抗震设计的重要构件篇1

关键词：地震，抗震设计，结构

1建筑抗震设计的必要性

地震是地壳运动在某些阶段发生急剧变化时的一种自然现象。据统计，全世界每年发生的地震约达五百万次，其中绝大多数地震由于发生在地球深处或者它所释放的能量小而人们难以感觉到；而人们感觉到的地震，也即有感地震，仅占总量的1%左右；能造成灾害的强烈地震则为数更少，平均每年十几起。然而，就是这些每年为数不多的地震，却给人们带来了无可挽回的巨大经济财产损失和触目惊心的人身伤亡事故。据有关方面对世界上130次伤亡巨大的地震震害资料所做的统计表明，95%以上的伤亡是因为无抗震能力或抗震能力低的建筑物倒塌而造成的。如果建筑物具备优良的抗震性能，震害将被极大地减小。同时发生在2003年5月的阿尔及利亚地震（21日）和日本地震（26日）就是一个典型案例：阿尔及利亚地震强度为里氏6.2级，造成2274人死亡，11452人受伤，20万人无家可归，财产损失高达4000亿第纳尔（约合50亿美元）。日本地震强度为里氏7级，地震仅造成一百多人受伤，没有人员死亡的报告，也没有造成房屋倒塌。

造成上述反差的原因在于：日本是个多地震国家，政府一贯重视建筑物抗震设计，其防震设施和技术相当先进，建筑物通常具备了抗御7~8级地震的能力；而阿尔及利亚当地房屋建筑质量普遍低劣，抗震性能差，地震时易坍塌。由此可见，对建筑物进行有效的抗震设计是减轻地震灾情最有效、最根本的措施。

2“结构抗震概念设计”的含义

实际建筑结构及其在强震作用下的破坏过程是很复杂的，目前难以对此进行较为精确而可靠的计算。因此，20世纪70年代以来，各国标准强调了工程技术人员必须重视“结构抗震概念设计”，即根据地震灾害调查、科学研究和工程经验等所形成的基本原则和设计思路，进行建筑结构的总体布局并确定细部构造。这种设计理念将有助于明确结构抗震思想，不但有利于提高建筑结构的抗震性能，而且也为有关抗震计算创造有利条件，使计算分析结果更能反映今后地震时结构的实际地震反应。

3抗震概念设计的基本原则

3.1选择对抗震有利的场地和地基

建筑物的抗震能力与场地条件有密切关系。历次地震调查表明，同类型的建筑物，由于建造场地不同，破坏程度会有很大差别。应避免在地质上有断层通过或断层交汇的地带，特别是有活动断层的地段进行建设。

3.2合理规划，避免地震时发生次生灾害

地震造成的次生灾害有时会比地震直接造成的社会损失更大。避免地震时发生严重的次生灾害，是抗震工作的一个很重要方面。在地震区的建筑规划上应使房屋不要建得太密，房屋的距离以不小于1~1.5倍房屋高度为宜，以便为地震时人口疏散和营救以及为抗震修筑临时建筑留有余地。要避免房高巷小，以免地震时由于房屋倒塌而通路阻塞；公共建筑物更应考虑地震疏散问题，一般可与防火疏散同时考虑。

3.3选择合理的抗震结构方案

建筑结构体系应根据建筑抗震设防类别、抗震设防烈度、建筑高度、场地条件、地基、结构材料和施工等因素，经技术、经济和使用条件综合比较后确定。所选定的结构体系应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径，具备必要的抗震承载力、良好的变形能力和消耗地震能量的能力，避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力；对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高抗震能力。

3.4非结构构件的处理

非结构构件包括建筑非结构构件和建筑附属机电设备及其与结构主体的连接等。建筑非结构构件，一般是指在结构分析中不考虑承受重力荷载以及风、地震等侧立荷载的构件，如内墙壁、楼梯踏步板、框架填充墙、建筑墙版等。然而，在地震作用下，建筑中的这些构件会或多或少地参与工作，从而可能改变整个结构或某些构件的刚度、承载力和传力路线，产生出乎意料的抗震效果，或者造成未曾估计到的局部震害。因此，有必要根据以往历次地震中的宏观震害经验，妥善处理这些非结构构件，以减轻震害，提高建筑的抗震可靠度。

3.5结构材料的选择

地震对结构作用的大小，几乎与结构的质量成正比。质量小、地震作用就小，震害就轻。要减轻建筑物的质量，就要求在满足强度下，尽量采用轻质材料来构建主体结构和围护结构，以使房屋的重心尽量降低，减小地震所承受的地震弯矩。

3.6施工质量控制

施工质量是否符合设计要求，将直接影响建筑的实际抗震能力。在设计中，一方面要对材质、强度、施工技术等提出具体要求；另一方面，也要从设计上为使施工中能保证质量和便于检查创造条件。

3.7地震反应观测系统

为监测建筑的地震反应特性以供应急决策和工程抗震科研之用，对抗震设防烈度为7、8度和9度，高度分别超过160m、120m和80m的高层建筑，应设置建筑结构的地震反应观测系统，设计时应留有观测仪器和线路的安装位置。

4结束语

地震是一种突发式的自然灾害现象，从世界各国减轻地震灾害所采取的措施来看，主要有三条：一是加强地震预报，力争在地震发生前采取行动以减少损失；二是在设计和施工方面提高各类建筑物对地震的抵抗能力，包括对已建建筑进行抗震能力鉴定及加固；三是加强地震时应急指挥和救援工作。总之，从各个环节上重视和把关，把地震灾害尽力降到最小、最轻。

参考文献：

[1]GB50011-2001，建筑抗震设计规范[M].北京：中国建筑工业出版社，2008[2]GB50007-2002，建筑地基基础设计规范[M].北京：中国建筑工业出版社，2002.

