序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內(nèi)心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇抗震設計論文范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創(chuàng)作。

篇(1)

論文摘要:本文從抗震的角度探討建筑的體型，建筑平面布置和豎向布置、規(guī)范中設計限值的控制、屋頂建筑等設計問題。

建筑設計是否考慮抗震要求，從總體上起著直接的控制主導作用。結構設計很難對建筑設計有較大的修改，建筑設計定了，結構設計原則上只能是服從于建筑設計的要求。如果建筑師能在建筑方案、初步設計階段中較好地考慮抗震的要求，則結構工程師就可以對結構構件系統(tǒng)進行合理的布置，建筑結構的質量和剛度分布以及相應產(chǎn)生的地震作用和結構受力與變形比較均勻協(xié)調(diào)，使建筑結構的抗震性能和抗震承載力得到較大的改善和提高；如果建筑師提供的建筑設計沒有很好地考慮抗震要求，那就會給結構的抗震設計帶來較多困難，使結構的抗震布置和設計受到建筑布置的限制，甚至造成設計的不合理。有時為了提高結構構件的抗震承載力，不得不增大構件的截面或配筋用量，造成不必要的投資浪費。由此可見，建筑設計是否考慮抗震要求，對整個建筑起著很重要的作用。因此，我們在建筑抗震設計過程別要注重以下幾個問題。

一、建筑體型設計問題

建筑體型包括建筑的平面形狀和主體的空間形狀的設計。震害表明，許多平面形狀復雜，如平面上的外凸和凹進、側翼的過多伸懸、不對稱的側翼布置等在地震中都遭到了不同程度的破壞。唐山地震就有不少這樣的震例。平面形狀簡單規(guī)則的建筑在地震中未出現(xiàn)較重的破壞，有的甚至保持完好無損。沿高度立體空間形狀上的復雜和不規(guī)則在地震時都會造成震害。特別是在建筑結構剛度發(fā)生突變的部位更易產(chǎn)生破壞。因此在建筑體型的設計中，應盡可能地使平面和空間的形狀簡潔、規(guī)則；在平面形狀上，矩形、圓形、扇形、方形等對抗震來說都是較好的體型。盡可能少做外凸和內(nèi)凹的體型，盡可能少做不對稱的側翼和過長的伸翼。在體型布置上盡可能使建筑結構的質量和剛度比較均勻地分布，避免產(chǎn)生因體型不對稱導致質量與剛度不對稱的扭轉反應。

二、建筑平面布置設計問題

建筑物的平面布置在建筑設計中是十分重要的部分，它直接反映建筑的使用功能和要求。柱子的距離、內(nèi)墻的布置、空間活動面積的大小、通道和樓梯的位置、電梯井的布置、房間的數(shù)量和布置等，都要在建筑的平面布置圖上明確下來。而且，由于建筑使用功能不同，每個樓層的布置有可能差異很大，建筑平面上的墻體，包括填充墻、內(nèi)隔墻、有相應強度和剛度的非承重內(nèi)隔墻等等布置不對稱，墻體與柱子分布的不對稱、不協(xié)調(diào)，使建筑物在地震時產(chǎn)生扭轉地震作用，對抗震很不利。有的建筑物，其剛度很大的電梯井筒被布置在建筑平面的角部或是平面的一側，結果在地震中造成靠電梯一側建筑物的嚴重破壞。這是因為電梯井筒具有極大的抗側力剛度，吸引了地震作用的主要部分［3］。有的建筑物，在平面布置上一側的墻體很多，而另一側的墻體稀少，這就造成平面上剛度分布的很不對稱，質量分布也偏心，使結構的受力和變形不協(xié)調(diào)，導致扭轉地震作用效應，帶來局部墻面的破壞。有的建筑物，如底層為商場的臨街建筑，臨街一側往往不設墻體，而其另一側則有剛度很大的墻體封閉，兩側在剛度上相差很多，也將在地震時引起扭轉地震作用，對抗震不利。還有的建筑平面布置上，經(jīng)常出現(xiàn)內(nèi)隔墻不對齊或中斷，使剛度發(fā)生突變和地震力傳遞受阻，對抗震也帶來不利，客易引起結構的局部破壞。建筑平面布置設計對建筑抗震關系很大，從概念上要解決的一個核心問題是：建筑平面布置設計上要盡可能做到使結構的質量和剛度分布均勻，對稱協(xié)調(diào)，避免突變，防止產(chǎn)生扭轉效應。在建筑平面布置的總體設計上要盡可能為結構抗側力構件的合理布置創(chuàng)造條件，使建筑使用功能要求與建筑結構抗震要求融合成一體，充分發(fā)揮建筑設計在建筑抗震中的作用。

三、建筑豎向布置設計問題

建筑的豎向布置設計問題在建筑設計中主要反映在建筑沿高度(樓層)結構的質量和剛度分布設計上。無論是單層或多層，還是高層建筑或超高建筑，這個問題是比較突出的。存在的這個主要問題是，由于建筑使用功能的不同要求，如底層或下面幾層是商場、購物中心，建筑上要求是大柱距、大空間；而上面的樓層則是開間較大的寫字樓或布置多樣化的公寓樓，低層設柱、墻很少，而上面則是以墻為主，柱很少。有的建筑在布置上還設有面積很大的公用天井大廳，在不同樓層上設有大會議廳、展廳、報告廳等，建筑使用功能的不同，形成了建筑物沿高度分布的質量和剛度的嚴重不均勻、不協(xié)調(diào)。突出的問題是沿上下相鄰樓層的質量和剛度相差過大，形成突變［3］。在剛度最差的樓層形成對抗震極為不利的抗震承載力不足和變形很大的薄弱層。這是在建筑設計中必須高度重視的問題。在實際設計中，在建筑使用功能不同的情況下，很可能出現(xiàn)上下相鄰樓層的墻體不對齊，柱子不對齊，墻體不連續(xù)，不到底；上層墻多，下層墻少；上層有柱，下層無柱等，使地震力的傳遞受阻或不通；抗震用的剪力墻設置不能直通到底層、剪力墻布置嚴重不對稱或數(shù)量太少。所有這些布置都將給建筑物帶來地震作用分布的不均勻、不對稱和對建筑物很不利的扭轉作用。多次大震害表明，建筑物豎向樓層剛度的過大變化，給建筑物造成很多破壞，甚至是整個樓層的倒塌。在1995年的日本阪神大地震中，有多棟鋼筋混凝土高層建筑發(fā)生了中間樓層的整體坐落倒塌破壞。因此，盡可能使剪力墻布置比較均勻并使其能沿豎向貫通到建筑物底部，不宜中斷或不到底。盡量避免其某樓層剛度過少，盡量避免產(chǎn)生地震時的鈕轉效應。

四、建筑上應滿足的設計限值控制問題

根據(jù)大量震害的經(jīng)驗總結，現(xiàn)行《建筑抗震設計規(guī)范》(GBJll-89)對房屋建筑在建筑設計中應考慮的一些抗震要求的限值控制提出了規(guī)定。這些規(guī)定，建筑設計應予遵守：一是房屋的建筑總高度和層數(shù)；二是對房屋抗震橫墻問題和局部墻體尺寸的限值控制。

五、屋頂建筑的抗震設計問題

在高層和超高層建筑設計中，屋頂建筑是一個重要的設計部分。從近幾年對一些高層建筑抗震設計審查結果來看，屋頂建筑存在的主要問題，一是過高，二是過重。這樣的屋頂建筑加大了變形，也加大了地震作用。對屋頂建筑自身和其下的建筑物的抗震都不利。屋頂建筑的重心與下部建筑的重心不在一條線上，且前者的抗側力墻與其下樓層的抗側力墻體上下不連續(xù)時，更會帶來地震的扭轉作用，對建筑物抗震更不利。為此，在屋頂建筑設計中，宜盡量降低其高度。采用高強輕質的建筑材料和剛度分布比較均勻、地震作用沿結構的傳遞比較通暢，使屋頂重心與其下部建筑物的重心盡可能一致；當屋頂建筑較高時，要使其具有較好的抗震定性，使屋頂建筑的地震作用及其變形較小，而且不發(fā)生扭轉地震作用。超級秘書網(wǎng)

