建筑抗震设计概念范文

导语：如何才能写好一篇建筑抗震设计概念，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：地震作用；抗震概念设计；场地；抗震措施

Abstract：According to the features of earthquake action，it set forth importance of "concept design" in structural seismic design and corresponding design principles.Taking improving the integral seismic performances of structure in consideration new idea is embodies in seismic design，which can be used as references by designers in the future.

Key words：earthquake action；seismic concept design；site；seismic fortification measures

地震是地球内部构造运动的产物，是普遍存在的一种自然现象，由于地震作用的随机性、复杂性、藕联性，每次地震所产生的波形各异，因而其对建筑物的作用各不相同，所产生的破坏程度也千差万别。地震对建筑物的作用与建筑物自身所固有的自振周期、场地土的动力特性有关，但因结构计算中计算模型、自振周期、材料性能、基础类型以及阻尼变化等均与实际情况存在差异，使得抗震计算时所考虑的地震作用无法准确估算，因而，在进行结构的抗震设计时，不能完全依赖地震作用计算，更要综合考虑多种因素，切实做好建筑抗震概念设计。

1 抗震概念设计的含义

抗震设计是通过地震作用的取值和抗震措施共同实现的，通过总结历次地震灾害后发现，对于结构抗震设计来说，“概念设计”比“数值计算”更为重要。结构抗震性能的决定因素是良好的“概念设计”，也就是说，“概念设计”是结构抗震设计的首要问题。所谓“概念设计”是指在进行结构设计时，既要着眼于结构的整体地震反应，又按照结构的破坏机制和过程，灵活运用抗震设计准则；既要把握整体布置的大原则，又兼顾了关键部位的细节，从根本上解决了结构抗震设计的问题，有效地提高了结构自身的整体抗震能力。

2 抗震设计的一般原则

2.1场地和地基

建筑结构在地震作用下的破坏情况有四种：

（1）地震时，在水平和竖向振动作用下，建筑物的内力和变形骤增，甚至结构的受力形式发生改变，最终导致建筑物承载力不足甚至于丧失或者变形过大而破坏。

（2）地震作用下，由于节点强度不足、延性不够、锚固失效，使得结构构件缺乏可靠的连接，建筑物丧失整体性而遭破坏。

（3）地震作用下，由于地基承载力下降或地基土液化，使得地基部分失效甚至于完全失效，最终导致建筑物倾斜、倒塌。

（4）由地震引发的次生灾害如火山、洪水、滑坡、泥石流等造成建筑物的严重破坏。

所以场地的选择是建筑抗震设计成功的第一步，从选址工作开始就应该选择对抗震有利的地段，尽量避开不利的地段，避不开时应采取有效措施确保地基的稳定性；任何情况下均不考虑在抗震危险地段建造建筑物。

2.2规则性建筑

在建筑的方案设计阶段就应该尽量采用规则建筑方案，即建筑平、立、剖应规则、简单、对称；结构侧向刚度、材料强度和质量的分布应均匀、连续，无突变，因为不规则的建筑在水平地震作用下也会产生扭转振动，进而破坏。

2.3合理的结构体系

一个合理的结构体系，首先应有明确的计算简图和合理、简洁的传力途径，对于不规则建筑，应采用空间计算模型计算地震力，考虑扭转藕联影响，使其更接近实际工况。不在同一结构单元混用受力体系，优先选用现浇混凝土结构，在多层砌体房屋中优先采用横墙承重的结构体系，在底层框架抗震墙砌体房屋中，优先采用混凝土抗震墙。体型复杂的建筑，设置合理的抗震缝将上部结构分割成相互独立、相对规则的结构单元。

2.4计算结果的校核

一般来说，在结构设计中，通常采用计算软件进行抗震分析，这就要求设计人员对所用软件的适用范围、技术条件、计算模型等均有深刻的认识和充分的掌握，对所有计算结果，应经认真分析校核，只有经分析判断结果合理、有效后，方可用于工程实际。

2.5抗震构造措施

对结构构件采用多道设防，严格按规范要求保证“强柱弱梁”，“强剪弱弯”，“强节点弱构件”，加强节点连接，加强梁、柱端头箍筋加密区的箍筋量。所用材料等级不低于规范要求的最低等级，从而有效减小材料的脆性，计算中还应严格控制梁的相对受压区高度。砌体结构应按规范要求设置圈梁、构造柱等，有效约束砌体，提高砌体的延性和整体性。非结构构件比如框架填充墙两端应与柱有效拉结，附属构件女儿墙、雨篷、挑檐等除保证自身整体性能外，还应与主体结构有可靠连接和锚固。

结语

结构设计人员在日常设计工作中，必须学会熟练运用概念设计，并使这一理念贯穿于结构设计工作的整个过程当中，既要严格把握好设计的大原则，又要全面考虑诸多因素，最终才能保证设计的科学性和严谨性，为社会创造更多精品工程。

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，2008：6-14.

[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.

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关键词：建筑结构；抗震；概念设计

Abstract: based on the analysis of earthquake disasters and derived the disastrous effects of the seismic design of building the macro control measures, called the construction structure in the anti-seismic concept design. In this paper, according to the earthquake damage to buildings of theoretical analysis, by comparing the seismic design theory, all countries seismic experiment and seismic design principle elaboration, from the building of the frame structure and structural ductility is also discussed in the building structural design of anti-seismic concept design content.

Keywords: building structure; Seismic; Concept design

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

地震是一种不可预见的、危害极大的自然灾害，它能造成惨重人员伤亡和巨大的财产损失，而最主要的损失是由于建筑物的损坏引起，抗震就是针对这种灾害进行必要的防震措施，以降低灾害损失率，减少人员伤亡及财产损失，但是由于地震的不可预见性及建筑物的系统复杂性，因此抗震也是房屋建筑乃至一切土木工程最为困难的课题。

一、建筑结构抗震概念设计的理论概述

1.何谓建筑结构的抗震概念设计

所谓的抗震概念设计就是指根据建筑设计者的经验和知识，运用其判断能力和思维能力，对建筑结构的细部构造和整体方案进行决定，从而达到合理的抗震设计。抗震概念设计是结构抗震设计的一种，结构抗震设计主要包括抗震概念设计、抗震构造措施以及抗震计算设计。其中，抗震概念设计以及抗震计算设计这两者应该与抗震构造措施进行有效地结合。在日常生活中，造成建筑物遭受震害的原因应该是多方面的，抗震概念设计应该针对各个方面的震害原因，保证建筑物抗震设计的效果。抗震概念设计的主要内容包括：采用隔震消能技术、保证非结构构件安全、提高结构延性、采用合理抗震结构体系、合理选用建筑体型、合理选用建筑结构布置以及有利场地的选择等等，其中，对非结构构件安全进行保证的目的在于确保建筑结构的整体性。

2.建筑结构的抗震概念设计的发展

我国在1990年1月颁发并开始施行的《建筑抗震设计规范》GBJ11-89中列出了工程设计中必须遵守的规定，来保证“抗震概念设计”在实际工程中的实现。2002年 1月实施的GB50011-2001《建筑抗震设计规范》对抗震概念设计的要求作了更全面、更符合实际的规定,尤其是增加了“不规则建筑结构的抗震概念设计”,在修订过程中，编制组总结了2008年汶川地震震害经验，在2010年5月了新的抗震规范GB50011-2010《建筑抗震设计规范》，这一系列的修订和总结使得抗震概念设计在工程中的应用更具体更明确地落到实处 ,切实提高了结构的抗震能力。

由此可见“抗震概念设计”愈来愈受到国内外工程界的普遍重视。

二、建筑物震害破坏形式分析

2008年，中国四川省汶川县发生8级地震，强度大，波及面广，北京、宁夏、云南、上海等十几个省区市均有震感。本次地震是继唐山大地震以来，我国发生的最为严重的地震，造成大面积房屋倒塌、道路破坏。从这次地震的震害资料中不难看出，许多房屋的破坏程度跟结构体系及抗震构造设计措施的合理性是密切相关的。以下就对建筑物震害破坏形式进行简单的结构分析。

1.场地条件限制首当其冲

在各种新闻报道中，专家们被问的最多的问题就是：“为什么在同一个地区，有些房子倒塌了，有些房子没有倒塌呢？”这其中一个很重要的因素就是场地条件。一般所说的场地条件指的是地下工程地质条件，例如基岩的分布比较复杂的，上面沉积的松散层也不均匀。而工程地质条件是造成这种破坏差异的主因，不同的场地条件造成地震波放大或减弱，因此在低烈度区也有高烈度的现象，造成房屋倒塌或严重破坏。而在高烈度区也有低烈度现象，房屋未倒塌或严重破坏，这就是同一区域内不同建筑受损情况不同的主要原因。

