建筑结构抗震设计规范范文

导语：如何才能写好一篇建筑结构抗震设计规范，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：新抗震规范；发电厂主厂房；土建结构设计；应用分析

中图分类号：TM62文献标识码： A

引 言

自2010年国家对新规范进行修改以来，土建结构设计面临着许多新的挑战，众多专家也迫切的需要对电力土建技术进行研究和开发。通过对旧规范进行修订，也标志着国内的土建标准正在逐渐开始拉近与世界先进的规范标准之间的距离。施工技术和土建设计需要满足大容量机组火电厂更加严格、更新、更高的需求。其修改过程对国际惯例以及国际的发展趋势进行了参照，修改后涵盖内容更广，安全水平更高。尤其是对执行强制性条文的把握上十分明显。新版行业标准的修订会遵循新抗震规范允许对行业有特殊要求的工业建筑按专门行业规定执行这一原则，并根据一些在电厂使用的特殊设计工艺，对一些条文的修改会与国家的抗震规范条文有所区别，但是要严格执行涉及到结构安全的重要强制性标准，并且有针对性的制定相关的规定限制。新规范中新增了结构抗震分析、抗震变形验算、楼层地震剪力控制和不规则建筑结构的概念设计等的相关规定，并对抗震措施设计要求进行了改进。针对诸如大容量、高参数机组厂房此类的电厂主厂房排架结构复杂的结构体系在改进过程中新出现的问题，为确保结构设计能够达到规定的安全标准，需要深入的对抗震设计理论进行研究。

1 结构概念设计原则

概念设计是在进行结构设计的同时，将厂房的结构总体地震反应放在考虑的第一位，然后根据结构的破坏过程以及破坏机制对地震设计准则进行灵活地运用。新抗震规范中新增对结构概念设计的强制性要求，并且对限制指标进行了具体要求，使严重不规则、特别不规则以及不规则程度的区分标准更加明确。根据这一衡量标准，应根据竖向和平面不规则、荷载不均匀分布等框排架结构在电厂主厂房实际应用过程中存在的一些超标情况，提出与之相对应的条件对其进行限值。设计人员在对结构进行设计时，需要对优化结构布置有足够的重视，在尽可能对工艺设计要求进行满足的同时，要对布置进行调整，为满足结构布置比较规则的要求，要对断面、层高进行优化，并对结构构件以及抗侧力构件进行均匀布置，最大程度地使结构布置中存在错层、短柱和薄弱层的现象得到减少或避免。所以在规定中还需要限值下列几个方面：

（1）若框架在由于工艺布置受到限值的情况下而使用错层结构，则对其采取的抗震措施需要严格进行。同时在 8、9 度区以及 7 度Ⅲ、Ⅳ类场地时，不应将错层结构用在该钢筋混凝土框架相邻跨上。

（2）宜在楼层或接近楼层的地方布置行车荷载作用点。

（3）钢梁与混凝土楼板之间应在结构分析需要考虑到楼板的刚度并且楼板梁采用钢梁时有可靠的连接。

（4）宜在楼层处梁高范围内布置框架与排架跨的联结点。在 8、9 度区以及7度Ⅲ、Ⅳ类场地时，不应在层间设置。

（5）应力求在沿竖直方向布置各层框架梁的过程中使各层间刚度的差异尽可能的减少，以防止薄弱层的形成。

（6）宜考虑将水平支撑设置在相邻的楼层或尽可能地让其他料斗或者煤仓的重心与支承点所在的楼层处靠近，以让地震作用得到传递，并且应使相应的楼层在水平方向具有足够的刚度。

2 发电厂合理的支撑布置形式

一般采用钢框架一中心支撑体系或者混凝土框架一抗震强墙（支撑）体系搭建高烈度区大机组发电厂的主厂房，有支撑结构承担地震引起的水平荷载。由于为了配合工作量的减少以及工艺布置的要求，结构往往被工艺专业要求将支撑布置减少甚至对布置于厂房两端的支撑进行严格限制。这样会造成地震作用因主厂房的支撑过于集中的布置而集中于某几个支座上。从实际上来讲，如果能够均匀的沿着纵向对支撑进行布置，虽然主厂房的总地震反应会增大、刚度会增大，但是支座反力在地震作用下却会减小得十分明显。对支撑进行合理的布置，能够使整体承载能力以及整体结构刚度分布得更加均匀，使刚度在各轴线侧向之间相互接近。对结构动力特性的差异在两个主轴方向的差异进行减小，并对汽机厂房外侧柱列的纵向刚度进行加强：宜在荷载较大的柱间布置支撑，对上下贯通。结构自振周期会随着整体结构的刚度的增加而减少，同时也会增大结构的地震反应。在不改变支撑在钢框架一支体系中的布置方式以及数量的情况下，若要使地震反应得到减小，可通过对支撑截面面积进行减小以让结构的刚度得到减少的方式来解决。所以并不是支撑的截面越大抗震反应越好，如果要既具有一定的经济性又能够满足结构安全，就需要通过精确的计算要求进行合理的选择。

3 抗震构造的改进

因为工艺对发电厂主厂房有很高的要求，同时各个厂房都具有其本身独特的优缺点导致结构整体较为复杂，导致主厂房的开间尺寸、荷载以及结构跨度较大，由此也就增大了与之相应的梁柱的断面。这就使电厂主厂房比民用建筑在抗震规范条文的执行上要困难许多，并且有时在执行过程中也不是十分适合实际情况。结合一系列的试验分析以及震骇的经验，并采取措施对一些相对薄弱的环节进行了加强。平面布置在主厂房中要力求有规则、整齐合理、简单、质量和刚度均匀对称、受力明确。应在局刚度中心比较近的位置设置质量大的设备，不适合在结构单元的边缘布置质量大的跨间，较长的悬臂结构要尽量减少使用，并且较重的设备不适合布置在悬臂结构上。

（1）新型技术以及新型材料的使用，有相对充裕的资金投入到新建建筑当中，在重要的设备以及重要的结构中，韧性、可焊性以及延性较好的专用钢筋应被优先使用到钢筋混凝土当中。布置工艺应与主厂房的竖向布置紧密结合起来，并尽可能低位布置相关的设备。并且为了就爱你各地主厂房的重心和高度，要对结构的自重以及工艺荷载进行适当的降低。要才采用减少厂区挖方的阶梯式布置形式，并对地形进行充分的利用，对厂区进行竖向布置。

（2）只有厂房的整体性得到了保证才能够让结构在经过大震之后不倒不塌，这就需要对支撑体系进行加强。首先要保证有齐备的支撑系统，使天窗架以及支撑柱间的抗震能力同时得到加强。其次屋面板的连续整体性也需要得到保证。

（3）应在设计中采用质量较轻的轻质墙板作为主厂房的围护，若砌体维护必须使用，则要加强在原有规范基础上的连接构造措施。

（4）在对汽机房屋面板的设计过程中，三个点焊接也十分重要，要减小端柱间的相对变形，并对端柱间的整体刚度进行加强，同时对该类型面板的焊接构造也要十分明确。

（5）建筑物的平面布置力求方正简洁，一些曲折凹凸的变化要尽量避免，空间和平面刚度要尽可能的保证均匀，尽量让刚度中心与房屋的质量中心接近或留有一定的重合。

4 结束语

综上，通过对发电厂主厂房土建结构进行一系列的抗震改造，相较于以前已经有了相当的进步，通过对一系列的理论的分析以及研究，大机组厂房面临的新问题都得到了进一步的解决，抗震措施已经变得经济有效。对设计标准的制定来讲，对比新老规范，并开展具有代表性的实验会让其可行性得到显著的提高。从行业发展的现状进行预测和判断，未来主厂房设计的基本规定将是三维空间分析，钢结构在主厂房中的应用将更加广泛，在高地震区尤为显著。

参考文献

[1]康灵果．大型火力发电厂少墙型钢混凝土框架主厂房抗震性能试验与设计方法研究．西安建筑科技大学．2009．

[2]中华人民共和国国家标准《．建筑抗震设计规范）GB50011-2010．

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关键词：建筑工程；工程抗震；工程设计；抗震设计；性能技术

