗能機構(gòu)和較大的塑性耗能能力。

2.“強剪弱彎”：剪切破壞基本上沒有延性，一旦某部位發(fā)生剪切破壞，該部位就將徹底退出結(jié)構(gòu)抗震能力，對于柱端的剪切破壞還可能導致結(jié)構(gòu)的局部或整體倒塌。因此可以人為增大柱端、梁端、節(jié)點的組合剪力值，使結(jié)構(gòu)能在大震下的交替非彈性變形中其任何構(gòu)件都不會先發(fā)生剪切破壞。

3.抗震構(gòu)造措施：通過抗震構(gòu)造措施來保證形成塑性鉸的部位具有足夠的塑性變形能力和塑性耗能能力，同時保證結(jié)構(gòu)的整體性。博士論文，發(fā)展歷程。

抗震設計中我們?yōu)榱吮苊鉀]有延性的剪切破壞的發(fā)生，采取了“強剪弱彎”的措施來處理構(gòu)件受彎能力與受剪能力的關系問題。值得注意的是，與非抗震抗剪破壞相比，地震作用下的剪切破壞是不同的。以梁構(gòu)件為例，在較大地震作用下，梁端形成交叉斜裂縫區(qū)，該區(qū)混凝土受斜裂縫分割，形成若干個菱形塊體，而且破碎會隨著延性增長而加劇。由于交叉斜裂縫與塑性鉸區(qū)基本重合，垂直和斜裂縫寬度都會隨延性而增大?？拐鹣赂鶕?jù)梁端的受力特征，正剪力總是大于負剪力，正剪力作用下的剪壓區(qū)一般位于梁下部，但由于地震的往復作用，梁底的混凝土保護層可能已經(jīng)剝落，從而削弱了混凝土剪壓區(qū)的抗剪能力；交叉斜裂縫寬度比非抗震情況大，以及斜裂縫反復開閉，混凝土破碎更嚴重，從而使斜裂縫界面中的骨料咬合效應退化；混凝土保護層剝落和裂縫的加寬又會使縱筋的銷栓作用有一定退化。博士論文，發(fā)展歷程?？梢姡卣鹱饔孟?，混凝土抗剪能力嚴重退化，但是試驗發(fā)現(xiàn)箍筋的抗剪能力仍可以維持。當?shù)卣鹱饔迷絹碓叫r，梁端可能不出現(xiàn)雙向斜裂縫，而出現(xiàn)單向斜裂縫，裂縫寬度發(fā)育也從大于非抗震情況到接近非抗震情況，抗剪環(huán)境越來越有利。博士論文，發(fā)展歷程。此外，抗震抗剪要求結(jié)構(gòu)構(gòu)件應在大震下預計達到的非彈性變形狀態(tài)之前不發(fā)生剪切破壞。因為框架剪切破壞總是發(fā)生在梁端塑性鉸區(qū)，這就不僅要求在梁端形成塑性鉸前不發(fā)生剪切破壞，而且抗剪能力還要維持到塑性鉸的塑性轉(zhuǎn)動達到大震所要求的程度，這就需要更多的箍筋。博士論文，發(fā)展歷程。同時，在梁端塑性變形過程中作用剪力并沒有明顯增大，也進一步說明這里增加的箍筋不是用來增大抗剪強度，而是為了提高構(gòu)件在發(fā)生剪切破壞時所達的延性。博士論文，發(fā)展歷程。

延性對抗震來說是極其重要的一個性質(zhì)，我們要想通過抗震措施來保證結(jié)構(gòu)的延性，那么就必須清楚影響延性的因素。對于梁柱等構(gòu)件，延性的影響因素最終可歸納為最根本的兩點：混凝土極限壓應變，破壞時的受壓區(qū)高度。影響延性的其他因素實質(zhì)都是這兩個根本因素的延伸。如受拉鋼筋配筋率越大，混凝土受壓區(qū)高度就越大，延性越差；受壓鋼筋越多，混凝土受壓區(qū)高度越小，延性越好；混凝土強度越高，受壓區(qū)高度越低，延性越好（但如果混凝土強度過高可能會減小混凝土極限壓應變從而降低延性）；對柱子這類偏壓構(gòu)件，軸壓力的存在會增大混凝土受壓區(qū)高度，減小延性；箍筋可以提高混凝土極限壓應變，從而提高延性，但對于高強度混凝土，受壓時，其橫向變形系數(shù)較一般混凝土明顯偏小，箍筋的約束作用不能充分發(fā)揮，所以對于高強度混凝土，不適于用加箍筋的方法來改善其延性。