六、結束語

總的來說，建筑設計是建筑杭震設計的一個重要方面，建筑設計與建筑

抗震設計有著密切關系。它對建筑抗震起著重要的基礎作用。一個優(yōu)良的建筑抗震設計，必須是在建筑設計與結構設計相互配合協(xié)作共同考慮抗震的設計基礎上完成。為此，要充分重視建筑設計在建筑抗震設計中的重要性，在建筑抗震設計中更好地發(fā)揮建筑設計應有的作用。

參考文獻:

[1]《建筑抗震設計規(guī)范》(CBJll-89)，中國建筑工業(yè)出版社，2005。

[2]包世華、方鄂華，《高層建筑結構設計》，清華大學出版社，2003。

篇(2)

關鍵詞：橋梁基礎抗震設計日本規(guī)范

一、引言

近十年來，世界相繼發(fā)生了多次重大地震，1989年美國LomaPrieta地震（M7.0）、1994年美國Northridge地震（M6.7)、1995年日本阪神地震（M7.2）、1999年土耳其伊比米特地震（M7.4）、1999年臺灣集集地震（M7.6）等等。因此，專家們預測全球已進入一個新的地震活躍期。隨著現(xiàn)代化城市人口的大量聚集和經(jīng)濟的高速發(fā)展，地震造成的損失越來越大。地震災害不僅是大量地面構筑物和各種設施的破壞和倒塌，而且次生災害中因交通及其他設施的毀壞造成的間接經(jīng)濟損失也十分巨大。以1995年日本版神地震為例，地震造成大量高速公路及高速鐵路橋隧的毀壞，經(jīng)濟總損失高達1000億美元。

近幾次大地震造成的大量橋梁的破壞給了全世界橋梁抗震工作者慘痛的經(jīng)驗教訓。各國研究機構紛紛重新對本國橋梁抗震規(guī)范進行反思，并進行了一系列的修訂工作。日本1995年阪神地震后，對結構抗震的基本問題重新進行了大量的研究，并十分重視減振、耗能技術在結構抗震設計中的應用。橋梁、道路方面的抗震設計規(guī)范已經(jīng)重新編寫，并于1996年頒布實施。美國也相繼在聯(lián)邦公路局（FHWA）和加州交通部（CALTRANS）等的資助下開展了一系列的與橋梁抗震設計規(guī)范修訂有關的研究工作，已經(jīng)完成了ATC－18，ATC－32T和ATC-40等研究報告和技術指南。與舊規(guī)范相比，新規(guī)范或指南無論在設計思想，設計手法、設計程序和構造細節(jié)上都有很大的變化和深入。

中國現(xiàn)行《公路工程抗震設計規(guī)范》（JTJ004－89）在80年代中期開始修訂，于1989年正式發(fā)行。隨著中國如年代經(jīng)濟起飛，交通事業(yè)迅猛發(fā)展，特別是高速公路興建、跨越大江，大河的大跨橋梁、大型立交工程以及城市中大量高架橋的興建，規(guī)范已大大不能適應。但是目前所有國內(nèi)的橋梁設計，對抗震設計均在設計書上標明的參照規(guī)范即是《公路工程抗震設計規(guī)范》和《鐵道工程抗震設計規(guī)范》。與國外如日本、美國的同類規(guī)范相比，中國現(xiàn)行《公路工程抗震設計規(guī)范》水準遠落后于國外同類規(guī)范。若不進行改進，則必將給中國不少橋梁工程留下地震隱患。

本文主要介紹了各國橋梁抗震設計規(guī)范中基礎部分的抗震設計。基礎部分對全橋的地震響應以及墩柱力的分布均有非常重要的影響。基礎設計不當會導致橋梁墩柱在地震中發(fā)生剪斷、變形過大不能使用等等，有時甚至是樁在根部直接剪斷破壞。基礎設計需要考慮的方面除了基礎形式的選擇以外還包括抗彎強度、抗剪強度樁基礎連接部分的細部構造、錨固構造等方面。本文首先對中、美、日、歐洲、新西蘭五國或地區(qū)抗震設計規(guī)范中有關基礎的部分進行了一般性的比較。筆者認為，相對而言中國的規(guī)范在基礎抗震設計方面較為粗糙、可操作性不強。而日本規(guī)范在這方面作的最為細致，技術也較為先進。因此，在隨后的部分中詳細介紹了日本抗震規(guī)范的基礎設計方法。

二、主要國家橋梁抗震規(guī)范基礎抗震設計的概況

本文將中國橋梁抗震規(guī)范與世界上的幾種主要抗震規(guī)范（美國的AASHTO規(guī)范、Cal－tans規(guī)范、ATC32美國應用技術協(xié)會建議規(guī)范，新西蘭規(guī)范NZ，歐洲規(guī)范EC8，日本規(guī)范JAPAN）進行基礎抗震設計方面的比較。

中國橋梁抗震設計規(guī)范有關基礎設計的部分十分籠統(tǒng)，只以若干定性的條款，從工程選址方面加以考慮，而對基礎本身的抗震設計，特別是對于樁基礎等輕型基礎抗震設計重視不夠。這方面，日本的橋梁抗震設計規(guī)范和準則規(guī)定得比較詳細，是我們應當學亂之處。基于阪神地震的經(jīng)驗，地震后橋梁上部結構的修復和重建都比下部基礎經(jīng)濟和省時、省力，因此橋梁基礎的抗震能力的要求應比橋墩高。

三、日本橋粱基礎抗震設計方法細節(jié)

1.按流程，先用震度法設計。震度法基本概念是把設計水平震度

Kh乘以結構Kh的計算方法如下：

其中Cz--地區(qū)調(diào)節(jié)系數(shù)；

Kh0--設計水平震度的標準值。

其中，δ是把抗震設計所確定的地基面以上的下部結構質量的80％或100％和該下部結構所支承的上部結構質量的100％之和作為外力施加到結構上在上部結構慣性力作用點位置發(fā)生的位移。

2．用震度法設計以后，如果基礎結構是橋臺基礎或者橋墩的擴大基礎，不需要用地震時保有水平耐力法設計。這是因為設計橋臺基礎時，地震時動力壓力的影響非常大，此外結構背面存在的主體也使結構不容易發(fā)生振劾。而對于擴大基礎來說一般地基條件非常好，因此，地震時基礎某些部位轉動而產(chǎn)生非線變形可以消耗許多地震能量。

3．用地震時保有水平耐力法設計時，首先要判斷基礎水平耐力有沒有超過橋墩的極限水平耐力。這是因為地震時保有水平耐力法的基本概念是盡量使地震時在橋墩而不是在基礎出現(xiàn)的塑性鉸。如果在基礎出現(xiàn)塑性鉸，發(fā)生損傷后，修復很困難。所以，我們要把基礎的行為控制在屈服范圍內(nèi)。

如果基礎水平耐力小于橋墩的極限水平耐力，則要判斷橋墩在垂直于橋軸方向的抗震能力是不是足夠大（按式（3))。因為如果橋墩在垂直于橋軸方向具有足夠大的抗震能力（例如壁式橋墩），而且基礎的塑性反應在容許范圍以內(nèi)，則基礎的非線能吸收大量的振動能量并且基礎仍然是安全的。

橋墩的極限水平耐力Pu≥1.5KheW（3）

Khco--設計水平震度的標準值；

Cz--地區(qū)調(diào)節(jié)系數(shù)；

μa--容許塑性率；

W－一等價質量（W=Wu十CpWp）；

Wu--振動單位的上部結構質量；

Wp--振動單位的橋墩質量；

Cp--等價質量系數(shù)（剪斷破壞時1.0，剪斷破壞以外是0.5）。

4．橋墩的極限水平耐力滿足Pu≥1.5KheW時，對基礎塑性率進行對照檢查。雖然基礎的非線行為能吸收大量振動能量，但是對于有的基礎部件來說，可能會遭受過大的損傷。所以要控制基礎的反應塑性率，按如下要求：