中图分类号：TU198文献标识码： A

引言

抗震性能是建筑工程的一个重要内容，尤其是在地震频发区的建筑工程，要根据当地的实际情况提高建筑工程的抗震性能和级别。良好的抗震性能技术的设计应用可以使建筑物抵御地震带来的破坏，减少人身生命财产损失。设计者应该全面的认识到这一点，在设计中规避一些不利的因素，提高设计的水平，促进建筑的良好使用。

一、建筑工程设计与抗震性能技术的关系

建筑工程设计与抗震性能技术之间有着紧密的联系，只有在设计阶段充分考虑抗震因素，才能为建筑后期的抗震性能打好基础。建筑工程设计是抗震性能技术的设计应用的基础，在建筑结构设计中，对建筑工程设计的改动较小。在建筑工程设计方案中，设计师应充分考虑到建筑的抗震性能的要求，设计人员必须根据建筑方案合理、科学布置结构部件，保证建筑结构刚度的均匀分布，使建筑结构的受力与变形能相互协调，从而提高建筑结构的承载能力及抗震性能。在建筑工程设计若不考虑到建筑的抗震性能要求，就会导致建筑工程布局设计受到限制。通常情况下，为了提高建筑结构部件的承载能力与抗震性能，则要增加建筑结构的截面面积，但结果是会造成不必要的浪费。因此在提高建筑工程抗震性能技术时必须要对建筑的体型、平面布置、竖向布置及屋顶抗震性能等问题进行系统合理的研究分析。

二、现阶段我国建筑抗震存在的普遍问题

1、建筑结构设计不合理、抗震性能不足

现阶段，我国建筑的抗震设计目标还不明确，大多数房屋建筑的抗震性能还未能从设计方案上得到直观的体现。一旦建筑物的抗震性能无法达到，会在地震强度过大的情况下发生瞬间坍塌，无法给建筑物内的人们逃生预留足够的时间和空间。我国建筑结构的不合理设计，大多体现在农村建筑物上，部分农民自建房甚至根本不具备抗震性能，一旦遭遇地震灾害，这些先天性的设计缺陷会造成建筑结构的巨大改变，导致结构部件失衡。加之农村房屋楼间距设计的不合理，极易造成房屋的连续性垮塌，带来的破坏将是毁灭性的

2、建筑质量不达标

由于建筑材料市场价格的持续上涨和建筑行业竞争的加剧，部分企业不顾建筑质量，一味追求低价战略抢占市场，因此造成部分建筑质量大面积缩水，为人民群众的日常生产生活埋下了潜在的隐患。除此之外，建筑质量的不达标还有很大一部分原因是由于施工队伍的违规操作造成的，为了节省成本、加快施工进度，部分施工企业偷工减料、漠视抗震设计而施工，造成建筑物内部承重墙地基不牢、圈梁过细、箍筋间距过大等多个分项均不符合抗震减灾设计的相关要求。另一方面，建筑施工过程中的监管不力，也是导致钢筋混凝土质量不达标、施工技术不到位、随意改变建筑结构破坏抗震性能等质量问题的主要诱因。

三、建筑工程抗震设计的原则和基本内容

1、原则

在建筑物抗震设计上，我国遵循这样三条原则：“小震不坏、中震可修、大震不倒”。第一，小震不坏。当建筑物遇到多遇地震时，其结构没有遭受到损坏，无需修理就可以继续使用。在这个原则下，一般是对建筑结构的承载力进行验算，是建筑工程抗震设计第一阶段的弹性设计。第二，中震可修。当建筑物遇到设防地震时，建筑物可能发生一定程度的损坏，经过修补之后就可以继续投入使用。这要求建筑设计时考虑到建筑结构的非线性弹塑性变形和承载力，是第二阶段的弹塑性变形验算。第三，大震不倒。当遭受到罕遇地震影响时，建筑物不会发生倒坍等威胁人民生命财产安全的重大事故。这一阶段的设计是前面两个阶段验算和设计的分析过程，并采取相应的抗震措施和技术来提高建筑物的抗震性能。

2、基本内容

首先，当建筑物采用钢筋混凝土框架结构和抗震墙结构时，其高度不得超过《建筑抗震设计规范》规定的最大适用高度。当采用的是抗震墙结构和筒体结构时，建筑工程为9度设防时，其高度不得超过《建筑抗震设计规范》规定的最大适用高度；建筑工程为8度设防时，其最大高度应是《建筑抗震设计规范》规定最大适用高度的120%；建筑工程为7度和6度设防时，其最大高度应是《建筑抗震设计规范》规定最大适用高度的130%。第二，超限高层建筑物设计时，其高度、高宽比和体型规则性这三者中至少有一项需要满足《建筑抗震设计规范》的要求。第三，在进行建筑抗震设计时，至少要采用两种力学模型来计算分析建筑物的受力情况，其计算程序需要经过有关行政部门的鉴定许可。第四，为保证超限高层建筑的安全性，应采取比《建筑抗震设计规范》更严格的抗震措施。第五，当建筑物有明显薄弱层时，还应进行结构的弹塑性时程分析。

四、提高建筑工程抗震性能技术的措施

1、做好超限高层建筑设计的前期工作

众所周知，建筑材料对建筑工程抗震性能的影响及其的严重，因此在设计前要做好前期的准备工作，主要对设计中涉及到的材料质量、数量、规格等做好相应的规划设计，通过对材料的了解再进行相应的设计，尤其是材料的性能参数一定要做好详细的分析，因为有很多材料类型差不多，但是，还是有着细节上的差别。另外，还应对建筑地点的地质地貌、周边环境等进行详细的分析，这些因素对建筑抗震设计也有着一定的影响。因此，要做好前期的材料搜集、整理的工作，要确保相关数据材料收集的全面性和准确性。通过做好前期的准备工作，不管是在建筑的整体设计还是对建筑的抗震设计需要将这些数据作为设计的基础，进而确保设计过程中避免出现一些误差。

2、采用合理的结构形式

建筑结构抗震设计的原则我国建筑结构抗震设计应该遵循相应的原则，首先，建筑结构必须具备足够的延展性能，以便于在强度过大的地震作用下，建筑能够保证应有的安全性；其次，建筑结构必须具备足够的刚度，以防止地震灾害来袭时建筑产生大幅度的位置转移和形状扭曲；最后，建筑结构的相关构件必须具备一定的的承载能力，以便于地震作用下不会瞬间坍塌，因而为人们逃生预留足够的时间。其具体的方法首先，墙体砌筑的砌块要通过合理配比的砂浆和高标号水泥来确保强度，采用成组砌筑的方法保证砂浆到位，达到抗震设防的相关要求；其次，砖混结构的建筑，通常需要合理增设柱子和圈梁的实际数量，以确保建筑房屋的整体性；最后，墙体拉结筋必须按照相关规范布置、配筋最好一次性准备齐全、墙体内部预理钢筋的位置需要从轴线和标高等多种方面来确定，从而保证拉结筋设置处于最优状态。

3、明确建筑工程抗震设计中的受力体系

随着社会不断的发展，人们不仅对建筑的质量要求提高了，同时也对建筑物的外观有着一定的要求，美观、大气、上档次是建筑外观表现出来的典型特点，但是有很多建筑物只考虑到外观设计，却忽略了建筑的受力体系，对建筑物的抗震性能带来直接的影响，如果这种现象出现在超限高层建筑的设计中，势必会为建筑物带来更大的安全隐患，因此，在对超限高层建筑物抗震设计中一定要明确建筑物的受力体系。建筑的外观要求是要满足的，而在达到这个要求的同时，还需要设计者充分考虑到建筑整体的抗震设计，要尽量以后者为主，毕竟后者是关乎到建筑物使用的安全性。可以通过力学的知识来寻找建筑抗震设计受力体系中的平衡点，以此来实现建筑工程抗震性能的要求。

