建筑抗震设计的基本要求范文

导语：如何才能写好一篇建筑抗震设计的基本要求，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；抗震；设计

为了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，从而制定了《建筑抗震设计规范》，在最新修订规范中，在第三章第10节中提出了建筑抗震性能化设计，本文主要针对这一内容进行探讨。

一、建筑抗震性能化设计的提出

建筑抗震性能化设计在本质上应该采用反映谱理论以及结构能力设计的原则，既是用三个不同概率水准，两个阶段设计来体现出遇到小型地震不坏、遇到中型地震可以维修、遇到大型地震可以不倒塌的基本设防目标。但是这种设计方法依旧存在着许多的不足，因为地震是一个不能确定的地壳活动，就现在世界的科技手段还不能够准确的预测地震的发生时间和规律。地震具有强大的能量，破坏力超强，由于地震的不稳定性，使我们很难准确的了解建筑结构的抗震需求，然而采用反映谱理论的方法，有效的降低了地震作用计算的结构内力。

上个世纪七十年代，人们在总结了地震灾害经验中发现，建筑抗震设计对建筑的重要性，1990年1月份开始施行《建筑抗震设计规范》GBJ11-89中所列出的设计理念，在实际建筑工程设计中提高结构抗震能力方面发挥了重要的作用。在这一阶段，将设计理念应用于实际工程中取得了良好的效果，同时随着建筑行业的发展，发现早期建筑规范的内容还不够全面，所以在2002年1月对《建筑抗震设计规范》进行了更新，使得规范更加的全面，并增加了“建筑抗震性能化设计”。

在上个世纪九十年代，国外和国内工程界开始研究基于性能的抗震设计理念，其特点是：抗震设计从宏观定性的目标向具体量化的多重目标过渡，并由业主选择性能目标，对结构的抗震性能水准进行深入的分析，通过专家论证，反复进行修改，从而确定抗震设计。

现如今的抗震设计，一般都是按照现行《建筑抗震设计规范》所编制的条款进行的设计，比如结构的选型、地震作用的计算、房屋高度的限制、抗震等级选择等等。

二、建筑抗震性能化设计的计算要求

如上图所示，通过地震水准的三种情况，分析在情况发生过程中其性能所体现出来的程度，并根据这种程度的整体状态进行分析模拟。

1、模型分析

正确合理的反映地震作用的传递途径，建筑在不同地震动水准下是否整体或分块处于弹性工作状态。

2、弹性分析模拟

采用线性方法，弹塑性分析可根据性能目标所预期的结构弹塑性状态，分别采用增加阻尼的等效线性化方法以及静力或者动力非线性分析方法。

3、结构非线性分析模拟

结构非线性分析模拟与弹性分析模拟相对比较可以进行简化，但是二者在多遇地震的线性分析结构应该基本相同。

通过两个途径可以改善建筑物的抗震性能：一是针对结构平面布置的不规则性，调整局部构建的截面抗弯刚度，实现结构整体刚度内在的规则分布；二是采用被动耗能减震技术，通过设置阻尼器，为结构提供附加阻尼。

三、建筑抗震性能化设计的基本要求

1、选定地震动水准

对设计使用年限50年的结构，可以选用规范的多遇地震、设防地震和罕遇地震的地震作用。其中，设防地震的加速度应该按照《建筑抗震设计规范》中的抗震设防烈度和设计基本地震加速度值的对应关系进行设计，如图所示：

对设计使用年限超过50年的结构，应该考虑其实际效用，并经过专门的研究后对地震作用做出适当的调整。

2、选定性能目标

建筑抗震性能目标的选定是对于不同地震动水准的预期损坏状态或者使用功能，不低于抗震设防的基本目标。即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者不需要进行修理就能够继续使用；当遭受相当于本地区抗震设防烈度的设防地震影响时，有可能发生损坏，但是经过一般的修理仍然可以继续使用；当遭受高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震影响时，不致倒塌或者危及生命。

3、选定性能设计指标

设计应选定分别提高结构或者关键部位的抗震承载力、变形能力或者同时提高抗震承载力和变形能力的具体指标，尚应计及不同水准地震作用取值的不确定性而留有余地。

总结：

总而言之，建筑抗震性能化设计，具有着很强的灵活性和针对性，当前我国建筑行业应用抗震技术主要还是在高层建筑方面或者是特别复杂的建筑，在一般的建筑工程设计上还没有得到广泛的应用，但是随着工程设计的不断创新，建筑抗震性能化设计最终会逐步的走向成熟。

参考文献：

[1] Anil K Chopera. Estimating Seismic Demands for Performance-Based Engineering of Buildings//13 thWorld Conference on Earthquake Engineering. Canada : 2004 : 5 007

[2] 汤保新, 叶列平, 陆新征. 丙类与乙类设防RC框架结构抗地震倒塌能力对比[J]. 建筑结构学报, 2011,(10)

[3] 姜有生. 中小学建筑抗震设计若干问题[J]. 青海师范大学学报(自然科学版), 2011,(03).

