導語：如何才能寫好一篇建筑抗震設(shè)計概念，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關(guān)鍵詞：地震作用；抗震概念設(shè)計；場地；抗震措施

Abstract：According to the features of earthquake action，it set forth importance of "concept design" in structural seismic design and corresponding design principles.Taking improving the integral seismic performances of structure in consideration new idea is embodies in seismic design，which can be used as references by designers in the future.

Key words：earthquake action；seismic concept design；site；seismic fortification measures

地震是地球內(nèi)部構(gòu)造運動的產(chǎn)物，是普遍存在的一種自然現(xiàn)象，由于地震作用的隨機性、復雜性、藕聯(lián)性，每次地震所產(chǎn)生的波形各異，因而其對建筑物的作用各不相同，所產(chǎn)生的破壞程度也千差萬別。地震對建筑物的作用與建筑物自身所固有的自振周期、場地土的動力特性有關(guān)，但因結(jié)構(gòu)計算中計算模型、自振周期、材料性能、基礎(chǔ)類型以及阻尼變化等均與實際情況存在差異，使得抗震計算時所考慮的地震作用無法準確估算，因而，在進行結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計時，不能完全依賴地震作用計算，更要綜合考慮多種因素，切實做好建筑抗震概念設(shè)計。

1 抗震概念設(shè)計的含義

抗震設(shè)計是通過地震作用的取值和抗震措施共同實現(xiàn)的，通過總結(jié)歷次地震災(zāi)害后發(fā)現(xiàn)，對于結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計來說，“概念設(shè)計”比“數(shù)值計算”更為重要。結(jié)構(gòu)抗震性能的決定因素是良好的“概念設(shè)計”，也就是說，“概念設(shè)計”是結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的首要問題。所謂“概念設(shè)計”是指在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，既要著眼于結(jié)構(gòu)的整體地震反應(yīng)，又按照結(jié)構(gòu)的破壞機制和過程，靈活運用抗震設(shè)計準則；既要把握整體布置的大原則，又兼顧了關(guān)鍵部位的細節(jié)，從根本上解決了結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的問題，有效地提高了結(jié)構(gòu)自身的整體抗震能力。

2 抗震設(shè)計的一般原則

2.1場地和地基

建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下的破壞情況有四種：

（1）地震時，在水平和豎向振動作用下，建筑物的內(nèi)力和變形驟增，甚至結(jié)構(gòu)的受力形式發(fā)生改變，最終導致建筑物承載力不足甚至于喪失或者變形過大而破壞。

（2）地震作用下，由于節(jié)點強度不足、延性不夠、錨固失效，使得結(jié)構(gòu)構(gòu)件缺乏可靠的連接，建筑物喪失整體性而遭破壞。

（3）地震作用下，由于地基承載力下降或地基土液化，使得地基部分失效甚至于完全失效，最終導致建筑物傾斜、倒塌。

（4）由地震引發(fā)的次生災(zāi)害如火山、洪水、滑坡、泥石流等造成建筑物的嚴重破壞。

所以場地的選擇是建筑抗震設(shè)計成功的第一步，從選址工作開始就應(yīng)該選擇對抗震有利的地段，盡量避開不利的地段，避不開時應(yīng)采取有效措施確保地基的穩(wěn)定性；任何情況下均不考慮在抗震危險地段建造建筑物。

2.2規(guī)則性建筑

在建筑的方案設(shè)計階段就應(yīng)該盡量采用規(guī)則建筑方案，即建筑平、立、剖應(yīng)規(guī)則、簡單、對稱；結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度、材料強度和質(zhì)量的分布應(yīng)均勻、連續(xù)，無突變，因為不規(guī)則的建筑在水平地震作用下也會產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動，進而破壞。

2.3合理的結(jié)構(gòu)體系

一個合理的結(jié)構(gòu)體系，首先應(yīng)有明確的計算簡圖和合理、簡潔的傳力途徑，對于不規(guī)則建筑，應(yīng)采用空間計算模型計算地震力，考慮扭轉(zhuǎn)藕聯(lián)影響，使其更接近實際工況。不在同一結(jié)構(gòu)單元混用受力體系，優(yōu)先選用現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，在多層砌體房屋中優(yōu)先采用橫墻承重的結(jié)構(gòu)體系，在底層框架抗震墻砌體房屋中，優(yōu)先采用混凝土抗震墻。體型復雜的建筑，設(shè)置合理的抗震縫將上部結(jié)構(gòu)分割成相互獨立、相對規(guī)則的結(jié)構(gòu)單元。

2.4計算結(jié)果的校核

一般來說，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，通常采用計算軟件進行抗震分析，這就要求設(shè)計人員對所用軟件的適用范圍、技術(shù)條件、計算模型等均有深刻的認識和充分的掌握，對所有計算結(jié)果，應(yīng)經(jīng)認真分析校核，只有經(jīng)分析判斷結(jié)果合理、有效后，方可用于工程實際。

2.5抗震構(gòu)造措施

對結(jié)構(gòu)構(gòu)件采用多道設(shè)防，嚴格按規(guī)范要求保證“強柱弱梁”，“強剪弱彎”，“強節(jié)點弱構(gòu)件”，加強節(jié)點連接，加強梁、柱端頭箍筋加密區(qū)的箍筋量。所用材料等級不低于規(guī)范要求的最低等級，從而有效減小材料的脆性，計算中還應(yīng)嚴格控制梁的相對受壓區(qū)高度。砌體結(jié)構(gòu)應(yīng)按規(guī)范要求設(shè)置圈梁、構(gòu)造柱等，有效約束砌體，提高砌體的延性和整體性。非結(jié)構(gòu)構(gòu)件比如框架填充墻兩端應(yīng)與柱有效拉結(jié)，附屬構(gòu)件女兒墻、雨篷、挑檐等除保證自身整體性能外，還應(yīng)與主體結(jié)構(gòu)有可靠連接和錨固。

結(jié)語

結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在日常設(shè)計工作中，必須學會熟練運用概念設(shè)計，并使這一理念貫穿于結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的整個過程當中，既要嚴格把握好設(shè)計的大原則，又要全面考慮諸多因素，最終才能保證設(shè)計的科學性和嚴謹性，為社會創(chuàng)造更多精品工程。

參考文獻

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[3]黃存漢.建筑抗震設(shè)計技術(shù)措施[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2001：29-31.

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關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；抗震；概念設(shè)計

Abstract: based on the analysis of earthquake disasters and derived the disastrous effects of the seismic design of building the macro control measures, called the construction structure in the anti-seismic concept design. In this paper, according to the earthquake damage to buildings of theoretical analysis, by comparing the seismic design theory, all countries seismic experiment and seismic design principle elaboration, from the building of the frame structure and structural ductility is also discussed in the building structural design of anti-seismic concept design content.

Keywords: building structure; Seismic; Concept design

中圖分類號：S611文獻標識碼：A 文章編號：

地震是一種不可預見的、危害極大的自然災(zāi)害，它能造成慘重人員傷亡和巨大的財產(chǎn)損失，而最主要的損失是由于建筑物的損壞引起，抗震就是針對這種災(zāi)害進行必要的防震措施，以降低災(zāi)害損失率，減少人員傷亡及財產(chǎn)損失，但是由于地震的不可預見性及建筑物的系統(tǒng)復雜性，因此抗震也是房屋建筑乃至一切土木工程最為困難的課題。

一、建筑結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計的理論概述

1.何謂建筑結(jié)構(gòu)的抗震概念設(shè)計

所謂的抗震概念設(shè)計就是指根據(jù)建筑設(shè)計者的經(jīng)驗和知識，運用其判斷能力和思維能力，對建筑結(jié)構(gòu)的細部構(gòu)造和整體方案進行決定，從而達到合理的抗震設(shè)計。抗震概念設(shè)計是結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的一種，結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計主要包括抗震概念設(shè)計、抗震構(gòu)造措施以及抗震計算設(shè)計。其中，抗震概念設(shè)計以及抗震計算設(shè)計這兩者應(yīng)該與抗震構(gòu)造措施進行有效地結(jié)合。在日常生活中，造成建筑物遭受震害的原因應(yīng)該是多方面的，抗震概念設(shè)計應(yīng)該針對各個方面的震害原因，保證建筑物抗震設(shè)計的效果?？拐鸶拍钤O(shè)計的主要內(nèi)容包括：采用隔震消能技術(shù)、保證非結(jié)構(gòu)構(gòu)件安全、提高結(jié)構(gòu)延性、采用合理抗震結(jié)構(gòu)體系、合理選用建筑體型、合理選用建筑結(jié)構(gòu)布置以及有利場地的選擇等等，其中，對非結(jié)構(gòu)構(gòu)件安全進行保證的目的在于確保建筑結(jié)構(gòu)的整體性。

2.建筑結(jié)構(gòu)的抗震概念設(shè)計的發(fā)展

我國在1990年1月頒發(fā)并開始施行的《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GBJ11-89中列出了工程設(shè)計中必須遵守的規(guī)定，來保證“抗震概念設(shè)計”在實際工程中的實現(xiàn)。2002年 1月實施的GB50011-2001《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》對抗震概念設(shè)計的要求作了更全面、更符合實際的規(guī)定,尤其是增加了“不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)的抗震概念設(shè)計”,在修訂過程中，編制組總結(jié)了2008年汶川地震震害經(jīng)驗，在2010年5月了新的抗震規(guī)范GB50011-2010《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》，這一系列的修訂和總結(jié)使得抗震概念設(shè)計在工程中的應(yīng)用更具體更明確地落到實處 ,切實提高了結(jié)構(gòu)的抗震能力。

由此可見“抗震概念設(shè)計”愈來愈受到國內(nèi)外工程界的普遍重視。

二、建筑物震害破壞形式分析

2008年，中國四川省汶川縣發(fā)生8級地震，強度大，波及面廣，北京、寧夏、云南、上海等十幾個省區(qū)市均有震感。本次地震是繼唐山大地震以來，我國發(fā)生的最為嚴重的地震，造成大面積房屋倒塌、道路破壞。從這次地震的震害資料中不難看出，許多房屋的破壞程度跟結(jié)構(gòu)體系及抗震構(gòu)造設(shè)計措施的合理性是密切相關(guān)的。以下就對建筑物震害破壞形式進行簡單的結(jié)構(gòu)分析。

1.場地條件限制首當其沖

在各種新聞報道中，專家們被問的最多的問題就是：“為什么在同一個地區(qū)，有些房子倒塌了，有些房子沒有倒塌呢？”這其中一個很重要的因素就是場地條件。一般所說的場地條件指的是地下工程地質(zhì)條件，例如基巖的分布比較復雜的，上面沉積的松散層也不均勻。而工程地質(zhì)條件是造成這種破壞差異的主因，不同的場地條件造成地震波放大或減弱，因此在低烈度區(qū)也有高烈度的現(xiàn)象，造成房屋倒塌或嚴重破壞。而在高烈度區(qū)也有低烈度現(xiàn)象，房屋未倒塌或嚴重破壞，這就是同一區(qū)域內(nèi)不同建筑受損情況不同的主要原因。

一般來說，基巖在震動的時候，基巖要把能量傳給上面的介質(zhì)叫土層，地震波在土層的傳播跟在基巖的傳播完全是另外一種方式，土一般對地震波有放大的作用，而且地形越復雜，那地震波傳來后會形成反射和折射，會加劇放大的效果。

