導(dǎo)語：如何才能寫好一篇抗震設(shè)計的基本原則，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：建筑結(jié)構(gòu)；抗震設(shè)計；問題

隨著社會的發(fā)展，各類建筑的興起，而地震給我們帶來的危害也日益增長。地震不僅會給人們帶來生命危害還會給人們的財產(chǎn)帶來巨大的損失，地震是難以把握有很強的復(fù)雜性與不確定性的隨機振動，若想準(zhǔn)確的預(yù)測地震的特性及參數(shù)很難做到，因此，建筑結(jié)構(gòu)抗震能力尤為重要。本文結(jié)合研究及設(shè)計實踐，提出了一些關(guān)于建筑抗震設(shè)計的意見。

1、建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的重點問題

1.1抗震場所的選擇

要避免抗震危險地段選擇有利抗震的場所，切記要避開軟弱土、液化土、河岸的邊坡邊緣等不利于抗震的場所，若無法避開，則需要對這樣的場所實施抗震加強措施。在進行設(shè)計之前要根據(jù)工程的需要，對周邊地區(qū)的地震活動進行資料收集，做出綜合評價，嚴(yán)格依照抗震設(shè)防的類別，加強地基及上部的整體性。同時，同一結(jié)構(gòu)單元的設(shè)置應(yīng)在性質(zhì)相同的地基土上，應(yīng)同樣選用天然地基或同樣選用樁基，不可部分選用天然地基部分選用樁基。若地基有軟弱粘性土，液化土或嚴(yán)重不均勻土層時，宜對基礎(chǔ)進行整體性和剛度的加強；如果地震發(fā)生時產(chǎn)生了滑動，要與之實施相應(yīng)的地基穩(wěn)定措施。

1.2合理的選擇建筑結(jié)構(gòu)體系

合理的建筑結(jié)構(gòu)體系設(shè)計是很重要的，結(jié)構(gòu)的選擇會直接影響到建筑的安全性，建筑布局簡單合理，結(jié)構(gòu)布置符合抗震原則能確保房屋有良好的抗震性能。一般而言，建筑結(jié)構(gòu)體系的選擇有以下幾個要求：第一，建筑要盡可能的避免由局部結(jié)構(gòu)問題導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)的抗震能力。要盡可能避免由部分結(jié)構(gòu)而影響整個的抗震能力，抗震設(shè)計應(yīng)具有一定的內(nèi)力重分配，這樣，即使發(fā)生地震也不至于引起由部分構(gòu)件停止工作而影響其他構(gòu)件的負(fù)荷承載力；第二，建筑結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具備良好的形變能力，承載能力強同時能消耗地震量的能力，這樣就能起到減小地震損害消耗地震能量的作用；第三，建筑結(jié)構(gòu)體系的計算圖要明確，地震作用的傳遞要科學(xué)。在此，水平荷載的布置要均勻，豎向荷載的布置要豎向構(gòu)件在垂直重力荷載的狀況下；樓屋蓋梁的布置要將重力負(fù)荷通過最短路徑傳遞到豎向的墻構(gòu)件；轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的布置要使上部結(jié)構(gòu)想豎向傳遞轉(zhuǎn)換；最后，一定的強度剛度也是建筑結(jié)構(gòu)體系所需具備的。強度及剛度的分布應(yīng)經(jīng)過科學(xué)的計算，避免由局變產(chǎn)生的變形集中。同時，節(jié)點的保護在框架結(jié)構(gòu)中尤為重要，保證其不被破壞是基本的要求，底層柱底的塑性鉸應(yīng)分散使用，應(yīng)為底層柱底的塑性形成較晚，對于有明顯薄弱的部分要提高其抗震能力。在我國，達到抗側(cè)力主體結(jié)構(gòu)的對稱就稱為結(jié)構(gòu)對稱性。結(jié)構(gòu)的規(guī)則性通常體現(xiàn)在：第一，建筑物主體的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的兩個主軸方向的剛度及變形特性都應(yīng)該是相似的，同一主軸的方向各片抗側(cè)力的剛度要均勻；第二，為了防止建筑物的突變，建筑主體抗側(cè)力的結(jié)構(gòu)往往豎向斷面是均勻的，防止突變。

1.3重視建筑平面的規(guī)則性

在布置建筑的立面、平面的時候，要注意一下幾點；第一，合理的平面布置，建筑物的平立面布置規(guī)劃、對稱、質(zhì)量與剛度均勻變化，避免樓層錯層。要盡可能避免由部分結(jié)構(gòu)而影響整個的抗震能力，對體形復(fù)雜的建筑物合理設(shè)置變形縫；第二，要遵循設(shè)計的基本原則，遵循相應(yīng)的建筑設(shè)計方案。同時，抗震設(shè)計的規(guī)定要明確，對于不同的建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)進行相應(yīng)的空間結(jié)構(gòu)計算。對不同形式的樓板也應(yīng)該進行相應(yīng)的實際剛度計算；第三，對于相對較薄弱的部分應(yīng)該乘以內(nèi)力增大系數(shù)，在相關(guān)的彈塑性變性分析的時候要嚴(yán)謹(jǐn)，對于薄弱部分要進行相應(yīng)的增強措施。同時，房屋是由橫、縱向承重構(gòu)件和樓蓋組成的具有空間剛度的結(jié)構(gòu)體系，整個空間結(jié)構(gòu)的剛度和整體穩(wěn)定性也影響了建筑的抗震能力。對橫、縱向構(gòu)件的設(shè)計也是要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖裱O(shè)計的基本原則的。

2、提高建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的建議

建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計是專家們在對大量的建筑地震震害的實例中進行分析及歸納與總結(jié)。抗震設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)中起到至關(guān)重要的作用。因此要重復(fù)重視建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力。有效的提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力要從以下幾個方面入手：

2.1合理的布局地震外力能量的傳遞吸收途徑

建筑物的布局將影響建筑的動力性，合理的布局才會對地震外力能量進行有效的傳遞，若支柱、墻。梁維持在一個平面中，就能建立起雙向抗側(cè)力體系，所以對地震外力能量的傳遞吸收途徑進行合理的布局尤為重要。由于地震作用的影響建筑物呈彎剪破壞并且塑形屈服最好產(chǎn)生在墻的底部。連梁在梁端塑性屈服的同時還會有較強的變形能力。在墻斷抗震作用的發(fā)揮在最大限度的時候要遵循“強墻弱梁”的基本原則，從而提高墻肢的承載力，以來最大限度的防止墻肢剪切遭受的破壞，使建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力得到增強。

2.2嚴(yán)格遵守抗震等級對梁、柱、墻的節(jié)點實施相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施

磚混結(jié)構(gòu)的水平圈梁應(yīng)沿樓板標(biāo)高設(shè)置，這樣會加強內(nèi)外墻的連接，使房屋的整體性增強。同時，圈梁能有效地約束預(yù)制板的散落，降低了磚墻出平面的倒塌的可能性。在墻的橫、縱兩個方向布置適當(dāng)?shù)臋M、縱墻混合承重會增強空間剛度和整體性，有利于承受橫、縱兩個方向的水平地震作用，也利于抗彎抗剪。另外，在布置墻體時盡量采用縱墻貫通的平面布置，若縱墻無法貫通時，最好在縱墻交接處進行加強措施。若促使鋼筋砼在受地震作用影響時具備一定的承載力及延展性，要遵循“強柱弱梁”、“強剪弱彎”的設(shè)計基本原則，科學(xué)的選擇截面尺寸，合理的控制柱的軸壓比，滿足構(gòu)件的配筋要求，對節(jié)點進行相應(yīng)的措施也是尤為重要的。

2.3設(shè)置多道的防震線

第一道防線就是在抗震結(jié)構(gòu)的體系中受到地震作用影響，一些延性好的構(gòu)件在要達到屈服時所扮演的，第二、第三道防線就是在第一道防線屈服之后開始屈服的多道抗震防線，與此同時?？拐鸢踩谶@樣的結(jié)構(gòu)體系中能發(fā)揮重要的作用及功效。這就是多道防震線的設(shè)置。多道防震線的設(shè)置能有效的緩解建筑物的共振現(xiàn)象，減小地震帶來的破壞作用。

總而言之，我國通過對建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的長期研究逐步總結(jié)出了一套具有自身特色的抗震設(shè)計方法，這套方案正處于發(fā)展中，有一些的不足還需要我們在工作中逐步完善。要想提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力我們就應(yīng)該嚴(yán)格遵守相關(guān)原則要求，并對其進行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)分析，實施科學(xué)設(shè)計，真正的使建筑具備較強的抗震能力。實現(xiàn)“小震不壞，中震可修，大震不倒”的目的。同時，近年來的科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展進步，設(shè)計師的水平也隨之不斷提高，我們要堅信如此。這樣，我們國家的工程抗震設(shè)計將會向著更高更遠(yuǎn)的方向發(fā)展。

參考文獻：

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[2] 李淑彥.建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計[J].門窗，2012，（08）：70-71.

篇2

【關(guān)鍵詞】多遇地震；設(shè)防地震；罕遇地震；基本烈度

當(dāng)結(jié)構(gòu)工程師設(shè)計一般的結(jié)構(gòu)時，往往要求結(jié)構(gòu)在規(guī)定荷載作用下處于或基本處于彈性工作階段，結(jié)構(gòu)設(shè)計要有足夠的強度，保證安全，又要有足夠的剛度，保證結(jié)構(gòu)的變形在使用許可范圍之內(nèi)。例如，我們設(shè)計樓板或梁時，在豎向恒載及活載作用下，除了必須滿足強度要求外，其撓度變形也必須控制在許可范圍之內(nèi)，從而使之在使用功能上和外觀上均能滿足要求。又如，在設(shè)計高聳結(jié)構(gòu)時，設(shè)計者將會考慮在大風(fēng)作用下結(jié)構(gòu)依然保持彈性狀態(tài)?？傊Y(jié)構(gòu)抵御一般的荷載作用時，設(shè)計者必須遵循的基本原則是使結(jié)構(gòu)在預(yù)期荷載作用下保持在或基本保持在彈性工作狀態(tài)，結(jié)構(gòu)內(nèi)力的分析與設(shè)計一般采用彈性分析方法。在實際工程中，按照這樣原則設(shè)計出來的結(jié)構(gòu)，如果沒有遇到特別的情況，在預(yù)期的荷載作用下，極少出現(xiàn)嚴(yán)重破壞、過度變形等不正常狀態(tài)。

而地震作用則不同，由于地震本身的隨機性很強，在某一地區(qū)，在某一基準(zhǔn)期內(nèi)，可能出現(xiàn)的最大地震動是一個隨機變量，事先無法預(yù)知。相對于上述荷載，地震動的影響次數(shù)少，作用時間短，各次地震的強度差異很大。若要求在各種強度地震動下，結(jié)構(gòu)仍然保持彈性狀態(tài)是很不經(jīng)濟的，甚至是不可能的。因此，結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計與結(jié)構(gòu)抵御其他荷載作用的設(shè)計是不同的，對于結(jié)構(gòu)工程師而言，在進行工程抗震設(shè)計時，必須要清楚地震作用有別于其他荷載的特殊情況，進而準(zhǔn)確理解與把握符合這一特殊情況的結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原則，即結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計思想。

