抗震结构设计篇1

关键词：建筑结构；结构设计；抗震设计

地震是一种破坏力巨大的自然灾害，往往因为其具有的随机性和复杂性，对建筑结构产生极大的破坏作用。当前依然不能够准确的预测地震位置和烈度，因此为了保证建筑结构安全性，需要提高建筑结构的整体抗震能力。通过合理的抗震结构设计是提高建筑抗震能力的有效技术措施。

1、建筑结构抗震设计的重要作用

在地壳运动过程中，若发生急剧变化会形成地震，其属于一种强烈的自然现象。从相关统计数据来看，全球每年发生地震次数超过百万次，其中大部分地震都发生在地层深处，其对表层人类活动造成的影响不大。但是，其一旦发生在浅层，尤其是遇到特大、特级地震时，会对地表人员活动产生十分严重的危害。例如，我国2008年发生的“汶川地震”产生了灾难性的毁坏。而在地震过程中对人员造成破坏的主要原因是建筑物的倒塌，因此在建筑结构设计过程中通过合理的技术措施提高建筑的抗震能力，能够显著降低人员生命财产的损失。

2、建筑结构抗震设计过程中需要关注的几个重要问题

2.1建筑结构体系的合理选择

建筑结构体系选择是建筑结构设计的首要内容，同时也是建筑结构设计最为主要的内容之一，其直接影响到建筑的整体安全性。在选择建筑结构体系的过程中，需要关注的问题主要包括这样几个方面：①建筑结构体系必须具有精确的力学简图，并形成合理的地震振动力传播途径。在建筑房屋内部结构的设计过程中要在建筑主梁上增加适当多的载荷，并设计尽量短的传播路径使得竖向荷载能够向主受力部位迅速传递、耗散。在布置竖向构件的过程中，竖向构件应该确保足够的均向压应力；②应该保证建筑结构体系的合理强度。合理的强度是建筑整体支撑性能的一个有效保证，这样才能够避免在建筑局部位置出现致命的薄弱位置。在建筑框架结构设计的过程中，需要保证建筑的节点状态不被破坏，并尽可能的分散柱端部和梁的塑性变形。

2.2抗震场地的合理选择

建筑物抗震审计工作的另一项重要内容是合理选择抗震场地，这是由场地抗震能力所决定的。在抗震设计过程中，要合理避开不利于提升建筑抗震能力的地段。因为地震能够对地表产生极大的破坏，因此要避开那些均匀度不足、软土地基甚至是液化地基进行建筑施工。若场地无法避免上述问题，则应该采取相应的抗震措施，使其整体抗震能力得到增强。对于可能存在滑坡、地裂的场地，应该采取对应的稳定措施；若需要在软土地基或者不均匀地层中进行工程建设，则应该对地基进行加固处理。

2.3确保建筑平面的规则性

在建筑结构设计过程中要将地震概念设计应用到建筑平面布置过程中，避免在设计过程中使用明显不规则的设计方案。设计过程中，可以使用楼板计算模型对不规范的楼板布局进行设计。对于立面不规则和平面不规则结构的结构模型，则可以使用空间结构计算模型进行设计。在实际的设计工作中，可以对结构规则性进行划分：①保证建筑主体的抗压能力，确保建筑抗侧力结构不发生变形，同时使得建筑的整体受力分布均匀；②建筑主体结构的平面抗侧力结构的合理布局，同侧建筑的强度应该在建筑主体抗侧力结构的布置过程中保持足够的均匀度；③对于围护结构，在建筑主体抗侧力结构的布置过程中要确保刚度的统一性，确保抗扭刚度得到保证。

3、建筑结构设计中抗震设计的相关技术

3.1基于能量的建筑结构抗震设计

基于能量的建筑结构抗震设计是从地震能量的角度分析地震产生的地面运动对建筑结构产生的作用来进行设计的一种方法。其具有设计目标明确的特点，而且能够将地震的强度、频谱和持续时间对建筑结构产生的破坏引入到建筑结构的设计中来。同时，从能量输入、能量耗散两个角度分析建筑结构在地震过程中的变形特征，为结构设计提供可靠的依据。

由于地震能量分析具有对应的复杂性，因此该方法当前还存在一些不成熟的地方，需要在实际的工程设计中根据实际的工程项目情况进行对应的修正。例如，建筑抗震设计过程中能量的概念以及破坏模型，其对于地震能量的耗散以及性能等提出了对应的要求。该种方法能够对建筑结构在地震作用下产生的滞回变形进行分析，同时对基于能量的抗震结构设计产生积极影响。因此，基于能量的建筑结构抗震设计是未来建筑抗震设计的发展方向之一。

3.2基于损伤的建筑结构抗震设计

近年来的抗震结构设计研究表明，由于地震的往复性、持续时间短等特点，导致建筑结构在地震作用下的损伤程度不但与结构的变形相关，而且还与建筑结构的低周疲劳效应导致的累积损伤相关。因此，在建筑结构设计过程中，结构变形和累积损伤效应等参数能够更好的对建筑结构的非弹性性能进行精确描述。其中，计算损伤指数是将建筑结构的累积滞回能耗作为基础，而建筑结构能量分析是计算累积滞回能耗的重点，所以在建筑结构设计过程中可以采取基于损伤的结构设计方法。在设计过程中，通过合理选择地震损伤模型中的损伤指数，计算结构损伤指数，并对损伤结果进行验算。