2.框架結(jié)構(gòu)不是萬能的

在現(xiàn)在的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計領(lǐng)域，一直有結(jié)構(gòu)師堅持應(yīng)用“計算設(shè)計”的結(jié)果，認為框架結(jié)構(gòu)的抗震性能鐵定比磚混結(jié)構(gòu)的要好，經(jīng)資料顯示在這次汶川大地震中，卻出現(xiàn)了難以想象的情況。此次大地震中某建筑物整體倒塌，該建筑物為三層的框架結(jié)構(gòu)，附近的辦公樓雖然破壞嚴重，但是卻并未倒塌，該辦公樓為四層的砌體結(jié)構(gòu)。

為什么抗震性能比較好的框架結(jié)構(gòu)在這次大地震中的表現(xiàn)如此之差，甚至還不如抗震性能相對較差的磚混結(jié)構(gòu)？通過對照這兩個例子，可以發(fā)現(xiàn)純框架結(jié)構(gòu)也有結(jié)構(gòu)弱點。尤其是教學樓這種相對大開間、大窗口、懸臂走廊的結(jié)構(gòu)特點，一旦發(fā)生大的地震，縱、橫方向的剛度不均勻，極容易發(fā)生扭轉(zhuǎn)破壞。而且整個框架結(jié)構(gòu)只有一道防線，就是它的框架，尤其是柱，一旦柱子發(fā)生破壞，沒有其他約束措施，整個框架因喪失全部承載能力而倒塌。而砌體結(jié)構(gòu)的住宅或辦公樓，由于其開間小，所以縱、橫墻體多，只要嚴格按照規(guī)范設(shè)置圈梁和構(gòu)造柱，整體性和延性得到保障，結(jié)構(gòu)不至于發(fā)生脆性破壞而倒塌。

篇3

關(guān)鍵詞：概念設(shè)計、延性、地震作用效應(yīng)、構(gòu)件設(shè)計

中圖分類號：S611文獻標識碼： A

前言：

隨著計算機結(jié)構(gòu)分析軟件的廣泛應(yīng)用和普及，人們對結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件的依賴性也越來越大，各種結(jié)構(gòu)形式通過建立模型、抗震計算、文件輸出、繪制施工圖，這一系列復雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計就基本完成了。結(jié)構(gòu)設(shè)計這樣的程序化，讓多數(shù)年輕的設(shè)計師們誤以為：結(jié)構(gòu)設(shè)計就是體力活、熟練工種，沒有什么技術(shù)含量，有時甚至過分地相信計算軟件。

這樣的“工程師 ”只能稱只為繪圖員，因為計算機軟件有它的局限性、適用性和近似性：計算理論近似假定、結(jié)構(gòu)模型化誤差、非結(jié)構(gòu)構(gòu)件對結(jié)構(gòu)剛度的影響、結(jié)構(gòu)的實際阻尼...很多影響因素目前還無法給出準確的模型描述，只能靠概念和經(jīng)驗判斷。

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。抗震概念設(shè)計包含極為廣泛的內(nèi)容，選擇對抗震有利的結(jié)構(gòu)方案和布置，采取減少扭轉(zhuǎn)和加強抗扭剛度的措施，設(shè)計延性結(jié)構(gòu)和延性結(jié)構(gòu)構(gòu)件，分析結(jié)構(gòu)薄弱部位，并采取相應(yīng)的措施，避免薄弱層過早破壞，防止局部破壞引起連鎖效應(yīng)，避免設(shè)計靜定結(jié)構(gòu)，采取二道防線措施等等。應(yīng)該說，從方案、布置、計算到構(gòu)件設(shè)計、構(gòu)造措施每個設(shè)計步驟中都貫穿了概念設(shè)計。 那么什么是“建筑抗震概念設(shè)計”呢？下面我們一起來討論一下。

一、什么是抗震概念設(shè)計

《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》2.1.9條給出的解釋：根據(jù)地震災(zāi)害和工程經(jīng)驗等所形成的基本設(shè)計原則和設(shè)計思想，進行建筑和結(jié)構(gòu)的總體布置并確定細部構(gòu)造的過程。

抗震概念設(shè)計就是把地震及其影響的不確定性結(jié)合起來，設(shè)計時應(yīng)著眼于結(jié)構(gòu)的總體反應(yīng)，依據(jù)結(jié)構(gòu)破壞機制和破壞過程，靈活運用抗震設(shè)計準則，從一開始就全面合理地把握好結(jié)構(gòu)設(shè)計的本質(zhì)問題，顧及關(guān)鍵部位的細節(jié)，力求消除結(jié)構(gòu)中的薄弱環(huán)節(jié)，從根本上保證結(jié)構(gòu)的抗震性能。

二、為什么要進行抗震概念設(shè)計

1.實際地震的不可預知性

① 實際地震的大小是現(xiàn)有科學水平難以確定預估的，雖然在確定烈度區(qū)劃圖時盡量體現(xiàn)了科學性、準確性，但由于可供統(tǒng)計分析的地震資料有限，在一定地區(qū)發(fā)生超過設(shè)防烈度的地震是完全有可能的。

② 同一建筑場地的地面運動的不確定性，不同性質(zhì)的地面運動對建筑的破壞作用也不相同。

2.我國抗震設(shè)計的基本要求--兩階段，三水準等

兩階段：第一階段設(shè)計是抗震承載力驗算和相應(yīng)的構(gòu)造措施，以滿足第一水準的設(shè)防目標，并滿足第二水準的損壞可修目標；對大多數(shù)結(jié)構(gòu)，可只進行第一階段設(shè)計，而通過概念設(shè)計和抗震構(gòu)造措施，使結(jié)構(gòu)具有足夠的延性，以滿足第三水準的設(shè)防目標。對于有特殊要求的建筑、地震時易倒塌的結(jié)構(gòu)及有明顯薄弱層的不規(guī)則結(jié)構(gòu)，除了進行第一階段設(shè)計外，還應(yīng)進行第二階段驗算，驗算結(jié)構(gòu)薄弱部位的彈塑性層間變形，采取相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施，防止結(jié)構(gòu)倒塌，以滿足第三水準的設(shè)防目標。

三水準：“小震不壞，中震可修，大震不倒”。

三、抗震概念設(shè)計應(yīng)把握的重點問題

1.體系問題是結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)把握的頭等重要的問題，應(yīng)注意體系的合理性問題，優(yōu)先采用抗震能力強、延性好、耗能能力強、便于施工的具有多道防線的結(jié)構(gòu)體系（如采用設(shè)置耗能連梁的抗震墻結(jié)構(gòu)、框架-抗震墻結(jié)構(gòu)、框架-筒體結(jié)構(gòu)等，避免采用抗震能力較低的砌體結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、尤其是單跨框架結(jié)構(gòu)等），注意對承載力和剛度及延性的合理把握。

延性包括材料，截面構(gòu)件和結(jié)構(gòu)的延性。結(jié)構(gòu)延性一般用延性系數(shù)表示，它表示結(jié)構(gòu)極限變形（位移、轉(zhuǎn)角、曲率）與屈服變形的比值，也可以用位移延性系數(shù)，轉(zhuǎn)角延性系數(shù)等來表示。改比值越大，結(jié)構(gòu)的延性越好?；炷潦谴嘈圆牧?，其延性系數(shù)只有1~2，鋼筋是很好的延性材料，鋼筋混凝土延性主要是靠鋼筋的延性來實現(xiàn)的。

提高鋼筋混凝土梁的延性，主要有以下措施：

①合適的梁截面尺寸，以獲得適宜的配筋率，避免梁受拉鋼筋過多或出現(xiàn)超筋，使受壓區(qū)混凝土先被壓碎或剪切破壞。規(guī)范規(guī)定截面相對受壓區(qū)高度，對于一級抗震應(yīng)不大于0.25，對于二、三級抗震應(yīng)不大于0.35，且受拉鋼筋配筋率不大于2.5%。

②加密區(qū)箍筋不僅可提高梁的抗剪強度，防止剪切脆性破壞，還可加強對混凝土的約束和避免受壓縱向鋼筋產(chǎn)生屈服，改善梁的延性。

提高鋼筋混凝土柱的延性，主要有以下措施：

①控制鋼筋混凝土柱的柱壓比；

②盡量避免短柱，長柱的延性比短柱好；

③柱箍筋的加密，采用復合箍筋對改善柱的延性有好處，可以增強對混凝土的約束。

④柱箍筋的加密，采用復合箍筋對柱的延性有好處，可以增強對混凝土的約束。

提高鋼筋混凝土剪力墻的延性，主要有以下措施：

①控制鋼筋混凝土剪力墻的高寬比，使其大于2，這樣的剪力墻其受力性能接近于懸臂梁。

②盡量做有邊緣構(gòu)件的剪力墻，而且邊緣構(gòu)件的受力鋼筋要有很好的錨固；

③盡可能采用連肢剪力墻，它可以大大提高剪力墻的延性；

④當剪力墻很寬時，適當在剪力墻中有規(guī)則地開結(jié)構(gòu)洞。

在這里我想說一下，我們一些年輕的設(shè)計師們，通常為了降低建筑造價，減小剪力墻的墻垛，人為的加大了剪力墻直接的開洞尺寸，沒有形成連梁，使之各剪力墻孤立起來，不能有效的成為一個整體，而是“各自為政”。這樣的做法，取消了連梁作為剪力墻結(jié)構(gòu)的第一道防線，而是將剪力墻直接作為第一道防線。

2.結(jié)構(gòu)布置問題，應(yīng)采用概念清晰、傳力路徑明確的結(jié)構(gòu)布置，避免造成結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)、平面和立面的里出外進、豎向傳力構(gòu)件的間斷等其它不規(guī)則。注意把握抗震墻的合理間距問題、結(jié)構(gòu)的協(xié)同工作問題、上部結(jié)構(gòu)與地基基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)變形問題等。

3.結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的關(guān)鍵部位，注意對結(jié)構(gòu)體系的關(guān)鍵部位、結(jié)構(gòu)構(gòu)件等關(guān)鍵部位的把握，實現(xiàn)“強剪弱彎、強柱弱梁、強節(jié)點弱桿件及強柱根”的設(shè)計理念。注意對加強部位（豎向構(gòu)件的加強部位、樓面結(jié)構(gòu)的加強部位、地基基礎(chǔ)的加強部位等）的把握。

對于框架結(jié)構(gòu)，首先在梁端產(chǎn)生塑性鉸，消耗地震能量，產(chǎn)生塑性鉸后，結(jié)構(gòu)剛度下降，計算簡圖發(fā)生變化，地震作用減??；如繼續(xù)強震作用，則在部分柱底出現(xiàn)塑性鉸。主要采取的措施是在SATWE計算參數(shù)中利用梁端彎矩調(diào)幅系數(shù)，將梁固端彎矩進行調(diào)幅，從而實現(xiàn)強柱弱梁。

對于剪力墻結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)剛度一般很大，在底部宜出現(xiàn)塑性鉸，在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中采用底部加強區(qū)來提高其延性；當為聯(lián)肢剪力墻結(jié)構(gòu)時，首先在連梁中出現(xiàn)塑性鉸,吸收地震能量，同時建筑剛度減少，地震作用減少，如繼續(xù)強震作用，會導致聯(lián)肢墻部出現(xiàn)塑性鉸。采取的措施是：在剪力墻的端部以及墻交叉處設(shè)置暗柱。