一般来说，基岩在震动的时候，基岩要把能量传给上面的介质叫土层，地震波在土层的传播跟在基岩的传播完全是另外一种方式，土一般对地震波有放大的作用，而且地形越复杂，那地震波传来后会形成反射和折射，会加剧放大的效果。

2.框架结构不是万能的

在现在的建筑结构设计领域，一直有结构师坚持应用“计算设计”的结果，认为框架结构的抗震性能铁定比砖混结构的要好，经资料显示在这次汶川大地震中，却出现了难以想象的情况。此次大地震中某建筑物整体倒塌，该建筑物为三层的框架结构，附近的办公楼虽然破坏严重，但是却并未倒塌，该办公楼为四层的砌体结构。

为什么抗震性能比较好的框架结构在这次大地震中的表现如此之差，甚至还不如抗震性能相对较差的砖混结构？通过对照这两个例子，可以发现纯框架结构也有结构弱点。尤其是教学楼这种相对大开间、大窗口、悬臂走廊的结构特点，一旦发生大的地震，纵、横方向的刚度不均匀，极容易发生扭转破坏。而且整个框架结构只有一道防线，就是它的框架，尤其是柱，一旦柱子发生破坏，没有其他约束措施，整个框架因丧失全部承载能力而倒塌。而砌体结构的住宅或办公楼，由于其开间小，所以纵、横墙体多，只要严格按照规范设置圈梁和构造柱，整体性和延性得到保障，结构不至于发生脆性破坏而倒塌。

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关键词：概念设计、延性、地震作用效应、构件设计

中图分类号：S611文献标识码： A

前言：

随着计算机结构分析软件的广泛应用和普及，人们对结构设计软件的依赖性也越来越大，各种结构形式通过建立模型、抗震计算、文件输出、绘制施工图，这一系列复杂的结构设计就基本完成了。结构设计这样的程序化，让多数年轻的设计师们误以为：结构设计就是体力活、熟练工种，没有什么技术含量，有时甚至过分地相信计算软件。

这样的“工程师 ”只能称只为绘图员，因为计算机软件有它的局限性、适用性和近似性：计算理论近似假定、结构模型化误差、非结构构件对结构刚度的影响、结构的实际阻尼...很多影响因素目前还无法给出准确的模型描述，只能靠概念和经验判断。

抗震概念设计是保证结构具有优良抗震性能的一种方法。抗震概念设计包含极为广泛的内容，选择对抗震有利的结构方案和布置，采取减少扭转和加强抗扭刚度的措施，设计延性结构和延性结构构件，分析结构薄弱部位，并采取相应的措施，避免薄弱层过早破坏，防止局部破坏引起连锁效应，避免设计静定结构，采取二道防线措施等等。应该说，从方案、布置、计算到构件设计、构造措施每个设计步骤中都贯穿了概念设计。 那么什么是“建筑抗震概念设计”呢？下面我们一起来讨论一下。

一、什么是抗震概念设计

《建筑抗震设计规范》2.1.9条给出的解释：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，进行建筑和结构的总体布置并确定细部构造的过程。

抗震概念设计就是把地震及其影响的不确定性结合起来，设计时应着眼于结构的总体反应，依据结构破坏机制和破坏过程，灵活运用抗震设计准则，从一开始就全面合理地把握好结构设计的本质问题，顾及关键部位的细节，力求消除结构中的薄弱环节，从根本上保证结构的抗震性能。

二、为什么要进行抗震概念设计

1.实际地震的不可预知性

① 实际地震的大小是现有科学水平难以确定预估的，虽然在确定烈度区划图时尽量体现了科学性、准确性，但由于可供统计分析的地震资料有限，在一定地区发生超过设防烈度的地震是完全有可能的。

② 同一建筑场地的地面运动的不确定性，不同性质的地面运动对建筑的破坏作用也不相同。

2.我国抗震设计的基本要求--两阶段，三水准等

两阶段：第一阶段设计是抗震承载力验算和相应的构造措施，以满足第一水准的设防目标，并满足第二水准的损坏可修目标；对大多数结构，可只进行第一阶段设计，而通过概念设计和抗震构造措施，使结构具有足够的延性，以满足第三水准的设防目标。对于有特殊要求的建筑、地震时易倒塌的结构及有明显薄弱层的不规则结构，除了进行第一阶段设计外，还应进行第二阶段验算，验算结构薄弱部位的弹塑性层间变形，采取相应的抗震构造措施，防止结构倒塌，以满足第三水准的设防目标。

三水准：“小震不坏，中震可修，大震不倒”。

三、抗震概念设计应把握的重点问题

1.体系问题是结构设计应把握的头等重要的问题，应注意体系的合理性问题，优先采用抗震能力强、延性好、耗能能力强、便于施工的具有多道防线的结构体系（如采用设置耗能连梁的抗震墙结构、框架-抗震墙结构、框架-筒体结构等，避免采用抗震能力较低的砌体结构、框架结构、尤其是单跨框架结构等），注意对承载力和刚度及延性的合理把握。

延性包括材料，截面构件和结构的延性。结构延性一般用延性系数表示，它表示结构极限变形（位移、转角、曲率）与屈服变形的比值，也可以用位移延性系数，转角延性系数等来表示。改比值越大，结构的延性越好。混凝土是脆性材料，其延性系数只有1~2，钢筋是很好的延性材料，钢筋混凝土延性主要是靠钢筋的延性来实现的。

提高钢筋混凝土梁的延性，主要有以下措施：

①合适的梁截面尺寸，以获得适宜的配筋率，避免梁受拉钢筋过多或出现超筋，使受压区混凝土先被压碎或剪切破坏。规范规定截面相对受压区高度，对于一级抗震应不大于0.25，对于二、三级抗震应不大于0.35，且受拉钢筋配筋率不大于2.5%。

②加密区箍筋不仅可提高梁的抗剪强度，防止剪切脆性破坏，还可加强对混凝土的约束和避免受压纵向钢筋产生屈服，改善梁的延性。

提高钢筋混凝土柱的延性，主要有以下措施：

①控制钢筋混凝土柱的柱压比；

②尽量避免短柱，长柱的延性比短柱好；

③柱箍筋的加密，采用复合箍筋对改善柱的延性有好处，可以增强对混凝土的约束。

④柱箍筋的加密，采用复合箍筋对柱的延性有好处，可以增强对混凝土的约束。

提高钢筋混凝土剪力墙的延性，主要有以下措施：

①控制钢筋混凝土剪力墙的高宽比，使其大于2，这样的剪力墙其受力性能接近于悬臂梁。

②尽量做有边缘构件的剪力墙，而且边缘构件的受力钢筋要有很好的锚固；

③尽可能采用连肢剪力墙，它可以大大提高剪力墙的延性；

④当剪力墙很宽时，适当在剪力墙中有规则地开结构洞。

在这里我想说一下，我们一些年轻的设计师们，通常为了降低建筑造价，减小剪力墙的墙垛，人为的加大了剪力墙直接的开洞尺寸，没有形成连梁，使之各剪力墙孤立起来，不能有效的成为一个整体，而是“各自为政”。这样的做法，取消了连梁作为剪力墙结构的第一道防线，而是将剪力墙直接作为第一道防线。

2.结构布置问题，应采用概念清晰、传力路径明确的结构布置，避免造成结构扭转、平面和立面的里出外进、竖向传力构件的间断等其它不规则。注意把握抗震墙的合理间距问题、结构的协同工作问题、上部结构与地基基础的协调变形问题等。

3.结构抗震设计的关键部位，注意对结构体系的关键部位、结构构件等关键部位的把握，实现“强剪弱弯、强柱弱梁、强节点弱杆件及强柱根”的设计理念。注意对加强部位（竖向构件的加强部位、楼面结构的加强部位、地基基础的加强部位等）的把握。

对于框架结构，首先在梁端产生塑性铰，消耗地震能量，产生塑性铰后，结构刚度下降，计算简图发生变化，地震作用减小；如继续强震作用，则在部分柱底出现塑性铰。主要采取的措施是在SATWE计算参数中利用梁端弯矩调幅系数，将梁固端弯矩进行调幅，从而实现强柱弱梁。

对于剪力墙结构，结构刚度一般很大，在底部宜出现塑性铰，在剪力墙结构设计中采用底部加强区来提高其延性；当为联肢剪力墙结构时，首先在连梁中出现塑性铰,吸收地震能量，同时建筑刚度减少，地震作用减少，如继续强震作用，会导致联肢墙部出现塑性铰。采取的措施是：在剪力墙的端部以及墙交叉处设置暗柱。

