建筑抗震设计概念篇1

关键词：抗震概念设计；高层建筑；结构设计

1高层建筑结构设计中抗震概念设计的意义

概念设计的应用范围广泛，包含了极多的结构设计，从中可以知道概念设计的作用越来越重要概念设计的重要性主要有以下几点：（1）如今的计算理论及结构设计理论有待完善，存在着各种各样的缺陷以及不可计算性所以，概念设计的应用则不仅解决了计算理论的缺点，还解决了在结构设计中实际存在的那些大量无法计算的问题，更加合理的完成了建筑的结构设计。（2）结构设计过程需要进行大量的数学计算，需要借助计算机来完成而在方案的初级设计阶段不能使用计算机来辅助计算因此，需要熟练掌握结构概念的结构工程师根据自己的合理计算和准确的判断来筛选高效低造价的结构设计方案。（3）对于结构设计的工程中存在的大量繁琐的计算，往往需要借助计算机完成构设计人员也过分依赖计算机，这样会降低工作人员对设计数的敏感性，对于计算中存在的数据错误和运算方法不合理问题不能辨别和纠正，从而使结构设计存在诸多问题，并给建筑结构留下很多安全隐患由以上分析可知，概念结构设计对建筑结构设计有相当重要的影响，其地位是不可取代的。

2高层建筑结构设计中抗震概念设计的原则

2.1结构的整体性

在高层建筑结构中，楼盖的整体性对高层建筑结构的整体性起到十分重要的作用，其相当于水平隔板，不仅要求聚集和传递惯性力至各个竖向抗侧力的子结构，还要求这些子结构具有较强的抗震能力，能够抵抗地震作用，尤其是当竖向抗侧力子结构的分布不均匀、结构布置复杂以及抗侧力子结构的水平变形特征存在差异时，整个高层建筑就依靠楼盖使抗侧力子结构进行协同工作。

2.2结构的简单性

结构的简单性指的是结构在地震作用下具有明确、直接的传力途径。在高层建筑抗震设计规范中明确规定“结构体系应该有明确的计算简图与合理的地震作用传递途径”，只有结构简单，才能对结构的位移、内力以及模型进行分析，准确的分析出高层建筑抗震的薄弱环节，然后采取相应的措施，避免薄弱环节的出现。

2.3结构的刚度

结构的刚度和抗震能力水平在地震作用下是双向的，确定结构的刚度，然后合理的布置结构能够抵抗任意方向上的地震作用。通常状况下，地结构沿着平面上两个主轴方向都应该具有足够的刚度与抗震能力，结构的刚度不仅仅应该控制结构的变形，还应该尽可能降低地震作用对高层建筑结构的冲击，如果结构发生较大的变形，将会产生重力二阶效应，导致结构失衡而被破坏，降低高层建筑的抗震可靠性，因此，在抗震概念设计中，应该重视结构的刚度设计。

3抗震概念设计在高层建筑结构设计中的应用

3.1地基基础与建筑场地的合理选择

在建筑结构抗震设计之前需要对建筑场地进行选址，在工程选址过程中应尽可能选在抗震性能相对较好的建筑场地，尽量避免抗震性能较低的场地，若无法避免，那么应做好相应的预防措施，以免遭受地震的居民受到危害。而对于建筑地基基础的选择，要保证建筑地基基础选择的科学性，首先应对建筑所在地的地质状况进行全面勘察，应尽可能选择土质坚实的场地，这样对建筑结构防震抗震有一定的帮助。若地质条件不允许，则应结合当地建筑结构场地实际情况，因地制宜选择建筑地基结构，一般情况下建筑地基结构可分为刚性结构与柔性结构两种，对于建筑场地相对较为坚硬的土质，应选择柔性结构，反之则应该选择刚性结构，以此来降低地震灾害给建筑物以及人们带来的危害。

3.2建筑物结构、外形与尺寸的设计

对于建筑物而言，影响建筑抗震性能的主要因素有建筑物结构、建筑外形以及建筑各结构的尺寸等等，所以抗震设计人员在设计过程中要充分考虑影响建筑抗震性能的因素，对建筑结构、尺寸以及外形等因素进行综合考量，从而做出合理性安排。在建筑平面设计中首先要考虑建筑的防震性能，在设计过程中要有意识的提高建筑防震性能，尽可能选择易于进行防震设计的建筑设计方案。据相关调查研究得知，不规则建筑物与普通建筑物的抗震性能相比，其抗震性校对较低，因此在不规则建筑物结构设计中，为了防止地震的过度危害，应采取一定的防护措施。

3.3科学处理建筑主体结构与非承重结构构件的关系

建筑主体结构与非承重结构构件有着密切关系，如何科学处理建筑主体结构与非承重结构构件的关系是现今建筑概念设计中尤为关注的话题。科学处理两者之间的关系尤为必要，因为保证建筑主体结构与非承重结构构件的关系，可以有效降低用户在地震灾害中的损害，具有一定的防震减震效果。在地震灾害中对于已经破坏的非承重结构构件应及时更改设计，避免其影响整个建筑主体结构的安全性能。在建筑抗震概念设计中要充分考虑两方面因素，一方面需要考虑非承重结构构件遭受地震灾害后可能对建筑主体结构造成的影响。

