簡述結構抗震設計原則精選(九篇)
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第1篇：簡述結構抗震設計原則范文
在進行建筑結構抗震設計時，設計人員一定要了解地震中地面運動對周圍建筑造成的破壞，建筑結構設計中，嚴格按照抗震等級進行設計，相關的抗震性能指標也要符合設計要求。最終確保構件質量、結構型式、設計外形都達到設計要求，在地震發(fā)生時建筑可以表現出很好的抗震性能，將地震對人們生命及財產造成的損失降到最低，確保居住人們的安全。
1建筑結構抗震設計的內涵
由于地震是一種難以預測的自然災害，一旦發(fā)生帶來的直接后果十分嚴重，所以，應該從提高建筑結構整體的抗震性能出發(fā)，加強其抗震設計。具體來說，在建筑工程建設期間，相關企業(yè)和工程師需要結合實際情況來綜合考慮建筑結構的抗震設計，不同結構單元之間應該采取有效分離或連接的方式。一般情況下，建筑應該采用加強連接的方式，設置多道抗震防線來避免或減小地震后余震對建筑本身的破壞。而正確處理不同構件間的強弱關系有利于形成多道防線，以此來提高整個建筑的抗震性能。只有保證建筑構件具備較強的穩(wěn)定性、剛度以及延性等特征，才能在真正意義上體現建筑結構的抗震性能，進而保證建筑結構的完整性。
2建筑結構設計中抗震設計的現狀
當發(fā)生地震之后，在地殼中會快速釋放能量，在能量傳播的過程中出現振動，同時還伴有地震波的發(fā)生，地震屬于一種自然現象，當地球板塊和板塊之間相互擠壓碰撞，就會出現錯動和破裂，振動波會從震源向地面擴散。地面建筑如果隔震措施不完善，就會整體坍塌、墻體裂縫、建筑傾斜等問題。傳統(tǒng)建筑抗震設計中，設計工程師不重視抗震設計，導致地震發(fā)生后很多建筑發(fā)生整體性坍塌，造成大量人員傷亡，在08年汶川地震之后的震害調查顯示，在相同地區(qū)嚴格執(zhí)行01抗震規(guī)范設計的建筑出現重大危害的情況相對較少，而多數出現較大震害的建筑為未經設計或設計位嚴格執(zhí)行01抗震規(guī)范，從事建筑的各個行業(yè)都逐漸認識到抗震設計的重要性和必要性，結構設計也將抗震設計作為重要的設計環(huán)節(jié)。
3建筑結構設計中抗震設計應遵循的原則
3.1規(guī)則性原則
建筑結構抗震設計中要遵循規(guī)則性原則，規(guī)則建筑結構構件布置規(guī)則可以緩解地震造成的破壞，對不同的結構進行設計時，確保設計建筑外觀的規(guī)則性，這樣不僅可以保證建筑外觀的美觀，提高視覺效果，當發(fā)生地震之后，由于建筑自身規(guī)則或對稱，那么所發(fā)生的位移也是有一定規(guī)律的，雙向受力和變形可以基本保持一致，如果建筑外形設計不均勻，那么在雙向地震作用時受力和變形出現嚴重偏差，同層構件、層與層之間位移差過大引起結構性破壞?？拐鹂p設計要科學，如果建筑要求有不規(guī)則的結構設計，簡單有效的方式就是設置抗震縫將不規(guī)則建筑分隔為規(guī)則的若干塊規(guī)則單體建筑，在最大程度上保證房屋整體結構的抗震性能。
3.2連續(xù)性原則
對建筑進行抗震設計中一定要遵循連續(xù)性，結構構件水平、豎向的連續(xù)是結構體系抗震性能的保障，結構構件設計不連續(xù)，引起建筑整體在構建不連續(xù)處剛度突變，在局部區(qū)域引起應力集中，引起結構局部破壞。在房屋結構設計中，建筑平面的規(guī)則性和豎向的規(guī)則性都對結構抗震性能有重大影響，平面不規(guī)則對建筑扭轉不利，建筑豎向不規(guī)則對地震水平力的豎向傳導不利。頂部凸出就是豎向不規(guī)則的一種，突出部分剛度、高度都要嚴格控制，如果發(fā)生地震，在震動后就會出現鞭梢效應，在建筑頂部凸出部分出現地震水平力成倍放大，對房屋造成的損害非常大。
3.3構件布置簡潔性
結構構件布置簡潔，結構體系的豎向和水平荷載的傳導明確直接。構件布置越簡潔，結構整體或構件的內力與變形分析結果與結構實際受力與變形越一致，有利于設計時做出有效的補強措施，提高建筑的抗震性能。
4建筑結構設計中抗震設計的方法與措施
4.1采取滑動抗震的設計方式
很多建筑結構中進行抗震設計時，都選用了摩擦滑動技術，為了將抗震效果達到最佳，通常會和限位裝置一起配合使用。當前使用的水平滑移材料有很多種，例如有石磨砂漿、聚四氟乙烯滑板、滑石粉、不銹鋼板等，該技術在運用過程中科學使用了滾軸、滾珠，二者具有很好的幾何復位效果，對于摩擦擺隔震系統(tǒng)而言，主要應用了滑動支撐技術和多層橡膠技術，要求不銹鋼的表面必須是凹球面，具體在建筑結構中應用之后，在結構自重的作用下產生恢復力，施工設計中使用的摩擦滑移裝置具有很好的初始剛度，地震發(fā)生之后這一結構可以在水平方向進行滑移，但卻沒有增加結構的剛度，避免這一建筑結構遭到地震的破壞。如果發(fā)生了小型地震，應用的摩擦裝置會產生很大的摩擦力，有效抑制結構發(fā)生水平位移，這樣建筑整體結構和地面都會在同一個運動節(jié)奏上，地震的水平力增大后，如果超過了這一裝置的最大摩擦力，在裝置的滑移面發(fā)生滑移，摩擦滑移裝置在最大程度上發(fā)揮其隔震作用，實際傳遞到建筑結構內部的地震力就會變小，雖然地面震動變得激烈，但是建筑震動幅度并不大，有效避免了結構發(fā)生的破壞。
4.2采取加強結構構件抗震的設計方式
設置多道抗震防線，設計使建筑有足夠的剛度和變形能力，使結構構件體系能有效抵抗地震作用下產生的地震力。設置必要的抗力構件和吸能構件，抗力構件抵抗地震作用時建筑所承受的地震作用力，吸能構件通過破壞等方式吸收消耗地震能量，保護其他重要構件的安全?？沽嫾纫凶銐虻膭偠龋€得有一定的協(xié)調變形能力，足夠的剛度為保證在地震作用下大部分內力有這部分構件承擔，一定的協(xié)調變形能力為保證耗能構件先于破壞吸收消耗地震能量，從而保證結構安全。耗能構件作用主要是在地震作用時吸收消耗地震能量，是結構體系中首先破壞的構件，其破壞后吸收地震能量，結構體系內力重分布，但同時又不影響結構體系的整體安全。
4.3分析建筑結構隔震的處理技術
為了達到很好的抗震效果，在建筑結構設計中可以選用不同的抗震處理方式，其中懸掛隔震作用效果好，因此在設計中被廣泛應用。懸掛隔震設計原理是將所有結構重量都懸掛起來,這樣當發(fā)生地震后，地面會發(fā)生震動，但是由于和地面接觸的結構重量都被懸掛后，地震波就不會將破壞力傳遞到建筑上層，傳遞的破壞力十分有限，產生不了慣性力了,最終起到很好的隔震作用。一些大型的鋼結構中很大范圍使用這種隔震方式,因為大型鋼結構主要材料為鋼，鋼構結構自重較輕，應用這種懸掛隔震措施有一定的優(yōu)勢，操作簡單，作用效果好，提高建筑整體的隔震效果。大型鋼結構重量都分布在主框架、子結構上，在子結構框架中使用吊桿進行懸掛,將離主框架與子結構進行隔離，發(fā)生地震后，只有主要的承載結構會承受地震波，而所有的懸掛裝置都不會受到地震波的影響，有效控制結構在地震發(fā)生時的反應幅度。當地震波傳遞到懸掛位置后，破壞力會被削弱,建筑結構中的子結構不會受到慣性力的破壞。
5結語
綜上所述，通過以上對建筑結構設計中的抗震設計分析，在設計中必須遵循規(guī)則性和連續(xù)性，保證建筑結構設計符合國家標準，建筑不同結構之間有很好的聯(lián)系，將建筑形成一個整體，做好建筑的隔震設計，當發(fā)生地震后，通過隔震作用傳遞給建筑上層的破壞力減少，當地面發(fā)生運動后，由于建筑是一個整體結構，各個結構之間的連接性很好，建筑結構對稱，這樣不會出現局部受力較大，進而破壞整體結構效能的問題，有效保證建筑結構的安全。
作者:唐福 單位:貴州新基石建筑設計有限責任公司
參考文獻
[1]薄睛心.淺議建筑結構設計中的抗震措施[J].科技創(chuàng)新與應用,2014,22:229.