3.3基于性能的建筑结构抗震设计

基于性能的建筑结构抗震设计就是通过设计标准的合理选择，保证结构形式的合理性、规划方式的科学性，从而能够使得建筑物的结构以及非结构细部构造形式得到基本保证。通过对建造质量进行控制，并采取长期稳定的维护方式，使得建筑结构能够在对应水平的地震作用下，其对应的结构破坏处于对应的范围中。在具体的实现过程中，可以对混凝土结构使用基于性能的设计原理，使得在地震能量作用下能够通过牺牲部分非关键构件而保证建筑结构的整体性能。

4、国际先进抗震设计理念

日本是地震多发国家，其在建筑的结构抗震设计过程中积累了大量的先进技术。例如，日本东京通过建造弹性建筑，并通过了6.6级地震的考验，具有良好的抗震减灾效果。该种建筑是在对应的弹性隔离体上进行建造，所采用的隔离体主要包括分层橡胶、硬钢板组和阻尼器，建筑整体结构没有与地面直接相接触，达到抗震、减震的目的。其中，阻尼器使用螺旋钢板构成，能够有效的减缓地震产生的能量作用在建筑结构上的载荷。

在日本鹿岛，技术人员发明了一种防震营造方法，通过使用弹簧将地基的基础部分与建筑物相分离，使得建筑的主体建造于能够吸收地震能、减缓地震冲击的中介结构上。不论地基发生怎样的振动，传递至建筑物的振动能量都衰减至总能量的1/10。

参考文献：

[1]赵丽.谈建筑结构中的抗震设计[J].城市建设理论研究（电子版），2014（22）.

抗震结构设计篇2

关键词：高层结构；抗震设计；措施

中图分类号：TU208文献标识码：A

1、前言

地震是一种可怕的自然灾害，对人类的生命安全和财产安全产生了严重的影响。因此，对于建筑物尤其是尤其是高层建筑物而言，对其抗震性能的要求是极为严格的。建筑结构设防与不设防，其震后的结果将大不一样。因此，要使得建筑工程真正达到防震的效果，把握好高层结构抗震设计是减轻地震灾害的重要措施。本文笔者根据自身工作的实践经验，从以下几个方面谈谈高层结构抗震设计探讨。

2、抗震设计的基本要求

要使得建筑物具有良好地抗震性能，其在抗震设计中要满足以下的基本要求（见表1）。

表1抗震设计的基本要求一览表

抗震设计的基本要求具体内容

选择对抗震有利的场地、地基和基础选择建筑场地时，应该根据建筑工程的需要，分析地震活动的情况和工程地质的相关资料，然后做出综合性的评价

选择对抗震有利的结构在抗震结构设计中，结构的主要抗侧力构件需要均匀的布置，这要可以使得结构的刚心和重心完全重合，从而有效避免地震时建筑物结构的扭曲变形

选择符合抗震要求的材料在高层建筑物的抗震设计中，材料的选择对建筑物的抗震性能有着重要的影响。因此，要规范各材料的强度等级，必须符合抗震的规范要求

3、工程概况

本工程属于高层建筑，建筑物在地面上有32层，还有3层地下室。主楼面积为28635m2，地下室面积为5992m2，大楼的总高度为约为138m。该高层建筑是一座多功能的智能型办公大厦，其设计和构造都较为复杂。因此，在其结构设计方面，要选择最有效的结构体系，才能最大限度的发挥其抗震性能。

4、提高高楼抗震的措施

4.1材料的选用是前提条件

（1）混凝土：现浇楼盖的混凝土强度等级应该在C20-C40之间，以不低于C20和不高于C40为最佳。一级抗震结构其抗震等级框架梁、框架柱、节点等要求其混凝土的抗震等级在C30以上，其他各类结构构件混凝土的等级在C20以上即可。由此可见，在防震建筑中，混凝土的强度不是越高越好，而是应该适当，这样才能更好地满足抗震设计的要求。

（2）钢筋：对于有抗震要求的建筑物，其框架梁、框架柱等部位应该采用HRB400级（III级）和HRB335（III级）热轧钢筋；箍筋宜选用HRB335，HRB400，HPB235（I级）级热轧钢筋。对于其他无特别要求的部位，则选择符合防震规范要求的钢筋即可。

4.2庞大的地基基础设计

该高层建筑的地基基础设计为桩筏基础（见图1），塔楼基础采用了厚度约为1.5m的底板，约有99根桩的桩顶与临时钢柱相互结合，这些钢柱将用于地下室的逆作法施工，而其中部分临时钢柱会外包混凝土，而成为永久柱，从而达到了一定的抗震效果。另外，地下室的外墙采用了厚度大约为lm的地下连续墙，并利用周边剪力墙、交叉剪力墙和翼墙组成的传力体系，达到将剪力墙承受的荷载传递到主楼的四角，从而起到抗震的作用。