[3]黄存汉.建筑抗震设计技术措施[M].北京：中国建筑工业出版社，2001：29-31.

[4]韦定国.抗震结构设计[M].武汉：武汉理工大学出版社，2004：69-71.

抗震设计的重要构件篇2

（一）支座破坏，是指上部结构所产生的地震惯性力通过支座构件传递到下部结构，当传递的荷载强度超出支座构件的设计强度值时，支座发生破坏的现象。对于桥梁的下部结构，支座的破坏消解了大部分的地震力，避免了地震力传递至墩台结构，避免了桥梁下部主体结构的损害程度，但同时支座的破坏可能会引起落梁等进一步的桥梁震害，

（二）落梁破坏，是指桥梁的梁板构件在地震时发生的水平位移超出梁板端部的支撑长度时发生梁体掉落的现象。落梁现象发生地震时在桥墩之间相对位移过大、支座丧失约束能力、梁的有效支撑长度不足、梁间碰撞剧烈等情况下。

二、桥梁抗震设计的基本原则

要达到合理抗震的设计目标要求，桥梁设计工程师需要深入的了解影响结构对地震反应的基本因素，并拥有丰富的工程经验，在符合现行规范的前提之下充分发挥主观的创造能力。基于目前的工程理论知识和历次桥梁地震灾害的经验教训，桥梁工程的抗震设计要遵循一些基本的设计原则。

（一）工程建设场地的选择桥梁工程的建设场地尽量选择地质情况稳定的地方，尽量选择土质坚硬的区域，避免地震时可能发生的松软场地的地基失效现象。

（二）结构体系的整体性和规则性桥梁结构较好整体性可以有效的防止桥梁构件在地震发生时的掉落，并能是结构发挥良好的空间作用，因此尽量采用连续的桥梁上部结构以保证桥梁的整体性。除此之外，桥梁结构的布置还要做到尺寸、刚度和质量的均匀、规整及对称，避免突然的变化引起地震力的集中。

（三）结构及构件的强度和延性的提高地震时桥梁结构的破坏源自于地震引起的桥梁结构的震动，在桥梁抗震的设计中除了要尽量减少地震力从地基传递至桥梁结构，还要使桥梁结构本身具备足够的强度和延性，来抵抗非预期破坏的发生。在现有技术条件下，在尽量不增加结构自身重力和不改变结构刚度的前提之下，提高桥梁结构的强度与延性两种方式是提高桥梁结构抗震能力的有效途径。结构的刚度、强度与延性是保证结构整体抗震能力的三个主要参数要素，刚度可以有效的控制结构变形，而延性可以有效的控制强度与刚度在反复地震力作用下的衰退现象。

（四）能力设计的原则能力设计思想强调强度安全度差异，即在不同构件，如延性构件和能力保护构件，和不同破坏模式，如延性破坏和脆性破坏模式之间建立各自不同的强度和安全度。通过强度与安全度的差异化，确保桥梁结构在地震的作用下以延性形式进行反应，避免发生脆性的破坏模式。类似于建筑抗震设计中的强柱弱梁，强剪弱弯和强节点弱构件的抗震设计思想

（五）设置多道抗震防线采用冗余设计的思想，尽量使桥梁结构具备多道抵抗地震力的防护体系，以便在第一道抗震防线发生破坏后，有备用的第二道防线用于支撑桥梁结构的抗震需求，避免发生严重的桥梁损坏。例如在同时设置抗震锚栓与抗震挡块，可以有效的防止地震时落梁的发生。

三、桥梁抗震设计的几个方法

（一）桥梁抗震的概念设计抗震概念设计是指根据以往地震灾害和工程抗震的经验等获得的基本抗震设计原则和设计思想，用以提出正确地桥梁结构总体方案、材料的选择和细部的构造等，从而达到合理抗震的设计目的。合理抗震设计即要求设计出来的结构，在强度、刚度和延性等指标上拥有最佳的指标组合，使结构实现经济性和抗震设防的双重目标。桥梁抗震概念设计的主要任务是选择合适的抗震结构体系，一般是根据桥梁结构抗震设计的规范要求进行。对于采用延性抗震概念设计的桥梁，还包括延性类型选择和塑性耗能机制选择。桥梁抗震的概念设计十分重要，其为抗震设计的数值计算创造了有利条件，使计算分析结果能更好的反映地震时结构反应的真实情况。

（二）地震响应分析方法的改变随着人们对地震动力和结构动力不断了解，抗震设计的理论和地震响应的分析设计方法也发展出多种方法。从地震动的振幅、频谱和持时三要素来看，抗震设计的动力理论不但考虑了地震动的持时，而且还考虑了地震动中反应谱不能概括的其他特性，较之静力理论和反应谱理论有着更全面的优点。