第2篇：簡述結構抗震設計原則范文
關鍵詞：底框、抗震墻;措施
底商多層住宅近年來在城市很常見,即將一層作為商店、車庫等,上部為住宅、寫字樓等建筑。類似建筑的一般都是采用底框、抗震墻結構的設計。這種結構優(yōu)點在于房屋的底部可提供較大較靈活的空間做商業(yè),在上部可蓋空間規(guī)整、不露柱子、造價低廉的磚混住宅。規(guī)范嚴格控制相鄰側移剛度,合理布置上下樓層的墻體,并提高底部框架的抗震等級。這就使底框結構的適用范圍更加推廣。現將底框、抗震墻設計應注意的問題簡述如下,供大家參考。
1 抗震墻的設計
1.1 抗震墻布置原則
底框、抗震墻結構的薄弱部位有兩個:1）豎向剛度發(fā)生突變的最底層磚混;2）最底層框架。因此,底框、抗震墻結構設計時,在底部框架和兩層框架結構設計時,合理設置一定數量的抗震墻,增加底部框架的剛度,保證結構的剛度不發(fā)生突變至關重要。
首先,抗震墻間距要滿足最大橫墻間距限制,6度、7度、8度設防區(qū)最大橫墻間距分別為18m,15m和11m。
其次,剪力墻應沿2個主軸方向都有布置,使之形成直角以更好地發(fā)揮抗震作用。
另外要克服矯枉過正的偏見,有些設計人員認為既然底框結構底層薄弱就多布置一點剪力墻,越強越好,實際上是走向另一個極端。剪力墻的設置應與上部砌體結構相協(xié)調,抗震設計的原則是沿樓層間側移剛度應均勻變化,而不允許各層間發(fā)生突變。
1.2 抗震墻的布置方式
框剪結構剪力墻布置有8字方針,即“周邊,均勻,對稱,相交”。對底框結構中山墻一般要布置剪力墻,因為只在每個住宅單元樓梯間兩側布置混凝土剪力墻的底框結構是不宜采用的。
相關試驗表明,加大底層空曠房屋兩端平面剛度,對底層框架端部豎向位移進行控制,可有效增加底層框架的安全儲備,但盡管如此,布置也并不全周邊,中間還需要很多剪力墻。因此底框結構8字方針可概括為“豎直,均勻,對稱,相交”,所謂豎直就是在布置底層剪力墻時應盡量對應上部上下豎直、中間不間斷的墻體,否則即使底層布置的剪力墻剛度再大,若豎向無對應的上部墻體,不僅傳力途徑不直接,且上下層剛心相距較遠,地震時上部墻體與底層剪力墻間會形成很大扭矩,極易破壞。
2 抗震墻結構剛度比的要求
底部框架結構與上部磚混結構的剛度比設計是底部抗震墻設計最關鍵的問題。若底部框架結構的剛度相對于上部磚混結構的剛度比較大,整個結構形成下剛上柔的結構體系,能較好的抵抗地震的作用,是比較理想的結構體系,但下部剛度太大就意味著下部框架結構中的抗震墻數量過多或柱子截面較大,這樣既影響了建筑空間的利用,又增加了工程造價。若底部框架結構的剛度相對于上部磚混結構的剛度比較小,整個結構形成下柔上剛的結構體系,下部框架結構將形成薄弱部分,不利于抵抗地震的作用,是應該避免的結構體系。
因此GB50011-2010建筑抗震設計規(guī)范第7.1.8條同時對底部框架、抗震墻房屋縱橫兩個方向底層或底部二層與二層或三層的側向剛度之比作了規(guī)定。對于6度、7度抗震設防地區(qū),規(guī)定其側向剛度比不應大于2.5,對于8度抗震設防地區(qū)規(guī)定其側向剛度比不應大于2.0,且均不應小于1.0。底部兩層框架―抗震墻砌體房屋縱橫兩個方向,底層與底部二層側向剛度應接近,第三層計入構造柱影響的側向剛度與底部第二層側向剛度的比值,6度、7度時不應大于2.0,8度時不應大于1.5且均不應小于1.0。根據工程經驗和滿足規(guī)范要求的前提下,建議底部一層框架結構的剛度比在1.2-1.8之間（根據不同的地震烈度選用）;底部兩層框架結構的剛度比在1.2-1.5之間（根據不同的地震烈度選用）。調整結構剛度比的方法主要是改變底部抗震墻的數量、厚度、長度、形式與位置,將底框結構的部分抗震墻延伸到過渡層,改變底部框架柱的截面尺寸,改變上部磚混結構中縱橫墻的數量、厚度及構造柱的大小、數量等。視具體情況而定。
3 抗震墻結構抗震構造措施
3.1 框架、抗震墻房屋的上部砌體結構
由于底部框架、抗震墻與上部砌體為兩種不同的結構體系,兩種不同的材料,其抗震性能和變形能力均相差較大。為保證上部結構的強度,提高砌體結構的延性同樣重要。因此《建筑抗震設計規(guī)范》第7.5.1條規(guī)定底部框架―抗震墻房屋的上部砌體應設置構造柱,在過渡層尚應在底部框架柱對應位置設置構造柱。特別是過渡層的墻體,除提高磚及砂漿標號外,宜沿墻體全長配置水平鋼筋,此外合理設置圈梁和構造柱是保證上部砌體結構強度和延性的關鍵,過渡層構造柱可適當加密,其間距可控制在2.5m-3.0m之間。
3.2 框架、抗震墻房屋的托墻梁
托墻梁是底部框架―抗震墻房屋的底部與上部的轉換構件。因此GB50011-2010建筑抗震設計規(guī)范第7.5.8條對底部框架―抗震墻房屋的托墻梁的截面尺寸、箍筋的直徑、間距及加密區(qū)范圍都有明確的規(guī)定。由于底部框架―抗震墻房屋的托墻梁與一般的抗震結構房屋框架梁有一定的差異,突出的特點是截面應力分布的中和軸上移。因此規(guī)范規(guī)定托墻梁應沿梁截面高度設置2Φ14@200的腰筋,同時還規(guī)定托墻梁的主筋和腰筋應按受拉鋼筋的要求錨入柱內,且支座上部的縱向鋼筋在柱內的錨固長度應符合鋼筋混凝土框支梁的有關要求。
3.3 框架、抗震墻房屋的過渡層樓蓋
過渡層樓蓋:底部框架―抗震墻房屋過渡層的樓蓋是房屋的重要部位,也起著底部地震剪力的傳遞、各抗側力構件間的分配、房屋傾覆力矩在底部的分配、各層砌體結構與底部框架―抗震墻結構的過渡等重要作用。因此《建筑抗震設計規(guī)范》第7.5.7條規(guī)定:過渡層板厚不應小于120mm,對過渡層樓板開洞也作了規(guī)定。
第3篇：簡述結構抗震設計原則范文
關鍵詞：抗震概念是設計；建筑結構；分析及討論
中途分類號：TU973 文獻標識碼：A
2013年4月20日8時02分，四川省雅安市蘆山縣發(fā)生了7.0級地震，震源深度13公里，這是即2008年以來，四川發(fā)生的第二次大地震。
當年的汶川地震是我國目前為止破壞力最大、范圍最廣的一次地震，當時，山河顫動、大地移位、滿目瘡痍。
在2011年11日，日本東北部也發(fā)生了9.0級地震，造成了日本核電站爆炸，輻射物質外泄，周邊人員受到威脅。
伴隨著社會經濟的逐漸進步，城市范圍逐漸擴張，地震所帶來的經濟損失也越來越高。所以，怎樣準確的對地震進行預防，降低所產生的經濟損失，并且防止地震出現后衍生的次生災害（例如：核電站爆炸、火災等），就變成了當前建筑工程部門首要處理的問題。人們在對數次的地震災害進行分析，總結出：對于建筑抗震性能的設計來講，其結構概念設計比計算設計更為關鍵。
一、建筑設計中抗震概念的必要性
當前，我國正處速發(fā)展的階段，其建筑速度及建筑規(guī)模都超越了以往。那么，增強先進計算理論的發(fā)展、提高計算機的使用、發(fā)展新型輕質、高強、環(huán)保的建筑材料利用，將建筑結構設計同安全、可靠、經濟相關聯(lián)就成為了建筑部門首要解決的問題。但是，在飛速提升的背后，隱藏的是粗糙、盲目的建筑設計，其對于建筑結構設計是十分危險的事情。對于當前的情況，應倡導利用概念設計的方法幫助設計師發(fā)揮創(chuàng)造性，同時推動建筑行業(yè)的發(fā)展，所以，概念設計是十分重要的理念。