4、做好建筑屋顶的抗震设计

屋顶设计是建筑抗震性能设计中的一项重要设计内容，尤其是在现代高层与超高层建筑设计中，屋顶设计问题更为重要。根据近年来高层建筑抗震性能设计的审查结果可以看出，在建筑屋顶设计中主要存在过高或过重两个问题。当建筑屋顶设计过高或过重时，不仅会使建筑的变形量较大，还会使地震作用加大，都会影响建筑屋顶及其下建筑物的抗震性能。当屋顶建筑与下部建筑的重心不处于同一条线时，尤其是当屋顶建筑的抗侧力墙和下部建筑的抗侧力墙体不连续时，就容易产生地震的扭转作用，从而影响建筑的抗震性能。因此在屋顶建筑设计过程中，应尽可能降低其高度，并采用一些高强轻质材料，通过保证建筑结构刚度的均匀分布，使屋顶与下部建筑的重心点相一致，从而减少屋顶建筑的变形量及地震作用，提高建筑的整体抗震性能。

结束语

总而言之，抗震性能设计作为建筑工程设计中的重要组成部分，与建筑设计之间有着密切的联系。良好的建筑抗震设计，必须要在建筑与结构设计相同配合、共同考虑的前提下完成的。因此，必须要重视抗震性能设计中建筑工程设计中的重要性，以充分发挥出抗震性能设计的优势，从而提高建筑的整体抗震性能。

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:建筑结构;抗震;概念设计

中图分类号:F407.9文献标识码:A

地震灾害具有突发性,至今可预报性很低,给人类社会造成的损失严重是各类自然灾害中最严重的灾害之一。随着建筑结构抗震相关理论的不断发展,结构抗震设计思路也经历了一系列的变化。设计思路经历了从弹性到非线性,从基于经验到基于非线性理论,从单纯保证结构承载能力的“抗”到允许结构屈服,并赋予结构一定的非弹性变形能力的“耗”的一系列转变。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。因此,在进行结构的抗震设计时要综合考虑多方面因素,而切实做好抗震概念设计又显得尤为重要。

一、抗震概念设计的含义

建筑结构的抗震概念设计是指在进行结构抗震设计时,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,从概念上,特别是从结构总体上考虑抗震的工程决策,即正确地解决总体方案、材料使用和细部构造,以达到合理抗震设计的目的。

二、抗震概念设计的基本内容

1、建筑设计应重视建筑结构的规则性。建筑结构的规则性对抗震能力重要影响的认识始自若干现代建筑在地震中的表现。最为典型的例子是1972年2月23日南美洲的马那瓜地震。马那瓜有相距不远的两幢高层建筑,一幢为十五层高的中央银行大厦,另一幢为18层高的美洲银行大厦。当地地震烈度估计为8度。一幢破坏严重,震后拆除;另一幢轻微损坏,稍加修理便恢复使用。研究发现破坏较轻的建筑平、立、剖均较规则、对称;结构侧向刚度、材料强度和质量的分布也较均匀、连续,而另一栋建筑则恰恰相反,导致产生严重扭转、抗剪不足等而破坏严重。

2、合理选择建筑的结构体系。抗震结构体系是抗震设计应考虑的关键问题,结构方案的选取是否合理,对安全性和经济性起决定性作用。

(1)结构体系应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。要求结构体系受力明确、传力合理、传力路线不间断、抗震分析与实际表现相符合。

(2)应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。抗震设计的一个重要原则是结构应有必要的赘余度和内力重分配的功能。诸多震后实例均印证了它的重要性,设计时要引起足够重视。

(3)结构体系应具备必要的承载能力,良好的变形能力和消耗地震能量的能力。足够的承载力和变形能力是需要同时满足的。有较高的承载能力而缺少较大变形能力,如不加约束的砌体结构,很容易引起脆性破坏而倒塌。必要的承载能力和良好的变形能力的结合便是结构在地震作用下具有的耗能能力。

3、提高结构构件的延性。结构的变形能力取决于组成结构的构件及其连接的延性水平。规范对各类结构采取的抗震措施,基本上是提高各类结构构件的延性水平。这些抗震措施如:采用水平向(圈梁)和竖向(构造柱、芯柱)混凝土构件,加强对砌体结构的约束,或采用配筋砌体;使砌体在发生裂缝后不致坍塌和散落,地震时不致丧失对重力荷载的承载能力;避免混凝土结构的脆性破坏(包括混凝土压碎、构件剪切破坏、钢筋同混凝土粘结破坏)先于钢筋的屈服;避免钢结构构件的整体和局部失稳,保证节点焊接部位(焊缝和母材)在地震时不致开裂等等。

4、抗震设计要注重非结构构件的设计。非结构构件包括建筑非结构构件和建筑附属机电设备,自身及其与结构主体的连接,应进行抗震设计。结合相关震后资料,启示如下:(1)附着于楼、屋面结构上的非结构构件,应与主体结构有可靠的连接或锚固,避免地震时倒塌伤人或砸坏重要设备;(2)围护墙和隔墙应考虑对结构抗震的不利影响,避免不合理设置而导致主体结构的破坏;(3)幕墙、装饰贴面与主体结构应有可靠连接,避免地震时脱落伤人;(4)安装在建筑上的附属机械、电气设备系统的支座和连接应符合地震时使用功能的要求,且不应导致相关部件损坏。

三、结束语

“5.12”汶川大地震后,国家对《建筑抗震设计规范》重新进行了修定,不难看出新的规范对于抗震概念设计提出了更高的要求。一幢抗震性能优良的建筑除了进行必要的结构计算之外,概念设计更为重要。作为结构工程师来说,必须使这一理念贯穿于结构设计的整个过程当中,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。

(作者单位:河北能源工程设计有限公司)

主要参考文献:

[1]GB50011-2001,建筑抗震设计规范(2008年版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2008.

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关键词：高层民用建筑；抗震理念设计；民用建筑结构；设计方案

中图分类号：TU97 文献识别码：A 文章编号：1001-828X（2015）024-000-01

一、高层民用建筑结构抗震理念设计的必要性

随着经济的发展，人们对高层民用建筑结构的抗震理念设计越来越重视，发展先进的抗震理念，加快新型高强度、环保的建材的开发，实现建筑结构设计的安全、可靠成为民用建筑行业发展的首要任务。近几年，伴随地震的随机、高强度、循环往复的发生，给建筑物，特别是高层民用建筑物带来了损害。同时，有关人员对高层民用建筑所遭遇地震的特性、参数等方面的计算和测量还不够精准，因此，为了保证人们居住环境的安全和人们生活的稳定，有必要注重高层民用建筑结构抗震理念设计。

二、高层民用建筑结构的特点

我国现阶段高层民用建筑常用的结构形式有：框架结构、框架-剪力墙结构、剪力墙结构、筒体结构；按所采用的材料又可分为混凝土结构、钢结构以及钢与混凝土混合结构。

高层建筑的竖向结构体系要求有较大的柱或墙截面，除了承重自上而下的重力荷载，还必须把风荷载或地震作用等侧向荷载传给基础。与竖向荷载相比，侧向荷载对建筑物的作用效应不是线性的，而是随着建筑物的增高而迅速增大，地震效应甚至更加显著。

三、高层民用建筑抗震设计所遵循的基本原则

所有高层建筑基本上都是支撑在地面上的竖向悬臂结构。当合理地使用下述原则时，由墙、核心筒、框架、筒式结构和其它竖向结构分体系，可以得到所希望的结构方案，既能达到良好的抗震性能，同时又不需要增加成本。

（一）设计结构分体系应使其构件以最有效的方式相互作用。例如：在墙的关键部位配置钢筋；使框架的刚度比达到最优；弦杆和斜杆的桁架体系。

（二）增加抗弯结构体系的有效宽度，这是非常有效的。因为增加宽度可以直接减小倾覆力，在其它条件不变时，侧移按宽度增加的三次方的比例减小。

（三）使大部分竖向荷载直接由主要抗弯构件承受。这将使主要的抗倾覆构件受到预压而有助于倾覆拉力作用下的房屋稳定。

（四）增大承受荷载最有效构件的截面。例如：加大较低楼层柱子的连接大梁的翼缘截面，就能够直接减小侧向位移和增加抵抗力矩，而不会增大上层楼面的质量。否则就更不利于抗震。

