時間：2023-03-10 14:47:53
導語：在抗震設計論文的撰寫旅程中，學習并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領您探索更多的創(chuàng)作可能。
建筑設計方案是建筑設計的核心，建筑設計方案的初步確定，是建筑設計師根據(jù)使用者提出的建筑主要使用功能，結合該功能建筑的特點、建設地點及周邊環(huán)境特點等綜合因素考慮而形成的。同時方案設計也受到建設資金、使用方的一些想法等因素制約。現(xiàn)代建筑設計特點并不是一味地追求新奇特，而是讓外部立面設計上更能貼近現(xiàn)代審美要求，使內部空間更適用于現(xiàn)代生活之需要。一個優(yōu)秀的建筑設計方案是在突出個性特點基礎上，更完善的處理解決各個方面產(chǎn)生的矛盾。
2抗震設計與建筑設計方案
抗震設計與建筑方案雖然在多方面表現(xiàn)是矛盾的，但不是不可協(xié)調的。設計師們廣開思路，運用現(xiàn)代科技手段，是可以設計出優(yōu)秀的建筑作品的。
1）對于建筑外部整體平面布局的設計要求
可將復雜的建筑平面進行分割設計，采用設置變形縫的方法，將其分成若干個規(guī)整單元，既能滿足抗震規(guī)范要求，也不會破壞平面使用功能和整體造型。對于有些觀點提出的變形縫不好看，影響立面效果，設計師可以通過將該部位兩側主體錯位設計方法，即利用視覺差，弱化人們對變形縫的直觀感覺；對于要徹底消除變形縫影響，則需借助外裝飾構件，可采取外裝飾幕墻等輕質構件對外立面的變形縫進行裝飾處理?？拐鹪O計要求結構主體設置變形縫，并規(guī)定相應變形縫寬度，是防止在地震時建筑物間晃動、碰撞造成結構主體的破壞，由于輕質外裝飾構件會在地震時變形破壞，不會對建筑物主體結構產(chǎn)生約束作用。所以，通過輕質外裝飾材料的設置，可以解決由于設置變形縫引來的美觀問題，并且不會影響到結構主體抗震性能。
2）對于住宅類型建筑
由于其使用功能單一，房間分隔墻較多，結構沿豎向布局比較均勻，一般只是平面形狀變化較大，只要結構設計師按照建筑平面方案合理布置結構抗震構件，采用框架、框架-剪力墻結構、剪力墻結構等一般常規(guī)結構形式都可以滿足本地區(qū)抗震設計要求。對于高層住宅底部要求設置商業(yè)用途的建筑，應該優(yōu)先選用轉換結構體系。有些結構設計人員不愿意做轉換結構，認為轉換了，結構受力復雜了，造價增加了，往往在設計中過度減小剪力墻長度、剪力墻開較大洞口的方法，來滿足建筑對底部大空間的使用要求。但即使是這樣做也不會完全適應建筑功能的要求，同時由于剪力墻不適當減少及剪力墻的不合理布置，也影響到建筑整體的抗震性能，造成結構配筋不合理。合理的采用轉換結構體系，既不會給建筑物抗震帶來不利影響，也不會過多的增加工程整體造價。建筑功能上可以最大限度地滿足建筑設計方案的初衷，結構的抗震性能達到優(yōu)化，使建筑物整體含鋼量達到最低。
3）對于公建類型建筑
由于其平面使用功能的不確定性，各個樓層間使用功能不統(tǒng)一的特點，故不宜過多采用剪力墻，剪力墻設置應在電梯間、樓梯間等較為固定使用空間的部位。要求建筑設計師在平面布局中加以考慮，在考慮建筑功能需要的同時，也兼顧結構抗震設計的合理性布置。由于對空間的需求，框架體系元素更多地運用在公建類型的建筑中。由于建筑高度較高，各層使用荷載較大，使得鋼筋混凝土框架柱截面一般較大，即使是采用高標號混凝土的鋼筋混凝土柱截面也會很大；適當在抗震性能要求較高的部位，采用型鋼混凝土及鋼管混凝土的結構體系更加合理，既有混凝土結構的剛度，又有鋼結構的良好延展性，可以讓該混合結構在抵抗地震災害時發(fā)揮最大的作用。對于大跨度的框架梁，也可以多采用型鋼結構及型鋼混凝土結構，既可以提高建筑的水平抗震性能，也有效的降低框架梁的高度。對于預應力梁的運用，不建議大量使用，雖然預應力梁的采用可以降低框架梁的高度，但其性質類同于普通鋼筋混凝土梁，且對梁端約束要求較大，協(xié)調變形能力一般。
4）隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展
高層建筑的高度已經(jīng)不是制約建筑設計的主要問題了，通過計算機軟件的抗震模擬計算，使更多的高層建筑的設計方案得以優(yōu)化。高層建筑設計方案中存在的主要問題是結構體系的選擇，隨著建筑高度的增加，結構柱截面會增大，剪力墻數(shù)量也會增多，對建筑內部平面功能影響較大。一般結構設計師會根據(jù)常規(guī)經(jīng)驗先選擇框架結構，然后框架-剪力墻結構、剪力墻結構，最后選擇框筒結構以及鋼和混凝土混合結構。認為這樣可以節(jié)省造價。實際上這是一個誤區(qū)，只有根據(jù)建筑使用功能特點，合理選用結構形式才是降低成本的最好途徑。隔震設施及減震設施已在許多工程得到了應用，通過實驗室內地震模擬實驗及國內外一些實際工程中應用的經(jīng)驗，會逐步在更多的現(xiàn)代建筑設計中得到應用及發(fā)展，也會給建筑設計方案的創(chuàng)作帶來最大的自由度。
3結語
1結構設計地震力的確定
1.1低地震力取值的可行性
到二十世紀八十年代，各國設計規(guī)范都承認這樣一個事實，就是在地震作用下，結構在真正失效前，有一個較大的塑性變形能力（結構延性），即結構在一個較小的地震下可能達到或者接近屈服狀態(tài)；而在較大的地震下，結構的若干部位將陸續(xù)進入屈服后的非彈性變形狀態(tài)，并且隨著地震力的增大，結構中進入彈塑性變形的部位增多，先進入屈服的部位彈塑性變形也增大。結構通過這種變形耗散較多的地震傳來的能量，將其轉換成熱能。
對于“設計地震力－延性”聯(lián)合法則，我們可以從地震力和結構相互關系上進行理解：一方面設計地震力低的結構，通過更大的非彈性變形耗散掉更多的地震能量；另一方面結構非彈性變形越大，剛度降低越嚴重，阻尼增大，周期比高設計地震力的結構增長越多，結構受到的總地震力也降低也越多。這就使得我們在設計過程中，在不降低構件豎向承載力保證結構延性的前提下，可以取用一個小于設防烈度地震反應水準作為設計中取用的地震作用。反過來講，若采用的設計地震力越低，結構屈服部位在屈服后水平和豎向承載力不降低的前提下需要達到的非彈性變形就越大，也就需要結構有更好的延性性能。
這樣，我們就需要解決如下兩個問題：
A．如何在設防烈度地震作用與設計地震力取值之間建立恰當?shù)穆?lián)系；
B．如何在設計地震力與所要求的結構延性建立對應關系。
對于問題A，以N.M.Newmark為代表的眾多學者認為，將設防烈度地震加速度通過地震力降低系數(shù)R（中，美等國）或結構性能系數(shù)q（歐共體，新西蘭等）折減為結構設計加速度，相當于賦予結構一個較小的屈服承載力，結構在豎向承載力不降低的情況下，通過屈服后的非彈性變形來經(jīng)受更大的地震，實現(xiàn)“大震不倒”的目標。因而，采用低設計地震力的關鍵在于保證結構及構件在大震下達到所需的延性。對于地震力降低系數(shù)R或結構性能系數(shù)q，各國設計規(guī)范存在略為不同的處理手法，不過總體而言R或q均為設防烈度地震作用與結構截面設計所用的地震作用的比值。R或q越大，則要求結構達到的延性能力越大，R或q越小，則結構需要達到的延性能力越小。這樣均能實現(xiàn)“大震不倒”。
對于問題B，國外一般有如下三種設計方案：（1）較高地震力——較低延性方案；（2）中等地震力——中等延性方案；（3）較低地震力——較高延性方案。高地震力方案主要保證結構的承載力，低地震力方案主要保證結構的延性。實際震害表明，這三種方案，從抗震效果和經(jīng)濟性來看，都能達到設防目標。我國的抗震設計采用的是方案（3）即較低地震力——較高延性方案，即采用明顯小于設防烈度的小震地面運動加速度來確定結構的設計地震作用，并將它與其他荷載內力進行組合，進行截面設計，通過鋼筋混凝土結構在屈服后的地震反應過程中形成較為有利的耗能機構，使結構主要的耗能部位具有良好的屈服后變形能力來實現(xiàn)“大震不倒”的目標。當然，我們還要看到一點，雖然這三個方案都能保證“大震不倒”，但是在改善結構在中小地震下的性態(tài)方面，方案（3）僅僅提高結構的延性水平而結構的屈服水準并沒有明顯提高是明顯不如方案（1）和（2）的。也就是說，在保證“小震不壞，中震可修”方面，方案（1）和（2）是優(yōu)于方案（3）的。
地震動以波的形式在地下及地表傳播，由于震源特點、斷層機制、傳播途徑等因素的不確定性，具有很大隨機性。要想得出地震動對于不同結構有什么不同的反應，就需要在地震動特性與結構反應架起一座橋梁。由于地震動反應譜的形狀特征反應了不同類型結構動力最大反應的特點，所以各工程中一般采用地震影響系數(shù)譜曲線作為計算地震作用的依據(jù)。
