時間：2023-04-08 11:30:14
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關鍵詞：建筑方案設計；抗震；作用分析
中圖分類號： TU2文獻標識碼： A
1、建筑方案設計在建筑抗震設計中的幾個主要設計問題分析
1.1 建筑體型設計問題
建筑體型包括建筑的平面形狀和立體的空間形狀的設計。震害表明，許多平面形狀復雜，例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。海城地震和唐山地震中有不少這樣的震例。而平面形狀簡單規(guī)則的建筑（包括單
層和多層建筑）在地震中都未出現較重的破壞；有的甚至保持完好無損。沿高度立體空間形狀上的復雜ss和不規(guī)則，例如相鄰單元的高差過大、出屋面建筑部分的高度過高、有的建筑裝飾懸伸過大過高，這些沿高度形狀上的變化，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生破壞。在歷次地震中工業(yè)與民用建筑都有此類震例。
所以，在建筑體型的設計中，應盡可能的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凹的體形，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，避免產生因體形不對稱導致質量與剛度不對稱而引起建筑物在地震時發(fā)生對抗震極不利的扭轉反應。在建筑方案設計中，特別是高層建筑的建筑方案設計中，為了建筑立面美觀和藝術上創(chuàng)意，復雜的建筑體型是難以避免的，但是，在設計時一定要把建筑藝術、建筑使用功能同結構抗震安全很好的地結合起來。
1.2 建筑平面布置設計問題
建筑物的平面布置在建筑方案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，房間的數量和布置等等，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
的不同，每個樓層的布置有可能差異很大。因此，這就帶來一個建筑平面布置的多樣化如何同時考慮結構抗震要求的問題。一個比較突出的問題是，建筑平面上的墻體（包括填充墻、內隔墻、有相應強度和剛度的非承重內隔墻）布置不對稱；墻體與柱的分布不對稱，不
協(xié)調；造成建筑結構質量與剛度在平面上分布的不對稱，不協(xié)調；使建筑物在地震時產生扭轉地震作用，對抗震很不利。根據抗震設計審查結果統(tǒng)計，有的城市在建筑平面布置上不合理的達17%，在墻體設置上不符合抗震要求的達24%。
1.3 地展力問題
在高層建筑方案設計中，除了考慮垂直荷載和水平荷載外，還要考慮地展力。往往由水平地震力產生的內力，成為設計控制的主要因素。高層建筑的結構體系有多種，當地震烈度低于8度時，只要建筑物體型合理。垂直剛度均勻，九層以下的高層建筑，仍可采用鋼筋混凝土框架結構。然而，由于高層建筑結構體系自身的柔性較大。加上設計師在建筑方案設計時因商業(yè)要求，無法建筑結構上進行合理的設計，從而引起建筑結構設計不合理，造成這類建筑抗震性能先天不足，加上臨街一面底層抗震墻設簧減少，引起底層的側移剛度比縱橫墻較多的第二層要小，這種結構的建筑物其地震傾覆力矩主要由鋼筋砼框架柱承擔，使得底層鋼筋砼框架柱的承載能力大為降低，當地震時，因為下柔上剛，從而危及整座建筑的安全。如何才能克服這些閑難就是建筑方案設計者所面臨問題。
1.4 缺乏理論指導和經驗
建筑抗震設計中缺乏科學規(guī)范的理論指導，缺乏實際經驗的積累；我國對地質地震的認識尚不夠完善，對地震的成因，預測，防治研究不夠深入，地震防治規(guī)范不夠科學。因此，在進行建筑結構抗震設計時候，缺乏一定的科學依據，或依據的是不完善的理論。因此，難以在建筑結構設計中完美融合防震設計理念。設計中，沒有能夠深入研究地震對建筑結構破壞的層次和順序，難以做到重視主體的設計而兼顧細節(jié)問題。沒有能根據實際情況靈活變通的運用抗震設計準則。
2、建筑方案設計和抗震設計的關系分析
建筑方案設計對建筑抗震起重要的基礎作用。建筑的結構設計難以對建筑方案設計有很大的改動，建筑方案設計已經初步形成了，建筑結構就必須按照原則服從建筑方案設計的要求。設計師在建筑方案能夠全面的考慮到抗震設計的要求，那么結構設計人員按照建筑方案
對結構部件進行科學、合理的布置，保證建筑結構質量與結構剛度均勻分布，結構受力和結構變形共同協(xié)調，提高建筑結構抗震性能和抗震承載能力；如果建筑方案沒有考慮到抗震的要求，直接給結構抗震設計帶來更大的難題，建筑布局設計限制結構抗震布局設計。為了進
一步提高結構部件抗震承載能力，就必須增大結構構件的截面面積，這樣又會造成很多不必要的浪費。所以，在建筑抗震設計的過程中建筑單位要對建筑體型設計、建筑平面布置設計、屋頂建筑抗震設計等問題加以關注。
3、在建筑方案設計中考慮抗震問題的作用
3.1 體型設計中能夠避免質量和剛度分布不均
建筑體型包括建筑的平面形狀和主體的空間形狀的設計。平面形狀簡單規(guī)則的建筑在地震中未出現較重的破壞，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，避免產生因體型不對稱導致質量與剛度不對稱的扭轉反應。
3.2 屋頂建筑的抗震設計作用
屋頂建筑的抗震設計人員常被人們忽視，這是因為屋頂并不是結構承重的重要部分。所以人們并不重視這一方面的設計。事實上恰恰相反。屋頂建筑是建筑方案設計的非常重要的一部分，根據現在一些地震的破壞來看。屋頂建筑是地震破壞最嚴重的地方之一。在這一部
分的設計中應該盡量降低屋頂建筑的高度，在材質上選擇用高強輕質的建筑材料和輕型的建筑造型，保證屋頂建筑的結構質量和剛度的均勻分布，這樣就能保證地震作用沿結構方向的均勻傳遞。同時在設計的過程中，要注意屋頂建筑與整體建筑的重心應該保持一致，這樣能
夠顯著提高屋頂建筑的抗震穩(wěn)定性。減少地震過程中扭轉、變形等情況對建筑物自身的破壞。
結語:
總之，建筑方案設計在建筑的抗震設計中非常重要，二者之間有著非常密切的關系。因此，對于建筑方案的抗震設計，我們要有足夠的重視并且使其能夠發(fā)揮它的作用。從而保證建筑的抗震能力，保障人們的生命財產安全。
參考文獻：
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[2] 陸偉權.淺析建筑方案設計在建筑抗震中的作用，[期刊論文]城市建設理論研究，2012 年14 期
[3]曾銳.重視建筑方案設計在建筑抗震設計中的作用，[會議論文]中國鐵道學會鐵路房建管理會議，2010
論文關鍵詞:混凝土 抗震 經濟性
作為從橋拱建筑中發(fā)展而來的混凝土大跨度板柱,發(fā)展歷史悠久,應用廣泛,特別是經過現代科學技術的運用,發(fā)展為一種新型建筑體系,由于其結構設計較容很符合抗震設計理念,混凝土大跨度板柱只要設計、構造措施得當,對改善框架節(jié)點的延性、增加節(jié)點區(qū)在地震作用下的變形能力有非常大的作用。同時會有效避免混凝土灌注中出現的許多現實問題:諸如在施工過程中由于框架節(jié)點區(qū)鋼筋過于密集,混凝土難以灌注的問題,振搗困難的問題等等。由此,大跨度板柱體系在結構設計中越來越得到更為廣泛的應用。伴隨著我國混凝土行業(yè)、高層建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展,行業(yè)規(guī)范越來越嚴格,對混凝土制品的品質的標準也更高,這在一定程度上也加快和推廣了大跨度版主的發(fā)展和應用。再就是大跨度板柱體系在經濟方面和混凝土密肋梁板相比較也具有很大優(yōu)勢。在下文中,對大跨度板柱體系和混凝土密肋梁板體系在抗震性能和經濟性方面作計算分析比較。
一、結構方案概述及計算分析結果
本工程處于8度抗震設防烈度區(qū),屬三類場地,基本風壓0.35kN/m2,框架抗震等級三級。X方向總長7.3x6=43.8米,Y方向總長8.2x3=24.6米。大跨度板柱體系:結構總高度為3.0米x9層=27米,框架柱600x600,外圍框架梁考慮到門窗洞口的設置以及避免形成邊框架扁梁偏心的因素,采用300x600,其余內框架梁800x400,次梁400x400;混凝土密肋梁板體系:結構總高度為3.3米x9層=29.7米,框架柱600x600,框架梁300x600,次梁250x500。
現在用中國建筑科學研究院PKPM系列SATWE軟件依次對它們進行計算分析,來研究大跨度板柱與普通混凝土密肋梁板兩種方案的地震作用效應。我們通過數據數據明顯看到:當地震作用時,兩種板柱體系表現出近似的地震效應,特別是處于兩個方向同時產生地震平動效應?；炷撩芾吡喊弩w系擁有較高的空間抗側強度,而大跨度板柱體系又具有相對高的空間抗扭強度。原因在于:處在水平地震受力下,混凝土密肋梁板具有很高的抗彎強度,柱端受到的約束作用力相對較強,完全抵消了高空間的影響后表現出更大的空間強度;但大跨度板柱在建筑平面內的約束卻擁有更大的強度,因而展現出更好的結構整體抗扭性能,當抵抗地震扭轉作用時充分發(fā)揮了這些強度的平衡作用。以上結論對我們具有一定的參考價值,對這兩方面的地震反應特點進行結構概念設計,結構方案選擇時應予以重視。
二、通過比較來看兩種結構方案的經濟性
我們通過數據可以分析出,選擇混凝土密肋梁板體系比采用大跨度板柱體系節(jié)省鋼筋用量28%左右,節(jié)省混凝土用量10%左右,如果采用大跨度板柱體系當可以將高度差范圍的維護結構(框架填充墻以及玻璃幕墻等)的費用節(jié)省。如果放棄結構總高度的因素下,運用混凝土密肋梁板體系具有相對的經濟優(yōu)勢,相反,如果是結構總高度設為確定值的狀況下,運用大跨度板柱體系當擁有可以在本來建筑基礎上再遞增一重的經濟效應,這對現在寸土寸金的購地建筑中能大大降低成本,具有明顯的優(yōu)勢!