四、如何做好抗震概念設(shè)計

1.抗震概念設(shè)計應(yīng)依托抗震設(shè)計的基本理論、清晰的力學概念，應(yīng)注重對地震災(zāi)害的調(diào)查及對地震經(jīng)驗的總結(jié)，注意發(fā)現(xiàn)并改進抗震設(shè)計方法，注重抗震設(shè)計實效。

2.抗震概念設(shè)計要求結(jié)構(gòu)設(shè)計人員，依據(jù)在學習和實踐中所建立的正確概念，運用正確的思考和判斷力，正確和全面地把握結(jié)構(gòu)的整體性能，并依據(jù)對結(jié)構(gòu)特性的正確把握，合理確定結(jié)構(gòu)的總體布置與細部構(gòu)造。

3.抗震設(shè)計應(yīng)考慮地震及其影響的不確定性和相關(guān)規(guī)律性，盡管地震影響具有不確定性，但震害調(diào)查分析表明其也具有一定的規(guī)律性：

① 一般情況下，震級大、震中距小時，對較剛性建筑物的破壞大；當震級大、震源深時，對遠距離較柔性的建筑物影響大。

② 場地條件（場地類別和覆蓋層厚度等）也直接影響結(jié)構(gòu)地震作用效應(yīng)的大小。

4.由于地震的不確定性和地震作用效應(yīng)的復雜性以及計算模型與實際情況的差異，抗震設(shè)計不能依賴計算。

五、結(jié)語：

總之，概念設(shè)計是影響結(jié)構(gòu)抗震性能的最重要因素。先進的設(shè)計思想可以通過概念設(shè)計充分的展現(xiàn)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計時要重視結(jié)構(gòu)概念設(shè)計，運用結(jié)構(gòu)概念設(shè)計從整體上把握結(jié)構(gòu)的各項性能，概念設(shè)計是結(jié)構(gòu)設(shè)計的核心和靈魂，它統(tǒng)領(lǐng)結(jié)構(gòu)設(shè)計的全過程。

參考文獻：

[1] GB50011-2010建筑抗震設(shè)計規(guī)范

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關(guān)鍵詞：建筑場地；建筑結(jié)構(gòu)；抗震；概念設(shè)計

引言

人們越來越重視建筑物的抗震可靠度概念設(shè)計，較好的運用抗震概念和原則是結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的必要前提，并且建筑抗震工作一直是建筑設(shè)計和施工的重點。因此必須重視建筑結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計，要求設(shè)計人員須將結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計與計算分析及構(gòu)造措施有機地結(jié)合起來考慮，并且同時也要做好相關(guān)方面的其他各項工作，以保證設(shè)計構(gòu)思的實現(xiàn)。

1.建筑物抗震概念設(shè)計相關(guān)內(nèi)容

抗震概念設(shè)計是抗震設(shè)計中的一個主要組成部分，其是基于震害經(jīng)驗建立的抗震基本原則和思想，包括工程結(jié)構(gòu)的總體布置和細部構(gòu)造。概念設(shè)計的基本內(nèi)容主要有建筑場地選擇；建筑選型與結(jié)構(gòu)布置；設(shè)置多道抗震防線；剛度、承載力和延性的匹配；結(jié)構(gòu)整體性的確保；非結(jié)構(gòu)部件處理。

2.影響建筑物結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的不確定因素

近年來，我國地震災(zāi)害事情頻繁發(fā)生，因此做好建筑物抗震性能設(shè)計已成為當今社會人們關(guān)注的重點課題之一。但是目前我國抗震設(shè)計水平遠未達到科學的嚴密程度，這就要求在進行抗震設(shè)計時應(yīng)從大的方面入手，做好抗震概念設(shè)計工作；并且通過震害分析加強建筑物的破壞規(guī)律的認識，從而取得了抗震設(shè)計經(jīng)驗，確定了結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計的要點。

2.1地面運動不確定性

眾所周知，在地震時的地面運動是多維的，地震動的各個分量對建筑物都起破壞作用。歷次地震中強震儀已經(jīng)多次記錄到地面運動的三個正交平動分量，即一個豎向分量和兩個水平分量，此外還有地面運動的轉(zhuǎn)動分量。

2.2結(jié)構(gòu)分析影響

在地震概念設(shè)計中影響結(jié)構(gòu)動力特性和動力反應(yīng)的因素有很多，如質(zhì)量分布的不確定性；基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)的協(xié)同作用；節(jié)點的非剛性轉(zhuǎn)動；偏心、扭轉(zhuǎn)及P-A效應(yīng)；柱軸向變形?？紤]或不考慮節(jié)點非剛性轉(zhuǎn)動的影響程度可達5～10%；考慮柱軸向變形，自振周期可能加長15%，加速度反應(yīng)可能降低8%；考慮P-A效應(yīng)可能增加位移10%。

2.3材料的影響

混凝土的彈性模量隨著時間及應(yīng)變程度而改變。隨著時間的增長，混凝土的彈性模量比施工完成后可能降低50%，在應(yīng)變增大的情況下還可能繼續(xù)降低，這意味著自振周期可能增長25%，減小加速度反應(yīng)10%。

2.4阻尼的變化

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)阻尼比一般為5%，但當受震松動以后阻尼比可達20-30%，自振周期差異達50%左右。如某項工程中一般阻尼比為10%，但是當收到松動后阻尼比就變成25%，此時的自振周期就為65%。

2.5基礎(chǔ)差異沉降的影響

基礎(chǔ)差異沉降的影響。按一般荷載設(shè)計的框架結(jié)構(gòu)，當?shù)卣鹣禂?shù)采用0.10，基礎(chǔ)差異沉降1cm可能造成設(shè)計彎矩72%的誤差，而這種誤差在設(shè)計中一般未予考慮。

2.6地基承載力

地基承載力?？紤]地震的偶然性以及短期突然加載的影響，在計算地震對地基的影響時，地耐力取值往往提高33-50%，這些數(shù)值都是人為估計，從而也帶來設(shè)計上的差異。

3.建筑結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計

3.1選擇合理的場地

在進行建筑物場地選擇時，首先要遵守場地選擇的原則，挑選對建筑抗震有利的地段，盡可能避開對建筑抗震不利的地段；任何情況下均不得在抗震危險地段上，建造可能引起人員傷亡或較大經(jīng)濟損失的建筑物，避開抗震危險地段，選擇好的抗震場所。

建筑物抗震危險地段一般是指地震時可能發(fā)生崩塌、滑坡、地陷、地裂、泥石流等地段，以及震中烈度為Ⅷ度以上的發(fā)震斷裂帶在地震時可能發(fā)生地表錯位的地段。

發(fā)震斷層：在過去3.5萬年以內(nèi)曾活動過一次，或在5萬年內(nèi)活動過兩次的地質(zhì)構(gòu)造上的斷層。

非發(fā)震斷層：與當?shù)氐牡卣鸹顒有詻]有成因上聯(lián)系的一般斷層，在地震時一般不會發(fā)生新的錯動，并且地下采空區(qū)屬于危險地段。

不利于抗震的地段：地形上是指條狀突出的山嘴，孤立的山包和山梁的頂部，高差較大的臺地邊緣，非巖質(zhì)的陡坡，河岸和邊坡的邊緣；從土質(zhì)上是指軟弱土、以液化土，故河道、斷層破碎帶、暗埋塘濱溝谷或半挖半填地基等，以及在平面分布上成因、巖性、狀態(tài)明顯不均勻的地段。

對于上述不利地段，應(yīng)提出避開要求；當無法避開時，應(yīng)采取有效措施。而選擇有利于抗震的場地一般是指位于開闊平坦地帶的堅硬場地土或密實均勻中硬場地土。在選擇高層建筑的場地時，應(yīng)盡量建在基巖或薄土層上，或應(yīng)建在具有較大“平均剪切波速”的堅硬場地土上，以減少輸入建筑物的地震能量，從根本上減輕地震對建筑物的破壞作用。

3.2建筑的平立面布置

一幢房屋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，因為對稱的結(jié)構(gòu)容易估計其地震時的反應(yīng)，容易采取構(gòu)造措施和進行細部處理。地震區(qū)的高層建筑，平面以方形、矩形、圓形為好；正六邊形、正八邊形、橢圓形、扇形也可以；不宜采用有較長翼緣的L形、T形、U形、H形、Y形等平面形狀，同時也要注意不規(guī)則的平面類型布局和建筑物的立面布置，在地震區(qū)高層建筑的立面應(yīng)采用矩形、梯形、三角形等均勻變化的幾何形狀，盡量避免帶有突然變化的階梯形立面。如圖1建筑立面布置圖。

3.3結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置

結(jié)構(gòu)材料的選擇要從抗震角度考慮，作為一種好的結(jié)構(gòu)材料，其結(jié)構(gòu)材料應(yīng)具備：延性系數(shù)高（如鋼結(jié)構(gòu)）；強度，重力比值大（如輕質(zhì)高強材料）；勻質(zhì)性好；正交各向同性（變形相同）；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。

現(xiàn)在建筑物一般采用混凝土結(jié)構(gòu)，應(yīng)為其具有現(xiàn)場澆筑，整體性好、就地取材、造價較低、有較好的抗側(cè)移剛度和保護非結(jié)構(gòu)構(gòu)件以及良好的設(shè)計可保證結(jié)構(gòu)的延性等優(yōu)點，但是其在周期性往復荷載作用下，剛度因裂縫而降低；構(gòu)件開裂處鋼筋的塑性拉伸，使裂縫不能閉合；在低往復荷載下，桿件塑性鉸區(qū)混凝土產(chǎn)生反向裂縫導致混凝土破碎，產(chǎn)生永久性的剪切滑移。因此正確認識建筑物抗震機構(gòu)，才能確保建筑物的穩(wěn)定性。

3.4確保結(jié)構(gòu)的整體性

建筑物的結(jié)構(gòu)應(yīng)具有連續(xù)性，因此采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其整體性和連續(xù)性較好，薄弱部位――施工縫；半預制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)預制樓板端部做成齒槽狀，將少數(shù)肋伸入混凝土墻內(nèi)，保證整體性。

3.5剛度、承載力和延性的匹配

建筑并不是愈剛愈好，二者應(yīng)相互匹配，要剛度、承載力要與延性想匹配：①鋼筋混凝土剪力墻體系就是適應(yīng)這一觀念而設(shè)計的，其特點為抗側(cè)移剛度大，自振周期較短，地震作用較大；若增加墻厚和數(shù)量、減小橫墻間距，則剛度增加，但地震反應(yīng)加大。②框架一剪力墻結(jié)構(gòu)可能會因承載力不足而破壞，其自振周期的大小決定于抗震墻的數(shù)量。數(shù)量少而薄，剛度低，周期就長，地震剪力就小，但抗側(cè)移能力也低。③就是剛性與延性這對于有框架和抗震墻或由框架和支撐組成的雙重體系中，框架剛度小，承擔的地震剪力小，而彈性極限變形大；墻體或豎向支承剛度大，承擔的地震剪力大，而彈性極限變形小；在往復地震動的作用下，墻體和支承由于彈性變形能力差而出現(xiàn)裂縫、桿件屈曲，水平抗力降低，而此時的結(jié)構(gòu)層問位移角遠小于框架的彈性極限變形值，框架的水平抗力未得到發(fā)揮；由于體系中各抗側(cè)力構(gòu)件的剛度與延性的不匹配，造成各構(gòu)件不能同步協(xié)調(diào)地發(fā)揮水平抗力，出現(xiàn)先后破壞的各個擊破情況。

4.結(jié)束語

綜上所述，在面對日益重要的建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計，以及近年來多發(fā)地震災(zāi)害，加強建筑物的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計已成為目前我國建筑工程建設(shè)中的首要任務(wù)。因此加強設(shè)計人員在日常設(shè)計工作中，必須學會熟練運用概念設(shè)計，并使這一理念貫穿于結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的整個過程當中，既要嚴格把握好設(shè)計的大原則，又要全面考慮諸多因素，最終才能保證設(shè)計的科學性和嚴謹性，為社會創(chuàng)造更多精品工程。

參考文獻

[1]曾慶玲.抗震結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計[J]，黑龍江水利科技，2010：09-10.