μFR≤μFL（4）

式中μFR--基礎反應塑性率；

μFL--基礎反應塑性率的限度。

5．發(fā)生液化時，要降低土質系數(shù)。隨后的計算（對照和檢查）同上述方法基本一致。

6．在地震時保有水平耐力法的流程中，最后是對基礎水平位移、轉角的對照和檢查。要求是基礎最大水平位移為40cm左右，基礎最大容許轉角為0.025rad左右。

篇(3)

不確定性的地面運動的影響。地震動是地殼快速釋放能量過程中產(chǎn)生具有不確定性的多維振動，它是通過地震波的傳播實現(xiàn)的，它的隨機性和復雜性讓人難以預測。地震動的各個分量對建筑都具有危害作用，即一個豎向分量、兩個水平分量和一個轉動分量。地震災害具有突發(fā)性、破壞性、難以預測性，甚至是毀滅性的。結構動力特性的影響。影響結構動力分析的因素主要有：結構質量分布不均勻；基礎與上部結構的協(xié)同作用；節(jié)點的非剛性轉動；偏心扭轉可能使位移增加；柱的軸向變形可能會使周期變長，加速度降低；材料的影響。混凝土的彈性模量隨著時間的增長或應變的增大而降低，這意味著自振周期可能增長，而加速度反應將減小。阻尼變化的影響。鋼筋混凝土結構阻尼比受震松動以后會變大，且自振周期變長。基礎不同沉降量的影響。按一般荷載設計的框架結構，當?shù)卣鹣禂?shù)大于0，基礎差異沉降可能造成實際彎矩與設計彎矩出現(xiàn)較大的誤差，而這種誤差在設計中一般未予考慮。建筑結構的施工質量。施工質量是影響結構抗震能力的一個重要因素。施工的任一環(huán)節(jié)都可能對建筑結構的抗震性能造成重要影響。這就是為什么“豆腐渣工程”的抗震性能總是和設計值相差甚遠。

2.建筑結構抗震設計方法

2.1結構地震分析法

結構抗震設計的首要任務就是對結構最大地震反應的分析，需要確定內(nèi)力組合及截面設計的地震作用值。常用的地震分析法有底部剪力法、彈性時程分析方法、振型分解反應譜法、非線彈性靜力分析法以及非線彈性時程分析法。其中最為簡單的屬底部剪力法，其在質量、剛度沿高度分布較均勻的結構中較為適用。假設結構的地震反應以線性倒三角形的第一振型為主。并通過第一振型周期的估計來確定地震影響系數(shù)。對于較為復雜的結構體系，采用振型分解反應譜法來計算，它的思路就是根據(jù)振型疊加原理，將各種振型對應的地震作用、作用效應以一定方式疊加起來得到結構總的地震作用、作用效應。而彈性時程分析適用于特別不規(guī)則和特別重要的結構中，將建筑物看作彈性或彈塑性振動系統(tǒng)，直接輸入地面振動加速度記錄，對運動方程積分，從而得到各質點的位移、速度、加速度和剪力時程變化曲線。非線彈性時程分析法可以準確完整的反映結構在地震作用下反應的全過程。按非線彈性時程分析法進行抗震設計，能改善結構抗震能力和提高抗震水平。非線彈性靜力分析法考慮了結構彈塑性特性，在結構分析模型上施加某種特定傾向力模擬地震水平側向力，并逐級單調(diào)增大，構件一旦屈服，修改其剛度直到結構達到預定的狀態(tài)。

2.2建筑結構抗震設計方法

為了確保建筑結構的抗震能力最佳，所設計的結構在強度、剛度、延性及耗能能力等方面都達到最佳，質量分布均勻，平面對稱、規(guī)則抗側向力較好的體系及剛度與承載能力變化連續(xù)的結構體系是優(yōu)先考慮的設計方案，從而經(jīng)濟地實現(xiàn)“小震不壞，中震可修，大震不倒”的目的。

（1）根據(jù)我國的抗震設計規(guī)范，建筑持力層的選擇非常重要，它關系著整個建筑物的安全性能，同時規(guī)范還指出，建筑的形體要適當，要求建筑的形狀及抗側力構件的平面布置宜規(guī)則，并有整體性，不宜用軸壓比很大的鋼筋混凝土框架柱作為第一道防線。

（2）抗震結構體系布置是建筑結構抗震設計的關鍵問題，如房屋建造中框架結構體系和砌體結構的選擇問題。地震后會有余震，抗震結構體系應具有多道抗震防線。如框架結構設計中為了避免部分構件破壞而導致整個體系喪失抗震能力，將不承受重力荷載的構件用作傳遞途徑。

（3）傳統(tǒng)的結構抗震是通過增強結構本身的抗震性能(強度、剛度、延性)來抵御地震作用的，即由結構本身儲存和消耗地震能量。消能減震設計指在結構中設置消能器來消耗地震輸入的能量，減輕結構的地震反應，減小結構發(fā)生破壞和避免結構物直接倒塌以達到預期防震減震要求。隔震設計指在建筑物基礎與上部結構之間設置隔離層，即安裝隔震裝置，通過隔震裝置延長結構的基本周期，避免地震能量集中使結構發(fā)生屈服和破壞。這是一種以柔克剛積極主動的抗震對策,是一種新方法、新對策、新途徑。

（4）盡可能多設置幾道抗震防線，一個較好的抗震建筑結構由若干個延性較好的分體系組成，并由延性較好的結構構件連接協(xié)同工作。強烈地震之后往往伴隨多次余震，如果只有一道防線，則在第一次破壞后再遭余震，將會因損傷積累導致倒塌。如像教學樓這種相對大開間、單跨、大窗口、懸臂走廊的純框架結構，其縱、橫方向的剛度不均勻，很容易發(fā)生扭轉破壞，而整個結構只有框架一道防線，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。防止脆性和失穩(wěn)破壞，增加延展性。設計不良的細部結構常常發(fā)生脆性和失穩(wěn)破壞，應該防止。剛度的選擇有助于控制變形，在不增加結構的重量的基礎上，改變結構剛度，提高結構的整體剛度和延展性是有效的抗震途徑。

（5）場地條件就是導致建筑震害過于嚴重的關鍵因素，所以選擇最為有利的地形最大限度的防止建筑物出現(xiàn)在不利于抗震功能發(fā)揮的區(qū)域。選擇在抗震過于危險的區(qū)域來建造房屋，有可能對人們的生命財產(chǎn)安全帶來危害。在汶川地震時，北川縣城西的房屋建造在有滑坡隱患的山體之下，在地震的作用下，山體崩塌、滑坡，將大量的房屋掩埋，死亡1600人，損失慘重。

3結語

篇(4)

【關鍵詞】建筑設計，抗震設計，作用分析

中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號：

一、前言

在目前的發(fā)展趨勢中，建筑結構設計的主流趨勢有低碳，環(huán)保，安全，節(jié)能，生態(tài)。其中指標之一，就是建筑的安全性，而我國目前破壞力最大的安全威脅便是地震，因此，加強對建筑結構的抗震設計，必將會被提升到建筑設計新的戰(zhàn)略高度。

二、建筑結構設計中抗震性能衡量標準

現(xiàn)行抗震設計規(guī)范對于建筑結構的性能從兩個角度進行描述，一是通過損壞的程度描述其性能，將建筑結構的損壞程度分為不損壞和屬正常維修下的損壞、可修復的破壞和倒塌；二是描述用途的重要性，即抗震設防分類。主要是氛圍甲、乙、丙、丁四類。