篇10

關鍵詞：建筑抗震設計；教學；實踐環(huán)節(jié)；建筑抗震概念設計

Exploration and practice on teaching in seismic design of buildings

Zhou Qing， Bao Hua， Yu Changrong， Liu Yunping

Nantong University， Nantong， 226019， China

Abstract： Seismic design of buildings has characteristics which the theory is difficult and the range of practice content is wide. According to the characteristics of the course， combined with the practical teaching experience， the teaching contents， teaching methods and practice links have been explored and practiced. Teaching methods and measures have also been discussed to improve students' ability of seismic concept design of buildings.

Key words： seismic design of buildings； teaching； practice links； seismic concept design of buildings

地震是地球上最為嚴重，也是人類無法控制和阻止的一種自然災害，地震同時是引起建筑物變形或倒塌的最重要原因。我國是一個多地震國家，唐山地震、汶川地震均造成了巨大的人員傷亡和財產(chǎn)損失。建筑結(jié)構(gòu)抗震設計已成為土木工程設計的核心內(nèi)容，建筑抗震性能已經(jīng)成為建筑物最重要的技術指標之一。

建筑抗震設計課程的教學內(nèi)容廣泛、知識體系龐大，具有明確的專業(yè)技術規(guī)范背景，其理論性、實踐性、專業(yè)性均很強。該課程對培養(yǎng)學生的實踐能力、創(chuàng)新能力和解決實際問題能力以及提高學生的工程素質(zhì)具有重要的作用，在土木工程專業(yè)課程中具有舉足輕重的地位。

1 建筑抗震設計課程教學現(xiàn)狀

我校土木工程專業(yè)開設建筑抗震設計課程已有十余年的歷史，其教學時數(shù)基本保持在32學時，教學目的為：通過課程的學習，使學生對地震的基本概念有所了解，掌握抗震計算的基本理論和方法，根據(jù)抗震設計的原理及結(jié)構(gòu)類別進行結(jié)構(gòu)布置和選型，掌握常用工業(yè)與民用建筑的抗震設計方法。

相比其他專業(yè)課，建筑抗震設計課程具有理論內(nèi)容難學而且實踐內(nèi)容廣泛的特點，其現(xiàn)狀如下：（1）學時少，教學內(nèi)容多。課程理論知識和專業(yè)知識涵蓋面廣，涉及的課程有結(jié)構(gòu)力學、混凝土結(jié)構(gòu)設計原理、混凝土結(jié)構(gòu)設計、砌體結(jié)構(gòu)、土力學與基礎工程、鋼結(jié)構(gòu)等，如何利用有限的學時完成抗震課程的教學是需要首先解決的問題。（2）課程實踐性強與學生缺乏實際工作經(jīng)驗之間存在矛盾。學生不能深刻理解課程的核心內(nèi)容，導致工程實踐舉步維艱。將枯燥的理論與生動的工程實例結(jié)合起來，培養(yǎng)學生的工程素質(zhì)也是本課程教學努力的方向。

2 建筑抗震設計課程教學的探索與實踐

2.1 精選教學內(nèi)容，采用適應性強的科學教學模式

2.1.1 提煉教學核心內(nèi)容，增強學習效果

建筑抗震設計課程知識體系龐大，在教學時需分清教學內(nèi)容的主次，把握難點和重點，加強與其他課程的聯(lián)系，以彌補課時的不足。課程教學劃分為理論篇和應用篇兩個部分[1]。理論篇主要為結(jié)構(gòu)地震反應分析與抗震驗算；應用篇主要為常用工業(yè)與民用房屋的抗震設計。理論篇講述中引導學生復習先修課程的相關知識點，重點講解基本概念和關鍵理論，其余點到為止，給學生留下積極思考、主動發(fā)揮的空間，強化學生的自主學習。應用篇按照概念設計、結(jié)構(gòu)計算和構(gòu)造措施這條主線組織教學，密切結(jié)合國家現(xiàn)行結(jié)構(gòu)設計相關規(guī)范，更新和補充教學內(nèi)容，使學生能適應新的發(fā)展需要；注重實際結(jié)構(gòu)震害的案例分析，以提高學生發(fā)現(xiàn)、分析和解決實際問題的能力。

