抗震設(shè)計(jì)方法范文

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篇1

關(guān)鍵詞 橋梁抗震 設(shè)計(jì) 分析方法 規(guī)范

中圖分類號(hào)：U441 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0引言

地震是一種發(fā)生時(shí)間短、波及面廣、災(zāi)害程度極為嚴(yán)重的自然災(zāi)害。我國位于地震易發(fā)地帶。其中，地震烈度6度及以上的區(qū)域面積占我國全部國土面積60%以上，半數(shù)左右的城市位于地震烈度7度及以上地區(qū)。地震的發(fā)生會(huì)給社會(huì)、家庭、經(jīng)濟(jì)造成難以估量的損失。

近年我國災(zāi)害性地震頻發(fā)，2007年6月云南普洱6.4級(jí)地震、2008年5月汶川8.0級(jí)地震、2010年4月玉樹7.1級(jí)地震、2013年4月蘆山7.0級(jí)地震、2014年8月昭通魯?shù)?.5級(jí)地震，地震多次給人民帶來災(zāi)難的同時(shí)也加強(qiáng)了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員對(duì)橋梁抗震設(shè)計(jì)的重視，推動(dòng)了橋梁抗震設(shè)計(jì)方法的發(fā)展及相關(guān)規(guī)范的逐步完善。橋梁結(jié)構(gòu)作為公路路網(wǎng)中的關(guān)鍵性結(jié)點(diǎn)是地震運(yùn)動(dòng)作用下容易發(fā)生破壞的結(jié)構(gòu)元件，其損壞程度決定了所屬路網(wǎng)的通行能力。本文針對(duì)如何借助合理的設(shè)計(jì)理念進(jìn)行橋梁設(shè)計(jì)，使其具有足夠的抗震能力進(jìn)行綜述。

1橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范現(xiàn)狀

最新的《公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則》與《城市橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》摒棄了原《公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》“以剛克剛”的彈性抗震設(shè)計(jì)思想，借鑒和引入了延性抗震理念及減隔振等“以柔克剛”的概念。在具體操作中，根據(jù)橋梁的重要性和在抗震救災(zāi)中起的作用，把橋梁進(jìn)行分類，并對(duì)各類橋梁進(jìn)行復(fù)雜程度不同的抗震設(shè)計(jì)。但現(xiàn)行的橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范在抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)、隔震周期及墩柱抗剪強(qiáng)度等方面闡述較為籠統(tǒng)，使工程師在采用規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)常常會(huì)產(chǎn)生一些困惑，如非規(guī)則橋梁自振頻率計(jì)算的方式、地震環(huán)境中多維作用下的構(gòu)件受力特性的仿真模擬等。

2 規(guī)則橋梁抗震設(shè)計(jì)方法

簡支梁與連續(xù)梁橋在公路橋梁中應(yīng)用最為廣泛，多為鋼筋砼或預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)。歷史上嚴(yán)重橋梁震害調(diào)查顯示：結(jié)構(gòu)震害多發(fā)生于下部結(jié)構(gòu)處，而橋梁上部結(jié)構(gòu)自身很少發(fā)生嚴(yán)重的破壞現(xiàn)象。通常，將梁體處理成2節(jié)點(diǎn)空間梁單元或板單元，真實(shí)模擬橋梁的實(shí)際邊界條件及下部結(jié)構(gòu)受力環(huán)境即可達(dá)到滿足工程精度的要求。下面以2*25m連續(xù)箱梁橋?yàn)槔龑?duì)一般橋梁抗震設(shè)計(jì)方法進(jìn)行闡述與分析。

2.1 一次成橋模型的建立

本橋?yàn)?*25m連續(xù)箱梁橋，箱梁寬5m、高1.35m、支座與墊石總高0.21m，立柱中心間距3.2m，墩柱高度3.8m、直徑為1.0m，樁基采用2根1.2m鉆孔灌注樁（摩擦樁），樁長20.8m，場地土系數(shù)m值為30000KN/m4。主梁、立柱、基礎(chǔ)分別采用C50、C40、C30混凝土。建立橋梁模型如圖1所示。

圖1：一次成橋模型

在E1、E2地震作用下，計(jì)算模型要反映實(shí)際橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性（要能反映橋梁上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)、支座、地基剛度、質(zhì)量分布以及阻尼特性）。從而保證在E1、E2地震作用下引起的慣性力和主振型能得到反映。

2.2 邊界條件的模擬

模型的邊界條件按照真實(shí)的情形進(jìn)行模擬：支座按照實(shí)際計(jì)算剛度進(jìn)行輸入，使其能反映支座的力學(xué)特性；樁基礎(chǔ)的模擬考慮樁土的共同作用，采用等代土彈簧進(jìn)行模擬，等代土彈簧的剛度采用表征土介質(zhì)彈性值的M值參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。圖2為模型邊界條件模擬示意。

圖2：模型邊界條件模擬示意圖

2.3 橋梁抗震分析

08《細(xì)則》與《城規(guī)》中對(duì)規(guī)則橋梁的抗震設(shè)計(jì)均采用延性理念和減隔震兩種策略，對(duì)地震分析與抗震驗(yàn)算方法的使用也基本相同。進(jìn)行橋梁抗震分析驗(yàn)算是采用反應(yīng)譜法，部分情況采用時(shí)程反應(yīng)分析法。本模型采用反應(yīng)譜法進(jìn)行分析。

首先采用多重Ritz向量法進(jìn)行特征值分析，得到結(jié)構(gòu)的固有周期、振型形狀等結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性。其次進(jìn)行反應(yīng)譜函數(shù)的定義，根據(jù)橋梁類型、場地類型、抗震設(shè)防烈度等因素確定反應(yīng)譜函數(shù)，并選擇相應(yīng)的抗震規(guī)范（本橋?yàn)橐?guī)則橋梁，小震作用下采用E1反應(yīng)譜的彈性設(shè)計(jì)、大震作用下采用E2反應(yīng)譜的彈性或彈塑性設(shè)計(jì)），圖3為模型對(duì)應(yīng)的反應(yīng)譜法函數(shù)。然后在結(jié)構(gòu)的各個(gè)振動(dòng)方向上定義反映譜荷載工況。最后運(yùn)行分析，查看各模態(tài)作用下的分析結(jié)果。

圖3：反映譜函數(shù)圖

2.4 橋梁抗震驗(yàn)算

進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算時(shí)，有幾點(diǎn)需要特別注意：

（1）定義鋼筋混凝土構(gòu)件材料特性中“彎矩――曲率曲線”的定義，其目的是為了描述截面的彈塑性以及在定義材料彈塑性時(shí)對(duì)E、I值進(jìn)行修正，圖4為定義“彎矩――曲率曲線”示意圖。

圖4：“彎矩――曲率曲線”示意圖

（2）確定塑性鉸的位置，定義自由長度與長度系數(shù)。

（3）在進(jìn)行E2地震驗(yàn)算時(shí)，由于材料剛度發(fā)生變化，應(yīng)在驗(yàn)算前手動(dòng)修改結(jié)構(gòu)剛度，驗(yàn)算結(jié)果真實(shí)可靠。其中剛度調(diào)整系數(shù)的計(jì)算公式為：

系數(shù)y=

系數(shù)z=

雙柱墩驗(yàn)算時(shí)需通過pushover計(jì)算填入橫向允許位移值。

最后運(yùn)行驗(yàn)算分析，查看構(gòu)件設(shè)計(jì)強(qiáng)度驗(yàn)算結(jié)果（E1、E2彈性驗(yàn)算），位移變形驗(yàn)算（E2彈塑性驗(yàn)算），再根據(jù)驗(yàn)算結(jié)果進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整至全部通過驗(yàn)算并具有一定的安全系數(shù)。

3非規(guī)則橋梁抗震設(shè)計(jì)方法

以高墩大跨度剛構(gòu)橋?yàn)橹饕芯繉?duì)象進(jìn)行討論性分析，此類橋梁的抗震能力分析將直接影線墩身承載能力的大小因此是設(shè)計(jì)中的要點(diǎn)之一。

3.1 考慮地震動(dòng)空間變化效應(yīng)的橋梁地震反應(yīng)分析

通常進(jìn)行的地震反應(yīng)分析，常采用假定地震發(fā)生時(shí)基礎(chǔ)各點(diǎn)以相同的振幅和相位振動(dòng)的一致激勵(lì)法，忽略了地震動(dòng)的空間變化特性，對(duì)于大跨度橋梁等線型結(jié)構(gòu)而言，則應(yīng)考慮地震地面運(yùn)動(dòng)的空間變化性對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)的影響。

地震動(dòng)無論是在強(qiáng)度、持時(shí)或是頻譜特性等方面均具有顯著的空間差異性，即地震動(dòng)場地效應(yīng)，而引起地震動(dòng)空間變化的因素十分復(fù)雜，主要包括地震的行波效應(yīng)、衰減效應(yīng)、部分相干效應(yīng)和局部場地效應(yīng)四部分。

地震動(dòng)空間變化差動(dòng)場在橋梁各橋墩基礎(chǔ)底部輸入不同的自功率譜來考慮局部場地的變化，其相關(guān)性用相干函數(shù)模型來考慮。對(duì)多點(diǎn)激勵(lì)橋梁地震反應(yīng)分析方法分兩大類：一類是確定性分析方法，包括反應(yīng)譜法和時(shí)程分析法；另一類概率性分析方法，主要是隨機(jī)振動(dòng)法。由于大跨度橋梁在長周期反應(yīng)譜和強(qiáng)空間耦合效應(yīng)研究上還不完善，且地震地面運(yùn)動(dòng)的變化特征難以準(zhǔn)確模擬等因素，反應(yīng)譜法有時(shí)誤差很大。于是基于隨機(jī)理論的改進(jìn)反應(yīng)譜方法得到發(fā)展，如林家浩等等的虛擬激勵(lì)法。

有關(guān)地震動(dòng)場的空間變異性及模擬模型的研究已有大量的研究工作，多是基于實(shí)測記錄統(tǒng)計(jì)分析獲得的成果。對(duì)山區(qū)高橋梁抗震分析中，主要考慮地震動(dòng)的地形效應(yīng)，其影響因素主要包括地形的坡度、結(jié)構(gòu)物所處的場地、地震波的傳播方向以及地震波的入射角度等。對(duì)于河谷地形效應(yīng)影響的考慮，目前主要是基于數(shù)值分析的經(jīng)驗(yàn)函數(shù)法和整體數(shù)值分析方法兩種。

3.2 非規(guī)則橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)理論和方法

基于性能的抗震設(shè)計(jì)是針對(duì)不同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及性能要求，綜合考慮和應(yīng)用設(shè)計(jì)參數(shù)、結(jié)構(gòu)體系、構(gòu)造措施以及減震裝置等來保障橋梁結(jié)構(gòu)在各級(jí)地震水平作用下的抗震性能，是橋梁抗震設(shè)計(jì)思想的一個(gè)重要轉(zhuǎn)變。我國08《細(xì)則》與《城規(guī)》也引進(jìn)了基于性能的抗震設(shè)計(jì)思想，采用E1和E2兩水平抗震設(shè)防，即重要橋梁在E1震作用下只允許發(fā)生極小的損傷，而在E2地震作用下允許發(fā)生可修復(fù)的破壞。

基于位移的抗震設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)基于性能抗震設(shè)計(jì)思想的一條有效途徑。它直接以位移為設(shè)計(jì)參數(shù)，針對(duì)不同地震設(shè)防水準(zhǔn)，制定相應(yīng)的目標(biāo)位移，并且通過設(shè)計(jì)，使得結(jié)構(gòu)在給定水準(zhǔn)地震作用下達(dá)到預(yù)先指定的目標(biāo)位移，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)地震行為的控制?；谖灰频目拐鹪O(shè)計(jì)理論主要包括基于位移的抗震設(shè)計(jì)方法、位移需求簡化計(jì)算和目標(biāo)位移的確定三方面內(nèi)容。北京工業(yè)大學(xué)針對(duì)山區(qū)高墩橋梁強(qiáng)震作用下震害特征和失效模式，開展多維多點(diǎn)地震作用下山區(qū)高墩橋梁地震模擬振動(dòng)臺(tái)臺(tái)陣試驗(yàn)研究，提出了非彈性位移反應(yīng)譜和碰撞譜為基礎(chǔ)的基于位移抗震設(shè)計(jì)方法，發(fā)展基于直接位移的山區(qū)高墩橋梁抗震設(shè)計(jì)方法。

4結(jié)論

本文針對(duì)規(guī)則橋梁與非規(guī)則橋梁的抗震（下轉(zhuǎn)第191頁）（上接第179頁）設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了綜述，簡要的闡述了規(guī)則橋梁常規(guī)抗震設(shè)計(jì)分析的要點(diǎn)及過程，和非規(guī)則橋梁抗震設(shè)計(jì)的方法、要點(diǎn)及發(fā)展方向?，F(xiàn)行規(guī)范及常用方法多針對(duì)規(guī)則橋型，多采用靜力模擬的形式（反映譜法）進(jìn)行分析，但這種方法具有一定的局限性，適用的范圍有限。對(duì)于非規(guī)則橋梁和多維地震作用下橋梁的地震反映分析還需進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)與數(shù)據(jù)收集，使方針模擬更接近實(shí)際，結(jié)構(gòu)更為可靠，抗震加固方案更為理想。

參考文獻(xiàn)

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關(guān)鍵詞 地震；砌體結(jié)構(gòu)；房屋；抗震設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)TU352 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2011）47-0015-02