[2]陳建華，于明.關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計的一些思考[J].低溫建筑技術(shù)，2010：11-12.

篇5

關(guān)鍵詞:工程建筑地震概念建筑設(shè)計

我國地震活動頻度高、強度大、震源淺、分布廣,是一個地震多發(fā)國家。地震是一種多發(fā)性的隨機震動,其復雜性和不確定性很難把握,要準確預測建筑物震害的特性和參數(shù),目前還很難做到。抗震慨念的設(shè)計強調(diào),在工程設(shè)計一開始,就應(yīng)把握好場地條件和場地土的穩(wěn)定性、能量輸入、建筑物的平、立面布置及其體形、結(jié)構(gòu)體系、剛度分布、抗側(cè)力構(gòu)件的布置、構(gòu)件延性;材料與施工質(zhì)量等幾個主要方面。

1.場所是建筑物抗震先決條件

設(shè)計應(yīng)盡量避開對建筑抗震不利的地段。這一點,在礦山設(shè)計選擇工業(yè)場地時,由于可選擇的余地較大,顯得更為重要。對抗震不利地段,就地形而言,一般是條狀突出的山嘴,孤立的山包和山梁的頂部,高差較大的臺地邊緣,非巖質(zhì)的陡坡,河岸和邊坡的邊緣,可能發(fā)生崩塌、滑坡、地陷、泥石流等地段。就場地土質(zhì)而言,一般是軟弱土、易液化土,古河道、斷層破碎帶或半挖半填地基等。一般情況下,遇到不利地段時,宜采取避開的方案,實在無法避開時,應(yīng)采取有效措施,盡量使建筑物場地選擇在基巖或薄土層上,或具有較大平均剪切波速的堅硬場地土上,從而減少地震能量對建筑物的輸入。

2.建筑平面的布局要有科學性

建筑平面和立面的規(guī)整性,是結(jié)構(gòu)設(shè)計中的一個十分重要的基礎(chǔ)。在建筑平面、立面設(shè)計中,宜盡可能簡沽、規(guī)則,合理設(shè)置防震縫、結(jié)構(gòu)質(zhì)量中心與剛度中心相一致。對于結(jié)構(gòu)平面布置不規(guī)則的房屋,質(zhì)量中心與剛度中心往往不容易重合,在地震作用下會產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng),大大加劇地震的破壞力度。建筑立面設(shè)計時,應(yīng)避免采用帶有突然變化的階梯形立面,并盡可能降低房屋的重心,突出屋面建筑部分的高度不應(yīng)過高,以免地震時發(fā)生鞭梢效應(yīng)。當建筑平、立面設(shè)計中不可避免采用嚴重不規(guī)則的設(shè)計方案時,應(yīng)盡量在適當部位設(shè)置防震縫,將體型復雜、平面特別不規(guī)則的建筑布局,分割成幾個相對規(guī)則的獨立單元。

3.合理地進行結(jié)構(gòu)選型與布置

在結(jié)構(gòu)選型方面,應(yīng)根據(jù)建筑的重要性、設(shè)防烈度、房屋高度、場地、地基、基礎(chǔ)、材料和施工等因素,經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟比較后綜合確定。常見的結(jié)構(gòu)類型按照抗震性能優(yōu)劣依次是:鋼結(jié)構(gòu),型鋼混凝土結(jié)構(gòu),混凝土-鋼混合結(jié)構(gòu),現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),預應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu),裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),配筋砌體結(jié)構(gòu),砌體結(jié)構(gòu)等。

結(jié)構(gòu)布置的平面布置力求對稱,豎向布置力求均勻。在采用純框架結(jié)構(gòu)的高層建筑中,應(yīng)盡量避免將樓梯踏步斜梁和平臺梁,直接與框架柱相連,這樣會使該柱變成短柱。地震時容易發(fā)生剪切破壞。另外,裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),不宜在高烈度區(qū)使用,此類結(jié)構(gòu)存在致命的抗震弱點,唐山、汶川地震和國外的一些統(tǒng)計資料已經(jīng)充分證明。

4.確保結(jié)構(gòu)的整體性

結(jié)構(gòu)的整體性是保證結(jié)構(gòu)各部件在地震作用下協(xié)調(diào)工作的必要條件。要確保結(jié)構(gòu)具有足夠的抗震可靠性,就要使結(jié)構(gòu)在地震作用下不喪失整體性。結(jié)構(gòu)應(yīng)具有連續(xù)性,構(gòu)件之間的連接要可靠。海城、唐山、汶川地震中,導致房屋坍塌的最主要的原因之一,就是構(gòu)件之間連接遭到破壞,結(jié)構(gòu)喪失了整體性。各個構(gòu)件在未能充分發(fā)揮抗震承載力之前,就因為平面外失穩(wěn)而倒塌。結(jié)構(gòu)抗震能力的強弱,取決于結(jié)構(gòu)的空間整體剛度和整體穩(wěn)定性?，F(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和型鋼混凝土結(jié)構(gòu)具有整體性好、水平剛度大的優(yōu)點,是比較理想的抗震構(gòu)件。使用這種結(jié)構(gòu),不但可消除滑移、散落問題,而且增加結(jié)構(gòu)的整體性和樓板的剛度。當平面上、下墻體不對齊時,現(xiàn)澆樓板及屋蓋能起到傳遞水平力的作用,并增加樓板對墻體的約束。在適當?shù)牟课辉鲈O(shè)構(gòu)造柱,并配置些構(gòu)造鋼筋,也能達到增強結(jié)構(gòu)整體性的作用。另外,設(shè)置配筋圈梁可限制散落問題,增強空間剛度,提高結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性,從而提高房屋的抗震性能。

5.添加多道抗震防線

地震有一定的持續(xù)時間,而且可能多次往復作用,根據(jù)地震后倒塌建筑物的分析可知,地震的往復作用,使結(jié)構(gòu)遭到嚴重破壞。而最后倒塌,則是結(jié)構(gòu)因破壞而喪失了承受重力荷載的能力。適當處理構(gòu)件的強弱關(guān)系,使其形成多道防線,是增加結(jié)構(gòu)抗震能力的重要措施。

6.研發(fā)與建材相匹配延性

提高結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移剛度,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。要使建筑物在遭受強烈地震時,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)件及構(gòu)件中的所有桿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(guān)鍵桿件的延性,是比較經(jīng)濟有效的辦法。

結(jié)束語 地震是一種自然現(xiàn)象,為避免它給人類帶來大的災(zāi)難,要求設(shè)計中,應(yīng)非常注重抗震概念設(shè)計。這是由于建筑結(jié)構(gòu)的復雜性、震動的不確定性,人們對地震時結(jié)構(gòu)響應(yīng)認識的局限性與模糊性、抗震分析計算的精確性及其它不可預測的因素,致使設(shè)計計算結(jié)果可能和實際相差很大。甚至有些作用效應(yīng),至今無法定量計算出來。因此在設(shè)計中,結(jié)構(gòu)分析計算雖然是結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要依據(jù),但同時必須注重概念設(shè)計。應(yīng)當指出,目前設(shè)計工作中,場地選擇和平、立面布置等宏觀方案,又很少由設(shè)計人員敲定。而只能側(cè)重于結(jié)構(gòu)計算。因此,業(yè)主和建筑、結(jié)構(gòu)專業(yè)三者必須緊密結(jié)合,做好建筑抗震概念設(shè)計。

參考文獻:

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關(guān)鍵詞：抗震概念設(shè)計基本原則 優(yōu)化準則 構(gòu)造措施

Abstract: construction engineering structure seismic technology developing direction and trend of performance is based on the seismic design of base isolation, suppressing and earthquake-reduction and the structure control. These development trend from concept to implementation method mutual connection, and will be in construction engineering structure seismic performance bring big change and influence. And in the design of the building structure, the earthquake concept design is in many uncertain factors, in many irregular architecture design, commonly used is also the most effective design concept. Therefore, this requires engineering and technical personnel in building structural design process, we must make good use of the optimization of the anti-seismic concept design rules and the structure of the corresponding measures to ensure the rationality of the design of engineering and safety.

Keywords: anti-seismic concept design basic principles optimal criteria structural measures

中圖分類號：S611文獻標識碼：A 文章編號：

地震是危害最大的自然災(zāi)害之一。它是一種隨機的震動，具有難于把握的復雜性和不確定性，就目前的預測地震技術(shù)，還不能準確的預測到建筑物所遭遇地震的特性和參數(shù)。建筑工程在抗震設(shè)計時，在結(jié)構(gòu)分析方面，由于不能充分考慮結(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，同時也存在著諸多的不確定性。因此，建筑工程抗震問題必須立足于“概念設(shè)計”，而不能完全依賴“計算設(shè)計”來解決。

一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中抗震概念設(shè)計

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計包括理論設(shè)計和概念設(shè)計兩種。其中，理論設(shè)計是指結(jié)構(gòu)工程師根據(jù)計算理論和規(guī)范，在對結(jié)構(gòu)進行計算模型的假設(shè)及受力狀態(tài)的假定的前提下，對結(jié)構(gòu)進行計算分析，得出數(shù)據(jù)式的結(jié)果，然后利用結(jié)果進行設(shè)計。而概念設(shè)計則是指設(shè)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(yīng)，正確地解決總體方案、材料使用、分析計算、截面設(shè)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(shè)計方案以達到合理抗震設(shè)計的目的。在建筑設(shè)計的方案階段，從總體出發(fā)，采用概念設(shè)計的方法，能迅速、有效地對結(jié)構(gòu)體系進行構(gòu)思、比較和選擇。這種方法雖有一定誤差，但概念清楚、定性準確、手算簡單快捷，能很快選擇出最佳方案，具有較好的經(jīng)濟、可靠性，同時也是施工圖設(shè)計階段判斷計算機內(nèi)力分析輸出數(shù)據(jù)是否可行的主要依據(jù)。