[4] 罗丹, 谷学东, 高夕良, 龙波. 《建筑抗震设计规范》设计方法相关问题的讨论[J]. 四川建筑, 2011,(04)

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Abstract: The earthquake building has been building design and construction of the key, structural engineers for structural analysis and design according to the seismic design requirements, its goal is to make the structure to achieve the best in terms of strength, stiffness, ductility and energy dissipation capacity, so as to realize the economic " no damage in small earthquake, repairable under moderate earthquake, earthquake does not fall " purposes. This paper introduces the analysis of seismic design theory, and proposes to improve the seismic performance of short column and ensure ductility of structure anti-seismic measures.

Key words: architectural design; anti-seismic;

中图分类号：TU2

一、建筑抗震设计的理论分析 1、建筑结构抗震规范。建筑结构抗震规范实际上是各国建筑抗震经验带有权威性的总结，是指导建筑抗震设计(包括结构动力计算，结构抗震措施以及地基抗震分析等主要内容)的法定性文件它既反映了各个国家经济与建设的时代水平，又反映了各个国家的具体抗震实践经验。它虽然受抗震有关科学理论的引导，向技术经济合理性的方向发展，但它更要有坚定的工程实践基础，把建筑工程的安全性放在首位，容不得半点冒险和不实。正是基于这种认识，现代规范中的条文有的被列为强制性条文，有的条文中用了“严禁，不得，不许，不宜”等体现不同程度限制性和“必须，应该，宜于，可以”等体现不同程度灵活性的用词。   2、抗震设计的理论。拟静力理论：是20世纪10~40年展起来的一种理论，它在估计地震对结构的作用时，仅假定结构为刚性，地震力水平作用在结构或构件的质量中心上。地震力的大小当于结构的重量乘以一个比例常数(地震系数)。反应谱理论：是在加世纪40~60年展起来的，它以强地震动加速度观测记录的增多和对地震地面运动特性的进一步了解，以及结构动力反应特性的研究为基础，是加理工学院的一些研究学者对地震动加速度记录的特性进行分析后取得的一个重要成果。动力理论：是20世纪70－80年广为应用的地震动力理论。它的发展除了基于60年代以来电子计算机技术和试验技术的发展外，人们对各类结构在地震作用下的线性与非线性反应过程有了较多的了解，同时随着强震观测台站的不断增多，各种受损结构的地震反应记录也不断增多。进一步动力理论也称地震时程分析理论，它把地震作为一个时间过程，选择有代表性的地震动加速度时程作为地震动输入，建筑物简化为多自由度体系，计算得到每一时刻建筑物的地震反应，从而完成抗震设计工作。

二、提高短柱抗震性能设计的应对措施 有抗震设防要求的高层建筑除应满足强度、刚度要求外，还要满足延性的要求。钢筋混凝土材料本身自重较大，所以对于高层建筑的底层柱，随着建筑物高度的增加，其所承担的轴力不断增加，而抗震设计对结构构件有明确的延性要求，在层高一定的情况下，提高延性就要将轴压比控制在一定的范围内而不能过大，这样则必然导致柱截面的增大，从而形成短柱，甚至成为剪跨比小于1.5的超短柱。众所周知，短柱的延性很差，尤其是超短柱几乎没有延性，在建筑遭受本地区设防烈度或高于本地区设防烈度的地震影响时，很容易发生剪切破坏而造成结构破坏甚至倒塌。 混凝土短柱的延性主要受轴压比的影响，同时配箍率、箍筋的形式对混凝土短柱的影响也很大。高层混凝土结构短柱，特别是结构低层的混凝土短柱，其轴压比很大，破坏时呈脆性破坏，其塑性变形能力很小。提高混凝土短柱的抗震性能，主要也就是提高混凝土短柱的延性。因此，可以从以下几方面着手，采取措施提高混凝土的抗震性能。

1、提高短柱的受压承载力。提高短柱的受压承载力可减小柱截面、提高剪跨比，从而改善整个结构的抗震性能。减小柱截面和提高剪跨比，最直接的方法就是提高混凝土的强度等级，即采用高强混凝土来增加柱子的受压承载力，降低其轴压比；但由于高强混凝土材料本身的延性较差，采用时须慎重或与其他措施配合使用。此外，可以采用钢骨和钢管混凝土柱以提高短柱的受压承载力。 2、采用钢管混凝土柱。钢管混凝土是套箍混凝土的一种特殊形式，由混凝土填入薄壁圆形钢管内而形成的组合结构材料。由于钢管内的混凝土受到钢管的侧向约束，使得混凝土处于三向受压状态，从而使混凝土的抗压强度和极限压应变得到很大的提高，混凝土特别是高强混凝土的延性得到显著改善。同时，钢管既是纵筋，又是横向箍筋， 其管径与管壁厚度的比值至少都在90以下，相当于配筋率2至少都在4.6%。 当选用了高强混凝土和合适的套箍指标后，柱子的承载力可大幅度提高，通常柱截面可比普通钢筋混凝土柱减小一半以上，消除了短柱并具有良好的抗震性能。 3、采用分体柱。由于短柱的抗弯承载力比抗剪承载力要大得多，在地震作用下往往是因剪坏而失效，其抗弯强度不能完全发挥。因此，可人为地削弱短柱的抗弯强度，使抗弯强度相应于或略低于抗剪强度，这样，在地震作用下，柱子将首先达到抗弯强度，从而呈现出延性的破坏状态。分体柱方法已在实际工程中得到应用。人为削弱抗弯强度的方法，可以在柱中沿竖向设缝将短柱分为2或4个柱肢组成的分体柱，分体柱的各柱肢分开配筋。在组成分体柱的柱肢之间可以设置一些连接键，以增强它的初期刚度和后期耗能能力。一般，连接键有通缝、预制分隔板、预应力摩擦阻尼器、素砼连接键等形式。