四、如何做好抗震概念设计

1.抗震概念设计应依托抗震设计的基本理论、清晰的力学概念，应注重对地震灾害的调查及对地震经验的总结，注意发现并改进抗震设计方法，注重抗震设计实效。

2.抗震概念设计要求结构设计人员，依据在学习和实践中所建立的正确概念，运用正确的思考和判断力，正确和全面地把握结构的整体性能，并依据对结构特性的正确把握，合理确定结构的总体布置与细部构造。

3.抗震设计应考虑地震及其影响的不确定性和相关规律性，尽管地震影响具有不确定性，但震害调查分析表明其也具有一定的规律性：

① 一般情况下，震级大、震中距小时，对较刚性建筑物的破坏大；当震级大、震源深时，对远距离较柔性的建筑物影响大。

② 场地条件（场地类别和覆盖层厚度等）也直接影响结构地震作用效应的大小。

4.由于地震的不确定性和地震作用效应的复杂性以及计算模型与实际情况的差异，抗震设计不能依赖计算。

五、结语：

总之，概念设计是影响结构抗震性能的最重要因素。先进的设计思想可以通过概念设计充分的展现。在结构设计时要重视结构概念设计，运用结构概念设计从整体上把握结构的各项性能，概念设计是结构设计的核心和灵魂，它统领结构设计的全过程。

参考文献：

[1] GB50011-2010建筑抗震设计规范

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关键词：建筑场地；建筑结构；抗震；概念设计

引言

人们越来越重视建筑物的抗震可靠度概念设计，较好的运用抗震概念和原则是结构抗震设计的必要前提，并且建筑抗震工作一直是建筑设计和施工的重点。因此必须重视建筑结构抗震概念设计，要求设计人员须将结构抗震概念设计与计算分析及构造措施有机地结合起来考虑，并且同时也要做好相关方面的其他各项工作，以保证设计构思的实现。

1.建筑物抗震概念设计相关内容

抗震概念设计是抗震设计中的一个主要组成部分，其是基于震害经验建立的抗震基本原则和思想，包括工程结构的总体布置和细部构造。概念设计的基本内容主要有建筑场地选择；建筑选型与结构布置；设置多道抗震防线；刚度、承载力和延性的匹配；结构整体性的确保；非结构部件处理。

2.影响建筑物结构抗震设计的不确定因素

近年来，我国地震灾害事情频繁发生，因此做好建筑物抗震性能设计已成为当今社会人们关注的重点课题之一。但是目前我国抗震设计水平远未达到科学的严密程度，这就要求在进行抗震设计时应从大的方面入手，做好抗震概念设计工作；并且通过震害分析加强建筑物的破坏规律的认识，从而取得了抗震设计经验，确定了结构抗震概念设计的要点。

2.1地面运动不确定性

众所周知，在地震时的地面运动是多维的，地震动的各个分量对建筑物都起破坏作用。历次地震中强震仪已经多次记录到地面运动的三个正交平动分量，即一个竖向分量和两个水平分量，此外还有地面运动的转动分量。

2.2结构分析影响

在地震概念设计中影响结构动力特性和动力反应的因素有很多，如质量分布的不确定性；基础与上部结构的协同作用；节点的非刚性转动；偏心、扭转及P-A效应；柱轴向变形。考虑或不考虑节点非刚性转动的影响程度可达5～10%；考虑柱轴向变形，自振周期可能加长15%，加速度反应可能降低8%；考虑P-A效应可能增加位移10%。

2.3材料的影响

混凝土的弹性模量随着时间及应变程度而改变。随着时间的增长，混凝土的弹性模量比施工完成后可能降低50%，在应变增大的情况下还可能继续降低，这意味着自振周期可能增长25%，减小加速度反应10%。

2.4阻尼的变化

钢筋混凝土结构阻尼比一般为5%，但当受震松动以后阻尼比可达20-30%，自振周期差异达50%左右。如某项工程中一般阻尼比为10%，但是当收到松动后阻尼比就变成25%，此时的自振周期就为65%。

2.5基础差异沉降的影响

基础差异沉降的影响。按一般荷载设计的框架结构，当地震系数采用0.10，基础差异沉降1cm可能造成设计弯矩72%的误差，而这种误差在设计中一般未予考虑。

2.6地基承载力

地基承载力。考虑地震的偶然性以及短期突然加载的影响，在计算地震对地基的影响时，地耐力取值往往提高33-50%，这些数值都是人为估计，从而也带来设计上的差异。

3.建筑结构抗震概念设计

3.1选择合理的场地

在进行建筑物场地选择时，首先要遵守场地选择的原则，挑选对建筑抗震有利的地段，尽可能避开对建筑抗震不利的地段；任何情况下均不得在抗震危险地段上，建造可能引起人员伤亡或较大经济损失的建筑物，避开抗震危险地段，选择好的抗震场所。

建筑物抗震危险地段一般是指地震时可能发生崩塌、滑坡、地陷、地裂、泥石流等地段，以及震中烈度为Ⅷ度以上的发震断裂带在地震时可能发生地表错位的地段。

发震断层：在过去3.5万年以内曾活动过一次，或在5万年内活动过两次的地质构造上的断层。

非发震断层：与当地的地震活动性没有成因上联系的一般断层，在地震时一般不会发生新的错动，并且地下采空区属于危险地段。

不利于抗震的地段：地形上是指条状突出的山嘴，孤立的山包和山梁的顶部，高差较大的台地边缘，非岩质的陡坡，河岸和边坡的边缘；从土质上是指软弱土、以液化土，故河道、断层破碎带、暗埋塘滨沟谷或半挖半填地基等，以及在平面分布上成因、岩性、状态明显不均匀的地段。

对于上述不利地段，应提出避开要求；当无法避开时，应采取有效措施。而选择有利于抗震的场地一般是指位于开阔平坦地带的坚硬场地土或密实均匀中硬场地土。在选择高层建筑的场地时，应尽量建在基岩或薄土层上，或应建在具有较大“平均剪切波速”的坚硬场地土上，以减少输入建筑物的地震能量，从根本上减轻地震对建筑物的破坏作用。

3.2建筑的平立面布置

一幢房屋的动力性能基本上取决于它的建筑布局和结构布置。建筑的平、立面布置宜规则、对称，质量和刚度变化均匀，避免楼层错层，因为对称的结构容易估计其地震时的反应，容易采取构造措施和进行细部处理。地震区的高层建筑，平面以方形、矩形、圆形为好；正六边形、正八边形、椭圆形、扇形也可以；不宜采用有较长翼缘的L形、T形、U形、H形、Y形等平面形状，同时也要注意不规则的平面类型布局和建筑物的立面布置，在地震区高层建筑的立面应采用矩形、梯形、三角形等均匀变化的几何形状，尽量避免带有突然变化的阶梯形立面。如图1建筑立面布置图。

3.3结构选型与结构布置

结构材料的选择要从抗震角度考虑，作为一种好的结构材料，其结构材料应具备：延性系数高（如钢结构）；强度，重力比值大（如轻质高强材料）；匀质性好；正交各向同性（变形相同）；构件的连接具有整体性、连续性和较好的延性；并能发挥材料的全部强度。

现在建筑物一般采用混凝土结构，应为其具有现场浇筑，整体性好、就地取材、造价较低、有较好的抗侧移刚度和保护非结构构件以及良好的设计可保证结构的延性等优点，但是其在周期性往复荷载作用下，刚度因裂缝而降低；构件开裂处钢筋的塑性拉伸，使裂缝不能闭合；在低往复荷载下，杆件塑性铰区混凝土产生反向裂缝导致混凝土破碎，产生永久性的剪切滑移。因此正确认识建筑物抗震机构，才能确保建筑物的稳定性。

3.4确保结构的整体性

建筑物的结构应具有连续性，因此采用现浇钢筋混凝土结构，其整体性和连续性较好，薄弱部位――施工缝；半预制钢筋混凝土结构应预制楼板端部做成齿槽状，将少数肋伸入混凝土墙内，保证整体性。

3.5刚度、承载力和延性的匹配

建筑并不是愈刚愈好，二者应相互匹配，要刚度、承载力要与延性想匹配：①钢筋混凝土剪力墙体系就是适应这一观念而设计的，其特点为抗侧移刚度大，自振周期较短，地震作用较大；若增加墙厚和数量、减小横墙间距，则刚度增加，但地震反应加大。②框架一剪力墙结构可能会因承载力不足而破坏，其自振周期的大小决定于抗震墙的数量。数量少而薄，刚度低，周期就长，地震剪力就小，但抗侧移能力也低。③就是刚性与延性这对于有框架和抗震墙或由框架和支撑组成的双重体系中，框架刚度小，承担的地震剪力小，而弹性极限变形大；墙体或竖向支承刚度大，承担的地震剪力大，而弹性极限变形小；在往复地震动的作用下，墙体和支承由于弹性变形能力差而出现裂缝、杆件屈曲，水平抗力降低，而此时的结构层问位移角远小于框架的弹性极限变形值，框架的水平抗力未得到发挥；由于体系中各抗侧力构件的刚度与延性的不匹配，造成各构件不能同步协调地发挥水平抗力，出现先后破坏的各个击破情况。

4.结束语

综上所述，在面对日益重要的建筑结构抗震设计，以及近年来多发地震灾害，加强建筑物的抗震结构设计已成为目前我国建筑工程建设中的首要任务。因此加强设计人员在日常设计工作中，必须学会熟练运用概念设计，并使这一理念贯穿于结构设计工作的整个过程当中，既要严格把握好设计的大原则，又要全面考虑诸多因素，最终才能保证设计的科学性和严谨性，为社会创造更多精品工程。

参考文献

[1]曾庆玲.抗震结构的概念设计[J]，黑龙江水利科技，2010：09-10.