（三）多阶段设计方法伴随着地震产生机理、地震的动特性及地震作用下各类结构破坏机理、动力特性和构件能力研究的不断深入，加上不同的结构在不同概率的地震作用预期下的性能目标的各不相同，促使着结构设计在设计原则、设防水准等多个方面进行着不断的改变和进步。桥梁工程的抗震设计也由原来的单一设防水准的一阶段设计，改进为双水准或三水准的两阶段和三阶段设计方式，甚至是基于结构性能的多水准设防、多性能目标准则设计方式。

四、结语

抗震设计的重要构件篇3

关键词：公路路线；抗震设计；减隔震设计；挡土墙

中图分类号：X734文献标识码：A

1.引言

我国的地震问题十分严重，尤其是在汶川地震发生之后，我国的相关部门都加强了公路抗震方面的要求。1989版的《公路工程抗震设计规范》和公路抗震研究，并不能很好地帮助我国灾区的重建工程好发展，需要更新的技术来支持【1】。在汶川地震发生之后，交通部就开始了灾区公路数据的调查，这一调查最终形成了公路抗震指南，这是对我国抗震设计进行指挥的行业标准。所以，针对现代化公路抗震的相关理论和现实需要，对抗震设计的方法进行了研究，希望对当前的抗震问题提供参考。

2.抗震设计的方法研究

公路的组成中，节点和线段是必不可少的部分。公路的节点多、线路长，覆盖面积很大，这就让抗震预案的编制工作任务加大，工程量增加，如果在公路抗震预案以及抗震设计中，能够预先对公路网的路线进行掌握，针对性的对各种路线进行抗震设计，通过不同的措施来进行抗震工作，这样就能够保障抗震的重点地段，也能够对普通的路段的抵抗性增强。这样就能够保障抗震的重点工作的科学性和实用性。所以，在进行抗震设计的过程中，必须对路线进行深入地研究【2】。

2.1公路路线抗震重要度

公路网络中很多的路线在抗震中是重点路线，根据统计学科学分析的方法建立数学模型，将抗震过程中对路线抗震有影响的各种指标进行综合和转化，最终形成代表性的指标，在这个指标的基础上对路线抗震程度进行准确的标识。

在对公路路线进行抗震程度的标准过程中，最主要的方法是主要成分分析法来进行研究，这种方法操作十分简单，非常适合在实践中对已有经验进行验证。

2.2抗震设防的主要方法

2.2.1抗震概念设计

在国际上，各个发达国家对于抗震都十分重视，因此对抗震的概念设计研究也相对深入。在对国外先进的抗震理念以及抗震的规范都进行借鉴的基础上，不断地完善我国现行的抗震规范和标准。在公路抗震结构设计有两个十分重要的问题，就是参数设计和概念设计的问题【3】。所谓抗震概念设计就是在概念上对总体的抗震工程进行决策；而参数设计则是对地震作用相爱的构件承受的强度进行计算和验算。二者在抗震过程中都是必不可少的，通过将两者加以结合的方式，极大地推进了抗震设计的成效。抗震设计必须重视抗震概念的设计，而在抗震的过程中又必须对抗震的工作进行指导，要对各种抗震思想合理应用，在应用的过程中需要符合实际情况，这样让计算工作和抗震工作都不至于盲目进行。因为在抗震的过程中存在很多的不确定性因素和突况，同时结构计算模型的假设也与实际的情况存在出入，在计算和理论上无法做到完全与实际相吻合。因此，在实际的抗震设计中，不能单纯地依靠数值的计算来对抗震的情况进行衡量。要真正做到减震，就必须在公路施工中注意下列情况：

(1)在公路的建设中要选择好的体系和材料，材料需要具备较强的延性。在抗震结构设计中要形成延性结构，通过结构的变形能力来加强抗震能力，让公路在强震影响下也能够忍受塑性变形而不会坍塌，从而达到经济合理的目标。

(2)在公路抗震施工中，需要减轻自身重量，因为如果烈度和场地条件允许，建筑物的质量就是决定地震灾害程度的关键。

(3)在公路建设中，抗震结构不能太大，结构不能太柔软，同时要符合位移限值的要求，因此设计结构上要最大程度将周期与场地土卓越周期避开，最好是大于卓越周期。

(4)在抗震设计中必须对混凝土结构构件进行合理的选择，对于构件的尺寸、配筋以及箍筋都要重视【4】。只有这样才能不断地增强公路结构中的整体性，不同的构件之间在连接上，也需要对其可靠程度进行检查，构建节点的承载力必须高于构件承载力，同时对应力相对集中的地方要多加注意。

(5)在路基基础的承载和刚度要求上更是要互相适应，同时确保路基基础能够对抗滑移转动。

2.2.2延性抗震设计

延性抗震的概念是在半个世纪前提出的，经过了半个世纪的发展，这一概念已经成为了抗震的设计规范。我国在2008年的抗震细则中也对这一概念进行了规定。在细则中增加了延性设计的有关规定，目的是通过这一概念提高我国公路结构非弹性变形的能力，防止结构在地震中坍塌。在08年汶川地震中，就出现了很多脆破坏的情况，这些情况说明了延性设计的作用。

对延性概念进行推广，在概率意义方面，抗震结构的延性能力增强，超过了对地震预期的弹性变形。单纯从理论上来说，延性需求的获得是需要通过弹塑性动力分析得到的，这样就会需要对非弹性变形问题进行研究，这就增加了抗震设计中的难度。