《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2010第1.0.1條規(guī)定：“為貫徹執(zhí)行國家有關(guān)建筑工程、防震減災(zāi)的法律法規(guī)并實行以預(yù)防為主的方針，使建筑經(jīng)抗震設(shè)防后，減輕建筑的地震破壞，避免人員傷亡，減少經(jīng)濟損失，制定本規(guī)范。按本規(guī)范進行抗震設(shè)計的建筑，其基本的抗震設(shè)防目標(biāo)是：當(dāng)遭受低于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的多遇地震影響時，主體結(jié)構(gòu)不受損壞或不需修理可繼續(xù)使用，當(dāng)遭受相當(dāng)于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的設(shè)防地震影響時，可能發(fā)生損壞，但經(jīng)一般性修理仍可繼續(xù)使用，當(dāng)遭受高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的罕遇地震影響時，不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞”。作為抗震設(shè)計規(guī)范的第一條規(guī)定，其目的是為了明確建筑抗震設(shè)防的政策、方針及基本目的，同時，給出了現(xiàn)階段抗震設(shè)計的基本思想，即抗震設(shè)防目標(biāo)問題。我國現(xiàn)行《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2010仍以“三個水準(zhǔn)”為抗震設(shè)防目標(biāo)。即通常所說的“小震不壞、中震可修、大震不倒”。

我國現(xiàn)行《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2010對抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)作了如下一些規(guī)定：

（1）在遭受本地區(qū)規(guī)定的基本烈度地震影響時，建筑（包括結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)部分）可能有損壞，但不致危及人民生命和生產(chǎn)設(shè)備的安全，不需修理或稍加修理即可恢復(fù)使用；

（2）在遭受較常遇到的、低于本地區(qū)規(guī)定的基本烈度的地震影響時，建筑不損壞；

（3）在遭受預(yù)估的、高于基本烈度的地震影響時，建筑不致倒塌或發(fā)生危及人民生命財產(chǎn)的嚴(yán)重破壞。

上述三點規(guī)定可概述為“小震不壞、中震可修、大震不倒”這樣一句話。

按照上述抗震設(shè)防思想，從結(jié)構(gòu)受力角度看，當(dāng)建筑遭遇第一水準(zhǔn)烈度地震（小震）時，結(jié)構(gòu)應(yīng)處于彈性工作狀態(tài)，可以采用彈性體系動力理論進行結(jié)構(gòu)和地震反應(yīng)分析，滿足強度要求，構(gòu)件應(yīng)力完全與按彈性反應(yīng)譜理論分析的計算結(jié)果相一致；當(dāng)建筑遭遇第二水準(zhǔn)烈度地震（中震）時，結(jié)構(gòu)越過屈服極限，進入非彈性變形階段，但結(jié)構(gòu)的彈塑性變形被控制在某一限度內(nèi)，震后殘留的永久變形不大；當(dāng)建筑遭遇第三水準(zhǔn)烈度地震（大震）時，建筑物雖然破壞比較嚴(yán)重，但整個結(jié)構(gòu)的非彈性變形仍受到控制，與結(jié)構(gòu)倒塌的臨界變形尚有一段距離，從而保障了建筑內(nèi)部人員的安全。如圖1所示為三水準(zhǔn)下鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的破壞程度與層間位移角的大致對應(yīng)關(guān)系。

建筑抗震設(shè)計規(guī)范的三個水準(zhǔn)設(shè)防目標(biāo)是通過“兩階段設(shè)計”來實現(xiàn)，其方法和步驟是：

第一階段設(shè)計：第一步采用第一水準(zhǔn)烈度的地震動參數(shù)，先計算出結(jié)構(gòu)在彈性狀態(tài)下的地震作用效應(yīng)，與風(fēng)、重力等荷載效應(yīng)組合，并引入承載力抗震調(diào)整系數(shù)，進行構(gòu)件截面設(shè)計，從而滿足第一水準(zhǔn)的強度要求；第二步是采用同一地震動參數(shù)計算出結(jié)構(gòu)的彈性層間位移角，使其不超過規(guī)定的限值，同時采取相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施，保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延性、變形能力和塑性耗能，從而自動滿足第二水準(zhǔn)的變形要求。

第二階段設(shè)計：采用第三水準(zhǔn)烈度的地震動參數(shù)，計算出結(jié)構(gòu)（特別是柔弱樓層和抗震薄弱環(huán)節(jié)）的彈塑性層間位移角，使之小于《抗震規(guī)范》限值，并結(jié)合采取必要的抗震構(gòu)造措施，從而滿足第三水準(zhǔn)的防倒塌要求。

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【關(guān)鍵詞】抗震；結(jié)構(gòu)；設(shè)計方法

1、前言

如何能夠讓建筑在地震中保持安全，不受嚴(yán)重的損害，是當(dāng)前建筑施工設(shè)計必須要考量的一個大問題，特別是近年來地震頻繁，人們的生命財產(chǎn)受到嚴(yán)重威脅，建筑安全則成了社會安全的一個重要影響因素，為保證建筑的抗震能力，設(shè)計人員必須要根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計出具有相當(dāng)抗震能力的房屋。

2、抗震設(shè)防的目標(biāo)

我們所說的抗震設(shè)防，指的是對建筑物進行抗震設(shè)計，同時有針對性的采取一定的抗震構(gòu)造的措施，最終實現(xiàn)結(jié)構(gòu)抗震的效果和目的。一般來說，抗震設(shè)防主要依據(jù)的是抗震設(shè)防烈度。而抗震設(shè)防烈度的依據(jù)，是以國家規(guī)定權(quán)限審批或頒發(fā)的文件執(zhí)行的，其是一個地區(qū)作為抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)。通常情況下，是采用國家地震局頒發(fā)的地震烈度區(qū)劃圖中規(guī)定的基本烈度的。從當(dāng)前內(nèi)外抗震設(shè)防目標(biāo)的發(fā)展總趨勢來看，其基本要求建筑物在使用期間，可以應(yīng)對對不同頻率和強度的地震，即“小震不壞，中震可修，大震不倒”。這是我國抗震設(shè)計規(guī)范所采用的抗震設(shè)防目標(biāo)。

建筑工程在施工中的設(shè)防的目標(biāo)如下：

⑴如果所遭受的是低于本地區(qū)設(shè)防烈度多遇的常規(guī)地震，建筑物不受損壞，不需修理仍可繼續(xù)使用；

⑵如果遭受到本地區(qū)規(guī)定的設(shè)防烈度的地震，建筑物，包括結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)部分，可能損壞，但不會對人民生命和生產(chǎn)設(shè)備的安全造成威脅，經(jīng)修理仍可使用；

⑶如果遭受高于本地區(qū)設(shè)防烈度的罕遇地震，盡量保證建筑物不倒塌。

也就是說，在建筑結(jié)構(gòu)的防震設(shè)計上，設(shè)計方可以按照多遇烈度、基本烈度和罕遇烈度這三個層次進行考慮。從概率上看，多遇地震烈度是發(fā)生機會較大的地震級別。按照現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計的建筑，在設(shè)計上要達到這樣的防震效果：當(dāng)遭遇多遇烈度作用時，建筑物處于彈性階段，通常不會損壞；當(dāng)遭遇相應(yīng)基本烈度的地震時，建筑物將進入彈塑性狀態(tài)，但一般不會發(fā)生嚴(yán)重破壞；當(dāng)遭遇罕遇烈度作用時，建筑物可能會有嚴(yán)重破壞，但不至于倒塌。

3、建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計方法要點

抗震設(shè)計包括三個層次的內(nèi)容：概念設(shè)計、抗震計算與結(jié)構(gòu)布置。概念設(shè)計在總體上把握抗震設(shè)計的基本原則，抗震計算為建筑抗震設(shè)計提供定量手段； 結(jié)構(gòu)布置可以在保證結(jié)構(gòu)整體性、加強局部薄弱環(huán)節(jié)等方面上保證抗震計算結(jié)果的有效性。

3.1抗震概念設(shè)計

建筑抗震概念設(shè)計是根據(jù)地震災(zāi)害和工程經(jīng)驗等形成的基本設(shè)計原則和設(shè)計思路進行建筑總體布置并確定細(xì)部構(gòu)造的過程。建筑抗震概念設(shè)計之所以重要主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

（1）地震及地面運動的不確定性。

（2）地震時地面運動的復(fù)雜性及對結(jié)構(gòu)的復(fù)雜影響尚未被掌握。

（3）結(jié)構(gòu)地震計算理論目前尚未能充分反映地震時結(jié)構(gòu)反應(yīng)及破壞的復(fù)雜過程。

概念設(shè)計強調(diào)，在工程設(shè)計一開始，就應(yīng)把握好能量輸入、房屋體形、結(jié)構(gòu)體系、剛度分布、構(gòu)件延性等幾個主要方面，從根本上消除建筑中的抗震薄弱環(huán)節(jié)，再輔以必要的計算和構(gòu)造措施，就有可能使設(shè)計出的房屋建筑具有良好的抗震性能和足夠的抗震可靠度。

抗震概念設(shè)計在總體上要求把握的基本原則可以概括為以下幾個方面。

（1）建筑場地選擇的基本原則：選擇建筑場地時，應(yīng)根據(jù)工程需要，掌握地震活動情況、工程地質(zhì)和地震地質(zhì)的有關(guān)資料，對抗震有利、不利和危險地段做出綜合評價。對不利地段，應(yīng)提出避開要求；當(dāng)無法避開時應(yīng)采取有效措施。 危險地段，嚴(yán)禁建造甲、乙類的建筑，不應(yīng)建造丙類的建筑。

（2）建筑體型的確定：①建筑及抗側(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；②建筑物的立面布局宜采用矩形、梯形和三角形等變化均勻的幾何形狀，盡量不要采用帶突然變化的階梯形立面、大底盤建筑，甚至倒梯形立面；③建筑物應(yīng)盡量減小高度，尤其是限制高寬比。

（3）結(jié)構(gòu)抗震體系的選?。孩俳Y(jié)構(gòu)體系應(yīng)具有明確計算簡圖和合理地震作用傳遞途徑；②結(jié)構(gòu)布置應(yīng)具備多道抗震防線，盡量避免部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)喪失抗震能力或?qū)χ亓奢d的承載能力；③結(jié)構(gòu)應(yīng)具備必要的抗震承載力，良好的變形能力和耗能能力；④對結(jié)構(gòu)薄弱部位應(yīng)采取有效的措施予以加強，防止出現(xiàn)過大的應(yīng)力集中和變形集中；⑤結(jié)構(gòu)平面兩個主軸方向的動力特性宜相近，并盡可能與場地的卓越周期錯開。

3.2抗震計算

地震的危害巨大，建筑物的抗震性能顯得尤為重要。在抗震研究中對結(jié)構(gòu)抗震性能進行分析是一項重要內(nèi)容，非線性時程分析法和非線性靜力分析法是目前常用抗震分析方法。