（五）在竖向结构分体系中，合理布置实心墙或斜撑构件，可以有效地抵抗每层楼的局部剪力。这样不仅起到抗震效果且可降低建造成本。

（六）将大型竖向和水平构件连接成巨形框架。

（七）每层楼盖都应起到水平隔板作用。这可以让各抵抗外力的构件共同工作，而不是单独工作。

四、高层民用建筑结构抗震理念设计的内容

（一）建设场地的选择。在高层民用建筑结构抗震设计的过程中，应该先对建筑物场地进行抗震能力的评估，要充分分析建筑物场地的地形、地貌、地质以及岩土等环境情况，从而确定较为科学的建筑场地。同时，要努力降低地震对建筑物上部结构底部基础的影响，建筑场地的选择上要尽量避免不好开发的地段，像采空区、软弱粘土区等，对于土层不均匀的地区要增强地基建筑结构的整体性和稳定性。

（二）结构设计要具有一定的稳定性、承载力以及刚度等性能。抗震结构的设计不仅要考虑验算、概念设计，还要考虑建筑高度、结构材料使用、结构类型等方面对抗震结构设计的影响。要在抗震和消震结合的基础上建立设计地震力以及结构延伸影响的指标，通过一些结构措施来减震，实现高层民用建筑抗震性能。

（三）要设置多道抗震防线。强烈的地震之后会伴随余震的发生，如果只设置一道防线，就不能保证高层建筑在余震的反复作用下安然无恙。因此，抗震结构体系要加强高层民用建筑主要耗能构件的延性和刚度，从而保证高层民用建筑结构能够吸收地震能量，避免地震时房屋建筑的倒塌。同时，抗震设计中一部分结构设计的超强会削弱其他结构设计，所以，抗震设计要慎重考虑建筑施工中以大结构带动小结构的做法。

（四）提高建筑薄弱部位的抗震能力，加强建筑局部的抗震性能。提高建筑薄弱部位的抗震能力，首先，应使楼层的实际承载地震的能力和设计计算的受力能力比值变化均匀，避免楼层比值的突变。其次，不能为了加强建筑局部的抗震性能而忽视整体结构的抗争性能，要保证高层民用建筑总体刚度、承载力的协调。最后，抗震设计要有意识的关注建筑的薄弱部位，保证薄弱部位的变形能力，提高建筑的总体抗震性能。

加强建筑局部的抗震性能，要在仔细分析地震的破坏性发现地震纵波要比横波到达地表的速度快的基础上，发现高层民用建筑的楼板以及后砌墙等部位较容易产生坍塌。之后，在保证建筑主体结构和各个构件质量的基础上，合理设计建筑的截面，在设计理念和设计结构方面高度重视抗震工作。

五、总结

现阶段，地震已然成为人们财产和生命安全的严重威胁者，伴随地震的频发以及地震对于建筑的毁灭性伤害，特别是对人们生活需要的高层民用建筑的伤害，加强建筑的防震性能被提上日程。为了保证人们的居住安全和稳定，有关部门和有关人员要加强高层民用建筑结构的抗震设计。抗震设计是通过对地震作用分析并采取抗震措施来实现的，结合多次的地震灾害后发现，对抗震结构的理念设计要比抗震结构的数值计算重要。高层民用建筑抗震性能的优劣受到抗震理念设计的影响，因此，抗震结构设计理念应该受到人们的重视，有关人员也要在建筑结构设计的同时，关注整体结构在地震中的反应，并按照一定的结构机制灵活地进行抗震设计理念的构思。

参考文献：

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[4]王鹏飞.民用建筑结构设计中的抗震问题研究[J].科技与创新，2014，17：81-82.

篇6

[关键词] 独立基础 框架结构 抗震设计

中图分类号：TU973+.31 文献标识码：A文章编号：

在钢筋混凝土多层框架房屋结构设计中有以下几个问题应值得我们设计人员注意。

独立基础设计荷载取值不当

钢筋混凝土多层框架房屋多采用柱下独立基础，《建筑抗震设计规范》(GB5001-2010) (以下简称《抗震设计规范》)第4.2.1条指出，当地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层时，不超过8层且高度在24m以下的一般民用框架房屋或荷载相当的多层框架厂房，可不必进行天然地基和基础抗震承载力验算。这就是说，在8度地震区，大多数钢筋混凝土多层框架房屋可不必进行天然地基和基础抗震承载力验算。但这些房屋在基础设计时应考虑风荷载的影响。因此，在钢筋混凝土多层框架房屋的整体计算分析中，必须考虑风荷载，不能因为在地震区高层建筑以外的一般建筑风荷载不起控制作用就不考虑。另一种情况是，在设计独立基础时，作用在基础顶面上的外荷载(柱脚内力设计值)只取轴力设计值和弯矩设计值，无剪力设计值，或者甚至只取轴力设计值。以上两种情况都会导致基础设计尺寸偏小，配筋偏少，影响基础本身和上部结构的安全。

框架计算简图不合理

当无地下室的钢筋混凝土多层框架房屋，独立基础埋置较深，在-0.06m左右设有基础拉梁时，应将基础拉梁按一层输入。以某办公楼为例，该项目为3层钢筋混凝土框架结构，丙类建筑，建筑场地为Ⅱ类；层高为3.6m，基础埋深4.0m.，基础高度0.8m，室内外高差为0.3m。根据《抗震设计规范》第6.1.2条，在8度地震区该工程框架结构的抗震等级为二级。有的设计者按3层框架房屋计算，首层层高取为3.56m，即假定框架房屋嵌固在-0.06m处的基础拉梁顶面；基础拉梁的断面和配筋按构造设计；基础按中心受压计算。显然，选取这样的计算简图是不妥当的。因为，第一，按构造设计的拉梁无法平衡柱脚弯矩；第二，《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010) (以下简称《混凝土规范》)第6.2.20条规定，框架结构的底层柱的高度应取基础顶面至一层楼盖顶面的高度。工程的设计经验表明，这样的框架结构宜按4层进行整体分析计算，即将基础拉梁层按一层输入，拉梁上如有作用的荷载，应将荷载一并输入。这样，计算简图的首层层高为H1=4-0.8-0.06=3.14m，2层层高3.66m，3、4层层高3. 6m.。根据《抗震设计规范》第6.2.3条，框架柱底层柱脚弯矩设计值应乘以增大系数1.5。当设拉梁层时，一般情况下，要比较底层柱的配筋是由基础顶面处的截面控制还是由基础拉梁顶面处的截面控制。考虑到地基土的约束作用，在进行电算程序(指PKPM中SATWE)的总信息输入中，可填写地下层数为1，在复算一次。按两次计算结果的包络图进行框架结构底层柱的配筋。

基础拉梁层的计算模型不符合实际情况

基础拉梁层无楼板，用电算程序(指PKPM中TAT或SATWE)进行框架整体计算时，楼板厚度应取零，并定义弹性节点，用总刚分析方法进行分析计算，有时虽然楼板厚度取零，也定义弹性节点，但未采用总刚分析，程序分析时仍然会自动按刚性楼板假定进行计算，与实际情况不符。房屋不规则时，要特别注意这点。

框架结构带电梯小井筒

框架结构应尽量避免设置钢筋混凝土电梯小井筒。因为井筒的存在会吸收较大的地震力，相应地减少框架结构承担的地震剪力，而且井筒下基础设计也比较困难，故这些井筒多采用砌体材料做填充墙形成隔墙。当必须设置钢筋混凝土井筒时，井筒墙壁厚度应当减薄，并通过开裂缝、开结构洞等办法进行刚度弱化；配筋也只宜配置少量单排钢筋，以减少井筒的作用。设计计算时，除按纯框架结构确定抗震等级并计算外，还应按带井筒的框架(当平面不规则时，宜考虑耦联)复核，并加强与井筒墙体相连的柱子的配筋。还要特别指出，对框架结构出屋顶的电梯间和水箱间等，应采用框架承重，不得采用砌体墙承重；而且应当考虑鞭梢效应应将地震作用效应乘以增大系数；雨篷等构件应从承重梁上挑出，不得从填充墙上挑出；楼梯梁和夹层梁等应支承在承重柱上，不得支承在填充墙上。