結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計的目標是使整體結(jié)構(gòu)能發(fā)揮消能減震的作用，并避免結(jié)構(gòu)出現(xiàn)敏感的薄弱部位。地震能量的聚散，如果只集中在某些薄弱部位，勢必會導致建筑結(jié)構(gòu)的過早被破壞。因此，目前各種抗震設(shè)計方法的前提之一就是假定整個結(jié)構(gòu)能發(fā)揮消能減震的作用。在此前提下才能以常見的小地震作用進行結(jié)構(gòu)計算、構(gòu)件截面設(shè)計并輔以相應(yīng)的構(gòu)造措施，必要時采用彈性時程分析法進行補充計算，以達到罕遇大震作用下結(jié)構(gòu)也不會倒塌的目的。不論是現(xiàn)行的《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》還是《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》，都明確指出在各種建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計尤其是高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計中，抗震概念設(shè)計對結(jié)構(gòu)的抗震性能起決定性作用，因此新規(guī)范（規(guī)程）均在相關(guān)條文中強調(diào)了建筑與結(jié)構(gòu)概念設(shè)計的重要性，并要求建筑師和結(jié)構(gòu)工程師在高層建筑設(shè)計中應(yīng)特別重視建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的概念設(shè)計。

二、抗震概念設(shè)計的基本原則及優(yōu)化準則

建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計的基本原則有以下幾個方面

（一）建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性和勻稱性。

建筑抗震設(shè)計規(guī)范要求，“建筑及其抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的平面布置宜規(guī)則、對稱，并應(yīng)具有良好的整體性；建筑的立面和豎向剖面布置宜規(guī)則，結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度宜均勻變化，豎向抗側(cè)力構(gòu)件的截面尺寸和材料強度宜自下而上逐漸減小，避免抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度和承載力突變?！苯ㄖ矫鎽?yīng)采用規(guī)則的平面布置，對A、B 級高度建筑宜平面簡單、規(guī)則、對稱、減小偏心；均勻規(guī)則的平面布置，既可以使建筑物分布質(zhì)量產(chǎn)生的地震慣性力能以比較短和直接的途徑傳遞，又能使質(zhì)量分布與結(jié)構(gòu)剛度分布協(xié)調(diào)，限制質(zhì)量與剛度之間的偏心。結(jié)構(gòu)布置均勻、建筑平面規(guī)則。同時，又有利于防止薄弱的抗側(cè)力構(gòu)件過早出現(xiàn)破壞或倒塌的現(xiàn)象，使地震作用能在各抗側(cè)力構(gòu)件之間重新分布，增加結(jié)構(gòu)的贅余度數(shù)量，發(fā)揮整個結(jié)構(gòu)消能減震的作用。

（二）建筑結(jié)構(gòu)的剛度和抗震能力。

水平地震的作用是雙向的，結(jié)構(gòu)布置應(yīng)使結(jié)構(gòu)能夠抵抗任意方向的地震作用。一般情況下，可使結(jié)構(gòu)沿平面上兩個主軸方向具有足夠的剛度和抗震能力。結(jié)構(gòu)的抗震能力則是結(jié)構(gòu)強度及延性的綜合反映。結(jié)構(gòu)剛度的選擇既要減少地震作用的效應(yīng)，也要注意控制結(jié)構(gòu)變形的增大。建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的抗扭剛度和抵抗扭轉(zhuǎn)振動的能力?，F(xiàn)今的抗震設(shè)計計算中并不考慮地震地面運動的扭轉(zhuǎn)分量，因而在概念設(shè)計中一定要注意提高結(jié)構(gòu)的抗扭剛度和抵抗扭轉(zhuǎn)振動的能力。

建筑結(jié)構(gòu)的整體性原則

在建筑結(jié)構(gòu)中，樓蓋對于結(jié)構(gòu)的整體性起到非常重要的作用。樓蓋相當于水平隔板，它不僅聚集和傳遞慣性力到各個豎向抗側(cè)力構(gòu)件，而且要求這些構(gòu)件能協(xié)同承受地震作用，特別是當豎向抗側(cè)力構(gòu)件布置不均勻或布置復雜或抗側(cè)構(gòu)件水平變形特征不同時，整個結(jié)構(gòu)就要依靠樓蓋使抗側(cè)力構(gòu)件能協(xié)同工作。

（四）建筑結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計的優(yōu)化準則

結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計的優(yōu)化準則，即“四強四弱”?！皬娭趿骸笔侵腹?jié)點處柱端實際受彎承載力大于梁端實際受彎承載力；“強剪弱彎”是防止構(gòu)件剪切的破壞，要求桿件的受剪承載力高于受彎承載力；“強節(jié)點弱桿件”是防止節(jié)點的破壞先于構(gòu)件；對于桿件截面而言，“強壓弱拉”是為避免桿件在彎曲時發(fā)生受壓混凝土破裂的脆性破壞，使受拉區(qū)鋼筋的承載力低于受壓區(qū)混凝土受壓承載力。

三、抗震概念設(shè)計的構(gòu)造措施

建筑結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計的構(gòu)造措施有兩個方面：一是調(diào)整或限制構(gòu)件的荷載效應(yīng)，二是強制規(guī)定必要的結(jié)構(gòu)抗震措施。具體說來，抗震概念設(shè)計的構(gòu)造措施就是設(shè)置構(gòu)造柱、圈梁和與框架柱及抗震墻相關(guān)的截面尺寸、軸壓比、配筋率、箍筋的要求等。比如，多層磚砌體房屋的抗震構(gòu)造措施主要是構(gòu)造柱、圈梁等，而在高層建筑的抗震設(shè)計中，豎向抗側(cè)力構(gòu)件（如框架柱、抗震墻）的布置及與其相關(guān)的抗震措施。具體的構(gòu)造措施要求如下：

（1）構(gòu)造柱應(yīng)該設(shè)置在墻體的兩端或墻體的交接部位。它主要不是承擔豎向荷載的，而是抗擊剪力,抗震等橫向荷載的。近年來為了提高砌體結(jié)構(gòu)的承載能力或穩(wěn)定性，而又不增大截面尺寸，墻中的構(gòu)造體長按需要設(shè)置在墻體的中間部位，圈梁的設(shè)置必須是封閉狀態(tài)。

（2）圈梁的設(shè)置應(yīng)該在裝配式鋼筋混凝土樓、屋蓋或木樓、屋蓋的磚房中，并且圈梁最好與預制板在同一標高或緊靠板底，圈梁應(yīng)閉合，遇有洞口應(yīng)上下搭接。

（3）一般情況下，抗震墻布置在豎向荷載較大處，平面形狀變化處以及樓梯間和電梯間?？v橫向抗震墻，宜合并布置為L形、T形、工字形，使縱橫墻互為翼緣，從而提高其強度和剛度?？拐饓Φ拈g距不應(yīng)過大，以防止樓板在自身平面內(nèi)變形過大?？拐饓χg樓（屋）蓋的長寬比應(yīng)符合規(guī)范的規(guī)定?？拐饓Φ呐浣盥?，抗震等級為一、二、三級應(yīng)≥0.25%，四級應(yīng)≥0.2%。鋼筋直徑≥8mm，同時≤墻厚/10，間距應(yīng)≤300mm。結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中對框架柱和抗震墻的截面尺寸、軸壓比、配筋率、箍筋等的規(guī)定是非常重要的抗震構(gòu)造措施。

以上幾項只是簡單列舉了設(shè)計規(guī)范中結(jié)構(gòu)抗震構(gòu)造措施中的部分內(nèi)容，作為工程設(shè)計人員應(yīng)該嚴格按照現(xiàn)行的設(shè)計規(guī)范中的相關(guān)規(guī)定進行建筑工程的抗震設(shè)計。

總之，作為土木工程技術(shù)人員在高層建筑的研究和工程設(shè)計中，應(yīng)該從整體宏觀的觀點出發(fā)，把概念設(shè)計更好地運用整個設(shè)計過程中，綜合處理好建筑功能、技術(shù)、藝術(shù)、安全可靠性和經(jīng)濟合理等幾方面內(nèi)容，從而創(chuàng)作出更加安全、適用、經(jīng)濟美觀的建筑。

參考文獻：

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[2].陳龍洪.談概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J].建材與裝飾.2010.02

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關(guān)鍵詞：工程建筑；抗震概念設(shè)計；抗震能力

在我國，地震活動的頻度比較高，強度也比較大，同時震源比較淺，其分布又比較廣，對我國人民的生活構(gòu)成了很大的安全隱患。由于地震是一種隨機振動，其具有多發(fā)性、不確定性和復雜性，因而很難把握。就目前的實際情況來說，我國還無法準確地預測建筑物地震災(zāi)害的特性及參數(shù)。而抗震概念的設(shè)計，所強調(diào)的是在工程建筑的開始，就對有利于抗震和不利于抗震的各個因素、各個方面有一個良好的把握，從而強化建筑物的抗震能力，以在地震發(fā)生時，將損失降到最小。因此，工程建筑中抗震概念的設(shè)計具有重要的作用。

一、選擇適當?shù)膱鏊?/p>

在工程建筑中，抗震概念的設(shè)計應(yīng)當應(yīng)盡可能避開那些不利于建筑抗震地段，即選擇適當?shù)膱鏊?。特別是在礦山選擇工業(yè)場地設(shè)計時，對于場所的選擇表現(xiàn)十分明顯。由于礦山設(shè)計可以選擇的空間比較廣泛，因此對于地點的選擇就尤為重要。就地形方面來說，不利于抗震的地段，通常包括以下幾種：一是條狀突出的山嘴；二是非巖質(zhì)的陡坡，以及邊坡與河岸的邊緣，有可能會出現(xiàn)地陷、滑坡、泥石流或者崩塌的地段；三是孤立的山梁與山包的頂部，存在較大高差的臺地邊緣。就場地土質(zhì)方面來說，對抗震不利的地段主要有古河道、易液化土、軟弱土以及半挖半填地基或斷層破碎帶等。一旦在選擇場地時，遇到了上述多種不利地段，一般應(yīng)該采取避開的措施，如果不能避開，就要采取有效的措施，盡可能選擇薄土層或者基巖作為建筑物的場地。

二、科學進行建筑平面的布局

抗震概念的結(jié)構(gòu)設(shè)計往往是以建筑平面及立面的規(guī)整性為基礎(chǔ)的。對于建筑平面與立面的設(shè)計，應(yīng)該按照簡沽、規(guī)則的原則，對防震縫與結(jié)構(gòu)進行合理設(shè)置，使質(zhì)量中心和剛度中心保持一致。如果房屋的結(jié)構(gòu)平面布置是不規(guī)則的，那么，質(zhì)量中心和剛度中心就很難重合在一起。一旦受到地震作用，就很可能會形成扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，從而使地震對建筑物的破壞力度大大增加。此外，再建筑立面設(shè)計的過程中，要盡量避免使用那些可能會突然發(fā)生變化的階梯形立面，同時還應(yīng)最大限度地降低房屋重心，超過屋面建筑部分的高度不能太高，從而防止在發(fā)生地震時形成鞭梢效應(yīng)。如果在建筑平面和立面設(shè)計中，不得不使用嚴重不規(guī)則的設(shè)計方案，那么，要采取一定的措施，盡可能在適當?shù)牟课辉O(shè)置防震縫，把平面嚴重不規(guī)則、體型復雜的建筑布局，進行恰當?shù)姆指?，成為?shù)個比較規(guī)則的獨立單元。