針對結(jié)構(gòu)非線性反應(yīng)的非線性時程分析法（非線性動力反應(yīng)分析），經(jīng)歷了從建立在層模型或單列梁柱模型上的方法到建立在截面多彈簧模型上的方法，再到建立在截面纖維滯回本構(gòu)規(guī)律的纖維模型法，這使得模擬的準(zhǔn)確程度不斷提高。其基本思路是通過一系列數(shù)值方法來建立和求解動力方程，從而得到結(jié)構(gòu)各個時刻的反應(yīng)量。但對地震特點和結(jié)構(gòu)特性的假設(shè)，使其結(jié)果存在不確定性，其主要價值是用來考察地震作用下普遍的而非特定的反應(yīng)規(guī)律，以及對抗震設(shè)計后的結(jié)構(gòu)進行校核分析，評估其抗震性能：非線性靜力分析法（push-over）是近年來得到廣泛應(yīng)用的一種結(jié)構(gòu)抗震能力評估的新方法。這種方法從本質(zhì)上說是一種靜力非線性計算方法，但它將反應(yīng)譜引入了計算過程。其根本特征是用靜力荷載描述地震作用，在地震作用下考慮結(jié)構(gòu)的彈塑性性質(zhì)。它的基本思路是先以某種方法得到結(jié)構(gòu)在地震作用下所對應(yīng)的目標(biāo)位移，然后對結(jié)構(gòu)施加豎向荷載，并將表征地震作用的一組水平靜力荷載以單調(diào)遞增的形式作用到結(jié)構(gòu)上，在達到目標(biāo)位移時停止荷載遞增，最后在荷載中止?fàn)顟B(tài)對結(jié)構(gòu)進行抗震性能評估，判斷是否可以保證結(jié)構(gòu)在該地震作用下滿足功能需求。

3.3結(jié)構(gòu)布置

結(jié)構(gòu)布置的一般原則：

⑴平面布置力求對稱

通常情況下，對稱結(jié)構(gòu)在地面平動作用下只會發(fā)生平移振動，各構(gòu)件的側(cè)移量相等，這樣就使得水平地震作用按構(gòu)件剛度分配，所以各構(gòu)件受力比較均勻，不會導(dǎo)致力的分布失衡。如果是非對稱結(jié)構(gòu)，剛心會偏在一邊，質(zhì)心與剛心不重合，即便只是發(fā)生地面平動也可能出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)振動。最終會導(dǎo)致遠(yuǎn)離剛心的構(gòu)件，側(cè)移量大，承擔(dān)過度的水平地震剪力。這就很容易發(fā)生嚴(yán)重破壞，甚至可能會導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)因一側(cè)構(gòu)件失效而倒塌。

⑵ 豎向布置力求均勻

結(jié)構(gòu)豎向布置均勻，可以最大限度的使其豎向剛度、強度變化均勻，這樣可以有效的避免出現(xiàn)薄弱層。從建筑結(jié)構(gòu)的特點看，臨街的建筑物，往往會因為商業(yè)的需要，底部幾層有大空間的設(shè)置。非臨街的建筑物，底部也可能門廳、餐廳或停車場，而出現(xiàn)大空間。在這種結(jié)構(gòu)中，上部的鋼筋混凝土抗震墻或豎向支撐或砌體墻體到此被中止，而下部須采取框架體系。也就是說，上部各層為全墻體系或框架一抗震墻體系，而底層或底部兩三層則為框架體系，整個結(jié)構(gòu)屬“框托墻”體系。地震經(jīng)驗指出，這種體系很不利于抗震。因此，在實際的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)該要保持結(jié)構(gòu)豎向布置的均勻。

4、結(jié)束語

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

參考文獻：

篇4

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu),抗震設(shè)計,設(shè)防目標(biāo),基本措施

Abstract: With requirements increasing of people on the building of the product, all kinds of new structure building gradually increases based on the performance of the seismic design thought aseismatic design, which is an effective path. This paper from the structure design of the seismic design, first to structure the seismic fortification basic goals for discussion and analysis, and then in structural seismic design of the basic principles and objectives, how to do well the seismic design of building structure were discussed. Some basic measures, trying to improve structural seismic performance, strengthen building structure design of the seismic capability.

Key Words: building structure, seismic design, fortify goal, basic measures

中圖分類號：TU973+.31 文獻標(biāo)識碼：A文章編號：

前言

近年來，一些國家和地區(qū)相繼發(fā)生強烈地震，造成巨大損失。而我國又是一個地震多發(fā)的國家，要抵御、減輕地震災(zāi)害，必須對建筑結(jié)構(gòu)進行必要的抗震設(shè)計。在結(jié)合建筑構(gòu)造中的抗震設(shè)防理念，建筑結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，地震反應(yīng)特性、地震破壞模式等因素綜合考慮的同時，為了努力減輕地震造成的破壞，減輕經(jīng)濟損失，我國政府和相關(guān)部委陸續(xù)頒布了一系列防震減災(zāi)的法律、法規(guī)條文，并強制規(guī)定設(shè)防強度為6度以上地區(qū)的建筑必須進行抗震設(shè)計。

一、建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防的目標(biāo)

抗震設(shè)防是指對建筑物進行抗震設(shè)計，并采取一定的抗震構(gòu)造措施，以達到結(jié)構(gòu)抗震的效果和目的。我國通常采用“三水準(zhǔn)抗震設(shè)防”和“兩階段抗震設(shè)計”的設(shè)計方法。下面就對這兩種設(shè)計方法進行闡述和分析。

1.三水準(zhǔn)抗震設(shè)防

抗震設(shè)防的依據(jù)是抗震設(shè)防烈度，抗震設(shè)防烈度按不同的頻率和強度可以分三個地震烈度水準(zhǔn)。采用第三水準(zhǔn)烈度的地震動參數(shù)，計算出結(jié)構(gòu)的彈塑性層間位移角，以滿足第三水準(zhǔn)大震不倒的要求。目前，我國抗震設(shè)防為“三水準(zhǔn)”目標(biāo)通常將其概括為：“小震不壞、中震可修、大震不倒”。其中，“小震不壞”是指當(dāng)遭受低于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的多遇地震時，建筑物一般不受損壞或不需修理仍可使用，建筑處于正常使用狀態(tài)，從結(jié)構(gòu)地震分析角度，可以視為彈性體系。第一水準(zhǔn)對應(yīng)抗震正常使用極限狀態(tài)，就是在該狀態(tài)下結(jié)構(gòu)的功能和使用應(yīng)不受影響，這意味著結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)都不會發(fā)生需要修復(fù)的損傷?！爸姓鹂尚蕖笔侵府?dāng)遭受到相當(dāng)于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的地震影響時，建筑物可能損壞，經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用，結(jié)構(gòu)在地震影響時進入非彈性工作階段。第二水準(zhǔn)對應(yīng)結(jié)構(gòu)損傷控制極限狀態(tài)，在該結(jié)構(gòu)狀態(tài)下結(jié)構(gòu)中受力較充分的部位已經(jīng)進入屈服后變形狀態(tài)?！按笳鸩坏埂笔侵府?dāng)遭受高于本地區(qū)抗震設(shè)防強度的罕遇地震時，建筑物不致倒塌或發(fā)生危機生命安全的嚴(yán)重破壞，此階段結(jié)構(gòu)有較大的非彈性變形，但人員可以逃離。第三水準(zhǔn)對應(yīng)人在地震中能夠幸存的極限狀態(tài)。在這一極限狀態(tài)下雖然允許結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不可修復(fù)的損傷，但要求保持較好的整體性而不倒塌。

2.兩階段抗震設(shè)計

為實現(xiàn)上述三個烈度水準(zhǔn)的抗震設(shè)防要求，《抗震規(guī)范》提出了兩階段抗震設(shè)計方法。第一階段設(shè)計是多遇地震下的承載力驗算和彈性變形計算。除了在確定結(jié)構(gòu)方案和進行結(jié)構(gòu)布置時考慮抗震要求外，還應(yīng)按照小震作用進行抗震計算和保證結(jié)構(gòu)延性的抗震構(gòu)造設(shè)計。第一階段設(shè)計的第一步是，在方案布置符合抗震原則的前提下，采用第一水準(zhǔn)烈度的地震動參數(shù)，用彈性反應(yīng)譜法求得結(jié)構(gòu)在彈性狀態(tài)下的地震作用標(biāo)準(zhǔn)值和相應(yīng)的地震作用效應(yīng)，然后與其他符合效應(yīng)按一定的組合系數(shù)進行組合，對結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面進行承載力驗算，從而滿足第一水準(zhǔn)的強度要求。第二步，采用同一地震參數(shù)計算出結(jié)構(gòu)的彈性層間位移角，使其不超過規(guī)定的限值，另外，采用相應(yīng)的抗震措施，保證結(jié)構(gòu)具有相應(yīng)的延性變形能力和塑性耗能能力，從而滿足第二水準(zhǔn)的變形要求。第二階段是罕遇地震下的彈塑性變形驗算，主要針對甲級建筑和特別不規(guī)則的結(jié)構(gòu)用大震作用進行結(jié)構(gòu)易損部位（薄弱層）的塑性變形驗算。第二階段的設(shè)計主要表現(xiàn)在反應(yīng)譜理論的變化，反應(yīng)譜理論是根據(jù)彈性結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)得到的，因此一般也只能計算結(jié)構(gòu)處在彈性狀態(tài)下的最大地震反應(yīng)。當(dāng)結(jié)構(gòu)遇到強烈地震而進入強塑性階段時，反應(yīng)譜將不能給出各構(gòu)件進入強塑性狀態(tài)的內(nèi)力、變形，無法找出結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)。利用延性系數(shù)將彈性反應(yīng)譜變?yōu)樗苄苑磻?yīng)譜，從而使抗震設(shè)計理論進入了非線性反應(yīng)階段。

二、做好建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的基本措施

由上述可見，抗震規(guī)范設(shè)計的方法已經(jīng)具有了基本的雛形，但在實現(xiàn)這一抗震設(shè)防目標(biāo)時，仍有一些問題需要認(rèn)真研究。因此做好建筑結(jié)構(gòu)中抗震設(shè)計的基本措施顯得至關(guān)重要，它是保證抗震設(shè)計實現(xiàn)“三水準(zhǔn)”抗震設(shè)防目標(biāo)的基礎(chǔ)。

建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)立足于工程抗震基本理論，靈活運用抗震設(shè)計準(zhǔn)則，從根本上提高結(jié)構(gòu)的抗震能力。根據(jù)當(dāng)前抗震理論下形成的基本原則和要求，下面就對做好建筑結(jié)構(gòu)中抗震設(shè)計的基本措施進行探討分析。

1.選擇有利場地

造成建筑物震害的原因是多方面的，場地條件是其中之一。在不同工程地質(zhì)條件的場地上，地震對建筑物的破壞程度是截然不同的。因此，選擇工程場址時，設(shè)計者必須結(jié)合工程的實際需要，盡可能避開對建筑抗震不利的地段，選擇對建筑抗震有利的地段，當(dāng)沒有辦法避開時，適當(dāng)?shù)目拐鸺訌姶胧?yīng)被采用，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。