[2]陈建华，于明.关于建筑结构概念设计的一些思考[J].低温建筑技术，2010：11-12.

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关键词:工程建筑地震概念建筑设计

我国地震活动频度高、强度大、震源浅、分布广,是一个地震多发国家。地震是一种多发性的随机震动,其复杂性和不确定性很难把握,要准确预测建筑物震害的特性和参数,目前还很难做到。抗震慨念的设计强调,在工程设计一开始,就应把握好场地条件和场地土的稳定性、能量输入、建筑物的平、立面布置及其体形、结构体系、刚度分布、抗侧力构件的布置、构件延性;材料与施工质量等几个主要方面。

1.场所是建筑物抗震先决条件

设计应尽量避开对建筑抗震不利的地段。这一点,在矿山设计选择工业场地时,由于可选择的余地较大,显得更为重要。对抗震不利地段,就地形而言,一般是条状突出的山嘴,孤立的山包和山梁的顶部,高差较大的台地边缘,非岩质的陡坡,河岸和边坡的边缘,可能发生崩塌、滑坡、地陷、泥石流等地段。就场地土质而言,一般是软弱土、易液化土,古河道、断层破碎带或半挖半填地基等。一般情况下,遇到不利地段时,宜采取避开的方案,实在无法避开时,应采取有效措施,尽量使建筑物场地选择在基岩或薄土层上,或具有较大平均剪切波速的坚硬场地土上,从而减少地震能量对建筑物的输入。

2.建筑平面的布局要有科学性

建筑平面和立面的规整性,是结构设计中的一个十分重要的基础。在建筑平面、立面设计中,宜尽可能简沽、规则,合理设置防震缝、结构质量中心与刚度中心相一致。对于结构平面布置不规则的房屋,质量中心与刚度中心往往不容易重合,在地震作用下会产生扭转效应,大大加剧地震的破坏力度。建筑立面设计时,应避免采用带有突然变化的阶梯形立面,并尽可能降低房屋的重心,突出屋面建筑部分的高度不应过高,以免地震时发生鞭梢效应。当建筑平、立面设计中不可避免采用严重不规则的设计方案时,应尽量在适当部位设置防震缝,将体型复杂、平面特别不规则的建筑布局,分割成几个相对规则的独立单元。

3.合理地进行结构选型与布置

在结构选型方面,应根据建筑的重要性、设防烈度、房屋高度、场地、地基、基础、材料和施工等因素,经技术、经济比较后综合确定。常见的结构类型按照抗震性能优劣依次是: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,砌体结构等。

结构布置的平面布置力求对称,竖向布置力求均匀。在采用纯框架结构的高层建筑中,应尽量避免将楼梯踏步斜梁和平台梁,直接与框架柱相连,这样会使该柱变成短柱。地震时容易发生剪切破坏。另外,装配式钢筋混凝土结构,不宜在高烈度区使用,此类结构存在致命的抗震弱点,唐山、汶川地震和国外的一些统计资料已经充分证明。

4.确保结构的整体性

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。要确保结构具有足够的抗震可靠性,就要使结构在地震作用下不丧失整体性。结构应具有连续性,构件之间的连接要可靠。海城、唐山、汶川地震中,导致房屋坍塌的最主要的原因之一,就是构件之间连接遭到破坏,结构丧失了整体性。各个构件在未能充分发挥抗震承载力之前,就因为平面外失稳而倒塌。结构抗震能力的强弱,取决于结构的空间整体刚度和整体稳定性。现浇钢筋混凝土结构和型钢混凝土结构具有整体性好、水平刚度大的优点,是比较理想的抗震构件。使用这种结构,不但可消除滑移、散落问题,而且增加结构的整体性和楼板的刚度。当平面上、下墙体不对齐时,现浇楼板及屋盖能起到传递水平力的作用,并增加楼板对墙体的约束。在适当的部位增设构造柱,并配置些构造钢筋,也能达到增强结构整体性的作用。另外,设置配筋圈梁可限制散落问题,增强空间刚度,提高结构整体稳定性,从而提高房屋的抗震性能。

5.添加多道抗震防线

地震有一定的持续时间,而且可能多次往复作用,根据地震后倒塌建筑物的分析可知,地震的往复作用,使结构遭到严重破坏。而最后倒塌,则是结构因破坏而丧失了承受重力荷载的能力。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。

6.研发与建材相匹配延性

提高结构的抗侧移刚度,往往是以提高工程造价及降低结构延性指标为代价的。要使建筑物在遭受强烈地震时,具有很强的抗倒塌能力,最理想的是使结构中的所有构件及构件中的所有杆件都具有较高的延性,然而实际工程中很难做到。有选择地提高结构中的重要构件,以及关键杆件的延性,是比较经济有效的办法。

结束语 地震是一种自然现象,为避免它给人类带来大的灾难,要求设计中,应非常注重抗震概念设计。这是由于建筑结构的复杂性、震动的不确定性,人们对地震时结构响应认识的局限性与模糊性、抗震分析计算的精确性及其它不可预测的因素,致使设计计算结果可能和实际相差很大。甚至有些作用效应,至今无法定量计算出来。因此在设计中,结构分析计算虽然是结构设计的重要依据,但同时必须注重概念设计。应当指出,目前设计工作中,场地选择和平、立面布置等宏观方案,又很少由设计人员敲定。而只能侧重于结构计算。因此,业主和建筑、结构专业三者必须紧密结合,做好建筑抗震概念设计。

参考文献:

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关键词：抗震概念设计基本原则 优化准则 构造措施

Abstract: construction engineering structure seismic technology developing direction and trend of performance is based on the seismic design of base isolation, suppressing and earthquake-reduction and the structure control. These development trend from concept to implementation method mutual connection, and will be in construction engineering structure seismic performance bring big change and influence. And in the design of the building structure, the earthquake concept design is in many uncertain factors, in many irregular architecture design, commonly used is also the most effective design concept. Therefore, this requires engineering and technical personnel in building structural design process, we must make good use of the optimization of the anti-seismic concept design rules and the structure of the corresponding measures to ensure the rationality of the design of engineering and safety.

Keywords: anti-seismic concept design basic principles optimal criteria structural measures

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

地震是危害最大的自然灾害之一。它是一种随机的震动，具有难于把握的复杂性和不确定性，就目前的预测地震技术，还不能准确的预测到建筑物所遭遇地震的特性和参数。建筑工程在抗震设计时，在结构分析方面，由于不能充分考虑结构的空间作用、结构材料的非弹性性质、材料时效、阻尼变化等多种因素，同时也存在着诸多的不确定性。因此，建筑工程抗震问题必须立足于“概念设计”，而不能完全依赖“计算设计”来解决。

一、建筑结构设计中抗震概念设计

建筑结构设计包括理论设计和概念设计两种。其中，理论设计是指结构工程师根据计算理论和规范，在对结构进行计算模型的假设及受力状态的假定的前提下，对结构进行计算分析，得出数据式的结果，然后利用结果进行设计。而概念设计则是指设计人员从结构的宏观整体出发，用结构系统的观点，着眼于结构整体反应，正确地解决总体方案、材料使用、分析计算、截面设计和细部构造等问题，力求得到最为经济、合理的结构设计方案以达到合理抗震设计的目的。在建筑设计的方案阶段，从总体出发，采用概念设计的方法，能迅速、有效地对结构体系进行构思、比较和选择。这种方法虽有一定误差，但概念清楚、定性准确、手算简单快捷，能很快选择出最佳方案，具有较好的经济、可靠性，同时也是施工图设计阶段判断计算机内力分析输出数据是否可行的主要依据。