三、結(jié)構(gòu)選型和結(jié)構(gòu)布置應(yīng)合理

對于建筑結(jié)構(gòu)選型，也應(yīng)注重抗震概念的設(shè)計，要綜合考慮建筑的重要性、場地、地基、基礎(chǔ)和房屋高度等各個因素，在進行技術(shù)與經(jīng)濟比較之后，在加以確定。根據(jù)抗震性能的優(yōu)劣，可以按照如下順序排列常見的結(jié)構(gòu)類型，即鋼結(jié)構(gòu)、型鋼混凝土結(jié)構(gòu)、混凝土-鋼混合結(jié)構(gòu)、現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、預應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)等。

對于建筑結(jié)構(gòu)布置，其平面布置應(yīng)盡可能做到相互對稱，而豎向布置應(yīng)盡可能做到均勻。如果一個高層建筑所采用的是純框架結(jié)構(gòu)，那么最好不要把樓梯踏步的平臺梁、斜梁同框架柱直接連在一起，從而避免使此柱成為短柱，在地震發(fā)生時，也就不會出現(xiàn)剪切破壞。此外，對于裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，最好不要應(yīng)用于高烈度區(qū)，這是因為通過國外的一些地震、唐山地震和汶川地震的相關(guān)統(tǒng)計資料，證明了這類結(jié)構(gòu)在抗震概念設(shè)計中具有致命的弱點。

四、保證結(jié)構(gòu)的整體性

結(jié)構(gòu)的整體性能夠確保在地震作用下，結(jié)構(gòu)的各個部件能夠協(xié)調(diào)工作，也就是說，要想使建筑結(jié)構(gòu)具有充足的抗震可靠性，就應(yīng)該確保在地震作用下，建筑結(jié)構(gòu)不會失去整體性。一般說來，建筑結(jié)構(gòu)要有連續(xù)性，這樣構(gòu)件之間的連接才能可靠。實際上，在唐山以及汶川地震中，構(gòu)件之間的連接都遭到了破壞，使得結(jié)構(gòu)失去了整體性，從而造成房屋坍塌。其中，各個構(gòu)件還沒有充分發(fā)揮其抗震承載力，就已經(jīng)由于平面外的失穩(wěn)而導致倒塌。通常情況下，結(jié)構(gòu)抗震能力的大小，是由結(jié)構(gòu)的空間整體穩(wěn)定性與整體剛度決定的。而現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)以及型鋼混凝土結(jié)構(gòu)，因其整體性比較好，同時水平剛度也比較大，因而成為相對理想的抗震構(gòu)件，其優(yōu)點具體如下：采用這種結(jié)構(gòu)，一方面能夠消除散落以及滑移等問題，另一方面也能夠加強結(jié)構(gòu)的整體性，增加樓板的剛度。如果平面上下的墻體出現(xiàn)不對齊的現(xiàn)象時，現(xiàn)澆樓板和屋蓋就可以發(fā)揮傳遞水平力的作用，同時并加大樓板對于墻體的約束。此外，在一些部位上增設(shè)構(gòu)造柱，增加構(gòu)造鋼筋的配置，也可以促進結(jié)構(gòu)整體性的增加。而設(shè)置配筋圈梁，能夠限制散落問題，并加大空間剛度，促進結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性的提升，強化建筑物的抗震性能。

五、增加多道抗震防線

一般情況下，地震都具有一定的持續(xù)時間，同時可能會發(fā)生多次往復作用，對地震后倒塌的建筑物進行分析，可以發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的嚴重損壞很大，一部分是由于地震的往復作用。而建筑物的最后倒塌，就是因為結(jié)構(gòu)遭到破壞，進而失去了原有的承受重力荷載的能力。因此，在抗震概念設(shè)計的過程中，應(yīng)該構(gòu)件的強弱關(guān)系進行適當處理，讓它形成多道抗震防線，從而增加結(jié)構(gòu)的抗震能力。

六、研發(fā)和建材的匹配延性

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關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；抗震設(shè)計；結(jié)構(gòu)體系；概念設(shè)計

1 建筑的抗震概念設(shè)計的含義

所謂“建筑抗震概念設(shè)計”是指根據(jù)地震災(zāi)害和工程經(jīng)驗等所形成的基本設(shè)計原則和設(shè)計思想，依此進行建筑和結(jié)構(gòu)總體布置并確定細部構(gòu)造的過程。結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計應(yīng)該是綜合概念設(shè)計、計算和結(jié)構(gòu)措施等完整的一系列設(shè)計，掌握了抗震概念設(shè)計，有助于明確抗震設(shè)計思想，靈活、恰當?shù)剡\用抗震設(shè)計原則，使設(shè)計人員不至于陷入盲目的計算工作，從而做到比較合理地進行抗震設(shè)計。

2 混凝土工程中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計更應(yīng)重視概念設(shè)計

在設(shè)計中，雖然分析計算是必須的，也是設(shè)計的重要依據(jù)，但僅靠此往往不能滿足結(jié)構(gòu)安全性、可靠性的要求，不能達到預期的設(shè)計目標，因此必須非常重視概念設(shè)計。從某種意義上講，概念設(shè)計甚至比分析計算更為重要，因為合理的結(jié)構(gòu)方案是安全可靠的優(yōu)秀設(shè)計的基本保證。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計尤其是在高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中，更應(yīng)重視概念設(shè)計。這是因為高層建筑結(jié)構(gòu)的復雜性、發(fā)生地震時震動的不確定性、人們對地震時結(jié)構(gòu)響應(yīng)認識的局限性與模糊性、高層結(jié)構(gòu)計算尤其是抗震分析計算的精確性、材料性能與施工安裝時的變異性，結(jié)構(gòu)計算模型的假定與地震時的實際工作有很大的差異以及其他不可預測的因素，致使設(shè)計計算結(jié)果（尤其是經(jīng)過實用簡化后的計算結(jié)果）與實際相差較大，甚至有些作用效應(yīng)至今尚無法定量計算出來。

3 建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計的基本內(nèi)容

3.1 首先應(yīng)重視建筑工程結(jié)構(gòu)的規(guī)則性

建筑設(shè)計應(yīng)符合抗震概念設(shè)計的要求，不應(yīng)采用嚴重不規(guī)則的形狀設(shè)計方案。合理的建筑布置在抗震設(shè)計中是頭等重要的，提倡平、立面簡單對稱，因為震害表明，此種類型建筑在地震時較不容易破壞，而且容易估計出其地震反應(yīng)，易于采取相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施和進行細部處理?！敖ㄖY(jié)構(gòu)的規(guī)則性”包含了對建筑的平立面外形尺寸，抗側(cè)力構(gòu)件布置、質(zhì)量分布，承載力分布等諸多因素的綜合要求。“規(guī)則建筑”體現(xiàn)在體形（平面和立面的形狀）簡單；抗側(cè)力體系的剛度承載力上下變化連續(xù)、均勻；平面布置基本對稱。

3.2 結(jié)構(gòu)剛度、承載力和延性要有合理的匹配

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。對結(jié)構(gòu)提出了“綜合抗震能力”的概念，就是要綜合考慮整個結(jié)構(gòu)的承載力和構(gòu)造等因素，來衡量結(jié)構(gòu)具有的抵抗地震作用的能力。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(guān)，與其具有合理的剛度和承載力分布以及與之匹配的延性密切相關(guān)。但是，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(guān)鍵桿件的延性是比較經(jīng)濟有效的辦法。因此，在確定建筑結(jié)構(gòu)體系時，需要在結(jié)構(gòu)剛度、承載力及延性之間尋找一種較好的匹配關(guān)系。

3.3 設(shè)計多道設(shè)防結(jié)構(gòu)

3.3.1 超靜定結(jié)構(gòu)

靜定結(jié)構(gòu)是只有一個自由度的結(jié)構(gòu)，在地震中只要有一個節(jié)點破壞或一個塑性鉸出現(xiàn)，結(jié)構(gòu)就會倒塌。抗震結(jié)構(gòu)必須做成超靜定結(jié)構(gòu)，因為超靜定結(jié)構(gòu)允許有多個屈服點或破壞點。將這個概念引申，抗震結(jié)構(gòu)不僅是要設(shè)計成超靜定結(jié)構(gòu)，還應(yīng)該做成具有多道設(shè)防的結(jié)構(gòu)。第一道設(shè)防結(jié)構(gòu)中的某一部分屈服或破壞只會使結(jié)構(gòu)減少一些超靜定次數(shù)。同時要注意分析并控制結(jié)構(gòu)的屈曲或破壞部位，控制出鉸次序及破壞過程。有些部位允許屈服或允許破壞，而有些部位則只允許屈服，不允許破壞，甚至有些部位不允許屈服。例如，帶連梁的剪力墻中，連梁應(yīng)當作為第一道設(shè)防，連梁先屈曲或破壞都不會影響墻肢獨立抵抗地震力。

3.3.2 雙重抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系

雙重抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系是可能實現(xiàn)多道設(shè)防結(jié)構(gòu)的一種類型，而且雙重抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的抗震性能較好。這里提出的雙重抗側(cè)力體系的特點是，由兩種變形和受力性能不同的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)組成，每個抗側(cè)力體系都有足夠的剛度和承載力，可以承受一定比例的水平荷載，并通過樓板連接協(xié)同工作，共同抵抗外力。特別是在地震作用下，當其中一部分結(jié)構(gòu)有所損傷時，另一部分應(yīng)有足夠的剛度和承載力能夠共同抵抗后期地震作用力。在抗震結(jié)構(gòu)中設(shè)計雙重抗側(cè)力體系實現(xiàn)多重設(shè)防，才是安全可靠的結(jié)構(gòu)體系。

3.3.3 總結(jié)構(gòu)體系與基本分結(jié)構(gòu)體系

1972年12月23日尼加拉瓜首都發(fā)生強烈地震，1 萬多棟樓房倒塌。林同炎公司 1963 年設(shè)計的美州銀行大樓，雖位于震中，承受比設(shè)計地震作用 0. 06g 大 6 倍的地震 0. 35g而未倒塌，引起世界同行的高度重視。眾所周知，建筑物在地震作用下的運動與由風引起的位移是不同的，在強烈地震作用下，結(jié)構(gòu)會在任意方向變形。在高層建筑中，這種變形更為復雜。當然主要是第一振型，同時也包括具有鞭梢效應(yīng)的第二、第三振型，變形量很大。所以設(shè)計者主要考慮的是如何避免就其結(jié)構(gòu)固有特征會引起倒塌的過大變形。再則，設(shè)計高層結(jié)構(gòu)所考慮抗風與抗地震要求的出發(fā)點往往是矛盾的。剛度大的結(jié)構(gòu)對抗風荷載有利，動力效應(yīng)?。环粗^柔的結(jié)構(gòu)有利于抗震。所以要設(shè)計一個抗風及抗震性能都很好的高層結(jié)構(gòu)不很容易。林同炎教授的設(shè)計思想是設(shè)計一個由 4 個柔性筒組成的，具有很大抗彎剛度的結(jié)構(gòu)總體系。在抗風荷載及設(shè)防烈度的地震作用下表現(xiàn)為剛性體系。當遇到罕見的強烈地震時，通過控制各分體系（柔性筒）之間的聯(lián)接構(gòu)件（鋼筋混凝土連梁）的屈服、破壞，而變成具有延性的結(jié)構(gòu)體系，即各分體系獨立工作，則結(jié)構(gòu)的自振周期變長，阻尼增加，即使超出彈性極限，仍持有塑性強度，可做到搖擺而不倒塌。地震后的實地觀察，證明其設(shè)計思想是正確的，正如預料的那樣，聯(lián)梁的混凝土剝落，梁中有明顯裂縫。但四個柔性筒的本身均無裂縫，筒壁仍處于彈性階段。

