抗震设计的基本原则范文

导语：如何才能写好一篇抗震设计的基本原则，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：建筑结构；抗震设计；问题

随着社会的发展，各类建筑的兴起，而地震给我们带来的危害也日益增长。地震不仅会给人们带来生命危害还会给人们的财产带来巨大的损失，地震是难以把握有很强的复杂性与不确定性的随机振动，若想准确的预测地震的特性及参数很难做到，因此，建筑结构抗震能力尤为重要。本文结合研究及设计实践，提出了一些关于建筑抗震设计的意见。

1、建筑结构抗震设计的重点问题

1.1抗震场所的选择

要避免抗震危险地段选择有利抗震的场所，切记要避开软弱土、液化土、河岸的边坡边缘等不利于抗震的场所，若无法避开，则需要对这样的场所实施抗震加强措施。在进行设计之前要根据工程的需要，对周边地区的地震活动进行资料收集，做出综合评价，严格依照抗震设防的类别，加强地基及上部的整体性。同时，同一结构单元的设置应在性质相同的地基土上，应同样选用天然地基或同样选用桩基，不可部分选用天然地基部分选用桩基。若地基有软弱粘性土，液化土或严重不均匀土层时，宜对基础进行整体性和刚度的加强；如果地震发生时产生了滑动，要与之实施相应的地基稳定措施。

1.2合理的选择建筑结构体系

合理的建筑结构体系设计是很重要的，结构的选择会直接影响到建筑的安全性，建筑布局简单合理，结构布置符合抗震原则能确保房屋有良好的抗震性能。一般而言，建筑结构体系的选择有以下几个要求：第一，建筑要尽可能的避免由局部结构问题导致整个结构的抗震能力。要尽可能避免由部分结构而影响整个的抗震能力，抗震设计应具有一定的内力重分配，这样，即使发生地震也不至于引起由部分构件停止工作而影响其他构件的负荷承载力；第二，建筑结构体系应具备良好的形变能力，承载能力强同时能消耗地震量的能力，这样就能起到减小地震损害消耗地震能量的作用；第三，建筑结构体系的计算图要明确，地震作用的传递要科学。在此，水平荷载的布置要均匀，竖向荷载的布置要竖向构件在垂直重力荷载的状况下；楼屋盖梁的布置要将重力负荷通过最短路径传递到竖向的墙构件；转换结构的布置要使上部结构想竖向传递转换；最后，一定的强度刚度也是建筑结构体系所需具备的。强度及刚度的分布应经过科学的计算，避免由局变产生的变形集中。同时，节点的保护在框架结构中尤为重要，保证其不被破坏是基本的要求，底层柱底的塑性铰应分散使用，应为底层柱底的塑性形成较晚，对于有明显薄弱的部分要提高其抗震能力。在我国，达到抗侧力主体结构的对称就称为结构对称性。结构的规则性通常体现在：第一，建筑物主体的抗侧力结构的两个主轴方向的刚度及变形特性都应该是相似的，同一主轴的方向各片抗侧力的刚度要均匀；第二，为了防止建筑物的突变，建筑主体抗侧力的结构往往竖向断面是均匀的，防止突变。

1.3重视建筑平面的规则性

在布置建筑的立面、平面的时候，要注意一下几点；第一，合理的平面布置，建筑物的平立面布置规划、对称、质量与刚度均匀变化，避免楼层错层。要尽可能避免由部分结构而影响整个的抗震能力，对体形复杂的建筑物合理设置变形缝；第二，要遵循设计的基本原则，遵循相应的建筑设计方案。同时，抗震设计的规定要明确，对于不同的建筑结构应进行相应的空间结构计算。对不同形式的楼板也应该进行相应的实际刚度计算；第三，对于相对较薄弱的部分应该乘以内力增大系数，在相关的弹塑性变性分析的时候要严谨，对于薄弱部分要进行相应的增强措施。同时，房屋是由横、纵向承重构件和楼盖组成的具有空间刚度的结构体系，整个空间结构的刚度和整体稳定性也影响了建筑的抗震能力。对横、纵向构件的设计也是要严谨的遵循设计的基本原则的。

2、提高建筑结构抗震能力的建议

建筑结构抗震设计是专家们在对大量的建筑地震震害的实例中进行分析及归纳与总结。抗震设计在建筑结构中起到至关重要的作用。因此要重复重视建筑结构的抗震能力。有效的提高建筑结构的抗震能力要从以下几个方面入手：

2.1合理的布局地震外力能量的传递吸收途径

建筑物的布局将影响建筑的动力性，合理的布局才会对地震外力能量进行有效的传递，若支柱、墙。梁维持在一个平面中，就能建立起双向抗侧力体系，所以对地震外力能量的传递吸收途径进行合理的布局尤为重要。由于地震作用的影响建筑物呈弯剪破坏并且塑形屈服最好产生在墙的底部。连梁在梁端塑性屈服的同时还会有较强的变形能力。在墙断抗震作用的发挥在最大限度的时候要遵循“强墙弱梁”的基本原则，从而提高墙肢的承载力，以来最大限度的防止墙肢剪切遭受的破坏，使建筑结构的抗震能力得到增强。

2.2严格遵守抗震等级对梁、柱、墙的节点实施相应的抗震构造措施

砖混结构的水平圈梁应沿楼板标高设置，这样会加强内外墙的连接，使房屋的整体性增强。同时，圈梁能有效地约束预制板的散落，降低了砖墙出平面的倒塌的可能性。在墙的横、纵两个方向布置适当的横、纵墙混合承重会增强空间刚度和整体性，有利于承受横、纵两个方向的水平地震作用，也利于抗弯抗剪。另外，在布置墙体时尽量采用纵墙贯通的平面布置，若纵墙无法贯通时，最好在纵墙交接处进行加强措施。若促使钢筋砼在受地震作用影响时具备一定的承载力及延展性，要遵循“强柱弱梁”、“强剪弱弯”的设计基本原则，科学的选择截面尺寸，合理的控制柱的轴压比，满足构件的配筋要求，对节点进行相应的措施也是尤为重要的。

2.3设置多道的防震线

第一道防线就是在抗震结构的体系中受到地震作用影响，一些延性好的构件在要达到屈服时所扮演的，第二、第三道防线就是在第一道防线屈服之后开始屈服的多道抗震防线，与此同时。抗震安全在这样的结构体系中能发挥重要的作用及功效。这就是多道防震线的设置。多道防震线的设置能有效的缓解建筑物的共振现象，减小地震带来的破坏作用。

总而言之，我国通过对建筑结构抗震设计的长期研究逐步总结出了一套具有自身特色的抗震设计方法，这套方案正处于发展中，有一些的不足还需要我们在工作中逐步完善。要想提高建筑结构的抗震能力我们就应该严格遵守相关原则要求，并对其进行严谨的科学分析，实施科学设计，真正的使建筑具备较强的抗震能力。实现“小震不坏，中震可修，大震不倒”的目的。同时，近年来的科学技术的快速发展进步，设计师的水平也随之不断提高，我们要坚信如此。这样，我们国家的工程抗震设计将会向着更高更远的方向发展。

参考文献：

[1] 章明.高层建筑结构抗震设计的方法研究[J]江西建材，2012，（04）：89-90.

[2] 李淑彦.建筑结构抗震设计[J].门窗，2012，（08）：70-71.