图1筏形基础示意图

4.3利用三重结构体系抵抗水平荷载

在高层结构抗震设计中，在1-5层沿着建筑的四周设计周边剪力墙，在第6层四周利用巨型柱取代剪力墙。在整个高层的设计中，结构每达到12层即设计一道高度约为一层的带状桁架。另外，三维的巨型框架采用了单向斜撑，这样才能使得高层建筑的结构加固，有效防止地震的破坏。根据我国《高层建筑混凝土结构技术规程》，该高层建筑的结构体系能在7度至7度中震的地震作用下，其结构的自振频率基本不变，结构基本处于弹性阶段。在遇到8度地震时，高层建筑物的局部结构会出现混凝土开裂和压碎的现象，但是仍然不会出现建筑物坍塌的现象。由此可见，此高层建筑的防震设计符合“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防要求。

4.4提高短柱的受压承载力

高层建筑设计为短柱结构，为了提高建筑物的防震性能，在设计过程中应该尽量提高短柱的承载力。因为，提高短柱的受压承载力可以减小柱截面，提高结构的剪跨比，从而提高整个结构的抗震性能。在建筑物中，减小柱截面、提高剪跨比的最为直接的方法是提高混凝土的强度等级，利用高强度的混凝土来增强水泥柱的承载力，降低轴压比，从而提高其建筑物的防震性能。

5、结束语

总而言之，高层建筑物的抗震结构设计是一个长期而复杂的过程，任道而重远。随着社会的不断发展，高层建筑也越来越多，因此，高层建筑的抗震设计刻不容缓。但是高层建筑物的设计本身较为复杂，在其抗震设计过程中，任何一个环节的失误都可能导致整个抗震设计不能发挥其防震效果。因此，在高层建筑物的防震实际中，我们应该严格按照建筑物的抗震设计要求，使得我们的高层建筑抗震设计变得更加完善。

参考文献：

1、曾常春.高层抗震混凝土框架结构施工技术[J]-城市建设理论研究（电子版）2012(23)

2、李艳丽.高层建筑工程抗震设计探讨[J]-土木建筑学术文库2011,15(1)

抗震结构设计篇3

关键词：建筑；抗震；结构设计

随着这几年来经济的快速发展，由于建设者开发、使用功能上的要求，高层建筑的体型越来越多样化。高层建筑不仅在材料和结构体系上逐渐多样化，而且在高度上也大幅度增长。进入上世纪90年代后，结构抗震分析和设计已提到各国建筑设计的日程。特别是我国处于地震多发区，高层建筑抗震设防更是工程设计面临的迫切任务。作为工程抗震设计的依据，高层建筑抗震分析处于非常重要的地位。

地震是威胁人类安全的主要自然灾害之一。我国是一个地震多发的国家，分布广、频率高、强度大、震源浅，是世界上地震灾害最严重的国家之一。近几年来，各国历次地震对人类造成了严重灾害，通过总结大量的经验教训，促使结构抗震设计不断发展。建筑抗震的实践表明，一个地震区建筑物，如果没有良好的建筑总体布置方案，单靠结构抗震计算和抗震的构造措施，在较强烈的地震作用下，仍是难以取得建筑抗震的较好效果，甚至减轻不了建筑物的震害程度。因此，只有建筑设计与建筑抗震设计有机地结合起来，建筑抗震设计水平才能达到一个比较完善的高度。

1目前我国抗震设计中存在的不足

通过多年对于建筑抗震设计的研究，我国逐渐形成了自己的一套较为先进的抗震设计方法而且日益成熟，但是也有许多考虑欠妥的地方，需要我们今后加以完善。首先，与国外规范相比，我国抗震规范在对关系的认识上还存在一定的差距。美国UBC规范按同样原则来划分延性等级，但在高烈度区推荐使用高延性等级，在低烈度区推荐使用低延性等级。这几种抗震思路都是符合规律的，而目前我国将地震作用降低系数统一取为2.86，而且还把用于结构截面承载能力设计和变形验算的小震赋予一个固定的统计意义。另外，我国规定的“小震不坏，中震可修，大震不倒”的三水准抗震设防目标也存在一定的问题。该设防目标对甲类、乙类、丙类这三类重要性不同的建筑来说，并不都是恰当的。最后，由于不同类别建筑的不同重要性，不宜再笼统的使用以上同一个性态目标。此外，还应该考虑建筑所有者的不同要求，选择不同的设防目标，从而做到在性态目标的选择上更加灵活。

2高层建筑抗震设计中经常出现的问题

2.1部分建筑物高度过高

按我国现行高层建筑混凝土结构技术规程规定，在一定设防烈度和一定结构型式下，钢筋混凝土高层建筑都有一个适宜的高度。在这个高度，抗震能力还是比较稳妥的，但是目前不少高层建筑超过了高度限制。在震力作用下，超高限建筑物的变形破坏性会发生很大的变化，建筑物的抗震能力下降，很多影响因素也发生变化，结构设计和工程预算的相应参数需要重新选取。

2.2地基的选取不合理

由于城市人口的增多和相对空间的缩小，不少建筑商忽略了这一问题，哪里商业空间大就在哪里建。高层建筑应选择位于开阔平坦地带的坚硬土场地或密实均匀中硬土场地，远离河岸，不应垮在两类土壤上，避开不利地形、不采用震陷土作天然地基，避免在断层、山崖、滑坡、地陷等抗震危险地段建造房屋。高层建筑的地基选取不恰当可能导致抗震能力差。