1 地震對(duì)砌體結(jié)構(gòu)房屋的破壞

在地震作用（主要是水平地震作用的影響）下，抗震措施和結(jié)構(gòu)類型的不同往往是造成多層砌體結(jié)構(gòu)房屋破壞情況不同的原因。主要有如下兩種。

1） 由結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承載力不足而引起的破壞

當(dāng)房屋受到水平地震的橫向影響時(shí)，水平地震作用主要通過樓蓋傳至橫墻，再傳至基礎(chǔ)和地基，這時(shí)震力主要由橫墻承受，當(dāng)砌體抗震承載力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于地震作用所產(chǎn)生的震力時(shí)，墻體就會(huì)產(chǎn)生交叉裂縫或斜裂縫；當(dāng)房屋受到水平地震的縱向影響時(shí)，水平地震作用主要通過樓蓋傳至縱墻，再傳至基礎(chǔ)和地基。如果窗間墻很窄，縱墻就會(huì)產(chǎn)生壓彎破壞；如果窗間墻很寬，縱墻將以震力破壞為主。

2） 由構(gòu)件間連接不牢而引起的破壞

一些砌體結(jié)構(gòu)的房屋承載力很好，構(gòu)件的尺寸也不小，可往往由于連接不牢、支撐系統(tǒng)不完善，整體性差而導(dǎo)致破壞。這種現(xiàn)象在地震時(shí)也是常見的，如縱橫墻連接不牢以及樓板與墻體之間缺乏可靠的連接都可能造成縱墻外閃，甚至成片塌落。

2 多層砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計(jì)中的常見問題

1）在許多辦公樓往往為追求局部大空間，而在底層或頂層局部采用鋼筋砼框架結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致磚混和框架的“混雜”結(jié)構(gòu)體系；

2）住宅磚房建設(shè)中，房屋層高和總高超過規(guī)范限值，尤其是底層為商店的磚房此種情況更為普遍；

3）住宅磚房中為追求大客廳，布置大客廳和大門洞，使得窗間墻的局部尺寸往往不如人愿，并將陽臺(tái)設(shè)計(jì)到客廳內(nèi)，僅采用增大截面及配筋的構(gòu)造柱替代磚墻肢，甚至有的不采取加強(qiáng)措施；住宅磚房的設(shè)計(jì)中平面布置通常過于復(fù)雜，縱、橫墻沿平面布置多數(shù)不能對(duì)齊，墻體沿豎向布置上下不連續(xù)。這些原因基本均限于場地過小或過度的追求造型；

4）抗震構(gòu)造措施不到位。常出現(xiàn)“一本圖集打天下”的作法，不管具體作法是否合理、是否適用，全都按照?qǐng)D集照扒下來。

3 規(guī)范多層砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計(jì)方法

針對(duì)以上存在的主要問題，多層磚房抗震設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下問題。

1）砌體房屋的總層數(shù)及總高度限值

歷次震害表明，砌體結(jié)構(gòu)房屋的樓層數(shù)越高其所受的震害就越嚴(yán)重?！督ㄖ拐鹪O(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2001）在總結(jié)國內(nèi)外歷次震害經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國的國情，并考慮到加設(shè)構(gòu)造柱防倒塌的抗震效果，制定出了我國在不同設(shè)防限度下的磚混房屋層數(shù)和總高數(shù)限值。設(shè)計(jì)中房屋層數(shù)和總高度限值應(yīng)同時(shí)滿足，因?yàn)闃巧w重量占到房屋總重的一半左右，房屋總高度相同，多一層樓蓋就意味著增加半層樓的地震作用。

2）合理的平面、立面布置

平面布置應(yīng)均勻、簡單、規(guī)則，盡量避免凹凸形狀。平面布置過于復(fù)雜，會(huì)致使剛度中心與質(zhì)量中心不重合，而產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，大大加劇地震的破壞作用。對(duì)不規(guī)則型平面砌體房屋，應(yīng)縮短其伸出的部位，轉(zhuǎn)角或交叉部分墻體應(yīng)拉通，使水平地震作用能通過貫通的墻體傳遞到相連的另一側(cè)，否則應(yīng)當(dāng)考慮設(shè)置抗震縫將其分離，縫寬為50mm~100mm，這樣可以避免地震時(shí)建筑物的兩側(cè)如凹凸部位應(yīng)力過大，以及房屋因質(zhì)量中心與剛度中心不重合產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。所以多采用一字型平面布置，以利于抗震。對(duì)于房屋的門、窗設(shè)計(jì)應(yīng)多的選用尺寸大小相等且對(duì)齊的。立面布置應(yīng)力求體型平整規(guī)則，承重墻體上下對(duì)齊，連續(xù)貫通，盡量避免局部突出。通常情況下表明：砌體結(jié)構(gòu)式房屋的層數(shù)越多高度越高，其地震時(shí)的破壞能力和受損率也就越高。因此，對(duì)這類結(jié)構(gòu)房屋的總層數(shù)和高度等方面做出規(guī)定，是一種既經(jīng)濟(jì)又有效地抗震措施，對(duì)保證多層砌體結(jié)構(gòu)房屋不致因整體彎曲而破壞也是有利的。對(duì)于那些現(xiàn)實(shí)中我們無法避免的不規(guī)則的房屋，應(yīng)注意偏離結(jié)構(gòu)剛心遠(yuǎn)端的抗震驗(yàn)算，立面應(yīng)盡量將房屋的重力降低，避免頭重腳輕的建筑布局。為防止地震時(shí)發(fā)生鞭稍效應(yīng)，應(yīng)避免采用錯(cuò)落的立面，即使要突出屋面建筑部分的高度也不應(yīng)過高，同時(shí)應(yīng)控制好結(jié)構(gòu)豎向強(qiáng)度和剛度的均勻性。

3）合理確定圈梁和構(gòu)造柱的位置

砌體結(jié)構(gòu)的抗震性能也可從設(shè)置圈梁和構(gòu)造柱方面得到改善。據(jù)研究，若配筋墻體梁端設(shè)置構(gòu)造柱，由于水平鋼筋錨固于柱中，使鋼筋的效應(yīng)發(fā)揮得更為充分，則可比無構(gòu)造柱的同樣配筋率的墻體的承載能力提高13％左右，而且設(shè)置了構(gòu)造柱和圈梁的砌體結(jié)構(gòu)可形成兩道防御：第一道是砌體裂縫大幅度的發(fā)展，靠構(gòu)造柱及圈梁對(duì)砌體約束使墻體大變形消耗輸入的地震能量。第二道是砌體墻只會(huì)出現(xiàn)寬度不大的裂縫，層間變形不大，構(gòu)造柱不能開裂。試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，磚墻增設(shè)構(gòu)造柱后，位移延性系數(shù)增大很多，可達(dá)4~6。構(gòu)造柱的作用不僅體現(xiàn)在約束墻體的變形、提高砌體的抗震強(qiáng)度，還能增強(qiáng)墻體之間的連接，這些對(duì)砌體的抗震都是十分有利的。它們位置的確定是直接影響構(gòu)造柱和圈梁能否有效地發(fā)揮其作用的重要因素。所以我們一定要嚴(yán)格執(zhí)行建筑抗震規(guī)范對(duì)此提出的比較具體的規(guī)定。另外，圈梁應(yīng)封閉連續(xù)，盡可能形成一個(gè)個(gè)近似矩形或圓形的箍。

4）其它方面可采用的措施

多層磚混房屋的低層往往滿足不了抗震驗(yàn)算的要求。即使有時(shí)在適當(dāng)部位加設(shè)構(gòu)造柱也不能完全滿足抗震承載力驗(yàn)算?？稍诳拐鹆Σ粔虻某兄貕Χ蝺?nèi)配置水平鋼筋，使地震力由砌體及水平鋼筋共同承擔(dān)，從而提高墻體的抗震能力。多層磚混結(jié)構(gòu)房屋的樓梯間不宜設(shè)在房屋盡端靠近外墻處，而應(yīng)盡量選擇每個(gè)單元的中部；為突出屋頂?shù)臉翘蓍g，構(gòu)造柱應(yīng)伸到頂部與頂部圈梁連接。

4 結(jié)論

綜上所述，多層砌體房屋可通過科學(xué)選址、控制房屋層數(shù)和高度、合理布局。設(shè)置構(gòu)造柱和圈粱，適當(dāng)提高砂漿標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)樓梯間的構(gòu)造，優(yōu)先采用橫墻承重或縱橫墻共同承重以及現(xiàn)澆樓屋蓋等抗震措施，從而提高砌體房屋的抗震能力，達(dá)到“大震不倒、中震可修、小震不壞”的設(shè)防目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1]GB 50011.2001建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(2008年版)[S]．

篇3

關(guān)鍵詞： 抗震概念設(shè)計(jì)；抗震設(shè)計(jì)方法；基于位移； 基于性能

前言

根據(jù)我國多次大型地震中房屋的損壞位置與程度分析中得出:科學(xué)合理的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法是房屋抗震能力提高的制勝法寶。然而完整的建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法不僅包括建筑結(jié)構(gòu)抗震分析計(jì)算法，還應(yīng)有抗震概念設(shè)計(jì)。

一、 建筑抗震概念設(shè)計(jì)

地震是一種難以把握的隨機(jī)振動(dòng)，其自身的復(fù)雜性和不確定性對(duì)于準(zhǔn)確預(yù)測房屋遭遇的參數(shù)和特性無非是現(xiàn)代建筑科技的挑戰(zhàn)?？拐鹪诮Y(jié)構(gòu)分析方面仍存在許多不確定性因素，例如未充分考慮非彈性性質(zhì),空間結(jié)構(gòu)作用和阻尼變化，材料實(shí)效等諸多因素，因此抗震設(shè)計(jì)不能完全依賴計(jì)算得到的結(jié)果。長期抗震經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的抗震工程基本概念和抗震工程的基本理論應(yīng)是抗震問題的基本立足點(diǎn)，同時(shí)也是良好結(jié)構(gòu)性能的決定因素。

1 建筑場地的選擇

地震中經(jīng)常出現(xiàn)的“輕災(zāi)區(qū)有重災(zāi)，重災(zāi)區(qū)有輕災(zāi)的現(xiàn)象，就是由于地震對(duì)房屋的破壞不只是在結(jié)構(gòu)上還有對(duì)房屋周圍場地條件的破壞。例如地基土的不均勻沉陷 滑坡，粉土 沙土液化，地表的錯(cuò)動(dòng)與地裂。

抗震設(shè)防區(qū)的建筑工程場地選擇應(yīng)遵循以下幾點(diǎn)原則:

1.1 密實(shí)均勻的中硬場地土和開闊平坦的堅(jiān)硬場地土是建筑抗震有利地段的最好選擇。

1.2 避開對(duì)建筑抗震的不利地段，例如突出的山嘴 高聳孤立的山丘 河岸和邊坡邊緣 采礦區(qū) 軟弱場地土 非巖質(zhì)陡坡，在平面分布分布上巖性 狀態(tài) 成因明顯不均勻的場地土。

1.3不在地震時(shí)可能發(fā)生崩塌 滑坡 地陷 地裂 泥石流等地段和發(fā)震斷裂帶上建造房屋。

2 建筑體型的設(shè)計(jì)

力求建筑的體型要對(duì)稱 簡單 規(guī)則 剛度和質(zhì)量變化均勻。

3抗震結(jié)構(gòu)體系應(yīng)遵循的原則

3.1采用多道抗震防護(hù)線，以防因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的損壞而導(dǎo)致整個(gè)抗震體系喪失對(duì)重力荷載的承載能力或喪失抗震能力。

3.2抗震結(jié)構(gòu)應(yīng)具有合理的強(qiáng)度和剛度分布，避免因局部削弱產(chǎn)生應(yīng)力集中或是塑性變形集中，以防結(jié)構(gòu)薄弱部位的出現(xiàn)。

4 建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)置

建筑結(jié)構(gòu)各種構(gòu)件應(yīng)有良好的連接，各類構(gòu)件具備必要的強(qiáng)度和變形能力

5 非結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)置

合理設(shè)置非結(jié)構(gòu)構(gòu)件諸如隔墻 填充墻 維護(hù)墻。

二 抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

1 基于位移的抗震設(shè)計(jì)方法

基于位移的抗震設(shè)計(jì)方法是以位移為前提的設(shè)計(jì)方法。它是在不同強(qiáng)度地震作用下，以位移響應(yīng)為主要目標(biāo)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從而使結(jié)構(gòu)達(dá)到預(yù)期設(shè)定的性能和功能。它應(yīng)包括構(gòu)件截面承載力計(jì)算，構(gòu)件截面變形能力設(shè)計(jì)等。基于位移的抗震設(shè)計(jì)具有以下優(yōu)點(diǎn)

(1)首先能夠滿足多層次抗震要求。它通過不同的功能要求，設(shè)計(jì)出不同位移情況下的結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度

（2）基于位移的結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是以目標(biāo)位移為基準(zhǔn)的，所以對(duì)破壞時(shí)結(jié)構(gòu)的破壞狀態(tài)有著確定的認(rèn)識(shí)。

(3)不必考慮結(jié)構(gòu)的非線性性質(zhì)。彈性結(jié)構(gòu)下的設(shè)計(jì)方法可以直接引用，可用線性系統(tǒng)代替原有結(jié)構(gòu)。

(4)位移法同傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程相比可直接獲得結(jié)構(gòu)抗震要求所需要的截面參數(shù)。

集于眾多優(yōu)點(diǎn)于一身的位移法得到了越來越多的青睞，也廣泛地應(yīng)用于抗震設(shè)計(jì)理念?；谖灰频目拐鹪O(shè)計(jì)方法大致包括三個(gè)方法：能力譜方法 控制延性的抗震設(shè)計(jì)方法 直接基于位移的抗震設(shè)計(jì)方法。