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【关键词】多遇地震；设防地震；罕遇地震；基本烈度

当结构工程师设计一般的结构时，往往要求结构在规定荷载作用下处于或基本处于弹性工作阶段，结构设计要有足够的强度，保证安全，又要有足够的刚度，保证结构的变形在使用许可范围之内。例如，我们设计楼板或梁时，在竖向恒载及活载作用下，除了必须满足强度要求外，其挠度变形也必须控制在许可范围之内，从而使之在使用功能上和外观上均能满足要求。又如，在设计高耸结构时，设计者将会考虑在大风作用下结构依然保持弹性状态。总之，结构抵御一般的荷载作用时，设计者必须遵循的基本原则是使结构在预期荷载作用下保持在或基本保持在弹性工作状态，结构内力的分析与设计一般采用弹性分析方法。在实际工程中，按照这样原则设计出来的结构，如果没有遇到特别的情况，在预期的荷载作用下，极少出现严重破坏、过度变形等不正常状态。

而地震作用则不同，由于地震本身的随机性很强，在某一地区，在某一基准期内，可能出现的最大地震动是一个随机变量，事先无法预知。相对于上述荷载，地震动的影响次数少，作用时间短，各次地震的强度差异很大。若要求在各种强度地震动下，结构仍然保持弹性状态是很不经济的，甚至是不可能的。因此，结构的抗震设计与结构抵御其他荷载作用的设计是不同的，对于结构工程师而言，在进行工程抗震设计时，必须要清楚地震作用有别于其他荷载的特殊情况，进而准确理解与把握符合这一特殊情况的结构设计基本原则，即结构抗震设计思想。

《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第1.0.1条规定：“为贯彻执行国家有关建筑工程、防震减灾的法律法规并实行以预防为主的方针，使建筑经抗震设防后，减轻建筑的地震破坏，避免人员伤亡，减少经济损失，制定本规范。按本规范进行抗震设计的建筑，其基本的抗震设防目标是：当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时，主体结构不受损坏或不需修理可继续使用，当遭受相当于本地区抗震设防烈度的设防地震影响时，可能发生损坏，但经一般性修理仍可继续使用，当遭受高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏”。作为抗震设计规范的第一条规定，其目的是为了明确建筑抗震设防的政策、方针及基本目的，同时，给出了现阶段抗震设计的基本思想，即抗震设防目标问题。我国现行《建筑抗震设计规范》GB50011-2010仍以“三个水准”为抗震设防目标。即通常所说的“小震不坏、中震可修、大震不倒”。

我国现行《建筑抗震设计规范》GB50011-2010对抗震设防标准作了如下一些规定：

（1）在遭受本地区规定的基本烈度地震影响时，建筑（包括结构和非结构部分）可能有损坏，但不致危及人民生命和生产设备的安全，不需修理或稍加修理即可恢复使用；

（2）在遭受较常遇到的、低于本地区规定的基本烈度的地震影响时，建筑不损坏；

（3）在遭受预估的、高于基本烈度的地震影响时，建筑不致倒塌或发生危及人民生命财产的严重破坏。

上述三点规定可概述为“小震不坏、中震可修、大震不倒”这样一句话。

按照上述抗震设防思想，从结构受力角度看，当建筑遭遇第一水准烈度地震（小震）时，结构应处于弹性工作状态，可以采用弹性体系动力理论进行结构和地震反应分析，满足强度要求，构件应力完全与按弹性反应谱理论分析的计算结果相一致；当建筑遭遇第二水准烈度地震（中震）时，结构越过屈服极限，进入非弹性变形阶段，但结构的弹塑性变形被控制在某一限度内，震后残留的永久变形不大；当建筑遭遇第三水准烈度地震（大震）时，建筑物虽然破坏比较严重，但整个结构的非弹性变形仍受到控制，与结构倒塌的临界变形尚有一段距离，从而保障了建筑内部人员的安全。如图1所示为三水准下钢筋混凝土框架结构的破坏程度与层间位移角的大致对应关系。

建筑抗震设计规范的三个水准设防目标是通过“两阶段设计”来实现，其方法和步骤是：

第一阶段设计：第一步采用第一水准烈度的地震动参数，先计算出结构在弹性状态下的地震作用效应，与风、重力等荷载效应组合，并引入承载力抗震调整系数，进行构件截面设计，从而满足第一水准的强度要求；第二步是采用同一地震动参数计算出结构的弹性层间位移角，使其不超过规定的限值，同时采取相应的抗震构造措施，保证结构具有足够的延性、变形能力和塑性耗能，从而自动满足第二水准的变形要求。

第二阶段设计：采用第三水准烈度的地震动参数，计算出结构（特别是柔弱楼层和抗震薄弱环节）的弹塑性层间位移角，使之小于《抗震规范》限值，并结合采取必要的抗震构造措施，从而满足第三水准的防倒塌要求。

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【关键词】抗震；结构；设计方法

1、前言

如何能够让建筑在地震中保持安全，不受严重的损害，是当前建筑施工设计必须要考量的一个大问题，特别是近年来地震频繁，人们的生命财产受到严重威胁，建筑安全则成了社会安全的一个重要影响因素，为保证建筑的抗震能力，设计人员必须要根据相关标准，设计出具有相当抗震能力的房屋。

2、抗震设防的目标

我们所说的抗震设防，指的是对建筑物进行抗震设计，同时有针对性的采取一定的抗震构造的措施，最终实现结构抗震的效果和目的。一般来说，抗震设防主要依据的是抗震设防烈度。而抗震设防烈度的依据，是以国家规定权限审批或颁发的文件执行的，其是一个地区作为抗震设防标准。通常情况下，是采用国家地震局颁发的地震烈度区划图中规定的基本烈度的。从当前内外抗震设防目标的发展总趋势来看，其基本要求建筑物在使用期间，可以应对对不同频率和强度的地震，即“小震不坏，中震可修，大震不倒”。这是我国抗震设计规范所采用的抗震设防目标。

建筑工程在施工中的设防的目标如下：

⑴如果所遭受的是低于本地区设防烈度多遇的常规地震，建筑物不受损坏，不需修理仍可继续使用；

⑵如果遭受到本地区规定的设防烈度的地震，建筑物，包括结构和非结构部分，可能损坏，但不会对人民生命和生产设备的安全造成威胁，经修理仍可使用；

⑶如果遭受高于本地区设防烈度的罕遇地震，尽量保证建筑物不倒塌。

也就是说，在建筑结构的防震设计上，设计方可以按照多遇烈度、基本烈度和罕遇烈度这三个层次进行考虑。从概率上看，多遇地震烈度是发生机会较大的地震级别。按照现行规范设计的建筑，在设计上要达到这样的防震效果：当遭遇多遇烈度作用时，建筑物处于弹性阶段，通常不会损坏；当遭遇相应基本烈度的地震时，建筑物将进入弹塑性状态，但一般不会发生严重破坏；当遭遇罕遇烈度作用时，建筑物可能会有严重破坏，但不至于倒塌。

3、建筑结构抗震设计方法要点

抗震设计包括三个层次的内容：概念设计、抗震计算与结构布置。概念设计在总体上把握抗震设计的基本原则，抗震计算为建筑抗震设计提供定量手段； 结构布置可以在保证结构整体性、加强局部薄弱环节等方面上保证抗震计算结果的有效性。

3.1抗震概念设计

建筑抗震概念设计是根据地震灾害和工程经验等形成的基本设计原则和设计思路进行建筑总体布置并确定细部构造的过程。建筑抗震概念设计之所以重要主要体现在以下几个方面。

（1）地震及地面运动的不确定性。

（2）地震时地面运动的复杂性及对结构的复杂影响尚未被掌握。

（3）结构地震计算理论目前尚未能充分反映地震时结构反应及破坏的复杂过程。

概念设计强调，在工程设计一开始，就应把握好能量输入、房屋体形、结构体系、刚度分布、构件延性等几个主要方面，从根本上消除建筑中的抗震薄弱环节，再辅以必要的计算和构造措施，就有可能使设计出的房屋建筑具有良好的抗震性能和足够的抗震可靠度。

抗震概念设计在总体上要求把握的基本原则可以概括为以下几个方面。

（1）建筑场地选择的基本原则：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、不利和危险地段做出综合评价。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。 危险地段，严禁建造甲、乙类的建筑，不应建造丙类的建筑。

（2）建筑体型的确定：①建筑及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；②建筑物的立面布局宜采用矩形、梯形和三角形等变化均匀的几何形状，尽量不要采用带突然变化的阶梯形立面、大底盘建筑，甚至倒梯形立面；③建筑物应尽量减小高度，尤其是限制高宽比。

（3）结构抗震体系的选取：①结构体系应具有明确计算简图和合理地震作用传递途径；②结构布置应具备多道抗震防线，尽量避免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结构应具备必要的抗震承载力，良好的变形能力和耗能能力；④对结构薄弱部位应采取有效的措施予以加强，防止出现过大的应力集中和变形集中；⑤结构平面两个主轴方向的动力特性宜相近，并尽可能与场地的卓越周期错开。