2.3材料的选用不科学，结构体系不合理

在地震多发区，采用何种建筑材料或结构体系较为合理应该得到人们的重视。由于我国建筑结构主要以钢筋混凝土核心筒为主，变形控制要以钢筋混凝土结构的位移限值为基准。但因其弯曲变形的侧移较大，靠刚度很小的钢框架协同工作减小侧移，不仅增大了钢结构的负担，而且效果不大，有时不得不加大混凝土的刚度或设置伸臂结构，形成加强层才能满足规范侧移限值。

2.4较低的抗震设防烈度

许多专家提出，现行的建筑结构设计安全度已不能适应国情的需要，建筑结构设计的安全度水平应该大幅度提高。我国现行抗震设防标准是比较低的，中震相当于在规定的设计基准期内超越概率为lO%的地震烈度，较低的抗震设防烈度放松了高层建筑的抗震要求。

2.5建筑外形与平面功能影响结构布置

现在某些政府规划部门领导根本不懂结构，纯粹为了形象美观而对建筑设计指指点点，从而使建筑偏离了建筑设计师的最初理念，你对他提出的修改意见不予理会，你就通不过。还有某些建筑设计师根本就缺乏抗震设计的概念，在高烈度区设计出高层建筑的大悬挑，这既增加了工程造价，有埋下了安全隐患，不负责任的叫嚣“没有做不出的结构”，那要看付出的代价和收获是不是对等。

3高层混凝土建筑抗震结构设计策略

3.1高层混凝土建筑的结构体系选择

高层建筑结构应根据建筑使用功能、房屋高度和高宽比、抗震设防类别、抗震设防烈度、场地类别、地基情况、结构材料和施工技术等因素，综合分析比较，选择适宜的结构体系。高层建筑钢筋混凝土结构可采用框架、剪力墙、框架-剪力墙、筒体和板柱-剪力墙结构体系。

框架结构可为建筑提供灵活布置的室内空间。当建筑物层数较少时，水平荷载对结构的影响较小，采用框架结构体系比较合理；框架结构属于以剪切变形为主的柔性结构，使用高度受到限制，主要用于非抗震设计和层数相对较少的建筑中。剪力墙结构中，剪力墙沿横向、纵向正交布置或多轴线斜交布置，由钢筋砼墙体承受全部的水平荷载和竖向荷载，属于以弯曲变形为主的刚性结构。该种结构的抗侧力刚度大，在水平力作用下侧向变形小，空间整体性好。但剪力墙结构自重大，建筑平面布置局限性大，难以满足建筑内部大空间的要求。因此更多地用于墙体布置较多，房间面积要求不太大的建筑物中，既减少了非承重隔墙的数量，也可使室内无外露梁柱，达到整体美观。

框架――剪力墙结构是指在框架结构中的适当部位增设一些剪力墙，是刚柔相结合的结构体系，能提供建筑大开间的使用空间，是由若干道单片剪力墙与框架组成。在这种结构体系中，框架和剪力墙共同承担水平力，但由于两者刚度相差很大，变形形状也不相同，必须通过各层楼板使其变形一致，达到框架和剪力墙的协同工作。从受力特点看，剪力墙是以弯曲变形为主，框架是以剪切变形为主，由于变位协调，在顶部框架协助剪力墙抗震，在底部剪力墙协助框架抗震，其抗震性能由于较好地发挥了各自的优点而大为提高。因此可以适用于各种不同高度建筑物的要求而被广泛采用。板柱-剪力墙结构，由于在板柱框架体系中加入了剪力墙或井筒，主要由剪力墙构件承受侧向力，侧向刚度也有很大的提高。这种结构目前在7、8度抗震设计的高层建筑中有较多的应用，但其适用高度宜低于一般框架-剪力墙结构。

3.2减少地震发生时能量的输入

在具体的设计中，积极采用基于位移的结构抗震方法，对具体的方案进行定量分析，使结构的变形弹性满足预期地震作用力下的变形需求。对建筑构件的承载力进行验收的同时，还要控制建筑结构在地震作用下的层间位移限值；并且根据建筑构件的变形和建筑结构的位移之间的关系，确定构件的变形值；根据建筑界面的应变分布以及大小，来确定建筑构件的构造需求。对于高层建筑，在坚固的场地上进行建筑施工，可以有效减少地震发生作用时能量的输入，从而减弱地震对高层建筑的破坏。

参考文献：

[1]伊小群.高等民用建筑结构的抗震设计探讨[J].中国高新技术企业，2010，（20）.

抗震结构设计篇4

关键词：人防结构；抗震结构；设计；比较

中图分类号：S611文献标识码：A

引言

从根本上说的建筑施工都是以减少震动危害为目的的，因此具有一定程度的相同点，同时由于二者所承受的震动性质不一致，因此实施上设计手段也存在差异。

一、建筑工程人防结构设计与抗震结构设计的内容

（一）建设工程人防结构设计

人防建筑结构在建筑施工之前需要进行系统的结构设计，结构设计必须进行科学的数据分析和实地勘探考察，设计质量与施工质量二者有明显的关系。科学的结构设计能够产生相应的人防效果，在战争时期和和平时期都能够对群众的生命财产起到保护作用。从目前的施工建设经验分析，主要存在的人防结构设计手段有掘开式人防工程和暗挖式人防工程两种，其中掘开式人防工程又包括单建式人防工程和附建式人防工程，而暗挖式人防工程则包括坑道式和地道式两种。