2.1.2 采用多種教學手段促進教學，提高教學質(zhì)量

建筑抗震設計課程內(nèi)容多、課時少，無論是完全依賴傳統(tǒng)的黑板加粉筆的教學方式，還是完全采用多媒體課件教學都不能滿足教學要求，需要尋求新的教學方式。教學時，筆者根據(jù)教學內(nèi)容的不同特點，有針對性地采用不同的教學手段完成教學。課程教學以多媒體技術為主導，在完成大綱要求的基礎上，補充國內(nèi)外各結(jié)構(gòu)類型的建筑震害實例圖片、典型大地震震害錄像以及地震動畫演示等，增強學生的感性認識；對于重要的基礎性理論分析和水平地震作用的計算則主要采用傳統(tǒng)的板書方式教學，加深學生的理解；對于抗震構(gòu)造措施的講解，引導學生利用課余時間深入施工現(xiàn)場，通過對實際工程的調(diào)研，加深學生對書本知識的感性認識，同時使學生體會到如何將書本知識運用于工程實踐。通過多種教學手段的融合，增加了教師的講課信息量，給學生提供了一個多維立體的學習空間，使原本枯燥、平面的教學變得生動、立體起來，激發(fā)了學生的學習熱情和興趣。

2.2 加強建筑抗震設計在實踐性環(huán)節(jié)中的運用，培養(yǎng)學生的工程素質(zhì)

我校土木工程專業(yè)建筑抗震設計沒有安排獨立的實踐環(huán)節(jié)，其綜合訓練放在畢業(yè)設計中。在畢業(yè)設計題目的選取上，根據(jù)學生的就業(yè)意向，分為建筑設計類、施工類及科研論文類，學生可從中自由選擇。以建筑設計類課題（結(jié)構(gòu)類型為框架結(jié)構(gòu)）為例說明抗震設計在畢業(yè)設計中的地位。該課題要求學生完成常用民用建筑全套建筑和結(jié)構(gòu)圖紙，同時要求手算整體結(jié)構(gòu)中的一榀框架，計算機建模進行結(jié)構(gòu)分析[2]。

抗震設計貫穿整個畢業(yè)設計環(huán)節(jié)，指導教師根據(jù)設計的不同階段給學生做專題指導。在建筑方案設計階段，根據(jù)建筑抗震設計規(guī)范（以下簡稱抗震規(guī)范）[3]概念設計的相關內(nèi)容，要求建筑物的平、立面布置規(guī)則、對稱，質(zhì)量和剛度變化均勻，從而保證建筑物達到較好的抗震性能。樓梯間的布置不應導致結(jié)構(gòu)平面特別不規(guī)則。建筑方案避免設計為單跨框架結(jié)構(gòu)形式。在結(jié)構(gòu)方案設計階段，要求結(jié)構(gòu)體系應具有整體性和抗震設防多道防線，并具有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑。對于體型復雜、平立面不規(guī)則的建筑，尚應考慮防震縫的設置。在一榀框架的手算階段，對需要做水平地震作用計算的學生，在框架內(nèi)力計算階段，要重視突出屋面的電梯間、樓梯間等產(chǎn)生的鞭端效應。在框架內(nèi)力組合和在梁、柱配筋計算階段，需對強柱弱梁、強剪弱彎做相應的計算。在框架梁、框架柱選配鋼筋階段，除了需滿足計算要求外，還需要滿足抗震規(guī)范要求的框架結(jié)構(gòu)基本抗震構(gòu)造措施。選筋階段，學生很容易忽視抗震構(gòu)造措施，指導設計時需重點強調(diào)。在計算機建模進行結(jié)構(gòu)分析階段，補充講解平法施工圖需表達的內(nèi)容，指導學生讀懂讀透平法施工圖，引導學生利用已學的抗震知識，解讀抗震構(gòu)造措施在畢業(yè)設計中的運用。

2.3 案例教學法強化建筑抗震概念設計原則，培養(yǎng)學生綜合分析能力

地震是一種隨機振動，呈現(xiàn)出難以把握的復雜性和不確定性，目前很難準確預測建筑物所遭受地震的特性和參數(shù)。在結(jié)構(gòu)分析方面，由于對地震作用及結(jié)構(gòu)性能的了解還遠遠不夠，其分析結(jié)果也存在不確定性。因此，工程抗震問題不能完全依賴“計算設計”解決[4]。