三、大跨度板柱的設計構造要求
關鍵詞：抗震設計；基于性能；性能水準；性能目標
Abstracts: Performance-based seismic design theroy is the new earthquake engineering concept proposed by international earthquake engineering in the 90’s. It’s a revolution in seismic engineering, and was considered as the future direction of seismic design for development. So it was taken attention and studied at home and abroad. This paper describes the background, basic content and the development of the performance-based seismic design theory, and it make a preliminary discussion of the methods and procedures for the current seismic design under the performance-based seismic design theory.
Key words: Seismic design, Based on performance, Performance level, Performance objectives.
引言
現行的各國抗震規(guī)范大多采用以地面運動加速度反應譜為基礎，按結構延性調整結構反應的設計計算方法。抗震設計的基本目的是保障生命安全，然而近十幾年來大震震害卻顯示，按現行規(guī)范設計和建造的建筑物，雖然在地震中沒有倒塌保障了生命安全，但其破壞卻造成了嚴重的直接和間接的經濟損失，甚至影響到社會的發(fā)展，而且這種破壞和損失往往超出了設計者、建造者和業(yè)主原先的估計。因此，20世紀90年代初基于結構性能的抗震設計理論由美國科學家和工程師首先提出來，可概括為：基于性能的抗震設計理論以結構抗震性能分析為基礎，針對每一種抗震作用水準，將結構的抗震性能劃分成不同等級，設計者根據結構的用途，業(yè)主、使用者及鄰居的特殊要求，采用合理的抗震性能目標和合適的結構抗震措施進行設計，使結構在各種水準地震作用下的破壞損失，能為業(yè)主選擇和承受，通過對工程項目進行生命周期的費效分析后達到一種安全可靠和經濟合理的優(yōu)化平衡。隨后，這一理論引起了日本和歐洲地震工程界學者的極大興趣，紛紛展開多方面的研究。近年來，我國學者也開始就這一理論展開討論。
近年來地震震害分析
當前各國抗震設計理論多采用二級或三級設計思想，三級即“小震不壞、中震可修、大震不倒”的設防水準，并據此制定抗震規(guī)范和條例。按這種以保障生命安全為基本目標的抗震設計理論所設計的建筑物，在震中基本保證了人員的安全，卻不能有效地控制地震破壞所造成的直接和間接的經濟損失。例如，2008年發(fā)生在四川省汶川縣里氏震級8.0級的大地震地震導致69197人遇難，直接經濟損失8451億元人民幣。發(fā)生在今年四月的震級為里氏7.1級的中國玉樹地震造成2698人遇難，20萬人受災，經濟損失超過800億。發(fā)生2010年1月的海地地震造成11.3萬人喪生，造成的經濟損失約為77.5億美元。上述震害更使我們認識到過去的規(guī)范僅以保證人的生命安全為目標的設計理論，在抗震設計理念、適應社會需求等方面都存在一定問題。實際上，社會和公眾對結構抗震性能存在多種層次的要求。如何改進現行的抗震設計理念，使結構在未來地震中的抗震性能達到人們的預定目標，這是擺在地震工程學界面前的重要課題。
現行抗震設計方法的缺陷
目前國際上所廣泛采用的抗震設計方法主要為反應譜法和時程分析法，這兩種方法是在以往的震害經驗和當時的理論基礎上發(fā)展形成的，隨著建筑物形式的不斷變化，地震震害也出現新的特點，反應譜法和時程分析法已漸漸難以滿足現有結構的抗震設防要求了。反應譜給出的是結構體系的周期與最大反應（加速度、相對加速度、相對位移）的關系曲線。目前，反應譜法已在許多國家的工程結構抗震規(guī)范中得到應用。但是，目前所廣泛才采用的反應譜法仍存在許多不足之處：首先，反應譜法不能有效地考慮強震時結構的非線；其次，不能考慮土與結構之間的動力相互作用；再次，不能考慮地震動持時長短的影響；并且，反應譜理論只能給出結構的最大地震反應，不能給出結構反應的全過程，以及結構各構件的破壞機理；此外，反應譜法對于非比例阻尼結構以及不規(guī)則結構的分析效果還不甚理想。
對于結構進行動力時程分析需要考慮的因素有：地震動輸入要符合當地場地情況，對復雜結構要給出三個分量的過程及其空間相關性；結構和構件的動力模型要能真實反映實際情況，能包括非線性特性，動力分析要能夠考慮積累損傷、土與結構相互作用、地震波的相位差等。時程分析所用的地震波為實際的強震記錄或人工地震波，結構對不同的地震波輸入的敏感度不同，輸入后反應將會有較大的差異，這讓設計人員也往往無所適從，難以定論。
我國現行的結構抗震設計是基于承載力或強度的設計方法，即采用彈性方法計算結構在小震作用下的內力和位移，用計算所得的組合內力驗算構件截面，使構件具有一定的承載力。同時，為了防止非結構構件發(fā)生破壞，還要進行使用階段的位移驗算。對結構的延性和耗能能力大多是通過構造措施獲得的。規(guī)范采用的“三水準”設防目標和“兩階段”抗震設計方法建立在定義結構的可靠度為結構在規(guī)定的時間內，在規(guī)定的條件下，完成預定功能的概率的基礎上。表1中列出了我國抗震設計規(guī)范所采取的地震水準、結構性態(tài)水準和性態(tài)指標。表2列出了我國建筑抗震設防分類和設防標準的具體要求，體現了建筑按功能分類設計的思想。
表1我國抗震設計規(guī)范所采取的地震水準、結構性態(tài)水準和性態(tài)指標
表2 我國建筑抗震設防分類和設防標準
這里的“功能”指的是正常情況下結構能夠承受可能出現的各種作用、保證結構的工作性態(tài)和耐久性態(tài)及在偶然事件中的整體穩(wěn)定性。從某種意義上說，中國的抗震設計規(guī)范已包含了某些基于結構性態(tài)設計的思想，但在結構功能不斷細化的今天，現行指導抗震設計的規(guī)范仍有不足之處：
（1）設防烈度（地震動）單純依據地震區(qū)劃的結果以及部分工程抗震經驗來確定，很少或沒有考慮設防烈度的取值對經濟損失或人員傷亡的定量或半定量的影響，從而難以通過設防列隊（地震動）的取值來控制未來地震的經濟損失和人員傷亡。
（2）與結構性態(tài)有關的設計參數選擇不適當。
現行抗震設計是基于承載力或強度的設計方法，但通過對歷次地震震害的調查分析發(fā)現，在一些地震動的某些區(qū)段內，對結構破壞起控制作用的因素不是力而是速度和位移，因此，結構的抗震設計應該不僅僅是基于強度的設計。
（3）業(yè)主的要求得不到滿足，損失控制不力。
由于主體結構的破壞與人身安全的關系最大，現行設計理念對主體結構破壞所造成的損失是重視的，但對非主體結構的破壞，內部設施的損壞和功能失效等所造成的損失卻估計不足。
（4）規(guī)范的形態(tài)概念不明確，設計透明度小。
現行規(guī)范沒有把功能或損失從定量的意義上清楚的定義為多級設防的目標?，F行抗震設計方法是以規(guī)定的地震力來驗算結構截面及變形以確認是否達到想象中的抗震性態(tài)，而不是以科學的性態(tài)評價為基礎。業(yè)主對設計的結構性態(tài)可能完全不清楚，甚至設計人員對多級設計保證的抗震性態(tài)也并非真正領悟。規(guī)范通常通過經驗系數和細部構造把復雜的抗震設計問題簡化，設計出的建筑物只是達到了規(guī)范或結構工程師認為合理的性態(tài)，整個建筑物和地基系統(tǒng)在地震中所表現的性態(tài)對設計者越來越模糊。
（5）規(guī)范標準缺少靈活性。
設計者在設計過程中為穩(wěn)妥起見，只按規(guī)范條款設計，不大會采取規(guī)范沒能體現出來的、有利于抗震性態(tài)的新技術，使新技術的推廣應用受到限制。而且，這些條款在某種程度上已經成為一種性態(tài)水平固定的模式和普遍適用的標準，約束了業(yè)主和設計者的主動性。