结构抗震概念设计的目标是使整体结构能发挥消能减震的作用，并避免结构出现敏感的薄弱部位。地震能量的聚散，如果只集中在某些薄弱部位，势必会导致建筑结构的过早被破坏。因此，目前各种抗震设计方法的前提之一就是假定整个结构能发挥消能减震的作用。在此前提下才能以常见的小地震作用进行结构计算、构件截面设计并辅以相应的构造措施，必要时采用弹性时程分析法进行补充计算，以达到罕遇大震作用下结构也不会倒塌的目的。不论是现行的《建筑抗震设计规范》还是《高层建筑混凝土结构技术规程》，都明确指出在各种建筑结构的抗震设计尤其是高层建筑混凝土结构的抗震设计中，抗震概念设计对结构的抗震性能起决定性作用，因此新规范（规程）均在相关条文中强调了建筑与结构概念设计的重要性，并要求建筑师和结构工程师在高层建筑设计中应特别重视建筑结构设计中的概念设计。

二、抗震概念设计的基本原则及优化准则

建筑结构概念设计的基本原则有以下几个方面

（一）建筑结构的规则性和匀称性。

建筑抗震设计规范要求，“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布置宜规则，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。”建筑平面应采用规则的平面布置，对A、B 级高度建筑宜平面简单、规则、对称、减小偏心；均匀规则的平面布置，既可以使建筑物分布质量产生的地震惯性力能以比较短和直接的途径传递，又能使质量分布与结构刚度分布协调，限制质量与刚度之间的偏心。结构布置均匀、建筑平面规则。同时，又有利于防止薄弱的抗侧力构件过早出现破坏或倒塌的现象，使地震作用能在各抗侧力构件之间重新分布，增加结构的赘余度数量，发挥整个结构消能减震的作用。

（二）建筑结构的刚度和抗震能力。

水平地震的作用是双向的，结构布置应使结构能够抵抗任意方向的地震作用。一般情况下，可使结构沿平面上两个主轴方向具有足够的刚度和抗震能力。结构的抗震能力则是结构强度及延性的综合反映。结构刚度的选择既要减少地震作用的效应，也要注意控制结构变形的增大。建筑结构应具有足够的抗扭刚度和抵抗扭转振动的能力。现今的抗震设计计算中并不考虑地震地面运动的扭转分量，因而在概念设计中一定要注意提高结构的抗扭刚度和抵抗扭转振动的能力。

建筑结构的整体性原则

在建筑结构中，楼盖对于结构的整体性起到非常重要的作用。楼盖相当于水平隔板，它不仅聚集和传递惯性力到各个竖向抗侧力构件，而且要求这些构件能协同承受地震作用，特别是当竖向抗侧力构件布置不均匀或布置复杂或抗侧构件水平变形特征不同时，整个结构就要依靠楼盖使抗侧力构件能协同工作。

（四）建筑结构抗震概念设计的优化准则

结构抗震概念设计的优化准则，即“四强四弱”。“强柱弱梁”是指节点处柱端实际受弯承载力大于梁端实际受弯承载力；“强剪弱弯”是防止构件剪切的破坏，要求杆件的受剪承载力高于受弯承载力；“强节点弱杆件”是防止节点的破坏先于构件；对于杆件截面而言，“强压弱拉”是为避免杆件在弯曲时发生受压混凝土破裂的脆性破坏，使受拉区钢筋的承载力低于受压区混凝土受压承载力。

三、抗震概念设计的构造措施

建筑结构抗震概念设计的构造措施有两个方面：一是调整或限制构件的荷载效应，二是强制规定必要的结构抗震措施。具体说来，抗震概念设计的构造措施就是设置构造柱、圈梁和与框架柱及抗震墙相关的截面尺寸、轴压比、配筋率、箍筋的要求等。比如，多层砖砌体房屋的抗震构造措施主要是构造柱、圈梁等，而在高层建筑的抗震设计中，竖向抗侧力构件（如框架柱、抗震墙）的布置及与其相关的抗震措施。具体的构造措施要求如下：

（1）构造柱应该设置在墙体的两端或墙体的交接部位。它主要不是承担竖向荷载的，而是抗击剪力,抗震等横向荷载的。近年来为了提高砌体结构的承载能力或稳定性，而又不增大截面尺寸，墙中的构造体长按需要设置在墙体的中间部位，圈梁的设置必须是封闭状态。

（2）圈梁的设置应该在装配式钢筋混凝土楼、屋盖或木楼、屋盖的砖房中，并且圈梁最好与预制板在同一标高或紧靠板底，圈梁应闭合，遇有洞口应上下搭接。

（3）一般情况下，抗震墙布置在竖向荷载较大处，平面形状变化处以及楼梯间和电梯间。纵横向抗震墙，宜合并布置为L形、T形、工字形，使纵横墙互为翼缘，从而提高其强度和刚度。抗震墙的间距不应过大，以防止楼板在自身平面内变形过大。抗震墙之间楼（屋）盖的长宽比应符合规范的规定。抗震墙的配筋率，抗震等级为一、二、三级应≥0.25%，四级应≥0.2%。钢筋直径≥8mm，同时≤墙厚/10，间距应≤300mm。结构设计规范中对框架柱和抗震墙的截面尺寸、轴压比、配筋率、箍筋等的规定是非常重要的抗震构造措施。

以上几项只是简单列举了设计规范中结构抗震构造措施中的部分内容，作为工程设计人员应该严格按照现行的设计规范中的相关规定进行建筑工程的抗震设计。

总之，作为土木工程技术人员在高层建筑的研究和工程设计中，应该从整体宏观的观点出发，把概念设计更好地运用整个设计过程中，综合处理好建筑功能、技术、艺术、安全可靠性和经济合理等几方面内容，从而创作出更加安全、适用、经济美观的建筑。

参考文献：

[1].建筑抗震设计规范（GB50011-2010）

[2].陈龙洪.谈概念设计在建筑结构设计中的应用[J].建材与装饰.2010.02

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关键词：工程建筑；抗震概念设计；抗震能力

在我国，地震活动的频度比较高，强度也比较大，同时震源比较浅，其分布又比较广，对我国人民的生活构成了很大的安全隐患。由于地震是一种随机振动，其具有多发性、不确定性和复杂性，因而很难把握。就目前的实际情况来说，我国还无法准确地预测建筑物地震灾害的特性及参数。而抗震概念的设计，所强调的是在工程建筑的开始，就对有利于抗震和不利于抗震的各个因素、各个方面有一个良好的把握，从而强化建筑物的抗震能力，以在地震发生时，将损失降到最小。因此，工程建筑中抗震概念的设计具有重要的作用。

一、选择适当的场所

在工程建筑中，抗震概念的设计应当应尽可能避开那些不利于建筑抗震地段，即选择适当的场所。特别是在矿山选择工业场地设计时，对于场所的选择表现十分明显。由于矿山设计可以选择的空间比较广泛，因此对于地点的选择就尤为重要。就地形方面来说，不利于抗震的地段，通常包括以下几种：一是条状突出的山嘴；二是非岩质的陡坡，以及边坡与河岸的边缘，有可能会出现地陷、滑坡、泥石流或者崩塌的地段；三是孤立的山梁与山包的顶部，存在较大高差的台地边缘。就场地土质方面来说，对抗震不利的地段主要有古河道、易液化土、软弱土以及半挖半填地基或断层破碎带等。一旦在选择场地时，遇到了上述多种不利地段，一般应该采取避开的措施，如果不能避开，就要采取有效的措施，尽可能选择薄土层或者基岩作为建筑物的场地。

二、科学进行建筑平面的布局

抗震概念的结构设计往往是以建筑平面及立面的规整性为基础的。对于建筑平面与立面的设计，应该按照简沽、规则的原则，对防震缝与结构进行合理设置，使质量中心和刚度中心保持一致。如果房屋的结构平面布置是不规则的，那么，质量中心和刚度中心就很难重合在一起。一旦受到地震作用，就很可能会形成扭转效应，从而使地震对建筑物的破坏力度大大增加。此外，再建筑立面设计的过程中，要尽量避免使用那些可能会突然发生变化的阶梯形立面，同时还应最大限度地降低房屋重心，超过屋面建筑部分的高度不能太高，从而防止在发生地震时形成鞭梢效应。如果在建筑平面和立面设计中，不得不使用严重不规则的设计方案，那么，要采取一定的措施，尽可能在适当的部位设置防震缝，把平面严重不规则、体型复杂的建筑布局，进行恰当的分割，成为数个比较规则的独立单元。