那么，抗震概念設計又是什么呢？抗震概念設計是鑒于地震災害和工程經驗建立的抗震設計基本原則和思想，進行建筑和結構的總體布置并確定細部構造的過程。對于建筑結構的抗震設計來講，概念設計、抗震計算和構造措施三個層次同等重要，缺一不可。那么，也可以說“概念設計”是建筑結構的抗震設計中最為關鍵的問題。
這里說的“概念設計”指的是在進行建筑結構設計時，不但要對建筑整體結構的抗震性能進行關注，同時要根據結構的破壞過程及機制，靈活將抗震標準應用到設計中。不僅要把握整體布局，并且還要兼顧重要部位，進而使結構抗震設計中的問題得到根本的解決，更好的提升建筑整體結構的抗震性能。
建筑設計中，抗震概念設計的內容主要包含工程整體結構及細部的布置構造；對于地震災區(qū)建筑工程的結構概念設計中，抗震概念設計、結構抗震計算及抗震構造措施三方面內容應進行關注；從建筑及構造方面進行綜合設計。
對于建筑結構中的抗震概念的設計來說，基本為規(guī)范。當前，世界各國都將建筑思想逐漸轉變?yōu)閼枚嗉壴O防的觀念。當前的建筑抗震設計標準通過修改及設定已經趨于完善。在設計規(guī)范中，應用了“兩個階段、三個水準”的概念，即“小震不壞、中震可復、大震不倒”。
在建筑結構的抗震概念設計中，包含著一些不確定或模糊不清的條件。例如：地震作用是一種循環(huán)往復且隨機性很強的荷載，建筑物受到地震破壞的原因也比較復雜，想要準確預測遭受地震后的情況并進行計算是十分困難的。
二、建筑設計應注重場地的選擇
我國現行抗震規(guī)范按場地上建筑物的震害輕重程度把建筑場地劃分為對建筑抗震有利、一般、不利和危險的地段。地震造成建筑的破壞，除地震直接引起結構破壞外，還有場地條件的因素；因此抗震設防區(qū)的建筑工程宜選擇有利和一般地段，避開不利地段，并不在危險的地段進行建設。
工程地質條件對地震破壞影響很大，常有地震烈度異常現象，即“重災區(qū)里有輕災，輕災區(qū)里有重災”，其產生的原因是局部地區(qū)的工程地質條件不同。例如：蘆山縣太平鎮(zhèn)一座百年老宅，在“4.20”地震中地處震中9度烈度區(qū)，震后建筑安然無恙、毫發(fā)未損，該宅地處位置就是老百姓常說的“風水寶地”。實際上就是抗震規(guī)范中提到的有利地段的一種體現。
三、合理把握建筑的體型
無數次的地震災害表明，規(guī)則、簡單、對稱的建筑在地震時較不容易破壞，對建筑設計規(guī)則性的要求，已普遍得到了高度重視。在設計建筑方案時，建筑形體和布置應符合抗震概念設計原則，盡量采用規(guī)則的建筑方案。也就是說，建筑的平面、立面應力求規(guī)則、簡單、對稱，抗側力體系的剛度和承載力，材料強度和質量分布應均勻、連續(xù)、無突變。震害表明，不規(guī)則的建筑在地震作用下容易產生扭轉振動，進而破壞。
規(guī)則性在抗震概念設計中是一個重要的概念。然而建筑設計創(chuàng)作是工程技術和人文藝術的結合，可構造某種認為環(huán)境體系，以滿足人們物質和精神上的要求。為達此目的，建筑設計不可避免會出現一些復雜的建筑體型，這些復雜的建筑體型很難準確的用若干簡單的定量指標來劃分不規(guī)則程度。因此，就需要有經驗的、有抗震知識素養(yǎng)的建筑師和結構工程師相互配合，區(qū)分不規(guī)則、特別不規(guī)則和嚴重不規(guī)則等不規(guī)則程度；對所設計的建筑的抗震性能有所估計，這樣才能設計出抗震性能良好的建筑。并按實際需要合理設置建筑抗震縫，可以將體型復雜的建筑物劃分為“規(guī)則”的建筑，從而降低抗震設計的難度，提高抗震設計的可靠度。
四、利用結構的延性
一個結構的抗震性能，主要取決于對地震“能量吸收和耗散”能力的大小，而又取決于結構延性的大小。延性好，則結構通過彈塑性變形耗散大量地震能量，使結構免于倒塌。利用結構的塑性變形的發(fā)展來抗御地震，吸收地震能量，因此增加結構的延性，不僅能削弱地震反應，而且提高了結構抗御強烈地震的能力。
在結構設計中，對于框架結構體系，按規(guī)定應采用梁端屈服型框架，使框架結構塑性鉸出現在梁端，這就是所謂“強柱弱梁”型的延性框架；以提高結構整體的變形能力和抗地震倒塌能力，防止建筑物在強烈地震作用下倒塌。同時要求，使鋼筋混凝土構件正截面受剪承載力大于構件彎曲時實際達到的剪力，即“強剪弱彎”，用以改善構件自身的抗震性能，“強柱弱梁、強剪弱彎”是結構抗震概念設計中的兩個重要概念。
對于砌體結構房屋，按規(guī)定應優(yōu)先采用現澆鋼筋混凝土樓、屋蓋，設置圈梁和構造柱，或采用配筋砌體，加強對砌體的約束，提高砌體結構的延性和整體性，使砌體結構在地震力的作用下，發(fā)生裂縫后不致倒塌。
五、設置多道防線
多道抗震防線對結構在強震作用下的安全性是極其重要的，在建筑結構中建立多重抗側力體系，當第一道防線的抗側力構件在強烈地震襲擊下遭到破壞后，后備的第二道及至第三道防線的抗側力構件立即接替，抵擋后續(xù)的地震力的沖擊，可保證建筑物最低限度的安全，免于倒塌，贏得救援時間，便于救援人員及時施救，提高了對生命的保護。
例如目前廣泛采用的框架-剪力墻結構體系，主要抗側力構件是剪力墻，也就是第一道防線，一旦剪力墻開裂或屈服，框架部分將起到第二道防線的作用；又例如框架-填充墻結構體系，如設計得當，在地震作用下，填充墻就是第一道防線，一旦填充墻遭到破壞，框架梁將起到第二道防線的作用，框架柱則為第三道防線。
六、注重非結構因素
根據蘆山“4.20”地震破壞現象分析，多數鋼筋混凝土框架結構建筑的砌體填充墻率先破壞，耗散了大部分地震能量，拖延了震害過程，限制了框架變形，減少了整體結構的地震側移幅值，使主體結構免遭厄運，確實充當了抗震防線的“第一衛(wèi)士”。
在建筑抗震設計中，設計師應注重填充墻對整個結構抗震性能的影響，填充墻的布置在建筑平面上，應力求對稱均勻，以免造成結構偏心；沿房屋的豎向，填充墻應連續(xù)貫通，以避免在填充墻中斷的樓層出現框架剪力的驟增。
結語
總而言之，抗震概念設計是決定建筑安全性能的關鍵所在，從建筑整體方案設計起始，就應利用對建筑結構抗震標準去應對工程中將出現的問題，例如：建筑體型、結構體系、剛度分布、構件延性等。從宏觀角度去進行思考、判斷、選擇，再輔助必要的計算和構造措施，從根本上消除建筑中的薄弱環(huán)節(jié)，提升建筑整體抗震性能。也可以說，抗震概念的設定是基于建筑整體空間及地理問題基礎上，運用整體概念總結構件方案，依據力學原理選取設計思路，更好的保證建筑整體性能，維護人民生命、財產安全。對建筑設計過程中如何把握抗震概念設計進行探討是值得相關工作人員深入思考的事情。
參考文獻
[1]范紅兵，淺談建筑設計過程中如何把握抗震概念設計[J].廣東科技，2012（19）.