2.優(yōu)化平立面布置

建筑布置的平立面應(yīng)規(guī)則，體型要求簡單。建筑物的動力性能基本上取決于其建筑布局和結(jié)構(gòu)布置。建筑布局簡單合理，結(jié)構(gòu)布置符合抗震原則，就能從根本上保證房屋具有良好的抗震性能。建筑中的獨立單元及整個建筑應(yīng)力求質(zhì)量剛度對稱，使其剛心與質(zhì)心偏心很小甚至完全重合。此外，建筑沿豎向分布的剛度和質(zhì)量還須均勻，只有簡單、規(guī)則、對稱結(jié)構(gòu)容易準(zhǔn)確計算其地震反應(yīng)。

3.選擇合理的結(jié)構(gòu)形式

選擇合理的抗震結(jié)構(gòu)體系，首先，應(yīng)有多道抗震防線，避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整個體系喪失抗震能力；其次，應(yīng)具備良好的耗能、變形能力和必要的強度。一個沒有足夠延性，只有較高的抗側(cè)力強度的抗震結(jié)構(gòu)體系，在地震時很容易遭到破壞；再次，結(jié)構(gòu)剛度和強度分布須合理。結(jié)構(gòu)體系宜具有合理的剛度和承載力分布，避免因局部削弱或突變形成薄弱部位，產(chǎn)生過大的塑性變形集中，對可能出現(xiàn)的薄弱部位，應(yīng)采取措施提高抗震能力。

4.提高結(jié)構(gòu)的延性

結(jié)構(gòu)的延性可定義為結(jié)構(gòu)在承載力無明顯降低的前提下發(fā)生非彈性變形的能力。結(jié)構(gòu)的延性反映了結(jié)構(gòu)的變形能力，是防止在地震作用下倒塌的關(guān)鍵因素之一。 結(jié)構(gòu)良好的延性有助于減小地震作用，吸收與耗散地震能量，避免結(jié)構(gòu)倒塌。構(gòu)件的破壞和退出工作，使整個結(jié)構(gòu)從一種穩(wěn)定體系過渡到另外一種穩(wěn)定體系，致使結(jié)構(gòu)的周期發(fā)生變化，以避免地震長時間持續(xù)作用引起的共振效應(yīng)。

5.確保結(jié)構(gòu)的整體性

結(jié)構(gòu)是由許多構(gòu)件連接組合而成的一個整體，并通過各個構(gòu)件的協(xié)調(diào)工作來有效地抵抗地震作用。若結(jié)構(gòu)在地震作用下喪失了整體性，則結(jié)構(gòu)各構(gòu)件的抗震能力不能充分發(fā)揮，這樣容易使結(jié)構(gòu)成為機動體而倒塌。因此，結(jié)構(gòu)的整體性是保證結(jié)構(gòu)各個部分在地震作用下協(xié)調(diào)工作的重要條件，確保結(jié)構(gòu)的整體性是抗震概念設(shè)計的重要內(nèi)容。

結(jié)語

總的來講，結(jié)構(gòu)工程師在建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計中，只有注重對結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的方法總結(jié)和不斷完善，不斷提高建筑抗震等級，真正理解設(shè)計規(guī)范，嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真，才能設(shè)計出經(jīng)濟安全的建筑，才能確保人民生命財產(chǎn)安全。也就是說，在建筑結(jié)構(gòu)抗震體系中，只要使體系布局合理，計算正確，同時采取有效的加強措施，便可獲得結(jié)構(gòu)的最大抗震能力，達到防震減災(zāi)的目的。

參考文獻：

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篇5

關(guān)鍵詞：橋梁工程 抗震破壞 抗震設(shè)計

0 引言

橋梁工程又是交通網(wǎng)絡(luò)中的重中之重，橋梁工程抗震研究的重要性不言而喻。本文主要探討了橋梁工程抗震設(shè)計相關(guān)問題，為今后橋梁設(shè)計起到借鑒作用。

1 橋梁結(jié)構(gòu)地震破壞的主要形式

根據(jù)橋梁過去的地震破壞情況，除了如液化、斷層等凼地基失效引起的破壞以外，混凝上橋梁最常見的破壞形式有以下四種[1]：

1.1 彎曲破壞。結(jié)構(gòu)在水平地震荷載作用下由于過大的變形導(dǎo)致混凝土保護層脫落、鋼筋壓屈和內(nèi)部混凝土壓碎、崩裂，結(jié)構(gòu)失去承載能力。整個過程可以用以下四個階段來描述：①當(dāng)彎矩達到開裂強度時，截面出現(xiàn)水平彎曲裂縫；②隨著裂縫的發(fā)展和荷載強度的提高，受拉側(cè)的縱筋達到屈服強度；③隨著變形量的增大，混凝土保護層脫落、塑性鉸范圍擴大；④鋼筋壓屈(或拉斷)和內(nèi)部混凝土壓碎、崩裂。

1.2 剪切破壞(彎剪破壞)。在水平地震倚戟作用下，當(dāng)結(jié)構(gòu)受到的剪切力超過截而剪切強度時發(fā)生剪切破壞，整個破壞過程可以用以下四個階段來描述：①截血彎矩達到開裂強度時，截面出現(xiàn)水平彎曲裂縫；②隨著裂縫的發(fā)展和荷載強度的提高，柱內(nèi)出現(xiàn)斜方向的剪切裂縫；③局部剪切裂縫增大，箍筋屈服導(dǎo)致剪切裂縫進一步增長；④發(fā)生脆性的剪切破壞。

1.3 落梁破壞。當(dāng)梁體的水平位移超過梁端支撐長度時發(fā)生落梁破壞。落梁破壞是由于梁與橋墩(臺)的相對位移過大，支座喪失約束能力后引起的一種破壞形式。發(fā)生在橋墩之間地震相對位移過大、梁的支撐長度不夠、支座破壞、梁間地震碰撞等情況。

1.4 支座損傷。上部結(jié)構(gòu)的地震慣性力通過支座傳到下部結(jié)構(gòu)，當(dāng)傳遞荷載超過支座設(shè)計強度時支座發(fā)生損傷、破壞。支座損傷也是引起落梁破壞的主要原因。對于下部結(jié)構(gòu)而言，支座損傷可以避免上部結(jié)構(gòu)的地震荷載傳到橋墩，避免橋梁發(fā)生破壞。

2 橋梁抗震設(shè)計原則

合理的抗震設(shè)計，要求設(shè)計出來的結(jié)構(gòu)在強度、剛度和延性等指標(biāo)上有最佳的組合，使結(jié)構(gòu)能夠經(jīng)濟的實現(xiàn)抗震設(shè)防的目標(biāo)。要達到這個要求，就需要設(shè)計工程師深入了解對結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)有重要影響的基本因素，并具有豐富的經(jīng)驗和創(chuàng)造力，而不僅僅是按規(guī)范的規(guī)定執(zhí)行[2]。以下為抗震設(shè)計應(yīng)盡可能遵循的一些基本原則，這些原則基于歷次的橋梁震害教訓(xùn)和當(dāng)前公認(rèn)的理論認(rèn)識。

①場地選擇。除了根據(jù)地震危險性分析盡可能選擇比較安全的廠址之外，還要考慮一個地區(qū)內(nèi)的場地選擇。選擇的原則是：避免地震時可能發(fā)生地基失效的松軟場地，選擇堅硬場地。②體系的整體性和規(guī)則性。橋梁的整體性要好，上部結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能是連續(xù)的。較好的整體性可防止結(jié)構(gòu)構(gòu)件及非結(jié)構(gòu)構(gòu)件在地震時被震散掉落，同時它也是結(jié)構(gòu)發(fā)揮空間作用的基本條件。無論是在平面還是在立面上，結(jié)構(gòu)的布置都要力求使幾何尺寸、質(zhì)量和剛度均勻、對稱、規(guī)整，避免突然變化。③提高結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的強度和延性。橋梁結(jié)構(gòu)的地震破壞源于地震動引起的結(jié)構(gòu)振動，因此抗震設(shè)計要力圖使從地基傳入結(jié)構(gòu)的振動能量為最小，并使結(jié)構(gòu)具有適當(dāng)?shù)膹姸取偠群脱有?，以防止不能容忍的破壞。在不增加重量、不改變剛度的前提下，提高總體強度和延性是兩個有效的抗震途徑。剛度的選擇有助于控制結(jié)構(gòu)變形；強度與延性則是決定結(jié)構(gòu)抗震能力的兩個重要參數(shù)。由于地震動可造成結(jié)構(gòu)和構(gòu)件周期反復(fù)變形，使其剛度與強度逐漸退化，因此，只重視強度而忽視延性絕對不是良好的抗震設(shè)計。④能力設(shè)計原則。能力設(shè)計思想強調(diào)強度安全度差異，即在不同構(gòu)件(延性構(gòu)件和能力保護構(gòu)件-不適宜發(fā)生非彈性變形的構(gòu)件統(tǒng)稱為能力保護構(gòu)件)和不同破壞模式(延性破壞和脆性破壞模式)之間確立不同的強度安全度。通過強度安全度差異，確保結(jié)構(gòu)在大地震下以延性形式反應(yīng)，不發(fā)生脆性的破壞模式。在我國以前的建筑抗震設(shè)計中，普遍采用“強柱弱梁，強剪弱彎，強節(jié)點弱構(gòu)件”的設(shè)計思想。⑤多道抗震防線。應(yīng)盡量使橋梁成為具有多道抵抗地震側(cè)向力的體系，則在強地震動過程中，一道防線破壞后尚有第二道防線可以支撐結(jié)構(gòu)，避免倒塌。因此，超靜定結(jié)構(gòu)優(yōu)于同種類型的靜定結(jié)構(gòu)。但相對于建筑結(jié)構(gòu)，橋梁在這方面可利用的余地通常并不大。

3 橋梁抗震設(shè)計方法相關(guān)問題

3.1 橋梁抗震概念設(shè)計 抗震概念設(shè)計是指根據(jù)地震災(zāi)害和工程經(jīng)驗等獲得的基本設(shè)計原則和設(shè)計思想，正確地解決結(jié)構(gòu)總體方案、材料使用和細(xì)部構(gòu)造，以達到合理抗震設(shè)計的目的。合理抗震設(shè)計，要求設(shè)計出來的結(jié)構(gòu)，在強度、剛度和延性等指標(biāo)上有最佳的組合，使結(jié)構(gòu)能夠經(jīng)濟地實現(xiàn)抗震設(shè)防的目標(biāo)。

3.2 橋梁延性抗震設(shè)計 目前延性抗震驗算所采用的破壞準(zhǔn)則主要有：強度破壞準(zhǔn)則、變形破壞準(zhǔn)則、能量破壞準(zhǔn)則、基于低周疲勞特征的破壞準(zhǔn)則以及用最大變形和滯回耗能來表達的雙重指標(biāo)破壞準(zhǔn)則等。Housner在對懸臂式單質(zhì)點系統(tǒng)的非線性地震反應(yīng)進行分析后，將其破壞機理總結(jié)為：在形成完全的塑性反應(yīng)之前，出現(xiàn)某種程度的塑性應(yīng)變，由此而消耗的能量自然的構(gòu)成結(jié)構(gòu)等效粘滯阻尼的一部分；當(dāng)完全進入塑性變形后，產(chǎn)生塑性漂移，并在單方向發(fā)展直到倒塌發(fā)生。他認(rèn)為塑性反應(yīng)階段，保證結(jié)構(gòu)不破壞的條件是讓其保有足夠的耗能能力。