三、结构选型和结构布置应合理

对于建筑结构选型，也应注重抗震概念的设计，要综合考虑建筑的重要性、场地、地基、基础和房屋高度等各个因素，在进行技术与经济比较之后，在加以确定。根据抗震性能的优劣，可以按照如下顺序排列常见的结构类型，即钢结构、型钢混凝土结构、混凝土-钢混合结构、现浇钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构等。

对于建筑结构布置，其平面布置应尽可能做到相互对称，而竖向布置应尽可能做到均匀。如果一个高层建筑所采用的是纯框架结构，那么最好不要把楼梯踏步的平台梁、斜梁同框架柱直接连在一起，从而避免使此柱成为短柱，在地震发生时，也就不会出现剪切破坏。此外，对于装配式钢筋混凝土结构，最好不要应用于高烈度区，这是因为通过国外的一些地震、唐山地震和汶川地震的相关统计资料，证明了这类结构在抗震概念设计中具有致命的弱点。

四、保证结构的整体性

结构的整体性能够确保在地震作用下，结构的各个部件能够协调工作，也就是说，要想使建筑结构具有充足的抗震可靠性，就应该确保在地震作用下，建筑结构不会失去整体性。一般说来，建筑结构要有连续性，这样构件之间的连接才能可靠。实际上，在唐山以及汶川地震中，构件之间的连接都遭到了破坏，使得结构失去了整体性，从而造成房屋坍塌。其中，各个构件还没有充分发挥其抗震承载力，就已经由于平面外的失稳而导致倒塌。通常情况下，结构抗震能力的大小，是由结构的空间整体稳定性与整体刚度决定的。而现浇钢筋混凝土结构以及型钢混凝土结构，因其整体性比较好，同时水平刚度也比较大，因而成为相对理想的抗震构件，其优点具体如下：采用这种结构，一方面能够消除散落以及滑移等问题，另一方面也能够加强结构的整体性，增加楼板的刚度。如果平面上下的墙体出现不对齐的现象时，现浇楼板和屋盖就可以发挥传递水平力的作用，同时并加大楼板对于墙体的约束。此外，在一些部位上增设构造柱，增加构造钢筋的配置，也可以促进结构整体性的增加。而设置配筋圈梁，能够限制散落问题，并加大空间刚度，促进结构整体稳定性的提升，强化建筑物的抗震性能。

五、增加多道抗震防线

一般情况下，地震都具有一定的持续时间，同时可能会发生多次往复作用，对地震后倒塌的建筑物进行分析，可以发现结构的严重损坏很大，一部分是由于地震的往复作用。而建筑物的最后倒塌，就是因为结构遭到破坏，进而失去了原有的承受重力荷载的能力。因此，在抗震概念设计的过程中，应该构件的强弱关系进行适当处理，让它形成多道抗震防线，从而增加结构的抗震能力。

六、研发和建材的匹配延性

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关键词：建筑结构；抗震设计；结构体系；概念设计

1 建筑的抗震概念设计的含义

所谓“建筑抗震概念设计”是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，依此进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程。结构的抗震设计应该是综合概念设计、计算和结构措施等完整的一系列设计，掌握了抗震概念设计，有助于明确抗震设计思想，灵活、恰当地运用抗震设计原则，使设计人员不至于陷入盲目的计算工作，从而做到比较合理地进行抗震设计。

2 混凝土工程中建筑结构设计更应重视概念设计

在设计中，虽然分析计算是必须的，也是设计的重要依据，但仅靠此往往不能满足结构安全性、可靠性的要求，不能达到预期的设计目标，因此必须非常重视概念设计。从某种意义上讲，概念设计甚至比分析计算更为重要，因为合理的结构方案是安全可靠的优秀设计的基本保证。高层建筑结构设计尤其是在高层建筑结构抗震设计中，更应重视概念设计。这是因为高层建筑结构的复杂性、发生地震时震动的不确定性、人们对地震时结构响应认识的局限性与模糊性、高层结构计算尤其是抗震分析计算的精确性、材料性能与施工安装时的变异性，结构计算模型的假定与地震时的实际工作有很大的差异以及其他不可预测的因素，致使设计计算结果（尤其是经过实用简化后的计算结果）与实际相差较大，甚至有些作用效应至今尚无法定量计算出来。

3 建筑工程混凝土结构抗震概念设计的基本内容

3.1 首先应重视建筑工程结构的规则性

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形状设计方案。合理的建筑布置在抗震设计中是头等重要的，提倡平、立面简单对称，因为震害表明，此种类型建筑在地震时较不容易破坏，而且容易估计出其地震反应，易于采取相应的抗震构造措施和进行细部处理。“建筑结构的规则性”包含了对建筑的平立面外形尺寸，抗侧力构件布置、质量分布，承载力分布等诸多因素的综合要求。“规则建筑”体现在体形（平面和立面的形状）简单；抗侧力体系的刚度承载力上下变化连续、均匀；平面布置基本对称。

3.2 结构刚度、承载力和延性要有合理的匹配

当结构具有较高的抗力时，其总体延性的要求可有所降低；反之，较低的抗力需要较高的延性要求相配合。对结构提出了“综合抗震能力”的概念，就是要综合考虑整个结构的承载力和构造等因素，来衡量结构具有的抵抗地震作用的能力。地震时建筑物所受地震作用的大小与其动力特性密切相关，与其具有合理的刚度和承载力分布以及与之匹配的延性密切相关。但是，提高结构的抗侧刚度，往往是以提高工程造价及降低结构延性指标为代价的。要使建筑物具有很强的抗倒塌能力，最理想的是使结构中的所有构件都具有较高的延性，然而实际工程中很难做到。有选择地提高结构中的重要构件以及关键杆件的延性是比较经济有效的办法。因此，在确定建筑结构体系时，需要在结构刚度、承载力及延性之间寻找一种较好的匹配关系。

3.3 设计多道设防结构

3.3.1 超静定结构

静定结构是只有一个自由度的结构，在地震中只要有一个节点破坏或一个塑性铰出现，结构就会倒塌。抗震结构必须做成超静定结构，因为超静定结构允许有多个屈服点或破坏点。将这个概念引申，抗震结构不仅是要设计成超静定结构，还应该做成具有多道设防的结构。第一道设防结构中的某一部分屈服或破坏只会使结构减少一些超静定次数。同时要注意分析并控制结构的屈曲或破坏部位，控制出铰次序及破坏过程。有些部位允许屈服或允许破坏，而有些部位则只允许屈服，不允许破坏，甚至有些部位不允许屈服。例如，带连梁的剪力墙中，连梁应当作为第一道设防，连梁先屈曲或破坏都不会影响墙肢独立抵抗地震力。

3.3.2 双重抗侧力结构体系

双重抗侧力结构体系是可能实现多道设防结构的一种类型，而且双重抗侧力结构的抗震性能较好。这里提出的双重抗侧力体系的特点是，由两种变形和受力性能不同的抗侧力结构组成，每个抗侧力体系都有足够的刚度和承载力，可以承受一定比例的水平荷载，并通过楼板连接协同工作，共同抵抗外力。特别是在地震作用下，当其中一部分结构有所损伤时，另一部分应有足够的刚度和承载力能够共同抵抗后期地震作用力。在抗震结构中设计双重抗侧力体系实现多重设防，才是安全可靠的结构体系。

3.3.3 总结构体系与基本分结构体系

1972年12月23日尼加拉瓜首都发生强烈地震，1 万多栋楼房倒塌。林同炎公司 1963 年设计的美州银行大楼，虽位于震中，承受比设计地震作用 0. 06g 大 6 倍的地震 0. 35g而未倒塌，引起世界同行的高度重视。众所周知，建筑物在地震作用下的运动与由风引起的位移是不同的，在强烈地震作用下，结构会在任意方向变形。在高层建筑中，这种变形更为复杂。当然主要是第一振型，同时也包括具有鞭梢效应的第二、第三振型，变形量很大。所以设计者主要考虑的是如何避免就其结构固有特征会引起倒塌的过大变形。再则，设计高层结构所考虑抗风与抗地震要求的出发点往往是矛盾的。刚度大的结构对抗风荷载有利，动力效应小；反之，较柔的结构有利于抗震。所以要设计一个抗风及抗震性能都很好的高层结构不很容易。林同炎教授的设计思想是设计一个由 4 个柔性筒组成的，具有很大抗弯刚度的结构总体系。在抗风荷载及设防烈度的地震作用下表现为刚性体系。当遇到罕见的强烈地震时，通过控制各分体系（柔性筒）之间的联接构件（钢筋混凝土连梁）的屈服、破坏，而变成具有延性的结构体系，即各分体系独立工作，则结构的自振周期变长，阻尼增加，即使超出弹性极限，仍持有塑性强度，可做到摇摆而不倒塌。地震后的实地观察，证明其设计思想是正确的，正如预料的那样，联梁的混凝土剥落，梁中有明显裂缝。但四个柔性筒的本身均无裂缝，筒壁仍处于弹性阶段。