3.4选择适合建筑特征的抗震结构体系

每个建筑物都有其独特之处，对于不同建筑物其所选择的建筑抗震结构体系也有所区别。通常情况下建筑抗震结构可以大致分为两类，一类是材料类结构，另一类则是结构形式类结构。建筑抗震结构体系选择是建筑概念设计的重要内容，建筑所处环境不同在抗震设计也有一定的差异性，在建筑抗震结构体系选择过程中，应根据建筑实际特性选择建筑所需的抗震结构，这是一个较为细致复杂的工作，设计人员要充分利用自身所掌握的知识以及经验对抗震结构体系进行有效分析，对建筑抗震设计中所要运用的材料、抗震结构体系以及抗震技术等进行综合考量，确保建筑抗震结构体系选择的合理性与科学性。

3.5对材料质量进行严格把关，确保抗震施工质量

建筑抗震性能如何在很大程度上取决于抗震材料，由此可见抗震材料选择在建筑概念设计中的重要性。从某种角度上来讲，建筑概念设计对建筑抗震施工质量具有一定的保障作用。完善的概念设计能够正确引导建筑抗震设计，避免抗震施工走入误区，对抗震施工的各项工序具有指导性意义。在材料选择及使用中要对材料质量进行严格把关，充分考虑材料的抗震性能是否符合国家标准，选择优质合格的抗震材料，达到抗震的最终目的。

4结语

综上所述，抗震概念设计作为高层建筑结构设计中的一个重要组成部分，通过合理的抗震概念设计，能够有效的提高高层建筑的抗震可靠性。因此，相关设计人员应该熟练的掌握和运用抗震概念设计，全面的考虑各项因素，从而建造出更多精品高层建筑工程，为社会造福。

参考文献：

[1]华颖.抗震概念设计在高层建筑结构设计中的应用[J].中华民居，2013（06）

建筑抗震设计概念篇2

关键词:底部框架上刚下柔抗震概念设计规范

1、前言

根据我国现阶段的经济发展水平和人口、环境等因素的影响,在今后相当长的一段时间里,这类结构将是大部分城镇居民使用房屋的主要结构型式。我国有南北二条地震带,大部分城镇又位于地震烈度六度及六度以上地区。我国是地震多发国家和地区,也是房屋倒塌致人伤亡、财产损失最严重的国家之一。由于底部框架结构的上下部位分别采用不同的建筑材料和结构型式,因此有显著的上刚下柔的结构特性。从近些年来国内外发生的多次较大破坏性震害统计分析来看,这类建筑物同多层砌体结构一样,所遭受到的震害最为严重。过去国外的一些专家学者曾经认为,在底层设置的柔性框架理论上可以减轻上部结构的震动,从而能降低其动力效应,但是在不长的时间里经多次地震震害情况分析,即将“柔性框架理论”否定。在美国、日本和南斯拉夫等国家的地震中,柔性底框结构遭受到严重的破坏和倒塌;对于在同幢建筑物中上下层采用不同的建筑材料和结构形式,以日本最为典型,1995年日本阪神的地震中一部分这类结构的中间层遭到破坏倒塌。从震害的经验和理论研究都充分表明,底框架结构的抗震性能不是合理的结构形式,因此重视底框架结构的抗震设计是十分重要的。

2、对规范中的概念设计的认识

随着社会的不断发展和科技进步,地震学科的理论研究得到迅猛发展和深化,为防止和减轻地震作用对建构筑物的破坏积累了大量的宝贵实践经验。尽管如此,由地地震有灾害性的罕遇特点,且能量巨大,难以预知,给人类造成巨大的生命和财产损失,成为人类难以掌握的主要自然灾害之一。我国从编制第一本抗震设计规范到现在,进行了若干次的修订和完善,现行的抗震规范中提出了一系列非常重要的基本要求,首先对建筑师提出了强制性要求:“建筑设计应符合概念设计的要求,不应采用严重不规则的设计方案”。所谓的建筑抗震概念设计,就是根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想,进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程。同时也对结构师提出了结构体系的强制性要求:“(1)应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。(2)应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。(3)应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。4对可能出现的薄弱部位,应采取措施提高抗震能力。”从国家的标准中强制性地确定了概念设计在建筑抗震设计中的重要地位。底部框架与框架、框架—剪力墙及钢结构相比,底部框架结构的上部砌体为混合结构,属脆性材料,强度低、自重大、刚度大（因为整个结构上的荷载是按刚度进行分配,所以承受的地震作用也大）,从它的结构特点可看出,抗震性能与上述三种结构也相差很大。但是,它的底部框架比上部砌体自重、刚度相对又小得多的柔性框架,在地震作用时的加速反应谱非常复杂,比上述的单一结构型式更难以用量化指标来衡量;许多布置在城市繁华地带的建筑物的底部框架结构由于使用功能要求多样化,因此其平面布置也比较复杂,房屋的质量、刚度分布不均衡,在抗震设计时选取典型计算简图困难和不具有十分明确地震作用的传递路径,其计算结果也难以准确地描述实际地震作用情况。所以,在确定底部框架的建筑物抗震性能的复杂性时决定了建筑抗震概念设计,准确把握抗震设计基本原则在实际设计工作中的重要性,或者说,良好的建筑抗震概念设计是结构抗震性能的基本保证和主要抗震设计的有效措施之一。