新西兰学者Park等在上个世纪提出了新的设计原则，就是能力保护原则，同时在新西兰最先对这个原则进行了应用。现在，新西兰已经成为能力设计方法应用最为深入的国家。在其他的国家，例如欧洲很多发达国家都将这一原则进行引入，先后在各个国家的抗震规范中进行了规定【5】。能力设计重视的是构件之间的安全度差异，然后在这种差异的基础上，发挥延性结构的作用，降低地震灾害。

能力保护的设计原则主要是在设计上改进结构，将构建承受的地震强度差异化，避免结构构件脆性问题。在能力保护设计原则基础上，延性抗震设计具有下列特点：

(1)在设计中需要对结构布局进行科学规划；

(2)对地震中会出现的塑性铰的位置进行选择，确保形成良好的塑性耗能机制；

(3)可以通过延性设计以及强度设计，增强潜在塑性铰位置的延性能力；

(4)通过适当的等级强度来防止预期会出现的脆性破坏模式，例如剪切破坏等，保证脆性构件和不适合用在耗能位置的构件不会出现在反应范围之内。

2.2.3减隔震设计

对公路进行减震设计目的是通过减震设置来提高对地震的对抗能力，将消能部件加入其中作为主要的抗震构件，同时也通过结构上的抗震设计来辅助抵抗地震的破坏。在这种方法中最大程度地降低结构承受的地震力和能量，延长结构周期，增加效能能力，从而达到减震的目的。表1对传统结构采用的延性抗震设计、减隔震设计以及结构控制进行了比较，从中可以看出它们的差别。

表1不同抗震技术的基本机理比较

2.3公路挡土墙的抗震设计

我国的地质特征决定了我国是多山的国家，很多公路在修建的过程中必须进行挡土墙的修建，所以公路减震设计中，低挡土墙的设计十分重要。

作为地震频发的国家，日本队挡土墙就进行了很好的应用，日本采用M-O法计算主动和被动土压力。充分的考虑了填土容重、黏聚力和超载对抗针效果的作用，对挡土墙的设计加以衡量。

（5）在挡土墙的设计过程中，路基的处理更多的是使用碎石土、粘性土和不容易风化的石块材料，这时候应该注意压实度需要符合现在的规范要求。

如果在建设路基的过程中使用的是砂性土，那么就需要加固和压实。在对挡土墙的抗震能力和稳定能力的计算中，抗滑移稳定系数应该保持在kc≥1.3范围内，而抗倾覆稳定系数则应该在ko≥1.5范围内。

在建设高速公路和一级公路的时候，挡土墙的建设不能使用砌片石。如果是其他等级的公路建设，如果基本烈度大于8度的时候干砌片石挡土墙的高度必须低于5m，二如果烈度超过9度，高度就要低于3m。

3抗震设计的展望

随着我国抗震技术的发展，抗震技术的应用进入新阶段。目前在抗震设计工作中，ANSYS软件发挥着重大的作用，这一软件在分析能力上更加强大，界面呈现更加直观，已经在力学结构中得到广泛应用。可以说ANSYS的大量应用，为抗震设计与分析都带来了极大的便利性，推动了抗震技术的发展【6】。

4结语

我国位于欧亚地震带上，是多震的国家，而我国的地震有自身的特点：烈度高、分布广、震源浅、伤亡大。汶川地震带来的伤害是警钟，我们需要总结经验教训，而我国新的《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/TB02-01-2008）的颁布推动着我国抗震设计的进一步发展，我国的抗震工作正向着新的高度迈进。

参考文献：

[1]曾辉.论桥梁的抗震设计及其在我国的应用[J].科技资讯.2011(02).

[2]刘健新,赵国辉,李加武.汶川地震及中国公路桥梁抗震设计规范的变迁[J].交通科学与工程.2012(01).

[3]李贞新,杨富成,赵君黎,冯苠,邬都.公路桥梁抗震设计规范修订原则的初步设想及关键技术研究(含长大桥梁)[J].公路.2013(05).

[4]W・PhillipYen,RichardA・Pratt.新的美国公路桥抗震设计指导规范[J].公路.2012(05).

[5]殷鹏程,叶爱君.从中美规范比较探讨桥梁结构抗震体系[J].工程抗震与加固改造.2011(03).

抗震设计的重要构件篇4

关键词：高层建筑结构；结构抗震；地震设防

Abstract:thestructureofthehigh-risebuildingisnecessarytoearthquakeisalsoveryimportantaspect,hasbeenimprovingoverallseismiccapacitybuildingconceptdesignisthefocusofattentionoftheconstructionindustry.Thisarticlefromthegoalofaseismicdesignofhigh-risebuildingearthquake-proofsummarizeddesignmethod.

