结构抗震概念设计

龙源期刊网

浅谈抗震结构的概念设计

作者：张文杰

来源：《科学与财富》2015年第22期

摘 要：中国作为世界地震多发区，近年来地震造成我国严重的经济损失和惨重的人员伤亡，特别是2008年的汶川地震后，关于建筑的抗震结构设计成为建筑界备受关注的话题。由于地震的随机性，突发性和复杂性，要准确预测建筑物遭受地震的特性和参数依目前的技术而言是很难做到的。因此，在建筑的抗震设计过程中，需要参考以往经验和结合当地实际情况。并且作为建筑设计的关键环节，抗震的结构设计也会受到多种因素的影响。所以，本文从建筑抗震结构设计的因素出发，讨论我国目前建筑结构设计中存在的问题及其建筑抗震结构的概念设计分析。

关键词：建筑抗震结构；抗震措施；概念设计

一、引言

随着科学技术的不断发展和人们生活水平的提高，近几年来高层建筑不断涌起。从其高层建筑的建筑结构及其相关技术分析，一些高层建筑已经超过了国家的相关规定。通过相关实验研究表明，超过国家标准的高层建筑在地震环境作用下其自身的破坏程度大大提升。

另一方面，由于实验数据与结构实际变化往往不能完全同步，加之材料和实际结构本身的缺陷，使其与模拟的实验材料和结构存在较大差异。我国建筑主要材料以钢筋混凝土为主，在抗震设计中需要充分考虑变形和位移限制问题，因此在建筑设计中应该谨慎进行结构设计，严格控制建筑整体刚度，尽可能最大的降低地震对其造成的危害。因此，基于整体刚度及变形控制的抗震结构概念设计尤为重要。

二、抗震结构的概念设计

建筑结构设计的抗震性是指地震对建筑结构的损坏，依据建筑结构的实际建筑经验，而逐步形成的一种基本方法和设计理念，也是在整体安排建筑结构时，确定内部构造方法的过程[1]。由于地震的突发性和不确定性及其建筑物本身的复杂性，结构抗震设计的计算假定与实际情况存在各种误差，有时甚至无法进行计算。因此为确保抗震结构性能，就不得不依赖结构的概念设计。

对建筑结构抗震概念设计的探究

【摘 要】建筑结构抗震设计中的概念设计是对建筑抗震设计的宏观控制。本文根据地震的特点，从建筑物的场地选择、平立面形式、结构布置、延性等方面论述了建筑结构设计中概念设计的内容。

【关键词】建筑结构；抗震；概念设计

1 关于建筑结构抗震概念设计的概述

我国结构计算理论经历了经验估算、容许应力法、破损阶段计算、极限状态计算，到目前普遍采用的概率极限状态理论等阶段。现行的《建筑结构可靠度设计统一标准》（gb50068-2001）则采用以概率理论为基础的结构极限状态设计准则，以使建筑结构的设计得以符合技术先进、经济合理、安全适用的原则。概率极限状态设计法更科学、更合理，但该法在运算过程中还带有一定程度近似，只能视作近似概率法，并且仅凭极限状态设计也很难估算建筑物的真正承载力。事实上，建筑物是一个空间结构，各种构件以相当复杂的方式共同工作，并非是脱离结构体系的单独构件。

地震具有随机性、不确定性和复杂性，要准确预测建筑物所遭遇地震的特性和参数，目前是很难做到的。而建筑物本身又是一个庞大复杂的系统，在遭受地震作用后其破坏机理和破坏过程十分复杂。且在结构分析方面，由于未能充分考虑结构的空间作用、非弹性性质、材料时效、阻尼变化等多种因素，也存在着不确定性。因此，结构工程抗震问题不能完全依赖“计算设计”解决。应立足于

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，从“概念设计”的角度着眼于结构的总体地震反应，按照结构的破坏过程，灵活运用抗震设计准则，全面合理地解决结构设计中的基本问题，既注意总体布置上的大原则，又顾及到关键部位的细节构造，从根本上提高结构的抗震能力。

2 抗震概念设计的基本原则与要求

2.1 选择有利场地。造成建筑物震害的原因是多方面的，场地条件是其中之一。由于场地因素引起的震害往往特别严重，而且有些情况仅仅依靠工程措施来弥补是很困难的。因此，选择工程场址时，应进行详细勘察，搞清地形、地质情况，挑选对建筑抗震有利的地段，尽可能避开对建筑抗震不利的地段，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。