3、对抗震概念设计的理解

(1)我国现有的各类抗震设计规范都是基于对是震害的不断认识、试验和理论研究的大量成果而提出的设防要求的,是地震工程科学应用在实践中的国家标准,所以,设计时必须严格按照现行的国家或地区的各类抗震设计规范提出的基本原则和要求进行抗震概念设计,减轻地震灾害对建构筑物的破坏。

(2)当建筑物的平面形状复杂时,首先应根据抗震规范所规定的概念设计基本原则,判明各个计算单元在整个结构体系中所起的抗震作用,在布置时要适当加强薄弱区段的抗震性能,使各种抗侧力单元在平面上能够均匀地整体协调工作,避免在地震作用时出现较大的应力集中部位,造成建筑物局部的严重损坏。

(3)在建筑平面布置复杂时,结构应避免产生扭转作用。在平面布置时应合理地调整建筑物的质量和刚度的分布,最大限度地减轻地震力对结构的扭转作用,使抗侧力构件不会因地震作用产生的扭转与水平地震力的耦合作用而发生剪切破坏。

(4)设计时应严格按照筑抗震规范的规定,控制建筑物底部框架结构的“房屋的层数和总高度限值(m)”。而建筑物的底部框架结构地震时的震害直接与高度和层数成正比关系,层数越多,高度越高,则震害越严重;对于超限的建筑物的底部框架结构,虽然在地震研究的学术界进行广泛调查和研究,但是随着“超限”方式的多样不同,其抗震性能的量化关系也更加复杂。国家建设部已于近期颁发了超限建筑必须经过专家审查的部长令,因此,对于每一幢超限的建筑物的底部框架结构,在概念设计时更应采取有利的和有效的技术措施,确保其抗震性能。

(5)对于建筑物的底部框架结构的地震作用,抗震规范规定:“一般情况下,应允许在建筑结构的两个主轴方向分别计算水平地震作用并进行抗震验算,各方向的水平地震作用应由该方向抗侧力构件承担”等。因此,对于建筑物的底部框架抗震设计的特殊性,应采取有效措施保证上下不同结构型式的合理联结,有效地提高结构的整体性和空间刚度,所以,贯穿概念设计的全过程就是保证结构的抗震性能。

鉴于建筑物的底部框架结构已经是一种较为不利的抗震结构形式,因此在复杂平面布置时,应避免位于同一抗震单元内采用两种不同结构体系,使其平面抗震性能分布又趋于复杂化,造成抗震不利的隐患。

参考文献

建筑抗震设计概念篇3

关键词：高层建筑结构概念设计抗震

前言：由于地震作用是一种随机性很强的循环、往复荷载，建筑物的地震破坏机理又十分复杂，存在着许多模糊和不确定因素，在结构内力分析方面，由于未能充分考虑结构的空间作用、非弹性性质、材料时效、阻尼变化等多种因素，计算方法还很不完善，单靠微观的数学力学计算还很难使建筑结构在遭遇地震时真正确保具有良好的抗震能力。

1高层建筑抗震结构设计的基本原则

1.1结构构件应具有必要的承载力、刚度、稳定性、延性等方面的性能

(1)结构构件应遵守“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件、强底层柱(墙)”的原则。

(2)对可能造成结构的相对薄弱部位，应采取措施提高抗震能力。

(3)承受竖向荷载的主要构件不宜作为主要耗能构件。

1.2尽可能设置多道抗震防线

(1)一个抗震结构体系应由若干个延性较好的分体系组成，并由延性较好的结构构件连接协同工作。例如框架―剪力墙结构由延性框架和剪力墙两个分体组成，或由双肢或多肢剪力墙体系组成。

(2)强烈地震之后往往伴随多次余震，如只有一道防线，则在第一次破坏后再遭余震，将会因损伤积累导致倒塌。抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部冗余度，有意识地建立一系列分布的屈服区，主要耗能构件应有较高的延性和适当刚度，以使结构能吸收和耗散大量的地震能量，提高结构抗震性能，避免大震时倒塌。

(3)适当处理结构构件的强弱关系，同一楼层内宜使主要耗能构件屈服后，其他抗侧力构件仍处于弹性阶段，使“有效屈服”保持较长阶段，保证结构的延性和抗倒塌能力。

(4)在抗震设计中某一部分结构设计超强，可能造成结构的其他部位相对薄弱，因此在设计中不合理的加强以及在施工中以大带小，改变抗侧力构件配筋的做法，都需要慎重考虑。

1.3对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高其抗震能力

(1)构件在强烈地震下不存在强度安全储备，构件的实际承载能力分析是判断薄弱部位的基础。

(2)要使楼层(部位)的实际承载能力和设计计算的弹性受力的比值在总体上保持一个相对均匀的变化，一旦楼层(部位)的比值有突变时，会由于塑性内力重分布导致塑性变形的集中。