現(xiàn)行規(guī)范對于部分鋼筋混凝土結構提出了相應的定量指標，即正常維修和倒塌的層間變位角。而在設防類別上，提出了不同的抗震措施。其中乙類抗震措施的相關規(guī)定比甲類高一度。在強烈地震的影響下，乙類受到的毀壞程度比甲類輕。但是對于抗震能力，仍然缺乏確定的數(shù)量變化。借助于現(xiàn)行航震鑒定標攤b所引進的”綜合抗震能力由數(shù)量上的區(qū)別”有可能使不同性能要求的結構所具有的抗震能力由數(shù)量上的區(qū)別。比如在判斷結構抗力的高低中，可以采用結構樓層的受剪承載力與設計地震剪力的比值。而在結構變形能力高低方面，可以用結構所具有的變形能力與基本變形能力的比值來表征，這樣就能保證不同性能要求下所對應的抗震措施的數(shù)量化。對于丙類結構的抗震設計，主要利用抗力和變形能力進行組合，并作為綜合抗震能力的基本值。而乙類建筑，設計的綜合抗震能力要低于相應的基本值。

三、建筑結構設計對建筑抗震性能的影響

1、 砌筑體結構影響基本變化能力的構造，重點是將整個圈梁、主要構造柱數(shù)量、具置、斷面截面尺寸和配筋數(shù)量的分級，局部的墻體尺寸、樓梯間的構造等只適用于考慮局部影響。比如，5-6層磚房的主要構造柱數(shù)量，房屋四角和樓梯間四角應該設計為第一等級，用于房屋隔開間的內(nèi)外墻鏈接處和樓梯間四角設計為第二等級。對于房屋每開間的內(nèi)外墻鏈接位和樓梯間四角設計為第三等級；此處不用設置構造柱與抗震設計不同。當然，在相同設防烈度和性能要求的前提下，對與層數(shù)要求不同的砌筑結構，基本延性構造的要求也不同，構造柱設置就需要隨房屋層數(shù)的不斷增加而相應提高。目前主要難題是，需要根據(jù)具體實例進行計算和分析，針對同地點、同結構的房屋按照不同等級采取相應措施后，其措施的構造影響能力系數(shù)如何確定？是否可在某個范圍內(nèi)取值。

2、 鋼筋混凝土結構對變形能力構造的影響，可適當?shù)恼{(diào)整內(nèi)力、提高結構柱箍筋和縱向鋼筋體積配箍率、抗震墻墻體和構造作為抗震能力分級的重點，而框支層、短柱、鏈接的構造作為局部的影響。不同層數(shù)鋼筋混凝土結構在相同設防烈度性能的要求，延性構造要求也不一樣。目前，內(nèi)力調(diào)整、縱筋總配筋率和箍筋體積配箍筋率等都成型的分級和取值，但如何將其轉化為相應的影響系數(shù)還需要進一步的計算和研究。

3、 鋼筋結構對變形能力構造的影響，可調(diào)整內(nèi)力、各節(jié)點域內(nèi)構造、構件的長細比和支撐設置作為重點的分級，這時構件的寬厚就是結構的局部影響。在相同設防烈度和性能的要求下，對建筑層數(shù)不同的結構建筑，基本延性構造需求也不同。鋼結構規(guī)范中也有一些現(xiàn)成的定量取值，也要研究將其轉化為影響系數(shù)的方法。

四、建筑結構設計中的抗震設計措施

1、要嚴格選擇地基選址

地基選址是進行建筑結構設計的基礎，因此，在房間結構抗震設計中，要科學避開山嘴，山包，陡坡，河流等不利因素，要本著堅硬，牢固，平坦，開闊的選址原則。親身實地，利用先進技術設備，進行地質勘探，山石水土監(jiān)測，并取樣論證，科學嚴謹分析。力求使得整個地基牢固可靠，地質穩(wěn)定無滲漏，無坍塌，無暗河，無熔巖，無火山……從而保證整個地基不會因為承載而發(fā)生小范圍的坍塌。影響到整體承載能力和抗震能力設計。

2、確保結構的整體性

在建筑結構抗震設計中，一般而言，要尤其注意其是由諸多構件共同組合在一起，如此，要進行整體化的對待。要充分調(diào)動各個構件的作用來完成整體建筑的抗震效果。當建筑的一些構件基本都失去了原有的功能時候，那么，在地震來臨之后，很容易讓整體的建筑結構喪失對地震的抵抗能力。在這種情況下，很容易讓整個建筑坍塌，因此，要保證所有構件的功能協(xié)調(diào)，并確保所有的構件都能夠在地震作用下保證良好的性能，如此，可以讓建筑結構的整體抗震能力增強。同時，要堅持實施多級防震措施。傳統(tǒng)建筑結構多采取的是三級設防措施，即小震不壞、中震可修、大震不倒。但在新的時期，建筑結構必須是采取的多級設防模式，保護建筑主體抗震能力，減輕經(jīng)濟損失，使得建筑抗震中更加安全。

3、屋頂建筑抗震設計也是整個設計的一個重要環(huán)節(jié)。近幾十年來，從多數(shù)建筑抗震設計評定結果看，屋頂建筑設計還存在一些問題，例如：屋頂設計較高或者設計過重。屋頂設計較高或者設計過重，無形當中加大了屋頂建筑變形，而且地震作用也加大了，尤其對自身和屋頂之下的建筑物的抗震作用都不利。有時屋頂建筑的重心和屋頂之下的中心不在同一直線上，如果屋頂?shù)目箓攘臀蓓斨碌目箓攘姵霈F(xiàn)間斷，在地震發(fā)生時，帶來的地震扭轉作用也會更嚴重，對抗震更不利。所以，進行屋頂建筑設計過程中時，應該最大限度的降低屋頂建筑的高度。選用強度較高、輕質、剛度均勻的材料，使得地震作用傳遞不受阻礙；屋頂重心和屋頂之下的建筑中心在同一直線上；如果屋頂建筑非常高，屋頂建筑就必須具有較強的抗震性，讓屋頂建筑地震作用和突變降低到最小，盡量避免發(fā)生扭轉效應。

4、要合理且恰當?shù)夭季值卣鹜饬Φ哪芰總鬟f與吸收的途徑，在地震當中，要確保建筑的支柱、梁與墻的軸線，處于同一個平面上，從而可以形成構件的雙向抗側力結構體系。并且可以使其在地震的作用下，呈現(xiàn)彎剪性的破壞，并使塑性屈服情況，盡量的發(fā)生在墻的根底部，從而連梁適合在梁端產(chǎn)生塑性屈服，這樣還具有足夠的變形的能力。在震災中，在墻段部分充分發(fā)揮抗震功能之前，要按照"強墻弱梁"的原則，來大力加強墻肢的承載力，避免墻肢遭到剪切性的破壞現(xiàn)象，從而最大限度的提高建筑結構的整體的抗震能力。

5、要根據(jù)抗震等級，在對墻、柱以及梁節(jié)點設計中，采取相對應的抗震構造措施，力求確保建筑物結構，在地震的作用下可以達到三個水準的設防標準。還可以根據(jù)"強柱弱梁"、和"強剪弱彎" 、以及"強節(jié)點弱構件"幾種構造的原則，在建筑設計中，合理的選擇柱截面的尺寸，以此控制柱的軸壓比，并還要注意構造配筋的要求，還要保證，鋼筋砼結構建筑在地震的作用下，能夠具有足夠的承載能力以及具備足夠的延性。

6、在建筑設計過程中，要設置出多道抗震的防線，即，在設計一個抗震結構的體系當中，有一部分延性比較好的構件，在地震的作用下，首先可以擔負起第一道抗震防線的作用，然事，其他的構件，在第一道抗震防線屈服以后，在地震中，會依次的形成第二道、第三道或者是更多道的抗震的防線，這樣的抗震結構體系的設計，在建筑設計當中，對于確保建筑結構具有的抗震安全性，是非常的行之有效的設計方法和手段。

五、結束語

建筑結構抗震設計，關乎民生，關乎經(jīng)濟發(fā)展，社會穩(wěn)定，對建筑實施結構的抗震設計，主要涉及對建筑高度，承載力，總體結構，各個部件的性能規(guī)劃等一系列的因素，要求通過對各個構件和整體規(guī)劃的基礎上，既實現(xiàn)滿足居民生活生產(chǎn)保障安全的需要，又具有值得欣賞的美學價值。