3.4 抗侧力结构和构件应设计成延性结构或构件

延性是指构件或结构具有承载能力基本不降低的塑性变形能力的一种性能。在“小震不坏，中震可修，大震不倒”的抗震设计原则下，结构应设计成延性结构。当设计成延性结构时，由于塑性变形可以耗散地震能量，结构变形加大，但结构承受的地震作用不会直线上升，也就是说，结构是用它的变形能力在抵抗地震作用。延性结构的构件设计应遵守“强柱弱梁，强剪弱弯，强节点弱杆件，强底层柱”原则，承受竖向荷载的主要构件不宜作为主要耗能构件。

3.5 应有意识地加强薄弱环节

（1）结构在强烈地震下不存在强度安全储备，构件的实际承载力分析（而不是承载力设计值的分析）是判断薄弱层的基础。

（2）要使楼层（部位）的实际承载力和设计计算的弹性受力之比在总体上保持一个相对均匀的变化，一旦楼层（部位）的这个比例有突变时，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主要手段。

4 建筑工程中结构概念设计还应注意的问题

（1）结构方案要根据建筑使用功能、房屋高度、地理环境、施工技术条件和材料供应情况、有无抗震设防来选择合理的结构类型。

（2）不同结构体系在竖向荷载、风荷载及地震力作用下的受力特点。

（3）风荷载、地震作用及竖向荷载的传递途径。

（4）结构破坏的机制和过程，以加强结构的关键部位和薄弱环节。

（5）预估和控制各类结构及构件塑性铰区可能出现的部位和范围。

（6）场地选择、地基基础设计及地基变形对上部结构的影响。

（7）各类结构材料的特性及其受温度变化的影响。

（8）非结构构件对主体结构抗震产生的有利和不利影响，要协调布置，并保证与主体结构连接构造的可靠等。

参考文献

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关键词：建筑结构、抗震概念设计、结构选型的原则

一、建筑结构抗震概念设计

概念设计（ConceptualDesign）属初步设计阶段。国内外历次大地震及风灾的经验教训使人们越来越认识到建筑物概念设计阶段中结构概念设计的重要性，尤其是结构抗震概念设计对结构的抗震性能将起到决定性的作用。

1.1 结构的规则性

简单的平、立面图形是方形或圆形的，而复杂的图形是有凹角的，容易造成有应力集中或变形集中的薄弱环节。抗震设计能做到平、立面简单当然是较理想的，但实际工作中，建筑的平、立面出现凹角是经常的，比较现实的做法是要求建筑体型规则一些，规则的意思是有一定的对抗震有利的要求，也允许带有一定限度区的复杂性质。区分规则与不规则的界限很难划定。我国的高层建筑结构设计规程给出了一些划分原则：

1）竖向规则指沿建筑物竖向的建筑造型和结构布置比较均匀，刚度、承载力和传力途径没有太大变化，从而可以限制结构在某一层或极少数几层出现敏感的薄弱部位。这些部位一旦出现，将产生过大的应力集中或过大的变形，从而容易导致结构过早的坍塌。

2）平面规则指建筑平面比较规则，平面内结构布置比较均匀，使建筑物的分布质量和地震惯性力能以比较短和直接的途径进行传递，并使质量分布和结构刚度协调，以限制质量和刚度间的偏心。平面规则，布置均匀有利于防止薄弱的子结构过早破坏、倒塌，能使地震作用在各个子结构间重分布，增加结构的赘余度数量，发挥整个结构耗散地震能量的作用。

3）设计时可在以下几个方面进行处理：尽可能满足建筑竖向均匀性。均匀性问题存在于建筑的竖向布置中，无论是几何图形还是楼层刚度变化，其规则匀称应该是立面设计中优先考虑的。布置不均匀的结果产生了刚度、强度的突变，引起竖向的应力集中或变形集中，以致在中小型地震中损坏，在大震时倒塌。但是，要使结构做到完全均匀性，在实际设计中也有一定的困难。均匀性问题表现如下：其一，竖向收进问题。竖向收进是常见的建筑处理方式，结构上产生的问题是在凹角处应力集中。由于房屋的不同部分其振动特征不同，所以在收进处的横隔（楼盖或屋面板）产生应力突变，为此，在抗震设计时，可考虑几种处理方法：限制收进尺寸；当设置防震缝有利时，可设缝把复杂的体型划分成若干简单、规则的独立单元，分割后的建筑体型应是均衡的，不致过分细高；不设缝时应进行较细致的空间动力分析；对刚度突变的构件采取加强措施。其二，柔性层框架。建筑上往往因底层需要开敞或任意层需要大的空间，使结构处于上下不连续状况，产生竖向刚度突变，特别是柔性底层建筑，在历次大地震中，震害都很普遍，甚至完全倒塌。分析研究表明，这类构件的应力和变形集中是非常严重的，所以在抗震设计时应力求避免，底层应尽可能配置具有相当强韧性的构件以承受大的侧移。其三，同一层间的柱子刚度不同。建筑上由于空间需要或由于艺术构思，使得同一层间柱子的刚度差异较大，通常在刚性较大的柱子上产生较大的内力。为此设计时宜从抗震的角度重新安排结构系统，以使刚度尽量均衡。

1.2 结构的刚度和延性

在地震作用下，一味地追求结构的强度并不可取，结构的延性是非常重要的，结构主要靠延性来抵抗较大地震作用下的非弹性变形。结构水平方向的刚度应能使结构抵抗任何方向的水平地震作用，并有助于减少结构的变形。结构还应具有足够的抗扭刚度和抵抗扭转振动的能力。由于现有的抗震设计计算不考虑地震地面运动的扭转分量，所以在概念设计中还应注意提高结构的抗扭刚度和抵抗扭转振动的能力。结构的延性是指结构吸收地震能量后的变形能力。延性好的结构能吸收较多的地震能量，能经受住较大的变形。增加结构的延性，能削弱地震反应，提高结构抵抗地震的能力。结构对延性的需求与地震力降低系数是相适应的。地震力降低系数的大小决定了设计地震力取值的大小，从而决定了对延性要求的大小。用于承载力设计的地震作用可以取到小震水平，当更大的地震来临时，则靠结构的延性去抵抗。所以，我们并不采用设防烈度地震作用力来进行结构承载力设计，而需要把设防烈度地震力降低一个系数，称为地震力降低系数。

地震力降低系数对设防烈度地震作用的整体降低实际上决定了结构的屈服水准和对结构延性需求的大小。地震力降低系数取得越大，设计地震作用就取得越小；地震力降低系数取得越小，设计地震作用就取得越大。在同一个设防烈度下，地震力降低系数取为中等，地震作用也为中等，因而对延性提出的要求也为中等。这样，地震力降低系数的大小实际上就决定了设计地震力取值的大小，从而决定了对延性要求的大小。

二、 建筑结构选型的原则

2.1影响建筑结构选型的因素

作为单体的建筑物具有统计性差、影响因素多的特点，并且其各因素间的相互作用较大，具体表现在结构方案上不仅仅取决于力学分析，而是应该从环境、经济以及安全使用等因素进行综合考虑，因此该种综合决策十分复杂，在选型过程中应分清因素的主次，同时应考虑到这些因素具有层次性和耦连性以及各因素对选型的影响具有一定的模糊性等，一般在建筑选型过程中除了对建筑美学考虑外其他方面主要应考虑：环境条件指场地条件、风压、设防烈度等；方案特征、指建筑高度、高宽比、长宽比以及建筑的平面和立面体型等。

2.2结构选型的原则

安全性。各类建筑结构选型及平面、竖向布置应符合规范要求，不可出现严重不规则的结构单元，对于体型复杂结构不规则的建筑应通过调整建筑方案或设防震缝等形式以满足规范要求；各种结构建筑高低能反映出其承载能力及抗风抗震能力，因此各种结构选型应在最大适用高度范围内选择；通用建筑材料木材的腐烂和虫蛀、钢结构的锈蚀、砌体材料的风化等都可能对结构安全造成威胁，因此对各类建筑应根据其材质来充分考虑其有足够的耐久性以满足结构安全。