3.2抗震计算

地震的危害巨大，建筑物的抗震性能显得尤为重要。在抗震研究中对结构抗震性能进行分析是一项重要内容，非线性时程分析法和非线性静力分析法是目前常用抗震分析方法。

针对结构非线性反应的非线性时程分析法（非线性动力反应分析），经历了从建立在层模型或单列梁柱模型上的方法到建立在截面多弹簧模型上的方法，再到建立在截面纤维滞回本构规律的纤维模型法，这使得模拟的准确程度不断提高。其基本思路是通过一系列数值方法来建立和求解动力方程，从而得到结构各个时刻的反应量。但对地震特点和结构特性的假设，使其结果存在不确定性，其主要价值是用来考察地震作用下普遍的而非特定的反应规律，以及对抗震设计后的结构进行校核分析，评估其抗震性能：非线性静力分析法（push-over）是近年来得到广泛应用的一种结构抗震能力评估的新方法。这种方法从本质上说是一种静力非线性计算方法，但它将反应谱引入了计算过程。其根本特征是用静力荷载描述地震作用，在地震作用下考虑结构的弹塑性性质。它的基本思路是先以某种方法得到结构在地震作用下所对应的目标位移，然后对结构施加竖向荷载，并将表征地震作用的一组水平静力荷载以单调递增的形式作用到结构上，在达到目标位移时停止荷载递增，最后在荷载中止状态对结构进行抗震性能评估，判断是否可以保证结构在该地震作用下满足功能需求。

3.3结构布置

结构布置的一般原则：

⑴平面布置力求对称

通常情况下，对称结构在地面平动作用下只会发生平移振动，各构件的侧移量相等，这样就使得水平地震作用按构件刚度分配，所以各构件受力比较均匀，不会导致力的分布失衡。如果是非对称结构，刚心会偏在一边，质心与刚心不重合，即便只是发生地面平动也可能出现扭转振动。最终会导致远离刚心的构件，侧移量大，承担过度的水平地震剪力。这就很容易发生严重破坏，甚至可能会导致整个结构因一侧构件失效而倒塌。

⑵ 竖向布置力求均匀

结构竖向布置均匀，可以最大限度的使其竖向刚度、强度变化均匀，这样可以有效的避免出现薄弱层。从建筑结构的特点看，临街的建筑物，往往会因为商业的需要，底部几层有大空间的设置。非临街的建筑物，底部也可能门厅、餐厅或停车场，而出现大空间。在这种结构中，上部的钢筋混凝土抗震墙或竖向支撑或砌体墙体到此被中止，而下部须采取框架体系。也就是说，上部各层为全墙体系或框架一抗震墙体系，而底层或底部两三层则为框架体系，整个结构属“框托墙”体系。地震经验指出，这种体系很不利于抗震。因此，在实际的抗震结构设计中，应该要保持结构竖向布置的均匀。

4、结束语

高层建筑结构的抗震设计方法和技术是不断变化和进步的，我们需要在具体的实践中对高层建筑所处的地质和环境进行详细的分析和研究，选用适合的抗震结构，注重建筑结构材料的选择，减小地震的作用力，增强地震的抵抗力，从而达到高层建筑抗震的目的。

参考文献：

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关键词：建筑结构,抗震设计,设防目标,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

中图分类号：TU973+.31 文献标识码：A文章编号：

前言

近年来，一些国家和地区相继发生强烈地震，造成巨大损失。而我国又是一个地震多发的国家，要抵御、减轻地震灾害，必须对建筑结构进行必要的抗震设计。在结合建筑构造中的抗震设防理念，建筑结构的地震反应，地震反应特性、地震破坏模式等因素综合考虑的同时，为了努力减轻地震造成的破坏，减轻经济损失，我国政府和相关部委陆续颁布了一系列防震减灾的法律、法规条文，并强制规定设防强度为6度以上地区的建筑必须进行抗震设计。

一、建筑结构抗震设防的目标

抗震设防是指对建筑物进行抗震设计，并采取一定的抗震构造措施，以达到结构抗震的效果和目的。我国通常采用“三水准抗震设防”和“两阶段抗震设计”的设计方法。下面就对这两种设计方法进行阐述和分析。

1.三水准抗震设防

抗震设防的依据是抗震设防烈度，抗震设防烈度按不同的频率和强度可以分三个地震烈度水准。采用第三水准烈度的地震动参数，计算出结构的弹塑性层间位移角，以满足第三水准大震不倒的要求。目前，我国抗震设防为“三水准”目标通常将其概括为：“小震不坏、中震可修、大震不倒”。其中，“小震不坏”是指当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震时，建筑物一般不受损坏或不需修理仍可使用，建筑处于正常使用状态，从结构地震分析角度，可以视为弹性体系。第一水准对应抗震正常使用极限状态，就是在该状态下结构的功能和使用应不受影响，这意味着结构和非结构都不会发生需要修复的损伤。“中震可修”是指当遭受到相当于本地区抗震设防烈度的地震影响时，建筑物可能损坏，经一般修理或不需修理仍可继续使用，结构在地震影响时进入非弹性工作阶段。第二水准对应结构损伤控制极限状态，在该结构状态下结构中受力较充分的部位已经进入屈服后变形状态。“大震不倒”是指当遭受高于本地区抗震设防强度的罕遇地震时，建筑物不致倒塌或发生危机生命安全的严重破坏，此阶段结构有较大的非弹性变形，但人员可以逃离。第三水准对应人在地震中能够幸存的极限状态。在这一极限状态下虽然允许结构出现不可修复的损伤，但要求保持较好的整体性而不倒塌。

2.两阶段抗震设计

为实现上述三个烈度水准的抗震设防要求，《抗震规范》提出了两阶段抗震设计方法。第一阶段设计是多遇地震下的承载力验算和弹性变形计算。除了在确定结构方案和进行结构布置时考虑抗震要求外，还应按照小震作用进行抗震计算和保证结构延性的抗震构造设计。第一阶段设计的第一步是，在方案布置符合抗震原则的前提下，采用第一水准烈度的地震动参数，用弹性反应谱法求得结构在弹性状态下的地震作用标准值和相应的地震作用效应，然后与其他符合效应按一定的组合系数进行组合，对结构构件截面进行承载力验算，从而满足第一水准的强度要求。第二步，采用同一地震参数计算出结构的弹性层间位移角，使其不超过规定的限值，另外，采用相应的抗震措施，保证结构具有相应的延性变形能力和塑性耗能能力，从而满足第二水准的变形要求。第二阶段是罕遇地震下的弹塑性变形验算，主要针对甲级建筑和特别不规则的结构用大震作用进行结构易损部位（薄弱层）的塑性变形验算。第二阶段的设计主要表现在反应谱理论的变化，反应谱理论是根据弹性结构的地震反应得到的，因此一般也只能计算结构处在弹性状态下的最大地震反应。当结构遇到强烈地震而进入强塑性阶段时，反应谱将不能给出各构件进入强塑性状态的内力、变形，无法找出结构的薄弱环节。利用延性系数将弹性反应谱变为塑性反应谱，从而使抗震设计理论进入了非线性反应阶段。

二、做好建筑结构抗震设计的基本措施

由上述可见，抗震规范设计的方法已经具有了基本的雏形，但在实现这一抗震设防目标时，仍有一些问题需要认真研究。因此做好建筑结构中抗震设计的基本措施显得至关重要，它是保证抗震设计实现“三水准”抗震设防目标的基础。

建筑结构应立足于工程抗震基本理论，灵活运用抗震设计准则，从根本上提高结构的抗震能力。根据当前抗震理论下形成的基本原则和要求，下面就对做好建筑结构中抗震设计的基本措施进行探讨分析。

1.选择有利场地

造成建筑物震害的原因是多方面的，场地条件是其中之一。在不同工程地质条件的场地上，地震对建筑物的破坏程度是截然不同的。因此，选择工程场址时，设计者必须结合工程的实际需要，尽可能避开对建筑抗震不利的地段，选择对建筑抗震有利的地段，当没有办法避开时，适当的抗震加强措施应被采用，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。

2.优化平立面布置

建筑布置的平立面应规则，体型要求简单。建筑物的动力性能基本上取决于其建筑布局和结构布置。建筑布局简单合理，结构布置符合抗震原则，就能从根本上保证房屋具有良好的抗震性能。建筑中的独立单元及整个建筑应力求质量刚度对称，使其刚心与质心偏心很小甚至完全重合。此外，建筑沿竖向分布的刚度和质量还须均匀，只有简单、规则、对称结构容易准确计算其地震反应。