Keywords:highbuildingstructure;Structureseismic;Seismicfortification

中图分类号：TU973+.31文献标识码：A文章编号：

0前言

高层建筑的发展与城市民用建筑的发展密切相关,城市人口集中、用地紧张以及商业竞争的激烈化,促进了人们对高层建筑的需求。地震是一种随机震动，有着难于把握的复杂性和不确定性，很难准确预测建筑物所遭遇地震的特性和参数。

1抗震设计目标

建筑所在地区的地震基本烈度，是指该地区今后50年内，在一般场所条件下可能遭遇超越概率为10%的地震烈度。抗震设防烈度是指按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地震烈度。我国《建筑抗震设计规范》提出三个水准的设防要求，即“小震可修，中震不坏，大震不倒”。但是具体做法上是通过二阶段设计法来实现的，（一）第一阶段设计。按小震作用效应和其它荷载效应的基本组合演算结构构件的承载能力，以及在小震作用下演算结构的弹性变性。（二）第二阶段设计。在大震作用下验算结构的弹塑性变形，以满足第三水准抗震设防目标的要求。第二水准抗震设防目标的要求，是以抗震构造措施来保证的。

2高层建筑抗震设计分析方法

2.1场地和地基的选择

选择建筑场地时，应根据工程需要，掌握地震活动情况、工程地质和地震地质的有关资料，对抗震有利、不利和危险地段作出综合评价。对不利地段，应提出避开要求；当无法避开时应采取有效措施；选择地基时，一般而言，岩石、半岩石和密实的地基土对房屋抗震最有利，是最好的建筑场地；而松软的，软弱粘性土等，尤其是易发生砂土液化的地区，都对房屋的抗震不利。同一结构单元的基础不宜设置在性质截然不同的地基上；同一结构单元不宜部分采用天然地基不采用桩基。

2.2建筑结构的规则性

建筑及其抗侧力结构的平面布置宜简单、规则，刚度和承载力分布均匀。平面宜为矩形，方形、圆形等规则的平面，因为形状规整，地震时能整体协调一致，并可以使结构处理简化。否则当平面为L、T形时，形状凸出凹进，结构的质心和刚心不重和，地震是转角应力集中，扭转震动明显，导致远离刚心的刚度较小的构件，侧移量加大，所分担的水平地震力与显著增大，很容易发生破坏，甚至导致整个结构因一侧结构失效而倒塌。竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小，避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。如果竖向不规则的建筑结构，应采用空间结构计算模型，其薄弱层的地震剪力应乘以1.15的增大系数，应按规范有关规定进行弹塑性变形分析。

2.3建筑结构材料的选取

在高层建筑结构方案的设计中，结构材料的选取是很重要的。从抗震角度设计来说，结构体系的抗震等级，其实质就是在宏观上控制不同结构的延性要求，例普通钢筋宜选用延性、韧性和可焊性较好的钢筋；普通钢筋的强度等级，纵向受力钢筋宜选用HRB400级和HRB335级热轧钢筋，箍筋宜选用HRB335、HRB400和HPB235级热轧钢筋。这要求我们应根据建设工程的各方面条件，选用既符合抗震要求又经济实用的结构类别，按此标准来衡量，使用不同材料的几重结构类型，依其抗震延性性能优劣的顺序是：刚结构，型钢混凝土结构，现浇钢筋混凝土结构，装配式钢筋混凝土结构，配筋砌体结构。

2.4隔震和消能减震设计

隔震和消能减震设计，应主要用于使用功能有特殊要求的建筑，对于高层建筑，选择坚硬的场地土建造高层建筑，可以明显减少地震能量输入减轻破坏程度。错开地震动卓越周期，可防止共振破坏。隔震设计应根据预期的水平减震系数和位移控制要求，选择适的隔震支座及为抵抗地基微震动与风荷载提供初刚度的部件组成的隔震层。提高结构阻尼，采用高延性构件，能够提高结构的耗能能力，减轻地震作用，减小楼层地震剪力。

2.5抗侧力体系的优化

对一般性构造的高楼，刚比柔好，采用刚性结构方案的高楼，不仅主体结构破坏轻，而且由于地震时的结构变形小，隔墙，围护墙等非结构部件将得到保护，破坏也会减轻。提高结构的超静定次数，在地震时能够出现的塑性铰就多，能耗散的地震能量也就越多，结构就愈能经受住较强地震而不倒塌。改善结构屈服机制，使结构破坏十按照整体屈服机制进行，而不是楼层屈服机制。设计结构时遵循强节弱杆、强柱弱梁、强剪弱弯，强压弱拉的原则。在进行结构设计时，应该选定构件中轴力小的水平杆件，作为主要耗能杆件，并尽可能使其发生弯曲耗能。从而使整个构件具备较大的延性和耗能能力。

2.6常用的加固设计

针对抗震鉴定结论，根据建筑结构不同体系及不同特点，在抗震加固时宜从以下几个方面来考虑具体的加固方法：对了原有结构体系存在明显不合理的情况，条件许可时可采用增设构件的方法予以改善，否则采取能同时提高承载力和变形能力的方法，使整体抗震能力满足要求；对于需要提高承载力或结构整体刚度的情况，可以增设构件，扩大原截面，设置套箍等方法；对了结构的整体性连接不符合抗震要求的情况，可以以提高变形能力为思路；对于局部构造不符合要求时，可进行局部处理或改变传力途径，使地震作用由增设的构件承担，从而保护局部薄弱构件；对于次要的非结构构件不符合抗震要求的情况，可仅对可能倒塌伤人的部位加以处理。