（6）設計方法具有不足之處。
目前結構抗震設計規(guī)范采用彈性加速度反應譜，用具有質量m、彈性周期T和阻尼比的單自由度體系來表示結構，這種基于承載力（或強度）的設計方法還有值得商榷之處：（1）、由于結構的基本周期未知，需要根據經驗公式對其基本周期進行估算，影響因素眾多，通常使得結構的設計偏于保守；（2）、規(guī)范采用的是設計地震對應的多遇地震彈性反應譜，由于結構在設計地震作用下很可能已進入非線性狀態(tài)，所應用的彈性反應譜計算的地震作用需要進行折減，而折減系數需要考慮多種因素的綜合作用；（3）、對結構的位移，雖然很多規(guī)范都給出了結構對應的位移限值，但只是將位移作為設計的第二步來驗算，這導致設計者不能有效把握結構在地震特別是大震作用下變形行為。
基于性能的抗震設計理論研究的內容
基于性能的抗震設計理論是以結構抗震性能分析為基礎，根據設防水準的不同，將結構的抗震性能劃分為不同的等級，設計者可根據業(yè)主的要求，確定合理的抗震性能指標和合理的結構措施。
我國“三水準，兩階段”具有基于性態(tài)設計的雛形，但是兩者又有巨大的區(qū)別?；谛詰B(tài)的抗震設計要求結構在不同水平地震作用下具有明確的性態(tài)水平，而目前抗震方法盡管也提出三個水準，但是并沒有被明確具體量化，建筑功能很難在實際設計中得到保證。在基于性態(tài)的抗震設計中，目標性態(tài)水平的確定要綜合考慮社會的經濟水平、建筑物的重要性以及建筑物的造價、保養(yǎng)、維修以及可能遭受地震作用下的直接和間接損失來優(yōu)化確定，這里的性態(tài)水平是針對整個結構體系的，而目前的抗震設計規(guī)范只針對結構構件和非結構構件，并沒有對整個結構提出明確的性態(tài)水平?；谛詰B(tài)抗震設計方法可以滿足不同業(yè)主提出的不同設計要求，發(fā)揮設計者的創(chuàng)造性，同時也有利于新材料和新技術的應用。
1995年，美國加州結構工程師協(xié)會在Vision2000文件中首次正式闡明了針對建筑結構的基于性態(tài)的抗震設計思想?；谛詰B(tài)的抗震設計思想主要包括結構抗震性態(tài)等級的定義、抗震性態(tài)目標的選擇以及通過正確設計實現性態(tài)目標三部分。對于具體的工程結構，基于性態(tài)的抗震設計過程是：首先，設計人員提出幾種抗震性態(tài)目標及對應的造價；其次，由社會團體或業(yè)主選擇結構應達到的性態(tài)目標；最后由設計人員根據所選定的性態(tài)目標進行抗震設計，使結構滿足預期的抗震性態(tài)目標?；诮Y構性能的抗震設計理論的基本內容包括地震設防水準、結構抗震性能目標和結構抗震設計方法等三方面。
4.1 地震設防水準
地震設防水準是指未來可能施加于結構的地震作用的大小。由于地震設防水準直接關系到未來結構的抗震能力，因此地震設防水準的選擇在基于結構性能設計的理論中占有重要地位。Vision2000在關于結構性能設計的研究報告中，建議設防地震等級如表3所示。
表3Vision2000中的設防地震等級的劃分
4. 2 結構抗震性能水準
結構抗震性能水準表示結構在特定的某一地震設計水準下預期破壞的最大程度。結構和非結構的破壞以及因它們破壞引起的后果，主要用結構破壞程度、結構功能性和人員安全性來表達；對于不同等級的抗震性能，都應根據結構類型、整體結構、豎向和橫向承載構件、性能水準、結構變形、設備裝修、修復使用等方面加以定義，應該表達為量化指標，以便工程設計和評估。表4為對結構性能等級的描述。
表4 結構抗震性能等級及其劃分方法
Vision 2000針對建筑結構定義了四個可接受的抗震性態(tài)等級，即：
等級1 完全保持正常使用功能：建筑物基本未遭受破壞，可完全正常地投入使用；
等級2 維持一定的使用功能：非關鍵設備或設施遭受較小的破壞，建筑物可繼續(xù)使用；
等級 3 確保生命安全：建筑物遭受中等或大范圍破壞，但生命安全無憂；
等級 4 不倒塌：建筑物破壞嚴重，生命安全受到威脅，但不會倒塌。
建筑結構的抗震性態(tài)目標選擇示于圖1.1。抗震性態(tài)目標定義為在預期設計地震下結構應達到的性態(tài)等級。圖中，三條斜線分別代表三個可供選擇的抗震性態(tài)目標，從上到下分別為基本目標、提高目標1和提高目標2。對于一般建筑物可選擇基本目標，對于重要建筑物（如醫(yī)院等）一般選擇提高目標1，而對于會引起嚴重次生災害的建筑物（如核電站等）一般選擇提高目標2。越高的性態(tài)目標意味著越高的工程造價。
圖1 結構的設防目標與設防等級、抗震性能等級的關系
規(guī)范提出的抗震性能目標是最低標準，結構抗震性能目標可以根據業(yè)主的要求采用比規(guī)范的設防目標更高的設防標準。結構的設防目標與設防等級、抗震性能等級的關系如圖1所示。
4. 3 基于性能的抗震設計方法
基于性能的抗震設計方法自提出以來，在國內外都受到廣泛重視和研究，對基于性能的抗震設計的主要理念和目標，學術界也基本形成一致的認識。但是怎樣把基于性能的抗震設計思想合理并且簡單有效的應用到實際設計中，目前尚無統(tǒng)一的方法和標準。概括起來，基于性能的抗震設計方法主要有承載力設計方法、直接基于位移進行抗震設計方法、能量設計法。
（1）承載能力設計方法
這是我國規(guī)范現階段采用的設計方法，對于常遇地震，利用反應譜計算底部剪力，然后按一定規(guī)則分配至結構全高并與其他荷載組合，進行結構的強度設計，使結構的各部分都具有足夠的承載能力，然后再進行變形驗算。承載力能力設計方法的優(yōu)點是為設計人員所熟悉，并易于使用，性能概念清楚，細部設計可靠，通過非線性靜力分析驗算，進一步增強了對結構非線性反應的控制，可以更好地達到預期性能目標。缺點是該方法基于彈性反應，對于非彈性反應僅用于結構類型有關的系數加以折減，表面上它控制整個性能目標，實際上卻只是保證了一種性能目標。
（2）直接基于位移進行抗震設計
該方法采用結構位移作為結構性能指標，與傳統(tǒng)方法相比，基于位移的抗震設計方法從根本上改變了設計過程。主要不同是，該方法用位移作為整個抗震設計過程的起點，假定位移或層間位移是結構抗震性能的控制因素。設計時用位移控制，通過設計位移譜得出在此位移時結構有效周期，求出此時結構的基底剪力，進行結構分析，并且進行具體配筋設計。設計后用應力驗算，不足的時候用增大剛度而不是強度的方法來改進，以位移目標為基準來配置結構構件。該法考慮了位移在抗震性能中的重要地位，可以在設計初始就明確設計的結構性能水平，并且使設計的結構性能正好達到目標性能水平，是性能設計理論中很有前途的一種方法。但應用于多自由度體系、多種結構類型等時，還需要做更多的研究。
（3）能量法
假設結構破壞的原因是地震輸入的總能量，地震對結構物及其內部設施的破壞時由其輸入的能量與結構物所消耗的能量共同決定的。能量設計法的優(yōu)點就在于，能夠直接估計結構的潛在破壞程度，對結構的滯回特性以及結構的非線性要求概念清楚。另外，耗能元件的設置可以更好地控制損失。缺點在于應用方法不夠簡化，不確定因素較多。
可見，基于性態(tài)的結構抗震設計，實際上是對人們早已認識的“多級抗震設防” 思想的進一步的細化。這一設計思想使抗震設防目標與設計過程直接相聯(lián)系，設計工程師可以更準確地把握結構在不同的地震動水平下的實際性態(tài)，使所設計的結構更加經濟合理。
5國內外的研究與應用發(fā)展
自基于結構性能的抗震設計理論提出以來，建立以結構功能評價為理論基礎的結構設計體系是近幾年美國、日本和新西蘭等國家的研究課題。美國成立放眼21世紀委員會，其目的是建立新的結構性能設計體系的框架。1995年4月，日本建設省啟動了一項3年聯(lián)合研究開發(fā)項目，稱為“建筑結構現代工程方法開發(fā)”。該項目旨在建立基于性能的結構工程方法以推動技術革新。另外，歐洲國家和拉美國家也在進行此項研究，中國這方面研究還處于起步階段。
在未來應用方面，美國《洛杉磯性能高規(guī)2005》和《舊金山市性能高規(guī)2007》已清晰展現了性能設計方法用于高層建筑結構的具體技術框架，可供我國相應規(guī)范進行修訂時的參考：