3.选择合理的结构形式

选择合理的抗震结构体系，首先，应有多道抗震防线，避免因部分结构或构件破坏而导致整个体系丧失抗震能力；其次，应具备良好的耗能、变形能力和必要的强度。一个没有足够延性，只有较高的抗侧力强度的抗震结构体系，在地震时很容易遭到破坏；再次，结构刚度和强度分布须合理。结构体系宜具有合理的刚度和承载力分布，避免因局部削弱或突变形成薄弱部位，产生过大的塑性变形集中，对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高抗震能力。

4.提高结构的延性

结构的延性可定义为结构在承载力无明显降低的前提下发生非弹性变形的能力。结构的延性反映了结构的变形能力，是防止在地震作用下倒塌的关键因素之一。 结构良好的延性有助于减小地震作用，吸收与耗散地震能量，避免结构倒塌。构件的破坏和退出工作，使整个结构从一种稳定体系过渡到另外一种稳定体系，致使结构的周期发生变化，以避免地震长时间持续作用引起的共振效应。

5.确保结构的整体性

结构是由许多构件连接组合而成的一个整体，并通过各个构件的协调工作来有效地抵抗地震作用。若结构在地震作用下丧失了整体性，则结构各构件的抗震能力不能充分发挥，这样容易使结构成为机动体而倒塌。因此，结构的整体性是保证结构各个部分在地震作用下协调工作的重要条件，确保结构的整体性是抗震概念设计的重要内容。

结语

总的来讲，结构工程师在建筑结构的抗震设计中，只有注重对结构抗震设计的方法总结和不断完善，不断提高建筑抗震等级，真正理解设计规范，严谨认真，才能设计出经济安全的建筑，才能确保人民生命财产安全。也就是说，在建筑结构抗震体系中，只要使体系布局合理，计算正确，同时采取有效的加强措施，便可获得结构的最大抗震能力，达到防震减灾的目的。

参考文献：

[1]陈翠荣.关于工程抗震设计中应注意的问题[J].山西建筑，2007（11）.

[2]叶列平.经杰.论结构抗震设计方法[C],第六届全国地震工程会议论文集，2002.

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关键词：桥梁工程 抗震破坏 抗震设计

0 引言

桥梁工程又是交通网络中的重中之重，桥梁工程抗震研究的重要性不言而喻。本文主要探讨了桥梁工程抗震设计相关问题，为今后桥梁设计起到借鉴作用。

1 桥梁结构地震破坏的主要形式

根据桥梁过去的地震破坏情况，除了如液化、断层等凼地基失效引起的破坏以外，混凝上桥梁最常见的破坏形式有以下四种[1]：

1.1 弯曲破坏。结构在水平地震荷载作用下由于过大的变形导致混凝土保护层脱落、钢筋压屈和内部混凝土压碎、崩裂，结构失去承载能力。整个过程可以用以下四个阶段来描述：①当弯矩达到开裂强度时，截面出现水平弯曲裂缝；②随着裂缝的发展和荷载强度的提高，受拉侧的纵筋达到屈服强度；③随着变形量的增大，混凝土保护层脱落、塑性铰范围扩大；④钢筋压屈(或拉断)和内部混凝土压碎、崩裂。

1.2 剪切破坏(弯剪破坏)。在水平地震倚戟作用下，当结构受到的剪切力超过截而剪切强度时发生剪切破坏，整个破坏过程可以用以下四个阶段来描述：①截血弯矩达到开裂强度时，截面出现水平弯曲裂缝；②随着裂缝的发展和荷载强度的提高，柱内出现斜方向的剪切裂缝；③局部剪切裂缝增大，箍筋屈服导致剪切裂缝进一步增长；④发生脆性的剪切破坏。

1.3 落梁破坏。当梁体的水平位移超过梁端支撑长度时发生落梁破坏。落梁破坏是由于梁与桥墩(台)的相对位移过大，支座丧失约束能力后引起的一种破坏形式。发生在桥墩之间地震相对位移过大、梁的支撑长度不够、支座破坏、梁间地震碰撞等情况。

1.4 支座损伤。上部结构的地震惯性力通过支座传到下部结构，当传递荷载超过支座设计强度时支座发生损伤、破坏。支座损伤也是引起落梁破坏的主要原因。对于下部结构而言，支座损伤可以避免上部结构的地震荷载传到桥墩，避免桥梁发生破坏。

2 桥梁抗震设计原则

合理的抗震设计，要求设计出来的结构在强度、刚度和延性等指标上有最佳的组合，使结构能够经济的实现抗震设防的目标。要达到这个要求，就需要设计工程师深入了解对结构地震反应有重要影响的基本因素，并具有丰富的经验和创造力，而不仅仅是按规范的规定执行[2]。以下为抗震设计应尽可能遵循的一些基本原则，这些原则基于历次的桥梁震害教训和当前公认的理论认识。

①场地选择。除了根据地震危险性分析尽可能选择比较安全的厂址之外，还要考虑一个地区内的场地选择。选择的原则是：避免地震时可能发生地基失效的松软场地，选择坚硬场地。②体系的整体性和规则性。桥梁的整体性要好，上部结构应尽可能是连续的。较好的整体性可防止结构构件及非结构构件在地震时被震散掉落，同时它也是结构发挥空间作用的基本条件。无论是在平面还是在立面上，结构的布置都要力求使几何尺寸、质量和刚度均匀、对称、规整，避免突然变化。③提高结构和构件的强度和延性。桥梁结构的地震破坏源于地震动引起的结构振动，因此抗震设计要力图使从地基传入结构的振动能量为最小，并使结构具有适当的强度、刚度和延性，以防止不能容忍的破坏。在不增加重量、不改变刚度的前提下，提高总体强度和延性是两个有效的抗震途径。刚度的选择有助于控制结构变形；强度与延性则是决定结构抗震能力的两个重要参数。由于地震动可造成结构和构件周期反复变形，使其刚度与强度逐渐退化，因此，只重视强度而忽视延性绝对不是良好的抗震设计。④能力设计原则。能力设计思想强调强度安全度差异，即在不同构件(延性构件和能力保护构件-不适宜发生非弹性变形的构件统称为能力保护构件)和不同破坏模式(延性破坏和脆性破坏模式)之间确立不同的强度安全度。通过强度安全度差异，确保结构在大地震下以延性形式反应，不发生脆性的破坏模式。在我国以前的建筑抗震设计中，普遍采用“强柱弱梁，强剪弱弯，强节点弱构件”的设计思想。⑤多道抗震防线。应尽量使桥梁成为具有多道抵抗地震侧向力的体系，则在强地震动过程中，一道防线破坏后尚有第二道防线可以支撑结构，避免倒塌。因此，超静定结构优于同种类型的静定结构。但相对于建筑结构，桥梁在这方面可利用的余地通常并不大。

3 桥梁抗震设计方法相关问题

3.1 桥梁抗震概念设计 抗震概念设计是指根据地震灾害和工程经验等获得的基本设计原则和设计思想，正确地解决结构总体方案、材料使用和细部构造，以达到合理抗震设计的目的。合理抗震设计，要求设计出来的结构，在强度、刚度和延性等指标上有最佳的组合，使结构能够经济地实现抗震设防的目标。

3.2 桥梁延性抗震设计 目前延性抗震验算所采用的破坏准则主要有：强度破坏准则、变形破坏准则、能量破坏准则、基于低周疲劳特征的破坏准则以及用最大变形和滞回耗能来表达的双重指标破坏准则等。Housner在对悬臂式单质点系统的非线性地震反应进行分析后，将其破坏机理总结为：在形成完全的塑性反应之前，出现某种程度的塑性应变，由此而消耗的能量自然的构成结构等效粘滞阻尼的一部分；当完全进入塑性变形后，产生塑性漂移，并在单方向发展直到倒塌发生。他认为塑性反应阶段，保证结构不破坏的条件是让其保有足够的耗能能力。