1.1 能力譜法

能力譜法按照對(duì)結(jié)構(gòu)延性需求將規(guī)范設(shè)計(jì)的反離譜折減后轉(zhuǎn)換為反應(yīng)加速度¬―位移關(guān)系的需求譜。并且根據(jù)對(duì)靜力彈塑性分析得到的力和位移關(guān)系曲線轉(zhuǎn)換成等效單自由度體系加速度―位移關(guān)系能力譜。最后通過將能力譜和需求譜放在統(tǒng)一坐標(biāo)系，可以分析 評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)的抗震性能。能力譜法的基本內(nèi)容基本包括以下四個(gè)方面：

1.1.1以多自由度體系和單自由度的轉(zhuǎn)換關(guān)系為依據(jù) ，從而建立結(jié)構(gòu)的等效單自由度體系。

1.1.2通過對(duì)分析 研究結(jié)構(gòu)的靜力彈塑性得出結(jié)構(gòu)基底剪力 。

1.1.3 在同一個(gè)坐標(biāo)系下把能力曲線與需求曲線比較，如果能力曲線不與任何一條需求曲線相交，則得出建筑結(jié)構(gòu)不滿足抗震要求。如果兩者相交，則可以通過運(yùn)用插值圖解法 計(jì)算出二者的交點(diǎn)，尋求二者交點(diǎn)的對(duì)應(yīng)阻尼比。該點(diǎn)確定了在設(shè)計(jì)反應(yīng)譜作用下單自由度體系下最大反應(yīng)和先對(duì)阻尼，因而可計(jì)算結(jié)構(gòu)延性。

1.2 控制延性的抗震設(shè)計(jì)方法

控制延性的抗震設(shè)計(jì)方法就是通過考察結(jié)構(gòu)屈服以后的整個(gè)反應(yīng)過程進(jìn)而研究構(gòu)件和結(jié)構(gòu)的延性問題。

控制延性抗震設(shè)計(jì)方法主要包涵以下幾個(gè)方面：

（1）分析 計(jì)算出在小震下結(jié)構(gòu)的承載力， 并且運(yùn)算出截面內(nèi)力和配筋。

（2）依據(jù)大地震和經(jīng)驗(yàn)度計(jì)算選定的截面和配筋，得到結(jié)構(gòu)的實(shí)際強(qiáng)度，求出結(jié)構(gòu)整體所需要的位移延性系數(shù)。

（3）通過研究結(jié)構(gòu)位移延性系數(shù)與結(jié)構(gòu)體系的塑形變化機(jī)制來確立構(gòu)件的延性需求，進(jìn)而運(yùn)算出臨界截面所需的曲率延性系數(shù)。

(4) 最后的截面的延性設(shè)計(jì)依據(jù)箍筋的確立進(jìn)行。

1.3 直接基于位移的抗震設(shè)計(jì)方法

直接基于位移的抗震設(shè)計(jì)方法，即直接以位移作為設(shè)計(jì)參數(shù)，根據(jù)不同地震設(shè)防水準(zhǔn)，確立相應(yīng)的目標(biāo)位移。并且通過進(jìn)一步的設(shè)計(jì)，使結(jié)構(gòu)在制定地震強(qiáng)度下達(dá)到預(yù)先的目標(biāo)位移，因而有效控制結(jié)構(gòu)地震行為。直接基于位移的抗震設(shè)計(jì)方法目前在文獻(xiàn)中較為廣泛應(yīng)用，其實(shí)用性在逐步提升。

2、基于性能的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

近幾年來由于傳統(tǒng)的抗震設(shè)計(jì)思想與方法已經(jīng)無法滿足人們對(duì)結(jié)構(gòu)抗震功能的深層次要求，許多專家開始紛紛

關(guān)注怎樣強(qiáng)化結(jié)構(gòu)的抗震安全目標(biāo)和如何提高抗震的功能要求，并且在理論研究和實(shí)踐設(shè)計(jì)中有所轉(zhuǎn)變和突破?；谛阅艿目拐鸾Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概念作為時(shí)代的產(chǎn)物，不僅繼承了傳統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)理念的精華部分而且實(shí)現(xiàn)效益與投資的優(yōu)化平衡和滿足結(jié)“個(gè)性”的要求。

基于性能的抗震設(shè)計(jì)主要有以下三個(gè)方面的內(nèi)容

（1） 地震設(shè)防水準(zhǔn)的確立

傳統(tǒng)的設(shè)防水準(zhǔn)為小震 中震 大震三級(jí)抗震設(shè)防依據(jù)，它們是依據(jù)全國基本裂度設(shè)防區(qū)劃圖同時(shí)采用概率的方法得出的。而基于性能的抗震設(shè)計(jì)為了掌控不同強(qiáng)度地震下結(jié)構(gòu)的破壞狀態(tài)，在傳統(tǒng)的抗震設(shè)計(jì)水準(zhǔn)基礎(chǔ)上深度細(xì)化抗震設(shè)防水平，同時(shí)采用地震動(dòng)參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)多級(jí)設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)。

（2） 確定結(jié)構(gòu)性能參數(shù)

基于性能抗震設(shè)計(jì)要求在不同水平地震作用下得到結(jié)構(gòu)的反應(yīng)性能指標(biāo)，因此需要運(yùn)用合理的結(jié)構(gòu)模型，科學(xué)的分析方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)的受力分析。在低強(qiáng)度的地震下一般采用彈性動(dòng)力分析手段進(jìn)行結(jié)構(gòu)的彈性分析，高強(qiáng)度地震下時(shí)常采用彈塑性靜力分析法進(jìn)行非線性受力分析。

（3） 確定結(jié)構(gòu)的性能水準(zhǔn)和性能目標(biāo)。

性能水準(zhǔn)即對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的性能進(jìn)行劃分不同的等級(jí)和不同的層次。而明確的結(jié)構(gòu)性能目標(biāo)則是基于性能抗震設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。二者是確定合理的設(shè)計(jì)方法不可或缺的重要環(huán)節(jié)。

篇4

關(guān)鍵詞：高層建筑；抗震設(shè)計(jì)；方法

隨著我國城市建設(shè)和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，由于建設(shè)者開發(fā)、使用功能上的要求，高層建筑越來越多，體型也越來越多樣化，各種體型復(fù)雜、內(nèi)部空間多變的復(fù)雜高層建筑大量涌現(xiàn)。我國是地震多發(fā)帶，在此情況下，高層建筑必須要考慮抗震設(shè)防。下面談?wù)劯邔咏ㄖ拐鹪O(shè)計(jì)的具體方法。

一 必須減少地震能量輸入

積極采用基于位移的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)，要求進(jìn)行定量分析，使結(jié)構(gòu)的變形能力滿足在預(yù)期的地震作用下的變形要求。除了驗(yàn)算構(gòu)件的承載力外，要控制結(jié)構(gòu)在大震作用下的層間位移角限值或位移延性比；根據(jù)構(gòu)件變形與結(jié)構(gòu)位移關(guān)系，確定構(gòu)件的變形值；并根據(jù)截面達(dá)到的應(yīng)變大小及應(yīng)變分布，確定構(gòu)件的構(gòu)造要求。選擇堅(jiān)硬的場地土建造高層建筑，可以明顯減少地震能量輸入減輕破壞程度。

二 隔震和消能減震設(shè)計(jì)的推廣使用

目前我國和世界各國普遍采用的傳統(tǒng)抗震結(jié)構(gòu)體系是“延性結(jié)構(gòu)體系”，即適當(dāng)控制結(jié)構(gòu)物的剛度，但容許結(jié)構(gòu)構(gòu)件在地震時(shí)進(jìn)入非彈性狀態(tài)，并具有較大的延性，以消耗地震能量，減輕地震反應(yīng)，使結(jié)構(gòu)物“裂而不倒”。采取軟墊隔震、滑移隔震、擺動(dòng)隔震、懸吊隔震等措施，改變結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性，減少地震能量輸入，減輕結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)，是一種很有前途的防震措施。提高結(jié)構(gòu)阻尼，采用高延性構(gòu)件，能夠提高結(jié)構(gòu)的耗能能力，減輕地震作用，減小樓層地震剪力。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，對(duì)各種建筑物和構(gòu)筑物的抗震減震要求越來越高，地震控制體系具有傳統(tǒng)抗震體系所難以比擬的優(yōu)越性，在未來的建筑結(jié)構(gòu)中將得到越來越廣泛的應(yīng)用。

三 注重結(jié)構(gòu)材料的選用

可以對(duì)材料參數(shù)隨機(jī)性的抗震模糊可靠度進(jìn)行分析，改變過去對(duì)結(jié)構(gòu)抗震可靠度的研究只考慮荷載的不確定性而忽略了其他多種不確定因素，綜合考慮了材料參數(shù)的變異性，地震烈度的隨機(jī)性及烈度等級(jí)界限的隨機(jī)性與模糊性對(duì)結(jié)構(gòu)抗震可靠度的影響。從抗震角度來說，結(jié)構(gòu)體系的抗震等級(jí)，其實(shí)質(zhì)就是在宏觀上控制不同結(jié)構(gòu)的廷性要求。這要求我們應(yīng)根據(jù)建設(shè)工程的各方面條件，選用符合抗震要求又經(jīng)濟(jì)實(shí)用的結(jié)構(gòu)類別。

四 高層建筑減輕結(jié)構(gòu)自重

一方面從地基承載力來看，如果是同樣的地基條件，減輕結(jié)構(gòu)自重意味著在不增加基礎(chǔ)或地基處理造價(jià)的情況下，可以多建層數(shù)，特別是對(duì)于軟土更為明顯。另一方面地震效應(yīng)與建筑質(zhì)量成正比，結(jié)構(gòu)質(zhì)量的增加必然引起地震力的增大。高層建筑由于其高度較大，重心較高，地震作用傾覆力矩也隨質(zhì)量的增加而增大。設(shè)計(jì)時(shí)要求高層建筑物的填充墻及隔墻應(yīng)采用輕質(zhì)材料。

五 設(shè)置多道抗震防線

當(dāng)?shù)谝坏婪谰€的構(gòu)件在強(qiáng)烈地震作用下遭到破壞后，后備的第二道乃至第三道防線能抵擋后續(xù)地震的沖擊，使建筑物免于倒塌。高層結(jié)構(gòu)形式應(yīng)采用具有聯(lián)肢、多肢及壁式框架的框架剪力墻，剪力墻框架簡體，筒中筒等多道抗震防線結(jié)構(gòu)體系。需要強(qiáng)調(diào)的是設(shè)計(jì)不能陷入只憑計(jì)算的誤區(qū)，若結(jié)構(gòu)嚴(yán)重不規(guī)則，整體性差，僅按目前的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算水平，是難以保證結(jié)構(gòu)的抗震、抗風(fēng)性能，尤其是抗震性能。因此，要求建筑師與結(jié)構(gòu)工程師共同把好初步設(shè)計(jì)這一環(huán)節(jié)。關(guān)于高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的一般原則和具體內(nèi)容，高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程有關(guān)章節(jié)作了規(guī)定。

一是結(jié)構(gòu)的簡單性。結(jié)構(gòu)簡單是指結(jié)構(gòu)在地震作用下具有直接和明確的傳力途徑。建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范要求，“結(jié)構(gòu)體系應(yīng)有明確的計(jì)算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑?！敝挥薪Y(jié)構(gòu)簡單，才能夠?qū)Y(jié)構(gòu)的計(jì)算模型、內(nèi)力與位移分析，限制薄弱部位的出現(xiàn)易于把握，因而對(duì)結(jié)構(gòu)抗震性能的估計(jì)也比較可靠。二是結(jié)構(gòu)的規(guī)則性和均勻性建筑抗震設(shè)計(jì)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(duì)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(qiáng)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矫姹容^規(guī)則，不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的平面布置，對(duì)A級(jí)高度建筑宜平面簡單、規(guī)則、對(duì)稱、減小偏心；而對(duì)B級(jí)高度建筑則應(yīng)簡單、規(guī)則、減小偏心。平面布置均勻規(guī)則，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，并使質(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，有利于防止薄弱的子結(jié)構(gòu)過早破壞、倒塌，使地震作用能在各子結(jié)構(gòu)之間重分布，增加結(jié)構(gòu)的贅余度數(shù)量，發(fā)揮整個(gè)結(jié)構(gòu)耗散地震能量的作用。沿建筑物豎向，建筑造型和結(jié)構(gòu)布置比較均勻，避免剛度、承載力和傳力途徑的突變，以限制結(jié)構(gòu)在豎向某一樓層或極少數(shù)幾個(gè)樓層出現(xiàn)敏感的薄弱部位。三是結(jié)構(gòu)的剛度和抗震能力水平。地震作用是雙向的，結(jié)構(gòu)布置應(yīng)使結(jié)構(gòu)能抵抗任意方向的地震作用。通常，可使結(jié)構(gòu)沿平面上兩個(gè)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(qiáng)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效應(yīng)又要注意控制結(jié)構(gòu)變形的增大，過大的變形會(huì)產(chǎn)生重力二階效應(yīng)，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞、失穩(wěn)。結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的抗扭剛度和抵抗扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的能力，現(xiàn)有的抗震設(shè)計(jì)計(jì)算中不考慮地震地面運(yùn)動(dòng)的扭轉(zhuǎn)分量，在抗震概念設(shè)計(jì)中應(yīng)注意提高結(jié)構(gòu)的抗扭剛度和抵抗扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的能力。四是結(jié)構(gòu)的整體性。在高層建筑結(jié)構(gòu)中，樓蓋對(duì)于結(jié)構(gòu)的整體性起到非常重要的作用，樓蓋相當(dāng)于水平隔板，它不僅聚集和傳遞慣性力到各個(gè)豎向抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)，而且要求這些子結(jié)構(gòu)能協(xié)同承受地震作用，特別是當(dāng)豎向抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)布置不均勻或布置復(fù)雜或抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)水平變形特征不同時(shí)，整個(gè)結(jié)構(gòu)就要依靠樓蓋使抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)能協(xié)同工作。樓蓋體系最重要的作用是提供足夠的平面內(nèi)剛度和內(nèi)力，并與豎向子結(jié)構(gòu)有效連接，當(dāng)結(jié)構(gòu)空曠、平面狹長、平面凹凸不規(guī)則，樓蓋開大洞口時(shí)更應(yīng)特別注意，設(shè)計(jì)中不能錯(cuò)誤認(rèn)為，在多遇地震作用計(jì)算中考慮了樓板平面內(nèi)彈性變形影響后，就可以削弱樓蓋體系。