（1）在三水準地震作用下，分別從正常使用、生命安全和防止倒塌三個極限狀態(tài)對結構進行分析和設計，保證結構滿足以上三個極限狀態(tài)的性能目標。
（2）基本設計地震（中震）作用下的結構分析應考慮P-效應、基礎剛度、偶然偏心的影響，但取消（或放松）剪重比限值和層間位移限值。
（3）小震作用下正常使用極限狀態(tài)只在特殊的情況下才要求進行結構計算分析，并應考慮預期地震水平和結構累計損傷程度，可以采用線性反應譜分析方法，也也可以采用時程分析法。
（4）Pushover方法不再適用于高層建筑，應采用三維非線性時程分析方法，荷載組合考慮雙向地震作用。結構非線性分析反應的評估應引入能力設計的思想，將結構構件的評估分成三個水平：延性結構復核、有限延性結構復核和完全彈性狀態(tài)的非延性結構復核。
（5）混凝土結構的彈性模量應考慮開裂、黏性滑移、屈服強化、剪切開裂后的受拉剛化、節(jié)點區(qū)變形等影響，取其毛截面的0.5倍進行模量折減，或者根據試驗數據擬合。
（6）地震時程記錄的選取應滿足場地特性與統(tǒng)計意義。
（7）非線性分析模型必須經過試驗校正。
6結語
基于結構性能的抗震設計理論是以結構抗震性能分析為基礎的結構設計，是設計理念上的一次變革，代表了未來結構抗震設計的方法，采用“投資-效益”準則下的抗震性能水準的劃分、抗震性能目標的確定以及常用的性能抗震設計方法，將克服基于承載力的抗震設計不能預估結構屈服后的工作性能的缺陷，可充分發(fā)揮工程師的主動性，工程師可以根據實際情況與業(yè)主的要求及其它條件自主地選擇結構性能目標水準、結構措施等。
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【關鍵詞】現代設計，仿古建筑，應用探討
中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號：
一、前言
中國古代建筑以木結構居多．木結構有很多優(yōu)點，倒如卯榫結合整體抗震、雕粱唾棟藝術純粹、單體組合空間豐富等；但也有許多致命的缺點，例如取材匱乏、腐朽老化、制作復雜、單體空間單調等?，F代鋼筋混凝土結構如何合理化、規(guī)律化的在古建筑中應用，使現代結構的仿古建筑既保持濃郁的中國古代特色又能摒棄木結構的致命缺點，是值得研究的課題。
二、現代設計中仿古建筑的特點分析
1.現代設計中仿古建筑的概念簡述
中國建筑文化歷史悠遠，形成獨特，建筑物造型優(yōu)美，結構嚴謹，宏偉中不失細膩，莊嚴中不失優(yōu)雅。而“仿古建筑”一詞正式起源于20世紀50年代，但直到上世紀末學術界在理論上的探討, 褒貶不一, 可以說它經歷了一個坎坷不平的產生發(fā)展和成熟的過程。
仿古建筑形式有廣義和狹義之分, 廣義的仿古建筑形式是指利用現代建筑材料或傳統(tǒng)建筑材料, 對古建筑形式進行符合傳統(tǒng)文化特征的再創(chuàng)造。狹義的仿古建筑形式是指利用傳統(tǒng)建筑材料, 在特定范圍內對古建筑的復原,嚴格講屬于文物修復范疇。
2.仿古建筑的特點簡述
仿古建筑通俗點講既是用現代的施工工藝體現古代建筑的外形。而我們知道由于古代建筑材料和理論的局限性，古建筑并不存在高層結構；故而現今的仿古建筑多以單層和多層為主。眾所周知，現代多層建筑多為砌體結構和框架結構。所以在仿古建筑中以鋼筋混凝土結構為主。
（一）中國古代建筑特點體現在使用木材作為主要建筑材料，并保持構架制原則。為了保護木材，表面需加油漆，在長期的發(fā)展演變中，中國古代建筑形成獨具特色的彩畫制度，令世人嘆為觀止。鑒于木結構的耐火性很差且使用周期短，在現今建筑中已經不提倡使用；而構架制的結構形式和現在的鋼筋混凝土框架結構極為相似：傳力途徑明確，主體的承重結構和圍護結構分開。這就說明框架結構是最能體現古建筑精髓的結構形式。這也為室內空間的靈活布局創(chuàng)造了條件。
（二）中國古代建筑中，常用多種多樣的罩、掛落、隔扇、屏等自由靈活地分隔室內空間。但彩畫制度這一形式在現今的鋼筋混凝土結構中也只能通過外貼或噴繪等裝修手段才能達到。
（三）中國古代建筑創(chuàng)造并使用斗拱結構形式，斗拱是中國古代建筑體系中所特有的形制，它既是梁和柱之間傳遞荷載以及承擔抗震作用的結構構件，又以其自身優(yōu)美、華麗的造型而成為建筑的主要裝飾構件。集結構功能與裝飾功能為一體的精華所在。隨著現代結構形式及建筑材料的發(fā)展，斗拱這一重要的結構構件應用在仿古建筑中時已經失去了原有的實質性作用，而僅僅作為一種具有觀賞性的裝飾構件。但是它作為古建筑的代表性構件是不可或缺的。
（四）中國古代建筑組群大多以庭院為組合單位：單體建筑沿周邊布置，圍合成中間的庭院。這樣的庭院整體風格是內向的：內部開敞而富于變化，外觀較封閉。按照中國的封建禮制觀念，庭院強調中軸對稱布局，以突出主體建筑，并求得整體的平衡。正是由于這種理念，古代建筑的單體建筑形式也是高度統(tǒng)一，無論是宮殿、寺廟、住宅等，不論其規(guī)模大小，外觀體形皆由臺基、屋身和屋頂三部分組成。這些特點難免單調，也在一定程度上限制了古建筑的多樣性，而古代建筑師則從建筑組群沿軸線作多層次的縱身布局，從而使庭院變化豐富多彩的。而在古代園林的設計中這些特點并不明顯，原因是中國古代園林建筑以“師法自然”為原則，極盡自由靈活之能事。這才有了現在我們熟知的各式園林。
三、現代設計在仿古建筑中的應用
仿古建筑中應盡可能的以現在設計方式來使得各個方面的特點得到顯示。中國古建筑中以明清時期的蘇式園林古建最具代表性，也最為人們熟知；所以在仿古建筑形式中以仿明清蘇式古建為主。仿古建筑的主受力構件大體可分為：柱、梁、桁、檁、椽。傳力方向為：屋面椽檁桁梁柱；途徑明確，受力簡單。筆者將以一個簡單的仿古建筑設計做出分析。
1.景點的整體規(guī)劃
如圖1，該景點是為紀念一個上古凰落架”的傳說依山而建。簡單地分為兩個標高平臺。
首層平臺是一個小型的游園，二層平臺是圍繞一顆老梧桐樹的紀念游園。兩個高差所形成的兩個立面采用漢閼組合造型，第一立面兩組組合，中間設神道，通過神道臺階上至第一層游園平臺，該平臺采用對稱手法完成以鋪裝、落差廣場、旱地噴泉等要素組合的休閑廣場；第二立面一組組合，中間設過門閥門，闋門兩側分列兩組閣和宮墻，通過闋門上至二層紀念平臺。該平臺上設紀念亭和老梧桐樹遙相對應。其間夾雜綠化、鋪裝、廊道、水池等園林設計因素。
2.單體設計
如圖2，漢闋的造型古樸剛勁，別名鳳闋，能夠很好地突出該景點紀念。鳳凰落架”的古老傳說。將單體的闐分體量大小，前后不一地組臺在一起形成立面造型就要求單體的闊比例及大的構件仿古特點明顯，且利于現代結構施工。
設計中通過對古代漢鬩造型有選擇取舍，強調大形體的同時忽略某些結構細部，盡量通過小型裝飾構件體現古樸的昧道。單閆分上下兩層檐，中間是空口回音腔體，內置風鈴致枚，每當山風吹過鈴聲清脆引人尋覓。戧脊、覆瓦條等構件粗拙剛勁．線條挺拔。雙層闋頂面覆墨綠琉璃平瓦，其余外露面鋪青灰陶土磚。闋體正面中間置古式青銅浮雕?？傮w組合色調以青灰的闋墻、青灰的鋪裝地面、墻上銅制金屬花箍、古松柏、紅綠的花草構成既莊重又活潑的紀念場所。單體組合方面通過闋體的高低、前后錯落，材質的轉換，橫向豎向線條的對比，墻體古式花盆的點綴形成單體的統(tǒng)一，豐富的多角度觀感組合立面。
3.結構分析
如何用現代鋼筋混凝土結構百分之百解決建筑設計的思路，在基礎承載、基礎形式、墻體形式、闋頭形式、細部構件等方面分別對待，既要考慮安全合理．又要考慮經濟實用。由于該地盛產石灰石，所以在基礎和墻體上采用了M7．5水泥砂漿漿砌MU20石灰石，在圍頭標高范圍內采用了內部框架，兩層檐板和豎向腔板從框架梁上以折板的形式挑出，板厚100 mm，壬10配筋，根部由于雙層板厚承載剪力不是問題，主要荷載考慮板自重、瓦板重量、風荷載、雪荷載。內部框架柱基礎伸人漿砌石灰石滿足錨固，并每隔800mm環(huán)形拉結一道框架梁，框架梁內側挑出基礎板，上漿砌石灰石作為壓載。且為防止風的側向力，必須在框架基礎上砌夠足夠壓載的石灰石，防止闋頭的側傾。其余戧脊等構件按照加工尺寸，用細石混凝土9號鉛絲做骨架，壁厚15 mm，預制后，焊接在相應位置的預埋鐵件上。外露裝飾分90采用鋪裝、抹面涂料、斬假石等做法。
四、結束語
通過對現代設計在仿古建筑中的應用案例分析，對現代結構的仿古建筑借助古老傳說的優(yōu)美意境，和諧地與景觀規(guī)劃有機地融為一體有了淺顯的認識和大膽的嘗試。該景點建筑建成后，給人以建筑總體布置。彰顯雄渾大氣，單體建筑突出沉穩(wěn)厚重，細部裝飾刻意精雕細琢的感覺，是謂成功的現代設計思路，同時也成為人們在閑暇時觀賞、游覽、休閑、散步的理想場所