三、保证结构延性能力的抗震措施        合理选择了结构的屈服水准和延性要求后，就需要通过抗震措施来保证结构确实具有所需的延性能力，从而保证结构在中震、大震下实现抗震设防目标。系统的抗震措施包括以下几个方面内容：        1、“强柱弱梁”：人为增大柱相对于梁的抗弯能力，使钢筋混凝土框架在大震下，梁端塑性铰出现较早，在达到最大非线性位移时塑性转动较大；而柱端塑性铰出现较晚，在达到最大非线性位移时塑性转动较小，甚至根本不出现塑性铰。从而保证框架具有一个较为稳定的塑性耗能机构和较大的塑性耗能能力。        2、“强剪弱弯”：剪切破坏基本上没有延性，一旦某部位发生剪切破坏，该部位就将彻底退出结构抗震能力，对于柱端的剪切破坏还可能导致结构的局部或整体倒塌。因此可以人为增大柱端、梁端、节点的组合剪力值，使结构能在大震下的交替非弹性变形中其任何构件都不会先发生剪切破坏。        3、抗震构造措施：通过抗震构造措施来保证形成塑性铰的部位具有足够的塑性变形能力和塑性耗能能力，同时保证结构的整体性。        这一系统的抗震措施理念已被世界各国所接受，但是对于耗能机构却出现了以新西兰和美国为代表的两种不完全相同的思路。首先，这两种思路都是以优先引导梁端出塑性铰为前提。

不需要被塑性力学的机构概念所限制，只要能在大震下实现以下的塑性耗能机构，就能保证抗震设计的基本要求：①以梁端塑性铰耗能为主；②不限制柱端塑性铰出现（包括底层柱底），但是通过适当增强柱端抗弯能力的方法使它在大震下的塑性转动离其塑性转动能力有足够裕量；③同层各柱上下端不同时处于塑性变形状态。我国的抗震措施中对耗能机构的考虑也基本遵循了这一思路，采用了“梁柱塑性铰机构”模式，而放弃了新西兰的基于塑性力学的“理想梁铰机构”模式。        抗震设计中我们为了避免没有延性的剪切破坏的发生，采取了“强剪弱弯”的措施来处理构件受弯能力与受剪能力的关系问题。值得注意的是，与非抗震抗剪破坏相比，地震作用下的剪切破坏是不同的。         延性对抗震来说是极其重要的一个性质，我们要想通过抗震措施来保证结构的延性，那么就必须清楚影响延性的因素。对于梁柱等构件，延性的影响因素最终可归纳为最根本的两点：混凝土极限压应变，破坏时的受压区高度。影响延性的其他因素实质都是这两个根本因素的延伸。在抗震设计中为保证结构的延性，常常采用以下措施：控制受拉钢筋配筋率，保证一定数量受压钢筋，通过加箍筋保证纵筋不局部压屈失稳以及约束受压混凝土，对柱子限制轴压比等。

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关键词：村镇建筑 抗震设计 砖木石结构 建筑震害

我国村镇建筑震害情况我国村镇发生地震的概率远远高于大中城市，我国大陆历史上震级大于8级的强地震共有17次，只有1976年7.8级唐山地震主要发生在城市，其它的16次均发生在农村乡镇,我国农村经济落后，目前我国村镇居民的住房仍多以土木、砖木结构为主，居民房屋在设计、建设等方面存在较多问题，房屋抗震性能与城市房屋相差悬殊,因此，对我国目前70%以上人口生活的农村地区，一些地震震级虽然不太高，损失的几乎是全部的财产。例如2008年的四川汶川8.0级地震及2010年青海玉树7.1级地震重灾区主要都集中到村镇，而房屋建筑破坏是地震造成巨大损失的主要原因。因此探讨行之有效的提高村镇建筑整体抗震能力的途径,是当前建筑抗震领域亟待研究的问题。

一、村镇建筑概况

村镇建筑通常自行建造、未经正规设计、材料强度低(如生土、砌体、石结构)、结构整体性差、房屋各构件之间连接薄弱、施工质量差、使用时间长等问题。由于农民观念陈旧,抗震防灾意识淡薄，对房屋抗震知识知之甚少，自建住宅一般没有考虑抗震设防。主要原因是农村经济发展不平衡，农村居民多以自建为主，以当地泥工、木工师傅为技术骨干，施工技术力量薄弱，大部分无专业技术人员指导，大量村镇建筑没有进行抗震设计并未采取抗震措施，建筑抗震能力很弱，6度时墙体就可产生开裂，7度时即可能出现中等破坏，8度时则会大量严重破坏甚至倒塌。