3.3 地震響應(yīng)分析及設(shè)計方法的改變 隨著人們對地震動和結(jié)構(gòu)動力特性理解的加深，目前已經(jīng)發(fā)展了多種抗震設(shè)計理論和地震響應(yīng)的分析設(shè)計方法。

從組成結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計理論的四個方面內(nèi)容(輸入地震動、結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的動力模型，一實用的地震反應(yīng)分析方法，以及設(shè)計原則)來看，靜力理論對四個方面都做了極大的簡化，反應(yīng)譜理論也做了較大的簡化，而動力理論則有比較全面的考慮：動力理論的輸入地震動要求給出符合場地情況的、具有概率含義的加速度時間函數(shù)，對于復(fù)雜結(jié)構(gòu)要求給出三個分量及其空間相關(guān)性；結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的動力模型更為接近實際，包括了非線性特性；地震反應(yīng)分析方法考慮了結(jié)構(gòu)反應(yīng)的全過程，包括變形和能量損耗的積累；設(shè)計原則考慮到多種使用狀態(tài)和安全的概率保證。

篇6

鋼結(jié)構(gòu)建筑應(yīng)用日益廣泛，在設(shè)計時仍需考慮地震作用，就中國和美國在鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計方面的不同進行了對比分析。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；抗震設(shè)計；中國和美國

中圖分類號：TB

文獻標(biāo)識碼：A

doi：10.19311/ki.16723198.2016.12.094

1美國鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的發(fā)展

1923年，美國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會制定了第一個鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范，該規(guī)范是以容許應(yīng)力為基本原則的設(shè)計法，經(jīng)過多次修改，在1961年，其格式與內(nèi)容基本上形成了固定模式。1986年，AISC規(guī)范委員會提出了以概率理論為基礎(chǔ)編寫的荷載和抗力分項系數(shù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范，簡稱LRFD。以概率理論為基礎(chǔ)編寫的ASCE/SEI 7―05，作為美國各種設(shè)計理論依據(jù)，后該理論被不斷修改與改進。

美國工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計大體上分為三種，國家標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)以及地方標(biāo)準(zhǔn)。發(fā)展過程大致經(jīng)過初創(chuàng)、發(fā)展、統(tǒng)一幾個階段。1925年，出現(xiàn)了第一個建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計規(guī)范UBC，緊接著又出現(xiàn)了NBC，SBC。

美國的抗震目標(biāo)是把地震傷害降到最小化，即那些專門為人民提供生命安全、財產(chǎn)安全保障的設(shè)施，要按照他們的作用進行改造，加強它們的防震性能，使它們在震后也能正常的運行工作。該抗震目標(biāo)把抗震強度分為兩個等級，即“設(shè)計地震”和“最大考慮地震”。“最大考慮地震”是指五十年的超越概率為百分之二的地震；“設(shè)計地震”的加速度是“最大強度地震”的三分之二。

2中國抗震設(shè)計規(guī)范

中國抗震規(guī)范提出的抗震目標(biāo)為三水準(zhǔn)，即“小震不壞，中震可修，大震不倒”。第一水準(zhǔn)是指，當(dāng)某地區(qū)所受到的地震強度傷害低于該地區(qū)所預(yù)防的強度時，遇到這種地震，震后可以不用修復(fù)，繼續(xù)正常使用；第二水準(zhǔn)是指，當(dāng)某地區(qū)所受到的地震強度傷害等于該地區(qū)所預(yù)防的地震強度時，建筑物可能會受到小的或局部損傷，只需進行簡單的修理甚至不用修理，就可以繼續(xù)使用；第三水準(zhǔn)是指，當(dāng)某地區(qū)遇到的地震強度遠(yuǎn)大于他所預(yù)防的強度時，不會導(dǎo)致房屋坍塌或危及到人的生命財產(chǎn)安全。其中，小震五十年的超越概率為63.2%；中震是指五十年的超越概率為10%，相當(dāng)于美國的“設(shè)計地震”等級；大震是指五十年的超越概率為2%到3%，相當(dāng)于美國的“最大考慮地震”等級。

3中美兩國抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的比較

3.1中國的建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)

我國根據(jù)建筑破壞造成的人員傷亡、經(jīng)濟損失、社會影響等因素將建筑物設(shè)防類別劃分為特殊設(shè)防類（甲類）、重點設(shè)防類（乙類）、標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類（丙類）和適度設(shè)防類（丁類）四類。

甲類：指一些有特殊重要設(shè)施，關(guān)系到國家安全的重大工程和及可能發(fā)生次生災(zāi)害，應(yīng)加以特殊保護的建筑。

乙類：指在地震中仍然要繼續(xù)使用或者損壞后會帶來嚴(yán)重的人員傷害，應(yīng)該提高預(yù)防標(biāo)準(zhǔn)的建筑。

丙類：是指除了甲類、乙類和丁類的建筑。

丁類：是指使用的人員較少的，不致產(chǎn)生次生災(zāi)害，可降低預(yù)防標(biāo)準(zhǔn)的建筑。

3.2美國的建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)

A類：符合最基本的抗震設(shè)計要求。

B類和C類，符合一般性的抗震設(shè)計要求，只需要按照靜力方法計算地震的作用就行。

D類、E類和F類：即嚴(yán)格按照抗震設(shè)計要求，用動力學(xué)來計算地震的作用。

4中美兩國鋼結(jié)構(gòu)抗震的原則和方法的對比

（1）中國的抗震設(shè)計兩階段方法：第一階段設(shè)計是抗震建筑需考慮的最基本且必須遵循的設(shè)計內(nèi)容。需要確定結(jié)構(gòu)方案及布置，取第一水準(zhǔn)的地震動參數(shù)，計算結(jié)構(gòu)的彈性位移和構(gòu)件內(nèi)力，用極限狀態(tài)設(shè)計法對截面配筋，并進行截面承載力抗震及變形驗算，最后考慮延性和耗能要求采取適當(dāng)?shù)臉?gòu)造措施。第二階段設(shè)計是對抗震有特殊要求或?qū)Φ卣鹈舾?、大震下易發(fā)生損害的薄弱部位的建筑進行的彈塑性變形驗算。

（2）美國的抗震設(shè)計的方法：單一階段設(shè)計法。通過不同的調(diào)整系數(shù)來考慮不同結(jié)構(gòu)的延性性能，比如對處于彈塑性工作狀態(tài)的建筑可以采用線性靜力計算法，對于處在D類、E類、F類的工作狀態(tài)的建筑，不采用線性靜力計算法。

（3）兩國抗震設(shè)計結(jié)構(gòu)分析原則和方法之所以有如此大的區(qū)別，是因為兩國對抗震設(shè)防的劃分標(biāo)準(zhǔn)不相同。

5中美鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計規(guī)范安全度設(shè)置水平的對比

在軟場地條件下，中國的抗震設(shè)計規(guī)范安全度設(shè)置水平與美國的基本相同；在硬場地條件下，按中國抗震規(guī)范設(shè)計出的柱截面抗震應(yīng)力比美國的大。

對于豎向地震作用，現(xiàn)階段中國規(guī)范僅僅只在少數(shù)情況下考慮它的影響，而美國對絕大多數(shù)建筑都需考慮豎向地震作用。

所以，綜合以上分析可以看出，兩國的鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計規(guī)范安全度各有特色，但兩國總的鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計規(guī)范安全度設(shè)置水平相當(dāng)。

6中美鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計規(guī)范中主要構(gòu)造措施的對比

中國的比較重要的和常見的構(gòu)造措施有特殊抗彎框架、中等抗彎框架、普通抗彎框架、特殊中心支撐框架、偏心支撐框架。然而，美國對框架中梁、柱構(gòu)件沒有特殊的要求。美國對構(gòu)件類型的劃分比較詳細(xì)，而中國會根據(jù)不同抗震設(shè)防烈度給出不同的限值。中國和美國關(guān)于梁柱連接焊縫類型的規(guī)定基本相同，對材料的沖擊韌性的規(guī)定有一定的差異。

中國規(guī)定特殊抗彎框架節(jié)點與補強板柱翼緣連接應(yīng)采用全熔透焊縫或貼角焊縫來發(fā)揮補強板的抗剪強度，對特殊抗彎框架、中等抗彎框架，梁柱承受非彈性應(yīng)變的區(qū)域作為保護區(qū)設(shè)計，上下柱接頭應(yīng)采用全熔透焊縫，梁在V形支撐和人字形支撐相交處，應(yīng)采用側(cè)向支撐。

美國柱的拼接焊縫承受應(yīng)變力，應(yīng)滿足如下要求：部分熔透坡口焊縫的焊接點，拼接接口處的柱翼緣和腹板的厚度和寬度變化時，可不用斜坡過渡。對于V字支撐和人字形支撐特殊支撐中心框架，支撐處上下翼都采用側(cè)向支撐，對中心支撐框架有特殊的保護區(qū)，應(yīng)有四分之一長度范圍及支撐和柱及梁之間的連接部分。

中國對鋼結(jié)構(gòu)偏心框架中支撐構(gòu)件的長細(xì)有明確的限制，而美國沒有。

7總結(jié)

通過以上對兩國鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的對比分析可以看出，兩國的鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計有很大的不同，設(shè)計原則不盡相同，構(gòu)造的重點也不一樣，各有特色。

參考文獻

[1]侯建國，李健祥，李揚.中美混凝土結(jié)構(gòu)抗震承載力驗算安全度設(shè)置水平的比較[J].

[2]石樹中，沈建文.抗震設(shè)計中多遇地震的問題和討論[J].地震學(xué)報，2012，（1）.