(3)要防止在局部上加强而忽视了整个结构各部位刚度、承载力的协调。

(4)在抗震设计中有意识、有目的地控制薄弱层(部位)，使之有足够的变形能力又不使薄弱层发生转移，这是提高结构总体抗震性能的有效手段。

2提高短柱抗震性能的应对措施

有抗震设防要求的高层建筑除应满足强度、刚度要求外，还要满足延性的要求。钢筋混凝土材料本身自重较大，所以对于高层建筑的底层柱，随着建筑物高度的增加，其所承担的轴力不断增加，而抗震设计对结构构件有明确的延性要求，在层高一定的情况下，提高延性就要将轴压比控制在一定的范围内而不能过大，这样则必然导致柱截面的增大，从而形成短柱，甚至成为剪跨比小于1.5的超短柱。众所周知，短柱的延性很差，尤其是超短柱几乎没有延性，在建筑遭受本地区设防烈度或高于本地区设防烈度的地震影响时，很容易发生剪切破坏而造成结构破坏甚至倒塌。

混凝土短柱的延性主要受轴压比的影响，同时配箍率、箍筋的形式对混凝土短柱的影响也很大。高层混凝土结构短柱，特别是结构低层的混凝土短柱，其轴压比很大，破坏时呈脆性破坏，其塑性变形能力很小。提高混凝土短柱的抗震性能，主要也就是提高混凝土短柱的延性。因此，可以从以下几方面着手，采取措施提高混凝土的抗震性能。

2.1提高短柱的受压承载力

提高短柱的受压承载力可减小柱截面、提高剪跨比，从而改善整个结构的抗震性能。减小柱截面和提高剪跨比，最直接的方法就是提高混凝土的强度等级，即采用高强混凝土来增加柱子的受压承载力，降低其轴压比；但由于高强混凝土材料本身的延性较差，采用时须慎重或与其他措施配合使用。此外，可以采用钢骨和钢管混凝土柱以提高短柱的受压承载力。

2.2采用钢管混凝土柱

钢管混凝土是套箍混凝土的一种特殊形式，由混凝土填入薄壁圆形钢管内而形成的组合结构材料。由于钢管内的混凝土受到钢管的侧向约束，使得混凝土处于三向受压状态，从而使混凝土的抗压强度和极限压应变得到很大的提高，混凝土特别是高强混凝土的延性得到显著改善。同时，钢管既是纵筋，又是横向箍筋，其管径与管壁厚度的比值至少都在90以下，相当于配筋率至少都在4.6%。

当选用了高强混凝土和合适的套箍指标后，柱子的承载力可大幅度提高，通常柱截面可比普通钢筋混凝土柱减小一半以上，消除了短柱并具有良好的抗震性能。

2.3采用分体柱

由于短柱的抗弯承载力比抗剪承载力要大得多，在地震作用下往往是因剪坏而失效，其抗弯强度不能完全发挥。因此，可人为地削弱短柱的抗弯强度，使抗弯强度相应于或略低于抗剪强度，这样，在地震作用下，柱子将首先达到抗弯强度，从而呈现出延性的破坏状态。分体柱方法已在实际工程中得到应用。人为削弱抗弯强度的方法，可以在柱中沿竖向设缝将短柱分为2或4个柱肢组成的分体柱，分体柱的各柱肢分开配筋。在组成分体柱的柱肢之间可以设置一些连接键，以增强它的初期刚度和后期耗能能力。一般，连接键有通缝、预制分隔板、预应力摩擦阻尼器、素砼连接键等形式。

3结束语

抗震概念设计是高层建筑结构设计中应高度重视的部分，但是地震又是一种随机性振动，这就要求我们的结构工程师们不仅需要具有扎实的计算设计功底，还要具备清晰的概念和丰富的实践经验，在设计过程中更好地运用概念设计去解决理论和细节问题，从而创造出更加安全、适用、经济美观的高层建筑。

可以说，高层建筑本身就是一项系统工程。要搞好这项工程，必须通过了解工程对象，掌握工程特点，进而采取相应措施，保证建筑的质量与效果。随着当今社会的发展，高层建筑将成为未来建筑的主要趋势，我们建筑工作者有必要也有责任掌握更多的高层建筑的设计知识，为我国的建筑业服务。

参考文献

[1]朱镜清.结构抗震分析原理[M].地震出版社，2002，11

[2]徐宜，丁勇春.高层建筑结构抗震分析和设计的探讨(J].江苏建筑，2009

建筑抗震设计概念篇4

【关键词】：概念设计；建筑结构；基本原则；总体布置

中图分类号：TU3文献标识码：A文章编号：2095-2104（2013）

Thediscussionofseismicconceptdesignforbuildings

【Abstract】：Thisarticledescribesthedefinitionsandbasicprinciplesoftheconceptdesign,emphasisonconceptdesignfoebuildingstructuredesignsignificanceandimportant.Proposedreasonabletodeterminethegeneralarrangementofthebuildingstructuretomakethestructuraldesignsafer,moresuitable,economicalandreliable.