我國的譜曲線綜合考慮了烈度、震中距、場地類別、結構自振周期和阻尼比的影響。根據(jù)新修訂的中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖，給出了抗震設防烈度（中震）下的設計基本地震加速度。通過對震級、震中距、場地類別等因素對結構反應譜的影響，抗震規(guī)范把動力放大系數(shù)取為2.25。根據(jù)統(tǒng)計資料，多遇地震烈度比基本烈度降低約1.55度，相當于地震作用降低0.35倍，即地震力降低系數(shù)為1/0.352.8。從而得到小震時結構的設計加速度，其值與重力加速度的比值即為小震時水平地震影響系數(shù)最大值。
與其他國家相比，我國的地震力降低系數(shù)R2.7~2.8，其取值與新西蘭“有限延性框架”相當（R=3）；介于歐洲共同體低延性DC“L”（R=2.5）和中延性DC“M”（R=3.75）之間；比美國的“一般框架”（R=3.5）還要略小些。單純從R的角度來看，似乎中國規(guī)范在大震下的延性需求和其他國家相比處在“中等延性結構”水平。但是中國設防烈度下水平地面運動的峰值加速度系數(shù)的取值，要比其他各個國家的低（見下表）。結構動力放大系數(shù)相差不大都在2.25附近，而且我國的譜曲線平臺段與其他國家相比很小，下降段較陡，造成反應譜的取值較其他國家的低，實質上中國R＝2.8相當于歐共體的R＝5.0左右，所以實質上，我國采用的是“較低地震力——較高延性”方案。在大震下所需要的延性需求與其他國家相比，應該屬于高延性需求。
各國規(guī)范
美國UBC1997
新西蘭NZS3101
歐洲EC8
中國GB50011-2001
加速度系數(shù)
0.075~0.40
0.21~0.42
0.12~0.36
0.05~0.40
1.2地震作用計算
隨著反應譜理論的不斷成熟，各個國家對地震力在結構上的作用，都接受了底部剪力法和振型分解反應譜法等方法。我國規(guī)范規(guī)定：
底部剪力法適用于高度不超過40m，以剪切變形為主且質量剛度沿高度分布均勻的結構，以及近似單質點的結構。結構的總地震力由確定，然后再沿高度按倒三角形分布分配，并考慮了地震中可能頂部地震力增大的頂點附加集中力。
振型分解反應譜法適用于當前現(xiàn)有大多數(shù)建筑結構體系。通過振型組合考慮各周期不同的振型在地震反應中的參與程度。對不進行扭轉計算的結構，先確定各振型在各質點的水平地震作用標準值，在按照公式確定水平地震作用效應；對進行扭轉耦聯(lián)計算的結構，其樓層取兩個正交水平位移和轉角位移三個自由度，確定各振型在各樓層兩水平方向和轉角方向的地震作用標準值，按或確定水平地震作用效應。
規(guī)范同時還規(guī)定，對特別不規(guī)則的建筑，甲類建筑，規(guī)范表5.1.2－1所列高度范圍的高層建筑，應用彈性時程分析法進行多遇地震下的補充計算，可取多條時程曲線計算結果的平均值與振型分解反應譜法計算結果的較大值。另外一般彈性時程法分析的結果有利于判斷薄弱層部位。
對于9度地區(qū)高層建筑考慮豎向地震力，采取與底部剪力法類似的方法，只是豎向地震力的取值約為水平地震力取值的0.57倍左右。
對于長周期結構，地震作用中的地面運動加速度和位移可能對結構具有更大的影響，而振型分解反應譜法無法對此作出估計，新規(guī)范同時還增加了樓層水平地震剪力最小值的要求，見抗震規(guī)范5.2.5條。
2結構抗震變形驗算
抗震設防三水準的要求是通過兩階段設計來保證的：多遇地震下的承載力驗算，建筑主體結構不受損，非結構構件沒有過重破壞保證建筑正常使用功能；罕遇地震作用下建筑主體結構遭遇破壞，但不倒塌。結構抗震變形驗算是兩階段設計很重要的內容。
第一階段設計，變形驗算以彈性層間位移角表示。以保證結構及非結構構件不開裂或開裂不明顯，保證結構整體抗震性能。新規(guī)范增加了變形驗算的范圍，對以彎曲變形為主的高層建筑可以扣除結構的整體彎曲變形，因為這部分位移對結構而言是無害位移，只是人的舒適度感覺不同而已，
第二階段的變形驗算為罕遇地震下薄弱層彈塑性變形驗算，以彈塑性層間位移表示。根據(jù)震害經(jīng)驗、實驗研究和計算結果分析提出了構件和節(jié)點達到極限變形時的層間極限位移角，防止結構薄弱層彈塑性變形過大引起結構倒塌。規(guī)范對驗算的范圍有明確規(guī)定，但考慮到彈塑性變形計算的復雜性和缺乏實用軟件，對不同建筑有不同要求。在以后發(fā)展中可以把驗算范圍推廣到更大，甚至可以基于位移控制法來設計結構，滿足某些類型的建筑對結構位移的特殊要求，來保證結構的位移在可接受范圍。
需要說明的是，現(xiàn)階段的位移控制和抗震設計還限于單一地震下結構的反應。如何有效考慮在地震高發(fā)區(qū)及多次地震下累積損傷對結構變形和抗震性能的影響，保證結構整個壽命期內的安全，需要進一步的研究。
3以框架結構為例談抗震概念設計
由于建筑抗震設計的復雜性，在實際工程中抗震概念設計就顯得尤為重要。它主要包括以下內容：建筑設計應注意結構的規(guī)則性；選擇合理的建筑結構體系；抗側力結構和構件的延性設計。本文以框架為例重點介紹抗震概念設計中的能力設計法（capacitydesign）。
能力設計法是結構延性設計的主要內容，包括我國規(guī)范的內力調整和構造兩個方面。它是二十世紀70年代后期，新西蘭知名學者T.Paulay和Park提出的鋼筋混凝土結構在設計地震力取值偏低的情況下具有足夠延性的方法。其核心思想為：通過“強柱弱梁”引導結構形成“梁鉸機構”或者“梁柱鉸機構”；通過“強剪弱彎”避免結構在達到預計延性能力前發(fā)生剪切破壞；通過必要構造措施使可能形成塑性鉸的部位具有必要的塑性轉動能力和耗能能力。從以上三個方面保證使結構具有必要的延性?？蚣芙Y構作為常見的結構形式，當然其延性設計也主要是從這三個方面來體現(xiàn)的。
3.1強柱弱梁
結構動力反應分析表明，結構的變形能力和破壞機制有關。常見有三種典型的耗能機構，“梁鉸機構”、“柱鉸機構”、“梁柱鉸機構”?！傲恒q機構”和“梁柱鉸機構”的梁先屈服，可使整個框架有較大的內力重分布和能量消耗能力，極限層間位移大，塑性鉸數(shù)量多，不因個別塑性鉸失效而結構整體失效。因而抗震性能好，是鋼筋混凝土理想的耗能機構。我國規(guī)范采用的是允許柱子、剪力墻出鉸的梁柱鉸方案，采取相對的“強柱弱梁”措施，推遲柱子的出鉸時間。但不能完全排除出現(xiàn)薄弱層的柱鉸機構的可能性，因而需要限制柱子的軸壓比，必要時通過時程分析法判斷結構的薄弱層，防止出現(xiàn)柱鉸機構。
我們常見的“強柱弱梁”的調整措施就是要人為增大柱子的抗彎能力，誘導在梁端先出現(xiàn)塑性鉸。這是考慮到柱中實際彎矩在地震中的可能增大。在結構出現(xiàn)塑性鉸之前，結構構件因拉區(qū)混凝土開裂和壓區(qū)混凝土的非彈性性質，鋼筋與混凝土之間的粘結退化，使得各構件剛度降低。梁剛度降低較受壓的柱子相對嚴重，結構由最初的剪切型變形向剪彎形變形過渡，柱內的彎矩較梁端的彎矩比例增大；同時結構的周期加長，影響到結構各振型的參與系數(shù)的大?。坏卣鹆ο禂?shù)發(fā)生變化，導致部分柱子彎矩增大，由于構造原因及設計中鋼筋的人為增大，使得梁的實際屈服強度提高，從而使得梁出現(xiàn)塑性鉸時柱內彎矩增大。結構出現(xiàn)塑性鉸之后，同樣有上述原因的存在，而且結構屈服后的非彈性過程就是地震力進一步增大的過程，柱彎矩隨地震力的增大而增大。地震力引起的傾覆力矩改變了柱內的實際軸力。我們規(guī)范中的軸壓比限值一般能保證柱子在大偏壓的范圍內，軸力的減小也能導致柱子屈服能力的降低。
抗震規(guī)范規(guī)定：除框架頂層和柱軸壓比小于0.15者及框支梁與框支柱以外，柱端彎矩設計值應符合分別為一級取1.4，二級取1.2，三級取1.1。9度及一級框架結構尚應符合，根據(jù)實配鋼筋面積及材料強度標準值確定。底層柱軸力大，塑性轉的能力差，為避免柱腳出鉸后壓潰，一、二、三級框架結構底層，柱端截面組合彎矩設計值分別乘以增大系數(shù)1.5，1.25和1.15。角柱的調整后的組合彎矩尚應乘以不小于1.10的系數(shù)。對一級抗震等級的剪力墻肢截面組合彎矩設計值進行調整，迫使塑性鉸出現(xiàn)在墻肢底部加強部位，底部加強部位及以上一層彎矩設計值取墻肢底部截面組合彎矩設計值，其它部位乘以1.2的增大系數(shù)。對部分框支抗震墻結構，一、二級框支柱的柱上端和底層柱下端，其組合彎矩設計值應分別乘以增大系數(shù)1.5和1.25。
以上“強柱弱梁”的調整措施，經(jīng)過非線性動力反應分析表明，基本滿足大震不倒地要求。在7度區(qū)，梁的鋼筋由重力荷載控制，柱的鋼筋基本由最小配筋率控制。全面增大了柱梁相對抗彎能力。同時，7度區(qū)很難出現(xiàn)正彎矩塑性鉸，對抵抗大震起到有利作用。在9度區(qū)，采用實配鋼筋面積和材料強度標準值計算柱內彎矩，構造上梁鋼筋的增大同樣導致柱內彎矩設計值的增大，在多波輸入下，梁端塑性鉸轉動大，發(fā)展較充分，柱端塑性鉸發(fā)展不充分，轉動較小。塑性變形更多集中與梁端，滿足抗震能力設計要求。對8度區(qū)，其大震位移反應同9度差不多，但柱端塑性鉸較9度多，轉動大，梁端塑性鉸出現(xiàn)充分但轉動小，因而“強柱弱梁”效果不明顯，有關專家建議8度二級抗震等級時，彎矩增大系數(shù)宜取1.35，這有待進一步的完善。