2.7控制结构变形

地震时建筑物的破坏程度，主要取决于主体结构变形的大小。水平地震作用下高层结构各楼层的侧移，包含四种成分：整体剪切变形，整体弯曲变形，整体平移，整体转动。对不同的结构应采取针对性的措施，控制结构的变形。结构实验和震害调查表明，采用层间侧移角度来评估结构的损坏程度是比较合理的，《抗震规范》对高层结构不同水准下的层间侧移角限值作出了规定。减小结构侧移的途径主要有：减小框架的柱距和梁距，采用弯-剪双重抗侧力体系，设置刚臂，竖向支撑的交错布置，变平面构件为立体构件，围护结构参与抗震，倾斜立面的利用，扭转体型的应用，双曲线圆筒的应用，加大房屋等有效宽度。

2.8减轻房屋自重

在高层地上部分的总重之中，各层楼盖的自重越占40%左右，所以可通过采用密肋楼板、无粘结预应离平板，预制多孔板，现浇多孔板、应用防火隔热涂料等方法减轻楼板重量。钢筋混凝土墙体较多的高层结构中，应在满足承载力要求的前提下，适当减薄墙体。使用高强混凝土、轻骨料混凝土、加气混凝土、轻型隔墙、轻型围护墙等措施也是减轻房屋自重的有效途径。

抗震设计的重要构件篇5

【关键词】抗震性能化设计；抗震性能水准；弹塑性分析；加速度反应谱；时程分析

中图分类号：TU352.1+1文献标识码：A

0引言：我国建筑抗震设计主要以下三部分组成：一、规范限定的适用条件；二、结构和构件的计算分析；三、结构和构件的构造要求。对于一个建筑物的抗震设计，当满足以上三部分要求时，就是符合规范的设计；当不满足第一部分要求时，就被称为“超限”工程，需要采取比第二、三部分更严格的计算和构造，以证明该建筑可以达到抗震设防目标。结构抗震性能设计着重于通过现有手段（计算及构造措施），是解决“超限”结构在中震和大震下的结构计算和设计的一种基本方法。结构抗震性能设计实现了结构抗震设计从宏观性的目标向具体量化的多重目标过度。

1地震作用：由于建筑结构抗震设计是一个十分复杂的问题，有许多难点，例如：地震地面运动的不确定性；抗震设防水准及对地震作用的预估；地震作用下结构反应分析的正确性；对影响结构抗震性能因素的认识及所采取措施的有效性等。当前世界各国的建筑抗震设计主要采用以下两种方法。

（1）拟静力法---加速度反应谱法。它将影响地震作用大小和分布的各种因素通过加速度反应谱曲线予以综合反映，建筑结构抗震设计时利用反应谱得到地震影响系数，进而得到作用于建筑物的拟静力的水平地震作用。此理论接受度比较高，适用于大部分结构；由于此方法存在一定的不足，因此不太适用于“超限”结构的抗震设计。

（2）直接动力法---时程分析法。此方法根据建筑物所在地区的基本烈度、设计分组的判断估计、建筑物所在场地的类别，选择适当数量的比较适合的地震地面运动加速度的记录或人工模拟合成波等时程曲线，通过数值积分求解运动方程，直接求出建筑结构在模拟的地震运动全过程中的位移、速度和加速度的响应，进而进行建筑结构的抗震设计。这种发方法适用于特别重要、特别不规则的建筑及超高层建筑。

2性能目标：结构抗震性能设计的基本思路是：“高延性，低弹性承载力”或“低延性，高弹性承载力”。受限于地震研究的现状，应以提高结构或构件的变形能力并同时提高抗震承载力作为抗震性能设计的首选。

根据《高层建筑混凝土结构技术规程》中相关条文规定，结构抗震性能目标分为A、B、C、D四个等级,结构抗震性能分为1、2、3、4、5五个水准。每个性能目标均与一组在指定地震地面运动下的结构抗震性能水准相对应，详见表一。结构抗震性能水准可按表二进行宏观判断。

表一结构抗震性能目标

地震水准性能目标

ABCD

多遇地震（小震）1111

设防烈度地震（中震）1234

预估的罕遇地震（大震）2345

表二各性能水准结构预期的震后性能状况

结构抗震性能水准宏观损坏程度损坏部位继续使用的可能性

关键部位普通竖向构件耗能构件

1完好

无损坏无损坏无损坏无损坏不需要修理即可继续使用

2基本完好

轻微损坏无损坏无损坏轻微损坏稍加修理即可继续使用

3轻度损坏轻微损坏轻微损坏轻度损害

部分中度损坏一般修理后才可继续使用

4中度损坏轻度损坏部分构件中度损坏中度损坏、部分比较严重损坏修复或加固后才可继续使用

5比较严重损坏中度损坏部分构件比较严重损坏比较严重损坏需排险大修

构抗震性能设计应分析结构方案的特殊性、选用适宜的结构抗震性能目标,并采取满足预期的抗震性能目标的措施。结构抗震性能目标应综合考虑抗震设防类别、设防烈度、场地条件、结构的特殊性、建造费用、震后损失和修复难易程度等各项因素选定。在实际工程中一般需要征求业主和有关专家的意见。

3性能设计：不同抗震性能水准的结构可按下列规定进行设计。

1、第1性能水准的结构,应满足弹性设计要求。在多遇地震作用下,其承载力和变形应符合《高规》中有关规定;在设防烈度地震作用下,结构构件的抗震承载力应符合下式规定。

γGSGE+γEhS*Ehk+γEvS*Evk≤Rd/γRE(3-1)