五、结构计算中几个重要参数选取问题

5.1结构的抗震等级的确定 在建筑工程设计中,按照抗震设防来分类,一般的民用住宅建筑、公寓、办公楼等,很多房屋建筑是属于丙类建筑。当我确定这些建筑的抗震等级时,通常是根据本地区的抗震设防烈度、结构类型以及建筑高度,来查《抗震规范》中的6.1.2表来确的。但是对于交通、电讯、消防、能源以及医疗类建筑,大型商场与体育场馆等公共建筑,首先,就应该确定其中哪些建筑物是乙类建筑。我们通常按照抗震设防烈度来计算乙、丙类建筑的地震作用。通常情况,乙类建筑,当抗震设防烈度在6～8度时,应该采取抗震措施。一般是在本地区的抗震设防烈度的基础上再增加一度,再查表来确定其抗震等级。若该乙类建筑处于7度地区,而其高度又超过规定的范围,此时,就应该采取更为有效的其他抗震措施。

5.2地震力的振型组合数 多层建筑结构,若不需要进行扭转耦联计算,其地震力的振型组合数不应小于3;若振型组合数大于3,则应该取3的倍数,但与小于建筑物的层数;若房屋层数少于3层,振型组合数就取层数。不规则的高层建筑,当需要考虑扭转耦联时,其振型数不应小于9。建筑结构层数比较多或者其刚度变化较大时,其振型组合数应越大,比如有转换、小塔楼等建筑,其振型组合数不应小于12,但是也不得多于3倍层数。我们一般可以采取振型参与质量为总质量的90%时所需要的振型数作为合适的振型数。在应用SATWE 等程序进行电算时,便可以将这种参与质量的比值输入进去。但是,有些设计人员重视程度不够,往往比较随意的选取振型数,这是不行的。另外,只有在建筑结构的扭转比较明显时,才采用耦联计算,若必要时还是需要补充非耦联计算。

5.3结构周期折减系数的确定 框架结构建筑结构中,因为存在填充墙,其实际刚度往往比计算刚度大。计算周期比实际周期大,因而,计算出来的地震剪力偏小,显得结构的安全性较差,所以应该对结构的计算周期进行适当的折减,但是折减系数不得过大。若框架结构采用砌体填充墙,则其计算周期折减系数为0.6～0.7;若采用轻质砌体或者砌体填充墙较少则可取0.7～0.8;当全部用轻质墙体板材时,折减系数为0.9。而只有无填充墙的纯框架,才可以不进行计算周期折减。

限于水平，上述意见难免有不当之处，请指正。

参考文献:[1] 建筑抗震设计规范 (GB5001-2010)[M]，中国建筑出版社,2010

[2] 混凝土结构设计规范 (GB50010-2010) [M]，中国建筑出版社,2010

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关键词：建筑结构；结构布置；抗震概念设计

建筑结构抗震设计中的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,进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程。掌握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,使人们不致陷入盲目的计算工作,从而合理地进行抗震设计。建筑结构中的抗震设计是以现有的科学水平和经济条件为前提的。目前地震及结构所受地震作用还有许多规律未被认识，因为建筑物及构筑物在地震作用下的破坏机理和全过程是非常复杂的，要想精确地进行抗震计算也是困难的，据此抗震设计规范GB50011―2010提出了一个比较新的设计方法――“概念设计”。它打破了依赖“计算设计”来满足工程抗震的要求。实践证明仅靠“计算设计”往往满足不了结构在实际地震作用时要求，因而很大程度上取决于良好的“概念设计”。

通过十几年来的设计实践和对建筑结构抗震设计的概念设计原理的学习，我们认为建筑结构抗震设计中概念设计应主要考虑以下内容：

1．建筑和结构的布置

1．1建筑结构竖向应力求均匀：

建筑结构的竖向应均匀布置，不均匀布-置会产生刚度和；强度的突变，引起竖向应力集中或变形集中，从而导致结构的破坏。要想解决好这些问题，应按照建筑抗震设计规范要求，限制收进的尺寸；把复杂的结构；体型变成若干简单的规则钦单元体型，有条件的可以做动力分析；对刚度突变的楼层，应对构件采取加强措施；对柔性层设计中：应配置相应强韧性的结构来承受大的侧向位移或加设抗震墙来补偿抗侧力能力的不足，对于同层柱子刚度不一的；应尽量调整刚度，避免在刚度大的柱子上产生较大的内力。对抗震墙不连续的，规范规定：连续墙刚度不应小于50％，数量不宜少于50％，连续墙的间距不宜大于四开间，且落地抗震墙之间楼盖长宽以及楼盖的厚度均有相应的要求。

1．2建筑形状力求规则：

大家都知道，形状比较简单的建筑在地震作用时破坏较轻，这是因为，形状简单的建筑物，受地震作用时受力性能明确，结构内力分布基本一致。

但是，什么样的建筑是简单的：什么样的建筑是复杂的，从建筑上讲是很难区别的。但是有一个基本思路是：凸形的结构不易造成建筑在刚度和强度上的突变而引地震时应力集中和变形集中；有凹角的结构则容易形成抗震不利或薄弱地方。抗震设计规范对此做了限制，如：房屋的平面突出部分的长度不大于其宽度，且不大于该方向总长度的30％；房屋立面局部收进的尺寸不大于该方向尺寸的25％；由于立面上的形状突变或抗震力构件的变化，导致建筑竖向刚度的变化，但楼层刚度不小于其相邻上层刚度的70％，且连续三层的刚度降低不超过50％时，应认为是规则的或是比较简单的结构。

1．3。建筑结构应力求对称：

对于建筑的平、立面，刚度和质量的分布力求对称，以减少地震产生的扭转，从而导致结构的破坏。这是抗震设计中十分重要的一个原则。在很多设计中，往往由于种种因素不能做到对称分布。如在某设计中，一层为车库，二～五层为办公室的建筑，周边构件的强度和刚度不对称，要求一边为敞口，三边为砖墙，这类建筑刚度中心和质量明显不重合，地震时会产生扭转。在这种情况下，应本着这样的处理原则：力求在总体布置上减少刚度偏心；在计算上估计敞D一侧的较大位移,并估计由于在较大位移引起敞口边和垂直于敞口一侧的柱或墙段的内力和变形；加强与敞口处相邻接的横向抗侧力构件的强度和变形能力。

1．4建筑结构中的防震缝设置：

防震缝的位置与建筑体型有着密切的联系，从建筑上讲防震缝的设置直接影响到建筑立面。―防震缝的设置应按建筑结构的实际需要考虑，当建筑形状复杂又不设防震缝时，应选择符合实际的结构计算模型，进行精细抗震分析，估计局部应力和变形集中及扭转影响，判别易损坏部位，采取措施，提高抗震能力；当设防震缝时，应将建筑分成规则的结构单元。

各部分结构的刚度以及质量变化不同的建筑，都应根据具体情况设置防震缝，而且还要根据结构间的变形多少来确定防震缝的宽度。

1． 5建筑结构中开洞应规则：

在建筑结构中由于建筑要求进行开洞，应尽量规则，并在不削弱结构的强度和刚度下进行。如有严重降低最大传力点的开洞，应经计算分析，对应力集中处及最大传力点处配置足够的钢筋；以避免局部提早产生塑性变形集中而破坏。

2、抗震结构的确定

抗震结构是抗震设计考虑的关键问题：结构方案选择是否合理，对结构安全及经济起决定作用。它与地震性质、场地条件、建筑材料施工技术等有关。

2．1 建筑结构与地震性质、场地条件有关：

在抗震概念设计中应把地震及其影响的不确定性和规律性相结合起来，了解场地条件的地震危险性等因素，选择的建筑抗震结构方案，其细部构造能具备较好的抗震能力及变形能力，才能达到最佳理想效果。