先进性。建筑物的先进性主要是指在结构体系中应尽量推广成熟的新结构、新技术、新材料新工艺，以利于加快建设速度，推动建筑行业工业化、现代化并确保工程质量，因各种结构均有其适用范围，因此在进行结构选型时应根据其功能来决定结构类型。

2.3结构体系选择

钢筋混凝土结构体系。该种结构形式可以合理利用钢筋及混凝土两种材料的受力性能特点，并方便就地取材、工程造价较低、耐火性及耐久性较好、结构造型灵活、整体性能好等优点，但其也具有自重大，构件截面大、抗裂性能差以及修复及不强等。施工难度大等。

钢结构体系。其具有构件截面小、自重轻、抗震性能好和建设周期短等优点，但其材料较昂贵、且易于腐蚀、防火性较差以及施工技术复杂等，钢结构的结构体系主要有框架、框架-支撑、筒体以及悬挂体系等多种形式。

钢-混凝土组合结构体系。其主要包括型钢混凝土结构和钢管混凝土结构。型钢混凝土结构是指混凝土内含型钢的劲性配筋混凝土结构体系，其具有承载力高，抗裂性及抗震性较好等优点；钢管混凝土是指在钢管内填充混凝土而形成的构件，其利用钢和混凝土两种材料相互作用，该种结构在三向受压状态下使混凝土性质得到极大改善，并使其承载力较钢筋混凝土有较大幅度提高，同时其截面尺寸小塑性和韧性好，能提高其抗震性能等系列优点。

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关键词：抗震概念；高层建筑；应用

在我国的地震频发地区，部分高层建筑对地震的承受力低下，为了进一步加强我国高层建筑抗震能力，强化抗震概念在高层建筑工程结构设计中的应用变得十分重要。同时，随着科学技术的不断进步，高层建筑为适应现代高速发展的建筑竞争市场，需从全方位的角度探索研究，以加强高层建筑的抗震作用，从而促进我国高层建筑整体建筑水平的提高。

1 抗震概念在高层建筑工程结构设计中的重要性

抗震概念是指在高层建筑工程结构设计中，建筑设计者需认识地震规律和地震所造成的影响，通过对地震各方面的考虑，使高层建筑有能力承受地震带来的破坏性压力。抗震概念主要是建筑者对高层建筑工程结构设计中建筑结构布置、结构材料选择以及结构体系的确定等方面进行充分的了解，通过对抗震概念的熟知，认识抗震概念的重要性，使高层建筑工程结构设计能达到抗震标准，经济损失降到最低。

我国属于地震多发国家，在高层建筑工程结构设计中有效应应用抗震概念，有助于增强高层建筑的承压力和抗震性，同时，为高层建筑在激烈市场竞争中提供了充足的条件。第一点，高层建筑工程设计在应用时具备抗震概念，强化了高层建筑的固性，保障了高城建筑住户的生命安全和财产安全。第二点，抗震概念的加强，提高了高层建筑者的风险意识，能充分有效的促进建筑材料的有效选择和使用。第三点，抗震概念有利于建筑工程结构设计的优化，使结构设计符合选址的实际情况，减小了地震造成的物力、人力以及财力损失。

2 抗震概念在高层建筑工程结构设计的应用策略

2.1 注重建筑均匀性和规则性的抗震概念结构设计。传统的建筑抗震结构设计主要是采用滞回耗能和塑形变形能来分散地震能，致使建筑工程结构的抗震性能受到严重的影响，破坏力增大。近年来，我国多次地震灾害表明，运用传统的方法对高层建筑进行抗震设计已经无法将地震带来的损害程度有效地控制在一定范围内。因此，在高层建筑结构体系中，传统抗震结构体系已无法达到现代化社会的要求。随着建筑者对抗震建筑结构的研究不断深化，人们逐渐认识到建筑工程结构设计在抗震中应有的耗能作用，注重高层建筑结构体系的创新和改善对减小震害有着十分关键的作用。

在高层建筑工程结构设计时，应注重建筑工程结构的均匀性和规则性。具体表现在建筑的立面形态、平面体状、竖向布置和平面布置方面，使抗震建筑工程结构具备均匀、简单、对称、长宽比例协调以及规则等特点。在整体结构承载力的分布和质量上可有效的减小扭转效应，并为刚度中心与质量中心的重合提供了充足的条件。

2.2 加强建筑结构设计中抗震概念的合理选材。随着现代经济的快速发展，我国高层建筑市场呈现出激烈竞争的趋势，多数建筑者在对高层建筑材料的选择和利用上存在严重问题。建筑商为节约建筑成本，降低质量好性能高抗震强等建筑材料的购买量，多数情况下以低性能低质量的材料来代替。导致高层建筑在抗震中承压力下降，住户财产损失巨大，同时也加大了国家的财政支出，从整体上影响了我国经济的发展。因此，强化高层建筑材料的选择和利用变得十分重要。

在抗震概念的原则下，以钢筋混泥土的结构设计作为延性机构，建筑材料的选取应具备延性好、强度高以及性能大等优势，合理的对塑性铰部分进行控制，使高层建筑在大震中也能具有强有效的抗震作用。同时，合理的对高层建筑材料进行选择和利用能有效减少建筑结构的承载力及地震危害，降低高层建筑倾覆力矩，减少扭转效应。

2.3 重视建筑结构设计中抗震概念的科学选址。多数地震发生在板块构造的边缘地带，因板块的挤压张裂等因素而引起。我国处于环太平洋地震带和喜马拉雅—地中海地震带，属于地震多发国家，因此，在对高层建筑地基选址时应对地基进行科学的考察和勘探。通过对地基的地形地貌进行科学分析，可有效的避免建筑位置处于地震多发带上，从而降低地震对建筑造成的影响。

在选址的实际过程中，建筑地基勘察者应从我国地形的实际情况出发，在充分认识我国地形地貌的基础上，以客观的角度对建筑场地进行科学的探究勘测，避开不利地段，使建筑地基与场地的选择在适宜建筑的抗震带上。另外，应对建筑工程结构自身周期与场地地震卓越周期进行初步的估算，通过改变房屋的类型和层数将两者错开，以此减少地震损害。

3 抗震概念在高层建筑工程结构设计应用中注意事项

3.1 加强抗震概念的有效宣传及充分认识。抗震概念的宣传和认识是高层建筑工程结构设计中不可缺少的重要组成部分，建筑者需要从抗震概念的各个角度出发，通过加大对抗震概念的认知度，增强我国高层建筑工程结构设计的使用性和有效性。在建筑者中需大力宣传抗震概念的作用和意义，对抗震概念进行全新认识，树立正确的抗震概念及价值观。

如果要实现对抗震概念掌握的全面化和整体化，建筑工作者需要熟知抗震概念内容以及抗震概念的重要性和必要性。同时，对建筑者要不定期的进行抗震概念的宣传和再学习，从抗震概念的基础出发，全方面的对抗震概念进行了解，促进建筑者对抗震概念的掌握，以此增强建筑者的职业道德修养和业务素质。另外，抗震概念是适应现代高层建筑成长的发展性理念，对我国高层建筑质量的提升具有重要作用。

3.2 注重提高抗震建筑工程监理者的职业道德。建筑监理是建筑工程中的重要检验者，主要控制着建筑工程的质量、进度以及投资，在建筑质量和安全的监控管理中有着重要作用。随着我国建筑的大力发展，建筑工程监督中出现了监督管理不到位，监理工作程序不清以及监理者自身专业技术水平低些等问题，因此，注重对建筑工程监理者的职业道德修养的提高变得十分重要。

建筑监理对建筑工程进行监督管理时，应以公正、客观、科学、独立的方法和态度处理问题。在编写项目监理技术文件时，需充分发挥主观能动性，结合建筑项目的具体情况和特点制定相关文件，避免照搬和抄袭监理技术规范文件。通过对监理工程程序的学习和认识，强化建筑监理的监督管理地位，使监理在建筑实施中起到应有的作用，从而使高层建筑质量得到显著提高和有效保证。

4 结语

随着我国建筑市场的兴起，抗震概念在高层建筑工程结构设计中的有效应用，为我国高层建筑的发展提供有力知识理念的同时，也科学的规范了技术标准。从科学、客观的角度分析，在建筑市场不断发展的环境下，抗震概念不仅适应了现代建筑市场现代化发展的需求，还在建筑建设过程中发挥着重要作用。将抗震概念融合到高层建筑工程结构设计中，能有效的促进高层建筑质量的提升，进一步提高我国高层建筑发展水平。

参考文献

[1] 王剑，宫井会，金英.高层建筑设计存在的问题[J].城市建设理论研究，2012（06）.

[2] 刘杨.探讨抗震概念设计在高层建筑结构设计中的应用[J].大观周刊，2011（18）.