式中:Rd、γRE----分别为构件承载力设计值和承载力抗震调整系数

SGE、γG----分别为重力荷载代表值的效应和重力荷载分项系数

γEh、γEv----分别为水平地震分项系数和竖向地震分项系数

S*Ehk、S*Evk----分别为水平地震作用标准值的构件内力和竖向地震作用标准值的构件内力。均不需要考虑与抗震等级有关的增大系数

第1性能水准的结构主要考察结构在中震下的抗震性能，即要求全部构件的正截面承载力和抗剪承载力均应满足“中震弹性”要求。

2、第2性能水准的结构,在设防烈度地震或预估的罕遇地震作用下,关键构件及普通竖向构件的抗震承载力宜符合式(3-1)的规定;耗能构件的受剪承载力宜符合式(3-1)的规定,其正截面承载力应符合下式规定。

SGE+S*Ehk+0.4S*Evk≤RK(3-2)

式中:Rk----截面承载力标准值,按材料强度标准值计算

第2性能水准的结构主要考察结构在中震或大震下的抗震性能，其设计要求与第1性能水准结构的差别是，在设防烈度地震和预估的罕遇地震作用下，框架梁、剪力墙连梁等耗能构件的正截面承载力只需要满足式(3-2)的要求，即满足“屈服承载力设计”要求。

3、第3性能水准的结构应进行弹塑性计算分析。在设防烈度地震或预估的罕遇地震作用下,关键构件及普通竖向构件的正截面承载力应符合式(3-2)的规定,水平长悬臂结构和大跨度结构中的关键构件正截面承载力尚应符合式(3-3)的规定,其受剪承载力宜符合式(3-1)的规定;部分耗能构件进入屈服阶段,但其受剪承载力应符合式(3-2)的规定。在预估的罕遇地震作用下,结构薄弱部位的层间位移角应满足《高规》中第3.7.5条的规定。

SGE+0.4S*Ehk+S*Evk≤RK(3-3)

第3性能水准的结构主要考察结构在中震或大震下的抗震性能，允许部分框架梁、剪力墙连梁等耗能构件进入屈服阶段，竖向构件及关键构件承载力应满足式(3-2)的要求，即满足“屈服承载力设计”要求。

4、第4性能水准的结构应进行弹塑性计算分析。在设防烈度或预估的罕遇地震作用下,关键构件的抗震承载力应符合式(3-2)的规定,水平长悬臂结构和大跨度结构中的关键构件正截面承载力尚应符合式(3-3)的规定;部分竖向构件以及大部分耗能构件进入屈服阶段,但钢筋混凝土竖向构件的受剪截面应符合式(3-4)的规定,钢-混凝土组合剪力墙的受剪截面应符合式(3-5)的规定。在预估的罕遇地震作用下,结构薄弱部位的层间位移角应符合《高规》中第3.7.5条的规定。

VGE+V*Ek≤0.15fckbh0(3-4)

（VGE+V*Ek）-（0.25fakAa+0.5fspkAsp）≤0.15fckbh0(3-5)

式中:VGE----重力荷载代表值作用下的构件剪力(N)

V*Ek----地震作用标准值的构件剪力(N),不需考虑与抗震等级有关的增大系数

fck----混凝土轴心拉压强度标准值(N/mm2)

fak----剪力墙端部暗柱中型钢的强度标准值(N/mm2)

Aa----剪力墙端部暗柱中型钢的截面面积(mm2)

fspk----剪力墙墙内钢板的强度标准值(N/mm2)

Asp----剪力墙墙内钢板的截面面积(mm2)

第4性能水准的结构主要考察结构在中震或大震下的抗震性能，关键构件承载力仍应满足式（3-2）的要求，即满足“屈服承载力设计”要求。允许部分竖向构件及大部分框架梁、剪力墙连梁等耗能构件进入屈服阶段，但构件的受剪截面应满足截面限制条件。

5、第5性能水准的结构应进行弹塑性计算分析。在预估的罕遇地震作用下,关键构件的抗震承载力宜符合式(3-2)的规定;较多的竖向构件进入屈服阶段,但同一楼层的竖向构件不宜全部屈服;竖向构件的受剪截面应符合式(3-4)或(3-5)的规定;允许部分耗能构件发生比较严重的破坏;结构薄弱部位的层间位移角应符合《高规》中第3.7.5条的规定。

第5性能水准的结构主要考察结构在大震下的抗震性能。与第4性能水准结构的差别在于允许比较多的竖向构件进入屈服阶段，并允许部分耗能构件（框架梁、连梁等）发生比较严重的破坏。尤其避免同一楼层的全部竖向构件进入屈服并宜控制整体结构的承载力不发生下降。

4中震、大震时计算方法：

1、构件总体上处于开裂阶段或刚刚进入屈服阶段（对应第3性能水准）。可采用等效刚度和等效阻尼，按等效线性方法估算，即采用振型分解反应谱法计算地震层间剪力、进行地震作用效应的调整，计算竖向构件及关键部位构件的组合内力等。

2、构件总体上处于承载力屈服至极限阶段（对应第4性能水准）。宜采用静力或动力弹塑性分析方法估算。

3、构件总体上处于承载力下降阶段（对应第5性能水准）。应采用计入下降阶段参数的动力弹塑性分析分析方法估算。采用静力或动力弹塑性分析方法，主要在于发现结构在中震和大震下的承载力和变形规律，适合于对结构整体性能的把握，属于对结构的验证方法。

5结语：结构抗震设计中应注重概念设计，轻精度计算；应重视结构的选型和平面、立面布置的规律，加强构造措施，优先选择抗震性能较好且经济合理的结构体系。在抗震设计时，应保证结构的整体抗震性能，使整体结构具有必要的承载力、刚度和延性。

参考文献

JGJ3-2010《高层建筑混凝土结构技术规程》北京：中国建筑工业出版社，2010.