二、村镇民居的结构类型与震害特点

我国村镇建筑所采用的结构类型与当地的经济发展状况、民俗与传统习惯密切相关，并具有明显的地域特点。大多数农村建筑仍为传统的土木石砖类结构，乡镇和经济发达的东部沿海地区农村中有现代砖混结构和钢筋混凝土框架结构建筑。

村镇民居按承重构件的材料，可分为以下几种主要结构类型：村镇生土房屋、村镇木结构房屋、村镇石结构房屋、村镇砖结构房屋、村镇(土木石砖)混合结构房屋。

生土房屋在我国西北地区农村较多，西南、华北等贫困地区农村也有采用。生土房屋抗震能力最低，6度地震就可造成相当数量的破坏，7度地震时有一定数量的严重破坏和倒塌，8度地震时则多数破坏达到不可修复程度，9度地震时则基本全部倒塌。倒塌造成的人员伤亡最大。

木构架承重房屋在我国各地均有采用，围护墙为土坯墙、夯土墙或砖墙。穿斗木构架房屋在我国西南地区较多。这类房屋的主要震害是墙倒架歪，也有部分房屋完全倒塌，人员伤亡和经济损失较生土墙承重房屋轻。

石结构房屋由石墙承重，按墙体所采用的石材可分为料石和毛石房屋，有木屋盖和钢筋混凝土楼(屋)盖，也有采用石板楼(屋)盖。石结构房屋在我国东南沿海以及山区较多采用，地域分布也较广。1～3层居多，也有4～5层的。毛石墙体用粉质粘土泥浆砌筑，粘性差，墙体松散。当地群众说，这种墙体承重房屋的抗震能力还不如土坯墙房屋。

砖墙木屋盖房屋震害主要特点是墙体出现斜裂缝或X裂缝，屋檐处、外墙上角部位开裂，纵墙外闪塌落等。地震现场调查表明，采取一定抗震措施的砖墙木屋盖房屋具有较强的抗震能力。

村镇砖混结构房屋主要是学校、影剧院、医院、乡镇政府机关、民居等建筑，临街面的商业用房也有部分为砖混或底层框架房屋。这类房屋在抗震方面存在的主要问题是砂浆强度普遍较低，施工质量差，门、窗间墙的宽度达不到抗震规范要求等。震害调查表明，凡按照抗震规范设计与施工的砖混房屋，其抗震能力均可以达到“小震不坏，中震可修，大震不倒”的设防目标。

三、村镇房屋建筑和结构设计要求

1 村镇民居建筑抗震设计要求：房屋体型应尽量简单、规整，平面不宜局部突出或凹进，立面不宜高度不等。

2 村镇民居结构抗震设计要求：

(1)纵横墙的布置宜均匀对称，在平面内宜对齐，沿竖向应上下连续；在同一轴线上，窗间墙的宽度宜均匀。

(2)抗震墙洞口宽度限制。

(3)烟道、风道和垃圾道不应削弱承重墙体。

(4)楼梯间不宜设在房屋的尽端和转角处，且不宜设置悬挑楼梯。

(5)不应采用无锚固的钢筋混凝土预制挑檐。

(6)同一房屋不应采用木柱与砖柱、木柱与石柱混合的承重结构；也不应在同一高度

采用砖墙、石墙、土坯墙、夯土墙等不同材料墙体混合的承重结构。

3 场地抗震要求：尽可能避开条状突出的山嘴、高耸孤立的山丘以及非岩质的陡坡，丘陵地区及河、湖岸边，砂土液化和软弱土场地。

4 地基与基础抗震要求：避免房屋产生不均匀沉降。砖基础应采用实心砖水泥砂浆砌筑；毛石基础应采用水泥砂浆砌筑。

参考文献

[1]国家标准，建筑抗震设计规范GB50011-2010，北京：中华人民共和国住房和城乡建设部，2010年

[2]国家标准，砌体结构设计规范GB50003-2001，北京：中华人民共和国建设部，2002年

[3]国家标准，砌体工程施工质量验收规范GB50203-2002，北京：中华人民共和国建设部，2002年

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关键词：房屋建筑结构设计；概念；应对措施

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

随着社会经济的不断进步，建筑业也逐渐开始出现巨大的发展变化，这就使得房屋建筑设计的基本要求变得复杂，在建筑设计方面通常要求立面造型应当新颖，平面布置应当独特，并且要求具备较低的工程造价，建筑师本身也会追求个性，其中部分建筑师对于设备以及设计结构不够深入了解，尤其是对于有些设备、无结构的配合，方案设计师就容易出现违反设计规范导致后期结构很难进行布置的问题，使得施工图难以实施，给建设方造成一定的经济损失。