參考文獻：

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[2]丁勇春 錢玉林 馬國慶 建筑結構的抗震分析和設計 [期刊論文] 《四川建筑》 -2004年4期

[3]崔燁 孫曉紅 建筑結構抗震設計與分析 [期刊論文] 《科技資訊》 -2011年17期

[4] 郭華 江雄華 現(xiàn)代建筑結構抗震設計方法研究 [期刊論文] 《中國新技術新產(chǎn)品》 -2010年16期

篇(5)

【關鍵詞】房建結構，結構設計，抗震設計現(xiàn)狀，要求

中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號：

一、前言

房建結構抗震設計，關乎民生，關乎經(jīng)濟發(fā)展，社會穩(wěn)定，對房屋建筑實施結構設計，主要涉及對建筑高度，承載力，總體結構，各個部件的性能規(guī)劃等一系列的因素，要求通過對各個構件和整體規(guī)劃的基礎上，既實現(xiàn)滿足居民生活生產(chǎn)保障安全的需要，又具有值得欣賞的美學價值。增強房建結構的抗震設計，必須綜合考慮地基，房屋的結構體系選擇，綜合布局等多方面建設因素，是一項及其專業(yè)，嚴謹，復雜的高技術工作。

二、建筑抗震的主要影響因素

1、抗震設計標準

目前，國內(nèi)在不同地區(qū)設定的基本設防烈度，主要是根據(jù)該地區(qū)以及具體建筑在一段時間內(nèi)遭受地震以及地震強度的概率而定的。如果是一般建筑，則執(zhí)行基本烈度設防，如果是重要的建筑物，則相應地提高設防烈度，但是，隨著設防烈度的提高，建筑的造價會相應增加。

2、建筑結構形式

為了有效地保證建筑物“小震不壞，中震可修，大震不倒”，在最新的設計規(guī)范中，磚混內(nèi)框架結構被嚴格取締了。目前，主要采用的是框架結構、剪力墻結構等。框架結構空間布置靈活，相對造價低，但是其在水平地震力作用下，容易發(fā)生剪切變形，因此，框架結構適用的高度相對較低。剪力墻結構平面布置沒有框架靈活，但其平面內(nèi)自身剛度大，強度高，整體性能好，在水平荷載作用下變形小，抗震性能較強，適用于高度較高的高層建筑。

3、抗震措施

抗震措施主要是根據(jù)建筑的重要性決定的。在確定建筑等級及場地類型之后，將先進的抗震理念和系統(tǒng)的分析計算納入到抗震設計中，即可改善建筑抗震性能，提高建筑抗震效果。

三、框架結構抗震設計的基本要求

有抗震性要求的框架結構，應設計成延性框架，遵守“強柱弱梁” 、“強剪弱彎”、強節(jié)點、強構件等設計原則，柱截面不宜過小，應滿足結構側移變形及軸壓比的要求。在進行框架結構抗震設計的時候，需要確定框架結構的抗震等級，根據(jù)不同的等級進行設計，主要是為保證框架結構具有較好的延性，并且能滿足合理、經(jīng)濟的設計要求。構件設計時應滿足各自的基本要求：①框架結構在進行梁端抗震設計時，既要允許塑性鉸在梁上出現(xiàn)又不要發(fā)生梁剪切破壞，同時還要防止由于梁筋屈服滲入節(jié)點而影響節(jié)點核心區(qū)的性能，使梁形成塑性鉸后仍有足夠的受剪承載力，梁筋屈服后，塑性鉸區(qū)段應有較好的延性和耗能能力。②框架柱在設計時，應該遵循強柱弱梁，使柱盡量不要出現(xiàn)塑性鉸，在彎曲破壞之前不發(fā)生剪切破壞，使柱有足夠的抗剪能力，同時控制柱的剪切比不要太大。③框架節(jié)點在地震破壞時，主要是節(jié)點核心區(qū)剪切破壞和鋼筋錨固破壞，因此在設計時，要采取“強節(jié)點弱構件”的設計概念，保證在多遇地震時，節(jié)點應在彈性范圍內(nèi)工作；在罕遇地震時，節(jié)點承載力的降低不得危及豎向荷載的傳遞。

四、框架結構構件抗震設計的構造措施

1、框架梁的截面抗震設計尺寸，宜符合下列各項要求：截面寬度不宜小于 200mm；截面高寬比不宜大于 4；凈跨與截面高度之比不宜小于4。在計算出梁控制截面處考慮地震作用的組合彎矩后，可按一般鋼筋混土受彎構件進行正截面受彎承載力計算。梁端縱向受拉鋼筋的配筋率不應大于 2.5％，且計入受壓鋼筋的梁端混凝土受壓區(qū)高度和有效高度之比，一級不應大于 0.25，二、三級不應大于 0.35。梁端截面的底面和頂面縱向鋼筋配筋量的比值，除按計算確定外，一級不應小于 0.5，二、三級不應小于 0.3。梁端剪力設計值應根據(jù)強剪弱彎的原則，按的要求加以調(diào)整，對一、二、三級抗震等級分別采取1.3、1.2、和1.1梁端剪力增大系數(shù)。

2、框架柱的截面抗震設計尺寸，宜符合下列各項要求：截面的寬度和高度均不宜小于 300mm；圓柱直徑不宜小于 350mm。剪跨比宜大于 2。截面長邊與短邊的邊長比不宜大于3。柱軸壓比不宜超過下表的規(guī)定；建造于Ⅳ類場地且較高的高層建筑，柱軸壓比限值應適當減小。柱的鋼筋配置，應符合柱縱向鋼筋的最小總配筋率，中柱和邊柱的一、二、三、四抗震等級分別是1.0、0.8、0.7、0.6，角柱、框支柱的一、二、三、四抗震等級分別是1.2、1.0、0.9、0.8。同時每一側配筋率不應小 0.2％；對建造于Ⅳ類場地且較高的高層建筑,數(shù)值應增加 0.1。 當采用HRB400 級熱軋鋼筋時應允許減少 0.1，混凝土強度等級高于 C60 應增加 0.1。

3、框架節(jié)點核芯區(qū)箍筋的最大間距和最小直徑宜按規(guī)范中的柱箍筋加密區(qū)的箍筋最大間距和最小直徑，一、二、三級框架節(jié)點核芯區(qū)配箍特征值分別不宜小于 0.12、0.10 和 0.08 且體積配箍率分別不宜小于 0.6％、0.5％ 和 0.4％。柱剪跨比不大于 2 的框架節(jié)點核芯區(qū)配箍特征值不宜小于核芯區(qū)上、下柱端的較大配箍特征值。

五、基于剪力墻結構建筑體形的抗震優(yōu)化設計

高層建筑結構的設計，除了要合理選擇結構抗側力體系外，要特別重視建筑體形和結構總體布置。建筑體形是指建筑的平面和立面；結構總體布置是指結構構件的平面布置和豎向布置。建筑體形和結構總體布置對結構的抗震性能具有決定性的作用。

1、震害及抗震概念設計

結構抗震設計有許多不確定因素（地震特性、結構扭轉等），進行精確的抗震計算是非常困難的。結構的抗震設計除了進行細致的計算外，要特別注重結構概念設計。概念設計是指在結構設計中，結構工程師運用“概念”進行分析，做出判斷，并采取相應措施。根據(jù)概念設計，抗震房屋的建筑體形和結構總體布置應符合如下原則：采用規(guī)則結構，不采用嚴重不規(guī)則結構；明確的計算簡圖和合理的傳力路徑；具有必要的剛度和承載力，具備良好的彈塑性變形能力和消耗地震能量的能力；部分結構或構件破壞不應導致整體結構倒塌，增加超靜定結構的次數(shù)。滿足抗震設計原則：即：“強節(jié)弱桿”、“強豎弱平”、“強剪弱彎”；置多道抗震防線，形成兩道或多道的抗震防線，增強結構抗倒塌能力。