朱炳寅.高层建筑混凝土结构技术规程应用与分析.北京：北京建筑工业出版社，2013.

徐培福.傅学怡等.复杂高层建筑结构设计.北京：北京建筑工业出版社，2005.

抗震设计的重要构件篇6

关键词：土木工程；结构；抗震

中图分类号：TU352文献标识码：A文章编号：2095-9052(2016)0002-000496-01

一、土木工程中影响抗震的因素分析

1.传统的抗震方式

首先，传统的抗震理念是从长期积累的工程经验中总结出来的，不具备精确地可测量性和科学性，如此一来，得到的结果就带有一定的局限性，是根据主观意识和部分客观意识得到的，所以需要不断地进行实验考核。另外，即使通过理性分析得到结果，也只是定性而不是定量分析。抗震建筑的设计被强加以法定意义上的不可逾越性，给土木工程设计人员造成一定的工作局限性。

2.结构设计的基本点

在建筑设计的过程中，要想使材料灵活运用，就需要结构上的形状简练，简单的结构设计可以更加清晰的对建筑物的每个部件进行分析，提升数据的精确性。其次是竖向结构的设计，如何更加均匀是要着重注意的，保证建筑物不会因为遭受猛然的外力袭击而发生改变。再就是整体设计的合理性，建筑物的根基最为重要，若底部的承重能力差，那么各部件的牢固性将减弱，使得重心偏离根基点。

二、如何加强土木结构的抗震能力

1.建设过程中的场地选择

建筑设计之前的必要环节就是选择场地。在进行调查工作时，关于整块地域的地形地貌也要加以了解，有些地层曾发生过断裂、凹陷的情况，应适当避开，确保建筑工程中的抗震效果。若部分凹凸不平的地域无法躲避，要进行相应的预防措施，对不良路段加固防护。

2.建设材料及建设结构的选择

材料的选择从一定程度上决定整个土木工程设计的抗震性能。在设计的初始阶段要针对不同的材料进行仔细研究，以及材料的质量对整个建筑物的影响。通常意义上说，要致使少量材料的损坏对整个抗震效果并无影响，避免出现依赖单一材料进行设计的情况。除此之外，工程运作前的设计简图也是重中之重，图纸应明确地表现材料发的作用、建筑物的抗震能力和重量承载力。结构设计的过程中注意整体的结构强度，采取具体可行的加固方式，提升建筑物的抗震能力。

3.工程设计的高度选择

在生活中，不管何种工程的实施都需落实在一定的高度基础上，工程设计的高度选择对于提升建筑的抗震性具有十分重要的意义。据实际情况调查得出，地震在发生的过程中，高度与地震带来的危害成正比，即高度越高危险性越大，破坏越严重。所以在结构设计的过程中也要考虑建筑物的高度，与合理的设计相辅相成，提高工程的稳定性。

三、抗震概念的普遍规律

1.里应外合

在地震发生的时候，外部因素的作用力强于内部。泥土滑坡、地层断裂等情况造成建筑物相应的损坏，所以在进行工程设计时，判断所处地域的地层相当重要。地震运动会使房屋倒塌，建筑物根基晃动，造成人员伤亡。外部作用首先是软土地域的缺陷。软土在地震发生时会扩大震源，深陷土底致使工程整体向内歪斜。其次是液化的泥土，地震时的液化会导致地面表层的喷水，根基的泥土完全失去作用力，因此我们应重视建筑物的选址。内部原因主要指合理选择建筑结构，重视建筑物的平面对称，提高抗震能力，各内部构造与楼板无缝连接。

2.刚柔并济

每件事都具有两面性，这一概念同样在土木工程设计中适用。在构件的使用中，应注意刚硬部件与柔软部件的结合，构成整体的零件不同，每块零件的刚度优劣也不尽相同，在地震发生时，刚度较弱的地层会首先发生破坏现象。所以在建筑构件的设计中也应注意相互妥协，满足工程结构的整体统一。

四、抗震设计中的具体措施

1.提高建筑物承载力

如今，我国的抗震目标主要为“小震不坏、大震不倒”，这就需要土木工程的设计能提高抗震能力，保证整体结构的系统机制。多道防线在抗震过程中发挥着重要作用，其原理是：使性能较好的建筑部件首先发挥抗震作用，尽量减小薄弱构件的抗震作用力。

2.重视整体结构选型

上文中提到结构对于抗震性能有重要作用，在此我们根据系统科学的方法提高建筑物在地震来临时的抗倒塌性能。从建筑物的结构整体来说，提升抗震效果并不一定要花费大量资金提高承载力储备，也可以通过设计合理的部件关系来巩固建筑，利用各部件之间的相互作用形成有层次的受力整体。

五、结语