3.3 地震响应分析及设计方法的改变 随着人们对地震动和结构动力特性理解的加深，目前已经发展了多种抗震设计理论和地震响应的分析设计方法。

从组成结构抗震设计理论的四个方面内容(输入地震动、结构和构件的动力模型，一实用的地震反应分析方法，以及设计原则)来看，静力理论对四个方面都做了极大的简化，反应谱理论也做了较大的简化，而动力理论则有比较全面的考虑：动力理论的输入地震动要求给出符合场地情况的、具有概率含义的加速度时间函数，对于复杂结构要求给出三个分量及其空间相关性；结构和构件的动力模型更为接近实际，包括了非线性特性；地震反应分析方法考虑了结构反应的全过程，包括变形和能量损耗的积累；设计原则考虑到多种使用状态和安全的概率保证。

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钢结构建筑应用日益广泛，在设计时仍需考虑地震作用，就中国和美国在钢结构抗震设计方面的不同进行了对比分析。

关键词：钢结构；抗震设计；中国和美国

中图分类号：TB

文献标识码：A

doi：10.19311/ki.16723198.2016.12.094

1美国钢结构抗震设计的发展

1923年，美国钢结构协会制定了第一个钢结构设计规范，该规范是以容许应力为基本原则的设计法，经过多次修改，在1961年，其格式与内容基本上形成了固定模式。1986年，AISC规范委员会提出了以概率理论为基础编写的荷载和抗力分项系数钢结构设计规范，简称LRFD。以概率理论为基础编写的ASCE/SEI 7―05，作为美国各种设计理论依据，后该理论被不断修改与改进。

美国工程结构抗震设计大体上分为三种，国家标准、协会标准以及地方标准。发展过程大致经过初创、发展、统一几个阶段。1925年，出现了第一个建筑结构抗震设计规范UBC，紧接着又出现了NBC，SBC。

美国的抗震目标是把地震伤害降到最小化，即那些专门为人民提供生命安全、财产安全保障的设施，要按照他们的作用进行改造，加强它们的防震性能，使它们在震后也能正常的运行工作。该抗震目标把抗震强度分为两个等级，即“设计地震”和“最大考虑地震”。“最大考虑地震”是指五十年的超越概率为百分之二的地震；“设计地震”的加速度是“最大强度地震”的三分之二。

2中国抗震设计规范

中国抗震规范提出的抗震目标为三水准，即“小震不坏，中震可修，大震不倒”。第一水准是指，当某地区所受到的地震强度伤害低于该地区所预防的强度时，遇到这种地震，震后可以不用修复，继续正常使用；第二水准是指，当某地区所受到的地震强度伤害等于该地区所预防的地震强度时，建筑物可能会受到小的或局部损伤，只需进行简单的修理甚至不用修理，就可以继续使用；第三水准是指，当某地区遇到的地震强度远大于他所预防的强度时，不会导致房屋坍塌或危及到人的生命财产安全。其中，小震五十年的超越概率为63.2%；中震是指五十年的超越概率为10%，相当于美国的“设计地震”等级；大震是指五十年的超越概率为2%到3%，相当于美国的“最大考虑地震”等级。

3中美两国抗震设防标准的比较

3.1中国的建筑工程抗震设防分类标准

我国根据建筑破坏造成的人员伤亡、经济损失、社会影响等因素将建筑物设防类别划分为特殊设防类（甲类）、重点设防类（乙类）、标准设防类（丙类）和适度设防类（丁类）四类。

甲类：指一些有特殊重要设施，关系到国家安全的重大工程和及可能发生次生灾害，应加以特殊保护的建筑。

乙类：指在地震中仍然要继续使用或者损坏后会带来严重的人员伤害，应该提高预防标准的建筑。

丙类：是指除了甲类、乙类和丁类的建筑。

丁类：是指使用的人员较少的，不致产生次生灾害，可降低预防标准的建筑。

3.2美国的建筑工程抗震设防分类标准

A类：符合最基本的抗震设计要求。

B类和C类，符合一般性的抗震设计要求，只需要按照静力方法计算地震的作用就行。

D类、E类和F类：即严格按照抗震设计要求，用动力学来计算地震的作用。

4中美两国钢结构抗震的原则和方法的对比

（1）中国的抗震设计两阶段方法：第一阶段设计是抗震建筑需考虑的最基本且必须遵循的设计内容。需要确定结构方案及布置，取第一水准的地震动参数，计算结构的弹性位移和构件内力，用极限状态设计法对截面配筋，并进行截面承载力抗震及变形验算，最后考虑延性和耗能要求采取适当的构造措施。第二阶段设计是对抗震有特殊要求或对地震敏感、大震下易发生损害的薄弱部位的建筑进行的弹塑性变形验算。

（2）美国的抗震设计的方法：单一阶段设计法。通过不同的调整系数来考虑不同结构的延性性能，比如对处于弹塑性工作状态的建筑可以采用线性静力计算法，对于处在D类、E类、F类的工作状态的建筑，不采用线性静力计算法。

（3）两国抗震设计结构分析原则和方法之所以有如此大的区别，是因为两国对抗震设防的划分标准不相同。

5中美钢结构抗震设计规范安全度设置水平的对比

在软场地条件下，中国的抗震设计规范安全度设置水平与美国的基本相同；在硬场地条件下，按中国抗震规范设计出的柱截面抗震应力比美国的大。

对于竖向地震作用，现阶段中国规范仅仅只在少数情况下考虑它的影响，而美国对绝大多数建筑都需考虑竖向地震作用。

所以，综合以上分析可以看出，两国的钢结构抗震设计规范安全度各有特色，但两国总的钢结构抗震设计规范安全度设置水平相当。

6中美钢结构抗震设计规范中主要构造措施的对比

中国的比较重要的和常见的构造措施有特殊抗弯框架、中等抗弯框架、普通抗弯框架、特殊中心支撑框架、偏心支撑框架。然而，美国对框架中梁、柱构件没有特殊的要求。美国对构件类型的划分比较详细，而中国会根据不同抗震设防烈度给出不同的限值。中国和美国关于梁柱连接焊缝类型的规定基本相同，对材料的冲击韧性的规定有一定的差异。

中国规定特殊抗弯框架节点与补强板柱翼缘连接应采用全熔透焊缝或贴角焊缝来发挥补强板的抗剪强度，对特殊抗弯框架、中等抗弯框架，梁柱承受非弹性应变的区域作为保护区设计，上下柱接头应采用全熔透焊缝，梁在V形支撑和人字形支撑相交处，应采用侧向支撑。

美国柱的拼接焊缝承受应变力，应满足如下要求：部分熔透坡口焊缝的焊接点，拼接接口处的柱翼缘和腹板的厚度和宽度变化时，可不用斜坡过渡。对于V字支撑和人字形支撑特殊支撑中心框架，支撑处上下翼都采用侧向支撑，对中心支撑框架有特殊的保护区，应有四分之一长度范围及支撑和柱及梁之间的连接部分。

中国对钢结构偏心框架中支撑构件的长细有明确的限制，而美国没有。

7总结

通过以上对两国钢结构抗震设计的对比分析可以看出，两国的钢结构抗震设计有很大的不同，设计原则不尽相同，构造的重点也不一样，各有特色。

参考文献

[1]侯建国，李健祥，李扬.中美混凝土结构抗震承载力验算安全度设置水平的比较[J].

[2]石树中，沈建文.抗震设计中多遇地震的问题和讨论[J].地震学报，2012，（1）.