參考文獻：
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關鍵詞 玻璃幕墻 非結構構件 建筑節(jié)能 主體結構 抗震設計
一， 前言：玻璃幕墻始于20世紀50年代，代表建筑有聯(lián)合國大廈和紐約利華大廈。我國玻璃幕墻起步較晚，以1983年北京長城飯店和上海聯(lián)誼大廈為標志開始，主要是構件式明框玻璃幕墻居多，由于無國家行業(yè)規(guī)范和標準，技術質量水平較低，多靠引進和模仿國外技術。1990～2000年，出現和發(fā)展了隱框幕墻、鋁板及石材幕墻，開發(fā)了單元式幕墻，引進和創(chuàng)新了點支撐玻璃幕墻，同時國家頒布了相應的技術規(guī)范。2000年至今，雙層幕墻、光電幕墻、智能幕墻、膜結構幕墻等等多元化幕墻的發(fā)展和應用，標志著玻璃幕墻成為現代建筑的顯著特征。
二、玻璃幕墻的特性
玻璃幕墻是指由支承結構體系可相對主體結構有一定位移能力、不分擔主體結構所受作用的建筑護結構或裝飾結構，是一種美觀新穎的建筑墻體裝飾方法。它的材料構成是由金屬構件和玻璃板材組成。它的施工方法分為現場組裝和預制裝配。
玻璃幕墻在建筑領域廣泛應用，是因為它具有其他材料無法比擬的特點：它能將建筑藝術、建筑功能、建筑節(jié)能等因素有機地統(tǒng)一起來；選材簡單，構件制作工廠化；安裝方便，工期短；更換性、改造性強易維護；自重輕屬于輕質幕墻，價格便宜等等。同時玻璃幕墻也存在著一些局限性，例如光污染、能耗較大等問題，但這些問題隨著新材料、新技術的不斷出現，正逐步納入到建筑造型、建筑材料、建筑節(jié)能的綜合研究體系中，作為一個整體的設計問題加以深入的探討。
三、玻璃幕墻的建筑設計
首先是玻璃幕墻的選型問題，當今玻璃幕墻形式成多元化發(fā)展，種類繁多，建筑師應根據建筑物的藝術造型、建筑的使用功能、當地的地形和氣候條件以及經濟技術條件選用明框，隱框、半隱框或者是全玻璃幕墻等。其次型式確定后應提出幕墻性能等級要求，玻璃幕墻的性能主要有風壓變形、空氣滲透、雨水滲漏、保溫隔熱等，建筑師應根據建筑物所在地區(qū)、氣候條件、建筑物高度和體型、建筑物功能和重要性等明確等級要求。最后就是玻璃幕墻的構造設計及安裝工藝，這點對于玻璃幕墻的整體性和外觀至關重要，同時也對幕墻的使用壽命、日常維護、工程造價具有決定性意義。各種類型玻璃幕墻的構造設計及安裝各不相同，但都應處理好以下幾個方面：1、伸縮縫、溫度縫、沉降縫的處理，使其既美觀又起到變形的要求；2、幕墻構件的面板和邊框所形成的空腔應采用等壓設計，防止室外空氣壓力將雨水壓入腔內，以提高幕墻抗?jié)B性；3、對于可能產生滲水的地方和容易結露的部位預留泄水孔道，集水后由管道排出；4、板材與邊框連接處必須用硅酮密封膠進行處理，密封材料應能在長期壓力下保持良好的彈性；5、由于幕墻位移和溫度收縮，幕墻某些部位會發(fā)生摩擦，影響建筑物的使用，所以要考慮在該部位設置墊片來減少摩擦；6、各種五金件、連接件、設計要防止不同金屬相互接觸所產生的電化腐蝕；7、要考慮擦窗機的設置問題；8、降低能耗損失，滿足節(jié)能要求應重視玻璃幕墻中玻璃的選擇；9、玻璃幕墻還應注意防雷電措施。
對于很多建筑師來說，在設計中采用建筑幕墻，往往更加著重的是營造建筑立面，而對不同類型的建筑幕墻帶來的不同的室內空間效果和建筑幕墻的技術手段缺乏深入的認識。往往是設計了一個新穎的立面，而把這個立面的技術細節(jié)留給幕墻廠家進行二次設計，廠家的幕墻設計在滿足造價和立面后，要么滿足不了設計的技術要求（如冷橋、隔熱等問題，在工程驗收時很難發(fā)現，而在使用過程中不斷暴露）；要么忽略室內空間的效果（如豎向龍骨排布給空間帶來凌亂的感覺），或者各種弊病并存。建筑師的幕墻設計不能簡單的只從幾個方面控制住幕墻廠家，就算完成任務，而應該和廠家的二次設計及施工人員密切合作共同完成，這也是建筑幕墻技術進一步發(fā)展的必然要求。二十一世紀建筑正日益追求綠色建筑，建筑師還應該重視新型幕墻設計的研究和應用。
四、玻璃幕墻的結構設計
玻璃幕墻作為建筑物的圍護體系，屬于非結構構件。主要承受自重、風荷載、地震作用以及溫度效應，其支撐條件需有一定的變形能力以適應主體結構的變形位移。根據工程經驗及震害分析，它的破壞形式有：第一、玻璃幕墻自身強度不足產生的破壞。對于豎向的玻璃幕墻，風荷載為主要作用，在風壓較大的地區(qū)，玻璃將產生較大的彎曲變形；第二、玻璃幕墻與主體結構的連接破壞。地震作用對連接件影響很大，以至于玻璃幕墻發(fā)生脫落或倒塌；第三、主體結構的變形導致玻璃幕墻的破壞。主體結構在外力作用下產生位移，通過連接件使玻璃幕墻產生過大的應力。如何避免這些破壞，結構師應把握以下幾個方面：1、玻璃幕墻設計時，應計算地震效應（包括自身重力效應和支座相對位移產生的效應）和其他荷載效應的組合，同時還應考慮地震效應與風荷載效應的組合，摩擦力不作為抵抗地震作用的抗力。2、玻璃幕墻在位移方向上的剛度應根據實際連接狀態(tài)分別采用剛接、鉸接、彈性連接或滑動連接等簡化模型。3、支撐玻璃幕墻的結構構件，應將玻璃幕墻的地震作用效應作為附加作用對待，并滿足連接件的錨固要求，且對連接部位采取加強措施。4、玻璃幕墻的主要構件應懸掛或支撐在主體結構上，按非結構構件設計，不承受主體結構的荷載及地震作用。5、玻璃幕墻及連接件應有足夠的承載力、剛度和與主體結構相適應的變形能力。6、應預估玻璃幕墻設置位置對主體結構的不利影響，避免不合理設置而導致主體結構的破壞。
對于大多數結構師而言，玻璃幕墻與主體結構的設計是分開進行的，玻璃幕墻設計時，其與主體結構的連接點假定為支座；主體結構設計時，則將幕墻以荷載的形式作用于主體結構上；對于一般的工程結構而言，這樣的假定和分析是合理的，但是如果幕墻結構的自身剛度加大且不能忽略時，就應對上述方法進行修正。最好的辦法是將玻璃幕墻結構與主體結構結合在一起，整體來考慮結構的動力性能，并通過調整幕墻結構體系的相對約束度來改變整體結構的抗側剛度以及總荷載作用在玻璃幕墻和主體結構之間的受力分配，從而得到一個最為安全、經濟、合理的設計方案。
五、結語
為實現建筑幕墻的可持續(xù)發(fā)展，建筑設計領域和結構設計領域的技術理念要從傳統(tǒng)的的高耗能型轉向低碳、環(huán)保、生態(tài)的發(fā)展模式。技術理念不是某種固定的結論或方法，而是所蘊含的設計原則，即追求健康舒適以人為本的原則、因地制宜和安全可靠的原則。
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關鍵詞：建筑結構,抗震設計,設防目標,基本措施
Abstract: With requirements increasing of people on the building of the product, all kinds of new structure building gradually increases based on the performance of the seismic design thought aseismatic design, which is an effective path. This paper from the structure design of the seismic design, first to structure the seismic fortification basic goals for discussion and analysis, and then in structural seismic design of the basic principles and objectives, how to do well the seismic design of building structure were discussed. Some basic measures, trying to improve structural seismic performance, strengthen building structure design of the seismic capability.