3.2強剪弱彎
“強剪弱彎”是為了保證塑性鉸截面在達到預期非彈性變形之前不發(fā)生剪切破壞。就常見的結構而言，主要表現(xiàn)在梁端、柱端、剪力墻底部加強區(qū)、剪力墻洞口連梁端部、梁柱節(jié)點核心區(qū)。與非抗震相比，增強措施主要表現(xiàn)在提高作用剪力；調整抗剪承載力兩個方面。
3.2.1作用剪力
一、二、三級框架梁和抗震墻中跨高比大于2.5的連梁，剪力設計值其中，一級取1.3，二級取1.2，三級取1.1，一級框架結構及9度尚應符合。一、二、三級框架柱和框支柱，剪力設計值其中，一級取1.4，二級取1.2，三級取1.1，一級框架結構及9度尚應符合。一、二、三級抗震墻底部加強部位，剪力設計值其中，一級取1.6，二級取1.4，三級取1.2，9度尚應符合。梁柱節(jié)點，一、二級抗震等級進行節(jié)點核心區(qū)抗震受剪承載力驗算，三四級應符合抗震構造措施，對9度設防及一級抗震等級的框架結構，考慮到梁端已出現(xiàn)塑性鉸，節(jié)點的剪力完全由梁端實際屈服彎矩決定，按梁端實配鋼筋面積和材料強度標準值計算，同時乘以1.15的增大系數(shù)。其它一級按梁端彎矩設計值計算，剪力增大系數(shù)為1.35，二級為1.2。
3.2.2抗剪公式
國內外低周反復荷載作用下鋼筋混凝土連續(xù)梁及懸臂梁受剪承載力實驗表明，混凝土剪壓區(qū)剪切強度的降低、斜裂縫間骨料咬合力及縱筋暗銷力的降低是梁受剪承載力降低的主要原因。規(guī)范對混凝土的受剪承載力降為非抗震的60％，鋼筋項沒有降低。同樣，對偏壓柱受剪承載力實驗表明，反復加載使柱受剪承載力降低10％~30%，主要由混凝土項引起，采取與梁相同的作法。對剪力墻的實驗表明，其反復加載比單調加載受剪承載力降低15％~20%，采用非抗震受剪承載力乘以0.8的折減系數(shù)。梁柱節(jié)點的抗震受剪承載力由混凝土斜壓桿和水平箍筋兩部分受剪承載力組成，有關專家給出了相關公式。
為了防止梁、柱、連梁、剪力墻、節(jié)點發(fā)生斜壓破壞，我們對受剪截面規(guī)定了受剪承載力上限，即規(guī)定了配箍率的上限值。
通過非彈性動力反應分析表明，以上措施基本滿足強剪弱彎的要求。由于二級抗震等級梁柱在大震下塑性轉動仍很大，有關專家建議剪力增大系數(shù)不宜比一級相差過大，對梁取1.25較好，對柱宜取1.3~1.35。其取值的合理性有待于進一步完善。
需要說明的是，梁柱節(jié)點受力非常復雜，要保證梁柱鋼筋在節(jié)點中的可靠錨固，同時在梁柱端發(fā)生抗彎破壞前，節(jié)點不發(fā)生剪切破壞，其實質應屬于“強剪弱彎”的范疇。而且，節(jié)點僅對一、二級抗震等級的剪力進行調整，其增大系數(shù)比柱的要小，構造措施也比柱端弱些。因而，“更強節(jié)點”的說法，不值得提倡。
3.3構造措施
構造措施是梁、柱、剪力墻塑性鉸區(qū)要達到實際需要的塑性轉動能力和耗能能力的保證。它與“強剪弱彎”、“強柱弱梁”相互關聯(lián)，一起保證結構的延性?！皬娂羧鯊潯笔潜ＷC塑性鉸轉動能力和耗能能力的前提；“強柱弱梁”的嚴格程度，影響相應的構造措施，若實行嚴格的“強柱弱梁”，保證柱子除底部外不出現(xiàn)塑性鉸，相應的軸壓比等構造措施就要松些。我國采取相對的“強柱弱梁”，延緩柱子出鉸的時間，所以需要采取較嚴的構造措施。
3.3.1梁的構造措施
梁塑性鉸截面的延性與很多因素有關，截面延性隨受拉鋼筋配筋率及屈服強度的提高而降低；隨受壓鋼筋配筋率和混凝土強度提高而提高，隨截面寬度增大而增大；塑性鉸區(qū)的箍筋可以防止縱筋的壓屈、提高混凝土極限壓應變、阻止斜裂縫的開展、抵抗剪力，充分發(fā)揮塑性鉸的變形和耗能能力；梁高跨比越小，剪切變形比例越大，易發(fā)生斜裂縫破壞，使延性降低。梁縱筋配箍率過低，梁開裂后鋼筋可能屈服甚至拉斷。因而，規(guī)范對于梁縱筋最大配筋率和最小配筋率、箍筋加密區(qū)長度、最大間距、最小直徑、最大肢距、體積配箍率都有嚴格規(guī)定。為了抵抗梁端可能的正彎矩，保證截面延性，對梁端拉壓鋼筋面積比作出了限制。同時，還對梁的最小寬度、跨高比、高寬比做了規(guī)定。
3.3.2柱的構造措施
柱為壓彎型受力構件，軸壓比對延性及耗能性影響較大。軸壓比小時，柱子發(fā)生大偏壓破壞，構件變形大，延性好，但耗能性降低；隨軸壓比的增大，耗能性增大，但是延性急劇下降，而且箍筋對延性的幫助減小。我們對于采用低地震力設計的柱子，主要保證其延性，而耗能性放到第二位。規(guī)范對軸壓比作出了限制，一般能保證在大偏壓的范圍內。箍筋同樣也對延性起到很大的作用，約束縱筋、提高混凝土壓應變、阻止斜裂縫發(fā)展。柱一般為對稱配筋，其縱筋配筋率越大，柱子屈服時變形越大，延性越好。因而對柱子的縱筋最小配筋率、箍筋加密區(qū)長度、最大間距、最小直徑、最大肢距、體積配箍率做出了嚴格規(guī)定。同時對柱子的高寬比、剪跨比、截面最小高度、寬度做出了規(guī)定，以提高抗震性能。
3.3.3節(jié)點構造措施
節(jié)點作為梁柱鋼筋的錨固區(qū)，對結構性能影響很大。為保證在地震和豎向荷載作用下，節(jié)點核心區(qū)剪壓比偏低時為節(jié)點核心區(qū)提供必要的約束，保持節(jié)點在不利情況下的基本抗剪能力，使梁柱縱筋可靠錨固，對節(jié)點核心區(qū)的箍筋最大間距、最小直徑、體積配箍率做出了規(guī)定。梁柱縱筋在節(jié)點的可靠錨固是節(jié)點構造措施的主要內容。規(guī)范對梁筋過中節(jié)點的直徑；對梁柱縱筋錨固長度；錨固方式都有詳細的規(guī)定。
3.3.4剪力墻構造措施
為保證剪力墻的延性和耗能能力，為墻肢提供約束，防止出現(xiàn)大的裂縫，規(guī)范對剪力墻的邊緣構件做出了詳細規(guī)定；同時也對剪力墻的軸壓比作出了限制；為保證剪力墻的承載力和側向剛度，對剪力墻提出了最小墻厚的要求；為防止斜拉剪切破壞，限制斜裂縫的發(fā)展，減小溫度收縮裂縫，對剪力墻的水平、豎向分布筋的最小配筋率、最大間距、最小直徑做出了規(guī)定。
綜上所述；框架結構主要就是通過計算和構造措施來實現(xiàn)“追求梁鉸機構的能力設計方案”從而，進而實現(xiàn)“小震不壞，中震可修，大震不倒”的三水準設防目標的。
參考文獻
1白紹良等.從各國設計規(guī)范對比看我國鋼筋混凝土建筑結構抗震能力設計措施的有效性（一、二）重慶大學土木工程學院，2001
2混凝土結構設計規(guī)范GB50010-2002中國建筑工業(yè)出版社，2002
高層建筑是社會經(jīng)濟發(fā)展和科技進步的產(chǎn)物。隨著大城市的發(fā)展，城市用地緊張，市區(qū)地價日益高漲，促使近代高層建筑的出現(xiàn)，電梯的發(fā)明更使高層建筑越建越高。宏偉的高層建筑是經(jīng)濟實力的象征，具有重要的宣傳效應，在日益激烈的商業(yè)競爭中，更扮演了重要的角色。
自從1886年世界上第一棟近代高層建筑——美國芝加哥家庭保險公司大樓（HomeIuranceBuilding，10層，高55m）建成以來，至今已有100多年的歷史了。高層建筑不僅在材料和結構體系上逐漸多樣化，而且在高度上也有大幅度增長。而一次又一次地震災難及教訓，警示人們：防震減災任重道遠，刻不容緩。
從上個世紀開始，各國的專家、學者對抗震設計進行了一系列研究。進入90年代，結構抗震分析和設計已提到各國建筑設計的歷史日程。特別是我國處于地震多發(fā)區(qū)（地震基本烈度6度及其以上的地震區(qū)面積約占全國面積的60%），高層抗震設計設防更是工程設計面臨的迫切的任務。作為工程抗震設計的依據(jù)，高層建筑抗震分析更處于非常重要的地位。
二、材料的選用和結構體系問題在地震多發(fā)區(qū)，采用何種建筑材料或結構體系較為合理應該得到人們的重視。
我國高層建筑中常采用的結構體系有：框架、框架-剪力墻、剪力墻和筒體等幾種體系，這也是其他國家高層建筑采用的主要體系。但國外，特別地震區(qū)，是以剛結構為主，而在我國鋼筋混凝土結構幾混合結構卻占了90%.如此高的鋼筋混凝土結構及混合結構，國內外都還沒有經(jīng)受較大的考驗。鋼結構同混凝土結構相比，具有優(yōu)越的強度、韌性和延性，強度重量比，總體上看抗震性能好，抗震能力強。
震害調查表明，鋼結構較少出現(xiàn)倒塌破壞情況。在高層建筑中采用框架-核心筒體系，因其比鋼結構的用鋼量少，又可減少柱子斷面，故常被業(yè)主所看中?；旌辖Y構的鋼筋混凝土內往往要承受80%以上的震層剪力，有的高達90%以上。由于結構以鋼筋混凝土結構的位移值為基準。但因其彎曲變形的側移較大，靠剛度很小的鋼框架協(xié)同工作減小側移，不僅增加了鋼結構的負擔，而且效果不大，有時不得不加大混凝土筒的剛度或設置伸臂結構，形成加強層才能滿足規(guī)范側移限值；