3.4 抗側(cè)力結(jié)構(gòu)和構(gòu)件應(yīng)設(shè)計成延性結(jié)構(gòu)或構(gòu)件

延性是指構(gòu)件或結(jié)構(gòu)具有承載能力基本不降低的塑性變形能力的一種性能。在“小震不壞，中震可修，大震不倒”的抗震設(shè)計原則下，結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)計成延性結(jié)構(gòu)。當設(shè)計成延性結(jié)構(gòu)時，由于塑性變形可以耗散地震能量，結(jié)構(gòu)變形加大，但結(jié)構(gòu)承受的地震作用不會直線上升，也就是說，結(jié)構(gòu)是用它的變形能力在抵抗地震作用。延性結(jié)構(gòu)的構(gòu)件設(shè)計應(yīng)遵守“強柱弱梁，強剪弱彎，強節(jié)點弱桿件，強底層柱”原則，承受豎向荷載的主要構(gòu)件不宜作為主要耗能構(gòu)件。

3.5 應(yīng)有意識地加強薄弱環(huán)節(jié)

（1）結(jié)構(gòu)在強烈地震下不存在強度安全儲備，構(gòu)件的實際承載力分析（而不是承載力設(shè)計值的分析）是判斷薄弱層的基礎(chǔ)。

（2）要使樓層（部位）的實際承載力和設(shè)計計算的彈性受力之比在總體上保持一個相對均勻的變化，一旦樓層（部位）的這個比例有突變時，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整個結(jié)構(gòu)各部位剛度、承載力的協(xié)調(diào)。

（4）在抗震設(shè)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)總體抗震性能的主要手段。

4 建筑工程中結(jié)構(gòu)概念設(shè)計還應(yīng)注意的問題

（1）結(jié)構(gòu)方案要根據(jù)建筑使用功能、房屋高度、地理環(huán)境、施工技術(shù)條件和材料供應(yīng)情況、有無抗震設(shè)防來選擇合理的結(jié)構(gòu)類型。

（2）不同結(jié)構(gòu)體系在豎向荷載、風荷載及地震力作用下的受力特點。

（3）風荷載、地震作用及豎向荷載的傳遞途徑。

（4）結(jié)構(gòu)破壞的機制和過程，以加強結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位和薄弱環(huán)節(jié)。

（5）預估和控制各類結(jié)構(gòu)及構(gòu)件塑性鉸區(qū)可能出現(xiàn)的部位和范圍。

（6）場地選擇、地基基礎(chǔ)設(shè)計及地基變形對上部結(jié)構(gòu)的影響。

（7）各類結(jié)構(gòu)材料的特性及其受溫度變化的影響。

（8）非結(jié)構(gòu)構(gòu)件對主體結(jié)構(gòu)抗震產(chǎn)生的有利和不利影響，要協(xié)調(diào)布置，并保證與主體結(jié)構(gòu)連接構(gòu)造的可靠等。

參考文獻

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關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)、抗震概念設(shè)計、結(jié)構(gòu)選型的原則

一、建筑結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計

概念設(shè)計（ConceptualDesign）屬初步設(shè)計階段。國內(nèi)外歷次大地震及風災(zāi)的經(jīng)驗教訓使人們越來越認識到建筑物概念設(shè)計階段中結(jié)構(gòu)概念設(shè)計的重要性，尤其是結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計對結(jié)構(gòu)的抗震性能將起到?jīng)Q定性的作用。

1.1 結(jié)構(gòu)的規(guī)則性

簡單的平、立面圖形是方形或圓形的，而復雜的圖形是有凹角的，容易造成有應(yīng)力集中或變形集中的薄弱環(huán)節(jié)?？拐鹪O(shè)計能做到平、立面簡單當然是較理想的，但實際工作中，建筑的平、立面出現(xiàn)凹角是經(jīng)常的，比較現(xiàn)實的做法是要求建筑體型規(guī)則一些，規(guī)則的意思是有一定的對抗震有利的要求，也允許帶有一定限度區(qū)的復雜性質(zhì)。區(qū)分規(guī)則與不規(guī)則的界限很難劃定。我國的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程給出了一些劃分原則：

1）豎向規(guī)則指沿建筑物豎向的建筑造型和結(jié)構(gòu)布置比較均勻，剛度、承載力和傳力途徑?jīng)]有太大變化，從而可以限制結(jié)構(gòu)在某一層或極少數(shù)幾層出現(xiàn)敏感的薄弱部位。這些部位一旦出現(xiàn)，將產(chǎn)生過大的應(yīng)力集中或過大的變形，從而容易導致結(jié)構(gòu)過早的坍塌。

2）平面規(guī)則指建筑平面比較規(guī)則，平面內(nèi)結(jié)構(gòu)布置比較均勻，使建筑物的分布質(zhì)量和地震慣性力能以比較短和直接的途徑進行傳遞，并使質(zhì)量分布和結(jié)構(gòu)剛度協(xié)調(diào)，以限制質(zhì)量和剛度間的偏心。平面規(guī)則，布置均勻有利于防止薄弱的子結(jié)構(gòu)過早破壞、倒塌，能使地震作用在各個子結(jié)構(gòu)間重分布，增加結(jié)構(gòu)的贅余度數(shù)量，發(fā)揮整個結(jié)構(gòu)耗散地震能量的作用。

3）設(shè)計時可在以下幾個方面進行處理：盡可能滿足建筑豎向均勻性。均勻性問題存在于建筑的豎向布置中，無論是幾何圖形還是樓層剛度變化，其規(guī)則勻稱應(yīng)該是立面設(shè)計中優(yōu)先考慮的。布置不均勻的結(jié)果產(chǎn)生了剛度、強度的突變，引起豎向的應(yīng)力集中或變形集中，以致在中小型地震中損壞，在大震時倒塌。但是，要使結(jié)構(gòu)做到完全均勻性，在實際設(shè)計中也有一定的困難。均勻性問題表現(xiàn)如下：其一，豎向收進問題。豎向收進是常見的建筑處理方式，結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的問題是在凹角處應(yīng)力集中。由于房屋的不同部分其振動特征不同，所以在收進處的橫隔（樓蓋或屋面板）產(chǎn)生應(yīng)力突變，為此，在抗震設(shè)計時，可考慮幾種處理方法：限制收進尺寸；當設(shè)置防震縫有利時，可設(shè)縫把復雜的體型劃分成若干簡單、規(guī)則的獨立單元，分割后的建筑體型應(yīng)是均衡的，不致過分細高；不設(shè)縫時應(yīng)進行較細致的空間動力分析；對剛度突變的構(gòu)件采取加強措施。其二，柔性層框架。建筑上往往因底層需要開敞或任意層需要大的空間，使結(jié)構(gòu)處于上下不連續(xù)狀況，產(chǎn)生豎向剛度突變，特別是柔性底層建筑，在歷次大地震中，震害都很普遍，甚至完全倒塌。分析研究表明，這類構(gòu)件的應(yīng)力和變形集中是非常嚴重的，所以在抗震設(shè)計時應(yīng)力求避免，底層應(yīng)盡可能配置具有相當強韌性的構(gòu)件以承受大的側(cè)移。其三，同一層間的柱子剛度不同。建筑上由于空間需要或由于藝術(shù)構(gòu)思，使得同一層間柱子的剛度差異較大，通常在剛性較大的柱子上產(chǎn)生較大的內(nèi)力。為此設(shè)計時宜從抗震的角度重新安排結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，以使剛度盡量均衡。

1.2 結(jié)構(gòu)的剛度和延性

在地震作用下，一味地追求結(jié)構(gòu)的強度并不可取，結(jié)構(gòu)的延性是非常重要的，結(jié)構(gòu)主要靠延性來抵抗較大地震作用下的非彈性變形。結(jié)構(gòu)水平方向的剛度應(yīng)能使結(jié)構(gòu)抵抗任何方向的水平地震作用，并有助于減少結(jié)構(gòu)的變形。結(jié)構(gòu)還應(yīng)具有足夠的抗扭剛度和抵抗扭轉(zhuǎn)振動的能力。由于現(xiàn)有的抗震設(shè)計計算不考慮地震地面運動的扭轉(zhuǎn)分量，所以在概念設(shè)計中還應(yīng)注意提高結(jié)構(gòu)的抗扭剛度和抵抗扭轉(zhuǎn)振動的能力。結(jié)構(gòu)的延性是指結(jié)構(gòu)吸收地震能量后的變形能力。延性好的結(jié)構(gòu)能吸收較多的地震能量，能經(jīng)受住較大的變形。增加結(jié)構(gòu)的延性，能削弱地震反應(yīng)，提高結(jié)構(gòu)抵抗地震的能力。結(jié)構(gòu)對延性的需求與地震力降低系數(shù)是相適應(yīng)的。地震力降低系數(shù)的大小決定了設(shè)計地震力取值的大小，從而決定了對延性要求的大小。用于承載力設(shè)計的地震作用可以取到小震水平，當更大的地震來臨時，則靠結(jié)構(gòu)的延性去抵抗。所以，我們并不采用設(shè)防烈度地震作用力來進行結(jié)構(gòu)承載力設(shè)計，而需要把設(shè)防烈度地震力降低一個系數(shù)，稱為地震力降低系數(shù)。

地震力降低系數(shù)對設(shè)防烈度地震作用的整體降低實際上決定了結(jié)構(gòu)的屈服水準和對結(jié)構(gòu)延性需求的大小。地震力降低系數(shù)取得越大，設(shè)計地震作用就取得越小；地震力降低系數(shù)取得越小，設(shè)計地震作用就取得越大。在同一個設(shè)防烈度下，地震力降低系數(shù)取為中等，地震作用也為中等，因而對延性提出的要求也為中等。這樣，地震力降低系數(shù)的大小實際上就決定了設(shè)計地震力取值的大小，從而決定了對延性要求的大小。

二、 建筑結(jié)構(gòu)選型的原則

2.1影響建筑結(jié)構(gòu)選型的因素

作為單體的建筑物具有統(tǒng)計性差、影響因素多的特點，并且其各因素間的相互作用較大，具體表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)方案上不僅僅取決于力學分析，而是應(yīng)該從環(huán)境、經(jīng)濟以及安全使用等因素進行綜合考慮，因此該種綜合決策十分復雜，在選型過程中應(yīng)分清因素的主次，同時應(yīng)考慮到這些因素具有層次性和耦連性以及各因素對選型的影響具有一定的模糊性等，一般在建筑選型過程中除了對建筑美學考慮外其他方面主要應(yīng)考慮：環(huán)境條件指場地條件、風壓、設(shè)防烈度等；方案特征、指建筑高度、高寬比、長寬比以及建筑的平面和立面體型等。