2、建筑平面和結構平面布置

高層建筑的外形分為板式和塔式兩大類：板式建筑平面兩個方向的尺寸相差較大，塔式建筑平面兩個方向的尺寸接近。多數(shù)高層建筑為塔式。對抗風有利的建筑平面形狀是簡單規(guī)則的凸平面，如圓形，正多邊形、橢圓形等平面，以減小風壓，有較多凹凸的復雜平面，對抗風不利，如V形、Y形等。對抗震有利的建筑平面形狀是簡單、規(guī)則、對稱、長寬比不大的平面。

六、結束語

綜上所述，建筑結構設計中的抗震設計十分重要，加上我國今年來地震較多，加強房屋抗震設計對于居民的安全具有很大作用，應該不斷的加強研究。

參考文獻：

[1] 張立軍 房屋建筑結構設計體系選型及抗震沒計 [期刊論文] 《科技與生活》 -2011年14期

[2]孟虎 房建工程磚混結構的抗震設計與前瞻性研究 [期刊論文] 《科技與企業(yè)》 -2011年9期

[3]萬忠倫 成都驛園高層住宅結構抗震設計 [期刊論文] 《鐵道建筑》 PKU -2008年12期

[4]呂西林.周德源、李思明、陳以一、陸浩亮.抗震設計理論與實例[M].同濟大學出版社.2011

篇(6)

關鍵詞：型鋼混凝土結構；抗震性能水平；容許變形值；量化指標

abstract

combining with performance grades of reinforced concrete structures at home and abroad, the seismic

performance of steel reinforced concrete (src) structures can be induced into four levels: normal service, temporary service, life safety and collapse prevention. the failure modes and characteristics of src columns are introduced, and limit states of the four seismic performance levels and their dominating parameters are put forward. on the basis of the experiments and results of src frames and columns, the story drifts angle limitation and range of crack width on the column end are obtained for four different seismic performance levels. finally considering ideas of performance based seismic design, problems needed much further study about src structures are proposed.

keywords: steel reinforced concrete (src) structures, seismic performance levels, tolerantdeformation values, quantitative index

1. 引 言

型鋼混凝土結構（src 結構）又叫勁性鋼筋混凝土結構或鋼骨混凝土結構，是鋼-混凝 土組合結構的一種形式。src 結構通過把鋼和混凝土巧妙地組合在一起，充分發(fā)揮了這兩 種材料的特性，其具有比傳統(tǒng)結構承載力高、強度剛度大、穩(wěn)定性和抗震性能好等優(yōu)點。隨 著超高層建筑的發(fā)展和理論研究的深入，src 結構在我國將具有非常廣闊的應用前景。目 前國內(nèi)外對 src 結構的研究工作和成果主要集中在構件的承載能力，即針對強度計算開展 研究[1]。隨著基于性能抗震設計理論的提出和發(fā)展，人們意識到這種傳統(tǒng)基于力的設計方 法還存在缺陷，開展基于性能的 src 結構抗震設計理論則更加科學合理，既符合當代抗震 設計理念的發(fā)展趨勢，又為工程實踐應用和推廣型鋼混凝土結構提供基礎。

確定 src 結構在不同性能水平下的容許變形值是實現(xiàn)其基于性能抗震設計理論的前提 和關鍵。由于結構的性能與破壞狀態(tài)有關，而結構的破壞狀態(tài)又可由結構的反應參數(shù)或者某 些定義的破壞指標來確定，所以，結構性能水平可以用這些主要的參數(shù)來劃分。容許變形值 被認為是比較重要的反應參數(shù)，但對此方面的研究還比較欠缺，本文即在此背景下研究 src 結構功能失效的判別參數(shù)和容許變形值的大小。

2. src 結構的性能水平和抗震設防目標

2.1 性能水平劃分

結構的抗震性能水平是指建筑物在某一特定設防地震水準下預期達到的最大破壞程度， 或容許的損壞極限狀態(tài)。目前對鋼筋混凝土結構性能水平的劃分比較明確，比如我國現(xiàn)行抗 震規(guī)范[2]將其分為三檔，美國 vision2000、fema273 和 atc-40 分為四檔，當然還有學者 提出其他不同的劃分標準。

性能水平為基于性能的抗震設計和震后修復加固提供依據(jù)，對于 src 結構，結合已有 的劃分方法和試驗理論研究成果[2]，將其性能水平分為四檔，見表 1 所示。

表 1 src 結構四個性能水平及其宏觀描述

tab.1 target performance levels and damage control of src structures

 

2.2 抗震性能目標確定

結構的性能目標是指一定超越概率的地震發(fā)生時，結構期望達到的某種功能水平。我國 現(xiàn)行抗震規(guī)范采用小震不壞、中震可修、大震不倒的三水準設防目標，但在表 1 提出的 src 結構性能水平背景下，已有的三水準抗震設防目標需要更加細化。按照小中大三個地震作用 水平和“四檔”性能水平，可對 src 結構建立表 2 所示的抗震性能目標。

表 2 src 結構抗震性能目標

tab.2 seismic performance objectives

 

(其中：①為基本目標，指一般使用要求的建筑應具備的最基本性能目標；②為重要目標，指重要性很高

或地震后危險性較大的性能目標；③為非常重要目標，指對安全有十分危險影響的性能目標)

可以看出，排除掉不符合實際工程的情況，這里對 src 結構建立了 10 個抗震性能目標，

其比鋼筋混凝土結構的三水準設防目標有所提高，且“中震可修”的性能目標變得更加具體 化。以上三個地震作用水平、四檔結構性能水平和 10 個抗震設防目標的提出為實現(xiàn) src 結 構基于性能的抗震設計理論奠定了基礎。

3. src 框架柱的破壞模式及描述

src 構件是在混凝土中主要配置型鋼，同時配有受力和構造鋼筋。型鋼分為實腹式和 空腹式，實腹式型鋼主要有 i 字鋼、h 形鋼和 l 形鋼等。理論和實踐均證明，實腹式 src 構件具有較好的抗震性能，而空腹式 src 構件的抗震性能與普通 rc 構件的抗震性能基本 相同。因此，這里主要研究含鋼率為 4%～8%的實腹式 src 構件。

3.1 破壞模式和特點

src 柱在水平荷載作用下主要產(chǎn)生三種破壞模式，破壞形態(tài)按剪跨比的不同大致分為 三種。當剪跨比小于 1.5 時，src 柱發(fā)生剪切斜壓破壞，首先剪跨段產(chǎn)生許多大致平行的斜 裂縫，將混凝土分成斜向受壓短柱，鋼骨腹板此時基本處于純剪應力狀態(tài)，最后鋼骨腹板在

近似純剪應力狀態(tài)下達到屈服強度，剪壓區(qū)混凝土壓碎而破壞；當剪跨比為 1.5~2.5 時，src

柱在反復荷載作用下發(fā)生剪切粘結破壞，首先在最大彎矩處出現(xiàn)剪切斜裂縫或豎向粘結裂 縫，隨著荷載的增加與往復循環(huán)，粘結裂縫擴展成兩條沿型鋼翼緣的豎向粘結主裂縫，最后 裂縫處混凝土保護層剝落，剪切承載力下降，構件破壞；當剪跨比大于 2.5 時，src 柱的承 載力往往由彎曲應力起作用，一般發(fā)生彎曲破壞，其首先在最大彎矩截面處形成水平裂縫， 隨著荷載增加，柱底縱筋屈服，緊接著型鋼翼緣屈服，隨之腹板屈服，外圍混凝土不斷剝落， 縱筋和型鋼翼緣壓屈，最后 src 柱達到最大承載力而破壞。

3.2 與 rc 柱破壞的主要區(qū)別

試驗研究表明，src 柱比 rc 柱具有更優(yōu)越的抗震性能，其優(yōu)越性主要在于型鋼的影響。 型鋼的存在使構件的變形能力增強，破壞時吸收的能量增大，延性也相應得到提高。rc 柱 的最終破壞是由于壓區(qū)混凝土的壓酥，src 柱由于設置較強勁的鋼骨，壓區(qū)混凝土逐漸壓 酥后，rc 部分的承載力將向鋼骨轉移，其后期仍有相當大的變形能力來延緩破壞。可見， 無論在承載能力和剛度方面，還是在延性和耗能能力方面，src 構件均體現(xiàn)了良好的抗震 性能，其在不同性能水平下的變形容許值也將大于傳統(tǒng) rc 結構，這方面的研究工作值得深 入開展。