2．2建筑结构应具有多道抗震防线：

建筑结构抗震设计在概念设计中应考虑多道的抗震设防。多道抗震防线的概念，一是要求结构具有良好的吸收能量的能力；二是要求结构具有尽可能多的赘余度。结构系统的吸能和耗能能力，主要依靠结构或构件在预定部位产生塑性铰。

结构体系应由若干具有延性良好的分部结构组成，各部分结构之间用联系构件连接，作为结构的“耗能元件”，这种“耗能元件”应进行精细的计算和采取合理的构造措施，使在地震作用下，整个结构不被破坏，同时又能消耗相当的地震能量，从而达到结构及构件 “裂而不倒”的设计要求。

2．3 抗震结构必须有良好的“强韧性”

结构有良好的是指在结构有较高的抗侧力强度基础上韧性。满足了这些要求，结构在地震作用中就能充分显示出很好的吸能能力和变形能力。如抗侧力构件就具有很高强度，而框架结构的变形性能比较好，这样组合的结构体系就大大增强了结构的抗震能力。

2．4建筑结构应避免竖向强度与刚度突变：

建筑抗震性能好坏，取决于总体结构的强度、变形和吸能能力等。位间结构屈服强度是指结构各层实际配筋和材料标准强度计算的抗剪承载力同该层弹性剪力的比值。刚度变化不连续和不均匀的部位，就会产生应力集中，如梁在设计时不考虑加强，使其先于相邻部位进入屈服，在地震反复作用下，塑性变形就会集中，导致结构破坏。屈服强度的变化不均匀，同样将导致塑性变形集中现象。所以在抗震设计中对刚度及强度的突变必须重视，达到总体结构的刚度及强度的均匀和连续性。

3． 非结构构件

非结构构件的概念设计是一个重要的问题，如果处理好，将直接提高构件的抗震能力。非结构构件主要有：女儿墙，雨蓬，装饰构件及围护墙体，内隔墙体等。对于女儿墙应采取抗震措施，使女儿墙与主体结构有可靠的联接，保证建筑的整体稳定性。对装饰物要防止脱落，与主体结构要有可靠连接。对围护墙，内隔墙与主体结构，必须有抗震连接措施，防止墙体平面外的失稳而破坏。同时还要考虑非结构构件的强度，刚度及变形和吸能能力。

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【关键词】建筑结构；延性；荷载；设计

延性包括材料、截面、构件和结构的延性。延性是指屈服后，强度和承载能力没有显著降低时的塑性变形能力。延性大，说明塑性变形能力大，强度或承载力的降低缓慢，从而有足够大的能力吸收和耗散地震能量，避免结构倒塌；延性小，说明达到最大承载能力后承载力迅速降低，变形能力小，呈现脆性破坏，引起结构倒塌。

结构延性可以来自材料延性、截面曲率延性、构件位移延性和结构位移延性。一般来说，对截面延性的要求高于对构件延性的要求，对构件延性的要求高于对结构延性的要求。我国规范没有对结构、构件的延性系数和耗能能力做定量的规定，只规定了罕遇地震作用下各结构体系的弹塑性层问位移角限值。例如，钢筋混凝土框架结构的屈服层间位移角为1／200左右，规范规定其弹塑性层间位移角限值为1／50。

建筑物的延性设计合理必然会提高建筑物延性，即提高建筑物承载能力，从而使得一旦发生荷载作用力较大、引起建筑塑性变形时，就不至于建筑物出现塑性变形过量破坏、脆性突出的不利局面。也就是说，建筑物延性良好，其抗震能力、极限弹性必然会很高；反之，建筑物延性较差，其抗震能力、极限弹性也就很低，从而导致荷载作用过大、超越极限弹性允值范畴，引起塑性轻易破坏的可能，即这时建筑物的脆性就很大，同时这也是建筑物脆性的一种体现。基于此，文章中就建筑结构延性问题作为切入视角进行了研究，并与之提出了建筑延性设计、控制举措。

1 建筑物延性设计定义概述

由建筑延性设计而来的问题很多，其中最为明显的是载荷、建筑变形、以及与其相对的脆性问题。总的来说，建筑延性设计包括对建筑构造的设计，同时也包括建筑结构中的组成构件设计。当然，在具体延性设计处理过程中，必然也是通过位移延性、曲率延性、以及塑性等指标去体现。如，在塑性铰区定量配置约束箍筋，就能够提高建筑结构混凝设计的极限应变能力，进而使建筑构造构件具备强大的延性能力。

我国地震区分布较广，在抗震设防地区(特别是高烈度区)，概念设计是结构抗震设计的重要内容，大震作用下的延性设计是结构耗散地震能量、避免结构倒塌的重要设计方法。建筑抗震概念设计主要包括建筑结构的规则性设计、合理的建筑结构体系设计、抗侧力结构和结构构件的延性设计三个主要方面。

2 建筑结构常用延性设计与提高延性举措

2.1 常用延性设计

2.1.1 砌体结构设计。建筑结构柱和圈梁的砌筑墙体部分当受到水平和竖直方向的荷载作用力，并随着荷载作用力能够达到墙体主裂缝形成的需求时，荷载作用力的作用结果就会使墙体发生主裂缝，且主裂缝会把墙体分为四个块体。此时，水平载荷作用力作用下，水平两侧方向的三角形块体就会产生位移，即向外逐渐移动，自此导致裂缝的开裂程度加大，而此裂缝也随时间推移不断发展，直到与墙体脱离；在中间结构的上下方向，两块墙体的承压面积也会发生变化，即面积逐渐缩小，从而使得支护、荷载达不到原先承受要求，出现坍塌，墙体的承载能力也就此消失。但是，如果在建筑墙体部分设置好构造柱与圈梁，就能够阻止三角块体向外移动，从而大幅度降低了墙体刚度衰退、向外位移而坍塌的现象发生，提高了墙砌体的耗能能力。由此可见，墙体与构造柱、圈梁之间的结构设计，在很大程度上保证了墙体的刚度衰退、并在三者共同作用下形成了一个塑性铰区域，进而墙体的极限弹性也提高了，同时塑性变形破坏现象也能够避免；即使大地震发生，也不至于导致建筑物墙体突然快速坍塌，能够确保建筑框架结构发挥塑性变形功能，从而确保了建筑损坏的部分能够修复，不至于废弃。

2.1.2 钢筋混凝土结构设计。钢筋混凝土结构都应该设计成延性结构。“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设计原则，也就是要做到在设防烈度地震作用下，允许部分构件出现塑性铰，这种状态是“中震可修”状态；合理控制塑性铰部位、构件又具备足够的延性，可做到在大震作用下结构不倒塌的状态。

延性结构的塑性变形可以耗散地震能量，虽然结构变形会加大，但内力不会很大，对构件的承载能力要求不会很高。也就是说，延性结构是用它的变形能力，而不是承载力抵抗强烈的地震作用。因此，对于地震发生概率极少的抗震结构，延性结构是一种经济合理和安全的设计方向。

塑性变形性能良好的钢筋混凝土构件，应当确保抗拉强度、屈服强度指标参数合理，即参数值不宜过小。其衡量标准为：在钢筋的极限强度为能达到时所产生的变形能力、以及屈服强度等仍然能有余量。而在设计时，可以综合考虑，即根据建筑结构特点合理设计框架梁、柱节点位置、以及配筋等，从而才能强化梁、柱之间的建筑构造延性。