總之，在高層建筑的抗震設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員必須在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中正確的應(yīng)用規(guī)范，把握好抗震概念設(shè)計(jì)，吸取新的理論知識(shí)，確保建筑結(jié)構(gòu)在遭遇地震時(shí)真正具有良好的抗震能力。

參考文獻(xiàn)

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篇5

關(guān)鍵詞：建筑 抗震設(shè)計(jì) 新技術(shù)

1引言：

2011年3月11日日本東北部宮城縣以東太平洋海域發(fā)生里氏9.0級(jí)地震，造成14704人遇難 ，10969人失蹤；福島核電站1、2、3、4 機(jī)組核泄露。2008年5月12日我國四川汶川地震造成69227人遇難，374643人受傷，失蹤17923人，這次汶川地震造成的直接經(jīng)濟(jì)損失8452億元人民幣。青海省玉樹縣2010年4月14日晨發(fā)生兩次地震，造成2220人遇難，失蹤70人。地震的危害性如此之大，由地震造成對(duì)建筑物的損壞，占地震災(zāi)害的絕大部分。地震中很多次生災(zāi)害如人員傷亡、火災(zāi)等多數(shù)也是由于建筑物倒塌引。目前我國抗震設(shè)計(jì)的目標(biāo)是“小震不壞，大震不倒”。即當(dāng)?shù)卣鹆叶刃∮谠O(shè)防烈度時(shí)，房屋應(yīng)基本完好；當(dāng)?shù)卣鹆叶却笥谠O(shè)防烈度時(shí)，房屋建筑即使產(chǎn)生較大破壞，也應(yīng)保證不出現(xiàn)即時(shí)的垮塌，以使人員能夠有逃生的時(shí)間。由于歷史原因，我國80年代以前的建筑大量存在，這些建筑大多未考慮抗震或抗震能力較差。有些房屋雖經(jīng)過抗震加固，整體抗震性能依然較差。同時(shí)，由于我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展不均衡，在部分經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)及交通運(yùn)輸能力較差的地區(qū)，使用較易就地取材的磚石作為主要建筑材料的砌體結(jié)構(gòu)在今后相當(dāng)長的時(shí)期內(nèi)仍將大量存在，而作為低層公共建筑的主要結(jié)構(gòu)形式，框架結(jié)構(gòu)也將大量存在。因此，如何從設(shè)計(jì)上提高高設(shè)防烈度地區(qū)砌體結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)的抗震性能，特別是在罕遇的強(qiáng)震作用下的防倒塌能力，應(yīng)是今后工程抗震研究的重點(diǎn)。

2建筑物抗震的新技術(shù)

近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新技術(shù)、新材料甚至新的設(shè)計(jì)思想得到大量的應(yīng)用，大大豐富了提高建筑抗震能力的手段。如使用更高強(qiáng)度的建筑材料，能夠提高構(gòu)件的極限承載能力并降低結(jié)構(gòu)自重。而與之相比，新技術(shù)、新設(shè)計(jì)思想的應(yīng)用，能夠更有效地減輕地震災(zāi)害。其中，隔震和消能減震就是兩種建筑結(jié)構(gòu)減輕地震災(zāi)害的新技術(shù)。

1.隔震技術(shù)

在建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用隔震技術(shù)是國際上熱門的工程抗震新技術(shù)。它通過把隔震消能裝置(如橡膠隔震墊)安放在結(jié)構(gòu)物底部和基礎(chǔ)(或底部柱頂)之間，把上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)“隔開”。這樣，改變了結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性和動(dòng)力作用，明顯地減輕結(jié)構(gòu)物的地震反應(yīng)，達(dá)到“以柔克剛”的效果。國內(nèi)外大量的試驗(yàn)和工程實(shí)踐證明，隔震體系一般可使結(jié)構(gòu)水平地震加速度反應(yīng)下降60％左右，從而消除或有效減輕結(jié)構(gòu)的地震損壞，提高建筑物及其內(nèi)部人員的安全性。隔震體系具有很大的垂直承載力(50T-2000T)及很大的垂直壓縮剛度，而其水平變形剛度較小(0．25kN／mm～l_8kN／mm)，水平極限變位值較大(i0―50cm)，它具有足夠大的初始剛度，以抵抗風(fēng)荷載和輕微地震，當(dāng)強(qiáng)地震發(fā)生時(shí)，又能自由柔性滑動(dòng)，而變形過大時(shí)，剛度回升，具有保護(hù)和限位作用，鋼板夾層橡膠隔震墊具有較大的復(fù)位能力，在多次地震中自動(dòng)瞬時(shí)復(fù)位。同時(shí)，它耐久性能好，一般使用壽命可在70年以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一般民用建筑物50年使用壽命的要求。l994年1月l7日，美國洛杉磯大地震中，該市相距不遠(yuǎn)的兩個(gè)醫(yī)院，一個(gè)是隔震的，地震時(shí)醫(yī)師護(hù)士照常工作；另一個(gè)是不隔震的，損壞厲害，一直無法恢復(fù)工作。l995年1月17日，日本神戶大地震，該市的西部郵政大樓和松村研究所大樓等隔震房屋經(jīng)受了地震的考驗(yàn)，房屋結(jié)構(gòu)安全完好，儀器、設(shè)備、裝修等絲毫無損。根據(jù)其特性，一般來說隔震技術(shù)主要適用于較重要的低層和多層建筑，如醫(yī)院、學(xué)校、商場、科研機(jī)構(gòu)以及重要的指揮職能單位。

2.消能減震技術(shù)

消能減震技術(shù)的方法是指在結(jié)構(gòu)的某些部位(如支撐、剪力墻、節(jié)點(diǎn)、連接縫或連接件等)設(shè)置消能阻尼裝置或元件，通過消能裝置產(chǎn)生摩擦非線性滯形耗能來耗散或吸收地震能量以減小主體結(jié)構(gòu)的水平和豎向地震反應(yīng)，從而避免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞或倒塌，以達(dá)到減震抗震的目的。這種方法主要用于高層或超高層建筑。隔震和消能減震技術(shù)目前在日本、美國已有了一定數(shù)量的應(yīng)用，并在震害中有較好的表現(xiàn)。

我國從九十年代開始，也以試點(diǎn)的方式在一些工程中應(yīng)用了這些技術(shù)并取得了一些好的經(jīng)驗(yàn)。新的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范已給出了隔震和消能減震技術(shù)工程應(yīng)用的指導(dǎo)性意見，標(biāo)志著這些新技術(shù)已進(jìn)入實(shí)用性階段。隔震和消能減震技術(shù)雖能夠大幅度提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，但目前其建造成本較高，且其技術(shù)從設(shè)計(jì)到構(gòu)造，施工均較復(fù)雜，合理地掌握和實(shí)施尚存在一些問題，因此，新技術(shù)距離大規(guī)模推廣和應(yīng)用還需要一定時(shí)間的準(zhǔn)備。

3以合理的設(shè)計(jì)提高安全性能

其實(shí)，從建筑設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，在正確的抗震理論指導(dǎo)下，依據(jù)合理的設(shè)計(jì)原則，同樣可以提高甚至保證建筑結(jié)構(gòu)的安全可靠性。這些原則包括結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)具備足夠大的承載能力：結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠大的剛度以減小地震作用下的扭轉(zhuǎn)和位移；：結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠大的剛度以減小地震作用下的扭轉(zhuǎn)和位移；結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠大的延性和耗能能力，這一點(diǎn)對(duì)結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震作用下的安全性尤為重要。延性是指構(gòu)件和結(jié)構(gòu)屈服后，具有承載力不降低或基本不降低、且有足夠塑性變形能力的一種性能。延性大，說明塑性變形能力大，強(qiáng)度或承載力的降低緩慢，從而有足夠大的能力吸收和耗散地震能量，避免結(jié)構(gòu)倒塌。綜合運(yùn)用以上的抗震原則，以承載力、剛度和延性為主導(dǎo)目標(biāo)，實(shí)施多道防線，剛?cè)峤Y(jié)合的基本理念，同時(shí)保證結(jié)構(gòu)體型簡單規(guī)則，結(jié)構(gòu)受力和傳力途徑直接，整體結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)構(gòu)件共同作用，就可以從設(shè)計(jì)上確保建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下的安全性。以著名美籍華裔設(shè)計(jì)師林同炎設(shè)計(jì)的尼加拉瓜首都馬那瓜美洲銀行大樓為例，該樓l8層、6l米高。由于采取了多道防線，剛?cè)峤Y(jié)合的概念設(shè)計(jì)思想，通過在總體系中預(yù)設(shè)薄弱環(huán)節(jié)作為強(qiáng)烈地震作用下可被破壞但不影響整體安全的耗能構(gòu)件保證結(jié)構(gòu)的抗震性能。在l972年馬那瓜強(qiáng)烈地震作用下，該樓僅出現(xiàn)少量裂縫，經(jīng)過簡單維修加固后至今仍可使用，而周圍大量建筑物倒塌，5000多人死亡。美洲銀行大樓在馬那瓜地震中的表現(xiàn)充分證實(shí)了概念設(shè)計(jì)思想的創(chuàng)造性和前瞻性。說明以承載力、剛度和延性為主導(dǎo)目標(biāo)，在罕遇的強(qiáng)烈地震作用下，通過充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的延性與耗能能力，仍可使結(jié)構(gòu)具有足夠的承載力。

篇6

Abstract: Along with our country city changes a process accelerate ceaselessly, land resources increasingly tense construction, increasing the number of high-rise buildings, the seismic design of buildings and becomes more and more important. At present, the seismic theory unceasingly consummates, the development of information technology, it will promote the research, seismic design method in view of this, this paper combines the practical work from the seismic design issues related to the analysis.

Key words: seismic; seismic design method; reinforcement

中圖分類號(hào)：TU2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：文章編號(hào)：

引言：目前，地震是我們?nèi)祟愖畛Ｒ姷囊彩敲媾R的最嚴(yán)重的自然發(fā)生災(zāi)害之一。我們知道，如果在人們的居住地發(fā)生了地震，那么損失的后果將會(huì)十分嚴(yán)重，這也就警示我們要在建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方面要很重視。誠然，我們確實(shí)也在時(shí)刻不斷地努力研究探索著抵抗地震發(fā)生的新方法，使得建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)就成為了工程研究領(lǐng)域關(guān)注的熱點(diǎn)?，F(xiàn)在的建筑結(jié)構(gòu)關(guān)于抗震設(shè)計(jì)的一些理論經(jīng)歷了一個(gè)很漫長的發(fā)展過程，伴隨著人們對(duì)地震的理解與認(rèn)識(shí)在不斷地加深，建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)分析已經(jīng)成為我國建筑行業(yè)中發(fā)展的一個(gè)關(guān)注點(diǎn)，與其相互對(duì)應(yīng)的建筑結(jié)構(gòu)的抗震技術(shù)也已經(jīng)成為建筑結(jié)構(gòu)工程中比較重點(diǎn)研究的一些理論知識(shí)。

一、建筑抗震概念設(shè)計(jì)

“建筑抗震概念設(shè)計(jì)”是對(duì)建筑結(jié)構(gòu)總體進(jìn)行布置并確定各個(gè)細(xì)部構(gòu)造的過程，它是根據(jù)地震災(zāi)害以及工程經(jīng)驗(yàn)等所形成的基本設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)原則。地震動(dòng)是一種隨機(jī)振動(dòng)，具有復(fù)雜性和不確定性，因此，抗震問題不能完全依賴計(jì)算結(jié)果。而是應(yīng)該立足于工程抗震基本理論和長期工程抗震經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的工程抗震基本概念來優(yōu)化設(shè)計(jì)?？拐鸶拍钤O(shè)計(jì)主要有如下幾點(diǎn)：

1.盡量避開對(duì)建筑抗震不利的地段，選擇對(duì)建筑抗震有利的地段。

2.建筑的體型盡量做到簡單、質(zhì)量、對(duì)稱、和剛度變化均勻；

3.抗震結(jié)構(gòu)體系，必須符合下面的要求：

（1）必須具有合理的地震作用傳遞途徑和明確的計(jì)算簡圖；

（2）設(shè)置多道抗震防線，避免因構(gòu)件破壞或部分結(jié)構(gòu)而導(dǎo)致整個(gè)體系喪失對(duì)重力荷載的能力或抗震能力；

（3）剛度和強(qiáng)度務(wù)必做到合理化，避免因突變或局部削弱形成薄弱部位，產(chǎn)生過大的塑性變形集中或應(yīng)力集中；對(duì)可能出現(xiàn)的薄弱部位，應(yīng)采取具體提高抗震能力的措施。