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关键词：桥梁震害；抗震设计；延性构件；抗震措施；能力保护

中图分类号： TU973+.31 文献标识码： A 文章编号：

一、桥梁的主要震害形式

桥梁的震害有多种形式，根据破坏的部位不同，主要可分为上部结构震害、附属工程震害、墩柱震害、基础震害四种。

1.上部结构震害

桥梁上部结构震害按照产生的原因不同，可以分为结构震害和位移震害。其中较常见的是位移震害。

桥梁位移震害主要表现为上部结构的纵向位移、横向位移以及扭转。一般来说，设置伸缩缝的地方比较容易发生位移震害。如果上部结构的位移超过了墩、台等的支撑面，则会发生更为严重的落梁震害。落梁的原因一般是因为限位构造失效、墩台支承宽度不足造成，在地震力作用下，梁、墩台间出现较大相对位移，导致落梁现象的发生。

2. 附属工程震害

在地震力的作用下，主梁与下部墩柱、桥台连接部较为薄弱，若附属工程没有足够的限位能力将出现震害。主要表现为支座脱离主梁、挡块碰撞破坏、伸缩缝拉断、台胸墙剪断等震害。

3.墩柱震害

墩柱的震害主要表现出两种特征：塑性铰破坏和剪切破坏。柔桥墩柱在地震力作用下，墩柱底部、顶部和墩柱与系梁连接处容易出现塑性铰，塑性铰混凝土在反复地震作用下剥落、破碎，失去承载能力。刚性墩在地震作用下，变形能力小，主要以强度抵抗地震力，当地震力超越其承载强度时，出现剪切破坏。

4.基础震害

基础的破坏与地基的破坏紧密相关，地基破坏一般都会导致基础的破坏。地基破坏主要是指地震作用下因砂土液化、不均匀沉降及稳定性不够等因素导致的地层水平滑移、下沉、断裂。基础的震害主要表现为移位、倾斜、下沉、折断和塑性铰破坏。

二、桥梁抗震设计原则

桥梁抗震设计的主要指标有3个：桥梁结构的强度、刚度和延性。合理的抗震设计，要求设计出来的结构在强度、刚度和延性等指标上有最佳的组合，使结构能够经济的实现抗震设防的目标。总结抗震设计中应尽可能遵循的一些基本原则有以下几点。

1. 体系的整体性和规则性

桥梁的整体性要好，上部结构应尽可能是连续的。较好的整体性可防止结构构件在地震时被震散掉落，同时它也是结构发挥空间作用的基本条件。无论是在平面还是在立面上，结构的布置都要力求使几何尺寸、质量和刚度均匀、对称、规整，避免突然变化。

2. 提高结构和构件的强度和延性

桥梁结构的地震破坏源于地震动引起的结构振动，因此抗震设计要力图使从地基传入结构的振动能量为最小，并使结构具有适当的强度、刚度和延性，以防止不能容忍的破坏。刚度的选择有助于控制结构变形；强度与延性则是决定结构抗震能力的两个重要参数。由于地震动可造成结构的构件周期反复变形，使其刚度与强度逐渐退化，因此，只重视强度而忽视延性绝对不是良好的抗震设计。

3. 能力设计原则

采用能力设计原则，通过强度安全度差异，确保结构在大地震下以延性形式反应，不发生脆性破坏模式。对拟定的桥梁方案，经过初步地震作用计算，分析结构的薄弱部位，选择结构塑性变形机制，确定塑性铰位置，使预期的塑性铰出现在易于发现和易于修复的结构部位。在我国以前的建筑抗震设计中，普遍采用“强柱弱梁，强剪弱弯，强节点弱构件”的设计思想。

4. 多道抗震设计

所谓多道抗震设防，是指在一个抗震结构体系中，一部分延性好的构件在地震作用下，首先达到屈服，充分发挥其吸收和耗散地震能量的作用，即负担起第一道抗震防线的作用，其他构件则在第一道抗震设防屈服后才依次屈服，从而形成第二道、第三道或更多道抗震防线，这样的结构体系对保证结构的抗震安全性是非常有效的。

三、桥梁抗震设计要点

采用合理的抗震结构体系的同时，必须重视抗震构造措施，保证桥梁结构在地震时按设计发挥抗震能力。在桥位选择、桥孔布设、桥梁结构体系的选择、桥型布置以及桥梁结构细部设计中可以采取以下措施以达到抗震减灾的目的。

1. 选择合适的桥位、桥型和孔径

选择桥位时应尽量避开地震危险地段，充分利用地震有利地段。应尽量采用桥梁中线与河流正交，这样即使地震产生河岸滑移，影响也较小；若采用斜交，地震时极易产生河岸向河心滑移，会使桥梁随之发生错动或扭转破坏。从几何线形上，尽量使桥梁位于直线上，弯桥或斜桥会使地震反应复杂化。

在高烈度地震区应尽可能采用规则性好的桥梁结构，结构的布置要力求使几何尺寸、质量和刚度均匀、对称、规则，避免引起突然的变化。地震区桥跨不宜太长，大跨度意味着墩柱承受的轴向力过大，从而降低墩柱的延性能力。在保证工程经济的同时，选择小跨径方案，使桥墩承受的轴压水平较低，从而获得更佳的延性。

桥孔宜选用有利于抗震的等跨布置，并尽量避免高墩与大跨的组合。宜形体简单、自重轻、刚度和质量分布均匀、重心低、便于施工。

2.桥梁上部结构的抗震措施

尽量保证结构体系的整体性和规则性。上部结构尽可能采用连续结构代替简支结构，进而减少伸缩缝的数量，降低落梁的可能性，同时也提高了桥上行车的舒适性。上部结构抗震的预防措施通常有：

在梁底部加焊钢板，或采用纵、横向约束装置限制梁的位移，梁与墩帽用锚栓连接，T梁在端横隔板之间螺栓连接，曲梁桥，应采用上、下部之间用锚栓连接的方式。桥梁的支座锚栓、销钉、剪力键等应有足够的强度。梁端至墩台帽或盖梁边缘的距离，以及挂梁与悬臂的搭接长度必须满足地震时位移的要求。当采用多跨简支梁时，应加强梁之间的纵、横向联系，将桥面做成连续，或采用先简支后结构连续的构造措施。

3. 桥梁下部结构的抗震措施

桥台高度宜控制在8m以内，桥台宜选择在地形平坦、横坡较缓、离主沟槽较远且地质条件相对较好的地段，并尽量降低高度，将台身埋置在路堤填方内，台周路堤边坡脚设置浆砌片石或混凝土挡墙进行防护，桥台基础酌留富余量。如果地基条件允许，应尽量采用整体性强的T形、U形或箱形桥台，对于桩柱式桥台，宜采用埋置式。

利用桥墩的延性减震是当前桥梁抗震设计中常用的方法。桥墩应避免承受斜向土压力。高墩宜采用钢筋混凝土结构，宜采用空心截面。可适当加大桩、柱直径或采用双排的柱式墩和排架桩墩，桩柱间设置横系梁等，提高其抗弯延性和抗剪强度。

4. 桥梁基础的抗震措施

桥梁的基础应尽可能的建在可靠的地基上，应加强基础的整体性和刚度，同时采取减轻上部荷载等措施，以防止地震引起动态和永久的不均匀变形。在可能发生地震液化的地基上建桥时，应采用深基础，使桩或沉井穿过可能液化的土层埋入较稳定密实的土层内一定深度，并在桩的上部，离地面1~3m的范围内加强钢筋布设。

四、结束语

我国是世界地震多发国家之一，具有频度高、强度大、分布广的特点。公路桥梁这种典型的线状工程地震易损性较高。目前地震还不可有效的预测，只能通过研究地震对结构的破坏规律，以此来指导设计。在设计具体桥梁时，应根据具体的地质环境条件，并结合桥梁的结构特点选择恰当的抗震设计手段和构造措施，以期实现抗震减灾的目的。

参考文献：

⑴公路桥梁抗震设计细则〔M〕.JTG/T B02-01-2008.北京：人民交通出版社，2008

⑵李国豪.桥梁结构稳定与振动[M].北京：中国铁道出版社，1992

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关键词：概念设计；建筑结构设计；框剪结构

引言

随着计算机技术及计算方法的不断发展，结构设计人员在设计中常常陷入只凭计算的误区。然而对一个结构工程师来说，概念设计比精确计算对确保结构安全可靠及使用功能方面更为重要。概念设计[1]是从结构的宏观整体出发，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，正确处理结构总体方案、材料使用和细部构造等，以达到合理进行结构抗震设计的目的。

1 结构总体概念设计

在建筑结构的初步设计阶段，应积极配合建筑专业并依据已有的结构总体设计原则和概念，处理好结构方案、材料选型和细部构造等问题。

1.1 结构方案的合理选取

灾难调查和事故分析表明：结构方案对建筑物的安全使用有着决定性的影响。相关规范规定，选择结构方案[3]应遵循以下基本原则：

1.1.1 选用合理的结构体系、构件形式和平面布置，结构传力途径应简洁、明确，竖向构件宜连续贯通、对齐

1.1.2 结构的平、立面布置宜规则，各部分的质量和刚度宜均匀、连续

1.2 建筑材料选型及细部构造

为了满足建筑的空间使用要求，在框架体系中需要设置各式各样的填充墙体。填充墙体材料的种类很多，但应尽可能选用轻质的墙体材料。

众所周知，一个好的建筑物不但要满足使用的功能要求，还要以漂亮的外形展示给人们，这就需要在已有结构构件的相应部位增加细部构造。结构设计中为保证细部构造的安全稳固通常需要遵循两个基本原则：（1）细部构造与主体结构构件要有可靠的连接并具有良好的传力性能；（2）应考虑细部构造变形对主体结构构件产生的影响。