当然，钢筋混凝土的强度高就并非一定代表其性能良好，应因地制宜的根据实际情况加以设计、分析，如混凝土强度高也会导致脆性因素不断提升，进而导致与其相对应的建筑延性降低。也就是说，如果结合抗震设计指标，如9度的抗震设计，一般选用C60以下；8度选用的是C70以下，不宜超过此范畴；此外，还要根据混凝土的受压构件的轴压比进行调整、控制，从而能够确保结构达到合理延性标准与要求。同时，效果良好的箍筋进行优化、配置，也能够受到很好的理想成效，即实现了增进混凝构件的变形能力、以及极限强度与耗能能力；而具体优化箍筋时可考虑箍筋的形式、间距、以及数量等指标之间的规律、联系。总之，调整、控制轴压比能够增强建筑构造的延性，同时在钢筋混凝土的受压区配比一定规模的受压钢筋，并调整好截面形式等，那么就必然会提高构件载荷、增强结构延性。

结语

建筑结构安全性能得到保证涉及到方方面面。而建筑结构延性问题作为其中热议的焦点问题固然有着它的现实意义与指导作用。因此，为了保证建筑结构抗震安全、降低生命财产损失，就应当合理提高建筑结构的延性，对结构承载能力、变形能力、抗剪能力等因素加以分析考虑，从而才能实现建筑结构合理设计。

参考文献

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[6]GB 50010―2002，混凝土结构设计规范[S]．

[7]GB 50011―2008，建筑抗震设计规范[S]．

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关键词：高层建筑；抗震设计；优化；汶川地震

Abstract: as people living standard rise ceaselessly, the acceleration of urbanization, high-rise buildings are applied widely, because of the complexity of the earthquake damage mechanism of the seismic design of high-rise building became difficult and focus. New in our country the code for seismic design of building GB 50011-2010 (hereinafter referred to as the new fight rules) and the concrete structures of tall building technical regulation JGJ 3-2010 (hereinafter referred to as high rules) already are scheduled to December 1, 2010, and October 1, 2011 implementation; Older the code for seismic design of building GB 50011-2001 (hereinafter referred to as the old fight rules) and the concrete structures of tall building technical regulation JGJ 3-2002 (hereinafter referred to as the old high rules) shall be repealed at the same time. New rules to improve the soil liquefaction discrimination formula; Adjusted the earthquake effect of damping coefficient curve, steel structure parameters of damping ratio and bearing capacity of seismic isolation structure adjustment system, the level of shock absorption coefficient calculation to etc. Will the new standard, the relevant clauses of the requirements as a constraint conditions into component optimization design of structure optimization design more close to the engineering practice.

Keywords: high building; Seismic design; Optimization; Wenchuan earthquake

中图分类号：TU352.1+1 文献标识码：A 文章编号：

高层建筑的发展与城市民用建筑的发展紧密相连，城市的用地紧张、人口集中以及商业的激烈竞争，都促进了人们对高层建筑的需求。然而我国属于躲地震国家，还成、唐山、汶川等地震都引发了国人严重的伤亡及财产的损失，地震是一种随机振动，有着难以把握的不确定性和复杂性，很难准确预测建筑物所遭遇地震的参数和特性，尤其是高层建筑物，其结构设计更是一项复杂且重大的工程，其设计效果将直接影响着高层建筑的经济合理性、安全性、适用性等，这一难点也早已受到世界各国学者的广泛关注。因此，为了确保高层建筑在罕见的地震中，不出现严重破坏及危机生命财产的倒塌现象，文中，笔者结合建筑抗震设计的新规范，将其规范约束引入抗震优化设计中，以便使结构优化设计更加符合工程要求，不足之处，还望斧正。

1. 高层建筑抗震设计的问题

在了解高层建筑抗震优化设计之前，必须先了解目前存在的问题，知道问题的所在，才能在具体的设计施工中进行相应改良和优化。

1.1高度问题

按照“新抗规及新高规”的要求，我国钢筋混凝土高层建筑的结构类型和最大适用高度应符合表-1的要求。对于平面和竖向均不规则的结构，适用的最大高度宜适当降低。

表-1 现浇钢筋混凝土房屋适用的最大高度（m）

由此看来，在一定设防烈度和一定结构型式下，钢筋混凝土高层建筑都有一个适宜的高度。这个高度同时也是我国目前经济发展水平、建筑科研水平以及施工技术水平下较为稳妥的，与国内整个土建规范体系相协调的。然而实际施工中，很多混凝土结构高层建筑的高度超出了规定的限制。对于这些超高限建筑物，必须采取科学谨慎的态度：首先必须有专家论证，其次要有模型振动台试验。在地震力作用下，超高超限建筑物的变形破坏形态会发生很大的变化。因为随着建筑物高度的增加，许多影响因素也将发生质变，一些参数本身超出了现有规范的适宜范围，如延性要求、安全指标、荷载取值、材料性能等。

1.2 结构类型和材料选用问题

对于地震多发区，结构类型及材料的合理选用同样应得到人们的重视。目前我国150m以上的建筑，通常采用框-筒、筒中筒、框架-支撑三种结构类型，这些结构类型与国外其他国家的高层建筑采用的结构类型相一致。高层建筑中，还必须同时注意结构类型及材料的选用。现在我国钢材生产数量已较大，建筑钢材的类型及品种也在逐步增多，钢结构的加工制造能力已有了很大提高，因此在有条件的地方，建议尽可能采用钢骨混凝土结构、钢管混凝土(柱)结构或钢结构，以减小柱断面尺寸，并改善结构的抗震性能。在超过一定高度后，由于钢结构质量较小而且较柔，为减小风振需要采用混凝土材料，钢骨(钢管)混凝土，通常作为首选。

2.高层建筑结构抗震的优化策略

结构抗震设计中，可从建筑结构的规则性、建筑结构体系选择等方面入手，在抗震与消震结合的基础上，建立设计地震力与结构延性要求相互影响的双重设计方法和指标，直至进一步通过一些结构措施来减震，即减小结构上的地震作用，使得建筑在地震中有良好而经济的抗震性能。

2.1 选择合理的建筑结构体系

高层建筑结构体系的选择是结构设计中的关键，结构方案是否合理，对经济型和安全性起决定的作用。结构平面形体（即建筑平面形状和立面、竖向剖面的变化）宜简单、规则，质量、刚度和承载力分布宜均匀。首先，建筑结构体系应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径；其次，结构体系尽可设置多道抗震防线，并应考虑某一防线被突破后，引起内力重分布的影响。第三，结构应具有必要的承载力、刚度、稳定性、延性及耗能等方面的性能，主要耗能构件应有较高的延性和适当的刚度，承受竖向荷载的主要构件不宜作为主要的耗能构件，同一楼层内宜使主要耗能构件屈服后，其他抗侧力构件仍处于弹性阶段，使‘有约束屈服’保持较长阶段，保证结构的延性和抗倒塌能力。第四，合理的布置抗侧力构件，减少地震作用下的扭转效应。结构刚度、承载力沿房屋高度宜均匀、连续分布，避免造成结构的软弱或薄弱部位。第五，框架抗震设计应遵守“强柱弱梁，更强节点核心区”、“强剪弱弯”的原则。

2.2 必须重视建筑结构的规则性

高层建筑设计中应重视其平面、立面和竖向剖面的规则性对抗震性能和经济合理性的影响，宜择优选用规则的形体，其抗侧力构件的平面布置宜规则对称、侧向刚度沿竖向宜均匀变化、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，避免侧向刚度和承载力突变。结构的规则性主要体现在以下几方面：

2.2.1高层建筑竖向抗侧力构件应连续，侧向刚度应均匀，楼层承载力不应突变。这里主要是指主体结构的层剪切刚度不要突变，这种均匀的高层建筑结构可以避免因薄弱层的破坏而引起的结构整体破坏，尤以强震区的高层建筑结构需特别注意。

2.2.2 高层建筑主体抗侧力结构两个主轴方向的刚度要比较接近、变形特性要比较相近。这是因为实际的高层建筑结构都是i维的，实际的地震作用、风荷载具有任意的方向性，高层建筑主体抗侧力结构两个主轴方向的刚度比较均匀，就能具有比较良好的抗震、抗风性。

2.2.3 高层建筑主体抗侧力结构的平面布置，应注意同一主轴方向各片抗侧力结构刚度尽量均匀，应避免在主体结构的布置中设置一、二片刚度特别大而延性较差的结构，如长窄的实体剪力墙。此时，即使结构仍满足对称性和刚度的要求，但由于个别结构刚度巨大，地震发生时，将首先吸收极大的能量，应力特别集中，容易首先导致破坏，从而引起整体结构的破坏。同一主轴方向的各片抗侧力结构刚度均匀，水平荷载作用下应力分布将比较均匀，有利于结构抗震延性的实现。

3. 结语

随着建筑高度的不断增加，影响建筑抗震设计要求的因素也日趋多元化，因此在结构设计中必须综合考虑各种因素，使结构具有更适宜的刚度、足够的强度以及良好的延性，以便达到科学经济合理的设计要求。

参考文献：

[1] 王丽丽，王洁茹.高层抗震的概念优化设计[J].河北建筑工程学院学报，2009,27（2）：50-52.