此外，在結構體系或柱距變化時，需要設置結構轉換層。加強層和轉換層都在本層形成剛度而導致結構剛度突變，常常會使與加強層或轉換層相鄰的柱構件剪力突然加大，加強層伸臂構件或轉換層構件與外框架柱連接處很難實現(xiàn)強柱弱梁。因此在需要設置加強層及轉換層時，要慎重選擇其結構模式，盡量減小其本身剛度，減小其不利影響。
唐山鋼鐵廠震害調查資料統(tǒng)計參數(shù)結構形式總建筑面積（萬㎡）倒塌和嚴重破壞比例（%）中等破壞比例（%）鋼結構3.6709.3鋼筋混凝土結構4.0623.247.9砌體結構3.0941.220.9在高層建筑中，應注意結構體系及材料的優(yōu)選?，F(xiàn)在我國鋼材產(chǎn)量已居世界前列，建筑鋼材的類型及品種也在逐漸增多，鋼結構的加工制造能力已有了很大提高，因此在有條件的地方，建議盡可能采用型鋼混凝土結構（SRC）、鋼管混凝土結構（CFS）或鋼結構（S或），以減小柱斷面尺寸，并改善結構的抗震性能。
在超過一定高度后，由于鋼結構質量較輕而且較柔，為減小風振而需要采用混凝土材料，鋼骨（鋼管）混凝土，通常作為首選。工程經(jīng)驗表明：利用鋼管混凝土承重柱自重可減輕65%左右，由于柱截面減小而相應增加使用面積，鋼材消耗指標與鋼筋混凝土結構相近，而工程造價和鋼筋混凝土結構相比可降低15%左右，工程施工工期縮短1/2.此外鋼管混凝土結構顯示出良好的延性和韌性。
1995年日本阪神地震震害說明，在鋼骨混凝土構件中，采用格構式的型鋼時，震害嚴重，采用實腹式的大型型鋼或焊接工字鋼的，則震害輕微。因此，在高層建筑結構中，若用鋼骨混凝土構件，建議使用后者。
關鍵詞：橋梁工程抗震設計
中圖分類號：S611文獻標識碼： A
正文：
隨著經(jīng)濟的發(fā)展，橋梁結構在不同水準地震作用下的抗震設防要求不斷提高，橋梁抗震由原來的單一設防水準一階段設計逐漸發(fā)展為雙水準或三水準設防兩階段設計、三階段設計，以及基于性能的多水準設防、多性能目標準則的抗震設計。這就要求工程師深入理解橋梁抗震設計規(guī)范。
1抗震設防標準
抗震設防標準是抗震設計的依據(jù)，橋梁抗震設計應首先確定抗震設防標準。橋梁抗震設防標準是根據(jù)地震動背景，為保證橋梁結構在壽命期內的地震損失不超過規(guī)定的水平，規(guī)定橋梁結構必須具備的抗震能力[1]。現(xiàn)行橋梁抗震設計規(guī)范[2-3]對抗震設防標準只作了籠統(tǒng)的定性描述，針對這種現(xiàn)狀，本文對橋梁抗震設防標準作系統(tǒng)的闡述。
（1）對于地震動背景的考慮，定義3種橋梁抗震設防水準,設防水準Ⅰ：重現(xiàn)期約為50～100年或25年的地震作用，超越概率約為50年63％～39％或86.4％，即“小震”；設防水準Ⅱ：重現(xiàn)期約為475年的地震作用，超越概率約為50年10％，即“中震”；設防水準Ⅲ：重現(xiàn)期約為2000年的地震作用，超越概率約為50年3％～2％，即“大震”。（2）對于地震損失的考慮，定義3種橋梁抗震性能目標，性能目標Ⅰ：一般不受損壞或不需要修復可以繼續(xù)使用，結構完全保持在彈性工作狀態(tài)，即“不壞”；性能目標Ⅱ：可發(fā)生局部輕微損傷，不需修復或經(jīng)簡單修復可以繼續(xù)使用，結構整體保持在彈性工作狀態(tài)，即“可修”；性能目標Ⅲ：應保證不致倒塌或產(chǎn)生嚴重的結構損傷，經(jīng)臨時加固后可供維持應急交通使用，即“不倒”。（3）為實現(xiàn)橋梁抗震設防目標，對截面進行纖維單元劃分(見圖1)并進行數(shù)值計算，利用墩柱截面的彎矩―曲率曲線（見圖2），定義相應于各性能目標的驗算準則。驗算準則Ⅰ：M
圖1截面纖維單元劃分圖
圖2彎矩－曲率曲線
通過對梁抗震設防水準、抗震性能目標和驗算準則的系統(tǒng)分析，歸納出方便工程設計的各設防類別橋梁的抗震設防標準。
2隔震周期
現(xiàn)行橋梁抗震設計規(guī)范均要求，減隔震設計的橋梁基本周期應為非減隔震設計的橋梁基本周期的2倍以上。實際工程設計時，必須明確這2種周期的定義，才能保證設計的可靠性。
2.1規(guī)范研究
日本規(guī)范[4]對“減隔震設計的橋梁基本周期應為非減隔震設計的橋梁基本周期的2倍以上”解釋為：采用減隔震支座的橋的固有周期比不采用減震支座橋固有周期的2倍短，變形就有可能不集中于減隔震支座而集中于下部結構，減震支座就不能有效地發(fā)揮作用。其中不采用減隔震支座橋的固有周期是把所有支座都看作固定支座時橋的固有周期。采用減隔震目的是使得減隔震裝置充分發(fā)揮其隔震耗能的作用，降低橋梁結構的地震響應。而要實現(xiàn)這個目的，一方面是盡可能延長結構周期以避開場地地震能量集中的頻譜區(qū)段，另一方面就是使橋墩的剛度盡可能遠大于隔震裝置的等效剛度，這樣就使得變形主要集中于減隔震裝置。采用了減隔震裝置的橋梁即為減隔震橋梁，設置“板式橡膠支座”的橋梁屬于隔震橋梁，板式橡膠支座能提供柔性，設置“鉛芯橡膠支座”的橋梁也屬于隔震橋梁。
2.2工程案例
某規(guī)則橋梁為5×25m先簡支后連續(xù)T梁橋，橋面寬度為12m，橋面鋪裝為10cm厚瀝青混凝土+8cm厚C50混凝土，采用墩高10m的1.4m×1.4m雙柱矩形墩，主梁采用C50混凝土，墩柱、蓋梁采用C40混凝土，墩柱受力鋼筋采用HRB335鋼筋。橋梁有限元模型見圖3。比較“固定鉸支座”、“板式橡膠支座”、“鉛芯橡膠支座”3種支座方案的結構自振特性，基本周期對照見表2。通過對比，3種支座方案結構基本振型均為縱飄，方案1（非隔震方案）基本周期為0.8158s，方案2和方案3（隔震方案）基本周期分別為1.3295s和1.6675s，隔震方案的隔震效果較明顯，尤其是采用彈性剛度較小的鉛芯支座方案的基本周期達到非隔震的2倍以上。
圖3橋梁整體有限元模型
2.3設計建議
隔震是相對非隔震而言的，非隔震橋梁指橋梁所有橋墩與梁體采用鉸接（橋墩處墩梁無相對線位移），隔震橋梁指橋墩部分或者全部采用隔震支座，如板式橡膠支座、鉛芯橡膠支座等（橋墩處墩梁產(chǎn)生相對線位移）。非隔震橋梁的基本周期反映橋梁總質量和橋墩本身的剛度，隔震橋梁的基本周期反映橋梁總質量和支座與橋墩的串聯(lián)剛度。隔震支座作為結構一部分，其剛度影響橋梁的整體剛度，而且隔震支座的剛度較小，所以隔震橋梁的基本周期比非隔震橋梁的基本周期大?？拐鹪O計時，希望盡量延長周期，當然不是越長越好，達到一個合適的剛度是設計的目標。研究發(fā)現(xiàn)當加入隔震支座后橋梁周期延長到原來非隔震周期的2倍或2.5倍時，支座剛度是合適的，日本規(guī)范認為這樣的隔震支座設計達到了較好的隔震率。我國城市橋梁抗震規(guī)范，認為這種隔震方案可以近似采用單自由度簡化計算，而在公路橋梁抗震設計細則中，相關條文沒有明確解釋。
3墩柱斜截面抗剪強度
在地震過程中，當橋墩出現(xiàn)了塑性鉸，進入了彎曲延性工作狀態(tài)后，塑性鉸區(qū)域內彎剪裂縫寬度增加，使得骨料咬合所能傳遞的剪力降低。因而在設計公式中對于塑性區(qū)域應當包含彎曲延性對剪切強度的折減。墩柱斜截面抗剪強度計算機理一般都采用拱－桁架理論，其計算公式組成大致分為如下2種：（1）考慮混凝土提供的抗剪能力Vc和箍筋提供的抗剪能力Vs，Vn=Vc+Vs，目前各國規(guī)范（如美國加州規(guī)范[5]）基本都采用此種形式；（2）考慮混凝土提供的抗剪能力Vc、箍筋提供的抗剪能力Vs及軸向力提供的抗剪能力Va，Vn=Vc+Vs+Va。我國現(xiàn)行公路橋梁抗震設計規(guī)范只給出了墩柱塑性鉸區(qū)域沿順橋向和橫橋向的斜截面抗剪強度，采用了Vn=Vc+Vs的形式，具體公式為：
（1）式（1）的局限性主要表現(xiàn)在：（1）該公式主要是針對實心矩形和實心圓形截面，薄壁空心截面的約束混凝土的面積相對較少，空心薄壁截面和實心截面在水平地震力作用下的抗力機制是不同的，空心截面剪力流的傳遞類似于薄管截面，依賴于翼緣寬厚比；（2）該公式主要針對墩柱塑性鉸區(qū)域內抗剪驗算，未進入塑性的墩柱直接采用上述抗剪計算公式不妥。目前，國外對于橋墩在地震作用下的抗剪強度計算公式有比較多的研究成果，Myoungsu等人對7個1/4比尺矩形空心薄壁柱進行了試驗研究，推導出矩形空心薄壁截面的抗剪強度計算公式：
如果墩柱未屈服，《公路橋梁抗震設計細則》JTG/TB02-01―2008里的公式過于保守，可以參考美國加州規(guī)范[5]的抗剪強度計算公式：
4結語
我國公路橋梁抗震設計為雙水準兩階段設計，現(xiàn)行橋梁抗震設計規(guī)范對抗震設防標準、隔震周期及墩柱抗剪強度闡述比較籠統(tǒng)。本文通過研究國外先進抗震設計規(guī)范，并進行工程實例驗算，探討了橋梁抗震設防標準，就目前國內關于墩柱抗剪強度計算的問題，改進了驗算方法。
參考文獻
［1］葉愛君.橋梁抗震［M］.北京:人民交通出版社,2011.