2.2結(jié)構(gòu)選型的原則

安全性。各類建筑結(jié)構(gòu)選型及平面、豎向布置應(yīng)符合規(guī)范要求，不可出現(xiàn)嚴重不規(guī)則的結(jié)構(gòu)單元，對于體型復雜結(jié)構(gòu)不規(guī)則的建筑應(yīng)通過調(diào)整建筑方案或設(shè)防震縫等形式以滿足規(guī)范要求；各種結(jié)構(gòu)建筑高低能反映出其承載能力及抗風抗震能力，因此各種結(jié)構(gòu)選型應(yīng)在最大適用高度范圍內(nèi)選擇；通用建筑材料木材的腐爛和蟲蛀、鋼結(jié)構(gòu)的銹蝕、砌體材料的風化等都可能對結(jié)構(gòu)安全造成威脅，因此對各類建筑應(yīng)根據(jù)其材質(zhì)來充分考慮其有足夠的耐久性以滿足結(jié)構(gòu)安全。

先進性。建筑物的先進性主要是指在結(jié)構(gòu)體系中應(yīng)盡量推廣成熟的新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)、新材料新工藝，以利于加快建設(shè)速度，推動建筑行業(yè)工業(yè)化、現(xiàn)代化并確保工程質(zhì)量，因各種結(jié)構(gòu)均有其適用范圍，因此在進行結(jié)構(gòu)選型時應(yīng)根據(jù)其功能來決定結(jié)構(gòu)類型。

2.3結(jié)構(gòu)體系選擇

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系。該種結(jié)構(gòu)形式可以合理利用鋼筋及混凝土兩種材料的受力性能特點，并方便就地取材、工程造價較低、耐火性及耐久性較好、結(jié)構(gòu)造型靈活、整體性能好等優(yōu)點，但其也具有自重大，構(gòu)件截面大、抗裂性能差以及修復及不強等。施工難度大等。

鋼結(jié)構(gòu)體系。其具有構(gòu)件截面小、自重輕、抗震性能好和建設(shè)周期短等優(yōu)點，但其材料較昂貴、且易于腐蝕、防火性較差以及施工技術(shù)復雜等，鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系主要有框架、框架-支撐、筒體以及懸掛體系等多種形式。

鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)體系。其主要包括型鋼混凝土結(jié)構(gòu)和鋼管混凝土結(jié)構(gòu)。型鋼混凝土結(jié)構(gòu)是指混凝土內(nèi)含型鋼的勁性配筋混凝土結(jié)構(gòu)體系，其具有承載力高，抗裂性及抗震性較好等優(yōu)點；鋼管混凝土是指在鋼管內(nèi)填充混凝土而形成的構(gòu)件，其利用鋼和混凝土兩種材料相互作用，該種結(jié)構(gòu)在三向受壓狀態(tài)下使混凝土性質(zhì)得到極大改善，并使其承載力較鋼筋混凝土有較大幅度提高，同時其截面尺寸小塑性和韌性好，能提高其抗震性能等系列優(yōu)點。

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關(guān)鍵詞：抗震概念；高層建筑；應(yīng)用

在我國的地震頻發(fā)地區(qū)，部分高層建筑對地震的承受力低下，為了進一步加強我國高層建筑抗震能力，強化抗震概念在高層建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用變得十分重要。同時，隨著科學技術(shù)的不斷進步，高層建筑為適應(yīng)現(xiàn)代高速發(fā)展的建筑競爭市場，需從全方位的角度探索研究，以加強高層建筑的抗震作用，從而促進我國高層建筑整體建筑水平的提高。

1 抗震概念在高層建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要性

抗震概念是指在高層建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中，建筑設(shè)計者需認識地震規(guī)律和地震所造成的影響，通過對地震各方面的考慮，使高層建筑有能力承受地震帶來的破壞性壓力?？拐鸶拍钪饕墙ㄖ邔Ω邔咏ㄖこ探Y(jié)構(gòu)設(shè)計中建筑結(jié)構(gòu)布置、結(jié)構(gòu)材料選擇以及結(jié)構(gòu)體系的確定等方面進行充分的了解，通過對抗震概念的熟知，認識抗震概念的重要性，使高層建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計能達到抗震標準，經(jīng)濟損失降到最低。

我國屬于地震多發(fā)國家，在高層建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中有效應(yīng)應(yīng)用抗震概念，有助于增強高層建筑的承壓力和抗震性，同時，為高層建筑在激烈市場競爭中提供了充足的條件。第一點，高層建筑工程設(shè)計在應(yīng)用時具備抗震概念，強化了高層建筑的固性，保障了高城建筑住戶的生命安全和財產(chǎn)安全。第二點，抗震概念的加強，提高了高層建筑者的風險意識，能充分有效的促進建筑材料的有效選擇和使用。第三點，抗震概念有利于建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化，使結(jié)構(gòu)設(shè)計符合選址的實際情況，減小了地震造成的物力、人力以及財力損失。

2 抗震概念在高層建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的應(yīng)用策略

2.1 注重建筑均勻性和規(guī)則性的抗震概念結(jié)構(gòu)設(shè)計。傳統(tǒng)的建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計主要是采用滯回耗能和塑形變形能來分散地震能，致使建筑工程結(jié)構(gòu)的抗震性能受到嚴重的影響，破壞力增大。近年來，我國多次地震災(zāi)害表明，運用傳統(tǒng)的方法對高層建筑進行抗震設(shè)計已經(jīng)無法將地震帶來的損害程度有效地控制在一定范圍內(nèi)。因此，在高層建筑結(jié)構(gòu)體系中，傳統(tǒng)抗震結(jié)構(gòu)體系已無法達到現(xiàn)代化社會的要求。隨著建筑者對抗震建筑結(jié)構(gòu)的研究不斷深化，人們逐漸認識到建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計在抗震中應(yīng)有的耗能作用，注重高層建筑結(jié)構(gòu)體系的創(chuàng)新和改善對減小震害有著十分關(guān)鍵的作用。

在高層建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)注重建筑工程結(jié)構(gòu)的均勻性和規(guī)則性。具體表現(xiàn)在建筑的立面形態(tài)、平面體狀、豎向布置和平面布置方面，使抗震建筑工程結(jié)構(gòu)具備均勻、簡單、對稱、長寬比例協(xié)調(diào)以及規(guī)則等特點。在整體結(jié)構(gòu)承載力的分布和質(zhì)量上可有效的減小扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，并為剛度中心與質(zhì)量中心的重合提供了充足的條件。

2.2 加強建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中抗震概念的合理選材。隨著現(xiàn)代經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國高層建筑市場呈現(xiàn)出激烈競爭的趨勢，多數(shù)建筑者在對高層建筑材料的選擇和利用上存在嚴重問題。建筑商為節(jié)約建筑成本，降低質(zhì)量好性能高抗震強等建筑材料的購買量，多數(shù)情況下以低性能低質(zhì)量的材料來代替。導致高層建筑在抗震中承壓力下降，住戶財產(chǎn)損失巨大，同時也加大了國家的財政支出，從整體上影響了我國經(jīng)濟的發(fā)展。因此，強化高層建筑材料的選擇和利用變得十分重要。

在抗震概念的原則下，以鋼筋混泥土的結(jié)構(gòu)設(shè)計作為延性機構(gòu)，建筑材料的選取應(yīng)具備延性好、強度高以及性能大等優(yōu)勢，合理的對塑性鉸部分進行控制，使高層建筑在大震中也能具有強有效的抗震作用。同時，合理的對高層建筑材料進行選擇和利用能有效減少建筑結(jié)構(gòu)的承載力及地震危害，降低高層建筑傾覆力矩，減少扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。

2.3 重視建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中抗震概念的科學選址。多數(shù)地震發(fā)生在板塊構(gòu)造的邊緣地帶，因板塊的擠壓張裂等因素而引起。我國處于環(huán)太平洋地震帶和喜馬拉雅—地中海地震帶，屬于地震多發(fā)國家，因此，在對高層建筑地基選址時應(yīng)對地基進行科學的考察和勘探。通過對地基的地形地貌進行科學分析，可有效的避免建筑位置處于地震多發(fā)帶上，從而降低地震對建筑造成的影響。

在選址的實際過程中，建筑地基勘察者應(yīng)從我國地形的實際情況出發(fā)，在充分認識我國地形地貌的基礎(chǔ)上，以客觀的角度對建筑場地進行科學的探究勘測，避開不利地段，使建筑地基與場地的選擇在適宜建筑的抗震帶上。另外，應(yīng)對建筑工程結(jié)構(gòu)自身周期與場地地震卓越周期進行初步的估算，通過改變房屋的類型和層數(shù)將兩者錯開，以此減少地震損害。

3 抗震概念在高層建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)用中注意事項

3.1 加強抗震概念的有效宣傳及充分認識。抗震概念的宣傳和認識是高層建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中不可缺少的重要組成部分，建筑者需要從抗震概念的各個角度出發(fā)，通過加大對抗震概念的認知度，增強我國高層建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的使用性和有效性。在建筑者中需大力宣傳抗震概念的作用和意義，對抗震概念進行全新認識，樹立正確的抗震概念及價值觀。

如果要實現(xiàn)對抗震概念掌握的全面化和整體化，建筑工作者需要熟知抗震概念內(nèi)容以及抗震概念的重要性和必要性。同時，對建筑者要不定期的進行抗震概念的宣傳和再學習，從抗震概念的基礎(chǔ)出發(fā)，全方面的對抗震概念進行了解，促進建筑者對抗震概念的掌握，以此增強建筑者的職業(yè)道德修養(yǎng)和業(yè)務(wù)素質(zhì)。另外，抗震概念是適應(yīng)現(xiàn)代高層建筑成長的發(fā)展性理念，對我國高層建筑質(zhì)量的提升具有重要作用。

3.2 注重提高抗震建筑工程監(jiān)理者的職業(yè)道德。建筑監(jiān)理是建筑工程中的重要檢驗者，主要控制著建筑工程的質(zhì)量、進度以及投資，在建筑質(zhì)量和安全的監(jiān)控管理中有著重要作用。隨著我國建筑的大力發(fā)展，建筑工程監(jiān)督中出現(xiàn)了監(jiān)督管理不到位，監(jiān)理工作程序不清以及監(jiān)理者自身專業(yè)技術(shù)水平低些等問題，因此，注重對建筑工程監(jiān)理者的職業(yè)道德修養(yǎng)的提高變得十分重要。

建筑監(jiān)理對建筑工程進行監(jiān)督管理時，應(yīng)以公正、客觀、科學、獨立的方法和態(tài)度處理問題。在編寫項目監(jiān)理技術(shù)文件時，需充分發(fā)揮主觀能動性，結(jié)合建筑項目的具體情況和特點制定相關(guān)文件，避免照搬和抄襲監(jiān)理技術(shù)規(guī)范文件。通過對監(jiān)理工程程序的學習和認識，強化建筑監(jiān)理的監(jiān)督管理地位，使監(jiān)理在建筑實施中起到應(yīng)有的作用，從而使高層建筑質(zhì)量得到顯著提高和有效保證。

4 結(jié)語

隨著我國建筑市場的興起，抗震概念在高層建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中的有效應(yīng)用，為我國高層建筑的發(fā)展提供有力知識理念的同時，也科學的規(guī)范了技術(shù)標準。從科學、客觀的角度分析，在建筑市場不斷發(fā)展的環(huán)境下，抗震概念不僅適應(yīng)了現(xiàn)代建筑市場現(xiàn)代化發(fā)展的需求，還在建筑建設(shè)過程中發(fā)揮著重要作用。將抗震概念融合到高層建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中，能有效的促進高層建筑質(zhì)量的提升，進一步提高我國高層建筑發(fā)展水平。

參考文獻

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