4.抗震結(jié)構(gòu)的各類構(gòu)件必須具備變形能力和強(qiáng)度；

5.抗震結(jié)構(gòu)的各類構(gòu)件之間應(yīng)注意連接的可靠性；

二、建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的主要方法

建筑結(jié)構(gòu)要在整體上遵循抗震設(shè)計(jì)的一些主要原則，以便來填補(bǔ)那些因?yàn)榈卣馂?zāi)害的作用以及震后反應(yīng)的那些復(fù)雜性而導(dǎo)致抗震計(jì)算不準(zhǔn)確帶來的一些不足。那么，建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)主要采取的方法有以下幾種：

1.建筑結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)造

一般情況下，建筑采取的混凝土結(jié)構(gòu)，是通過建筑鋼筋砼構(gòu)件的截面高寬比來限制取值，那么，建筑要求的最小配筋率，是由承重柱的軸壓比來控制的。建筑的磚混結(jié)構(gòu)，一般比較常見的構(gòu)造方法有限制建筑房屋的整體高度與建筑的層數(shù)與層高；在建筑的橫縱墻中來設(shè)置一些鋼筋混凝，并且還要設(shè)置一些防震縫等等。在經(jīng)過修訂以后的建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)中要求增加一些具有強(qiáng)制性的條例，要突出建筑屋頂?shù)臉?、電梯，要求建筑?gòu)造柱應(yīng)該延伸到建筑的頂部，并且要與建筑頂部圈的粱連接在一起，以此來拉結(jié)建筑的填充墻來加入總體建筑結(jié)構(gòu)的承受力，并且對(duì)建筑結(jié)構(gòu)自身的剛度有著比較大的作用，這個(gè)應(yīng)該在抗震設(shè)計(jì)中加以充分的思考。

2.建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的一些性能目標(biāo)

建筑物在發(fā)生地震的時(shí)候有高度的安全性，是在抗震設(shè)計(jì)中應(yīng)該具有的很大特點(diǎn)，所以建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)要求以將要建設(shè)建筑物的地區(qū)可能會(huì)大地震的烈度為基本的標(biāo)準(zhǔn)。而且還要以建筑自身以及建筑物得室內(nèi)物品沒有造成破壞為最終目標(biāo)來確定建筑結(jié)構(gòu)的一些抗震性能指標(biāo)。建筑結(jié)構(gòu)的一些非抗震的下部結(jié)構(gòu)以及建筑結(jié)構(gòu)的一些基礎(chǔ)部位也需要有一定程度上的抗震能力，在發(fā)生大地震的時(shí)候建筑結(jié)構(gòu)要基本保持在所能承受的彈性范圍之內(nèi)。另外，建筑結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)性能是因?yàn)榭拐鸬慕ㄖ剿哂械膭偠缺容^小而容易發(fā)生一些比較小的波動(dòng)，這個(gè)應(yīng)該思考那些因?yàn)榘l(fā)生的季節(jié)風(fēng)等所帶來的作用發(fā)生的影響。所以由于風(fēng)壓所產(chǎn)生的建筑水平振動(dòng)很有可能會(huì)導(dǎo)致建筑的安全使用性能以及建筑抗震部分的耐久性能受到破壞。因此，建筑結(jié)構(gòu)要有一定的比較好的性能指標(biāo)，以便達(dá)到高的抗震設(shè)計(jì)要求。

3.建筑的場地和建筑規(guī)劃

建筑結(jié)構(gòu)要有好的抗震性，需要選擇比較有穩(wěn)定性的場地，這樣會(huì)有比較好的基礎(chǔ)。另外，具有抗震性的建筑需要有抗震層的設(shè)置，而且建筑結(jié)構(gòu)的外部空間應(yīng)該做包括鄰棟間距、建筑外觀等等的一些舒適感以及安全性能的角度來考慮。而且在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的場地規(guī)劃的時(shí)候，也應(yīng)該從適應(yīng)建筑上部結(jié)構(gòu)的位移等特點(diǎn)與性能方面的角度來考慮。建筑物在經(jīng)過長時(shí)間的使用后，建筑結(jié)構(gòu)的整體可能發(fā)生移動(dòng)的范圍之內(nèi)不應(yīng)該堆放一些障礙雜物。在建筑結(jié)構(gòu)可能發(fā)生移動(dòng)的范圍之內(nèi)一般來說會(huì)設(shè)置一些建筑的出口與入口，并且還要注意不能因此而使得人受到一些傷害，最好為了避免人或者車輛比較容易通過出入口，應(yīng)該設(shè)置一些門墻或者指示標(biāo)記等等。

三、抗震計(jì)算

1.地震作用計(jì)算

底部剪力法和時(shí)程分析法是結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算的基本方法。

（1）底部剪力法。適用于高度不超過40 m、以剪切變形為主、質(zhì)量與剛度在豎直方向分布均勻的結(jié)構(gòu)，以及可簡化成單質(zhì)點(diǎn)體系的結(jié)構(gòu)。

（2）時(shí)程分析方法。適用于不規(guī)則的建筑（如扭轉(zhuǎn)、凹凸、樓板不連續(xù)和豎向形體不規(guī)則等)、甲類建筑與烈度、限定高度的高層建筑；多遇地震作用的計(jì)算也可采用時(shí)程分析法，計(jì)算時(shí)，將多條時(shí)程曲線計(jì)算結(jié)果的平均值作為計(jì)算結(jié)果。

采用上述兩種方法計(jì)算地震作用設(shè)計(jì)時(shí)，須滿足以下計(jì)算要點(diǎn)。

（1）因?yàn)榻ㄖY(jié)構(gòu)兩個(gè)主軸方向的構(gòu)件抗側(cè)力是地震變形驗(yàn)算的主要對(duì)象，所以，這兩個(gè)方向要分別進(jìn)行水平地震作用的計(jì)算。

（2）對(duì)質(zhì)量與剛度的分布明顯不對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，需考慮雙向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。其他結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)可以通過對(duì)地震作用修正得到。

（3）8、9級(jí)地震中的大跨度結(jié)構(gòu)和長懸臂結(jié)構(gòu)，9級(jí)地震中的高層建筑，都要進(jìn)行豎直方向地震作用的計(jì)算。

（4）對(duì)于結(jié)構(gòu)中相交角度大于15°的斜交構(gòu)件，需對(duì)有抗側(cè)力的該種構(gòu)件進(jìn)行水平各向地震作用計(jì)算。

四、抗震構(gòu)造措施

1.磚混結(jié)構(gòu)

磚混結(jié)構(gòu)的抗震構(gòu)造要求包括：加設(shè)圈梁、加設(shè)構(gòu)造柱、對(duì)墻體加固構(gòu)造。

（1）圈梁用于增強(qiáng)房屋的整體性，可以提高房屋的整體抗震

能力。

（2）構(gòu)造柱與圈梁配合適用，二者形成封閉骨架，可以提高砌體結(jié)構(gòu)的抗震能力。一般來說，在內(nèi)外墻交接處、外墻轉(zhuǎn)角處以及樓梯間的四角處，都應(yīng)加設(shè)構(gòu)造柱。

（3）墻體加固構(gòu)造可以有效提高砌體結(jié)構(gòu)的水平承載力，一般做法是用高標(biāo)號(hào)水泥砂漿或布鋼筋網(wǎng)砂漿代替原墻體的粉刷抹灰。

2.混凝土結(jié)構(gòu)

混凝土結(jié)構(gòu)的抗震構(gòu)造要點(diǎn)包括：（1）構(gòu)件截面的高寬比要滿足規(guī)定的限值。（2）滿足最小配筋率要求。（3）將承重柱的軸壓比控制一定的范圍內(nèi)。（4）一般填充墻中應(yīng)設(shè)置拉結(jié)筋，較長的填充墻還應(yīng)設(shè)置構(gòu)造柱、芯柱、角柱并要求短柱箍筋全高加密。

五、結(jié)束語

建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜、綜合、系統(tǒng)且整體性很強(qiáng)的過程，它包括建筑結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)、抗震計(jì)算及構(gòu)造措施，三方面缺一不可。如今，隨著地球的生態(tài)環(huán)境的破壞越來越嚴(yán)重，地震災(zāi)害也日趨頻繁，建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)成了衡量建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否有效的一向重要指標(biāo)。因此，對(duì)各種結(jié)構(gòu)進(jìn)行更準(zhǔn)確、合理的抗震設(shè)計(jì)，將成為建筑工程中尤為重要的研究方向。

參考文獻(xiàn)：

[1]張映超.淺談房屋建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)[J].科技風(fēng),2011.

篇7

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu),鋼筋混凝土,抗震設(shè)計(jì)

Abstract: this article from the bottom shear wall to strengthen the determination of wall thick parts, short shear wall structure design, and shear wall and the framework of frame column connection beam design, and conversion layers, under structure to determine the lateral stiffness ratio were discussed in the high-rise building seismic design of reinforced concrete structures.

Keywords: building structure, reinforced concrete, seismic design

中圖分類號(hào)：U452.2+8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

1、前言

隨著建筑結(jié)構(gòu)抗震相關(guān)理論研究的不斷發(fā)展，結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)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(dòng)力特征，也無詳細(xì)的地震作用記錄統(tǒng)計(jì)資料的條件下，經(jīng)驗(yàn)性的取一個(gè)地震水平作用（0.1倍自重）用于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。到了60年代，隨著地面運(yùn)動(dòng)記錄的不斷豐富，人們通過單自由度體系的彈性反應(yīng)譜，第一次從宏觀上看到地震對(duì)彈性結(jié)構(gòu)引起的反應(yīng)隨結(jié)構(gòu)周期和阻尼比變化的總體趨勢(shì)，揭示了結(jié)構(gòu)在地震地面運(yùn)動(dòng)的隨機(jī)激勵(lì)下的強(qiáng)迫振動(dòng)動(dòng)力特征。但同時(shí)也發(fā)現(xiàn)一個(gè)無法解釋的矛盾，當(dāng)時(shí)規(guī)范所取的設(shè)計(jì)用地面運(yùn)動(dòng)加速度明顯小于按彈性反應(yīng)譜得出的作用于結(jié)構(gòu)上的地面運(yùn)動(dòng)加速度，這些結(jié)構(gòu)大多數(shù)卻并未出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p壞和倒塌。后來隨著對(duì)結(jié)構(gòu)非線性性能的不斷研究，人們發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)取的地震作用只是賦予結(jié)構(gòu)一個(gè)基本屈服承載力，當(dāng)發(fā)生更大地震時(shí)，結(jié)構(gòu)將在一系列控制部位進(jìn)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(jìn)入屈服，并達(dá)到足夠的屈服后非彈性變形狀態(tài)來耗散能量的現(xiàn)代抗震設(shè)計(jì)理論。

由以上可以看出，結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)思路經(jīng)歷了從彈性到非線性，從基于經(jīng)驗(yàn)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。

1. 短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

《 高規(guī)》 第7.1.2 條中所指的“短肢剪力墻較多的剪力墻結(jié)構(gòu)”，主要是指結(jié)構(gòu)平面中部為剪力墻構(gòu)成的薄壁筒體、其余部位基本為短肢剪力墻的一種結(jié)構(gòu)布置形式，近幾年來在非抗震區(qū)以及6 度、7 度抗震設(shè)防區(qū)的住宅建筑結(jié)構(gòu)中被廣泛應(yīng)用。對(duì)于短肢剪力墻較多的剪力墻結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)除應(yīng)符合《 高規(guī)》 第7.1.2 條的規(guī)定外，結(jié)構(gòu)布置時(shí)宜使兩個(gè)主要受力方向的抗側(cè)剛度和承載力相差不大，同時(shí)應(yīng)控制短肢剪力墻承受的傾覆力矩占結(jié)構(gòu)底部總傾覆力矩的40％一50％。具體工程設(shè)計(jì)時(shí)，短肢剪力墻承受的傾覆力矩占結(jié)構(gòu)底部總傾覆力矩的比例，可近似按同一抗側(cè)力方向上短肢剪力墻截面面積與結(jié)構(gòu)平面中全部剪力墻截面面積的比值確定。

《 高規(guī)》 中定義的短肢剪力墻是指墻肢截面高度與厚度之比為5 一8 的剪力墻。當(dāng)剪力墻的截面高度與厚度之比為3 一5 時(shí)，其軸壓比限值應(yīng)符合《 高規(guī)》 第7.2.5 條的規(guī)定，此時(shí)剪力墻的抗震等級(jí)應(yīng)按《 高規(guī)》 表4.8.2 規(guī)定的抗震等級(jí)提高一級(jí)采用；其縱向鋼筋的構(gòu)造鋼筋可按《 高規(guī)》 第7.1.2 條第6 款的規(guī)定設(shè)計(jì)，配筋方式可根據(jù)實(shí)際情況和設(shè)計(jì)習(xí)慣按框架柱或剪力墻設(shè)計(jì)；其箍筋可按剪力墻約束邊緣構(gòu)件或構(gòu)造邊緣構(gòu)件的要求設(shè)計(jì)。其中，剪力墻約束邊緣構(gòu)件箍筋的配箍特征值的取值如下：當(dāng)剪力墻軸壓比等于或接近《 高規(guī)》 表7.2.16 的限值時(shí)，箍筋配箍特征值為0.2 （抗震等級(jí)為特一級(jí)時(shí)為0.24 ) ；當(dāng)剪力墻軸壓比小于《 抗規(guī)》 表6.4.6 的限值時(shí)，箍筋配箍特征值可取0.1 ；其他情況，箍筋配箍特征值可按軸壓比大小在0.1 和0.2 （抗震等級(jí)為特一級(jí)時(shí)為0.24 ) 之間線性插值。剪力墻構(gòu)造邊緣構(gòu)件中箍筋的設(shè)置可按《 高規(guī)》 第7.2.17 條的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