[2] GB50011―2001，建筑抗震设计规范[S]．

[3] GB50011―2010，建筑抗震设计规范[S]．

[4] JGJ 3―2002，高层建筑混凝土结构技术规程[S]．

[5] JGJ 3―2010，高层建筑混凝土结构技术规程[S]．

[6] 罗福午.建筑结构质量监督与控制[M].北京：中国建筑工业出版社，2007.

[7] 张相庭.高层建筑抗风抗震设计计算[M].北京：中国建筑工业出版社，2007.

篇10

关键词：高层建筑；钢筋混凝土结构；结构设计；抗震；结构体系

中图分类号：TU375 文献标识码：A

一、高层建筑结构的特点

多层与高层建筑结构的相同点有：都是承担竖向荷载和水平荷载作用，设计原理和设计方法也是基本是相同的，不同点是在高层建筑中，需要用来抵抗外荷载（特别是水平荷载）的结构材料更多，因此高层建筑结构设计的主要问题就是抗侧力结构的设计，设计抗侧力结构时也就有更多要求了。实践证明在建筑物的高度越大，水平力作用下结构设计的优化程度对材料用量的影响也就越大，特别是在地震地区，地震作用给高层建筑带来的危害也要比多层建筑的危害大，因此，应该更加重视高层建筑结构的抗震设计。从结构特点看，凡是水平荷载起主要作用的建筑就可以认为进入了高层建筑结构的范畴了，水平荷载主要是地震作用和风荷载为主，在地震区基本上就是地震荷载起主控作用。

二、高层建筑结构抗震设计要素

1 正确选择合理的抗侧力结构体系

其实高层建筑结构设计的重中之重就是设计抗侧力结构。高层建筑基本的结构构件是梁、柱、支撑、墙和墙组合的筒，用这些构件可以组成高层建筑众多的抗侧力结构。

（1）框架结构：框架结构由梁、柱通过节点组成的结构单元，框架只能在自身平面内抵抗侧向力，必须在两个正交的主轴方向设计框架以抵抗各个方向的侧向力。抗震框架结构的梁柱不允许铰接，必须采用刚接，使梁端能传递弯矩，同时使结构具有良好的整体性和较大的刚度。抗震设计的框架结构不宜采用单跨框架。抗震设计时，若采用砌体填充墙，填充墙的布置应避免形成上、下层刚度变化过大，避免形成短柱，尽可能对称布置，以减小偏心造成的扭转；砌体墙的抗侧刚度大、变形能力小，混合使用不利于结构抗震。（2）剪力墙结构（也称抗震墙结构）：剪力墙结构承受竖向荷载和抵抗水平荷载是通过钢筋混凝土墙（亦抗震墙）来实现的，采用现浇钢筋混凝土，整体性好，承载力及侧向刚度大。剪力墙的延性设计的好坏直接影响着它的的抗震性能。在以往的地震灾害中，剪力墙结构的的震害一般比较轻。（3）框架―剪力墙结构：框架―剪力墙结构体系就是把框架和剪力墙两者结合起来，共同抵抗竖向荷载和侧向力，相互弥补，从此产生更好的结构效果。框架―剪力墙结构既有框架结构的特点，又具备剪力墙结构的优点。剪力墙刚度大主要承担层间剪力，而框架的延性要好一些，在遭遇地震作用下，先屈服剪力墙的连梁，这样是剪力墙的刚度会减小，剪力墙抵抗的层间剪力会转移到框架上，框架利用足够的承载力和延性来抵抗地震作用，那么这两种抗侧力结构的优势可以充分发挥出来，在遭遇地震作用时避免严重破坏甚至倒塌。因此建造较高的高层建筑通常采用这种结构型式，目前在我国得到广泛的应用。要根据所设计的建筑高度，是否需要抗震设防及抗震设防烈度等因素，选择一个与其匹配的、经济的结构体系，是结构效能得到充分发挥，建筑材料也能充分的被利用，最终会形成完美的结构设计。

2 正确认识高层建筑的受力特点

高层建筑可以简化成一个竖向悬臂结构，结构轴向力主要是垂直荷载所产生的，它与建筑物高度是一次方的关系；结构的弯矩则是由侧向力所产生，弯矩与建筑物高度是二次方的关系。由此可以看出，在高层结构中，垂直荷载的影响不如侧向力影响大，结构设计的控制因素也就是侧向力，结构除了应有较大的强度来抵抗侧向力产生的弯矩、剪力以及拉应力和压应力，同时结构还要具备足够的刚度，使随着高度增加所引起的侧向变形限制在结构允许范围内。

3 建筑体型和结构总体布置

建筑体型和结构总体布置在高层建筑的设计中也特别重要。建筑的平立面表现的是建筑体型，结构构件的平面布置和竖向布置反映的就是结构的总体布置，布置结构构件应该根据结构抵抗竖向荷载、抗风、抗震的要求来布置。结构平面布置对称、均匀并且有较好的抗扭刚度。结构竖向布置也要均匀，结构的刚度、承载力和质量分布均匀，无突变。

4 高层建筑结构的抗震设计

抗震概念设计在高层建筑抗震设计中很重要，结构抗震设计复杂性，并且有许多不确定和不确知的因素，所以很难精确地计算出结构的抗震能力，准确的得到结构在地震作用下的真实反映更是难上加难。因此对于结构的抗震设计，细致的计算分析和抗震概念设计都是非常重要的。

在地震作用下特别不规则结构的薄弱部位容易造成震害的地方可以用防震缝将其划分为若干个独立的抗震单元，使各个结构单元成为规则的结构，抗震缝两侧结构类型不同时按照需要较宽防震缝的结构类型和较低房屋高度确定缝宽。

地震区建筑进行抗震设计时，除了应保证结构满足承载力及侧翼限制要求外，还应满足延性要求和具有良好的耗能性能，要实现“中震可修，大震不倒”的原则这是基本措施。钢筋混凝土结构要实现延性结构必须通过良好的延性设计。抗震高层建筑的延性通过合理选用结构体系、合理布置结构、对构建及其节点采取各种构造措施等才能实现，施工质量的良莠对结构的延性也有很大的影响。延性设计不是通过计算实现的，所以，保证结构的延性要通过抗震机构的抗震等级要求及加强构造措施等方法。

必须保证梁、柱、墙构建均具备足够的延性，这样钢筋混凝土结构才能具有一定的延性，才能设计出延性框架和延性剪力墙。“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强节点弱构件”是框架结构应遵循的设计原则，截面尺寸的合理选择，柱轴压比，剪跨比，箍筋选配的控制，以及核芯区的构造措施都是框架结构抗震设计的重要内容。框架―剪力墙结构和剪力墙结构设计为实现延性设计应符合“强墙弱梁，强剪弱弯”原则，还应该限制墙肢轴压比和墙肢设置边缘构件提高剪力墙的抗震性能，并且加强重点部位。

结语

通过了高层建筑的受力特点、结构体系、结构布置、抗震设计等多方面的规定，在保证结构安全的前提下，尽可能将结构设计做到最合理、最经济和最优化。

参考文献

[1]GB50010-2010，混凝土结构设计规范[S].

[2]GB50011-2010，建筑抗震设计规范[S].