[2]段敬民，錢永久，張方，底部框剪砌體及結構房屋抗震分析及抗震概念設計；
第4篇：簡述結構抗震設計原則范文
關鍵詞：概念設計 抗震設計 結構設計 偶合作用
結構設計分為理論設計和概念設計兩個步驟。理論設計是結構工程師根據計算理論和當時的規(guī)范，在對結構進行計算模型的假設及受力狀態(tài)的假定的前提下，對結構進行計算分析，得出數據式的結果，然后利用計算分析結果進行設計。概念設計則是指不經數值計算，尤其在一些難以做出精確理性分析或在規(guī)范中難以規(guī)定的問題中，依據整體結構體系與分體系之間的力學關系、結構破壞機理、震害、試驗現象和工程經驗所獲得的基本設計原則和設計思想，從整體的角度來確定建筑結構的總體布置和抗震細部措施的宏觀控制。
1. 概念設計的必要
概念設計應用范圍較廣泛，幾乎組成包含了所有的結構設計。在不確定因素多、受力狀態(tài)變化較大的抗震設計、基礎設計、高層建筑設計中，概念設計的應用尤顯重要和突出。概念設計的重要性，主要體現在三方面：
（1）因為現行的結構設計理論與計算理論存在許多缺陷或不可計算性。為了彌補計算理論的缺陷，或實現對世界存在的大量無法計算的結構構件的設計，都需要用概念設計來滿足結構設計的目的。
（2）由于在方案設計階段，初步設計過程是不可能借助于計算機來實現的。這就需要結構工程師綜合運用其掌握的結構概念，選擇效果最好、造價最低的結構方案。概念設計在設計人員中提得比較多，但往往被人們片面地理解，認為其主要是用于一些大的原則，如確定結構方案、結構布置等。其實，在設計中任何地方都離不開科學的概念作指導。
（3）由于計算機計算結果的高精度，容易給結構設計人員帶來對結構工作性能出現的可能誤解，過分地依賴于計算機和設計軟件，進行習慣性、傳統(tǒng)的結構設計，對計算結果明顯不合理、甚至錯誤的地方不能及時發(fā)現，使許多的建筑結構留下安全隱患。因此，概念設計在結構設計中具有重要的地位。
2. 抗震概念設計要求
2.1 地震是一種隨機難以掌握的振動，有復雜性和不確定性，要準確預測建筑物所遭遇地震的特性和參數，目前尚難做到。在結構分析方面，由于未能充分考慮結構的空間作用、結構材料的非彈性性質、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于“計算設計” 全部解決下了問題，而必須立足于“概念設計”。
2.2 為了保證建筑物具有足夠的抗震能力，通過概念設計從宏觀上控制結構的抗震性能，應充分考慮以下環(huán)節(jié)：（1）選擇對控制有利的場地及地基，避免地面變形的直接危害，采取措施保證地基的穩(wěn)定性。（2）進行合理的基礎設計，同一結構單元不宜設置在性質不同的地基土上，不宜采用不同的基礎形式，設計時宜最大限度地發(fā)揮地基的潛力。（3）建筑物的體型應力求簡單、規(guī)則、對稱、質量和剛度變化均勻，以減少地震作用產生的變形、應力集中及扭轉反應。（4）選擇合理的結構體系，抗震構件力求均勻對稱，設置多道抗震防線，避免局部出現薄弱部位，要求結構布置受力明確，傳力簡捷。（5）各類構件之間要有可靠的連接，并具有必要的強度和變形能力，從而獲得整個結構良好的抗震性能。（6）強調結構空間整體性，平面加強連接，豎向確保足夠整體剛度。（7）重視對非結構構件的處理，利用其對主體結構的有利影響，避免不合理設置導致對主體結構的有利影響。同時盡量減輕結構自重，減少地基土壓力，從而降低向建筑物傳輸的地震力。
3. 結構概念設計的運用
（1）運用概念設計的思想方法，也使得結構設計的思路得到了拓寬。傳統(tǒng)的結構計算理論的研究和結構設計似乎只關注如何提高結構抗力r，以致使砼的強度等級越來越高，配筋量越來越大，造價也越來越高。結構工程師往往只注意到不超過最大配筋率，結果是肥梁、胖柱、深基礎處處可見。以抗震設計為例，一般是根據初定的尺寸、砼等級算出結構的剛度，再由結構剛度算出地震力，然后算配筋。但是大家知道，結構剛度越大，地震作用效應也越大，配筋越多，剛
度越大，地震力就越強。這樣為抵御地震而配的鋼筋，增加了結構的剛度，反而使地震作用效應增強。 （2）同時，在目前建筑結構抗震鑒定及加固中，概念設計的思想也應得到延伸。在1976年唐山地震中，天津市加固的2萬間民房無一倒塌，但天津第二毛紡廠3層的框架廠房，卻因偏重于傳統(tǒng)構部件的加固，忽視結構總體抗震性能的判斷，造成不合理的加固，使抗震薄弱層轉移，最終倒塌?？拐痱炈銜r不同的樓蓋及布置（整體性）決定了采用剛性、剛柔、柔性理論計算。在建筑結構設計中，合理地確定建筑物的剛度是非常重要的。建筑物的剛度不宜太大，剛度大則結構自振周期就短，在地震時結構所承受的地震作用就大，相對后果較重，且造成材料的浪費；剛度也不宜過柔，過柔的建筑結構在地震時就會產生過大的變形，影響其強度、穩(wěn)定性和正常使用。
（3）抗震驗算時應特別注意場地土類別。8度設防建筑物超過5層有條件時，盡量采用剪力墻，可大大改善結構的抗震性能。框架結構應設計成雙向梁柱剛接體系，但也允許部分的框架梁搭在另一框架梁上。應加強垂直地震作用的設計，從震害分析，規(guī)范給出的垂直地震作用明顯不足。
（4）雨蓬不允許從填充墻內挑出。采用的大跨度雨蓬、陽臺等處梁應考慮抗扭?？紤]抗扭時，扭矩為梁中心線處板的負彎矩乘以跨度的一半。框架梁、柱的混凝土等級宜相差一級。由于某些原因造成梁或過梁等截面較大時，應驗算構件的最小配筋率。出屋面的樓梯間不得采用磚混結構?？紤]地震作用時必須充分領會和靈活運用抗震概念設計的優(yōu)化準則和采取相應的構造措施。優(yōu)化準則“強節(jié)弱桿”——防止節(jié)點破壞先于構件；“強柱弱梁”——防止桿系發(fā)生樓層傾移破壞機制，要求柱的抗彎能力高于梁的抗彎能力；“強剪弱彎”——防止構件剪力破壞，要求桿件的受剪承載力高于受彎承載力；“強壓弱拉”——對桿件截面而言，為避免桿件在彎曲時發(fā)生受壓區(qū)砼破裂的脆性破壞，使受拉區(qū)鋼筋承載力低于受拉區(qū)砼受壓承載力。
（5）保證措施有兩個方面：一是調整或限制構件的荷載效應；二是強制規(guī)定必要的構造措施。這連個方面在《高層建筑物混凝土結構技術規(guī)程》（jgj3-2002）有詳細的規(guī)定，有的則是以強制性條文提出嚴格要求。如《高層建筑物混凝土結構技術規(guī)程》中第6.3.2條的第1點限制梁端截面砼受壓區(qū)高度與有效高度之比，就是保證梁的變形能力，而它又決定于梁端塑性轉動量，而塑性轉動量又與截面混凝土受壓區(qū)的相對高度密切相關；試驗研究結果表明，要使鋼筋混凝土梁的位移延性系數達到3～4，混凝土受壓區(qū)相對高度必須控制在0.25～0.35。又如：對鋼筋混凝土桿件而言，桿件截面的平均剪應力過高，都會降低箍筋的抗剪效果，平均剪應力較小時，可以避免出現剪切破壞。
在建筑結構設計中還應充分考慮地震的偶合作用；堅持“小震不壞，大震不倒”；多道設防的抗震設計原則，這也是從許多教訓中總結的經驗。
參考文獻：
第5篇：簡述結構抗震設計原則范文
關鍵詞：隔震建筑；橡膠隔震支座；設計中的運用
Abstract: this article is about what is the Seismic isolation building and the isolated principles of seismic isolation rubber pedestal. To illustrate the principle, this article also gives an example of seismic isolation rubber pedestal how to apply in architectural design.