2. 與剪力墻及框架柱連接的框架梁設(shè)計(jì)

高層建筑結(jié)構(gòu)簡化計(jì)算時(shí)通常假定地基為絕對(duì)剛性，不考慮地基不均勻沉降對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件豎向變形差的影響。同時(shí)，《 高規(guī)》 關(guān)于抗震設(shè)計(jì)軸壓比的規(guī)定中，框架柱和剪力墻的限值是不相同的，如表1 所示。

表1 鋼筋混凝土剪力墻與框架柱軸壓比限值

結(jié)構(gòu)構(gòu)件 搞震等級(jí)

剪力墻框架柱 一級(jí)（9度） 一級(jí)（7、8） 二級(jí) 三級(jí)

0.75 0.75 0.85 0.98

因此，對(duì)高層結(jié)構(gòu)進(jìn)行內(nèi)力分析及截面設(shè)計(jì)時(shí)，與剪力墻及框架柱連接的框架梁往往由于豎向變形差過大而容易超筋，給框架梁截面設(shè)計(jì)帶來一定的困難。

3、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在地震作用下受力性能的主要特點(diǎn)有：

3．1

結(jié)構(gòu)的抗震能力和安全性，不僅取決于構(gòu)件的（靜）承載力，還在很大程度上取決于其變形性能和動(dòng)力響應(yīng)。地震時(shí)結(jié)構(gòu)上作用的“荷載”是結(jié)構(gòu)反應(yīng)加速度和質(zhì)量引起的慣性力，它不像靜荷載那樣具有確定的數(shù)值。變形較大，延性好的結(jié)構(gòu)，能夠耗散更多的地震能量，地震的反應(yīng)就減小，“荷載”小，町能損傷輕而更為安全。相反，靜承載力大的結(jié)構(gòu)，可能因?yàn)閯偠却?、重量大、延性差而招致更?yán)重的破壞。

3．2

屈服后的工作階段――當(dāng)發(fā)生的地震達(dá)到或超出設(shè)防烈度時(shí)，按照我國現(xiàn)行規(guī)范的設(shè)計(jì)原則和方法，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)一般都將出現(xiàn)不同程度的損傷。構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)受力較大處普遍出現(xiàn)裂縫，有些寬度較大；部分受拉鋼筋屈服，有殘余變形；構(gòu)件表面局部破損剝落等。但結(jié)構(gòu)不致倒塌。

4．3

“荷載”低周的反復(fù)作用――地震時(shí)結(jié)構(gòu)在水平方向的往復(fù)振動(dòng)，使結(jié)構(gòu)的內(nèi)力（主要是彎矩和剪力，有時(shí)也有軸力）發(fā)生正負(fù)交變。由于地震的時(shí)間不長且結(jié)構(gòu)具有阻尼，荷載交變的反復(fù)次數(shù)不多（即低周）。所以，必須研究鋼筋混凝土構(gòu)件在低周交變荷載作用下的滯回特征。

4 結(jié)構(gòu)抗震變形驗(yàn)算

抗震設(shè)防三水準(zhǔn)的要求是通過兩階段設(shè)計(jì)來保證的：多遇地震下的承載力驗(yàn)算，建筑主體結(jié)構(gòu)不受損，非結(jié)構(gòu)構(gòu)件沒有過重破壞保證建筑正常使用功能；罕遇地震作用下建筑主體結(jié)構(gòu)遭遇破壞，但不倒塌。結(jié)構(gòu)抗震變形驗(yàn)算是兩階段設(shè)計(jì)很重要的內(nèi)容。

第一階段設(shè)計(jì)，變形驗(yàn)算以彈性層間位移角表示。以保證結(jié)構(gòu)及非結(jié)構(gòu)構(gòu)件不開裂或開裂不明顯，保證結(jié)構(gòu)整體抗震性能。新規(guī)范增加了變形驗(yàn)算的范圍，對(duì)以彎曲變形為主的高層建筑可以扣除結(jié)構(gòu)的整體彎曲變形，因?yàn)檫@部分位移對(duì)結(jié)構(gòu)而言是無害位移，只是人的舒適度感覺不同而已，

第二階段的變形驗(yàn)算為罕遇地震下薄弱層彈塑性變形驗(yàn)算，以彈塑性層間位移表示。根據(jù)震害經(jīng)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)研究和計(jì)算結(jié)果分析提出了構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)達(dá)到極限變形時(shí)的層間極限位移角，防止結(jié)構(gòu)薄弱層彈塑性變形過大引起結(jié)構(gòu)倒塌。規(guī)范對(duì)驗(yàn)算的范圍有明確規(guī)定，但考慮到彈塑性變形計(jì)算的復(fù)雜性和缺乏實(shí)用軟件，對(duì)不同建筑有不同要求。在以后發(fā)展中可以把驗(yàn)算范圍推廣到更大，甚至可以基于位移控制法來設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，滿足某些類型的建筑對(duì)結(jié)構(gòu)位移的特殊要求，來保證結(jié)構(gòu)的位移在可接受范圍。

需要說明的是，現(xiàn)階段的位移控制和抗震設(shè)計(jì)還限于單一地震下結(jié)構(gòu)的反應(yīng)。如何有效考慮在地震高發(fā)區(qū)及多次地震下累積損傷對(duì)結(jié)構(gòu)變形和抗震性能的影響，保證結(jié)構(gòu)整個(gè)壽命期內(nèi)的安全，需要進(jìn)一步的研究。

結(jié)束語

總而言之，鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)長期、復(fù)雜甚至循環(huán)往復(fù)的過程，任何在這過程中的遺漏或錯(cuò)誤都有可能使整個(gè)設(shè)計(jì)過程變得更加復(fù)雜或使設(shè)計(jì)結(jié)果存在不安全隱患。因此我們?cè)O(shè)計(jì)工作應(yīng)按規(guī)范相應(yīng)的構(gòu)造要求嚴(yán)格執(zhí)行，才真正確保設(shè)計(jì)質(zhì)量的安全。

參考文獻(xiàn)

［1］《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011一2001）

篇8

但基于未來設(shè)計(jì)者將越來越全面地考慮結(jié)構(gòu)的性能、安全和經(jīng)濟(jì)等因素，結(jié)構(gòu)基于性能的抗震設(shè)計(jì)思想將成為新的發(fā)展趨勢(shì)。為此，本文對(duì)建筑結(jié)構(gòu)基于性能的抗震設(shè)計(jì)具體的理論和方法設(shè)計(jì)方法進(jìn)行初步探討，并提出混凝土結(jié)構(gòu)基于性能的抗震設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu) 性能 抗震設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)方法

中圖分類號(hào)： TU3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：

一 研究背景

2008年5月，四川發(fā)生8.0級(jí)大地震，數(shù)萬人死亡，房屋建筑損毀無數(shù)，損失慘重。此次地震災(zāi)害再次表明，現(xiàn)代地震災(zāi)害的高度不確定性和其引起的巨大經(jīng)濟(jì)損失，結(jié)構(gòu)工程界將不得不對(duì)現(xiàn)有建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)思想和方法進(jìn)行深刻反思。同時(shí)，面對(duì)現(xiàn)代化技術(shù)的發(fā)展和人類生活質(zhì)量的不斷提高，設(shè)計(jì)者也將越來越全面考慮建筑建構(gòu)的綜合性能。因此，未來的抗震設(shè)計(jì)將從以往只注重結(jié)構(gòu)安全，過渡到結(jié)構(gòu)的性能、安全和經(jīng)濟(jì)等方面的綜合考慮。

二 基于性能的抗震設(shè)計(jì)理論 (PBSD)研究

結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)思想[1]經(jīng)歷了剛性設(shè)計(jì)、柔性設(shè)計(jì)、延性設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)控制設(shè)計(jì)。目前普遍采用延性設(shè)計(jì)思想，但其允許次要構(gòu)件甚至承重構(gòu)件發(fā)生非彈性變形，造成難以修復(fù)的永久破壞，以致巨大的經(jīng)濟(jì)損失。結(jié)構(gòu)控制設(shè)計(jì)在理論研究和工程應(yīng)用上也取得了很大進(jìn)展，但存在易老化且耐久性差的缺點(diǎn)?？偟膩碚f，現(xiàn)行抗震理論和設(shè)計(jì)方法中存在的問題可概括為：對(duì)損失的控制不力，難滿足對(duì)結(jié)構(gòu)選擇的要求；結(jié)構(gòu)性能概念不明確，設(shè)計(jì)透明度?。唤Y(jié)構(gòu)性能標(biāo)準(zhǔn)缺乏靈活性，性能目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)過程存在誤區(qū)。

1基于性能的抗震設(shè)計(jì)概述

1992年美國SEAOC、ATC和FEMA等組織對(duì)基于性能的抗震設(shè)計(jì)理論進(jìn)行權(quán)威描述[2]，可概括為：基于性能的抗震設(shè)計(jì)理論是在現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)抗震性能分析基礎(chǔ)上，針對(duì)每一種抗震作用水準(zhǔn)，將結(jié)構(gòu)的抗震性能劃分成不同等級(jí)，設(shè)計(jì)者根據(jù)結(jié)構(gòu)的用途和業(yè)主（使用者）的特殊要求，對(duì)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)和造型的選擇進(jìn)行概念設(shè)計(jì)，并根據(jù)結(jié)構(gòu)的抗震性能目標(biāo)，合理地進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)，使結(jié)構(gòu)在各種水準(zhǔn)地震作用下的破壞損失控制在業(yè)主可接受范圍內(nèi)，同時(shí)優(yōu)化工程項(xiàng)目服役期內(nèi)的費(fèi)效，達(dá)到安全可靠和經(jīng)濟(jì)合理的一種優(yōu)化平衡。

其設(shè)計(jì)特點(diǎn)是：擁有量化的多重設(shè)防目標(biāo)，滿足設(shè)計(jì)者對(duì)結(jié)構(gòu)性能目標(biāo)的需求；整個(gè)設(shè)計(jì)著重體現(xiàn)投資—效益準(zhǔn)則和體現(xiàn)抗震設(shè)計(jì)的個(gè)性化；更強(qiáng)調(diào)實(shí)施性能目標(biāo)的深入分析和論證，采用現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中還未規(guī)定的新的結(jié)構(gòu)體系、新技術(shù)、新材料，實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)進(jìn)步和創(chuàng)新；針對(duì)不同設(shè)防烈度、場地條件及建筑的重要性可靈活采用不同的性能目標(biāo)和抗震措施等。

2 研究的主要內(nèi)容

2.1抗震性能目標(biāo)的確定

結(jié)構(gòu)的抗震性能目標(biāo)的選擇，為后續(xù)的整個(gè)設(shè)計(jì)和建造過程設(shè)定了必須遵循的標(biāo)準(zhǔn)?？拐鹦阅苣繕?biāo)確定關(guān)鍵是對(duì)不同的地震作用水準(zhǔn)的評(píng)價(jià)，限定結(jié)構(gòu)在一定超越概率的地震發(fā)生時(shí)的最大破壞狀態(tài)，這種破壞狀態(tài)包含結(jié)構(gòu)體系的適用性、安全性、耐久性和整體性等功能。若破壞狀態(tài)的水平設(shè)計(jì)得太高，建筑結(jié)構(gòu)固然安全可靠，卻導(dǎo)致投入的增加；若破壞狀態(tài)水平設(shè)計(jì)得太低，固然可以降低工程造價(jià)，卻存在使用風(fēng)險(xiǎn)和較高的維護(hù)成本。目前結(jié)構(gòu)抗震性能目標(biāo)的確定，大多采用“投資一效益”準(zhǔn)則，綜合結(jié)構(gòu)安全、功能、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等因素進(jìn)行評(píng)估，以結(jié)構(gòu)可靠度為決策變量，以結(jié)構(gòu)全壽命周期為時(shí)間范圍，以相應(yīng)的壽命周期總費(fèi)用最小為決策目標(biāo)，優(yōu)化抗震設(shè)計(jì)方案。

但由于地震的隨機(jī)性所造成的結(jié)構(gòu)破壞變異性較大，結(jié)構(gòu)失效模式復(fù)雜，以致結(jié)構(gòu)體系可靠度的概念還不很明確，且地震所造成的非結(jié)構(gòu)損失所占總損失的比例越來越大。因此，需要進(jìn)一步的研究，目前尚難直接應(yīng)用到工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。

為此美國學(xué)者根據(jù)建筑物的重要性將結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防目標(biāo)分為三類[3]：基本設(shè)防目標(biāo)、重要／防危設(shè)防目標(biāo)、特別設(shè)防目標(biāo)，提供三個(gè)結(jié)構(gòu)抗震性能目標(biāo)作為它們的最低性能界限。

2.2 抗震性能水準(zhǔn)的確定

為了有效控制結(jié)構(gòu)的破壞程度，使得結(jié)構(gòu)破壞導(dǎo)致的財(cái)產(chǎn)損失控制在可以接受的范圍內(nèi)，實(shí)際的設(shè)計(jì)需要考慮不同設(shè)防水準(zhǔn)的地震，明確結(jié)構(gòu)應(yīng)該具有的性能水平。

由于結(jié)構(gòu)的性能與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的破壞狀態(tài)相關(guān)聯(lián)，而結(jié)構(gòu)的破壞狀態(tài)又可由結(jié)構(gòu)的反應(yīng)參數(shù)或某些定義的破壞指標(biāo)來確定，所以結(jié)構(gòu)性能水平可以這些參數(shù)來劃分。盡管結(jié)構(gòu)性能由某個(gè)參數(shù)來劃分可能不盡完善，但鑒于目前的研究水平，不少學(xué)者認(rèn)為結(jié)構(gòu)位移變形可以有效地反映結(jié)構(gòu)破壞情況，且以位移(變形)來劃分結(jié)構(gòu)性能水平比較方便實(shí)用。因此一般的建筑抗震性能水準(zhǔn)劃分如表1：