一、房屋建筑结构设计中的概念

1、结构的平面布置。建筑设计必须要充分符合抗震的概念设计要求，不应当采用不规则的相关设计方案，特别是对于高层建筑更是如此，建筑的平面布置在房屋建筑设计的过程中非常重要，能够直接反映出建筑的使用要求和功能，房间的布置和数量、楼电梯和通道的位置、墙体的布置以及柱子的距离等，都应当在建筑平面的布置图中明确表示出来，同时，由于建筑本身的使用功能不同，其每一个楼层的布置也会存在着一定差异，建筑平面上的墙体，主要包括外墙、内隔墙、填充墙、有一定刚度和强度的非承重内隔墙布置的不对称，柱子和墙体分布的不协调和不对称等都能够使得建筑物在发生地震时出现问题，对于抗震效果非常不利。当前在设计的过程中常常会出现细腰建筑，也就是典型的不规则平面建筑，这种建筑通常在多层和低层出现问题较少，在高层出现的问题相对较多，虽然细腰结构使用功能较好，但是对于抗震效果却非常不利，当发生地震灾害时，连接廊道一旦被破坏就会造成严重的后果，这就要求高层建筑的设计必须要严格遵守高规、抗规有关平面布置要求。

2、场地的选择。建筑工程项目在进行选址时必须要充分考虑到地貌地形等因素，尽量避开边坡和河岸的边缘、高耸的山丘、非岩质的陡坡等不利的地段，尽量避开软弱不均土层、液化土、软弱土层、饱和砂层等，如果不能避开，就应当采取相关的工程措施进行处理，选择处于平坦开阔地段的坚硬场地或者是均匀密实的中硬场地，在对工程项目进行选址工作时还必须要保证符合当地的相关规划设计要求和总体规划要求，不能挤占避难场所用地和应急疏散用地。

3、结构的构件。在对结构构件进行布置时必须要遵守强底层柱、强节点弱构件、强剪弱弯、强柱弱梁的原则，对于可能会造成结构薄弱的部位必须要采取相关措施有效提高其抗震的能力，图1为汶川地震时短柱被破坏的情况，作为生命的安全通道，楼梯间不应当设置于房屋的转角或者端部，不能设置比建筑物凸出的转角圆形楼梯间，禁止采用纯悬挑结构的相关楼梯间，尽量少做或者不做在地震过程中容易脱落和倒塌的建筑附属物。

图1汶川地震中某一错层框架结构刚度的突变破坏

二、房屋建筑结构设计的应对措施

1、结构平面图的设计。当建筑处于抗震设防烈度6度区域中时，如果根据建筑抗震的设计规范，就可以不做截面的抗震验算，但是必须要符合相关的抗震要求和措施要求，对于砌体结构来讲，一般不需要在软件当中建模，直接进行设计就可以，在进行设计时要考虑局部受压的问题，在时间允许的情况下输入建模较为合适，并且可以通过软件来对荷载进行导算，其中需要注意的是，在建筑处于抗震设防烈度7度及7度以上时，必须要通过输入软件建模来进行计算。

2、屋面结构图。当建筑为坡屋面时，其处理结构的方式主要有折板式和梁板式两种形式，其中梁板式比较适用于屋脊线及屋面坡度转折较为复杂、板跨度较大以及建筑平面不够规整的坡屋面，而折板式则比较适用于与之相反的条件，这两种形式的板都是偏心受拉构件，在板配筋时应当有全部或者部分板负筋拉通来抵抗拉力，梁板在折角处应当具备钢筋布置的示意图，坡屋面板平面的画法，一般要使用坡面的示意图来加大样图自身的表现方法，正确作图以及对房屋建筑结构进行设计的工作人员必须要具备空间概念，对建筑的意图和图纸能够充分明白，只有这样，其设计的图纸才能被施工人员领悟。

3、从结构的构造和计算上合理设计。在对底框砌体的结构进行验算时必须要注意，底部的剪力法只适用那些刚度较为均匀的结构，对于具备薄弱层的框架混合结构应当充分考虑到塑性集中变形的影响，低层框架的混合结构其剪力分配不能只是简单按照框架抗震墙方法，应当采取双保险方法，使抗震墙能够承担全部的剪力，框架按照刚度的比例来承担剪力，对于连续板的计算不能简单采用单向板计算的方法加以代替，在双向板进行查表计算时，对于材料泊松比所造成的影响也要加强重视，尽量避免荷载计算出现错误。

结语：房屋的建筑设计在建筑抗震设计中具有非常重要的作用，建筑抗震设计同建筑设计之间存在着密切的关系，对于建筑抗震能够起到非常重要的基础作用，优良的房屋建筑抗震设计应当建立在结构设计和建筑设计相互配合的基础上，因此，建筑设计人员必须要对建筑设计重要性高度重视起来。使其能够在抗震设计当中充分发挥出建筑设计应当有的作用。

参考文献：

[1]. 田化. 通过某教学楼的结构设计浅析《建筑抗震设计规范》与GB50011-2010和GB50011-2001(2008版)的区别[J]. 福建建筑. 2011.(09)

[2]. 刘军进,肖从真,王翠坤,徐自国,田春雨,陈凯. 复杂高层与超高层建筑结构设计要点[J]. 建筑结构. 2011.(11)