Key words: Seismic isolation building; seismic isolation rubber pedestal; architectural design application
中圖分類號：TU2文獻標識碼： A 文章編號：2095-2104（2012）06-0020-02
引言
地震是人類社會面臨的最嚴重的自然災害之一。地震留給社會最慘烈的一幕莫過于建筑物的破壞和倒塌。近十年來，全世界平均每年約有一萬人在地震中喪生，五十萬人無家可歸。“減輕地震災害”已經成為一項世界關注的問題。目前，一種用以柔克剛新理念建造的隔震建筑，正在日益受到人們的關注。
2什么是隔震建筑
隔震建筑是在建筑物上部結構與基礎之間設置一層由建筑隔震支座組成的隔震層,把房屋上部結構和基礎分開,起到隔離和吸收地震能量以阻止其向上部建筑物傳遞的作用,達到強震時建筑物只做輕微平動,保建筑物的安全。
3隔震原理
傳統(tǒng)的抗震是將房屋上部結構和地基牢牢地連在一起，地震時地面運動的能量經過地基毫無障礙地傳輸到上部房屋結構，使房屋發(fā)生震動和變形，當結構變形過大，達到某個極限時，房屋便發(fā)生破壞甚至倒塌。由建筑隔震支座組成的隔震層，能隔斷地震時產生的能量向地上建筑物的傳輸途徑，通過隔震層有效的吸收地震能量，使建筑物的固有周期避開地震最高能量的短周期。從而達到“ 地動而房不搖 ”。大幅度減少建筑物的地震響應，避免結構損壞，地震沖擊波過后建筑物能迅速復位，確保建筑物震后正常使用。
橡膠隔震支座在建筑設計中的運用
4.1工程概況
攀枝花市米易縣公安局機關業(yè)務用房和公安指揮中心工程，該項目為鋼筋混凝土框架結構，建筑類別為丙類建筑。建筑總高度為22.0m，總建筑面積為8963.2m2，地上5層，地下1層。地下一層層高5.7m，地上一層層高4m，第二層與第五層層高4.5m，第三層與第四層層高4.2m。
4.2抗震設計參數
4.2.1 設防烈度
該建筑場地的抗震設防烈度的7度(基本地震加速度為0.10g)。
4.2.2 場地類型及地震分組
建筑場地為Ⅱ類三組，場地特征周期Tg = 0.45s。
4.2.3 地震波加速度峰值
多遇地震時加速度峰值取為35.0 cm/s2 ，罕遇地震時加速度峰值取為220.0 cm/s2
4.2.4 減震目標
采用隔震技術使上部結構的地震響應降低一度，即將設防烈度降至6度（0.05g），改善結構的抗震性能，同時保證在風荷載和微小地震下上部建筑不產生微小振動，提高建筑的安全性能和舒適性。
4.3隔震方案
通過對建筑、結構施工圖的分析研究，將隔震層設置在一層底面（-4.600m）以下，地下室（基礎）以上，在一層柱底面（基礎頂面）安裝一個或多個建筑隔震支座，將上部結構與其下部結構隔開，以達到隔離地震能量、減小上部結構地震作用的目的。隔震支座位置按以下原則確定：
（1）隔震支座若放置在地下室柱頂面上，其形心應與柱截面形心重合；若放置在基礎柱頂面，其形心應與柱截面形心重合。
（2）隔震支座頂面標高的確定原則：不同規(guī)格的隔震支座其頂面宜設計在同一標高上。具體確定方法為：由一層地面結構標高減去隔震層梁板中最大一根梁的高度。（若地下室地面的結構標高是-4.600m，假設隔震層梁板中最大一根梁的高度為0.700m，那么支座的頂面標高即為-5.300m）。
（3）隔震支座底面標高的確定：由隔震支座頂面標高減去兩塊連接鋼板的厚度，再減去支座的高度即為支座底面標高。
4.4隔震支座布置
根據PKPM計算文件，提取出每根柱在一層底板下的最大軸力組合值，然后參照《建筑抗震設計規(guī)范》（GB 50011-2010）第12章第12.2.3條丙類建筑中隔震支座平均壓應力限值應小于等于15.0Mpa的規(guī)定，確定出每個隔震支座的直徑。本工程采用的隔震支座有LNR500型（普通疊層橡膠支座）、LRB600型（鉛芯疊層橡膠支座）、LNR800型（普通疊層橡膠支座）共三種型號，數目以及支座參數詳見表1。支座外形尺寸及其連接鋼板尺寸由生產廠家提供。
表1隔震支座信息匯總
5結構計算模型的正確性驗證及隔震結構的地震響應分析
采用CSI ETABS三維非線性結構分析軟件（該軟件是三維建筑結構分析的專用軟件），建立隔震和不隔震計算模型，驗證其計算模型的正確性并對隔震模型和不隔震模型進行多遇地震下的時程分析，并進行比較。得到以下結論
采用基礎隔震后，結構的周期延長了2.0倍多，地震作用大為減小；隔震后，結構的水平位移集中在隔震層，基底剪力、層間加速度大大減小，結構呈平動型；
隔震結構在多遇地震作用下的層間剪力比值為0.270
罕遇地震作用下隔震支座變形值均小于隔震支座容許水平位移；
隔震支座豎向抗壓承載力和抗拉承載力均滿足規(guī)范要求，不會出現傾覆。
隔震后水平地震作用計算的水平地震影響系數按（《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011-2010）12.2.5）中的公式
計算，其中為水平向減震系數，對本工程其值為0.300,；
為調整系數，對橡膠支座取0.80；
得出隔震后水平地震作用計算的水平地震影響系數：
6隔震層施工
6.1隔震支座上部樓板與節(jié)點設計
6.1.1 隔震層與上部結構的連接
隔震層頂部應設置梁板式樓蓋，隔震支座的相關部位應采用現澆混凝土梁板結構，以加強隔震層的整體性，現澆板厚度不應小于160mm。隔震層頂部梁、板的剛度和承載力，宜大于一般樓蓋梁板的剛度和承載力。并且隔震支座附近的梁、柱應計算沖切和局部承壓，加密箍筋并根據需要配置網狀鋼筋。
6.1.2 梁柱節(jié)點設計
為了保證隔震支座的安裝，建議隔震支座上部梁柱節(jié)點的最小平面尺寸如表15所示。梁柱節(jié)點的高度至少應取隔震層最大一根梁的高度。梁柱節(jié)點的形狀參見“建筑結構隔震構造詳圖，建議梁在節(jié)點處要適當加強。
表15 隔震支座上部梁柱節(jié)點的最小平面尺寸
6.2隔震支座的連接與安裝
6.2.1、主要連接構造
隔震支座上下各有一塊鋼板，即上下連接鋼板。連接鋼板與支座通過埋頭螺栓連接。施工時先將錨固套筒預埋在下柱混凝土中，通過連接螺栓與支座連接；然后安裝支座上部錨固套筒，最后澆筑上柱混凝土。具體關系見圖14：
圖14 支座連接示意圖
6.2.2、支座安裝施工說明
（1）支座底部的中心標高偏差不大于5mm，平面位置的偏差不大于3mm。
（2）單個支座的傾斜度不大于1/300。
（3）安裝次序：
1）加工螺栓、套筒和支座上下連接鋼板；
2）安裝螺栓套筒；
3）澆筑隔震支座下柱的混凝土，澆注過程中注意保證螺栓套筒位置固定；
4）混凝土達到強度要求后開始安裝隔震支座。先將隔震支座與上下連接鋼板用埋頭螺栓連接好，再把下連接鋼板對準下部螺栓套筒，用螺栓連接固定。其次將上連接鋼板對準上部螺栓套筒，用螺栓連接固定，然后綁扎上部梁的鋼筋、支模、澆筑混凝土。
（4）在支隔震層模板和澆筑混凝土時，對四周的隔震支座必須設置臨時橫向支撐，避免隔震支座發(fā)生水平位移。
（5）隔震支座連接板、螺栓外露部分及螺帽均應采取防銹處理。
6.3其它注意事項
通過隔震支座將下部結構與上部結構完全分隔開來，地震作用下，支座隔離了大部分地震能量，上部結構內力大大減小，但是位移會有所增大。根據計算，罕遇地震下隔震層最大位移達到8.6cm?！督ㄖY構抗震設計規(guī)范》（GB50011-2010）12.2.7規(guī)定，為了使隔震支座完全發(fā)揮效用，上部結構的周邊應設置豎向隔離縫，縫寬不宜小于各隔震支座在罕遇地震下的最大水平位移的1.2倍且不小于200mm。根據此，需保證上部結構能夠無障礙的發(fā)生200mm（最大位移值1.2倍）的平動。因此，施工中有以下主要注意事項：
1、若隔震支座不在同一標高處，為了更好的傳遞地震力，在錯開的位置宜加大節(jié)點截面，必要時可增設剪力墻。錯層處隔震逢不宜小于200mm。
2、隔震層如有砌筑墻不應阻礙隔震層自由平動，要留出200mm的隔震縫，參見圖15。
3、連接上下部結構的各種管道在穿過隔震層時需要采用柔性連接。
4、采用鋼筋接地的避雷設備，應設置跨越隔震層的柔性接地配線，并留大于200mm的多余長度。
5、在建筑物四周200mm范圍內不應有任何高度超過隔震層的物體，以保證地震時隔震層的水平位移不受限制。隔震支座頂面標高宜位于室外地平面以上，若位于地平面以下，則需要挖掘隔震溝，溝寬不小于200mm，并做好排水。
6、通往地下的樓梯和一樓通往室外的踏步應該在隔震層標高處斷開。