Key Words: building structure, seismic design, fortify goal, basic measures
中圖分類號：TU973+.31 文獻標識碼：A文章編號：
前言
近年來，一些國家和地區(qū)相繼發(fā)生強烈地震，造成巨大損失。而我國又是一個地震多發(fā)的國家，要抵御、減輕地震災害，必須對建筑結構進行必要的抗震設計。在結合建筑構造中的抗震設防理念，建筑結構的地震反應，地震反應特性、地震破壞模式等因素綜合考慮的同時，為了努力減輕地震造成的破壞，減輕經濟損失，我國政府和相關部委陸續(xù)頒布了一系列防震減災的法律、法規(guī)條文，并強制規(guī)定設防強度為6度以上地區(qū)的建筑必須進行抗震設計。
一、建筑結構抗震設防的目標
抗震設防是指對建筑物進行抗震設計，并采取一定的抗震構造措施，以達到結構抗震的效果和目的。我國通常采用“三水準抗震設防”和“兩階段抗震設計”的設計方法。下面就對這兩種設計方法進行闡述和分析。
1.三水準抗震設防
抗震設防的依據是抗震設防烈度，抗震設防烈度按不同的頻率和強度可以分三個地震烈度水準。采用第三水準烈度的地震動參數，計算出結構的彈塑性層間位移角，以滿足第三水準大震不倒的要求。目前，我國抗震設防為“三水準”目標通常將其概括為：“小震不壞、中震可修、大震不倒”。其中，“小震不壞”是指當遭受低于本地區(qū)抗震設防烈度的多遇地震時，建筑物一般不受損壞或不需修理仍可使用，建筑處于正常使用狀態(tài)，從結構地震分析角度，可以視為彈性體系。第一水準對應抗震正常使用極限狀態(tài)，就是在該狀態(tài)下結構的功能和使用應不受影響，這意味著結構和非結構都不會發(fā)生需要修復的損傷?！爸姓鹂尚蕖笔侵府斣馐艿较喈斢诒镜貐^(qū)抗震設防烈度的地震影響時，建筑物可能損壞，經一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用，結構在地震影響時進入非彈性工作階段。第二水準對應結構損傷控制極限狀態(tài)，在該結構狀態(tài)下結構中受力較充分的部位已經進入屈服后變形狀態(tài)?！按笳鸩坏埂笔侵府斣馐芨哂诒镜貐^(qū)抗震設防強度的罕遇地震時，建筑物不致倒塌或發(fā)生危機生命安全的嚴重破壞，此階段結構有較大的非彈性變形，但人員可以逃離。第三水準對應人在地震中能夠幸存的極限狀態(tài)。在這一極限狀態(tài)下雖然允許結構出現不可修復的損傷，但要求保持較好的整體性而不倒塌。
2.兩階段抗震設計
為實現上述三個烈度水準的抗震設防要求，《抗震規(guī)范》提出了兩階段抗震設計方法。第一階段設計是多遇地震下的承載力驗算和彈性變形計算。除了在確定結構方案和進行結構布置時考慮抗震要求外，還應按照小震作用進行抗震計算和保證結構延性的抗震構造設計。第一階段設計的第一步是，在方案布置符合抗震原則的前提下，采用第一水準烈度的地震動參數，用彈性反應譜法求得結構在彈性狀態(tài)下的地震作用標準值和相應的地震作用效應，然后與其他符合效應按一定的組合系數進行組合，對結構構件截面進行承載力驗算，從而滿足第一水準的強度要求。第二步，采用同一地震參數計算出結構的彈性層間位移角，使其不超過規(guī)定的限值，另外，采用相應的抗震措施，保證結構具有相應的延性變形能力和塑性耗能能力，從而滿足第二水準的變形要求。第二階段是罕遇地震下的彈塑性變形驗算，主要針對甲級建筑和特別不規(guī)則的結構用大震作用進行結構易損部位（薄弱層）的塑性變形驗算。第二階段的設計主要表現在反應譜理論的變化，反應譜理論是根據彈性結構的地震反應得到的，因此一般也只能計算結構處在彈性狀態(tài)下的最大地震反應。當結構遇到強烈地震而進入強塑性階段時，反應譜將不能給出各構件進入強塑性狀態(tài)的內力、變形，無法找出結構的薄弱環(huán)節(jié)。利用延性系數將彈性反應譜變?yōu)樗苄苑磻V，從而使抗震設計理論進入了非線性反應階段。
二、做好建筑結構抗震設計的基本措施
由上述可見，抗震規(guī)范設計的方法已經具有了基本的雛形，但在實現這一抗震設防目標時，仍有一些問題需要認真研究。因此做好建筑結構中抗震設計的基本措施顯得至關重要，它是保證抗震設計實現“三水準”抗震設防目標的基礎。
建筑結構應立足于工程抗震基本理論，靈活運用抗震設計準則，從根本上提高結構的抗震能力。根據當前抗震理論下形成的基本原則和要求，下面就對做好建筑結構中抗震設計的基本措施進行探討分析。
1.選擇有利場地
造成建筑物震害的原因是多方面的，場地條件是其中之一。在不同工程地質條件的場地上，地震對建筑物的破壞程度是截然不同的。因此，選擇工程場址時，設計者必須結合工程的實際需要，盡可能避開對建筑抗震不利的地段，選擇對建筑抗震有利的地段，當沒有辦法避開時，適當的抗震加強措施應被采用，任何情況下均不得在抗震危險地段上建造可能引起人員傷亡或較大經濟損失的建筑物。
2.優(yōu)化平立面布置
建筑布置的平立面應規(guī)則，體型要求簡單。建筑物的動力性能基本上取決于其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，就能從根本上保證房屋具有良好的抗震性能。建筑中的獨立單元及整個建筑應力求質量剛度對稱，使其剛心與質心偏心很小甚至完全重合。此外，建筑沿豎向分布的剛度和質量還須均勻，只有簡單、規(guī)則、對稱結構容易準確計算其地震反應。
3.選擇合理的結構形式
選擇合理的抗震結構體系，首先，應有多道抗震防線，避免因部分結構或構件破壞而導致整個體系喪失抗震能力；其次，應具備良好的耗能、變形能力和必要的強度。一個沒有足夠延性，只有較高的抗側力強度的抗震結構體系，在地震時很容易遭到破壞；再次，結構剛度和強度分布須合理。結構體系宜具有合理的剛度和承載力分布，避免因局部削弱或突變形成薄弱部位，產生過大的塑性變形集中，對可能出現的薄弱部位，應采取措施提高抗震能力。
4.提高結構的延性
結構的延性可定義為結構在承載力無明顯降低的前提下發(fā)生非彈性變形的能力。結構的延性反映了結構的變形能力，是防止在地震作用下倒塌的關鍵因素之一。 結構良好的延性有助于減小地震作用，吸收與耗散地震能量，避免結構倒塌。構件的破壞和退出工作，使整個結構從一種穩(wěn)定體系過渡到另外一種穩(wěn)定體系，致使結構的周期發(fā)生變化，以避免地震長時間持續(xù)作用引起的共振效應。
5.確保結構的整體性
結構是由許多構件連接組合而成的一個整體，并通過各個構件的協(xié)調工作來有效地抵抗地震作用。若結構在地震作用下喪失了整體性，則結構各構件的抗震能力不能充分發(fā)揮，這樣容易使結構成為機動體而倒塌。因此，結構的整體性是保證結構各個部分在地震作用下協(xié)調工作的重要條件，確保結構的整體性是抗震概念設計的重要內容。
結語
總的來講，結構工程師在建筑結構的抗震設計中，只有注重對結構抗震設計的方法總結和不斷完善，不斷提高建筑抗震等級，真正理解設計規(guī)范，嚴謹認真，才能設計出經濟安全的建筑，才能確保人民生命財產安全。也就是說，在建筑結構抗震體系中，只要使體系布局合理，計算正確，同時采取有效的加強措施，便可獲得結構的最大抗震能力，達到防震減災的目的。
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[2]葉列平.經杰.論結構抗震設計方法[C],第六屆全國地震工程會議論文集，2002.
關鍵詞：鋼筋混凝土結構；抗震結構；設計
中圖分類號：TU37文獻標識碼： A
引言
地震是一種破壞力極大的地質災害，對人類的財產安全以及國家的長治久安造成非常重要的影響。而我國處于環(huán)太平洋地震帶，是一個地震多發(fā)的國家，每年都會引起巨大的生命以及財產損失。人類在尋求抵御地震的發(fā)展歷程之中,孜孜不倦的尋求一種兼具安全適用經濟為一體的房屋耐震體系。
建筑抗震概念設計在地震災害和工程經驗這些基礎之上而形成的基本設計原則和設計思想，在進行建筑和結構總體布置之時可以確定出細部構造的過程。建筑抗震概念的設計在地震區(qū)的建筑抗震設計之中具有相當重要的作用，并且也會貫穿到抗震設計種種環(huán)節(jié)之中。
1、鋼筋混凝土結構抗震設計的體會
在《建筑抗震設計規(guī)范》之中對于平面或者豎向不規(guī)則的建筑結構，它的計算模型具有特殊的要求，出現計算工作量較大以及計算難度提高。雖然計算的手段不斷增多，然而并不可以確保它的計算結果的精確，使得結構安全度比較難以控制。所以，在設計之中注重避免使用不規(guī)則的設計方案。
設置防震縫的目的是解決體型復雜以及平面不規(guī)則的建筑結構因為變形復雜而避免碰撞。
但是對于高層建筑，特別是超高層建筑應該使用比較合理的建筑結構方案而不設置防震縫，使用比較合理的計算方法以及比較有效的措施，這樣就可以清除不設防震縫帶來的不利影響。
對于“強剪弱彎”的強調，因此應該改變傳統(tǒng)的做法之中箍筋只用工級鋼，現在也可以使用Ⅰ、Ⅱ級鋼箍;混凝土強度越高的話，那么其脆性也越大，導致起抗震性能降低。
2、抗震措施
2.1、強柱弱梁