表1

三基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法研究

1 綜合設(shè)計(jì)法

此法以概率為基礎(chǔ)，要實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案，使建筑物服役期內(nèi)既達(dá)到基本性能目標(biāo)，費(fèi)用效果又最優(yōu)，最大程度地體現(xiàn)基于性能的抗震設(shè)計(jì)思想。但設(shè)計(jì)中要全面考慮重要因素，設(shè)計(jì)過程復(fù)雜繁瑣。

2 承載力設(shè)計(jì)方法

適用于相對(duì)簡單、場地條件好的建筑物的性能設(shè)計(jì)，目前各國規(guī)范所普遍將其應(yīng)用于所有性能目標(biāo)設(shè)計(jì)中，計(jì)算簡單。

3 基于位移的設(shè)計(jì)法

假定位移或?qū)娱g位移是結(jié)構(gòu)抗震性能的控制因素，整個(gè)抗震設(shè)計(jì)中用位移控制，設(shè)計(jì)后以應(yīng)力驗(yàn)算，不滿足后采用增大剛度方法來改進(jìn)，以位移目標(biāo)為基準(zhǔn)來配置結(jié)構(gòu)構(gòu)件。該法是在性能設(shè)計(jì)的理論中很有前途的一種方法。根據(jù)設(shè)計(jì)思路的不同可以分為：目標(biāo)位移法、能力譜方法和按延性系數(shù)方法。

3.1 目標(biāo)位移法

根據(jù)FEMA 273[5]推薦，直接以目標(biāo)位移為控制因素，通過設(shè)計(jì)位移譜得出在此位移時(shí)的結(jié)構(gòu)有效周期，進(jìn)一步得出結(jié)構(gòu)的有效剛度，求出此時(shí)基底剪力并進(jìn)行具體配筋設(shè)計(jì)，此法在設(shè)計(jì)初始就明確的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的性能目標(biāo)，避免重復(fù)設(shè)計(jì)而增加設(shè)計(jì)費(fèi)用，方法比較直觀、簡單，但設(shè)計(jì)精確性不夠理想。

建筑頂層的質(zhì)量中心定為結(jié)構(gòu)位移的控制點(diǎn)，則目標(biāo)位移為：

T——彈性基本周期，有彈性動(dòng)力分析確定

,——結(jié)構(gòu)彈性側(cè)向剛度和結(jié)構(gòu)有效側(cè)向剛度

——譜位移與頂點(diǎn)位移修正系數(shù)

——最大非彈性位移與由線彈性反應(yīng)計(jì)算出的位移差異修正系數(shù)

——滯回線形狀對(duì)最大位移反應(yīng)的影響修正系數(shù)

——考慮動(dòng)力P—效應(yīng)修正系數(shù)

3.2 能力譜方法

能力譜方法最初是由Freeman等人在1975年提出的，后來經(jīng)過很多學(xué)者不斷改進(jìn)而成，將結(jié)構(gòu)分析得到能力譜曲線(曲線)?；静襟E[6]：

1)建立合適的結(jié)構(gòu)單元恢復(fù)力模型，通過非線性靜力(Push-over)分析，得到結(jié)構(gòu)的底部剪力一頂點(diǎn)位移曲線（能力曲線）。（由于目標(biāo)位移已知，故可假定一個(gè)偏大的位移作限值，保證結(jié)構(gòu)能力譜與地震需求譜相交。）

2)將結(jié)構(gòu)能力曲線（曲線）轉(zhuǎn)化為等效單自由度體系的譜加速度一譜位移曲線(曲線)，即能力譜曲線。

， ，，

其中，，分別為結(jié)構(gòu)第一振型的等效模態(tài)質(zhì)量和振型參與系數(shù)。為第j 層的集中質(zhì)量；是基本振型在 j層的分量；N為結(jié)構(gòu)的層數(shù)。當(dāng)所用的模態(tài)不同時(shí)，和不同，曲線曲線也不相同。

3)建立結(jié)構(gòu)的地震需求譜曲線。

4) 評(píng)估結(jié)構(gòu)抗震性能。

5)將得到的單自由度體系的目標(biāo)位移反變換為實(shí)際的多自由度體系的頂點(diǎn)位移，由能力曲線求得此時(shí)結(jié)構(gòu)相應(yīng)的底部剪力，再根據(jù)Push-over各步的計(jì)算結(jié)果，計(jì)算各鉸截面此時(shí)的塑性鉸轉(zhuǎn)角值。

3.3 延性系數(shù)法

Park和Paulay最早此法進(jìn)行研究，其實(shí)質(zhì)是建立構(gòu)件的位移延性系數(shù)或截面曲率延性系數(shù)與塑性鉸區(qū)混凝土極限壓應(yīng)變的關(guān)系，由約束箍筋來保證核心區(qū)混凝土能達(dá)到要求的極限壓應(yīng)變，從而使得構(gòu)件具有要求的延性系數(shù)。

基本步驟如下：

1)計(jì)算結(jié)構(gòu)在小震下的承載力，求出截面內(nèi)力并配筋。

2)由在大震情況下的強(qiáng)度驗(yàn)算，選定截面、配筋得到結(jié)構(gòu)實(shí)際強(qiáng)度，采用靜力彈塑性分析方法，確定結(jié)構(gòu)的底部剪力和頂點(diǎn)側(cè)移關(guān)系曲線（），求出結(jié)構(gòu)位移延性系數(shù)。

3)根據(jù)和結(jié)構(gòu)體系的塑性變形機(jī)制，計(jì)算構(gòu)件截面曲率延性系數(shù)。

4)通過構(gòu)件的或與塑性鉸區(qū)混凝土極限壓應(yīng)變的關(guān)系，約束箍筋，使得構(gòu)件具有要求的延性系數(shù)

4 能量法

假設(shè)地震輸入的總能量與結(jié)構(gòu)耗散的能量共同決定結(jié)構(gòu)構(gòu)件和功能設(shè)施的破壞，通過設(shè)置耗能元件控制結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的耗能能力，以控制整個(gè)結(jié)構(gòu)抗震性能。此法能夠直接估計(jì)結(jié)構(gòu)的潛在破壞程度，但是結(jié)構(gòu)體系較復(fù)雜性，結(jié)構(gòu)滯回耗能的計(jì)算很大程度上取決于于構(gòu)件單元恢復(fù)力模型的選取，其中不確定因素較多，計(jì)算精確性不高。

四 混凝土結(jié)構(gòu)基于性能的抗震設(shè)計(jì)

基于性能的抗震設(shè)計(jì)尚處于研究中，鑒于其復(fù)雜性以及人們認(rèn)識(shí)的局限性，目前還不能夠完全依靠計(jì)算設(shè)計(jì)來確保結(jié)構(gòu)的安全可靠，但混凝土結(jié)構(gòu)基于性能的抗震設(shè)計(jì)可著重加強(qiáng)結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)和細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)步驟[7]如下：

1) 評(píng)估場地安全性 (確定場地適用性和設(shè)計(jì)地震動(dòng)水平)。

2）根據(jù)結(jié)構(gòu)用途、投資效益準(zhǔn)則和業(yè)主要求選擇可接受的破壞程度，將混凝土結(jié)構(gòu)抗震目標(biāo)性能劃分為多個(gè)水準(zhǔn)，并量化指標(biāo)。結(jié)構(gòu)目標(biāo)性能水準(zhǔn)采用可靠度理論和優(yōu)化思想來確定。

3）加強(qiáng)概念設(shè)計(jì)，合理選擇結(jié)構(gòu)系統(tǒng)和造型（著重對(duì)結(jié)構(gòu)總體方案、設(shè)計(jì)策略和結(jié)構(gòu)構(gòu)造進(jìn)行定性引導(dǎo)，保證結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延性，提高結(jié)構(gòu)綜合抗震能力）。

4）結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)（考慮多級(jí)水準(zhǔn)地震作用下強(qiáng)度設(shè)計(jì)，選擇恰當(dāng)抗震措施和設(shè)計(jì)方法等完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)）。

5）采用變形指標(biāo)對(duì)結(jié)構(gòu)抗震性能進(jìn)行評(píng)估。通過控制結(jié)構(gòu)構(gòu)件的損傷程度和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的性能水平，使結(jié)構(gòu)在服役期內(nèi)的費(fèi)用最小，地震破壞控制在業(yè)主可接受范圍內(nèi)。

整個(gè)設(shè)計(jì)需要定性定量，準(zhǔn)確簡便，通過設(shè)計(jì)周期的縮短，提高工作效率，同時(shí)整個(gè)設(shè)計(jì)應(yīng)強(qiáng)調(diào)對(duì)結(jié)構(gòu)剛度的控制。

五結(jié)束語

目前，基于性能的抗震設(shè)計(jì)得到廣泛的研究和國際的認(rèn)可，成為結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法的新的發(fā)展趨勢(shì)。由于這一設(shè)計(jì)方法研究才剛剛起步，還存在著許多急需解決的問題，如性能目標(biāo)和性能水準(zhǔn)的合理劃分、結(jié)構(gòu)分析模型和參數(shù)的選用、模型試驗(yàn)和震害資料、非結(jié)構(gòu)和設(shè)施的抗震性能要求、震后災(zāi)害估計(jì)等，以致工程中還未得到廣泛的應(yīng)用。但筆者相信，隨著這些問題的解決、研究工作的不斷深入和工程實(shí)踐應(yīng)用，基于性能的抗震設(shè)計(jì)理論和方法將會(huì)日趨完善，滿足未來業(yè)主對(duì)結(jié)構(gòu)的自由選擇和使用要求。

參考文獻(xiàn)

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[5] FEMA 273 NEHRP Guidelines for seismic Rehabilitation of buildings[R]. Federal Einergeney Management Agency，1997

篇9

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；等位移延性；抗震設(shè)計(jì)；原則；因素；措施

地震等自然災(zāi)害對(duì)建筑的危害性較強(qiáng)，建筑結(jié)構(gòu)層地震反應(yīng)是指，在地震作用下，建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生的變化，其可以導(dǎo)致建筑地基出現(xiàn)位移，也可能破壞建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，還可能使建筑結(jié)構(gòu)中間出現(xiàn)內(nèi)力現(xiàn)象或者變形問題，增加了建筑的安全隱患，必須對(duì)其進(jìn)行防治。為了降低地震反應(yīng)對(duì)建筑的磨損情況，必須對(duì)建筑結(jié)構(gòu)層等位移延性反應(yīng)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，針對(duì)設(shè)計(jì)的方法措施進(jìn)行了介紹，希望對(duì)相關(guān)工作人員有所幫助。

1 建筑結(jié)構(gòu)層抗震設(shè)計(jì)的基本原則

1.1 建筑施工時(shí)，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)層的構(gòu)件有著特殊的要求，其必須具有一定的平衡力與剛硬度，可以承受較大的荷載，還要具有一定的延伸性能，保證建筑的結(jié)構(gòu)可以承受最大限度的重力等作用力。

1.2 建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剪力墻、節(jié)點(diǎn)等特殊位置要進(jìn)行加固處理，保證其性能達(dá)到最佳狀態(tài)，還要降低建筑結(jié)構(gòu)的彎度以及梁柱的數(shù)量。

1.3 建筑結(jié)構(gòu)的不同位置，性能也著較大差異，在性能比較低的位置，要對(duì)其剪力墻、節(jié)點(diǎn)進(jìn)行加強(qiáng)加固處理，提高其延伸能力與適應(yīng)性，這樣可以保證建筑在地震反應(yīng)中，將地震損耗降到最低。

1.4 由于建筑構(gòu)件在豎向荷載的作用下，無法代替最重要的消耗能源，所以，建筑設(shè)計(jì)人員必須在需要防護(hù)的地方加筑抗震防線，提高其抗震的能力。

1.5 一般在較為強(qiáng)烈的地震過后，還會(huì)出現(xiàn)多次余震，所以，在建筑結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，一定要設(shè)計(jì)出合理的冗余度，使其形成屈服區(qū)，可能對(duì)抗多次震動(dòng)，由于建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)件有著一定差異，所以在設(shè)計(jì)時(shí)必須處理好構(gòu)件之間的關(guān)系。在同一樓層內(nèi)，重要的消耗構(gòu)件不能超過其他構(gòu)件的彈性階段，否則其構(gòu)件無法發(fā)揮出延性。

1.6 剪力墻是建筑結(jié)構(gòu)的重要組成，在設(shè)計(jì)剪力墻時(shí)，要考慮連梁的跨度以及截面尺寸，剪力墻承載的荷載不能超過其最大限度，連梁的截面也要滿足設(shè)計(jì)的要求，設(shè)計(jì)師為了提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，還可以增加結(jié)構(gòu)層位移延性。

2 影響建筑結(jié)構(gòu)層位移延性的因素

建筑結(jié)構(gòu)層等位移延性反應(yīng)影響著其抗震效果，延性反應(yīng)的高低關(guān)系著抗震設(shè)計(jì)的內(nèi)容，在設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)人員一定要了解影響結(jié)構(gòu)層位移延性反應(yīng)的因素，這樣才能提高設(shè)計(jì)的質(zhì)量。建筑一般是由混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件組成，混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件主要有兩類，一類是梁，另一類是柱。梁與柱對(duì)建筑的抗震性有著較大影響，為了提高建筑結(jié)構(gòu)的延性，必須改進(jìn)梁柱的設(shè)計(jì)，還要注意混凝土的種類。