建筑结构基于性能抗震设计和抗震性态的设防问题

毛海东

S200404145

结构抗震设计方法的发展历史是人们对地震作用和结构抗震能力认识不断深化的过程。对结构抗震设计方法发展历史的回顾．有助于对结构抗震原理的认识结构抗震设计方住经历了静力法、反应谱法、延性设计法、能力设计法、基于能量平衡的极限设计法、基于损伤设计法和近年来正在发展的基于性能／位移设计法几个阶段。有些设计过的发展阶段相互交错．并相互渗透。为了更好地从结构抗震原理上认识和理解结构抗震设计方法，本文将结构抗震设计方法分为：

（1）基于承载力设计方法

（2）基于承载力和构造保证延性设计方法

（3）基于损伤和能量设计方祛

（4）能力设计法

（5）基于性能／位移设计方法

以下分别简要介绍上述抗震设计方法中承载力法和基于性能／位移设计方法。

一、基于承载力设计方法

基于承载力设计方法又可分为静力法和反应谱法。

静力法产生于二十世纪初期，是最早的结构抗震设计方法。上世纪初前后日本浓尾、美国旧金山和意大利Messina的几次大地震中,人们注意到地震产生的水平惯性力对结构的破坏作用，提出把地震作用看成作用在建筑物上的一个总水平力．该水平力取为建筑物总重量乘以一个地震系数。 用现在的结构抗震知识来考察，静力法没有考虑结构的动力效应，即认为结构在地震作用下，随地基作整体水平刚体移动，其运动加速度等于地面运动加速度，由此产生的水平惯性力，即建筑物重量与地震系数的乘积。并沿建筑高度均匀分布。考虑到不同地区地震强度的差别，设计中挪用的地面运动加速度按不同地震烈度分区给出。

根据结构动力学的观点，地震作用下结构的动力效应，即结构k质点的地震反应加速度不同于地面运动加速度。而是与结构自振周期和阻尼比有关。采用动力学的方法可以求得不同周期的自由度弹性体系质点的加速度反应，以地震加速度反应为竖坐标。以体系的自振周期为横坐标，所得到的关系曲线称为地震加速度反应谱，以此来计算地震作用引起的结构的水平惯性力更为合理，这即是反应谱志对于多自由度体系，可以采用振型分解组合方法来确定地震作用。

龙源期刊网

建筑结构抗震概念设计

作者：哈喆 张健

来源：《商情》2013年第43期

进行建筑结构抗震概念设计会让人们在学习和实践中建立正确的概念，学会如何运用正确的思维和判断力来整体的把握结构的性能，对结构的承载能力，变形能力等等更深的把握，合理地确定结构总体与局部设计，接结构具有良好的品性和性能。

由于地震用做的不确定性和不可预知性，结构计算假定与实际情况的不符合性。使得往往的计算结果不能全面，真实的反映结构的真是受力和变形的情况，但是为了确保建筑物能够拥有良好的抵抗地震作用的性能，我们要以大的方向着手，做好这方面的设计。因为如果这方面做不好的话，其他的工作都有可能是白费，避免不了结构发生重大的破坏，所以根据这么多年来世界各个地区发生的地震，通过对其的分析和研究，大致归纳并总结出一些抗震概念设计的如下一些要点：

一、选择对抗震十分有利的建筑场地，地段和地基

1.抗震有利地段

众所周知，选择施工和建造的建筑物的时候，宜选择对抗震十分有利的地段，避开对其抗震设计不利的地段。那么怎么样才算是有利呢，有利的抗震地段如稳定的基岩，坚硬的地基土，开阔，平坦，密实度高，土壤分布均匀的中硬等级的土等。抗震相对危险的地段是指可能发生例如山体滑坡，崩塌，地陷，地裂，泥石流等，以及地震设防烈度为8度以上的可能发生错位的地区。就地形而言，一般指突出的山嘴，孤立的山包和高差较大的地台边等。就场地土质而言，一般指软弱土，易液化土，断层破碎带以状态不明的地段。

2.选择对抗震有利的建筑场地和地基 龙源期刊网

为了减少由于地面运动通过建筑场地和地基传给上部结构的地震能量，应采取下列方法：（1）选择薄的场地覆盖层；（2）选择坚实的场地土；（3）将建筑物的自振周期与地震动的卓越周期错开，避免共振；（4）采取基础隔震或消能减震措施。