7、以上具體構造詳見《建筑結構隔震構造詳圖》(03SG610-1)。
8、其它未竟事宜參見《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011-2010）。
參考文獻：
1、 《建筑結構隔震構造詳圖》(03SG610-1)
2、 《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011-2010）
第6篇：簡述結構抗震設計原則范文
關鍵詞：結構概念；建筑；結構設計；應用
中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號：
隨著我國經濟及科技的不斷發(fā)展，計算機的相應算法也逐步趨于成熟，結構設計更是被廣泛的應用到了結構工程當中，在長時間不懈努力下，建筑結構設計取得了較大的進步，要想設計出一個優(yōu)秀的結構工程，相應的工程師必須具備豐富的經驗及先進的設計理念。一般而言，結構概念設計所針對的是實踐當中的力學分析或制度規(guī)定無法準確或精確的問題，不用計算，按照相應的設計原則、力學關系、設計理念，從整體或全局角度解決相應建筑工程當中的布置和細微的應急措施。
簡析結構概念
所謂的結構概念就是沒有通過準確值進行計算，尤其是對那些難以作出準確分析的問題，根據整體結構同子結構體系之間力學關系、經驗教訓、試驗等獲取的新想設計思想，然后對建筑結構進行合理布置。在建筑結構設計中應用結構概念，大大拓寬了設計師的設計思路。可是，傳統(tǒng)計算理論通常只強調如何提升整體建筑結構抗力，造成使用的混凝土等級也不斷提高，加大了配筋量，從而逐漸提高了工程造價。如果在建筑設計過程中設計師僅僅強調配筋率，就會出現胖柱、肥梁的問題。因為建筑結構很復雜，所以如果受到地震影響，加上材料的質量、抗震的精確度、安裝質量的優(yōu)劣等很多不確定因素，很容易造成設計結果同實際結果具有很大差距，所以至今為止還不能準確計算出作用效應。因為影響建筑結構設計的不確定因素有很多，所以建筑企業(yè)一定要充分重視結構概念在建筑結構設計中的應用。
在建筑結構設計中應用結構概念的意義
提高建筑結構設計的精確性及立體化
建筑結構的計算理論是從破損計算、經驗估算、概率極限狀態(tài)計算等等階段發(fā)展而來的。目前，我國建筑業(yè)通常采用的都是概率極限狀態(tài)理論知識。現階段，結構設計標準的基本準則就是極限狀態(tài)設計理論。雖然概率理論比較先進，但其計算方法在很大程度上都是相同的，所以和概率法非常相近。此外，如果在設計過程中只采用極限狀態(tài)理論難以對建筑承載能力進行準確的估計，所以建筑業(yè)一定要積極推廣并應用結構概念，從而較好的解決現有的結構設計標準當中無法準確計算建筑物承載力的漏洞，提高建筑設計的準確性。此外，因為建筑為一種空間立體的結構，又有大量的構件，并且這些構件的切連方式非常復雜，所以設計師進行結構設計的時候一定要對建筑結構體系進行整體上的布置。
提高建筑物的抗震能力
建筑設計師分析建筑結構的時候，通常都會忽略結構材料質量、結構空間作用、阻尼變化等各種因素對建筑的影響，從而增多了不確定因素，所以，進行建筑結構設計的時候，尤其是館員抗震設計的時候一定要充分結合結構概念，從而盡量發(fā)揮耗散地震的作用。
提升建筑設計水平
相應的結構設計師如果可以有效掌握結構概念方法，而且能夠充分應用于結構設計當中，就能夠有效提升建筑設計水平，促進建筑設計行業(yè)的不斷發(fā)展。
結構概念在建筑結構設計中的應用
拓寬設計思路
因為傳統(tǒng)結構實際的計算理論側重于建筑結構抗力的提升，所以導致建筑業(yè)逐漸提高對混凝土等級要求，加大配筋量，提高了建筑造價成本。下面筆者以建筑的抗震設計做例子，說明結構概念在建筑結構設計中的應用。在傳統(tǒng)方法中，通常都是設計師根據既定混凝土及尺寸來對結構的剛度進行準確計算，然后根據剛度的大小來計算相應地震力的大小，最終確定相應的配筋量。這種方法主要以提高建筑抗震性作用進行配筋，可是，增加結構的配筋率以后也會提高結構的剛度，所以提升了地震作用。然而，在結構設計中應用結構概念之后，就能有效過寬設計師的設計思路，進行建筑物的抗震設計的時候，絕不可以僅僅加強建筑物剛度，而要通過最科學、最合理的建筑結構來降低相應的地震作用。
結構概念應用于抗震結構設計
為了確保相應建筑物具有較高的抗震能力，設計是進行設計的時候一定要充分應用結構概念，從而在宏觀上有效控制結構的抗震性，要想達到這一目標，應從這樣幾方面著手：首先，選擇那些有利于建筑抗震性的場地，從而避免由于地面變形損壞相應建筑物的問題出現，在條件允許的情況下，可以采取相應措施穩(wěn)固建筑物的地基，保證建筑結構的抗震性；其次，進行基礎設計的時候，在相同的結構單元中不可以設置在不同性質地基上，還不可以使用不一致的地基形式，從而充分發(fā)揮地基的潛能；第三，建筑結構設計不僅要對稱，還要盡量簡單，從而保證結構的質量、剛度等都能發(fā)生比較勻稱的變化，降低由于地震作用形成的扭轉應力；第四，必須選擇合理的結構體系，相應的抗震構件應對稱，設置多個抗震的防線，從而防止某個部位成為建筑薄弱環(huán)節(jié)，結構的傳力也更加簡單；最后，建筑構件的連接必須特別堅固，還有具有相應的剛度，這樣才能在整體上提高結構的抗震能力，降低結構自重，減輕地基向建筑物所傳遞的震力。
結構概念在建筑結構設計中的應用原則
選擇科學合理的結構方案
一個設計的優(yōu)劣，評價標準為其是否具備較強的合理性及經濟性。結構設計中采用的結構體系及形式的可靠性是體現設計經濟及合理的重要方面。因而，設計師一定要全面分析材料質量、建筑設計要求、施工條件等，同相關施工負責人進行充分的溝通才能確定相應的結構類型，選擇最合理的結構設計方案。
科學選擇設計簡圖
設計簡圖為結構計算的一項基礎性內容，所以設計師可以充分利用設計簡圖對建筑結構進行分析。相應計算簡圖的懸著直接關系到建筑安全性，所以必須謹慎，一定要選擇科學合理的簡圖進行計算，否則很容易產生結構事故。
結論：
隨著生活水平的不斷提高，人們對于建筑設計的要求也是日益提高，比如建筑的抗震性、穩(wěn)定性、安全性等等。所以，相應的設計工程師必須充分重視對建筑結構的設計，積極應用結構概念，從而盡量設計出符合人們需求的優(yōu)秀的作品。
參考文獻：
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[3]程建偉.建筑結構設計中概念設計的應用與研究[J].低溫建筑技術,2009(8)
[4]韋潤忠.簡述建筑結構設計中的概念設計和經驗[J].科技資訊,2008(5)
第7篇：簡述結構抗震設計原則范文
關鍵詞：建筑；異形柱框架結構；設計
中圖分類號：TU198文獻標識碼： A 文章編號：
1 異型柱框架結構體系的特點
特點：①柱肢厚通常采用180～200mm，肢厚基本與填充墻等厚，框架梁寬也同墻厚，室內不凸出梁柱，便于使用又美觀，同時還增加了房間的使用面積，比相同形式的磚混結構可增加約8%～10%的使用面積；②柱的平面布置很靈活，異型柱結構的圍護墻通常是非承重的輕質隔墻，受建筑的限制較少，這使得房間布置更加靈活，可很好地滿足業(yè)主對大開間建筑的需求；③異型柱框架與矩形框架相比，抗震性能有明顯的提高，質量減輕是其抗震性提高的主要原因，此外，抗側剛度對抗震性能的提高也有一定的影響；④雖然增加了施工難度，但因擴大了使用面積，加之自重較輕，減少了基礎費用，綜合考慮總體經濟效益較好。
2 異型柱框架結構的設計要點
2.1 結構布置
與—般鋼筋混凝土框架結構相比，異形柱框架結構在結構布置時應注意以下要點：
（1）為了避免扭轉帶來的不利影響，結構平面宜盡量對稱，使平面和剛度均勻，兩個主軸方向應協(xié)調布置；如果有明顯的不對稱，應考慮扭轉對結構受力的不利影響。
（2）異形框架宜雙向設置，框架柱應對齊，框架梁應拉通，避免縱橫框架梁相互支撐，使結構形成空間受力并具有足夠的承載能力、剛度和穩(wěn)定性，同時具有良好的整體性和較好的抗震性能。
（3）為了避免過大的外挑和內收，防止樓層剛度沿豎向的突變，豎向布置應力求體型規(guī)則、均勻，盡量避免錯層。
（4）受力復雜部位的異形柱，宜采用一般框架柱。
2.2 適用的房屋最大高度和最大高寬