其主要措施是通過人為來增大梁的抗彎能力，使得塑性鉸更多的出現在柱端而不是梁端。使結構可以在地震引起的動力反應之中形成“梁鉸機構”或“梁柱鉸機構”?？梢钥蚣芰旱乃苄宰冃芜@樣使得地震能量來消散。依據對于構件在強震之下非線性動力分析可知，在強震之下，構件會產生塑性變形。如此就將使得部分地震能量消散開去，并且可以依據桿系結構塑性力學分析就可以得知，在保證結構不形成機構的前提之下，“梁鉸機構”或者“梁柱鉸機構”對于“鉸機構”來說可以有效的形成更多的塑性鉸。這樣可以耗散較多的地震能量。所以，我們應該使柱的抗彎能力不斷加強，使結構在強震之下可以形成更加優(yōu)秀、更合理的“梁鉸機構”或“梁柱鉸機構”。這樣的抗震措施觀念已經被各國的設計師所接受。
2.2、 抗震構造措施
2.2.1、通過相應構造措施保證可能出現塑性鉸的部位具有所需足夠的延性，一般來說就是塑性轉動能力和塑性耗能的能力。對于梁柱這些構件、其延性的影響因素將可以歸納是根本的兩點：混凝土極限壓應變、破壞時的受壓區(qū)高度。影響到延性的其他因素在根本上都是這兩個根本因素的延伸。 對于梁來說，不管是對不允許柱出現塑性鉸即就是底層柱被除過，還允許柱出現塑性鉸的但是控制它出現時間以及程度的方案。梁端自始至終都是引導出現塑性鉸的主要部位。因此都希望梁端的塑性變形具有良好的延性以及良好的塑性的耗能能力。除過計算之上應該滿足一定的要求之外，還應該通過一系列比較嚴格的構造措施來使得梁的這種延性得到滿足?？刂坪檬芾摻畹呐浣盥剩浣盥手饕ㄓ凶畲笈浣盥室约白钚∨浣盥省Ｆ淝罢呤菫榱耸沟檬芾摻钋畷r的混凝土受壓區(qū)壓應變同梁最終破壞之時的極限壓應變之間有一定的差距。其后者則是確保梁不會在混凝土上受拉區(qū)剛開裂之時鋼筋則就會屈服有時還會被拉斷。保證梁具有一定的受壓鋼筋，受壓鋼筋可以分擔一部分剪力。減小受壓區(qū)的高度，此外在大震之下，梁端有可能出現正彎距，下部的鋼筋則有會可能受拉。使得箍筋用量、用法得到保證，箍筋的作用主要有三個方面：其一是抗剪，其二是規(guī)定箍筋的最小直徑，確?？v筋在受壓之下不會過早的出現局部失穩(wěn)的現象，其三是通過箍筋約束受壓混凝土，而提高它極限壓應變以及抗壓的強度。
2.2.2、對截面尺寸的要求。規(guī)范之中明文提出框架梁截面尺寸應該符合以下要求。第一、截面寬度不應該小于200mm,其二，截面高度同寬度之間的比值不應該大于4。第三、凈跨同截面高度的比值不應該大于4。通常我們應該把跨高比小于5的梁稱之為深梁，深梁的抗彎以及抗剪機理同一般的梁即就是跨高比大于5的梁，有所不同。因此我們在設計之時應該避免設計為深梁。
2.2.3、柱除過受彎距以及剪力之外，還應該承受軸力，尤其是在高層建筑之中，軸力則就更大了。因此，柱還有對軸壓比的限制。其中對于不同烈度之下具有不同延性要求的結構則有著不一樣的軸壓比限值。此外，柱端箍筋用量的控制條件不只是簡單的使用體積配箍率，而是使用配箍特征值，應該考慮到箍筋強度等級以及混凝土強度等級對于配箍量的影響
2.3、“強剪弱彎”的措施
使用剪力增大系數來增大梁端、柱端、剪力墻端、剪力墻洞口連梁端和梁柱節(jié)點之中的組合剪力值。并且使用用增大之后的剪力設計值來進行受剪截面控制條件驗算以及受剪承載力設計。這樣可以有效避免在結構之中出現脆性的剪切破壞。鋼筋混凝土的抗剪能力是由混凝土自身的抗剪能力、裂縫界面的骨料咬合力、縱筋銷栓力以及箍筋的拉力等部分來構成的，而通過對框架梁在強震之下抗剪的分析可得知，混凝土的梁端抗剪能力在形成塑性鉸之后會比非抗震之時有所降低，在這之中的主要原因有：通過結構力學以及材料力學的分析可以得知。梁端則是正剪力大于負剪力，一旦如果發(fā)生剪切破壞之時，剪壓區(qū)通常都在梁的下部，而此時混凝土保護層則已經被剝落，同時梁下端又沒有現澆板，因此混凝土剪壓區(qū)的抗剪能力則會比非抗震之時偏低，因為在強震之下剪切破壞發(fā)生在塑性鉸充分轉動的情況之下，而非抗震之時的剪切破壞通常都會發(fā)生在縱筋屈服之前，所以在抗震的條件之下混凝土的交叉裂縫寬度則會比非抗震情況之下偏大，這樣就會使得斜裂縫界面之中的骨料咬合效應逐漸被退化，加上斜裂縫會反復開閉，混凝土體的破壞更加的嚴重。這樣就會使得混凝土的抗剪能力逐漸被削弱。混凝土保護層的剝落以及裂縫的加寬則會使得縱筋的抗剪銷栓作用逐漸退化，我們通常在計算鋼筋混凝土的抗剪能力之時，只計算了混凝土自己的抗剪能力以及箍筋的抗剪能力而將斜裂縫界面之中的骨料咬合能力以及縱筋的銷栓作用當成它多余的強度儲備，在抗震之下梁端的塑性鉸的形成。降低骨料咬合力及縱筋的銷栓的作用。鋼筋混凝土的抗剪強度儲備也會隨之而降低。同時因為混凝土的抗剪能力的降低。
3、結語
在抗震設計之中，應該保證結構的整體抗震的性能，使得全部建筑具有一定的承載能力、剛度和延性，同時不斷提高設計人員的業(yè)務素質，將“小震不壞、中震可修、大震不倒”的設計理念深入到每一個設計人員心中，使得抗震性能設計目標一步步得到實現，在地震發(fā)生之時有效的保證人民的財產安全，把損失可以降到最低。正如古語所說；不以積跬步，無以至千里。我們應該從點滴做起，不斷提高建筑的抗震等級。
參考文獻：
[1]張林振.預制預應力混凝土框架結構抗震設計有關問題研究[D].東南大學,2006.
關鍵詞：高層建筑結構設計；設計分析；概念設計
中圖分類號：TU97 文獻標識碼：A 文章編號：
1. 引言
結構設計師在進行設計時，應設計出安全、經濟的建筑，同時還應符合人們對精神生活的追求，這些都要求設計師擁有扎實的理論基礎，充分掌握高層建筑結構設計中的要點問題，能夠合理有效的處理設計中可能出現的問題。下面筆者將結合多年的工作經驗，通過對具體工程的設計分析，提出在高層建筑結構設計中應該注意的問題，希望對讀者有一定的借鑒作用。
2. 工程概況
本工程為一座綜合樓工程，處于城市中央商務區(qū)，四周環(huán)繞著城市道路。房屋總高度為89m，上部樓房層數為19層，有一層屋面結構局部突出，并附有2層地下室。一層地下室為汽車庫，同時用于各類設備的放置，二層地下室主要為汽車庫，同時部分空間兼有人防的功能。裙房用于銀行的辦公，包括營業(yè)大廳，辦公區(qū)、業(yè)務區(qū)、計算機房、檔案室、職工之家和花園等。主樓主要用于公司辦公，包括辦公大堂、兩層共享空間、物業(yè)辦公用房、員工餐廳和會議室等。
3. 設計分析
3.1 地質條件和基礎設計水位
經過現場地質情況的勘查，本工程環(huán)境類別為Ⅱ類，地下水位的穩(wěn)定埋深為3.33~8.50m，穩(wěn)定標高為14.17~14.44m，按A類水進行設計。場地孔隙潛水水質良好，只具有輕微的腐蝕性，對混凝土結構和鋼結構有較弱的影響，但對鋼筋混凝土結構基本無影響。粉質粘土對鋼結構也有輕微的腐蝕性，但對混凝土結構和鋼筋混凝土結構的鋼筋基本無腐蝕作用。設防水位的選擇要考慮抗浮和抗?jié)B的因素，綜合考慮之后選用的設防水位為場地標高21.00m。
3.2 基礎方案的選擇
本工程中地基基礎的底部標高大約為-11.10m~-12.20m之間，基礎的持力層為細砂層和粗砂層，經測定，這兩者的承載力特征值分別為150kpa和200kpa。對于部分純地下室和裙房地基，這兩層持力層已基本能夠滿足承載力要求，因此采用天然地基即可抵抗上部荷載的作用，基礎的形式采用平板式筏型基礎，但對于部分高層地基，持力層的承載力還無法抵抗上部荷載的作用，因此考慮使用樁筏基礎作為高層部分的基礎，樁采用鉆孔灌注樁。本工程中另一個需要考慮的重要影響因素是抗浮設防水位，由于其水位很高，需要采取相應的抗浮措施，針對本工程的特點，采用的抗浮措施為抗拔樁。
3.3 抗震等級
本工程的結構形式為現澆鋼筋混凝土框架-剪力墻結構，地下2層框架抗震等級為四級，剪力墻等級為四級，地下1層框架抗震等級為二級，剪力墻等級為三級，地上1層~地上2層框架抗震等級為二級，剪力墻等級為三級，地上2層~頂層框架抗震等級為三級，剪力墻等級為三級。標高為±0.00的樓板處通常兼做上部結構的嵌固層，剪力墻的底部應進行局部加強，本工程對地下1~3層進行了加強。
3.4 屋蓋及樓蓋結構的確定
在本工程中經過綜合考慮之后，上部結構的部分樓面采用的樓蓋結構為以現澆主框架梁為主配以次梁的樓蓋，而地下部分結構采用的樓面體系為以現澆主框架梁為主配以厚板的樓蓋。在樓面中有時出于需要，樓面中會設置面積較大的孔洞，這往往會降低建筑物的整體剛度，因此為了避免整體剛度的減弱，設計中采取的措施為：對孔洞周圍樓板的厚度進行加強，同時增加周圍樓板的配筋和加大孔洞邊梁的截面尺寸等。在三層的大堂頂板由于其特殊的結構形式，在設計時為重點考慮的問題，由于大堂空間的需要，對大堂進行了抽柱，造成了托柱轉換，轉換梁的跨度過大，已達到17.4m，在這種情況下，一般的鋼筋混凝土結構已經無法解決這個問題了，進過分析考慮，本工程在大堂位置采用了鋼骨混凝土梁，最終解決了這個問題。
3.5 結構縫的設置
鑒于本工程裙房部分的荷載較小，而高層部分的荷載較大，這其中存在的較大的荷載差異會造成地基不均勻的沉降，但由于本工程中為了承受高層部分較大荷載的作用，所采用的基礎形式為樁基，樁基的使用大大減少了兩部分結構之間差異沉降，滿足設計對沉降的要求，因此本工程只需設置施工后澆帶即可滿足要求，無需設置永久后澆帶，施工后澆帶的設置能夠避免混凝土的收縮變形所引起的開裂問題。