（二）建设工程抗震结构设计

虽然我国的地震发生概率比较小，地震带来的危害较之地震频发国家来说相对较小，但是为了保证建筑物使用质量，确保用户的人身财产安全，减少地震发生时的重大人身伤亡，进行必要的抗震结构设计也是必不可少的，尤其是对于地震发生概率比较高的省份来说，更应该成为建设施工的重点。现有的建设施工安全文件中，规定安全性指标是指建筑工程结构在正常设计、施工和使用条件之下，能够承受在施工与使用情况下出现的各种荷载或变形，特殊情况下发生的偶然荷载或突发事件要保证在发生事件前后结构的稳定性能不变。而适应性指标主要是指在建筑结构正常使用的情况下能够在规定使用期限内其结构不产生变形、裂缝和振动等。

二、设计原则对比

从理论上分析，无论是人防结构还是抗震结构都是以提高抗震动带来的危害为基础，他们的施工特点都是提高建筑物的抗震动能力，保证在遭受到重大震动时建筑物能够最大程度的保持完好，从这一方面来说，二者都遵循“强柱弱梁”、“强剪弱弯”等基本设计原则。此外，二者的结构设计理念都尊重整体建筑的协调性和合作性。以往的建设施工实践表明，即使整体的建构设计都符合基本的承受系数标准，但是只要存在一个环节甚至是一个小结构的弱承受能力，在地震等灾害发生时，该小的薄弱环节就成为灾难发生的源泉，这一点与工程力学上所讲的应力集中现象类似。按照物理学力的基本原理，我们发现建筑结构的内部各个组成部分具有一定的收缩系数标准，换句话说，施工人员可以通过提高建筑内部的动能运动和吸收能力，来减少外部受到的动能威胁，从而降低外部震动对建筑物带来的严重破坏，或者降低危害系数。基于这一理论，建筑施工人员可以从动能力量转换角度出发，进行设计施工。例如可以充分地利用结构受弯构件或大偏心受压构件的变形吸收动荷载的能量，通过缓冲作用减轻各个构件支座截面的抗剪负担和受力柱的抗压负担，以确保建筑结构在完全曲屈服前不再出现另外的剪切力破坏，在屈服后还具有足够的延性以保证构件形成最终的塑性破坏，从而达到提高建筑结构整体承载力的目的。

三、设计方法的对比

从物理学角度分析，人防结构设计主要是提高其的承受能力，因此，它的设计方法也是从物理学应用实际出发，现行主要的设计方法是采取等效静荷载的办法展开设计分析工作。由于建筑抗震结构设计是基于拟建工程结构在施工或使用的条件下的设计过程，建筑结构构件在各种动荷载的综合作用下，结构构件振型与相应静荷载作用下挠曲线非常相似，而且在动荷载的作用下建筑结构构件的破坏规律与相应的静荷载作用下的破坏规律也相似，因此在动力分析过程中，可以通过将建筑结构构件进一步简化为一种单自由度体系，查表可得相应的动力系数，以动力系数与动荷载峰值相乘得到等效静荷载。这样一来，建筑结构构件相当于在等效静荷载的作用下，而其各项内力就是在各种动荷载作用下的内力最大值。此外，提高人防结构的质量，不仅要选用科学的设计方案，还需要选用具有一定承受力和荷载力的高效建筑结构材料，现在施工单位为了提高原有建筑材料的使用效果，通常在建筑材料内加入材料强度综合调整系数予以调整修正，最后通过建筑结构构件在综合动荷载作用下，在其变形极限允许延性比加以控制，按照允许延性比进行弹塑性能的验算得到最终的设计结果。

由于地震灾害的破坏力大，而且地震灾害具有不可预测的性质，因此对于地震灾害的预防工作，在建筑施工过程中难度系数非常高。现有的抗震结构设计理念基本可以概括为，抗震建筑物能够在较低级别的地震灾害中确保质量安全，不发生破坏，而在相对高的地震灾害发生时，出现细微的破坏性，但是可以通过后期的修补和维护继续居住，在较高级别的地震灾害发生时，建筑物能够保证不坍塌，内部居住居民可以安全撤离，减少地震发生时的破坏力，但是建筑物无法进行二次使用，需要在灾后进行重建。这种设计理念与人防结构设计之间存在差异性，人防结构设计的方法一般先取小震地震动参数计算结构弹性下的地震作用效应，进行相关的结构构件截面承载力的验算，然后是对大震下的结构弹塑性变形力验算完成二阶段设计要求，最后通过应用工程结构概念设计和抗震构成措施来完成大震不倒的第三水准设计要求。

四、提高延性的设计构造措施

（一）核武器与常规武器爆炸均是偶然性荷载，有很大量值，作用时间较短以及逐渐衰减的特征，弹塑性工作阶段就是结构构件承受动荷载时，结构构件具有较大的延性，有利于吸收动能和抵抗动荷载。人防结构设计时，构造上应采取“强剪弱弯”“强柱弱梁”“强节点弱构件”的设计原则。如何充分利用受弯构件和大偏心受压构件的变形吸收武器爆炸动荷载作用的能量，以减轻支座截面的抗剪与柱子抗压的负担，确保结构在屈服前不出现剪切破坏和屈服后有足够的延性，最终形成塑性破坏，提高结构的整体承载能力；又如受弯构件应双面配筋，对承受动荷载作用下可能的回弹和防止在大挠度情况下构件坍塌十分重要。