異形柱框架結構在6 度（0.05 g）抗震設防烈度區(qū)，房屋最大高度24 m，高寬比不宜大于4；異形柱框架在7 度（0.10 g）抗震設防烈度區(qū)，要求房屋高度小于35 m，層數小于12 層，建筑物的高寬比不宜大于5；在8 度（0.20 g）抗震設防烈度區(qū)，房屋高度小于25 m，建筑物的高寬比不宜大于4。另外，柱凈高與截面長邊之比，即長細比宜大于4 小于8。長細比小于4（即短柱），容易發(fā)生脆性剪切破壞；長細比大于8，易引起失穩(wěn)破壞。
2.3 抗震等級
抗震等級的高低，體現了對抗震性能要求的嚴格程度，它是計算和構造上保證結構延性和變形能力而采取的必要措施。抗震等級一般根據地區(qū)的抗震設防烈度、結構類型、結構高度來確定。由于異形柱框架其延性低于矩形柱框架，因此其抗震等級也高于同高度的矩形柱框架結構。
3 設計實例
3.1 工程概況
某建筑地下一層（層高3.6 m），地上7 層（層高3 m），頂層為坡屋頂，總層高為3×7＋3.6＝24.6 m。經過研究討論，該工程確定采用異形柱框架結構設計，地下本工程抗震設防烈度為7 度，異形柱框架結構的抗震等級為三級，異形柱結構彈性層間位移角限值為1/600，彈塑性層間位移角限值為1/60，軸壓比限值：L 形0.60，T 形0.65，十字形0.70。
3.2 平面布置
（1）鑒于異形柱受力復雜且抗震性能不好，能采用矩形柱的地方優(yōu)先采用矩形柱，對于臥室等對空間有要求的地方采用異形柱。
（2）設計時應和建筑師商量盡量使縱橫柱網軸線對齊拉通，震害表明柱網軸線不對齊形不成完整的框架，可能因扭轉效應和傳力路線中斷等問題引發(fā)嚴重震害。
（3）對于異形柱結構L 形柱宜采用兩肢等長的柱，但是由于建筑方案地下室一側為停車庫，為了保證車子出入的寬度，這一排異形L 柱均采用不等長的柱，但保證兩肢肢高比不超過1.6。
（4）在用PKPM 建模時，因為建筑圖中有部分軸線間離不大，若建兩個節(jié)點容易出現短梁，而且建兩個節(jié)點柱子只能布置在一個節(jié)點上，另一節(jié)點上的梁程序不可以搭在此柱上，這樣程序計算時容易出錯，所以對此問題的解決辦法是兩軸線間離不大時，一軸線上的梁柱采用偏心方式布置在另一軸線上，這樣就解決了短梁和不認梁搭柱的情況。
（5）電算建模中柱子配筋要采用雙偏壓原則，考慮雙向地震作用計算。
3.4 PKPM 計算
PKPM 計算結果，見表1、表2。
表1 周期、地震力與振型輸出文件（側剛分析方法）
表2 SATWE 位移輸出文件
PKPM 系統(tǒng)完成了異形柱的布置、計算、施工圖設計，但在異形柱布置時，要注意偏心、轉角的應用；在TAT 或SATWE計算時要知道異形柱的剛度計算、剛域計算、整體內力到柱肢內力的分配計算，特別是軸力的分配計算和異形柱的配筋計算；在繪制施工圖時要了解異形柱的構造要求和角點筋的配置，架立分布筋的設置。
3.5 其他方面
頂層托斜層頂的柱，規(guī)程沒涉及，它所受軸力、彎矩均不大，柱本身強度沒問題，關鍵是頂部結構的整體性能。設計人員自動把握抗震設計的異形柱結構不應有的錯層，原因是避免形成短柱，但樓梯處容易形成短柱，所以，在樓梯間兩側布置剪力墻，其他地方可用異形柱，但能用方柱的地方盡量用方柱。
4 結束語
第8篇：簡述結構抗震設計原則范文
關鍵詞：連續(xù)梁結構；震害損傷；震害控制
1.連續(xù)梁結構震害的損傷因素分析
根據橋梁結構震害的調查文獻研究，以及結合實際的工程施工經驗和規(guī)范標準，我們基本可以確定連續(xù)梁結構震害損傷的因素，具體情況如：
（1）上部結構震害。其中包括移位震害和碰撞震害兩種，前者是橋梁伸縮縫和支座在地震的破壞作用力下，梁板出現縱向移動、橫向錯位和平面轉動等；后者則結構梁板之間、邊跨和搭板之間、邊跨和橋臺之間在地震的破壞作用力下，出現互相碰撞的破壞現象。（2）支座震害。連續(xù)梁的支座連接部位，是抵抗地震作用相對薄弱的位置，在破壞性的地震作用力下，如果支座存在缺陷，或者所采用的材料存在質量問題，則容易出現位移、與上下部結構脫離、喪失承載力等破壞現象。（3）下部結構震害。其中包括橋墩彎曲破壞、墩柱剪切破壞、框架墩破壞、橋臺破壞四種，橋墩彎曲破壞屬于塑性的破壞，表現出墩柱體開裂、混凝土塊剝落、內部鋼筋外露等現象，主要是因為在地震破壞作用力下，搭接或者焊接不牢固的縱向鋼筋，或者配筋不合理的箍筋，降低了墩柱的延性能力；墩柱剪切破壞屬于脆性破壞，容易造成墩柱和墩柱上部結構的坍塌，屬于較為嚴重的破壞現象；框架墩破壞是因為本身剪切強度不足，地震破壞作用力下，蓋梁、墩柱和節(jié)點等出現破壞；橋臺破壞，是在地震破壞作用力下，橋臺的地基失去承載力，從而出現滑移、碰撞、傾斜等震害現象。（4）基礎震害。表現為基礎土體滑動和軟化，主要是因為在地震破壞作用力下，地基的承載力下降，出現擴大基礎和重力式基礎，另外還會產生沙土液化現象，降低了沙土的摩擦力，同時在上部結構的慣性作用下，形成各種形式的樁基礎損傷破壞。
2.連續(xù)梁結構震害損傷的控制方法
鑒于連續(xù)梁結構震害損傷客觀存在的損傷因素，我們需要在評估分析連續(xù)梁結構抗震性能的基礎上，掌握橋梁震害風險的決策控制方法，最后針對損傷的連續(xù)梁，提出具體的控制方法。
2.1結構抗震性能的評估分析
連續(xù)梁結構震害損傷的控制，其前提是做好結構抗震性能的評估分析工作，以便選擇合適的加固方法，其中常見的評估分析方法包括以下三種：首先是正常使用極限狀態(tài)評估分析。具體原理是連續(xù)梁在地震破壞作用力下，結構處于極限狀態(tài)，損傷結構在經過維修之后，整體結構依然可以繼續(xù)使用，此時的評估分析對象主要是結構的損傷程度。其次是破壞控制極限狀態(tài)評估分析。這種極限狀態(tài)的評估分析，前提條件是結構在地震破壞作用力下，能夠將地震的反應控制在允許范圍內，并且一旦超出規(guī)定要求的范圍之外，就會出現后期加固維修技術困難和成本疊加。再次是結構倒塌極限狀態(tài)評估分析。這種極限狀態(tài)，表明結構在地震破壞作用力下，已經出現嚴重的結構破壞，即便進行維修，也沒有任何再次利用的價值，但仍然需要保證在沒有任何外部附加荷載力的情況下，整體結構不會倒塌，以免造成人員的傷亡和國家財產的加劇損失。以上三種連續(xù)梁結構抗震性能的評估分析方法，適用于橋梁不同震害因素損失分析，但同時需要借助反映普法、非線性經理分析法和非線性時程分析法，方有可能全面掌握結構震害損傷的破壞情況，為連續(xù)梁的結構加固設計施工提供可靠依據。
2.2結構震害風險的評估分析
作為連續(xù)梁結構震害損傷的控制決策前提，橋梁震害風險的評估分析，是建立在全面了解結構抗震性能評估分析基礎之上的，屬于控制決策理論的重要組成部分，我們應該從應用的層面，將其提升到方法理論體系的高度，在對震害風險評估基本問題進行歸納總結之后，結合相關的數字分析模型，建立震害風險評估的理論框架。在此，我們一方面需要掌握震害風險的發(fā)生概率，另一方面是從震害風險損失模型中，得出結構震害風險事態(tài)，藉此讓研究人員與決策人員在同一項目層面上展開充分交流。關于連續(xù)梁結構震害風險的評估流程，是在連續(xù)連使用期間遇到地震損害風險，針對具體的結構震害損傷，展開震害風險的評估分析，如果分析結果表示橋梁狀況良好，則依據規(guī)范進行常規(guī)的養(yǎng)護維修；如果分析結果表示橋梁損傷狀況嚴重，則需要分析和篩選風險源，并分析結構的力學性能和劃分風險等級，然后做出合理的科學控制措施決策。至于橋梁震害風險的決策方法，主要有如下兩種：一種是基于滿意準則的決策方法，這種方法是秉著有效控制橋梁震害風險的基本原則，結合相關的決策效用函數，確定風險發(fā)生的概率和估測損失的大小，然后決策基本風險事態(tài)的控制；另外一種是基于最優(yōu)原則的決策方法，旨在有效組合各種風險，然后利用貝葉斯等概率精算方式，預估風險發(fā)生概率和風險損傷程度，以及利用隨機的優(yōu)勢，進行震害風險控制的決策。
2.3震害結構加固決策的總體構思