不同的混凝土有著不同的性能，其壓應(yīng)變與受壓區(qū)的高度與鋼筋的配比率有直接關(guān)系，配筋率的高度提高后，混凝土極限壓應(yīng)變以及受壓區(qū)的高度也會(huì)隨著增大。對(duì)于柱的軸壓力，在構(gòu)建受壓區(qū)高度增加時(shí)，其延性會(huì)隨著降低，而增加箍筋這類構(gòu)件的數(shù)量，可以提高混凝土的應(yīng)變能力，其結(jié)構(gòu)的延性也會(huì)越來越強(qiáng)。

3 保證結(jié)構(gòu)層延性能力的抗震措施

對(duì)結(jié)構(gòu)的延性進(jìn)行科學(xué)選擇，利用抗震措施來測試結(jié)構(gòu)是否具有足夠的延性能力，在不同程度的地震中，實(shí)現(xiàn)抗震系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)性。全面的抗震措施如下。

3.1 強(qiáng)柱弱梁：在抗彎能力的設(shè)置方面，柱子應(yīng)該要大于梁的抗彎能力，就算在比較危險(xiǎn)的地震中，梁端塑性鉸會(huì)第一時(shí)間出現(xiàn)，塑性會(huì)隨著最大非線性位移而增大，接著柱端塑性鉸會(huì)出現(xiàn)，塑性會(huì)隨著最大非線性位移而減小，或者是基本上不會(huì)出現(xiàn)塑性鉸，充分保證框架塑性耗能機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性以及塑性耗能能力的最大化。

3.2 強(qiáng)剪弱彎：剪切破壞一般都不會(huì)具有延性，局部出現(xiàn)剪切破壞后，那這個(gè)位置就完成失去了結(jié)構(gòu)抗震能力，要是柱端出現(xiàn)了剪切破壞情況，甚至還會(huì)造成結(jié)構(gòu)的局部或整體倒塌。所以可以最大程度地提高柱端、梁端、節(jié)點(diǎn)的組合剪力值，無論是任何強(qiáng)度的地震中，其任何構(gòu)件都不可能出現(xiàn)剪切破壞情況。

3.3 為了防止將剛度折減后會(huì)降低連梁受彎或受剪承載力。我們可以采取兩種科學(xué)的方法預(yù)防此現(xiàn)象。首先是增大梁洞口寬度、降低連梁高度，從而降低連梁的剛度；其次是增大剪力墻厚度來降低連梁的剛度。在連梁的設(shè)計(jì)中的影響因素是多種多樣的，但是在連梁的設(shè)計(jì)中的內(nèi)力和剪力墻的剛度和強(qiáng)度，都必須遵循"強(qiáng)剪弱彎"的原則，以提高高層剪力墻的連梁設(shè)計(jì)水平。把強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱桿件的設(shè)計(jì)原則靈活地應(yīng)用到結(jié)構(gòu)層延性的抗震設(shè)計(jì)之中。通過受彎構(gòu)件的壓力和構(gòu)件變形的作用，集中武器爆炸動(dòng)荷載作用的能量，從而減輕支座截面中抗剪與柱子的承載能力，在屈服前結(jié)構(gòu)不會(huì)發(fā)生剪切破壞，在屈服后保證充足的延性，最終形成塑性破壞，提高結(jié)構(gòu)的整體承載能力。或者是受彎構(gòu)件應(yīng)雙面配筋，在承受動(dòng)荷載作用發(fā)揮下，可能會(huì)造成構(gòu)件坍塌，所以在節(jié)點(diǎn)區(qū)要保證充足的抗剪、抗壓能力、鋼筋錨固長度等。

3.4 材料性能：材料延性在構(gòu)件延性的確定中起到關(guān)鍵性的作用。為了達(dá)到材料的規(guī)范性，它也有相應(yīng)的講究。比如：使鋼鐵的強(qiáng)度比需要更合理，限制延伸率及混凝土強(qiáng)度等級(jí)等方面。對(duì)于用來承受拉壓外力的材料的選擇，最重要的是考慮構(gòu)件材料內(nèi)部對(duì)拉壓外力引起的反向應(yīng)力。在目前的建筑業(yè)來講，鋼材是現(xiàn)代建筑中最為理想的構(gòu)件材料。磚頭的抗壓能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于抗拉能力，因此磚頭長久以來被用來當(dāng)做墻體材料和建筑基礎(chǔ)。而混凝土是易脆性材料，只能抗壓而不能抗拉，所以混凝土是在鋼筋混凝土技術(shù)發(fā)明后，才在現(xiàn)代建筑中被廣泛使用。因此，綜合來講，鋼材、磚頭、混凝土和木材，每一種材料都有其各自的抗拉壓能力的優(yōu)缺點(diǎn)，所以現(xiàn)代建筑物中，考慮合理的材料選擇，讓建筑構(gòu)建達(dá)到最佳效果。

結(jié)束語

提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，可以提高建筑的抗震效果，也可以有效延長建筑的使用年限。建筑的承載能力與彈性受力有著緊密關(guān)系，其也是建筑抗震設(shè)計(jì)的重要工作。為了優(yōu)化建筑抗震設(shè)計(jì)，需要掌握多種抗震措施，還要了解建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的性能，使其之間配合更加協(xié)調(diào)。建筑的梁與柱也是抗震設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，對(duì)剪力墻、節(jié)點(diǎn)等主要位置要進(jìn)行加固處理，加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)層構(gòu)件的延性，使其在地震反應(yīng)中，發(fā)揮出最大的效用，降低地震對(duì)建筑的損耗。

參考文獻(xiàn)

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篇10

1、橋梁抗震抗風(fēng)設(shè)計(jì)原因。橋梁的抗震抗風(fēng)設(shè)計(jì)作為一種設(shè)計(jì)理念并不是一開始就存在的，而是根據(jù)地震災(zāi)害、風(fēng)災(zāi)和工程事故，以及對(duì)地震、風(fēng)災(zāi)和安全事故的反思，進(jìn)行科學(xué)的總結(jié)歸納，最終進(jìn)行有計(jì)劃、有目的的設(shè)計(jì)?？梢哉f，橋梁抗震抗風(fēng)設(shè)計(jì)是建立在實(shí)踐的基礎(chǔ)之上的。因此，我們必須了解風(fēng)災(zāi)和地震這兩種主要的自然災(zāi)害。地震是一種比較常見的災(zāi)害，地質(zhì)層的活動(dòng)導(dǎo)致地表發(fā)生橫向或縱向的移動(dòng)，以此對(duì)地表建筑物進(jìn)行了破壞。而風(fēng)災(zāi)一是通過風(fēng)的侵蝕，逐漸對(duì)橋梁等建筑破壞；二是強(qiáng)風(fēng)直接對(duì)地表建筑進(jìn)行破壞，如臺(tái)風(fēng)。

2、橋梁抗震抗風(fēng)設(shè)計(jì)理念。既然橋梁的抗震抗風(fēng)設(shè)計(jì)來源于自然災(zāi)害和安全事故，橋梁的設(shè)計(jì)不能只具有實(shí)踐合理的屬性，其必須滿足設(shè)計(jì)上的科學(xué)性。如針對(duì)因地震或風(fēng)災(zāi)變形嚴(yán)重的部位，我們需要科學(xué)的選擇延展性較高的材料進(jìn)行加固；如對(duì)于橋梁的整體設(shè)計(jì)和系統(tǒng)分析。

3、橋梁抗震抗風(fēng)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀。針對(duì)橋梁所受到的地震和風(fēng)災(zāi)，我們當(dāng)今的研究主要是關(guān)于中小型跨度的橋梁，主要是從延展性和減少地震作用力兩個(gè)方向進(jìn)行設(shè)計(jì)。但隨著橋梁跨度的增加，側(cè)向變形的可能性加大，對(duì)橋梁整體的抗風(fēng)性能提出了更高的要求。

二、橋梁抗震抗風(fēng)設(shè)計(jì)方法

1、橋梁抗震抗風(fēng)設(shè)計(jì)原則。橋梁的抗震抗風(fēng)設(shè)計(jì)是橋梁在地震和風(fēng)災(zāi)等自然力量中的抗震抗風(fēng)性能。因此，橋梁的抗震抗風(fēng)設(shè)計(jì)可以大致分為兩個(gè)方面，一是工程設(shè)計(jì)本身所需要的科學(xué)性和合理性，二是關(guān)于抗震屬性和抗風(fēng)屬性的加強(qiáng)。我們可以從設(shè)計(jì)學(xué)的角度分析，橋梁的抗震抗風(fēng)設(shè)計(jì)大致有以下原則：一是系統(tǒng)性原則。對(duì)于抗震屬性和抗風(fēng)屬性的加強(qiáng)，我們不能脫離橋梁工程建設(shè)這一主體，不能過分的強(qiáng)調(diào)某一屬性而忽略了整體性能的提高。二是協(xié)調(diào)性原則，對(duì)于工程設(shè)計(jì)，其需要具有工學(xué)美觀，符合力學(xué)的特征。在尾端和跨距設(shè)計(jì)上都需要符合力學(xué)的協(xié)調(diào)性，只有這樣，橋梁作為其交通的本質(zhì)屬性才不會(huì)被掩蓋。三是針對(duì)性原則。對(duì)于具體的地形和地質(zhì)，我們需要結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際，針對(duì)某一方面的屬性進(jìn)行加強(qiáng)，如沙漠邊緣帶風(fēng)蝕厲害，抗風(fēng)屬性需要加強(qiáng)。如沿海臺(tái)風(fēng)等特大風(fēng)災(zāi)較多，需要加強(qiáng)抗風(fēng)性能。

2、橋梁抗震設(shè)計(jì)方法。在談到橋梁的抗震設(shè)計(jì)時(shí)，我們必須清楚地震破壞力和破壞范圍。在橋梁的抗震設(shè)計(jì)中，我們一般是針對(duì)5級(jí)烈度到8級(jí)烈度之間。具體設(shè)計(jì)而言，一是根據(jù)我們的地震烈度表，選擇合適的場地，即地基。盡量避開地震帶和地質(zhì)活躍層，避免地基在地震中損壞。二是注重橋梁的整體性和規(guī)則性設(shè)計(jì)，整體性越強(qiáng)，其抗震屬性越高。而整體性的加強(qiáng)依賴于橋梁結(jié)構(gòu)，如著名的趙州橋屹立千年不倒，其重要原因也是因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)的嚴(yán)密與整體性較強(qiáng)。整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)可以有多個(gè)指標(biāo)，如關(guān)于延性指標(biāo)，其是指同等強(qiáng)度下的非彈性變化能力，其計(jì)算是μ=Δmax/Δy，其中Δy表示結(jié)構(gòu)的首次屈服，而Δmax則是表示其最大的變形。三是通過彈性的計(jì)算，運(yùn)用彈性理論進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)。

3、橋梁抗風(fēng)設(shè)計(jì)方法。而橋梁抗風(fēng)設(shè)計(jì)，我們可以借鑒江蘇省的蘇通長江大橋進(jìn)行分析。其采用的是2×100+300+1088+300+2×100的跨徑，是世界上跨度最大的斜拉橋。并且，蘇通大橋的主航道橋采用三維有限元模型進(jìn)行分析計(jì)算，其中用梁單元和析架單元模擬主梁、邊墩等，用來考慮垂直力度和幾何剛度。通過對(duì)蘇通長江大橋體系的深入分析，我們可以發(fā)現(xiàn)，抗風(fēng)設(shè)計(jì)首先需要注意模型的選擇，如蘇通大橋在考慮風(fēng)荷載時(shí)，針對(duì)三種不同的分析方式（Fixed-Free一側(cè)限位裝置生效；Fixed-Fixed—兩側(cè)限位裝置生效和Free-Free—全橋縱飄體系）進(jìn)行了比較，最終是決定采用效果最佳的Fixed-Fixed模型。其次則是針對(duì)斜拉索和橋梁震動(dòng)以及結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)的分析與模擬，最終優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，利用斜拉索對(duì)橋梁的各種震動(dòng)和風(fēng)力進(jìn)行平衡，最終實(shí)現(xiàn)橋梁的高抗風(fēng)屬性。而關(guān)于阻尼系數(shù)的計(jì)算，我們可以通過CH=FH/0.5PU2D，其中FH是阻力，U為來流風(fēng)速，P為空氣密度，D則是橋塔塔柱橫橋的迎風(fēng)面寬度。主梁風(fēng)荷載的計(jì)算則是通過一下公式進(jìn)行計(jì)：其中，CD是主梁的阻力系數(shù)，CL是主梁升力系數(shù)，CM是主梁升力矩系數(shù)，H是主梁的高度，B是主梁的寬度，GVA是順橋方向的等效靜陣風(fēng)系數(shù)，GVT是橫橋方向的等效靜陣風(fēng)系數(shù)。而斜拉索的風(fēng)荷載則是通過一下計(jì)算公式：其中，CDX是斜拉索順橋方向的阻力系數(shù)，CDZ是斜拉索橫方向的阻力系數(shù)，α是斜拉索的傾斜角度，D是斜拉索直徑。此外，還有橋墩的風(fēng)荷載的計(jì)算方法，計(jì)算公式與上差不多，只需要將各個(gè)系數(shù)換成相對(duì)應(yīng)的即可。通過對(duì)各種系數(shù)的計(jì)算，平衡風(fēng)力，找出最佳的平衡方式，才能實(shí)現(xiàn)抗風(fēng)屬性最佳設(shè)計(jì)。

三、總結(jié)