［2］JTG/TB02-01―2008公路橋梁抗震設計細則［S］.
關鍵詞：建筑結構；抗震設計；問題分析
中圖分類號：TU318 文獻標識碼：A 文章編號：
1、建筑結構抗震設計的基本原則
1.1結構構件應具有必要的承載力、剛度、穩(wěn)定性、延性等方面的性能
(1)結構構件應遵守“強柱弱梁、強剪弱彎、強節(jié)點弱構件、強底層柱(墻)”的原則。(2)對可能造成結構的相對薄弱部位，應采取措施提高抗震能力。(3)承受豎向荷載的主要構件不宜作為主要耗能構件。
1.2設置多道抗震防線
(1)一個抗震結構體系應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。例如框架—剪力墻結構由延性框架和剪力墻兩個分體組成，雙肢或多肢剪力墻體系組成。(2)強烈地震之后往往伴隨多次余震，如只有一道防線，則在第一次破壞后再遭余震，將會因損傷積累導致倒塌。抗震結構體系應有最大可能數(shù)量的內部、外部冗余度，有意識地建立一系列分布的屈服區(qū)，主要耗能構件應有較高的延性和適當剛度，以使結構能吸收和耗散大量的地震能量，提高結構抗震性能，避免大震時倒塌。(3)適當處理結構構件的強弱關系，同一樓層內宜使主要耗能構件屈服后，其他抗側力構件仍處于彈性階段，使“有效屈服”保持較長階段，保證結構的延性和抗倒塌能力。
1.3對可能出現(xiàn)的薄弱部位，采取措施提高其抗震能力
(1)構件在強烈地震下不存在強度安全儲備，構件的實際承載能力分析是判斷薄弱部位的基礎。(2)要使樓層(部位)的實際承載能力和設計計算的彈性受力的比值在總體上保持一個相對均勻的變化，一旦樓層(部位)的比值有突變時，會由于塑性內力重分布導致塑性變形的集中。(3)要防止在局部上加強而忽視了整個結構各部位剛度、承載力的協(xié)調。(4)在抗震設計中有意識、有目的地控制薄弱層(部位)，使之有足夠的變形能力又不使薄弱層發(fā)生轉移，這是提高結構總體抗震性能的有效手段。
1.4選擇合理的結構形式
抗震結構體系是抗震設計應考慮的關鍵問題。按結構材料分類，目前主要應用的結構體系有砌體結構、鋼結構、鋼筋混凝土結構、鋼-混凝土結構等；按結構形式分類，目前常見的有框架結構、剪力墻結構、框架剪力墻結構、簡體結構等。結構體系的確定受到抗震設防烈度、建筑高度、場地條件以及建筑材料、施工條件、經(jīng)濟條件等諸多因素影響，是一個綜合的技術經(jīng)濟問題，需進行周密考慮確定。
2、建筑抗震設計中存在的問題
2.1缺乏前期勘察資料
缺乏巖土工程勘察資料或資料不全。有的在擴初設計階段還缺建筑場地巖土工程的勘察資料，有的在擴初設計會審之后就直接進入了施工圖設計，有的在規(guī)劃設計或方案設計會審后就直接進入了施工圖設計。無巖土工程勘察資料，設計缺少了必要的依據(jù)。結構的平面布置中外形不規(guī)則、不對稱、凹凸變化尺度大、形心質心偏心大，同一結構單元內，結構平面形狀和剛度不均勻不對稱，平面長度過長等。
2.2部分建筑物高度過高
按我國現(xiàn)行高層建筑混凝土結構技術規(guī)程規(guī)定，在一定設防烈度和一定結構型式下，鋼筋混凝土高層建筑都有一個適宜的高度。在這個高度，抗震能力還是比較穩(wěn)妥的，但是目前不少高層建筑超過了高度限制。在震力作用下，超高限建筑物的變形破壞性會發(fā)生很大的變化，建筑物的抗震能力下降，很多影響因素也發(fā)生變化，結構設計和工程預算的相應參數(shù)需要重新選取。
2.3地基的選取不合理
由于城市人口的增多和相對空間的縮小，不少建筑商忽略了這一問題，哪里商業(yè)空間大就在哪里建。建筑應選擇位于開闊平坦地帶的堅硬土場地或密實均勻中硬土場地，遠離河岸，不應垮在兩類土壤上，避開不利地形、不采用震陷土作天然地基，避免在斷層、山崖、滑坡、地陷等抗震危險地段建造房屋。建筑的地基選取不恰當可能導致抗震能力差。
2.4材料的選用不科學,結構體系不合理
在地震多發(fā)區(qū)，采用何種建筑材料或結構體系較為合理應該得到人們的重視。由于我國建筑結構主要以鋼筋混凝土核心筒為主，變形控制要以鋼筋混凝土結構的位移限值為基準。但因其彎曲變形的側移較大，靠剛度很小的鋼框架協(xié)同工作減小側移，不僅增大了鋼結構的負擔，而且效果不大，有時不得不加大混凝土的剛度或設置伸臂結構，形成加強層才能滿足規(guī)范側移限值。
2.5抗震設防烈度較低
許多專家提出，現(xiàn)行的建筑結構設計安全度已不能適應國情的需要，建筑結構設計的安全度水平應該大幅度提高。我國現(xiàn)行抗震設防標準是比較低的，中震相當于在規(guī)定的設計基準期內超越概率為lO%的地震烈度，較低的抗震設防烈度放松了建筑的抗震要求。
2.6平面布局的剛度不均
抗震設計要求建筑的平、立面布置宜規(guī)正、對稱，建筑的質量分布和剛度變化宜均勻，否則應考慮其不利影響。但有的平面設計存在嚴重的不對稱：一邊進深大，一邊進深小；一邊設計大開間，一邊為小房間；一邊墻落地承重，一邊又為柱承重。這些都對抗震極為不利。
3、建筑結構抗震設計的措施
3.1建筑選址要正確。
避免抗震危險地段，選擇對抗震有利的場地、地基和基礎在進行設計時，應根據(jù)工程需要，掌握地震活動情況和工程地質的有關資料，作出綜合評價，宜選擇堅硬土或開闊平坦密實均勻的中硬土等有利地段;避開軟弱土、液化土、河岸和邊坡邊緣，平面分布上成因、巖性、狀態(tài)明顯不均勻的土層等不利地段;同一結構單元不宜設置在性質截然不同的地基土上，也不宜部分采用天然地基，部分用樁基，當?shù)鼗熊浫躔ば酝?、液化土、新近填土或嚴重不均勻土層時，宜加強基礎的整體性和剛度。
3.2合理的確定平立面布置。
建筑物的動力性能基本上取決于它的建筑布局和結構布置。建筑布局簡單合理，結構布置符合抗震原則，從而確保房屋具有良好的抗震性能。建筑物的平、立面布置宜規(guī)則、對稱，質量和剛度變化均勻，避免樓層錯層。對體形復雜的建筑物合理設置變形縫，在結構設計時要進行水平地震作用計算和內力調整，并應對薄弱部位采取有效的抗震構造措施，嚴格控制建筑物的高度和高寬比。
3.3 結構選型和結構布置要合理。
結構選型根據(jù)建筑的重要性、設防烈度、房屋高度、場地、地基、基礎、材料和施工等因素，經(jīng)技術、經(jīng)濟條件比較綜合確定。單從抗震角度考慮，作為一種好的結構形式，應具備下列性能：延性系數(shù)高;勻質性好;正交各向同性;構件的連接具有整體性、連續(xù)性和較好的延性，并能發(fā)揮材料的全部強度。結構布置遵循的原則是平面布置力求對稱，使構件分配的力均勻;豎向布置力求均勻，盡可能使其豎向剛度、強度變化均勻，避免出現(xiàn)薄弱層，并應盡可能降低房屋的重心。
3.4剛度、承載力和延性要匹配。
當結構具有較高的抗力時，其總體延性的要求可有所降低;反之，較低的抗力需要較高的延性要求相配合。地震時建筑物所受地震作用的大小與其動力特性密切相關，具有合理的剛度和承載力分布以及與之匹配的延性。提高結構的抗側剛度，往往是以提高工程造價及降低結構延性指標為代價的。要使建筑物具有很強的抗倒塌能力，最理想的是使結構中的所有構件都具有較高的延性，然而實際工程中很難做到。有選擇地提高結構中的重要構件以及關鍵桿件的延性是比較經(jīng)濟有效的辦法。
4、結束語
抗震設計問題是一個非常復雜的過程，涉及面非常廣泛，需要在設計過程中考慮全面。在以后的設計過程中，還有許多方面需要我們進一步的探討和研究，我們也期待有更多新型抗震技術應用于建筑中來，減輕地震帶來的危害。
參考文獻：
中圖分類號：[TU208.3]文獻標識碼：A 文章編號：
0 引 言
在層高一定的情況下，為提高延性而降低軸壓比則會導致柱截面增大，且軸壓比越小截面越大；而截面增大導致剪跨比減小，又降低了構件的延性。因此，在高層特別是超高層建筑結構設計中，為滿足規(guī)程［1］對軸壓比限值的要求，柱子的截面往往比較大，在結構底部常常形成短柱甚至超短柱。另外，諸如圖書館的書庫、層高較低的儲藏室、高層建筑的地下車庫等由于使用荷載大，層高較低，在設計中也不可避免地會出現(xiàn)短柱。眾所周知，短柱的延性很差，尤其是超短柱幾乎沒有延性，在建筑遭受本地區(qū)設防烈度或高于本地區(qū)設防烈度的地震影響時，很容易發(fā)生剪切破壞而造成結構破壞甚至倒塌，無法滿足“中震可修，大震不倒”的設計準則。為了避免短柱脆性破壞問題在高層建筑中發(fā)生，筆者認為，首先要正確判定短柱，然后對短柱采取一些構造措施或處理，提高短柱的延性和抗震性能。
1 短柱的正確判定
規(guī)程［1］和規(guī)范［2］都規(guī)定，柱凈高H與截面高度h之比H／h≤4為短柱，工程界許多工程技術人員也都據(jù)此來判定短柱，這是一個值得注意的問題。因為確定是不是短柱的參數(shù)是柱的剪跨比λ，只有剪跨比λ＝M／Vh≤2的柱才是短柱，而柱凈高與截面高度之比H／h≤4的柱其剪跨比λ不一定小于2，亦即不一定是短柱。按H／h≤4來判定的主要依據(jù)是：①λ＝M／Vh≤2；②考慮到框架柱反彎點大都靠近柱中點，取M＝0.5VH，則λ＝M／Vh＝0.5VH／Vh＝0.5H／h≤2，由此即得H／h≤4。但是，對于高層建筑，梁、柱線剛度比較小，特別是底部幾層，由于受柱底嵌固的影響且梁對柱的約束彎矩較小，反彎點的高度會比柱高的一半高得多，甚至不出現(xiàn)反彎點，此時不宜按H／h≤4來判定短柱，而應按短柱的力學定義--剪跨比λ＝M／Vh≤2來判定才是正確的。