（二）对梁、柱剪跨比和梁、柱剪压比及柱轴压比都要求在合理的范围内，规范中也有相关的规定。在塑性铰区需配置足够的箍筋，可约束核心混凝土，显著提高塑性铰区混凝土的极限应变值，提高抗压强度，防止斜裂缝的扩展，能够充分发挥塑性铰的变形和耗能能力，提高梁、柱的延性；同时钢箍作为纵向钢筋的侧向支承，阻止纵筋压屈，使纵筋充分发挥抗压强度。避免地震作用下框架柱过早地进入屈服阶段，就必须增大屈服时柱的变形能力，提高柱的延性和耗能能力，全部纵向钢筋的配筋率不应过小。

（三）强剪弱弯。适筋梁或大偏压柱，在截面破坏时可以达到较好的延性，可以吸收和耗散地震能量，使内力重分布得以充分发展;而钢筋混凝土梁柱在受到较大剪力时，往往呈现脆性破坏。所以在进行框架梁、柱设计时，应使构件的受剪承载力大于其受弯承载力，使构件发生延性较好的弯曲破坏，避免发生延性较差的剪切破坏，而且保证构件在塑性铰出现之后也不过早剪坏，这就是“强剪弱弯”的设计原则，它实际上是控制构件的破坏形态。

结语

综上所述，从目前的建筑施工现状调查数据分析，我国的建筑设计越来越重视人防结构和抗震结构的设计质量，尤其是在遭受到两次重大地震和如今局势的影响之下，用户对二者施工的质量要求也相对提高。

参考文献：

抗震结构设计篇5

关键词：高层；结构；抗震；延性；设计

中图分类号：TU2文献标识码：A

1.概述

随着经济发展的不断加速，商业圈里的商务楼楼层是越来越高，住宅小区的民居建筑也紧随其后，动辄百余米的几十层建筑已经屡见不鲜。如果说以前人们对建筑物抗震缺乏直观的认识和理解的话，那么自汶川地震之后，玉树、雅安、鲁甸地震给人们带来的冲击和影响就十分的直接了。因此，对高层建筑的抗震性要求已经是检验目前高层建筑设计合格与否的一个重要环节。

2.高层建筑结构抗震原则

针对抗震要求而言，不同的建筑有不同的抗震具体要求，结构工程师也根据建筑的不同用途进行了相应的抗震性设计，基本上掌握的是“小震无伤、中震可修、大震不倒”的实际应用效果，而且，国家颁布的《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）中对建筑物抗震也提出了具体的强制性要求，一般民用建筑的抗震烈度以6、7、8、9度为主。尤其是针对高层建筑而言，要求高层建筑在遭遇地震时，结构在保持一定承载能力的条件下通过自身的塑性变形来吸收地震带来的冲击能量，进而达到缓冲地震波的效果，提高建筑结构的整体抗震能力。

3.建筑结构抗震延性设计原理

在地震过程中，很多建筑物的建筑结构都处于不稳定状态，而高层建筑由于其高度的问题，建筑结构处于弹塑性状态表现较为明显，而建筑进行结构抗震延性设计后，能在建筑材料、结构达到荷载作用依然能具备一定的变形能力，通过这种变形，降低了结构的整体刚度，使结构在地震作用下的反应减小，然后利用结构的弹塑性变形来吸收和消耗地震能量，从而缓冲地震带来的强冲击力，以确保结构本身不会出现整体坍塌。

4.高层建筑抗震结构设计的基本原则

4.1结构构件必须具备必要的强度和韧度。

结构构件是结构抗震延性设计的必要组成，这些构件自身必须要保证具备一定的承载力，这样使其具备一定的稳定性，另外，针对地震来临时出现的结构弹塑性状态变化，结构构件也应同时具备一定的韧性或延伸性方面特点，以便能对应一段时期的结构弹塑性或异形变化。

4.2对结构薄弱环节应采取辅助措施

高层结构完成抗震延性设计之后，对应地震冲击的能力已经加强，但是就实际地震情况而言，一次较大地震之后伴随的余震冲击仍然不少，而且有的余震震级与主震震级几乎相差无几，而抗震延性设计在主震的冲击过后已经使建筑自身处于弹塑性状态了，一旦连续性余震来临的话，对于建筑自身的安全系数将直线下降。所以，必须要针对这一主要的薄弱环节采取相应的措施，确保高层建筑不仅在主震来临时尽量减少冲击，而且也要具备一定的对应余震的能力。

5.高层建筑抗震延性设计中常见问题

5.1降低抗震标准

这是高层建筑抗震设计中唯一一个人为因素，因为《建筑抗震设防分类标准（GB50223-95）》中的相关抗震工艺要求，涉及抗震设计的工程投入将是一笔不小的投资，个别建设方要求设计单位从设计环节上进行降低抗震标准的设计，变相的降低建筑成本，但是这样做给建筑结构的抗震性带来了严重的影响，进而给人民群众生命财产安全带来了严重的隐患。