篇7

關(guān)鍵詞：橋梁震害；抗震設(shè)計；延性構(gòu)件；抗震措施；能力保護

中圖分類號： TU973+.31 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號：

一、橋梁的主要震害形式

橋梁的震害有多種形式，根據(jù)破壞的部位不同，主要可分為上部結(jié)構(gòu)震害、附屬工程震害、墩柱震害、基礎(chǔ)震害四種。

1.上部結(jié)構(gòu)震害

橋梁上部結(jié)構(gòu)震害按照產(chǎn)生的原因不同，可以分為結(jié)構(gòu)震害和位移震害。其中較常見的是位移震害。

橋梁位移震害主要表現(xiàn)為上部結(jié)構(gòu)的縱向位移、橫向位移以及扭轉(zhuǎn)。一般來說，設(shè)置伸縮縫的地方比較容易發(fā)生位移震害。如果上部結(jié)構(gòu)的位移超過了墩、臺等的支撐面，則會發(fā)生更為嚴(yán)重的落梁震害。落梁的原因一般是因為限位構(gòu)造失效、墩臺支承寬度不足造成，在地震力作用下，梁、墩臺間出現(xiàn)較大相對位移，導(dǎo)致落梁現(xiàn)象的發(fā)生。

2. 附屬工程震害

在地震力的作用下，主梁與下部墩柱、橋臺連接部較為薄弱，若附屬工程沒有足夠的限位能力將出現(xiàn)震害。主要表現(xiàn)為支座脫離主梁、擋塊碰撞破壞、伸縮縫拉斷、臺胸墻剪斷等震害。

3.墩柱震害

墩柱的震害主要表現(xiàn)出兩種特征：塑性鉸破壞和剪切破壞。柔橋墩柱在地震力作用下，墩柱底部、頂部和墩柱與系梁連接處容易出現(xiàn)塑性鉸，塑性鉸混凝土在反復(fù)地震作用下剝落、破碎，失去承載能力。剛性墩在地震作用下，變形能力小，主要以強度抵抗地震力，當(dāng)?shù)卣鹆Τ狡涑休d強度時，出現(xiàn)剪切破壞。

4.基礎(chǔ)震害

基礎(chǔ)的破壞與地基的破壞緊密相關(guān)，地基破壞一般都會導(dǎo)致基礎(chǔ)的破壞。地基破壞主要是指地震作用下因砂土液化、不均勻沉降及穩(wěn)定性不夠等因素導(dǎo)致的地層水平滑移、下沉、斷裂?；A(chǔ)的震害主要表現(xiàn)為移位、傾斜、下沉、折斷和塑性鉸破壞。

二、橋梁抗震設(shè)計原則

橋梁抗震設(shè)計的主要指標(biāo)有3個：橋梁結(jié)構(gòu)的強度、剛度和延性。合理的抗震設(shè)計，要求設(shè)計出來的結(jié)構(gòu)在強度、剛度和延性等指標(biāo)上有最佳的組合，使結(jié)構(gòu)能夠經(jīng)濟的實現(xiàn)抗震設(shè)防的目標(biāo)。總結(jié)抗震設(shè)計中應(yīng)盡可能遵循的一些基本原則有以下幾點。

1. 體系的整體性和規(guī)則性

橋梁的整體性要好，上部結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能是連續(xù)的。較好的整體性可防止結(jié)構(gòu)構(gòu)件在地震時被震散掉落，同時它也是結(jié)構(gòu)發(fā)揮空間作用的基本條件。無論是在平面還是在立面上，結(jié)構(gòu)的布置都要力求使幾何尺寸、質(zhì)量和剛度均勻、對稱、規(guī)整，避免突然變化。

2. 提高結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的強度和延性

橋梁結(jié)構(gòu)的地震破壞源于地震動引起的結(jié)構(gòu)振動，因此抗震設(shè)計要力圖使從地基傳入結(jié)構(gòu)的振動能量為最小，并使結(jié)構(gòu)具有適當(dāng)?shù)膹姸?、剛度和延性，以防止不能容忍的破壞。剛度的選擇有助于控制結(jié)構(gòu)變形；強度與延性則是決定結(jié)構(gòu)抗震能力的兩個重要參數(shù)。由于地震動可造成結(jié)構(gòu)的構(gòu)件周期反復(fù)變形，使其剛度與強度逐漸退化，因此，只重視強度而忽視延性絕對不是良好的抗震設(shè)計。

3. 能力設(shè)計原則

采用能力設(shè)計原則，通過強度安全度差異，確保結(jié)構(gòu)在大地震下以延性形式反應(yīng)，不發(fā)生脆性破壞模式。對擬定的橋梁方案，經(jīng)過初步地震作用計算，分析結(jié)構(gòu)的薄弱部位，選擇結(jié)構(gòu)塑性變形機制，確定塑性鉸位置，使預(yù)期的塑性鉸出現(xiàn)在易于發(fā)現(xiàn)和易于修復(fù)的結(jié)構(gòu)部位。在我國以前的建筑抗震設(shè)計中，普遍采用“強柱弱梁，強剪弱彎，強節(jié)點弱構(gòu)件”的設(shè)計思想。

4. 多道抗震設(shè)計

所謂多道抗震設(shè)防，是指在一個抗震結(jié)構(gòu)體系中，一部分延性好的構(gòu)件在地震作用下，首先達到屈服，充分發(fā)揮其吸收和耗散地震能量的作用，即負(fù)擔(dān)起第一道抗震防線的作用，其他構(gòu)件則在第一道抗震設(shè)防屈服后才依次屈服，從而形成第二道、第三道或更多道抗震防線，這樣的結(jié)構(gòu)體系對保證結(jié)構(gòu)的抗震安全性是非常有效的。

三、橋梁抗震設(shè)計要點

采用合理的抗震結(jié)構(gòu)體系的同時，必須重視抗震構(gòu)造措施，保證橋梁結(jié)構(gòu)在地震時按設(shè)計發(fā)揮抗震能力。在橋位選擇、橋孔布設(shè)、橋梁結(jié)構(gòu)體系的選擇、橋型布置以及橋梁結(jié)構(gòu)細(xì)部設(shè)計中可以采取以下措施以達到抗震減災(zāi)的目的。

1. 選擇合適的橋位、橋型和孔徑

選擇橋位時應(yīng)盡量避開地震危險地段，充分利用地震有利地段。應(yīng)盡量采用橋梁中線與河流正交，這樣即使地震產(chǎn)生河岸滑移，影響也較?。蝗舨捎眯苯?，地震時極易產(chǎn)生河岸向河心滑移，會使橋梁隨之發(fā)生錯動或扭轉(zhuǎn)破壞。從幾何線形上，盡量使橋梁位于直線上，彎橋或斜橋會使地震反應(yīng)復(fù)雜化。

在高烈度地震區(qū)應(yīng)盡可能采用規(guī)則性好的橋梁結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)的布置要力求使幾何尺寸、質(zhì)量和剛度均勻、對稱、規(guī)則，避免引起突然的變化。地震區(qū)橋跨不宜太長，大跨度意味著墩柱承受的軸向力過大，從而降低墩柱的延性能力。在保證工程經(jīng)濟的同時，選擇小跨徑方案，使橋墩承受的軸壓水平較低，從而獲得更佳的延性。

橋孔宜選用有利于抗震的等跨布置，并盡量避免高墩與大跨的組合。宜形體簡單、自重輕、剛度和質(zhì)量分布均勻、重心低、便于施工。

2.橋梁上部結(jié)構(gòu)的抗震措施

盡量保證結(jié)構(gòu)體系的整體性和規(guī)則性。上部結(jié)構(gòu)盡可能采用連續(xù)結(jié)構(gòu)代替簡支結(jié)構(gòu)，進而減少伸縮縫的數(shù)量，降低落梁的可能性，同時也提高了橋上行車的舒適性。上部結(jié)構(gòu)抗震的預(yù)防措施通常有：

在梁底部加焊鋼板，或采用縱、橫向約束裝置限制梁的位移，梁與墩帽用錨栓連接，T梁在端橫隔板之間螺栓連接，曲梁橋，應(yīng)采用上、下部之間用錨栓連接的方式。橋梁的支座錨栓、銷釘、剪力鍵等應(yīng)有足夠的強度。梁端至墩臺帽或蓋梁邊緣的距離，以及掛梁與懸臂的搭接長度必須滿足地震時位移的要求。當(dāng)采用多跨簡支梁時，應(yīng)加強梁之間的縱、橫向聯(lián)系，將橋面做成連續(xù)，或采用先簡支后結(jié)構(gòu)連續(xù)的構(gòu)造措施。

3. 橋梁下部結(jié)構(gòu)的抗震措施

橋臺高度宜控制在8m以內(nèi)，橋臺宜選擇在地形平坦、橫坡較緩、離主溝槽較遠(yuǎn)且地質(zhì)條件相對較好的地段，并盡量降低高度，將臺身埋置在路堤填方內(nèi)，臺周路堤邊坡腳設(shè)置漿砌片石或混凝土擋墻進行防護，橋臺基礎(chǔ)酌留富余量。如果地基條件允許，應(yīng)盡量采用整體性強的T形、U形或箱形橋臺，對于樁柱式橋臺，宜采用埋置式。

利用橋墩的延性減震是當(dāng)前橋梁抗震設(shè)計中常用的方法。橋墩應(yīng)避免承受斜向土壓力。高墩宜采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，宜采用空心截面。可適當(dāng)加大樁、柱直徑或采用雙排的柱式墩和排架樁墩，樁柱間設(shè)置橫系梁等，提高其抗彎延性和抗剪強度。

4. 橋梁基礎(chǔ)的抗震措施

橋梁的基礎(chǔ)應(yīng)盡可能的建在可靠的地基上，應(yīng)加強基礎(chǔ)的整體性和剛度，同時采取減輕上部荷載等措施，以防止地震引起動態(tài)和永久的不均勻變形。在可能發(fā)生地震液化的地基上建橋時，應(yīng)采用深基礎(chǔ)，使樁或沉井穿過可能液化的土層埋入較穩(wěn)定密實的土層內(nèi)一定深度，并在樁的上部，離地面1~3m的范圍內(nèi)加強鋼筋布設(shè)。

四、結(jié)束語

我國是世界地震多發(fā)國家之一，具有頻度高、強度大、分布廣的特點。公路橋梁這種典型的線狀工程地震易損性較高。目前地震還不可有效的預(yù)測，只能通過研究地震對結(jié)構(gòu)的破壞規(guī)律，以此來指導(dǎo)設(shè)計。在設(shè)計具體橋梁時，應(yīng)根據(jù)具體的地質(zhì)環(huán)境條件，并結(jié)合橋梁的結(jié)構(gòu)特點選擇恰當(dāng)?shù)目拐鹪O(shè)計手段和構(gòu)造措施，以期實現(xiàn)抗震減災(zāi)的目的。

參考文獻：

⑴公路橋梁抗震設(shè)計細(xì)則〔M〕.JTG/T B02-01-2008.北京：人民交通出版社，2008

⑵李國豪.橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與振動[M].北京：中國鐵道出版社，1992

篇8

關(guān)鍵詞：概念設(shè)計；建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計；框剪結(jié)構(gòu)

引言

隨著計算機技術(shù)及計算方法的不斷發(fā)展，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在設(shè)計中常常陷入只憑計算的誤區(qū)。然而對一個結(jié)構(gòu)工程師來說，概念設(shè)計比精確計算對確保結(jié)構(gòu)安全可靠及使用功能方面更為重要。概念設(shè)計[1]是從結(jié)構(gòu)的宏觀整體出發(fā)，依據(jù)整體結(jié)構(gòu)體系與分體系之間的力學(xué)關(guān)系、結(jié)構(gòu)破壞機理、震害、試驗現(xiàn)象和工程經(jīng)驗所獲得的基本設(shè)計原則和設(shè)計思想，正確處理結(jié)構(gòu)總體方案、材料使用和細(xì)部構(gòu)造等，以達到合理進行結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的目的。

1 結(jié)構(gòu)總體概念設(shè)計

在建筑結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計階段，應(yīng)積極配合建筑專業(yè)并依據(jù)已有的結(jié)構(gòu)總體設(shè)計原則和概念，處理好結(jié)構(gòu)方案、材料選型和細(xì)部構(gòu)造等問題。

1.1 結(jié)構(gòu)方案的合理選取

災(zāi)難調(diào)查和事故分析表明：結(jié)構(gòu)方案對建筑物的安全使用有著決定性的影響。相關(guān)規(guī)范規(guī)定，選擇結(jié)構(gòu)方案[3]應(yīng)遵循以下基本原則：

1.1.1 選用合理的結(jié)構(gòu)體系、構(gòu)件形式和平面布置，結(jié)構(gòu)傳力途徑應(yīng)簡潔、明確，豎向構(gòu)件宜連續(xù)貫通、對齊