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关键词： 高层结构，地震荷载，概念设计

我国是地震高发地区，如2008 年的汶川大地震和2010 年玉树地震都造成大量的房屋倒塌，不仅使经济遭到损失而且人员也有很多伤亡，同时也看到很多房屋尤其是高层建筑在巨大的灾难面前经受住了严峻的考验，这说明只要严格按照抗震设计规范来建造的建筑是能保障人民的生命财产安全的。然而高层建筑在地震时的损坏还是超出了我们的预期，因此高层建筑抗震设计是建筑物安全考虑的重要问题。现在我们抗震规范要求“小震不坏，中震可修，大震不倒”的三个水平的设防目标，以上是建筑设计抗震最低要求，而我们在进行高层建筑结构抗震设计中，要结合地区烈度及等级来考虑高层建筑抗震要求，其中下面几个方面是优先考虑的。

1 建筑抗震的理论分析

拟静力理论。拟静力理论是20世纪10～40年展起来的一种理论，它在估计地震对结构的作用时，仅假定结构为刚性，地震力水平作用在结构或构件的质量中心上。地震力的大小当于结构的重量乘以一个比例常数（地震系数）。

反应谱理论。反应谱理论是在加世纪40～60年展起来的，它以强地震动加速度观测记录的增多和对地震地面运动特性的进一步了解，以及结构动力反应特性的研究为基础，是加理工学院的一些研究学者对地震动加速度记录的特性进行分析后取得的一个重要成果。

动力理论。动力理论是20世纪70-80年广为应用的地震动力理论。它的发展除了基于60年代以来电子计算机技术和试验技术的发展外，人们对各类结构在地震作用下的线性与非线性反应过程有了较多的了解，同时随着强震观测台站的不断增多，各种受损结构的地震反应记录也不断增多。进一步动力理论也称地震时程分析理论，它把地震作为一个时间过程，选择有代表性的地震动加速度时程作为地震动输入，建筑物简化为多自由度体系，计算得到每一时刻建筑物的地震反应，从而完成抗震设计工作。

2 高层建筑抗震概念设计

目前我们对地震还知之甚少，建筑结构抗震设计理论目前还是以试验与简化后的理论结合来制定的，还有不少不足和待完善的地方，所以在结构抗震设计时常常通过软件数值计算，但只能从局部来解决。而结构抗震概念设计的目标是建筑物的整体结构在地震时能够发挥耗散地震能量的作用，通过结构合理布局，选择延性好，耗能强的结构体系来达到抗震设防目标。就是我们常说的强柱弱梁，强剪弱弯，强节点弱构件，这就要求我们考虑以下几个方面： 1） 要求采用受力明确，传力简单的结构体系； 2） 采取相应的抗震构造措施如加构造柱，圈梁，加强层，转化层等来达到抗震要求； 3） 选取合适强度同时有良好延性的建筑材料以及正确施工技术实现对高层建筑结构体系抗震性能的合理控制。

3 场地与基础

地震造成建筑的破坏首先考虑场地与基础，因场地造成的工程的震害是很难恢复以及处理的，对于场地选择尽可能避开断裂带和不利地段（ 如软弱土，液化土，高耸孤立的山丘，半挖半填地基，断层破碎带等） ，如避免不了就要对场地地基进行加固处理（ 如换土垫层法，重锤夯实法，强夯法，振动水冲法，深层挤密法，沙井预压法等） ，所以尽可能挑选对建筑抗震有利的地段（ 如开阔平坦地带的坚硬场地或者密实均匀中硬场地） ，不仅有利于建筑抗震性能而且经济合理。对高层建筑抗震地基优先选择浅基础，并且同一结构体系不宜设在不同性质的地基上，同一建筑不宜采取两种以上的不同基础，同时要考虑建筑结构上部体系与地基基础相互作用关系。