5.2忽视抗震缝设置

对于高层结构而言，虽然建筑材料是一样的，但是其结构刚度随着建筑高度的变化已经发生了相应的变化，在进行抗震延性设计过程中虽然对这一情况进行了有效的控制，但是由于高层建筑普遍存在着房屋结构不同的特点，而且有的房屋还存在着错层设计，所以按照《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程（JGJ3-91）》中表2.2.3的相关要求，要在建筑相关部位和结构处进行抗震缝设置。

5.3超设计标准建筑施工

高层结构抗震延性设计，是一项较为严谨的专业性设计，是根据建筑设计规划图来进行操作的，且因为高层建筑受到高度因素的影响，相应层级的抗震设计标准是不同的，但是由于建设方为了增加实际建筑面积和使用面积，任意变更建筑设计图纸，从而导致了有的层级虽然也进行了抗震延性设计，但是跟原有结构并不能成为一体，让这种设计形同虚设一般。

5.4对建筑物土层结构掌握不准确

在进行抗震设计之前，要对建筑作业面的土层结构进行实地勘验，根据土层实际情况制定地上结构，尤其是高层结构的抗震延性设计标准，这样能有效地让地震波来临时的建筑弹塑性状态与土层特点二者相互融合，所以，在结构设计初期的建筑论证阶段，有必要对建筑一定范围内的土层结构进行地质地貌数据分析，根据分析结果来作为抗震延性设计的重要参考数据。

5.5有效防止瞬间脆性伤害

高层结构的抗震延性设计主要防御的是地震发生时的瞬间脆性伤害，由于目前建筑物大量的使用了钢筋混凝土结构，尤其是高层建筑中，钢筋和混凝土在建筑底部受到作用力时，在高空的脆性作用是很明显的，再加上地震的瞬间冲击波力量，如果不对高层结构进行抗震延性处理的话，高层建筑在受到地震冲击的时候轻则出现脆性裂痕，重则会瞬间倒塌。而延性设计恰恰是对这种脆性伤害进行了全接触面的缓冲，无论在哪个节点上，脆性伤害力在与具备抗震延性结构接触的时候，被分化了作用力的瞬间伤害力度，从而有效地降低了地震带来的冲击和余震带来的连贯性持续伤害。

6.提高高层建筑抗震延性的措施

要使结构具有延性，就必需保证框架梁柱有足够的延性，而梁柱的延性是以其截面塑性铰的转动能力来度量的。因此框架结构抗震设计的关键是梁柱塑性铰设计。

6.1“强剪弱弯”

适筋梁或大偏压柱，在截面破坏时可以达到较好的延性，可以吸收和耗散地震能量，使内力重分布得以充分发展；而钢筋混凝土梁柱在受到较大剪力时，往往呈现脆性破坏。所以在进行框架梁、柱设计时，应使构件的受剪承载力大于其受弯承载力，使构件发生延性较好的弯曲破坏，避免发生延性较差的剪切破坏，而且保证构件在塑性铰出现之后也不过早剪坏，这就是“强剪弱弯”的设计原则，它实际上是控制构件的破坏形态。

6.2梁、柱剪压比限制

当构件的截面尺寸太小或混凝土强度太低时，按抗剪承载力公式计算的箍筋数量会很多，则箍筋在充分发挥作用之前，构件将过早呈现脆性斜压破坏，这时再增加箍筋用量已没有意义。因此，设计中应限制剪压比即梁截面的平均剪应力，使箍筋数量不至于太多，同时，也可有效地防止斜裂缝过早出现，减轻混凝土碎裂程度。这实质上也是对构件最小截面尺寸的要求。

6.3箍筋

震害表明，梁端、柱端震害严重，是框架梁、柱的薄弱部位。所以按照强剪弱弯原则设计的箍筋主要配置在梁端、柱端塑性铰区，称为箍筋加密区。在塑性铰区配置足够的箍筋，可约束核心混凝土，显著提高塑性铰区混凝土的极限应变值，提高抗压强度，防止斜裂缝的开展，从而可充分发挥塑性铰的变形和耗能能力，提高梁、柱的延性；而且钢箍作为纵向钢筋的侧向支承，阻止纵筋压屈，使纵筋充分发挥抗压强度。所以规范规定，在框架梁端、柱端塑性铰区，箍筋必须加密。

7.结束语

高层建筑的抗震问题是关乎于人民群众生命财产安全的重大问题，专业设计人员在对建筑进行设计的时候必须充分考虑这一点，而施工人员在施工过程中必须严格按照相关工艺标准进行工程施工，这样的高层建筑才是符合抗震要求的合格的民生工程。

参考文献：

[1].张波.高层结构抗震延性设计[J]，《江西建材》2014年第13期：26；

[2].于孝军.高层建筑抗震设计中存在的若干问题及对策[J]，《中国科技纵横》2014年第2期：160；

抗震结构设计篇6

关键词：建筑抗震场地地基建筑类型抗震结构体系

随着现代社会经济的高速发展，城市数量规模不断扩大，现代化程度不断提高，由地震引起的生命、财产损失越来越严重。如2008年的汶川地震，遇难失踪人数超8．7万，造成的直接经济损失达8451亿元人民币。而在地震造成的损失中，房屋的损失很大，民房和城市居民住房的损失占总损失的27．4％，包括学校、医院和其他非住宅用房的损失占总损失的2O．4％。由此可见，控制震害损失已成为工程结构抗震设计的重要内容。