4. src 結構功能失效的判別標準和容許變形值大小

4.1 四個性能水平及其極限狀態(tài)

目前關于結構性能水平的劃分方法很多，美國 vision2000、fema273 和 atc-40 均將 其劃分為四種性能水平，日本和墨西哥則采取三重性能水準，參照已有的劃分標準和我國新 的“建筑工程抗震性態(tài)設計通則（試用本）”，本文按照我國抗震設計的需要和建筑損傷加重 的程度，對 src 結構采用正常使用、暫時使用、生命安全和接近倒塌四個性能水平。

傳統(tǒng)基于力的抗震設計理論將 rc 結構的極限狀態(tài)分為承載能力極限狀態(tài)和正常使用 極限狀態(tài)，基于性能的抗震設計考慮到“投資-效益”因素，從結構受力和業(yè)主損失兩方面出 發(fā)，對應于所提的四個性能水平，將 src 結構的破壞極限狀態(tài)分為正常使用極限狀態(tài)、暫 時使用極限狀態(tài)、生命安全極限狀態(tài)和接近倒塌極限狀態(tài)。

4.2 不同性能水平的失效判別標準和參數(shù)

為了確定 src 框架柱在四個性能水平下的容許變形值，首先應該能夠對各種性能水平 的損壞極限狀態(tài)進行描述，相應的就必須建立 src 柱不同性能水平的失效判別標準和參數(shù)。 傳統(tǒng)的 rc 結構采用層間位移角這種單一指標作為量化參數(shù)，對于 src 結構，可以利用層 間位移角、裂縫寬度、塑形耗能、塑形轉角和延性系數(shù)等加以描述和量化。

src 壓彎構件經(jīng)歷了混凝土開裂、裂縫延伸擴展，直到壓區(qū)混凝土剝落，受壓縱筋和 型鋼受壓翼緣屈服，承載力達到峰值的一系列過程，構件最終以受壓區(qū)混凝土破碎作為喪失 承載力的標志。為了與上述四檔性能水平相對應，可將其整個受力過程劃分為彈性階段、帶 裂縫工作階段、彈塑性工作階段和破壞階段。

在前述 src 柱破壞形態(tài)與剪跨比的定量關系基礎上，可以建立 src 柱三種破壞模式各 自的失效判別標準。經(jīng)過分析，發(fā)現(xiàn)得出的三種失效判別標準之間有很多共同點，因此可將 其歸納為統(tǒng)一的判別標準以便應用。對于 src 柱，從開始加載到沿柱身出現(xiàn)剪切斜裂縫或 彎曲裂縫為正常使用性能階段，此為彈性工作階段，以開始出現(xiàn)斜裂縫或彎曲裂縫為正常使

用性能極限狀態(tài)；從混凝土開始出現(xiàn)裂縫到受拉鋼筋或型鋼受拉翼緣屈服為暫時使用性能階

段，此階段是帶裂縫工作階段，以受拉縱筋或型鋼翼緣屈服為暫時使用性能極限狀態(tài)；從型 鋼開始出現(xiàn)屈服到外圍混凝土剝落，縱筋壓屈且水平荷載達到最大值為生命安全性能階段， 此為彈塑性工作階段，以水平荷載達最大值為生命安全性能極限狀態(tài)；從 src 柱承載力達 最大值到混凝土保護層嚴重剝落，直至核芯混凝土發(fā)生局部破碎且承載力嚴重下降為接近倒 塌性能階段，此階段為塑形階段，以核芯混凝土發(fā)生局部破碎為接近倒塌性能極限狀態(tài)。

4.3 不同性能水平的容許變形值

結合上述判別標準，可分別以層間位移角、裂縫寬度、塑形耗能和延性系數(shù)等作為 src 結構四個性能水平極限狀態(tài)的判別參數(shù)。考慮到其中一些指標計算的難度，并為了與我國抗 震規(guī)范的性能指標相一致，這里以層間位移角和框架柱的裂縫寬度作為各種性能水平極限狀 態(tài)的判別指標。

為了得到各種性能水平的層間位移角范圍，本文對國內(nèi)外 src 試驗柱、src 平面框架 試驗共約 90 個數(shù)據(jù)進行了統(tǒng)計分析，試驗框架柱大部分為實腹式 src 構件，軸壓比范圍為

0.3~0.8，體積配箍率為 0.8%~2.2%。通過分析文獻[4]-[20]中試驗柱和平面框架的變形性能， 以及對各個性能水平極限狀態(tài)的層間位移角統(tǒng)計結果來看，所有試件在未開裂彈性階段的層 間位移角分布范圍為 1/400～1/185，其中 1/400 對應的 src 柱僅有不到 4%的配鋼率且軸壓 比較高，大部分試件的彈性位移角集中在 1/350～1/200 范圍內(nèi)；僅有少數(shù)試件測到 src 柱 受拉鋼筋或型鋼屈服時的層間位移角，分布范圍為 1/120～1/100，有的學者統(tǒng)計為 1/133～

1/100，但大部分集中在 1/120 左右；所有試件均得到了 src 構件在接近倒塌極限狀態(tài)的層 間位移角，其分布范圍為 1/53～1/11。

表 3 src 結構各性能水平的層間位移角分布范圍及分布比

tab. 3 distribution range and proportion of inter-storey drift

正常使用階段

 

從上表各性能階段的層間位移角分布情況來看，src律性較好。按照各個性能水平層間位移角的分布比例，在達到一定安全保證率的情況下，將

src 框架結構正常使用、暫時使用和接近倒塌三個性能水平極限狀態(tài)的層間位移角限值定

為 1/350、1/120 和 1/35；同時，將生命安全狀態(tài)的層間位移角限值設在 1/120 和 1/30 之間， 取為 1/75。

另外，框架柱的裂縫寬度也易于作為各種性能水平極限狀態(tài)的判別指標。文獻[4]-[20]

所做的 src 框架柱抗震性能試驗中，在對層間和柱端位移角測量的同時，考察到的柱端裂

縫寬度 在正 常使用 、暫 時使用 、生 命安全 和接 近倒塌 四個 性能水 平的 分布范 圍為

0.05~0.1mm、0.5~1mm、1~2mm 和大于 2mm。

綜上所述，本文提出的 src 框架結構在不同性能水平時的層間位移角限值和柱端裂縫 寬度可總結為表 4。

表 4 src 框架結構性能水平量化指標限值

tab. 4 limit value of quantitative index for src structures

 

5. 結論及建議

1) 提出基于性能的 src 結構抗震設計理論這一新課題，結合國內(nèi)外對鋼筋混凝土結構 性能水平的劃分標準，將 src 結構的性能水平劃分為正常使用、暫時使用、生命安全和接 近倒塌四個等級，在此基礎上建立了 src 結構的 10 個抗震設防目標；

2) 總結了 src 柱在不同剪跨比時的破壞形態(tài)，提出了四個性能水平的失效判別標準和 參數(shù)，建議各自的層間位移角限值分別取 1/350、1/120、1/75 和 1/35，并將對應的柱端裂縫 寬度范圍定為 0.05~0.1mm、0.5~1mm、1~2mm 和>2mm；

3) 本文所提四個性能水平的容許變形值僅建立在少量試驗基礎上，還需要將試驗量測 結果和大量數(shù)值模擬結合起來，從理論上建立容許變形值的計算公式；同時，已有的 src 結構試驗研究主要針對框架結構，目前迫切需要開展型鋼混凝土組合件和型鋼混凝土剪力墻 的試驗研究，以便為全面實現(xiàn) src 結構性態(tài)抗震設計提供依據(jù)。

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篇(7)