4 选择良好的抗震结构体系

1） 高层建筑结构抗震体系选择不同于其他建筑布局，除了简单合理的结构布置，考虑其规则与对称，避免出现扭转与失衡情况，因此竖向结构布置应有规则的均匀变化，从上而下结构刚度逐渐变小，如果由于建筑要求而发生平面，刚度以及承载力局部的突变变为不规则体系时，我们要根据地震规范与高规以下几个方面来判断其是否规则： a. 扭转不规则； b. 抗扭刚度弱； c. 层刚度小； d. 平面不规则； e. 楼板不规则； f. 竖向刚度不规则，满足其中一项为不规则，满足其中三项为特别不规则，对于不规则结构要采取抗震措施来加强薄弱层的抗震性能，要进行超限高层建筑高层抗震设防的专项审查，此外对于多项指标超过抗震规范3. 4. 4 条为严重不规则建筑，应该与建筑设计人员沟通最好改变设计方案。2） 多道抗震设防。控制同一结构各构件或部件在地震中损坏或形成塑性铰的顺序而成的多道防御系统，使整个结构坏而不倒。为了避免因局部失效或者薄弱层而引起结构的破坏，要求结构体系由延性好的不同结构体系形成刚性的超静定结构来共同工作以抵抗地震破坏。要求结构体系良好的整体性和变形能力，当第一道抗震防线遭受超过它设防要求而破坏，第二道防线作为下一道屏障对结构体系进行保护。如框架剪力墙体系既有框架又有抗震墙，抗震墙作为第一道防线，框架作为第二道防线。但如果抗震墙很少，结构就不是多道防线的结构体系。从以上可以看出房屋的倒塌由于抗侧力构件不能承受荷载作用力，当采用多道抗震设防时，可以适当降低第一道防线的控制能力，提高第二道防线抗震能力。3） 抗震薄弱层。薄弱层也是建筑抗震设计需重点关注的地方，根据材料的规格尺寸，刚度，变形能力，使用功能和建筑的美学的要求，致使建筑结构体系会突破常规要求，出现竖向和平面变化比较大的结构体系而成为相对的抗震薄弱环节，在罕见地震荷载作用下率先出现屈服，而发生弹塑性非线性变形，造成建筑的破坏，这里要强调三点： a. 薄弱层只是在强震情况下考虑的结构弹塑性变形问题。b. 要对结构从整体上进行受力分析，而避免只是考虑部分薄弱层受力与变形。c. 由于结构是不是薄弱层只是一个相对概念，因此常常因为设计施工或者材料的变化导致薄弱层的改变，在此控制薄弱层位置发生转移而又能达到它的变形能力，这是控制结构抗震性能最关键的。

5 非结构构件抗震设计

除承重结构以外的固定构件都是非承重结构，虽然非承重结构在建筑中只是附件非关键结构，但在屡次的震害过程中非结构造成的人员与财产损害已屡见不鲜了。非结构构件抗震要求以下几点： 1） 先分清哪些是非结构构件，如屋顶的装饰属于结构构件与否并不好界定，这种情况一般按结构构件处理。2） 非结构体系对结构体系影响，对于设备作用在其结构主体上的非结构构件应计算设备的重力，与结构柔性连接的非结构可以不计其刚度，但当有专门构造措施可计入抗震承载力，同时要考虑非结构上作用的力对建筑结构的作用，并且相互的联系要满足锚固要求。3） 非构件自身的地震力作用在其重心上，对于支撑在楼层和防震缝的两侧的非结构构件，要计入地震时支撑点之间相对的位移产生的作用效应，非构件在位移方向的刚度要根据其端部实际联系分别根据不同的连接方式采用不同的力学模型。

6 结语

高层建筑设计前的地质勘察是建筑是否成功的前提，接着根据地勘报告设计建筑方案是关键一步，建筑物设计是否有良好的抗震效果主要在建筑方案体现，接着是施工图设计，它是把建筑思想变为现实最重要的一步，也是高层建筑结构设计抗震性优劣的十分重要的具体体现，设计的基本要求要保证在“小震不坏，中震可修，大震不倒”基本目标，设计高层建筑物时，要注意建筑物的结构布置问题，尽量保证质心与刚心重合、重心与质心重合、刚心与重心重合的三心合一。这样能提高抗震效果，增强抵御地震的抗破坏性。总之提高高层建筑抗震性能要根据建筑的等级来考虑安全指数。从一开始地区规划，地质勘查以及后来的建筑结构设计，建造过程以及施工工艺等的选择这些都是控制高层建筑抗震效果的关键原因。

参考文献：

[1] 华颖. 抗震概念设计在高层建筑结构设计中的应用[J].中华民居，2013（ 6） ： 78-80.

篇6

在接受本刊采访时，中国工程院院士谢礼立称，地震灾害的本质是一种土木工程灾害，如果震前预防到位，可以确保在7级地震时杜绝死亡。

目前中国每年以土木工程为主的基础设施建设规模已超过世界上其他国家的总和。这一方面为增强中国土木工程的研究、设计和施工的总体水平提供了机遇，同时也提出了诸多要求。

其中最严峻的挑战是各种自然灾害和人为灾害的威胁。土木工程防灾减灾已经成为保障中国经济和社会可持续发展的重大需求。

“5·12”地震后，谢礼立曾提出，在中国五千年发展史中曾遭遇各种灾害，但危害极大、影响极广的土木工程灾害还未被充分认识。

从那时起到今天，5年过去了，中国的土木工程防灾减灾是否有了真正的成果？

农村自建房倒塌严重

根据目前芦山地震的情况，清华大学土木工程系教授、中国工程院院士陈肇元对《瞭望东方周刊》说，此次地震房屋倒塌主要在农村，问题出在房屋结构上。“农村的房屋实际上是有经验的泥瓦匠做的，而不是技术人员。每次地震都造成大量农村房屋倒塌。一定要提高国家管理体系，把管理触角深入农村，把精力放在改善房屋结构上。”

“长期以来，国家规范中对大梁、楼板、钢筋、混凝土等的做法都有要求。不过，直到2011年7月开始实施的新规范，才对房屋整体牢固性提出要求。而且这只是原则性要求，没有具体细则。”陈肇元解释说。

在他看来，如果房屋整体牢固性好，即使少些柱子也没关系，地震时至多是房屋出现裂缝。“从大的范围来看，如今所有的结构规范都是针对城镇，广大农村到现在都没有专业设计人员指导如何修建房子。”