根据当前的震害经验和理论认识，良好的抗震设计能够帮助国家和人民减少许多不必要的灾难。我国依据自己的国情，坚持建筑结构抗震设防的原则是：“小震不坏，中震可修，大震不倒”，即在多发的小震作用下，建筑结构应基本处于弹性阶段，不发生破坏；在罕遇的大震作用下，允许结构产生一定程度、乃至严重破坏，但应确保建筑结构物的整体安全，防止倒塌。本文结合实践工作，对建筑抗震结构设计方面进行探讨。

一、场地地基的选择

选择建筑场地时，应根据工程需要，拿捏地震活动情况和工程地质的有关资料综合评价。对不同的场地，应分析其作为天然地基时的抗震承载力，如为软弱土(软土、液化士)，则应分析其震陷、震动液化可能性与液化危害度。必要时，可以按规范采取相应的地基或基础处理措施，如桩基、地基加固处理、或基础与上部结构处理等。对于场地范围内的地震断裂，规范要求根据地震烈度(8度以上)、断裂的地质历史和场地上的厚度来确定避让距离。宜选择对建筑抗震有利的地段；避开对建筑不利的地段，当无法避开时，取适当的抗震措施；不应在危险地段建造甲、乙、丙类建筑物。

二、建筑类型的选择

建筑的体型要简单，平立面布置宜规则。体型简单和规则的建筑，受力性能明确，设计时容易分析结构在地震作用下的实际反应及其内力分析，且结构细部的构造也易于处理。所以这类结构遭遇地震后其震害相对都较轻。反之，建筑体型不规则，平面上曲出凹进，立面上高低错落。易于形成刚度和强度上的突变，引起应力集中或变形集中，也容易形成薄弱环节，往往造成比较严重的危害。

建筑的平、立面刚度和质量分布力求对称。建筑的刚度和质量分布不对称、即使在地面平动分量作用下也会发生扭转振动，从而造成比较严重的危害。所以，整个建筑或其独立单元应力应求刚度、质量的对称，使其质心与刚心重合或偏心很小。

建筑的质量和刚度变化要均匀。建筑的质量和刚度沿竖向分布往往是不均匀的、例如，由于建筑的竖向收进，地震时收进处上、下部分振动特性不同，易于在收进处的横隔层(楼板)产生应力突变．使竖向收进的凹角处产生应力集中；设计时对上述质量和刚度沿竖向分布不连续的情况应加以限制、采取必要的构造措施。

三、选择合理的抗震结构体系

避免因局部削弱或突变而形成薄弱部位产生过大的应力或塑性变形集中，结构体系各构件之间的连接应保证结构的整体性(采用圈梁，构造柱，芯柱，配筋砌体等)；非结构构件应保证其合理设置和与主体结构的可靠连接与锚固。同时，抗震结构的材料应满足其强度等级，或延性与韧性，施工应满足施工顺序和施工质量上的特殊要求。总之，设计时应选择合理的抗震结构体系。抗震建筑结构体系应根据建筑物的重要性、设防烈度、房屋高度、场地、地基、基础、材料和施工等因素，经过技术、经济条件比较综合确定。首先宜有多道抗震防线．应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构体系丧失抗震能力或对重力荷载的承裁能力。所谓多道抗震防线，是指在一个抗震结构体系中，一部分延性好的构件在地震作用下，首先达到屈服．充分发挥其吸收和耗散地震能量的作用，即担负起第一道抗震防线的作用，其他构件则在第一道抗震防线屈服后才依次屈服，从而形成第二、第三或更多道抗震防线．这样的结构体系对保证结构的抗震安全性是非常有效的。同时底框建筑底层高度不宜太高，应控制在4．5m以下。高度加大．底层刚度减小，重心提高，使框架柱的长细比增大，更容易产生失稳现象。而且由于高度较大，很多建筑房间被业主一层改成了两层．造成了较大的安全隐患。宜具有合理的刚度和强度分布，避免因局部削弱或突变形成薄弱部位．产生过大的应力集中或塑性变形集中；可能出现的薄弱部位，应采取措施提高抗震能力。

四、处理好非结构构件

非结构构件在抗震设计时往往未给予充分注意。处理不当时，容易造成地震时倒塌破坏重要设备，甚至造成主体结构倒塌。非结构构件可分为下列三种类型：首先，对于女儿墙、厂房高低跨封墙、雨篷、等附属构件、应与主体结构有可靠的连接，以避免地震时倒塌伤人，特别是人流出入口、通道、重要设备附近等处，应注意加强抗震措施。其次，由于旧护墙、内隔墙和框架填充墙等非承重墙体的存在，改变主体结构的动力性质(减少自振周期，增大地震作用)；改变主体结构侧向刚度的分估，从而改变地震作用在各抗侧力构件之间的分配。带填充墙的框架会吸收更多的地震作用和消耗地震能量、而不带填充瑞的框所受到的地震作用比带填充墙的减小，对上述非承重墙体对结构抗震的不利或有利影响应予以考虑，避免不合理的设置以导致主体结构的破坏最后，装饰贴面与主体结构应有可靠连接，以避免吊顶塌落伤人，如果不可避免的话，应有可靠的防护措施。