2 框-剪结构概念设计的应用

2.1 框-剪结构设计的原则

框剪结构中剪力墙部分具有较大的抗侧刚度，因其结构布置灵活，能够形成较大的空间，这种结构形式目前已被广泛采用。框剪结构由于剪力墙与框架相互作用，框架部分与纯框结构相比受力状态差异较大，其在地震中的破坏模式也比较复杂。因此，在设计初期需要遵循以下基本原则：

2.1.1 结构体系应具有合理的抗侧刚度

为发挥框剪结构体系的优越性，剪力墙与框架在整个建筑中所占比重应当力求合理。剪力墙布置过多会造成结构整体抗侧刚度过大而使得变形能力太差，容易造成局部受损乃至整体破坏；若剪力墙布置过少会造成结构整体过柔虽然具有较好的减震耗能作用，但是易产生过大变形而无法使用甚至整体倾覆，因为此时的结构体系已偏向于纯框架，丧失了两者协调工作的效能。

2.1.2 结构体系应有多道抗震防线

框剪结构是具有多道防线和良好性能的抗震结构，其中剪力墙既是主要抗侧力构件又是第一道抗震防线。相关规范规定：剪力墙承受的结构底部地震倾覆力矩不应小于底部总地震倾覆力矩的50%。同时，任一层框架部分按框架和墙协同工作分配的地震剪力，不应小于结构底部总地震剪力的20%和框架各层地震剪力最大值的1.5倍两者的较小值，这是发挥第二道防线的抗侧力作用。

2.1.4 强结点和强锚固

对于框剪结构这样的复杂体系，结点的复杂性难于预测和控制，即使从理论上保证了每个构件的强度和刚度，但因结点的普遍存在，力的传递往往不能畅通而出现集中甚至中断，破坏由此而发生，因此做强结点和可靠锚固是设计人员的追求。

2.2 框-剪结构设计的注意事项

2.2.1 剪力墙的合理布置[4]

框剪结构应设计成双向抗侧力体系；抗震设计时，结构两个主轴方向均应布置剪力墙，避免仅单向有墙的结构布置形式。剪力墙墙肢截面宜简单、规则，侧向刚度不宜过大。框剪结构中，主体结构构件之间除个别节点外不应采用铰接；梁与柱或柱与剪力墙的中线宜重合，不重合时，在计算中应考虑偏心对梁柱节点核心区构造和受力的不利影响，以及梁荷载对柱子的偏心影响。

2.2.2 设备夹层部分模型的处理

工程实际中，为了满足设备的使用要求，在楼层间要设置局部夹层[2]。由于软件建模时无法实现在楼层间形成楼板，我们通常把夹层楼板的荷载导算到夹层梁上，让其参与结构体系的整体抗震计算。

3 工程实例分析

某项目情况：主楼部分12层全现浇钢筋混凝土框架剪力墙结构体系，下设三层地下车库。其中在第二层的层间有设备夹层，第一层的层高是5.4m，第二层的层高是4.8m，其他层为4.0m。该建筑设计使用年限为50年，重要性类别为乙类，基本风压按50年一遇取值。

3.1 人防地下室及基础设计

本工程为三层地下室，人防部分设于地下三层，设3个防护单元，平时为汽车库，战时为二等人员掩蔽所。进入人防地下室的车道出入口战时封堵，不做战时主要出口。根据工程地质报告及结构布置特点，由于地下室埋置较深，需要做抗浮设计，设计时采用永久性抗浮锚杆。

3.2 地上部分结构设计

3.2.1 结构体系

1）剪力墙的布置：遵从概念设计的原则，结合本工程的特点，剪力墙的布置很难达到规则、对称的效果，只能在楼、电梯间增设剪力墙，各自形成局部小筒体，然后在建筑两端各增设两片剪力墙，这样同时也可以满足建筑使用上的要求。

2）框架梁、柱的布置：为满足建筑的空间使用要求，两端第一跨不允许布置框架柱。通过研究，只能布置大跨度斜向的框架梁。另外，屋面层有覆土，还有各类的风机基础，考虑到荷载比较大，而且分布范围比较广，因此，整个屋面采用井字梁的结构布置形式。

3）连梁刚度：剪力墙与框架柱间的梁应设计成强连梁，加强框架与墙的整体作用，从而缓解由于剪力墙中断而造成的与剪力墙相连的框架柱内力的突变。其他情况的联肢墙宜设计成弱连梁。

3.2.2 框架部分配筋要点

1）梁的钢筋在尽端是锚入柱的，大跨斜梁应尽可能选择大直径单排配筋的形式，这是为了避免与该梁相交的其他梁的钢筋锚固冲突，同时也是为了方便施工。

2）本工程第二层的层间存在设备夹层。虽为局部夹层，但在地震作用下该部分属于相对薄弱部位，因此夹层楼板周边的框架柱变形能力需要提高，箍筋全高范围加密；其他柱箍筋加密情况均按规范要求进行。

4 结语

建筑结构理论博大精深，概念设计作为结构设计的先导将成为今后设计界的主流思想。本文结合工程实例对概念设计的基本原则及设计中应注意的问题进行了阐述，有些问题还需进一步的探讨。

参考文献：

[1] 郁彦.高层建筑结构概念设计[M].北京：中国铁道出版社，1999.58-129.

[2] 刘喜平.框架-核心筒高层结构设置加强层问题的探讨[J].西北水利发电，2005（3）.

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[关键词] 桥梁工程抗震设计原则方法概述

中图分类号： K928 文献标识码： A

桥梁工程是交通网络中的重中之重，桥梁工程抗震研究的重要性不言而喻。抗震概念设计是指根据地震灾害和工程经验等获得的基本设计原则和设计思想，正确地解决结构总体方案、材料使用和细部构造，以达到合理抗震设计的目的。合理的抗震设计，要求设计出来的结构在强度、刚度和延性等指标上有最佳的组合，使结构能够经济地实现抗震设防的目标。本文主要探讨了桥梁工程抗震设计相关问题，为今后桥梁设计起到借鉴作用。

一、对桥梁震害的概述

近几十年来，在全球发生了多次大地震，这就说明桥梁工程作为抗震防灾、危机管理系统的重要组成部分，在地震中必将受到严重的破坏。一旦桥梁在地震中受到破坏，就会使地震产生的次生灾害进一步加重，也给灾后重建工作带来极大的困难。桥梁是重要的社会基础设施，提高桥梁的抗震性能是减轻地震损失、加强区域安全的基本措施之一。

一、桥梁结构地震破坏的主要形式

根据桥梁过去的地震破坏情况，除了如液化、断层等凼地基失效引起的破坏以外，混凝上桥梁最常见的破坏形式有以下四种：

（一）弯曲破坏

结构在水平地震荷载作用下由于过大的变形导致混凝土保护层脱落、钢筋压屈和内混凝土压碎、崩裂，结构失去承载能力。整个过程可以甩以下四个阶段来描述：①当弯矩达到开裂强度时，截面出现水平弯曲裂缝：②随着裂缝的发展和荷载强度的提高，受拉侧的纵筋达到屈服强度；⑨随着变形量的增大，混凝土保护层脱落、塑性范围扩大；④钢筋压屈(或拉断)和内部混凝土压碎、崩裂。

（二）剪切破坏(弯剪破坏)

在水平地震倚戟作用下，当结构受到的剪切力超过截而剪切强度时发生剪切破坏，整个破坏过程可以用以下四个阶段来描述：①截面弯矩达到开裂强度时，截面}乜现水平弯曲裂缝：②随着裂缝的发展和荷载强度的提高，柱内出现斜方向的剪切裂缝；③局部剪切裂缝增大，箍筋屈服导致剪切裂缝进一步增长；④发生脆性的剪切破坏。

（三）落梁破坏

当梁体的水平位移超过梁端支撑长度时发生落梁破坏。落梁破坏是由于梁与桥墩(台)的相对位移过大，支座丧失约束能力后引起的一种破坏形式。发生在桥墩之间地震相对位移过大、梁的支撑长度不够、支座破坏、梁问地震碰撞等情况。