建筑抗震概念設計（簡稱“概念設計”）是以工程概念為依據(jù)，根據(jù)實際的經(jīng)驗或試驗研究所得到的非常重要的定性設計原則或工程判斷進行設計，從有利于提高結(jié)構(gòu)抗震性能的概念上，對所設計的對象作宏觀控制。在實際工程設計中，概念設計對提高結(jié)構(gòu)抗震能力發(fā)揮了重要作用。

從多年的教學實踐中發(fā)現(xiàn)，學生對抗震計算掌握得比較好，但是對抗震定性分析、概念設計能力嚴重不足，主要是由于概念設計要求有深厚的理論基礎和豐富的實踐經(jīng)驗。在課程教學中，通過典型案例的講解與討論，強化結(jié)構(gòu)概念設計的基本原則。如在多道抗震防線教學中重點講述由林同炎設計的馬拉瓜美洲銀行的經(jīng)典案例[5]。馬拉瓜美洲銀行的概念設計思想是由4個等邊的L形柔性筒，通過每層的連梁組成一個正方形核心筒作為主要的抗震結(jié)構(gòu)。在連梁的中部開了較大的孔洞，有意識地形成該結(jié)構(gòu)總體系（第一道防線）中的預定薄弱環(huán)節(jié)；在遭遇強烈地震時，預計在連梁開洞處開裂，從而變成具有延性和耗能能力的結(jié)構(gòu)體系（第二道防線），即各分體系作為獨立的抗震單元。由于馬拉瓜美洲銀行的上述設計特點，在經(jīng)歷了1972年罕遇的強烈地震作用下未倒坍，甚至未嚴重破壞，震后的調(diào)查正如林同炎所預料的那樣，該建筑核心筒的連梁剪切破壞。通過講述馬拉瓜美洲銀行的成功案例，引導學生體會剛?cè)峤Y(jié)合、多道防線的概念設計思想。

在講述建筑形體及其構(gòu)件布置的平面、豎向不規(guī)則性時，以央視新大樓為例，組織學生討論該建筑的特點，主要歸納總結(jié)出以下幾點：建筑物整體偏心，對抗震不利；曲角懸空挑戰(zhàn)地基基礎的抗傾覆性能；建筑為嚴重不規(guī)則結(jié)構(gòu)，用鋼量巨大，造價驚世駭俗；建筑極端強調(diào)建筑造型和視覺效果，忽視結(jié)構(gòu)體系的合理性和經(jīng)濟性，導致需要加倍地投入人力、物力和財力去保證抗震、抗風等結(jié)構(gòu)安全問題，極大地浪費了公共資源。根據(jù)抗震規(guī)范[3]強制性條文，嚴重不規(guī)則的建筑不應采用。

為了激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生的分析能力，我們鼓勵學生做調(diào)研工作，引導學生在暢言網(wǎng)上參與“中國十大丑陋建筑”評選，增加課堂討論環(huán)節(jié)。通過多種形式的教學手段，啟發(fā)學生用概念設計的指導思想從建筑形體和布置方面分析建筑的抗震性能。

3 結(jié)束語

建筑抗震設計課程具有明確的專業(yè)技術規(guī)范背景，理論性、實踐性、專業(yè)性均很強，教學安排又具有承前啟后的特點，其教學效果將直接影響學生就業(yè)后的工作能力和自我專業(yè)素養(yǎng)的發(fā)展。教師在該課程的教學中需不斷改革教學方法和手段，更新知識，培養(yǎng)學生求真務實、辯證地認識事物的態(tài)度；引導他們從孤立地認識事物到全面地、正反面去認識和解釋事物，能綜合多種因素尋求最佳方案，培養(yǎng)學生判斷分析能力和解決實際問題的能力。

參考文獻

[1] 沈小璞.注冊結(jié)構(gòu)工程師工程結(jié)構(gòu)抗震設計課程教學及其綜合能力的培養(yǎng)[J].高等建筑教育，2007，16（4）：65-68.

[2] 周清，黃嵐，趙玉新.土木工程專業(yè)實踐教學的研究與創(chuàng)新[J].中國電力教育，2013（19）：137-138.

[3] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部.GB50011-2010建筑抗震設計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.