在本工程中，由于混凝土的收縮和溫度應力在較長的地下室混凝土結構中所引起不利影響往往較大，為了減弱這種影響，設置了后澆帶，同時還采取了以下措施：（1）在設計中，部分結構在配筋時合理的提高了最小配筋率，包括基礎外墻和地下室頂板等，頂板的鋼筋采用了雙層雙向貫通整個頂板。（2）在選用水泥時，考慮的原則為較小的水化熱和收縮變形。在選擇混凝土的強度等級時，對于基礎外墻和地板，應合理的控制混凝土的強度等級，以60天的混凝土強度指標為標準。對于抗裂要求較嚴格的結構部位，加入一定量的抗裂纖維，基礎外墻、頂板和主樓頂層的混凝土在采取這種措施之后均可滿足抗裂要求。在混凝土中往往有外加劑的使用，對于這些外加劑，在使用過程中應正確搭配，并嚴格控制其用量和質量。
4. 高層建筑結構設計要點
顯然，相對于普通建筑而已，高度上較大的高層建筑結構受風荷載和地震的影響較大，而且這兩種荷載都是隨機振動的，這加大了結構設計的難度和復雜性。因此，在進行高層建筑結構設計時，應考慮采取概念設計輔助力學分析。
概念設計是從結構的整體角度出發(fā)，立足于整體和局部結構體系之間的力學關系和相互反應，運用結構設計基本原理和思想解決設計中遇到的問題。概念設計即注重總體布置，又關注局部的細節(jié)設計，統(tǒng)籌兼?zhèn)鋸亩_到合理有效的設計。
本工程的概念設計包括以下幾點：（1）設計時應選用簡單規(guī)則的平面形式。簡單規(guī)則的平面形式，其風荷載的影響較小，有利于抵抗高層建筑的風壓，同時簡單規(guī)則的形式，有利于實現抗震的結構平面布置，相對而言抗震性能較好。（2）高層建筑中所設計的豎向體型應采取合理的形狀，其原則為經濟合理、對側向力反應較弱、較強的外荷載抵抗能力等。（3）建筑寬高比對結構傳力體系的影響較大，在設計中應按規(guī)范要求選擇寬高比，同時應保證抗側剛度的均勻變化。（4）在設計時，結構應始終保持連續(xù)性和整體性，構件節(jié)點的承載力應大于連接構件的承載力。（5）高層建筑基礎承受著較大的荷載，結構在整體穩(wěn)定性上受著較大的挑戰(zhàn)，因此應合理的進行基礎形式和埋深的選擇。（6）在材料的選擇上應滿足均勻、各向同性、延性好等原則。（7）在抗震上盡量采取多道抗震設防措施。
5. 結語
筆者結合多年在建筑結構設計中的工程實踐經驗，并結合建筑結構概念設計的理念，通過具體高層建筑的結構分析，闡述了高層建筑中幾個重要方面的設計分析過程，并論述了概念設計中的幾個要點，提出了高層建筑結構設計中的注意事項和可能遇到的問題以及相應的解決措施，希望能夠對讀者在今后的工程設計中有所幫助。
參考文獻：
[1]夏卓文．高層建筑結構設計特點與剪力墻設計[J]．住宅科技．，2007,2：29～32
關鍵詞：大跨度體育館；鋼桁架；結構設計；內力；桿件；抗震性能
鋼結構自身的重量小、強度高，可塑性和柔韌性都較強的特點，使其成為公認的具有良好性能的結構，而且以桁架為代表的鋼結構被廣泛應用到空間結構體系中，尤其是跨度較大，標高較高的大型場館，空間鋼結構管桁架設計作為其屋蓋結構發(fā)揮著很多的優(yōu)點。
1 管桁架結構的分類
大量的建筑工程實踐證明：大跨度桁架結構的運用一方面滿足了建筑的基本原則和要求，另一方面也與最新的設計理念相吻合。伴隨著建筑業(yè)的不斷深化與發(fā)展，出現了許多類似跨度大、空間形狀相對復雜多變的鋼結構的建筑，而且在形式方面也日漸新穎。
桁架根據桿件布置的不同以及受力方式的差異，一般分為平面和空間兩種結構形式。平面桁架是指上、下弦以及腹桿全部處于同一平面，而空間桁架結構的上、下弦同腹桿通常處在一個三角形截面上。一般說來，前者的外部剛度較差，而后者的結構跨度大、穩(wěn)定性高，外觀通常也比較富有美感，因此被采用的較多。另外，對于管桁架的連接件桿件截面的種類，一般常用的為圓形、正方以及長方形，選擇不同圖形的截面相應的桁架類型也有所不同。
2 大跨度桁架結構的受力分析及結構設計
大跨度桁架結構的受力分析及計算是鋼結構屋蓋體系中的重點和難點，因此無論是受力分析還是結構設計，都需要借助專業(yè)計算軟件的力量來達到事半功倍的效果。
2.1 計算軟件的選擇
大跨度桁架結構的設計一般使用同濟大學的3D3S軟件，同時還采用有限元軟件Sap2000進行校核。3D3S可方便輸入單元、節(jié)點、局部單元荷載，各種工況荷載都可以通過導荷載的方式由面荷載轉化為節(jié)點荷載，風荷載可自動考慮風壓高度變化系數、風振系數；可套用多種規(guī)范進行驗算，特有同一模型中對不同的單元采用不同的控制參數功能；可方便輸出模型以及每一單元在各工況、組合下的內力、位移、應力比圖，因此，工程中最常使用計算軟件為3D3S。同時，采用Sap2000對結構整體分析，可得到桿件最不利內力及結構最大變形。
2.2 受力分析
在大跨度體育館桁架結構的設計中，傳統(tǒng)的開口截面（如H型鋼和I字鋼）應用的很多，但相比較來講，尤以管狀的桁架更為常見，因此本論文在講述桁架結構的受力特點和計算規(guī)則時，主要是以管狀的桁架為例。管桁架，是指用圓桿件在端部相互連接而組成的格構式結構。
通過建模分析以及荷載的組合分配，理論上將大跨度體育館桁架的荷載分為永久荷載與可變活荷載兩類。前者主要指承重結構的自重（包括桿件及節(jié)點的自重）、屋面板及檁條的自重、馬道、吊掛燈具及其他設備的自重，一般按從屬面積折算荷載值；后者主要是一些不確定的載荷，如風荷載、雪荷載、上人屋面的荷載，甚至是地震荷載等作用在屋蓋上的“可動力”。
管桁架結構的計算要滿足基本的規(guī)定：管桁架結構應進行重力荷載及風荷載作用下的內力、位移計算以及整體的穩(wěn)定性驗算，并應根據實際情況，對地震、溫差變化、支座沉降及施工安裝荷載等作用下產生的位移與內力進行計算。其中，內力和位移可按彈性理論，采用空間桿系的有限元方法進行計算。外荷載可按靜力等效原則將節(jié)點所轄區(qū)域內的荷載集中作用在該節(jié)點上。結構分析時，應考慮上部空間網格結構于下部支承結構的相互影響；另外應根據結構形式、支座節(jié)點的位置、數量和構造情況以及支承結構的剛度，確定合理的邊界約束條件。
當然，受力分析的重點是桁架的節(jié)點處。統(tǒng)籌的講，桁架的相貫節(jié)點有K型、T型、馬鞍加強型（具體如圖1所示），也需要對節(jié)點的受力形式及連接形式進行計算。
2.3 結構設計優(yōu)化
追求永無止境，成功的設計是在保證安全、設計質量、規(guī)范要求等的前提下，盡可能地采用3D3S等結構設計軟件對桿件、節(jié)點進行對比分析，改善結構布局，運用新工藝、新材料、新技術、新設備來不斷地優(yōu)化整個結構，以期達到經濟性和實用性的推廣作用。
3 大跨度桁架結構的強度和穩(wěn)定性設計
3.1 抗風荷載作用的構造設計
對于大跨度的輕型屋蓋來講，風荷載的作用是影響結構穩(wěn)定的重要因素。大跨度體育館都要求內部空間的寬廣，而這勢必就造成屋蓋在風的吸力作用下被掀起，因此大跨度桁架結構的設計要充分考慮整個結構的抗風系數和抗風能力。大跨度結構受力復雜，質量較輕、阻尼較小，處于湍流度高的低矮大氣邊界層中，導致負壓作用明顯，如屋面轉角、邊緣和屋脊等部位。另外，這些部位的壓力波動往往較大，甚至有可能產生交變力的作用，因此這些部位容易成為大跨度屋蓋結構在強風破壞中首當其沖，對風災后大跨度屋蓋房屋破壞情況的實地調查資料也充分證實了這一點。
對于大跨度屋蓋結構的抗風問題，除了應對結構進行合理的抗風荷載設計以保證結構主體的強度以外，還需要針對桁架結構的薄弱部位和薄弱環(huán)節(jié)采取有效的抗風結構構造設計，用來加強結構各構件之間的整體性。一般來講，體育館中大跨度桁架結構的抗風構造設計從下列三個方面考慮：①加強屋蓋系統(tǒng)自身的連接和整體性；②加強屋蓋系統(tǒng)與其承重墻（柱）體的連接；③加強桁架各個節(jié)點的連接形式。
3.2 桁架的抗震性能設計
地震是地殼運動時地表產生的一系列縱向和橫向顫動。根據規(guī)范，凡屬劇場、體育館等大跨度公共建筑，其抗震措施按設防烈度均應選用8度設防，而且多采用時程分析進行補充計算。
采用時程分析法時，應按建筑場地類別和設計地震分組選用不少于兩組的實際強震記錄和一組人工模擬的加速度時程曲線，其平均地震影響系數曲線應與振形分解反應譜法所采用的地震影響系數曲線在統(tǒng)計意義上相符。當采用振形分解反應譜法進行體育館大跨度桁架結構的地震作用分析時，要取前30個振形，而且對體形特別復雜或重要的需要取更多振形進行效應組合。在抗震分析時，應考慮支承體系對其受力的影響，此時可將桁架結構與支承體系同時考慮，按整體分析模型進行計算，其中的地震作用效應分析的阻尼比可以根據不同的情況參照下表。
參考文獻
[1]戚豹，康文梅.《管桁架結構設計與施工》.中國建筑工業(yè)出版社，2012.
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