（四）支座损伤

上部结构的地震惯性力通过支座传到下部结构，当传递荷载超过支座设计强度时支座发生损伤、破坏。支座损伤也是引起落梁破坏的主要原因。对于下部结构而言，支座损伤可以避免上部结构的地震荷载传到桥墩，避免桥梁发生破坏。

三、桥梁工程抗震的设计原则

抗震设计在遵循的一些基本原则的基础上，还要结合着历次的桥梁震害教训和当前公认的理论认识。

(一)体系的整体性和规则性

桥梁的整体设计性要好，上部结构应尽可能是连续的。较好的整体性是结构发挥空间作用的基本条件，同时也能防止结构构件及非结构构件在地震时被震散掉落。总之，无论是在平面还是在立面上，结构的布置都要力求使几何尺寸、质量和刚度均匀、对称，以免突然出现变化。

(二)场地选择

桥梁工程抗震设计所选择的场地应该考虑一个地区内的场地选择，可以根据地震危险性来具体选择一个比较安全的厂址。此外，为了避免地震时可能发生地基失效的松软场地，必须选择坚硬场地，

(三)能力设计的原则

能力设计思想所强调的是强度安全度差异，也就是在不同构件和不同破坏模式之间确立不同的强度安全度。强度及安全度之间存在着差异，因此要确保结构在大地震下以延性形式反应，不发生脆性的破坏模式。过去的建筑抗震设计中，通常采用的是“强柱弱梁，强剪弱弯，强节点弱构件”的设计思想。

(四)提高结构及构件的强度和延性

桥梁结构的地震破坏主要来源于地震动引起的结构振动，抗震设计应该使从地基传人结构的振动能量为最小，防止破坏。此外，在不改变刚度的前提下，采用提高总体强度和延性是两个有效的抗震途径。地震还可能造成结构和构件周期反复变形，这样就会使其刚度与强度逐渐退化，所以要重视起延性。

四、桥梁抗震设计的主要方法

（一）桥梁抗震概念设计

桥梁抗震概念设计主要是根据地震灾害和工程经验来获得的基本设计原则和设计思想，在结构总体方案及材料使用等方面发挥了重要作用。合理的抗震设计，所设计出来的结构无论是在强度、刚度还是在延性等指标上都有最佳的组合。但是要指出的是，强调概念设计的重要性，不是重视数值计算，而是为了给抗震计算创造出有利条件。桥梁抗震概念主要是根据桥梁结构抗震设计的，要选择良好的抗震结构体系。

（二）对地震响应的分析及具体的设计方法

目前已经发展了多种抗震设计理论和地震响应的分析设计方法，抗震设计的静力理论只考虑了高频振动振幅的最大值。反应谱理论虽考虑了振幅和频谱，却始终未能得到明确的反映。从组成结构抗震设计理论的几个方面内容人手，静力理论对四个方面都做了极大的简化，而动力理论则有比较全面的考虑，结构和构件的动力模型更为接近实际。总之，设计原则考虑到的多种使用状态有了概率保证。

（三）常用的抗震设计方法

增加结构的柔性以延长结构的自振周期，达到减小由于地震所。产生的地震荷载和增加结构的阻尼或能量耗散能力以减小由于地震所引起的结构反应是实用的抗震方法。当前，比较容易实现和有效的抗震方法主要有以下几点。

（1）采用隔震支座

采用减、隔震支座(聚四氟乙烯支座，盎层橡胶支座和铅芯橡胶支座等)在粱体与墩、台的连接处增加结构的柔性和阻尼以减小桥梁的地震反应；采用减、隔震支座桥梁结构的梁体通过支座与墩、台相联结，大量的试验和理论分析都表明其联结方式对桥粱结构的地震反应有很大的影响，在粱体与墩、台的联结处安装减、隔震支座能有效地减小墩、台所受的水平地震力。

（2）采用隔震支座和阻尼器相结合的系统

利用桥墩在地震作用下发生弹塑性变形耗散地震能量以达到减震的目的，利用桥墩的延性抗震。近20年来，国外在桥梁减、隔震和延性抗震方面进行了许多研究，美国、新西兰和日本等在桥梁没计规范中加入了相应的条款。

（3）利用桥墩延性减震

利用桥墩的延性减震是当前桥梁抗震设计中常用的方法，桥墩延性减震是将桥墩某些部位设计得具有足够的延性，以便在强震作用下使这些部位形成稳定的延性塑性铰产生弹塑性变形来延长结构周期、耗散地震能量。在进行延性抗震设计时，按弹性反应谱计算塑性反应的地震荷载需要修正，桥梁抗震设计规范采用了综合影响系数来反映塑性变形的影响。

（四）新型桥梁抗震设计方法

型钢混凝土结构是在混凝土上包裹型钢做成的结构。它与钢筋混凝土结构相比具有一系列优点。其承载力可以高于同样外形的钢筋混凝土构件承载力一倍以上，具有较好的抗剪能力，延性比明显高于钢筋混凝土结构，滞回曲线较为饱满，耗能能力有显著的提高，从而呈现出良好的抗震性能。

结束语

目前地震虽然是不可控制的，但只要我们加强对桥梁震害及抗震机理的深入研究，在桥梁谢十过程中认真分析地震时结构的特性和反应，精心采取一系列科学有效的抗震设计，制定先进的抗震设防原则，严格控制工程质量，就一定能将地震损失降到最小，并确保交通运输线路的畅通无阻。

参考文献

篇10

高层建筑抗震设计应当非常重视概念设计，因为高层建筑结构的复杂性，发生地震时动力的不确定性，人们对地震时结构认识的局限性，摸拟地震波的模糊性，材料性能与施工安装时的变易性等因素，致使计算结果可能和实际相差较大。简单地依赖数值计算得出的结果不能充分解决现实中的抗震问题，特别是地质特征差异性原因，致使许多国家所制定的抗震规范有很大差距。高层建筑结构概念设计在依据数值计算的基础上，加入了实践经验元素，使得这一设计理念更能满足区域差别下从事高层建筑结构的设计需求，结构概念设计甚至比分析计算更重要。强调其重要性，目的在于结构工程师在高层建筑设计中应特别重视结构规范及规程中有关结构抗震概念设计的各款规定，在具体工程设计中不能陷入只重视计算结果的误区。若结构平面或竖向出现严重不规则或整体性差，则仅按现有的结构设计计算水平，很难保证结构的抗震性能。

二、抗震概念设计的基本原则及影响因素

完成高层建筑结构设计，要建筑师与工程师的通力配合。结构工程师要统筹全面地考虑工程构件、整体结构及延性。工程师和建筑师要全程协作对结构体系的合理性进行设计。针对地震形态，高层建筑结构抗震概念设计的基本原则及影响结构抗震性能的因素主要包括以下几方面。一是形状简单。简单的设计形状使建筑结构明了，在对各构件进行受力情况分析上易于把握，保证了受力数据的精准度。简单的建筑构造减轻了地震对建筑物的破坏，减少了工程整体的薄弱环节，提高了建筑物的整体抗震能力。二是结构规则。保证建筑结构对称布局，包括立体刚度对称和外形对称，提高建筑抗侧力。保证质量对称，使建筑物能均衡抵御外力，避免重心偏离。三是竖向均匀。这在设计上要优先考虑，在建筑横隔层的上下结构比例上要严控竖向收进尺寸，详细进行竖向受力分析，避免因分隔层导致的薄弱环节和承重不均、超标。洞口开设应保持规则整齐，增强整体结构的刚度和强度，避免外力突发下刚度突变而导致的结构扭曲。保证刚度和延性，同一层面支柱和其他连接结构刚性要一致，刚度趋于均衡，增加结构延性，使构件更能吸收和发散地震能量。合理设计抗震墙间距，上下连续受力均匀。设置填充墙将墙与柱分开，不影响整体结构的受力状态，根据需要设置防震缝并保证其质量。四是整体合理。基础要符合建筑要求，保证基础的承载能力完全达到刚度强度指标，与上部构件连接可靠。柱体与基础和隔板到楼盖的连接上有足够的刚度和抗力，各部件牢固连接紧密协同，增强竖向和水平的抗震能力。