框架柱的反彎點不在柱中點時，柱子上、下端截面的彎矩值大小就不一樣，即Mt≠Mb。因此，框架柱上、下端截面的剪跨比大小也是不一樣的，即λt＝Mt／Vh≠λb＝Mb／Vh。此時，應采用哪一個截面的剪跨比來判斷框架柱是不是屬于短柱呢？筆者認為，應該采用框架柱上、下端截面中剪跨比的較大值，即取λ＝max（λt，λb）。其理由如下：框架柱的受力情況有如一根受有定值軸壓力的連續(xù)梁，柱高Hn相當于連續(xù)梁的剪跨a，已有的試驗研究結果表明［10］：對于剪跨a不變的連續(xù)梁，當截面上、下配置的縱筋相同時，剪切破壞總是發(fā)生在彎矩較大的區(qū)段；對于框架柱，臨界斜裂縫也總是發(fā)生在彎矩較大的區(qū)段。
事實上，在柱高Hn或連續(xù)梁剪跨a的范圍內，最大剪跨比是出現(xiàn)在彎矩較大區(qū)段上的。鋼筋砼構件的抗剪承載力是隨剪跨比λ增大而降低的。所以，同樣條件下，彎矩較大區(qū)段的截面抗剪承載力要比彎矩較小區(qū)段的小，在荷載作用下，如果發(fā)生剪切破壞，就只能是在彎矩較大區(qū)段上。用來判斷框架柱是否屬于短柱的剪跨比λ當然應是可能發(fā)生剪切破壞截面的剪跨比λ。
一般情況下，在高層建筑的底部幾層，框架柱的反彎點都偏上，即Mb＞Mt。此時，可按式（1）或式（2）判定短柱：
或Hn／h≤2／yn(2)
式中，yn- -n層柱的反彎點高度比，根據(jù)幾何關系，可得：yn＝1／(1＋Ψ)，其中，Ψ＝Mt／Mb，0≤Ψ≤1；
Hn- -n層柱的凈高。
式（2）具有一般性。當反彎點在柱中點時，Ψ＝1，yn＝0.5，式（2）即成為Hn／h≤4；當反彎點在柱上端截面時，Ψ＝0，yn＝1，式（2）即成為Hn／h≤2；如果框架柱上不出現(xiàn)反彎點，就應采用最大彎矩作用截面的剪跨比λ＝M／Vh≤2來判斷短柱。
當需要初步判斷框架柱是否屬于短柱時，可先按D值法確定柱子的反彎點高度比yn，然后按式（2）判斷短柱。在施工圖設計階段，可根據(jù)電算結果作進一步判斷。
2 改善短柱抗震性能的措施
當按剪跨比λ判定柱子不是短柱時，按一般框架柱的抗震要求采取構造措施即可；確定為短柱后，就應當盡量提高短柱的承載力，減小短柱的截面尺寸，采取各種有效措施提高短柱的延性，改善短柱的抗震性能。
2.1 使用復合螺旋箍筋
高層建筑框架柱的抗剪能力是應該滿足剪壓比限值和“強剪弱彎”要求的，柱端的抗彎承載力也是應該滿足“強柱弱梁”要求的。對于短柱，只要符合“強剪弱彎”和“強柱弱梁”的要求，是能夠做到使其不發(fā)生剪切型破壞的。因此，使用復合螺旋箍筋［4］來提高柱子的抗剪承載力，改善對砼的約束作用，能夠達到改善短柱抗震性能的目的。
2.2 采用分體柱
由于短柱的抗彎承載力比抗剪承載力要大得多，在地震作用下往往是因剪壞而失效，其抗彎強度不能完全發(fā)揮。因此，可人為地削弱短柱的抗彎強度，使抗彎強度相應于或略低于抗剪強度，這樣，在地震作用下，柱子將首先達到抗彎強度，從而呈現(xiàn)出延性的破壞狀態(tài)。
人為削弱抗彎強度的方法，可以在柱中沿豎向設縫將短柱分為2或4個柱肢組成的分體柱，分體柱的各柱肢分開配筋。在組成分體柱的柱肢之間可以設置一些連接鍵，以增強它的初期剛度和后期耗能能力。一般，連接鍵有通縫、預制分隔板、預應力摩擦阻尼器、素砼連接鍵等形式。
對分體柱工作性態(tài)的理論分析和試驗研究表明［3～4］：采用分體柱的方法雖然使柱子的抗剪承載力基本不變，抗彎承載力稍有降低，但是使柱子的變形能力和延性均得到顯著提高，其破壞形態(tài)由剪切型轉化為彎曲型，從而實現(xiàn)了短柱變“長柱”的設想，有效地改善了短柱尤其是剪跨比λ≤1.5的超短柱的抗震性能。分體柱方法已在實際工程中得到應用［5］。2.3 采用鋼骨砼柱
鋼骨砼柱由鋼骨和外包砼組成。鋼骨通常采用由鋼板焊接拼制或直接扎制而成的工字形、口字形、十字形截面。
與鋼結構相比，鋼骨砼柱的外包砼可以防止鋼構件的局部屈曲，提高柱的整體剛度，顯著改善鋼構件出平面扭轉屈曲性能，使鋼材的強度得以充分發(fā)揮。采用鋼骨砼結構，一般可比鋼結構節(jié)約鋼材達50％以上［6］。此外，外包砼增加了結構的耐久性和耐火性。與鋼筋砼結構相比，由于配置了鋼骨，使柱子的承載力大大提高，從而有效地減小柱截面尺寸；鋼骨翼緣與箍筋對砼有很好的約束作用，砼的延性得到提高，加上鋼骨本身良好的塑性，使柱子具有良好的延性及耗能能力。
由于鋼骨砼柱充分發(fā)揮了鋼與砼兩種材料的特點，具有截面尺寸小，自重輕，延性好以及優(yōu)越的技術經(jīng)濟指標等特點，如果在高層或超高層鋼筋砼結構下部的若干層采用鋼骨砼柱，可以大大減小柱的截面尺寸，顯著改善結構的抗震性能。
2.4 采用鋼管砼柱
鋼管砼是由砼填入薄壁圓形鋼管內而形成的組合結構材料，是套箍砼的一種特殊形式。由于鋼管內的砼受到鋼管的側向約束，使得砼處于三向受壓狀態(tài)，從而使砼的抗壓強度和極限壓應變得到很大的提高，砼特別是高強砼的延性得到顯著改善。同時，鋼管既是縱筋，又是橫向箍筋，其管徑與管壁厚度的比值至少都在90以下，這相當于配筋率至少都在4.6％以上，這遠遠超過抗震規(guī)范［2］對鋼筋砼柱所要求的最小配筋率限值。由于鋼管砼的抗壓強度和變形能力特佳，即使在高軸壓比條件下，仍可形成在受壓區(qū)發(fā)展塑性變形的“壓鉸”，不存在受壓區(qū)先破壞的問題，也不存在像鋼柱那樣的受壓翼緣屈曲失穩(wěn)的問題。因此，從保證控制截面的轉動能力而言，無需限定軸壓比限值［8］。規(guī)程［9］規(guī)定，鋼管砼單肢柱的承載力可按式(3)計算：
N≤φ1φeN0(3)
式中，；
θ=faAa／fcAc稱為套箍指標，0.3≤θ≤3；
φ1，φe的物理意義及計算方法見規(guī)程［9］。
由式（3）可以看出，當選用了高強砼和合適的套箍指標θ后，柱子的承載力可大幅度提高，通常柱截面可比普通鋼筋砼柱減小一半以上，消除了短柱并具有良好的抗震性能。
3 小 結
關鍵詞：高層建筑，抗震設計，抗震結構，抗震技術
2008年的汶川地震和2010年的玉樹地震對中國來說無不是沉重的打擊，不但造成巨大的經(jīng)濟損失，更心痛的是有那么的生命離開了我們，這不得不讓人們反思我們建筑的抗震設防能力。在地震中，幾乎所有的建筑都倒塌了，相對于低層建筑而言，高層建筑破壞和倒塌的后果就更加嚴重。近年來國內國外高層、超高層建筑的高度不斷攀升，就在2010年正式開放的哈利法塔的高度達到了驚人的828米，而且建筑的體型越來越復雜，不規(guī)則結構越來越多，這對于結構的抗震都是十分不利的。為保證高層結構的抗震安全，達到安全和經(jīng)濟的統(tǒng)一，有必要對高層結構的抗震設計、抗震結構和抗震技術進行探討。
1.地震導致建筑破壞的原因
根據(jù)地震經(jīng)驗，地震期間導致高層建筑破壞的直接原因可分為以下三種情況：
（1）地震引起的山崩、滑坡、地陷、地面裂縫或錯位等地面變形，對其上部建筑的直接危害；
（2）地震引起的砂土液化、軟土震陷等地基失效，對上面建筑物所造成的破壞；
（3）建筑物在地面運動激發(fā)下產(chǎn)生劇烈震動過程中，因結構強度不足、過大變形、連接破壞、構件失穩(wěn)或整體傾覆而破壞；
2.建筑的抗震概念設計
所謂“建筑抗震概念設計”是指根據(jù)地震災害和工程經(jīng)驗等所形成的基本設計原則和設計思想,依此進行建筑和結構總體布置并確定細部構造的過程。科技論文。
3.建筑抗震設計方法的發(fā)展過程
3.1、靜力理論階段
水平靜力抗震理論始創(chuàng)于意大利，發(fā)展于日本，1900年日本學者大森房吉提出“震度法”的概念。該理論認為：結構物所收到的地震作用，可以簡化為作用于結構的等效水平靜力，其大小等于結構重力荷載乘以一個系數(shù)。
3.2、反應譜理論階段
我國及國際上多數(shù)國家抗震設計規(guī)范本質上都采用了反應譜理論及結構能力設計原則。其主要特點如下：
(1) 用規(guī)范規(guī)定的設計反應譜進行結構線彈性分析。
(2) 結構構件的承載力是根據(jù)設計反應譜所作的結構線彈性計算通過荷載和地震作用效應組合后內力進行設計。
(3) 在早期方案設計階段，結構體系、結構體型的規(guī)則性及結構的整體性滿足規(guī)范的規(guī)定，以使結構能可靠地發(fā)揮非彈性延性變形能力。
3.3、動力理論階段
1971年美國圣費南多地震的震害，使人們清楚地認識到“反應譜理論只說出了問題的一大半，而地震持時對結構破壞程度的重要影響沒有得到考慮”，從而推動了采用地震加速度過程a(t)來計算結構反應過程的動力法的研究。此一新理論不但考慮了地震的持時，還更近一步地考慮了地震過程中反應譜所不能概括的其他特性。
4.高層建筑結構體系