1.1.2 結(jié)構(gòu)的平、立面布置宜規(guī)則，各部分的質(zhì)量和剛度宜均勻、連續(xù)

1.2 建筑材料選型及細(xì)部構(gòu)造

為了滿足建筑的空間使用要求，在框架體系中需要設(shè)置各式各樣的填充墻體。填充墻體材料的種類很多，但應(yīng)盡可能選用輕質(zhì)的墻體材料。

眾所周知，一個好的建筑物不但要滿足使用的功能要求，還要以漂亮的外形展示給人們，這就需要在已有結(jié)構(gòu)構(gòu)件的相應(yīng)部位增加細(xì)部構(gòu)造。結(jié)構(gòu)設(shè)計中為保證細(xì)部構(gòu)造的安全穩(wěn)固通常需要遵循兩個基本原則：（1）細(xì)部構(gòu)造與主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件要有可靠的連接并具有良好的傳力性能；（2）應(yīng)考慮細(xì)部構(gòu)造變形對主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生的影響。

2 框-剪結(jié)構(gòu)概念設(shè)計的應(yīng)用

2.1 框-剪結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則

框剪結(jié)構(gòu)中剪力墻部分具有較大的抗側(cè)剛度，因其結(jié)構(gòu)布置靈活，能夠形成較大的空間，這種結(jié)構(gòu)形式目前已被廣泛采用。框剪結(jié)構(gòu)由于剪力墻與框架相互作用，框架部分與純框結(jié)構(gòu)相比受力狀態(tài)差異較大，其在地震中的破壞模式也比較復(fù)雜。因此，在設(shè)計初期需要遵循以下基本原則：

2.1.1 結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具有合理的抗側(cè)剛度

為發(fā)揮框剪結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)越性，剪力墻與框架在整個建筑中所占比重應(yīng)當(dāng)力求合理。剪力墻布置過多會造成結(jié)構(gòu)整體抗側(cè)剛度過大而使得變形能力太差，容易造成局部受損乃至整體破壞；若剪力墻布置過少會造成結(jié)構(gòu)整體過柔雖然具有較好的減震耗能作用，但是易產(chǎn)生過大變形而無法使用甚至整體傾覆，因為此時的結(jié)構(gòu)體系已偏向于純框架，喪失了兩者協(xié)調(diào)工作的效能。

2.1.2 結(jié)構(gòu)體系應(yīng)有多道抗震防線

框剪結(jié)構(gòu)是具有多道防線和良好性能的抗震結(jié)構(gòu)，其中剪力墻既是主要抗側(cè)力構(gòu)件又是第一道抗震防線。相關(guān)規(guī)范規(guī)定：剪力墻承受的結(jié)構(gòu)底部地震傾覆力矩不應(yīng)小于底部總地震傾覆力矩的50%。同時，任一層框架部分按框架和墻協(xié)同工作分配的地震剪力，不應(yīng)小于結(jié)構(gòu)底部總地震剪力的20%和框架各層地震剪力最大值的1.5倍兩者的較小值，這是發(fā)揮第二道防線的抗側(cè)力作用。

2.1.4 強結(jié)點和強錨固

對于框剪結(jié)構(gòu)這樣的復(fù)雜體系，結(jié)點的復(fù)雜性難于預(yù)測和控制，即使從理論上保證了每個構(gòu)件的強度和剛度，但因結(jié)點的普遍存在，力的傳遞往往不能暢通而出現(xiàn)集中甚至中斷，破壞由此而發(fā)生，因此做強結(jié)點和可靠錨固是設(shè)計人員的追求。

2.2 框-剪結(jié)構(gòu)設(shè)計的注意事項

2.2.1 剪力墻的合理布置[4]

框剪結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)計成雙向抗側(cè)力體系；抗震設(shè)計時，結(jié)構(gòu)兩個主軸方向均應(yīng)布置剪力墻，避免僅單向有墻的結(jié)構(gòu)布置形式。剪力墻墻肢截面宜簡單、規(guī)則，側(cè)向剛度不宜過大?？蚣艚Y(jié)構(gòu)中，主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間除個別節(jié)點外不應(yīng)采用鉸接；梁與柱或柱與剪力墻的中線宜重合，不重合時，在計算中應(yīng)考慮偏心對梁柱節(jié)點核心區(qū)構(gòu)造和受力的不利影響，以及梁荷載對柱子的偏心影響。

2.2.2 設(shè)備夾層部分模型的處理

工程實際中，為了滿足設(shè)備的使用要求，在樓層間要設(shè)置局部夾層[2]。由于軟件建模時無法實現(xiàn)在樓層間形成樓板，我們通常把夾層樓板的荷載導(dǎo)算到夾層梁上，讓其參與結(jié)構(gòu)體系的整體抗震計算。

3 工程實例分析

某項目情況：主樓部分12層全現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系，下設(shè)三層地下車庫。其中在第二層的層間有設(shè)備夾層，第一層的層高是5.4m，第二層的層高是4.8m，其他層為4.0m。該建筑設(shè)計使用年限為50年，重要性類別為乙類，基本風(fēng)壓按50年一遇取值。

3.1 人防地下室及基礎(chǔ)設(shè)計

本工程為三層地下室，人防部分設(shè)于地下三層，設(shè)3個防護單元，平時為汽車庫，戰(zhàn)時為二等人員掩蔽所。進入人防地下室的車道出入口戰(zhàn)時封堵，不做戰(zhàn)時主要出口。根據(jù)工程地質(zhì)報告及結(jié)構(gòu)布置特點，由于地下室埋置較深，需要做抗浮設(shè)計，設(shè)計時采用永久性抗浮錨桿。

3.2 地上部分結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.2.1 結(jié)構(gòu)體系

1）剪力墻的布置：遵從概念設(shè)計的原則，結(jié)合本工程的特點，剪力墻的布置很難達到規(guī)則、對稱的效果，只能在樓、電梯間增設(shè)剪力墻，各自形成局部小筒體，然后在建筑兩端各增設(shè)兩片剪力墻，這樣同時也可以滿足建筑使用上的要求。

2）框架梁、柱的布置：為滿足建筑的空間使用要求，兩端第一跨不允許布置框架柱。通過研究，只能布置大跨度斜向的框架梁。另外，屋面層有覆土，還有各類的風(fēng)機基礎(chǔ)，考慮到荷載比較大，而且分布范圍比較廣，因此，整個屋面采用井字梁的結(jié)構(gòu)布置形式。

3）連梁剛度：剪力墻與框架柱間的梁應(yīng)設(shè)計成強連梁，加強框架與墻的整體作用，從而緩解由于剪力墻中斷而造成的與剪力墻相連的框架柱內(nèi)力的突變。其他情況的聯(lián)肢墻宜設(shè)計成弱連梁。

3.2.2 框架部分配筋要點

1）梁的鋼筋在盡端是錨入柱的，大跨斜梁應(yīng)盡可能選擇大直徑單排配筋的形式，這是為了避免與該梁相交的其他梁的鋼筋錨固沖突，同時也是為了方便施工。

2）本工程第二層的層間存在設(shè)備夾層。雖為局部夾層，但在地震作用下該部分屬于相對薄弱部位，因此夾層樓板周邊的框架柱變形能力需要提高，箍筋全高范圍加密；其他柱箍筋加密情況均按規(guī)范要求進行。

4 結(jié)語

建筑結(jié)構(gòu)理論博大精深，概念設(shè)計作為結(jié)構(gòu)設(shè)計的先導(dǎo)將成為今后設(shè)計界的主流思想。本文結(jié)合工程實例對概念設(shè)計的基本原則及設(shè)計中應(yīng)注意的問題進行了闡述，有些問題還需進一步的探討。

參考文獻：

[1] 郁彥.高層建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計[M].北京：中國鐵道出版社，1999.58-129.

[2] 劉喜平.框架-核心筒高層結(jié)構(gòu)設(shè)置加強層問題的探討[J].西北水利發(fā)電，2005（3）.

篇9

[關(guān)鍵詞] 橋梁工程抗震設(shè)計原則方法概述

中圖分類號： K928 文獻標(biāo)識碼： A

橋梁工程是交通網(wǎng)絡(luò)中的重中之重，橋梁工程抗震研究的重要性不言而喻。抗震概念設(shè)計是指根據(jù)地震災(zāi)害和工程經(jīng)驗等獲得的基本設(shè)計原則和設(shè)計思想，正確地解決結(jié)構(gòu)總體方案、材料使用和細(xì)部構(gòu)造，以達到合理抗震設(shè)計的目的。合理的抗震設(shè)計，要求設(shè)計出來的結(jié)構(gòu)在強度、剛度和延性等指標(biāo)上有最佳的組合，使結(jié)構(gòu)能夠經(jīng)濟地實現(xiàn)抗震設(shè)防的目標(biāo)。本文主要探討了橋梁工程抗震設(shè)計相關(guān)問題，為今后橋梁設(shè)計起到借鑒作用。

一、對橋梁震害的概述

近幾十年來，在全球發(fā)生了多次大地震，這就說明橋梁工程作為抗震防災(zāi)、危機管理系統(tǒng)的重要組成部分，在地震中必將受到嚴(yán)重的破壞。一旦橋梁在地震中受到破壞，就會使地震產(chǎn)生的次生災(zāi)害進一步加重，也給災(zāi)后重建工作帶來極大的困難。橋梁是重要的社會基礎(chǔ)設(shè)施，提高橋梁的抗震性能是減輕地震損失、加強區(qū)域安全的基本措施之一。

一、橋梁結(jié)構(gòu)地震破壞的主要形式

根據(jù)橋梁過去的地震破壞情況，除了如液化、斷層等凼地基失效引起的破壞以外，混凝上橋梁最常見的破壞形式有以下四種：

（一）彎曲破壞

結(jié)構(gòu)在水平地震荷載作用下由于過大的變形導(dǎo)致混凝土保護層脫落、鋼筋壓屈和內(nèi)混凝土壓碎、崩裂，結(jié)構(gòu)失去承載能力。整個過程可以甩以下四個階段來描述：①當(dāng)彎矩達到開裂強度時，截面出現(xiàn)水平彎曲裂縫：②隨著裂縫的發(fā)展和荷載強度的提高，受拉側(cè)的縱筋達到屈服強度；⑨隨著變形量的增大，混凝土保護層脫落、塑性范圍擴大；④鋼筋壓屈(或拉斷)和內(nèi)部混凝土壓碎、崩裂。

（二）剪切破壞(彎剪破壞)

在水平地震倚戟作用下，當(dāng)結(jié)構(gòu)受到的剪切力超過截而剪切強度時發(fā)生剪切破壞，整個破壞過程可以用以下四個階段來描述：①截面彎矩達到開裂強度時，截面}乜現(xiàn)水平彎曲裂縫：②隨著裂縫的發(fā)展和荷載強度的提高，柱內(nèi)出現(xiàn)斜方向的剪切裂縫；③局部剪切裂縫增大，箍筋屈服導(dǎo)致剪切裂縫進一步增長；④發(fā)生脆性的剪切破壞。