【Keyword】：Conceptdesign;Buildingstructure;Basicprinciples;Generalarrangement

1前言

建筑抗震概念设计指根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想，进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程[1]。为保证建筑在强烈地震下的安全，工程界许多院士、设计大师特别强调：“建筑应按抗震规范概念设计的要求，采用体系合理、具有多道抗震防线、楼屋盖整体性强的结构”。

2抗震概念设计的基本原则

结构抗震概念设计的目标是使整体结构能发挥耗散地震能量的作用，避免结构出现敏感的薄弱部位[2]。作为一个结构工程师，首先应根据建筑功能要求、地理环境条件及所构思的结构总体系，心中有一个多道防线、刚柔结合的理想刚度目标，即应具有一定大的刚度和承载力来抵御风荷载和小震，在风和规范设防烈度水准的地震作用下，能保证结构完全处于弹性工作状态。并且还应在第一道防线的有意识屈服后，在结构变柔的同时仍具有足够大的弹塑性变形能力和延性耗能能力来抵御未来可能遭遇的罕遇大地震。下面重点阐述结构抗震概念设计的基本原则：

2.1结构的简单性

结构的简单性可以保证地震力具有明确而直接的传力途径，使结构的抗震分析更符合结构在地震时的实际表现，所得分析结果具有更好地可靠性，据此设计出来的结构的抗震性能更有安全可靠保证。为了保证结构的简单性，建筑体型应力求简单。

2.2建筑形体及构件布置的规则性

规则的建筑结构体现在体型简单，抗侧力体系的刚度和承载力上下变化连续、均匀、平面布置基本对称，没有明显的、实质的突变。避免侧向刚度和承载力突变，使荷载合力作用线通过结构刚度中心，以减少扭转的影响。

规整平面中，如果结构刚度不对称，在地震作用下仍然会产生扭转。例如：在1972年的马那瓜大地震中，国际大师林同炎设计的尼加拉瓜马那瓜市18层美洲银行采用对称布置的剪力墙核心筒结构，只有8～17层核心筒体的连系梁上有轻微的斜裂缝，其它都完好，而相距很近的15层中央银行采用双柱框架（框架梁跨度达12.50m）结构并将两个电梯井筒偏置在一端，抗侧力刚度中心和质量中心之间的偏心距太大而遭受严重破坏，甚至部分倒塌，修复费用高达房屋造价的80％，这充分证明结构概念设计的重要性。

2.3结构的抗侧力刚度和抗震能力

结构布置应使结构能抵抗任何方向的地震作用，通常将结构构件组成正交面内的结构网格，以保证在两个主轴方向具有足够的刚度和抗震能力。层数较多的高层建筑，不宜采用刚度较小的框架体系，而应采用刚度较大的剪力墙、框架-剪力墙、筒体和板柱-剪力墙等抗侧力体系。

为保证建筑结构具有必要的刚度，目前世界各国的抗震设计规范都对结构的抗侧刚度提出了明确要求，具体的做法是，依据不同结构体系和设计地震水准，给出相应结构变形限值要求。

除抗侧力刚度外，结构必须有足够的抗扭转刚度，以防止在不同结构构件中产生不均匀的扭转。为此，主要的结构抗震受力构件应靠近结构周边布置，可以有效提高结构的抗扭转能力和刚度。

2.4结构的整体性

结构抗震的整体性，涉及体系的空间整体性能、合理地传力途径、各部分动力特性的协调和分道防线等。结构的整体性是保证结构各部件在地震作用下协调工作的必要条件。结构应具有连续性，施工质量好的现浇钢筋混凝土结构具有较好的连续性和抗震整体性。构件间应有可靠连接、保证各个构件充分发挥承载力，使之能满足传递地震力时的强调要求和适应地震时大变形的延性要求[3]。

多、高层建筑结构中，宜设置多道抗震防线。所谓多道防线，通长指的是：第一，整个抗震结构体系由若干个延性较好的分体系组成，并由延性较好的结构构件连接起来协同工作。第二，抗震结构体系具有最大可能数量的内部、外部赘余度。建筑的倒塌往往都是结构构件破坏后致使体系变为机动体系的结果，因此，结构的赘余度越多，进入倒塌的过程就越长。在地震作用下，结构上每出现一个塑性铰，即可吸收和耗散一定数量的地震能量。在整个结构变成机动体系之前，能够出现的塑性铰越多，耗散的地震输入能量就越多，就更能经受住较强地震而不倒塌。

楼盖对于结构的整体抗震性能起着非常重要的作用。实际上，楼盖在水平地震作用下相当于水平隔板，它不仅聚集和传递惯性力到各个竖向抗侧力子结构，而且要使这些子结构能协同承受地震作用，特别是当竖向抗侧力子结构布置不均匀或布置复杂或抗侧力子结构水平变形特征不同时，整个结构就要依靠楼盖使抗侧力子结构能协同工作。

3建筑结构的布置

概念设计所涉及内容很多，要考虑各个方面的影响。具体包括分析所选定结构体系的受力特点，了解地震力和竖向荷载的传递途径及内力重分布的趋向，有效的布置结构构件。预计结构的破坏过程和破坏机制，以加强结构的关键部位和薄弱环节。注意建筑结构的连接整体性，做到小震不坏，大震不倒。尽量使结构的强度和刚度在平面内沿高度均匀分布，避免应力过度集中。估计和控制塑性铰区出现的部位和范围，有针对性的进行构造布置。多布置高延性的耗能构件，使结构具有多道抗震防线。考虑非结构构件对主体结构抗震产生的有利影响和不利影响，保护和防止这类部件的破坏和坠落[4]。此外，还要与其他各专业密切配合，提高建筑的使用功能，满足造型的多样化。

2008年汶川地震灾区破坏的房屋有一定比例是由于抗震概念设计方面存在缺陷造成的。例如：平面布局不规则、抗侧力构件竖向不连续、强梁弱柱、结构整体没有二道防线、填充墙与主体结构拉接不足、抗震缝处置不合理等。因此，一定要重视概念设计，提高结构的整体抗震能力。

4结语

随着社会经济的发展和人民生活水平的不断提高，对建筑结构设计提出了更高的要求。在结构设计中应从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和抗震构造措施，使建筑结构设计更加安全、适用、经济、可靠。

参考文献

[1]GB50011-2010.建筑抗震设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.