設計地震區(qū)的高層建筑，在確定結構體系時，除了要考慮前面所提到的材料用量、建筑內部空間和使用的房屋高度等因素外，還需進一步考慮下列抗震設計準則：
（1）具有明確的計算簡圖和合理的地震力傳遞路線；
（2）具備多道抗震防線，不會因部分結構或構件失效而導致整個體系喪失抵抗側力或承受重力荷載的能力
（3）具有必要的承載力、良好的延性和較多的耗能潛力，從而使結構體系遭遇地震時有足夠的防倒塌潛力；
（4）沿水平和豎向，結構的剛度和強度分布均勻，或按需要合理分布，避免出現(xiàn)局部削弱或突變形成薄弱環(huán)節(jié)，從而防止地震時出現(xiàn)過大的應力集中或塑性變形集中。
在確定建筑方案的同時，應綜合考慮房屋的重要性、設防烈度、場地條件、房屋高度、地基基礎以及材料供應和施工條件，并結合體系的經(jīng)濟、技術指標，選擇最合適的結構體系。
5.建筑抗震措施或設計
5.1、錯開地震動卓越周期
一個場地的地面運動，一般均存在著一個破壞性最強的主振周期，如果建筑物的自振周期與這個卓越周期相等或相近，建筑物的破壞程度就會因共振而加重。地震動卓越周期又稱地震動主導周期。
從眾多的地震倒塌建筑物中可以看出，建筑周期與地震動卓越周期相接近，是引起建筑共振破壞的主要因素和直接原因。因此，在進行高層建筑設計時，首先要估計地震引起該建筑所在場地的地震動卓越周期；然后，在進行建筑方案設計時，通過改變房屋層數(shù)和結構類型，盡量加大建筑物基本周期與地震動卓越周期的差距。
5.2、采取基礎隔震措施
傳統(tǒng)的抗震方法是依靠結構的承載力和變形能力，來耗散地震能量，使結構免于倒塌，但由于是一種“被動防震”，就不免存在許多不足之處。地震對建筑的破壞作用，是由于地面運動激發(fā)起建筑的強烈振動所造成的，也就是說，破壞能量來自地面，通過基礎向上部結構傳遞。人們總結地震經(jīng)驗后發(fā)現(xiàn)，地震時結構底部的有限滑動，能大幅度地減輕上部結構的破壞程度?？萍颊撐?。
基于可動概念的基礎隔震方案很多，主要有：（1）軟墊式隔震。在房屋底部設置若干個帶鉛芯的鋼板橡膠隔振裝置，使整個房屋坐落在軟墊層上，遭遇地震時，樓房底面與地面之間產(chǎn)生相對水平位移，房屋自振周期加長，主要變形都發(fā)生在軟墊塊處，上部結構層間側移變得很小，從而保護結構免遭破壞。（2）滑移式隔震。在房屋基礎底面處設置鋼珠、鋼球、石墨、砂粒等材料形成的滑移層或滾動層，使建筑物遇地震時在該處發(fā)生較大位移的滑動，達到隔震目的。（3）擺動式隔震?？萍颊撐摹[動式隔震方式實質上是柔性底層概念的改進和引伸。（4）懸吊式隔震。這一隔震方式的構思是，將整個建筑懸吊在支架下面，避免地震的直接沖擊，從而大幅度較小建筑物所受到的地震慣力。
5.3、削減地震反應——提高結構阻尼
為了提高結構阻尼，可以在結構上設置阻尼器，以吸收地震輸入的能量，減小結構變形。臺北101大樓在87~92樓安裝了一個巨大的鋼球風阻尼器，是世界上目前最大的大樓風阻尼器，它的球體直徑5.5米，由四十一層12.5厘米厚鋼板結合為球形，重量660噸，可以有效減輕由于颶風和地震所引起的震動和側移。
為高層建筑提供附加阻尼的另一新途徑，是利用主體結構與剛性掛板之間特殊裝置的非彈性性能和摩擦。采取這一措施后，可以使阻尼比僅為2%的抗彎鋼框架，有效粘滯阻尼比增加到8%或更多，從而使底部地震剪力和頂點側移降低50%。
此外，通過采用高延性構件和附設耗能裝置也能有效削減地震反應。
6.高層建筑抗震技術發(fā)展展望
未來高層建筑的發(fā)展趨勢，體型將更趨復雜，結構體系將更趨多樣化。出于對建筑藝術上的要求，高層建筑的體型將會更為復雜和多樣，許多高層建筑都是綜合性的和多用途的，因此對建筑和結構必然提出新的更高的要求。從結構體系上看，也決不會停留在原有的幾種形式上，而會更好地滿足功能和藝術上的需求，創(chuàng)造出新的結構體系。
參考文獻
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[3]王紅霞.論高層建筑抗震概念設計.山西建筑,2007,12（35）：74—75.
論文摘要：《混凝土異型柱技術規(guī)程}(JGJ149—2006)的頒布為我國的結構設計人員提供了一本可以參照的國家標準，同時為廣大結構設計人員指明了異型柱結構與普通混凝土結構的區(qū)別，現(xiàn)將其與《建筑抗震設計規(guī)范》(GB500l1-2001)的區(qū)別與廣大設計人員共同探討。
引言
新的《混凝土異型柱技術規(guī)程》(JGJl49—2006)(簡稱異型柱規(guī)程)于2006年8月頒布，改變了異型柱設計只有地方性規(guī)定而沒有國標的歷。隨之而來就是我們對規(guī)范的理解可能沒有比較深入的研究，另外《異型柱規(guī)程》有些規(guī)定比《建筑抗震設計規(guī)范》(GB50011-2~1)(簡稱抗震規(guī)范)嚴格。現(xiàn)就規(guī)范的幾點規(guī)定，談談個人的一點看法：
(1)異型柱結構最大適應高度
由于異型柱是一種新型的結構形式，只經(jīng)過十余年的實踐。綜合考慮現(xiàn)有的理論研究、實驗研究成果及設計施工經(jīng)驗，其房屋適用的最大高度較一般的鋼筋混凝土結構有所降低?，F(xiàn)就《異型柱規(guī)程》與《抗震規(guī)范》對比見下表：
沈陽市抗震設防烈度為7度，設計基本加速度值為0．10g，超過40米的結構，建議采用短肢剪力墻結構。
(2)異型柱的抗震等級
由于異型柱結構的抗震性能相對于普通混凝土房屋較弱，異型柱結構的抗震等級相對于普通混凝土房屋也應較嚴格。由于異型柱結構的適用范圍較普通混凝土結構小，相應《異型柱規(guī)程》的抗震等級分類較《抗震規(guī)范》詳細。對于丙類建筑抗震設計的房屋，《異型柱規(guī)程》給出了抗震等級的確定方法，現(xiàn)就《異型柱規(guī)程》與《抗震規(guī)范》的異《抗震規(guī)范》現(xiàn)澆鋼筋混凝土房屋的抗震等級《異型柱規(guī)程》中表3．3—1注3，當為7度(0．15g)時，建于Ⅲ、Ⅳ類聲地的異形柱框架結構和框架一剪力墻結構情形時，也按8度(O．20g)采取抗震構造措施，但于括號內所示的抗震等級形式來具體表達，需注意的是《異型柱規(guī)程》采取了“應”按表中括號所示的抗震等級采取抗震構造措施，比《抗震規(guī)范》的上述對應部分規(guī)定(“宜”按……)有所加嚴
(3)不規(guī)則異型柱結構的抗震設計應符合下列要求
1．當異型柱結構樓層豎向構件的最大水
平位移(或層間位移)與該樓層層兩端彈性水平位移(或層間位移)平均值之比大于1．20時，根據(jù)《抗震規(guī)范》有關規(guī)性，可界定為平面不規(guī)則的“扭轉不規(guī)則類型”，但《異型柱規(guī)程》規(guī)性此時控制該比值不應大于1．45(第3．2．5條第1款)，較《抗震規(guī)范》相應規(guī)定“不大于1．5”有所加嚴，目的是為了為嚴格控制異型柱結構平面的不規(guī)則性，避免過大的扭轉效應而導致嚴重的震害。
2．當異型柱結構的層間受剪承載力小于上一樓層的80％時，根據(jù)《抗震規(guī)范》有關規(guī)性，可界定為豎向不規(guī)則中的“樓層承載力突變類型”，并規(guī)定其薄弱層的受剪承載力不應小于上一層的65％，但《異型柱規(guī)程》規(guī)性此時乘以1．20的增大系數(shù)(第3．2．5條第2款)，較《抗震規(guī)范》相應規(guī)定乘以增大系數(shù)1．15有所加嚴
(4)異型柱的抗震作用計算規(guī)則
1．《抗震規(guī)范》第3．1．4條規(guī)定：“抗震設防為6度時，除本規(guī)范規(guī)定外，對乙、丙、丁類建筑可不進行地震作用計算”及第5．1．6條規(guī)定：“6度時的建筑(建造于Ⅳ類場地上較高的高層建筑除外)，以及生土房屋及木結構房屋，應允許不進行截面抗震驗算。”但《異型柱規(guī)程》第4．2．3條則以強制性條文方式規(guī)定：“抗震設防為6度、7度(0．1Og、0．15g)及8度(0．20g)的異型柱結構應進行地震作用計算及結構抗震驗算?！北緱l是基于異型柱結構的抗震性能特點而制定的，6度設防時設計者應注意此條。
2．異型柱的雙向偏壓正截面承載力隨荷載(作用)方向不同而有較大的差異，在L形、T形和十字形三種異型柱中，以L形柱的差異最為顯著(設計者應著重加強L形柱的構造)。如根據(jù)《抗震規(guī)范》5．1．1條第一款(一般情況下(所有烈度)，應允許在建筑結構的兩個主軸方向分別計算地震作用并進行抗震驗算，各方向的水平地震作用應由該方向抗側力構件承擔)，則可能在某些情況下造成結構的不安全性，所以《異型柱規(guī)程》4．2．4條第一款規(guī)定，7度(0．15g)及8度(0．20g)時尚應對與主軸成45°方向進行補充計算。
(5)異型柱的抗震變形驗算
由于異型柱結構的特殊性，《異型柱規(guī)程》對異型柱結構的彈性層間位移角限值也較《抗震規(guī)范》嚴格，現(xiàn)比較如下：