（三）落梁破壞

當(dāng)梁體的水平位移超過梁端支撐長度時發(fā)生落梁破壞。落梁破壞是由于梁與橋墩(臺)的相對位移過大，支座喪失約束能力后引起的一種破壞形式。發(fā)生在橋墩之間地震相對位移過大、梁的支撐長度不夠、支座破壞、梁問地震碰撞等情況。

（四）支座損傷

上部結(jié)構(gòu)的地震慣性力通過支座傳到下部結(jié)構(gòu)，當(dāng)傳遞荷載超過支座設(shè)計強度時支座發(fā)生損傷、破壞。支座損傷也是引起落梁破壞的主要原因。對于下部結(jié)構(gòu)而言，支座損傷可以避免上部結(jié)構(gòu)的地震荷載傳到橋墩，避免橋梁發(fā)生破壞。

三、橋梁工程抗震的設(shè)計原則

抗震設(shè)計在遵循的一些基本原則的基礎(chǔ)上，還要結(jié)合著歷次的橋梁震害教訓(xùn)和當(dāng)前公認(rèn)的理論認(rèn)識。

(一)體系的整體性和規(guī)則性

橋梁的整體設(shè)計性要好，上部結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能是連續(xù)的。較好的整體性是結(jié)構(gòu)發(fā)揮空間作用的基本條件，同時也能防止結(jié)構(gòu)構(gòu)件及非結(jié)構(gòu)構(gòu)件在地震時被震散掉落。總之，無論是在平面還是在立面上，結(jié)構(gòu)的布置都要力求使幾何尺寸、質(zhì)量和剛度均勻、對稱，以免突然出現(xiàn)變化。

(二)場地選擇

橋梁工程抗震設(shè)計所選擇的場地應(yīng)該考慮一個地區(qū)內(nèi)的場地選擇，可以根據(jù)地震危險性來具體選擇一個比較安全的廠址。此外，為了避免地震時可能發(fā)生地基失效的松軟場地，必須選擇堅硬場地，

(三)能力設(shè)計的原則

能力設(shè)計思想所強調(diào)的是強度安全度差異，也就是在不同構(gòu)件和不同破壞模式之間確立不同的強度安全度。強度及安全度之間存在著差異，因此要確保結(jié)構(gòu)在大地震下以延性形式反應(yīng)，不發(fā)生脆性的破壞模式。過去的建筑抗震設(shè)計中，通常采用的是“強柱弱梁，強剪弱彎，強節(jié)點弱構(gòu)件”的設(shè)計思想。

(四)提高結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的強度和延性

橋梁結(jié)構(gòu)的地震破壞主要來源于地震動引起的結(jié)構(gòu)振動，抗震設(shè)計應(yīng)該使從地基傳人結(jié)構(gòu)的振動能量為最小，防止破壞。此外，在不改變剛度的前提下，采用提高總體強度和延性是兩個有效的抗震途徑。地震還可能造成結(jié)構(gòu)和構(gòu)件周期反復(fù)變形，這樣就會使其剛度與強度逐漸退化，所以要重視起延性。

四、橋梁抗震設(shè)計的主要方法

（一）橋梁抗震概念設(shè)計

橋梁抗震概念設(shè)計主要是根據(jù)地震災(zāi)害和工程經(jīng)驗來獲得的基本設(shè)計原則和設(shè)計思想，在結(jié)構(gòu)總體方案及材料使用等方面發(fā)揮了重要作用。合理的抗震設(shè)計，所設(shè)計出來的結(jié)構(gòu)無論是在強度、剛度還是在延性等指標(biāo)上都有最佳的組合。但是要指出的是，強調(diào)概念設(shè)計的重要性，不是重視數(shù)值計算，而是為了給抗震計算創(chuàng)造出有利條件。橋梁抗震概念主要是根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的，要選擇良好的抗震結(jié)構(gòu)體系。

（二）對地震響應(yīng)的分析及具體的設(shè)計方法

目前已經(jīng)發(fā)展了多種抗震設(shè)計理論和地震響應(yīng)的分析設(shè)計方法，抗震設(shè)計的靜力理論只考慮了高頻振動振幅的最大值。反應(yīng)譜理論雖考慮了振幅和頻譜，卻始終未能得到明確的反映。從組成結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計理論的幾個方面內(nèi)容人手，靜力理論對四個方面都做了極大的簡化，而動力理論則有比較全面的考慮，結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的動力模型更為接近實際。總之，設(shè)計原則考慮到的多種使用狀態(tài)有了概率保證。

（三）常用的抗震設(shè)計方法

增加結(jié)構(gòu)的柔性以延長結(jié)構(gòu)的自振周期，達到減小由于地震所。產(chǎn)生的地震荷載和增加結(jié)構(gòu)的阻尼或能量耗散能力以減小由于地震所引起的結(jié)構(gòu)反應(yīng)是實用的抗震方法。當(dāng)前，比較容易實現(xiàn)和有效的抗震方法主要有以下幾點。

（1）采用隔震支座

采用減、隔震支座(聚四氟乙烯支座，盎層橡膠支座和鉛芯橡膠支座等)在粱體與墩、臺的連接處增加結(jié)構(gòu)的柔性和阻尼以減小橋梁的地震反應(yīng)；采用減、隔震支座橋梁結(jié)構(gòu)的梁體通過支座與墩、臺相聯(lián)結(jié)，大量的試驗和理論分析都表明其聯(lián)結(jié)方式對橋粱結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)有很大的影響，在粱體與墩、臺的聯(lián)結(jié)處安裝減、隔震支座能有效地減小墩、臺所受的水平地震力。

（2）采用隔震支座和阻尼器相結(jié)合的系統(tǒng)

利用橋墩在地震作用下發(fā)生彈塑性變形耗散地震能量以達到減震的目的，利用橋墩的延性抗震。近20年來，國外在橋梁減、隔震和延性抗震方面進行了許多研究，美國、新西蘭和日本等在橋梁沒計規(guī)范中加入了相應(yīng)的條款。

（3）利用橋墩延性減震

利用橋墩的延性減震是當(dāng)前橋梁抗震設(shè)計中常用的方法，橋墩延性減震是將橋墩某些部位設(shè)計得具有足夠的延性，以便在強震作用下使這些部位形成穩(wěn)定的延性塑性鉸產(chǎn)生彈塑性變形來延長結(jié)構(gòu)周期、耗散地震能量。在進行延性抗震設(shè)計時，按彈性反應(yīng)譜計算塑性反應(yīng)的地震荷載需要修正，橋梁抗震設(shè)計規(guī)范采用了綜合影響系數(shù)來反映塑性變形的影響。

（四）新型橋梁抗震設(shè)計方法

型鋼混凝土結(jié)構(gòu)是在混凝土上包裹型鋼做成的結(jié)構(gòu)。它與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比具有一系列優(yōu)點。其承載力可以高于同樣外形的鋼筋混凝土構(gòu)件承載力一倍以上，具有較好的抗剪能力，延性比明顯高于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，滯回曲線較為飽滿，耗能能力有顯著的提高，從而呈現(xiàn)出良好的抗震性能。

結(jié)束語

目前地震雖然是不可控制的，但只要我們加強對橋梁震害及抗震機理的深入研究，在橋梁謝十過程中認(rèn)真分析地震時結(jié)構(gòu)的特性和反應(yīng)，精心采取一系列科學(xué)有效的抗震設(shè)計，制定先進的抗震設(shè)防原則，嚴(yán)格控制工程質(zhì)量，就一定能將地震損失降到最小，并確保交通運輸線路的暢通無阻。

參考文獻

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高層建筑抗震設(shè)計應(yīng)當(dāng)非常重視概念設(shè)計，因為高層建筑結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，發(fā)生地震時動力的不確定性，人們對地震時結(jié)構(gòu)認(rèn)識的局限性，摸擬地震波的模糊性，材料性能與施工安裝時的變易性等因素，致使計算結(jié)果可能和實際相差較大。簡單地依賴數(shù)值計算得出的結(jié)果不能充分解決現(xiàn)實中的抗震問題，特別是地質(zhì)特征差異性原因，致使許多國家所制定的抗震規(guī)范有很大差距。高層建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計在依據(jù)數(shù)值計算的基礎(chǔ)上，加入了實踐經(jīng)驗元素，使得這一設(shè)計理念更能滿足區(qū)域差別下從事高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計需求，結(jié)構(gòu)概念設(shè)計甚至比分析計算更重要。強調(diào)其重要性，目的在于結(jié)構(gòu)工程師在高層建筑設(shè)計中應(yīng)特別重視結(jié)構(gòu)規(guī)范及規(guī)程中有關(guān)結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計的各款規(guī)定，在具體工程設(shè)計中不能陷入只重視計算結(jié)果的誤區(qū)。若結(jié)構(gòu)平面或豎向出現(xiàn)嚴(yán)重不規(guī)則或整體性差，則僅按現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)設(shè)計計算水平，很難保證結(jié)構(gòu)的抗震性能。

二、抗震概念設(shè)計的基本原則及影響因素

完成高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，要建筑師與工程師的通力配合。結(jié)構(gòu)工程師要統(tǒng)籌全面地考慮工程構(gòu)件、整體結(jié)構(gòu)及延性。工程師和建筑師要全程協(xié)作對結(jié)構(gòu)體系的合理性進行設(shè)計。針對地震形態(tài)，高層建筑結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計的基本原則及影響結(jié)構(gòu)抗震性能的因素主要包括以下幾方面。一是形狀簡單。簡單的設(shè)計形狀使建筑結(jié)構(gòu)明了，在對各構(gòu)件進行受力情況分析上易于把握，保證了受力數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度。簡單的建筑構(gòu)造減輕了地震對建筑物的破壞，減少了工程整體的薄弱環(huán)節(jié)，提高了建筑物的整體抗震能力。二是結(jié)構(gòu)規(guī)則。保證建筑結(jié)構(gòu)對稱布局，包括立體剛度對稱和外形對稱，提高建筑抗側(cè)力。保證質(zhì)量對稱，使建筑物能均衡抵御外力，避免重心偏離。三是豎向均勻。這在設(shè)計上要優(yōu)先考慮，在建筑橫隔層的上下結(jié)構(gòu)比例上要嚴(yán)控豎向收進尺寸，詳細(xì)進行豎向受力分析，避免因分隔層導(dǎo)致的薄弱環(huán)節(jié)和承重不均、超標(biāo)。洞口開設(shè)應(yīng)保持規(guī)則整齊，增強整體結(jié)構(gòu)的剛度和強度，避免外力突發(fā)下剛度突變而導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)扭曲。保證剛度和延性，同一層面支柱和其他連接結(jié)構(gòu)剛性要一致，剛度趨于均衡，增加結(jié)構(gòu)延性，使構(gòu)件更能吸收和發(fā)散地震能量。合理設(shè)計抗震墻間距，上下連續(xù)受力均勻。設(shè)置填充墻將墻與柱分開，不影響整體結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，根據(jù)需要設(shè)置防震縫并保證其質(zhì)量。四是整體合理?；A(chǔ)要符合建筑要求，保證基礎(chǔ)的承載能力完全達到剛度強度指標(biāo)，與上部構(gòu)件連接可靠。柱體與基礎(chǔ)和隔板到樓蓋的連接上有足夠的剛度和抗力，各部件牢固連接緊密協(xié)同，增強豎向和水平的抗震能力。