連續(xù)橋梁震害的結構加固決策，需要根據橋梁結構具體的震害損傷程度，制定具體的控制方案。在對于所有遭受地震破壞的連續(xù)梁結構，加固控制需要滿足四方面的基本要求：一是提高橋梁結構的承載能力，確保可以滿足正常使用狀態(tài)的承載要求；二是改善截面腹板受力情況，控制裂縫損傷的擴大；三是改善截面翼緣部分的受力情況，防止橋梁上部結構混凝土受到擠壓破壞；四是提高整體結構外形的完整性，滿足行車的基本要求。為此，橋梁的加固控制，首先需要處理震害結構裂縫，采用壓漿法修補寬度大于或者等于0.1m的裂縫；對于寬度小于0.1m的裂縫，采用封閉法進行修補；對于梁間位移產生的裂縫，要采用布筋修補法進行修補。其次是修補掉塊或者剝落的混凝土，主要針對受力過大時，局部構件混凝土剝落或者松動掉塊的問題，需要將這些混凝土剔鑿，然后在清洗干凈后，利用環(huán)氧砂漿進行修補。再次是增強腹板，將鋼板固定在腹板位置，或者粘貼碳纖維，以增強腹板的截面剛度，提高橋梁下部結構的抗拉力和承載力。最后是加固改造翼緣，可以置換混凝土或者增設鋼筋的方法，提高橋梁上部結構截面的抗壓能力。除此之外，我們還需要結合結構震害損傷的具體情況，動載試驗和靜載試驗損傷結構，合理安排加固施工的順序，避免加固過程中造成損傷結構的二次損傷，一般的加固施工順序為：清洗上部結構混凝土畸形表面―復位錯位梁體結構―修補梁體結構裂縫―將鉚釘打入腹板―將構造鋼筋和鋼筋網片植入翼緣破損位置―將混凝土灌注到翼緣破損位置―將防腐劑涂抹于加固鋼板上。
3.結束語
綜上所述，連續(xù)梁結構震害的損傷，常見的有上部結構震害、支座震害、下部結構震害、基礎震害幾種，這些震害損傷因素，嚴重威脅橋梁使用的安全性。為此，我們在評估分析連續(xù)梁結構抗震性能的基礎上，同時借助反映普法、非線性經理分析法和非線性時程分析法，全面掌握結構震害損傷的破壞情況和掌握橋梁震害風險的決策控制方法，最后針對損傷的連續(xù)梁，提出合適的加固方法。
參考文獻
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第9篇：簡述結構抗震設計原則范文
市場經濟高速發(fā)展的情況下，建筑開發(fā)商為降低房屋造價，較以往更為重視結構含鋼量。一般在設計合同內對含鋼量加以限制，這就對結構設計提出了更高的要求。作為結構設計師總是希望越安全越好，但作為投資方總是希望成本越低越好。建筑結構設計原則應該是：在安全、符合現行國家規(guī)范前提下，做到經濟合理。
多高層鋼筋混凝土住宅建筑要做到節(jié)省用鋼量就必須從宏觀上定性掌握，微觀上定量控制。以下從幾個方面來簡述在實際工程中減少含鋼量行之有效的措施。
1.合理的建筑方案
結構設計人員應積極介入建筑方案的設計過程，提醒方案設計人員在滿足建筑功能布局要求的前提下盡量考慮到結構規(guī)范的限制。一般結構體系的不規(guī)則主要受建筑方案不規(guī)則的影響，主要表現為平立面形狀及豎向構件的連續(xù)性等方面。影響建筑物結構用鋼量的宏觀因素，首先是建筑物的體型（平面長度尺寸及長寬比、豎向高寬比、立面形狀等），其次是柱網尺寸、層高以及主要抗側力構件所在位置等。優(yōu)化建筑方案換言之選擇適合的結構類型，這是問題的關鍵所在，其實這一步是建筑與結構的綜合體現。一個經濟性較高的工程，一開始就決定在建筑的方案里面了。
2.合理輸入電算計算參數，合理控制規(guī)范要求的各項指標
目前國內使用較為普遍的電算軟件SATWE，有大量的參數需要用戶自定，這些參數的確定直接影響著含鋼量的變化，因此， 必須弄清楚每個參數的內在核心意義，才能正確地選擇。如周期折減系數、梁彎矩放大系數、梁剛度放大系數及各項地震錄入信息。透徹理解《抗規(guī)》、《高規(guī)》、《高規(guī)補充規(guī)定》中提出的各項重要指標性要求，如六項比值指標：軸壓比、剪重比、剛度比、位移比、周期比和剛重比，各項指標都存在間接或者直接的聯(lián)系，是結構布置合理與否的真實反映；過剛或過柔的結構也是不合理的，過剛的結構換言之就是結構將吸收過多的地震力，代價就是用構件來抗力，也就是含鋼量會增加。而過柔結構本來就是不符合結構穩(wěn)定性的要求了，所以結構的合理性原則就是平衡和恰到好處。對于計算結果要進行認真分析，不能拿來就用。對個別計算結果明顯不合理的部分，要采用多種計算方法或力學概念去分析，然后按照合理的計算結果和構造再進行配筋。
3.從常見構件設計的角度控制含鋼量
3.1剪力墻配筋控制
首先必須是結構合理布置，那么邊緣構件的配筋通常采用構造配筋。其次邊緣構件分為加強部位和非加強部位兩類，前者必須按約束邊緣構件配筋，后者則按構造邊緣構件配筋。不管是節(jié)點區(qū)還是其余墻段，前者的配筋量均遠大于后者，因此在結構設計中嚴格區(qū)分抗震墻的加強部位和非加強部位，對鋼筋用量而言是具有很大意義的，而隨意擴大抗震墻的加強部位肯定會增加用鋼量。抗震墻如能合理地布置、截面合理取值，其配筋多半不是內力控制配筋而是構造配筋，這樣其節(jié)點區(qū)主筋、箍筋以及墻段的水平分布筋的配筋率都可按規(guī)范規(guī)定的最小配筋率配置。即使因建筑物的重要性等級較高而需要提高其配筋率，也應控制在較小的幅度內，否則將大幅增加用鋼量。
3.2柱配筋控制
設計中應通過混凝土強度等級的合理確定來控制其截面尺寸和軸壓比，使絕大部分柱段都是構造配筋而非內力控制配筋，此時柱主筋就可以按規(guī)定的最小配筋率或比其略高的配筋率選擇主筋規(guī)格；至于柱箍筋的體積配筋率，由公式可以看出，采用高強度鋼筋比低強度鋼筋更可節(jié)省用鋼量。多層及高層住宅建筑通常由于層高不大，柱主筋完全可以每兩層連接一次，既減少了豎向鋼筋的接頭數量，又節(jié)約了鋼筋。
3.3梁配筋控制
梁配筋大多由內力控制，但仍有小部分由最小配筋（箍）率控制。從梁主筋最小配筋率及梁箍筋配箍率公式中可以看出，要使梁的用鋼量不太高，一是混凝土強度等級不宜過高，二是采用高強度鋼筋，前者不僅可降低最小配筋（箍）率，更重要的是有利于作為受彎構件的梁的抗裂性能。對截面寬度較小的梁，當配筋量較大時往往需要放2～3 排鋼筋，無疑將減小梁的有效高度，因此當不影響使用或建筑空間觀感時，梁寬宜略為放大，盡量布置成單排主筋，尤其是梁截面高度不太大時，以達到節(jié)省鋼筋的目的。梁承受集中荷載處要配置附加橫向鋼筋（加密箍筋及吊筋）。正常結構布置的樓層梁，每一處集中荷載一般都不太大，在通常情況下，僅在梁側配置加密箍筋已經足夠，若再加配吊筋則已能承受更大的集中荷載。但設計中盲目加大吊筋直徑，既沒必要又會造成鋼材的浪費。
3.4樓板配筋控制
現澆混凝土樓板的厚度通常在100或以上，在此條件下宜將板跨增大，使其配筋為內力控制而非構造配筋，按此結果樓板配筋只有采用高強鋼筋才能達到節(jié)省用鋼量的目的。對于大跨度雙向板，由于板底不同位置的內力存在差異，設計中不宜以最大內力處的配筋貫通整跨和整寬。為了節(jié)省用鋼量，一般應分板帶配筋， 其次當板底筋間距為100或150時，不需將每根鋼筋都伸入支座，其中約半數鋼筋可在支座前切斷。當板面需要采用貫通面筋時，貫通筋的配筋通常不需也不宜超過規(guī)定的最小配筋率， 支座不足夠時再配以短筋，這樣既符合規(guī)范規(guī)定又可節(jié)省用鋼量。
3.5構造鋼筋控制
按照理論來說，當構件的配筋按照規(guī)范要求的最少配筋率來配置鋼筋是最經濟的，然而由于各種條件限制，對于不同類型的構件是難于實現的的。故各構件經濟的配筋率如下：板配筋率控制0.25～0.5%；梁構件配筋率控制0.5～1.2%；柱、剪力墻屬受壓或偏心受壓構件，其配筋一般由構造控制，在滿足最小配筋率基礎上，適當提高配筋率即可；基礎等以沖切、抗剪控制的混凝土構件，滿足受力及最小配筋率即可。
按照現行規(guī)范規(guī)定，構件最小配筋率與混凝土強度和鋼筋強度有關。對于構造鋼筋而言，選用HRB400級鋼筋可大大降低最小配筋率，尤其在樓板配筋中體現的更加充分。對于剪力墻、柱、粱等構件選用HRB400級鋼筋，可以充分利用其高強度，可以大大降低鋼筋耗鋼量，對鋼筋加工、綁扎、施工周期都有很大的益處。推廣使用HRB400級鋼筋并不是浪費，而是充分利用鋼筋的高強度，降低鋼筋含量，節(jié)省成本的一種舉措。故建議于結構設計過程中多采用HRB400鋼筋，可大大降低結構的含鋼量。
4.結語
美國抗震專家Mark Fintel說過，一個國家的抗震政策（體現在規(guī)范上），實際上是一個國家的政府愿意為他的人民在抗震方面投多少保險。所以國家富了，可多投些保險費，窮國只能適當少投。中國并非一個富有的國家，所以在某種程度抗震投入上來說相對于美國是應該減少或者是持平的。這是新時期建設對結構設計工作者提出新的要求，我們必須在確保設計滿足結構安全，滿足國家規(guī)范，盡可能合理的前提下，再對各結構構件進行精細化設計，使結構用鋼量盡量控制在一個經濟合理的范圍內。
參考文獻
[1] GB50010-2002混凝土結構設計規(guī)范[S]. 中國建筑工業(yè)出版社，2002.
[2] JGJ 3―2002高層建筑混凝土結構技術規(guī)程 [S]. 中國建筑工業(yè)出版社，2002.