[2]李国胜.混凝土结构设计禁忌及实例[M].北京：中国建筑工业出版社，2007.

建筑抗震设计概念篇5

关健词:概念设计建筑结构设计重要性应用

Abstract:theconceptdesignstructurefromthegeneralschemedesignofthestart,peopleusetostructuralseismichassomecorrectknowledgetodealwiththeproblemsinstructuraldesign,suchas:buildingshape,structure,thestiffnessdistribution,componentductilityandsoon.Inthispapertheauthorpeacetimeworkpractice,totheconceptualdesigninthestructuraldesignofimportanceandapplicationtobriefdiscussionandexplained.

Keywords:conceptdesignstructuredesignapplicationimportance

中图分类号：TU318文献标识码：A文章编号：

一、概念设计的涵义

所谓的概念设计一般指不经数值计算，尤其在一些难以作出精确理性分析或在规范中难以规定的问题中，依据整体结构体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想，从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和抗震细部措施的宏观控制。运用概念性近似估算方法，可以在建筑设计的方案阶段迅速、有效地对结构体系进行构思、比较与选择，易于手算。所得方案往往概念清晰、定性正确，避免后期设计阶段一些不必要的繁琐运算，具有较好的的经济可靠性能。同时，也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。

对建筑物抗震来说，从宏观原则上进行评价、鉴别、选择等处理，再辅以必要的计算和构造措施。从而消除建筑物抗震的薄弱环节，以达到合理抗震设计的目的。也就是说概念设计是工程师运用思维和判断力，根据从大量震害经验得出的结构抗震原则，从宏观上确定结构设计中的基本问题。因此，工程师必须从主体上了解结构抗震特点，振动中结构的受力特征，抓住要点，突出主要矛盾，用正确的概念来指导概念设计，才会获得成功。由于概念设计包括的范围极广，因此不仅仅要分析总体方案确定的原则，还要顾及非材料的正确使用和关键部位的细部构造。但是首先和最重要的还是结构总体概念设计、材料选型和细部构造等问题，这些设计原则和结构概念中，较为重要的是结构总体设计。

二、概念设计的重要性

概念设计是展现先进设计思想的关键，一结构工程师的主要任务就是在特定的建筑空间中用整体的概念来完成结构总体方案的设计，并能有意识地处理构件与结构、结构与结构的关系。强调概念设计的重要，主要还因为现行的结构设计理论与计算理论存在许多缺陷或不可计算性，比如对混凝土结构设计，内力计算是基于弹性理论的计算方法，而截面设计却是基于塑性理论的极限状态设计方法，这一矛盾使计算结果与结构的实际受力状态差之甚远，为了弥补这类计算理论的缺陷，或者实现对实际存在的大量无法计算的结构构件的设计，都需要优秀的概念设计与结构措施来满足结构设计的目的。同时计算机结果的高精度特点，往往给结构设计人员带来对结构工作性能的误解，结构工程师只有加强结构概念的培养，才能比较客观、真实地理解结构的工作性能。概念设计之所以重要，还在于在方案设计阶段，初步设计过程是不能借助于计算机来实现的。

三、概念设计在结构设计中的应用

所谓的概念设计一般指不经数值计算，尤其在一些难以作出精确理性分析或在规范中难以规定的问题中，依据整体结构体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想，从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和抗震细部措施的宏观控制。运用概念性近似估算方法，可以在建筑设计的方案阶段迅速、有效地对结构体系进行构思、比较与选择，易于手算。所得方案往往概念清晰、定性正确，避免后期设计阶段一些不必要的繁琐运算，具有较好的经济可靠性能。同时，也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。

运用概念设计的思想，也使得结构设计的思路得到了拓宽。传统的结构计算理论的研究和结构设计似乎只关注如何提高结构抗力R，以至混凝土的等级越用越高，配筋量越来越大，造价越来越高。结构工程师往往只注意到不超过最大配筋率，结果肥梁、胖柱、深基础处处可见。以抗震设计为例，一般是根据初定的尺寸、砼等级算出结构的刚度，再由结构刚度算出地震力，然后算配筋。但是大家知道，结构刚度越大，地震作用效应越大，配筋越多，刚度越大，地震力就越强。这样为抵御地震而配的钢筋，增加了结构的刚度，反而使地震作用效应增强。其实，为什么不考虑降低作用效应S呢？目前在抗震设计中，隔震消能的研究就是一个很好的例子。隔震消能的一般作法是在基础与主体之间设柔性隔震层；加设消能支撑（类似于阻尼器的装置）；有的在建筑物顶部装一个“反摆”，地震时它的位移方向与建筑物顶部的位移相反，从对建筑物的振动加大阻尼作用，降低加速度，减少建筑物的位移，来降低地震作用效应。合理设计可降低地震作用效应达60%，并提高屋内物品的安全性。这一研究在国内外正广泛地深入展开。在日本，研究成果已经广泛应用于实际工程中，取得良好的经济、适用效果。而我国由于经济、技术和人们认识的限制，在工程界还未被广泛地应用。