考慮到異型柱結構的特殊性，本人建議進行異型柱設計時彈性層間位移角應從嚴控制：框架結構【】應小于l，800，框架一剪力墻結構【]應小于1／I100。
(6)異型柱框架梁柱節(jié)點核心區(qū)受剪承載力驗算。
《抗震規(guī)范》附錄D規(guī)定：
一、二級框架節(jié)點核心區(qū)應進行抗震驗算；一般
關鍵詞：工建筑工程；抗震結構；設計
Abstract: In recent years the quality requirements for construction projects showing increased year by year trend, especially in the construction of related facilities for construction projects, is to become the focus of attention, the earthquake construction of the building construction project is one of the important part. This paper will combine with many years of practical experience, civil engineering seismic analysis focus on the simple exposition, for reference.Key words: construction work projects; seismic structure; design
中圖分類號：TU3文獻標識碼： A 文章編號：2095-2104（2012）06-0020-02
0引言
由于我國處于地殼運動中的兩條地震帶上，導致我國相關城市經(jīng)常會遭受到地震災害的影響，從上世紀六、七十年代的幾次地震中足以看出，因建筑物倒坍、傾斜等而造成的人員傷亡和財產(chǎn)損失占到了整體災害損失80%左右，因此，加強對建筑工程抗震結構施工，從而提高建筑項目的穩(wěn)定性能已刻不容緩。
加強對建筑工程的抗震結構建設，首先需要對建筑結構進行抗震結構分析工作，以使其在建設施工過程中抗震效益得到最大程度的發(fā)揮，因此起初的設計分析工作尤為關鍵。當然，在對建筑工程進行抗震結構設計時，應充分對相關的影響因素進行考慮，使其整體概念符合設計施工的標準規(guī)范。簡言之，抗震結構概念設計是指在特定的建筑空間及地理條件下，通過整體概念對結構的總體方案進行分析，依據(jù)結構總體系與分體系之間的力學關系、結構破壞機理、震害、試驗現(xiàn)象和工程經(jīng)驗所獲得的基本設計原則和設計思想，從整體的角度來確定建筑結構的總體布置和抗震細部構造措施的宏觀控制。概念設計受到國內外工程界的普遍重視，并將發(fā)揮更大的作用。
1概念設計的重要性和必要性
隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和生活水平的提高，人們對建筑結構設計也提出了更高的要求。發(fā)展先進計算理論，加強計算機的應用，加快新型高強、輕質、環(huán)保建材的研究與開發(fā)，使建筑結構設計更加安全、適用、可靠、經(jīng)濟已成為當務之急。而且針對建筑結構設計的現(xiàn)狀，提倡采用概念設計思想來促進結構工程師的創(chuàng)造性，推動結構設計的發(fā)展，是非常有必要的。這就需要工程界和教育界共同的努力，而推廣概念設計思想是一種有效的辦法，分析如下：
1.1建筑抗震設計規(guī)范（GB50011-2001）（以下稱新抗震規(guī)范）
以可靠度理論為基礎，吸收了延性設計的思想。但對于一些具體問題，例如“中震可修”的設防目標等，規(guī)定相當模糊。所以我們不能盲目地照搬照抄規(guī)范，應該把規(guī)范作為一種指南和參考，并在實際工程應用中作出正確的選擇。這就要求我們對整體結構體系與各基本分體系之間的力學關系有透徹的認識，把概念設計應用到實際工作中去。
長期以來，人們認為結構設計很簡單，只需遵循規(guī)范和手冊，等建筑師完成建筑設計后，使用計算機就可以完成結構設計。但這不能充分地運用結構設計者的知識和技能，而且還會與建筑設計方案產(chǎn)生分歧和矛盾。所以我們應考慮在結構設計中如何運用概念設計，比如結構的抗風設計與抗震設計，抗震設計要求能消減外荷載，吸收或轉換震動的能量；而抗風設計則要求結構在風的作用下動力效應較小，剛度較大。這一矛盾必然影響結構體系的抗風和抗震性能。為了彌補這一缺陷，需要合理的概念設計與延性構造措施來加以保證。
1.2概念設計的重要性，還體現(xiàn)在方案設計階段。初步設計過程是不能借助計算機來實現(xiàn)的，這就需要結構工程師綜合運用結構概念，選擇最為可靠、經(jīng)濟的結構方案。為此，需要工程師不斷地豐富自己的設計理念，深入了解各類結構的性能，并能有意識地、靈活地運用它們。運用概念性近似估算方法，可以在設計方案階段迅速、有效地對結構體系進行構思、比較與選擇。所得方案往往概念清晰、定性準確，避免后期設計階段一些不必要的繁瑣運算，具有較好的經(jīng)濟可靠性能。同時，這也是判斷計算機內力分析輸出數(shù)據(jù)可靠與否的主要依據(jù)。美國一些著名學者和專家曾說過：“誤用計算機造成結構破壞而引起災難只是一個時間的問題。”計算軟件的選擇和使用不當，也會造成結構設計的不合理，甚至影響到建筑物本身的安全性。應用概念設計的思想，可以避免此類情況的發(fā)生。
1.3新抗震規(guī)范提出了在建筑物內設置地震反應觀測系統(tǒng)的要求，并提出了結構兩個主軸方向的動力特性（周期和振型）相近的抗震概念。所以在結構概念設計中還應該注意結構與場地的共振問題。例如在唐山地震時，天津塘沽地區(qū)的7-10層框架結構房屋破壞嚴重，而3-5層的磚混結構住宅卻只有輕微損壞。后來經(jīng)調查發(fā)現(xiàn)，框架房屋的自振周期和場地的卓越周期一致導致共振，而3-5層磚混住宅的自振周期遠低于場地的卓越周期，因此破壞較輕。
1.4建筑結構的抗震設計，存在著許多模糊而且不確定的因素。例如地震作用是一種隨機性很強而且循環(huán)往復的荷載，建筑物的地震破壞機理又十分復雜，要準確計算或預測建筑物所遭遇的地震特性和參數(shù)，還難以做到。風荷載的脈動性與渦流作用情況也是如此。因為建筑物受到的地震作用難以確定，所以適用、安全、經(jīng)濟的結構體系必須注重概念設計。
2概念設計的理解及應用
結構抗震設計的目的是使結構在強度、剛度、延性以及節(jié)能等方面取得最佳，從而滿足“小震不壞，中震可修，大震不倒”的要求。在當前的科技水平和經(jīng)濟條件下，為了保證結構具有可靠的抗震性能，概念設計應充分考慮以下因素：場地條件和場地土的穩(wěn)定性，建立結構計算模型，抗震結構體系的選取，材料效用，風作用、溫度作用以及結構的空間作用等。
2.1現(xiàn)行抗震計算模型的理解和應用
新抗震規(guī)范規(guī)定：一般情況下，應允許在建筑結構的2個主軸方向分別計算水平地震作用并進行抗震驗算，各方向的水平地震作用應由該方向抗側力構件承擔。而實際結構難以實現(xiàn)強柱弱梁的主要原因則是計算模型問題。即：僅僅對相互正交的2個主軸方向進行內力分析和強度設計，不能真實反映結構的空間作用。所以，應用概念設計的原理，結合大量震害和試驗研究成果，所得出的結論是：構件的最不利受力狀態(tài)隨著構件和地震作用方向而變化。當?shù)卣鹱饔梅较蚺c結構主軸方向一致時，梁處于最不利受力狀態(tài)；當?shù)卣鹱饔门c結構的主軸方向呈45度時，大多數(shù)柱處于最不利受力狀態(tài)。
2.2結構薄弱部位抗震構造措施的理解和應用
結構薄弱部位的處理，如建筑平面外墻轉角處的轉角窗，限制了角部結構豎向抗側力構件的設置，如果采用概念設計，解決這一問題的方法是2豎向構件間應設厚板、暗梁等可靠拉結。再如，由于節(jié)點部位的重要性，所以引入抗裂性的概念，以此來比較梁、柱節(jié)點偏心所引起的節(jié)點性能的變化。建議在地震區(qū)，不宜采取梁柱偏心過大的節(jié)點形式，而且構件節(jié)點的承載力不應低于其連接構件的承載力。
3建筑結構抗震設計的前景展望
結構抗震體系由傳統(tǒng)的以“硬抗”為主的抗震體系向以“柔抗”為主的結構減震控制體系發(fā)展。結構減震體系采用的是以“柔”克剛的新概念，它通過調整結構動力特性、隔震、減能或控制來達到抗震的目的，在未來的工民建中結構抗震的思路將向著減輕危害的方向發(fā)展。
4總結
經(jīng)過多年的抗震探索和研究，設計中引入了概念設計的設計新理念。這種設計理念從宏觀角度對建筑抗震結構進行設計，在某些方面彌補了以往設計思路對抗震結構思考的不足之處，為今后的工民建結構抗震設計開辟了新路。
參考文獻：
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