關鍵詞：建筑結構；性能；抗震設計；概念；特點；問題；方法

中圖分類號：TU318 文獻標識碼：A 文章編號：

隨著人們生活水平的提高，人們對社會的需求開始呈現(xiàn)多樣化的特點，而隨著建筑物越來越高，體型變得越來越復雜，建筑結構的抗震設計也變得更有挑戰(zhàn)性。人們?yōu)榱吮Ｕ献陨淼陌踩瑢Υ吮阌辛烁嗟年P注，對基于性能的抗震設計也更加重視起來，在此種方法下，會對設計者有所要求，那就是要對建筑物在地震作用下可能形成的性態(tài)反應做出一定的評價。這種方法有很多好處，最主要的就是對于不安全的設計,能夠正確的辨別出來，還可以提出一些方案來解決問題，使得建筑結構更加安全和經(jīng)濟。

1基于性能的抗震設計概念

以往提到的基于力的抗震設計或者基于位移的抗震設計，由于力和位移都是很明確的物理概念，可以被很容易地理解。但是基于性能的抗震設計，由于性能一詞是一個宏觀概念，不像力或位移可以直接成為設計參數(shù)，也可以直接應用到設計中去事實上，這里提到的結構性能往往可以與結構的破壞程度相關，而結構的破壞程度又可以由結構的反應參數(shù)來表示（如應力、力、位移、能量以及一些定義的破壞指標）。所以基于性能的抗震設計是比基于力或者基于位移抗震設計更為廣泛的設計理念，更為直接地滿足個人或者社會對建筑物的要求，即要求建筑物是否安全可靠，是否滿足他們的使用需要，而不是普通使用者能提出的建筑物可以抵抗多強地震力，或者是變形控制在什么程度。

基于性能的抗震設計并不是一個全新的概念，盡管目前基于性能的抗震設計得到國際上廣泛的重視與研究，也取得一些初步的成果，但是對于基于性能的抗震設計，現(xiàn)在還沒有一個統(tǒng)一的定義。比較有權威性的是美國SEAOC，ATC和FEMA等組織給出的基于性能設計的描述。其中，對基于性能抗震設計的描述是“性能設計應該是選擇一定的設計標準，恰當?shù)慕Y構形式，合理的規(guī)劃和結構比例保證建筑物的結構與非結構的細部構造設計，控制建造質量和長期維護水平，使得建筑物在遭受一定水平地震作用下，結構的破壞不超過一個特定的極限狀態(tài)”。一些學者也對基于性能抗震設計進行了描述，可見，盡管不同的機構或者個人對于基于性能的抗震設計描述不完全相同，但是這些論述中有一共同思想，就是基于性能抗震設計的主要思想：即結構在其設計使用期間內(nèi)，在遭受不同水平的地震作用下，應該有明確的性能水平并使得結構在整個生命周期中費用達到最小。

2 我國現(xiàn)行建筑抗震設計理論的存在的問題

2.1我國現(xiàn)行的建筑抗震設計理論設計方法較為保守，缺乏新的設計理念，很大程度上阻礙了新的設計技術的實施。同時，在設計時候，缺乏對建筑結構性能的考慮，而只是根據(jù)我國一些曾經(jīng)制定的抗震設計規(guī)范而行，只從刻板的標準出發(fā)，沒有能綜合考慮到各種實際狀況。

2.2我國的設計理論和設計方法在很多抗震指標上規(guī)定不清晰，抗震設計理念不明確，加上很多建筑的使用者缺乏一定的抗震建筑知識，難以對所使用的建筑結構的抗震性能和抗震能力做出一個很明確的評判。

2.3目前，我國的建筑抗震設計多是重視對建筑的整體承載力和建筑的結構強度來進行，而忽視了對其他因素的考慮比如建筑結構的性能設計。同時，很多現(xiàn)行設計理論在進行建筑的設計時候，更多的注意著建筑的主題結構的抗震損失，而忽視了很多細節(jié)，對損失的控制力度不強。經(jīng)濟評估準則并沒有在建筑業(yè)中得到廣泛應用。

3 性能抗震設計理念的特點

通過對現(xiàn)行抗震設計理論的實踐，可以對兩者進行對比，以得到性能抗震設計理念的特點。

3.1多級設防。

相對于現(xiàn)行的三階段設防目標(小震不壞、中震可修、大震不倒)，性能抗震設計注重多級設防，保護非結構件與內(nèi)部設施，后者的設計理念既保證使用者安全，又減輕業(yè)主和社會的經(jīng)濟損失與壓力。

3.2投資效益準則。

性能抗震設計偏重于安全、經(jīng)濟等多方面。在安全與經(jīng)濟之間找到合理、平衡的切入點，確定最佳方案，以優(yōu)化設計為目的。

3.3自由度大。

相比較傳統(tǒng)抗震設計刻板的被動狀態(tài)，性能抗震設計可根據(jù)業(yè)主的要求確定目標，給設計帶來新的動力。

4 建筑結構基于性能的抗震設計方法

作為性能設計理論的重要內(nèi)容，基于性能的抗震設計方法顯得尤為重要。那么怎樣合理的運用基于性能抗震設計理念則引起了人們的廣泛關注，為了能夠把它有效地運用到實際中來，有很多學者都對此進行了思考，但是卻還沒有統(tǒng)一的認識，通過他們的總結，我們可以知道讓性能設計思想運用到實際設計中來主要有以下步驟和方法：

4.1性能抗震設計階段

4.1.1概念設計。根據(jù)用途和業(yè)主的要求，合理確定設防目標，通過場地、建筑平面等進行初步設計。

4.1.2 計算設計。根據(jù)預定的設防目標，計算出能影響各類因素的抗震參數(shù)，參數(shù)與預定目標不符要及時修改，直至滿足參數(shù)需求。以基于位移的抗震性能設計為例，主要包括步驟有確定不同強度地震作用下性能目標；根據(jù)初步設計，確定結構內(nèi)的位移的極限值；通過等效阻尼比等各類等效數(shù)值，確定等效剛度；設計采用必需的構造措施；評價結構強度要求和變形能力。以嚴謹、科學、合理的態(tài)度進行評估，如計算階段有不符合，則需重復計算設計步驟，以不斷完善結構設計。

4.1.3性能評估。通過各類的分析法得出設計結果來確定該建筑結構的性能。

4.2 性能抗震設計方法

目前大致主要有：位移影響系數(shù)、能力譜、直接位移設計等方法。

4.2.1位移影響系數(shù)法。基于結構性能設計方法，通過分析得出的最大期望位移值，利用等效方法、模態(tài)進行確定。以達到此系數(shù)的修正作用。此方法還存在著由于它是整體抗震評估方法，無法具體體現(xiàn)主要結構、樓層的損壞情況與抗震水準等問題。

4.2.2能力譜法。1975年被提出，隨后不斷改進。能力譜設計是將能力譜曲線與地震反應譜轉化而來的需求譜，進行比較來評估其抗震性能。此方法側重對結構的實際性能進行驗算、評估。另外，能力譜設計法比較適用于平面結構可簡化且分布較均勻的結構，否將會產(chǎn)生不小的誤差。

4.2.3直接位移設計法。側重于結構性能設計，概念簡單，根據(jù)地震等級來預期位移計算，使結構達到預定位移。此方法也存在著只能從建筑結構材料的極限變化得到數(shù)值，而不能考慮到預期以外的強震效應的不足。

5 結語

建筑結構基于性能的抗震設計是比較寬泛的體系，它是現(xiàn)行抗震設計的延續(xù)與發(fā)展，以結構性能分析作為基礎，建筑物的性能目標以全面、科學的因素來確定，使建筑物在面對不同等級的地震時，能達到預期的抗震目標。與傳統(tǒng)抗震設計相比，優(yōu)點明顯：基于性能抗震相較于以往更系統(tǒng)化；性能抗震設計的適應性、連貫性更好，應用意義更大；靈活性的加大，使設計人員能發(fā)揮創(chuàng)造性，增加對新技術、新材料的推廣應用等。性能抗震設計方法也需要解決一些設防水準數(shù)據(jù)化的劃分，合理的參數(shù)取值范圍介定等問題，才能更好的服務于社會經(jīng)濟建設，達到符合我國國情的設計規(guī)范。

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