四、小结

随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，对建筑结构设计也提出了更高的要求。发展先进计算理论，加强计算机的应用，加快新型高强、轻质、环保建材的研究与应用，使建筑结构设计更加安全、适用、可靠、经济是当务之急。其中，打破建筑结构设计中的墨守成规，充分发挥结构工程师的创新能力，是相当必要的。因为他们是结构设计革命的推动者和执行者。这则需要工程界和教育界进行共同的努力。推广概念设计思想是一种有效的办法。

著名的美国工程院院士林同炎教授在《结构概念和体系》一书中为结构工程师提供了广泛而又有独特见解的结构概念设计基础知识和设计实例。该书着重介绍用整体概念来规划结果总体方案的方法，以及结构总体系和个分体系尖的相互力学关系和简化近似设计方法。为结构工程师和建筑师在设计中创造性地相互配合，设计出令人满意的建筑奠定基础。这本书第二版的出版，为我们更好的加深概念设计的理解，提供有益的帮助。总之，概念设计必然会成为今后结构设计的主流思想，这就让我们来共同学习、发展它吧，为结构设计的发展作出应有的贡献。

参考文献：

［1］林同炎，S．D．思多台斯伯利．结构概念和体系．中国建筑工业出版社．

［2］建筑抗震设计规范．(GB5011一2010).混凝土结构设计规范．(GB5010一2010)．

建筑抗震设计概念篇6

关键词：高层建筑；结构设计；设计特点；结构体系；抗震概念设计

Abstract:Inthestructuredesignofhigh-risebuildingshouldpayattentiontoconceptdesign,attachedtothestructuretypeselectionofpeace,elevationlayoutrules,merit-basedselectionofseismicandwindresistanceperformanceisgoodandtheeconomicandreasonablestructuralsystem,strengthentheconstructionmeasures.Inaseismicdesign,itshouldensurethattheoverallstructureoftheseismicperformanceofthestructurehasthenecessarycapacity,stiffnessandductility.Therefore,thispaperanalyzesthelowtemperatureregioninthestructuredesignofhigh-risebuildingstructureseismicconceptdesign.

Keywords:high-risebuilding;structuredesign;designfeatures;structuralsystem;seismicconceptdesign

中图分类号：[TU208.3]文献标识码：A文章编号：

1、高层建筑结构设计特点

1.1水平荷载成为决定因素

（1）因为楼房自重和楼面使用荷载在竖构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与楼房高度的一次方成正比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩，以及由此在竖构件中引起的轴力，是与楼房高度的两次方成正比；

（2）对某一定高度楼房来说，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值是随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化。

1.2轴向变形不容忽视

高层建筑中，竖向荷载数值很大，能够在柱中引起较大的轴向变形，从而会对连续梁弯矩产生影响，造成连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩之和端支座负弯矩值增大；还会对预制构件的下料长度产生影响，要求根据轴向变形计算值，对下料长度进行调整；另外对构件剪力和侧移产生影响，与考虑构件竖向变形比较，会得出偏于不安全的结果。

1.3侧移成为控制指标

与较低楼房不同，结构侧移已成为高楼结构设计中的关键因素。随着楼房高度的增加，水平荷载下结构的侧移变形迅速增大，因而结构在水平荷载作用下的侧移应被控制在某一限度之内。

1.4结构延性是重要设计指标

相对于较低楼房而言，高楼结构更柔一些，在地震作用下的变形更大一些。为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，避免倒塌，特别需要在构造上采取恰当的措施，来保证结构具有足够的延性。

2、高层建筑的结构体系

2.1框架―剪力墙体系

当框架体系的强度和刚度不能满足要求时，往往需要在建筑平面的适当位置设置较大的剪力墙来代替部分框架，便形成了框架―剪力墙体系。在承受水平力时，框架和剪力墙通过有足够刚度的楼板和连梁组成协同工作的结构体系。在体系中框架体系主要承受垂直荷载，剪力墙主要承受水平剪力。框架―剪力墙体系的位移曲线呈弯剪型。剪力墙的设置，增大了结构的侧向刚度，使建筑物的水平位移减小，同时框架承受的水平剪力显著降低且内力沿竖向的分布趋于均匀，所以框架―剪力墙体系的能建高度要大于框架体系。

2.2剪力墙体系

当受力主体结构全部由平面剪力墙构件组成时，即形成剪力墙体系。在剪力墙体系中，单片剪力墙承受了全部的垂直荷载和水平力。剪力墙体系属刚性结构，其位移曲线呈弯曲型。剪力墙体系的强度和刚度都比较高，有一定的延性，传力直接均匀，整体性好，抗倒塌能力强，是一种良好的结构体系，能建高度大于框架或框架―剪力墙体系。

2.3简体体系

凡采用简体为抗侧力构件的结构体系统称为简体体系，包括单简体、简体―框架、筒中筒、多束筒等多种型式。简体是一种空间受力构件，分实腹筒和空腹筒两种类型。实腹筒是由平面或曲面墙围成的三维竖向结构单体，空腹筒是由密排柱和窗裙梁或开孔钢筋混凝土外墙构成的空间受力构件。筒体体系具有很大的刚度和强度，各构件受力比较合理，抗风、抗震能力很强，多应用于大跨度、大空间或超高层建筑。

3、低温度地区高层建筑结构设计中的结构抗震概念设计

3.1场地条件和场地土的稳定性

根据房屋震害的直接原因，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；不应在危险地段建造甲、乙、丙类建筑。避免因地基土的不均匀沉陷、地震引起的地表错动与地裂等引起结构的破坏。

3.2建筑设计和建筑结构的规则性

建筑及其抗侧力结构的平面布置宜规则、对称，并应具有良好的整体性；建筑的立面和竖向剖面宜规则，结构的侧向刚度宜均匀变化，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。建筑设计应符合抗震概念设计的要求，不应采用严重不规则的设计方案。不规则的建筑，在结构设计时要进行水平地震作用计算和内力调整，并应对薄弱部位采取有效的抗震构造措施。体型复杂、平立面特别不规则的建筑结构，可按实际需要在适当部位设置防震缝，形成多个较规则的抗侧力结构单元。

3.3结构材料选择与结构体系的确定应符合抗震结构的要求

单从抗震角度考虑，作为一种结构材料应轻质、高强、材质均匀；构件间的连接应有良好的整体性、连续性及延性，且能发挥材料的全强度。按照这一原则，不同材料结构的抗震性能优劣排序是：钢结构；型钢混凝土结构；混凝土-钢混合结构；现浇钢筋混凝土结构；预应力混凝土结构；装配式钢筋混凝土结构；配筋砌体结构。采用哪一种结构材料，什么样的结构体系,经技术经济条件比较综合确定，以保证经济性的情况下使结构具有必要的抗震性能，同时力求结构的延性好、强度与重力比值大、匀质性好、正交各向同性,尽量降低房屋重心,充分发挥材料的强度,并提出了结构两个主轴方向的动力特性(周期和振型)相近的抗震概念。对结构体系及结构分析应符合《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）中3.5、3.6条规定，本文不再赘述。我这里重点强调的是结构的整体性和延性。传统意义上的抗震结构体系，是指依靠结构的整体承载能力和变形能力来吸收和耗散地震能量，从而使建筑物免于倒塌。所谓整体性是指结构在整个承受地震作用的过程中(不论在弹性工作阶段或结构部分进入塑性并形成塑性铰机制阶段)各结构构件都能协同工作，保持对竖向荷载的支承能力，它是抗倒塌的必要条件。结构的延性是相对于脆性而言，结构的脆性破坏都具有突发性，不可恢复性，而延性破坏往往有一个时间过程，并是可恢复的。延性表现了结构耗散能量的大小，经实验证明结构延性破坏所消耗的能量大于结构脆性破坏所消耗的能量，因此延性结构是有利于抗震的。防倒塌是建筑物抗震设计的最低要求，也是抗震设防最重要的必须得到确实保证的要求。房屋破坏的根本原因是结构的某些构件破坏结构丧失整体性变成了机动构架，因此结构的超静定次数愈多，进入倒塌的时间过程就越长。从耗散地震能量的角度出发，结构每出现一个塑性铰，就可吸收和耗散一定的地震能量，在整个结构变成机动构架之前，若能够出现的塑性铰愈多，耗散地震输入的能量也就愈多，就更能经受住较强的地震而不倒塌。故在选择抗震体系时应尽量采用超静定次数多的结构，并采取一定的构造措施保证合适的塑性铰的形成。选型上框架优于排架，刚接框架优于半刚接或铰接框架；并联的多肢抗震墙优于并列的多片单肢抗震墙；具有交叉腹杆的支撑优于单腹杆支撑；带支撑框架优于单一框架。另外我们可以有选择的提高结构中的重要构件以及关键杆作的延性是比较经济有效的办法。对于框架和框架筒体,应优先提高柱的延性。在工程设计中另一种提高结构延性的办法是结构承载力无明显降低的前提下,控制构件的破坏形态,减小受压构件的轴压比,提高柱的延性。

3.4多道抗震设防体系

无论选用何种材料、何种结构体系的抗震结构，适当处理构件的强弱关系，使其形成多道防线，是增加结构抗震能力的重要措施。一次地震持续的时间少则几秒，多则十几秒甚至更长。这样长时间的地震动，一个接一个的强脉冲对建筑物产生多次往复式冲击，造成累积式破坏；如果建筑物采用的是单结构体系，仅有一道抗震防线，一旦破坏后接踵而来的持续地震就会使建筑倒塌；而设了多重抗震体系的建筑物，在第一道防线的抗侧力体系遭破坏后，后备的第二道、第三道防线立即接替，抵挡后续的地震冲击，特别是对于因“共振”而引起的破坏，在第一道防线失效后，结构转入第二道、第三道防线工作，此时随着第一道防线破坏塑性铰出现，结构基本周期已发生变化，从而错开了地震动卓越周期，建筑物免遭进一步破坏。这种抗震设计概念是对付高烈度地震的一种经济有效的办法。在水平地震作用下，梁的屈服先于柱的屈服，就可以做到利用梁的变形消耗地震能量，使框架柱退居到第二道防线的位置。