“5·12”地震后，房屋的抗震能力、尤其是中小学教室抗震能力引起了国家重视。“中国房屋抗震等级相比其他国家偏低。国家特别提出中小学校舍要进行加固，尽管比其他国家要求低，也不至于倒塌。如果有倒塌，问题可能会出在管理、落实上。”陈肇元说。

清华大学土木工程系教授叶列平也认为，减少灾害措施主要工作要放在震前。“地震灾害最主要的还是工程灾害。房子不倒就没有灾害。之所以这次房屋倒塌主要集中在村镇，是因为村镇建筑没有纳入监管体系，都是自建房。”他对本刊记者说。

作为一名建筑抗震专家，叶列平曾参与“5·12”地震、玉树地震的调研工作。有人认为，“空心砖”优点是质轻、强度高、保温、隔音降噪性能好，缺点是承重能力差、抗震能力差。2011年3月10日云南盈江地震死亡的25人中，11人是在建筑物倒塌时被空心砖砸中。震后重建中，盈江县禁止以空心砖作为本地区房屋建筑材料。

叶列平告诉本刊，“空心砖”主要用于填充墙，对房屋整体抗震性能没有太大影响，至关重要的还是房屋整体建筑结构。

玉树震区一些政府机构和学校、住宅楼采用砖混结构，震中部分破坏甚至倒塌，部分表现较好。大部分民居采用混凝土空心砌块、土坯、木结构或几种材料混合使用砌筑而成，致使自建民居大量倒塌。

专家普遍认为，“5·12”震区农村自建房倒塌严重，是因为农村建筑以砖混结构为主，抗震能力低，其结构主要特点是，实心钻土砖承重、木瓦屋盖、楼板为预制空心板。

灾区有效实践土木工程减灾

谢礼立例举，造成土木工程灾害的主要原因包括：在土木工程的规划或建设中，不当的知识和技术，或不当的选址、设计、施工，以及不当的使用和维护，导致所建造的土木工程不能抵御突发的载荷，进而使土木工程失效和破坏，乃至倒塌。

他说，具有抗震能力的房屋较一般房屋成本增加10%到15%。

现在人们花很多钱装修房屋，而在谢礼立看来，应该把更多的钱用在抗震设防上。“房子质量涉及几个方面，第一是正确的选址；第二是正确的设防；第三是正确的设计；第四是正确的施工，不能偷工减料；第五，要用正确的材料。这都是保证房子抗震的基础。”他对《瞭望东方周刊》说。

2006年6月，甘肃省陇南市发生5级地震，陇南市文县临江镇东风村90%以上的房屋倒塌或严重毁坏，震后该村按照恢复重建规划，将整个村落搬迁到紧靠212国道的白龙江边进行重建。

全村重建地震安全农居73户，户均6间住房，县、乡政府从重建经费中给每户平均补助10500元，借款2500元，经政府协调由中国农业银行给每户贷款2000元以及通过世界银行项目给每户贷款5500元。

重建时，该村按照地震部门提供的当地抗震设防要求8度进行设防。完全按照农居地震安全工程标准进行规划、设计和施工，基础采用水泥毛石砌筑，以砖混和框架结构为主，按标准设置上下圈梁、过梁和构造柱，确保纵横墙体之间有必要的拉结，达到遭受6级左右地震不倒塌的基本要求。

按照同一抗震要求进行建设的，还有邻近的武都区外纳乡的李亭村和稻畦村。这3个村距“5·12”地震震中的平均距离约260公里，当地地震烈度也为8度，但这三个村住房完好无损，甚至连墙皮都没有开裂。

在谢礼立看来，“5·12”地震的另一个重要教训是，必须提高震区学校，特别是中小学建筑物的抗震能力。提高学校、医院等建筑物的抗震能力一般有两种方法：一是提高建筑物的设防水准，二是提高建筑物的重要性类别辅之以增强抗震措施。

在芦山地震中，加固的学校教室没有出现大面积倒塌。与此同时，澳门援建的芦山县人民医院引起了广泛关注，叶列平解释说，它运用了隔震结构，所以能在地震中安然无恙。“这种技术在‘5·12’地震后得到推广。‘5·12’地震后，房屋建设采用了多种技术，譬如在绵阳地区使用了消能减震结构。”

新版抗震设计规范有待落实

在陈肇元看来，建筑工程的抗震设防标准，首先与国家有关部门颁布的当地在地震发生时需要承受的基本地震烈度有关。

每次地震释放的能量是一定的，但受地震影响的强弱程度即地震烈度会随该地区离震中距离的远近、震中深度及地质条件等多种因素而变。

“地震烈度每增加1度，大体表示传到当地的地震地面运动的峰值加速度增加一倍，也就意味着，弹性阶段的建筑物受到的地震力要翻一番。”陈肇元说，至于设防烈度的取值大小，还需考虑国家的经济、物资供给能力和当地是否具备人类生存、活动条件等多种因素。

中国房屋建筑主体结构抗震设计采用了多目标抗震设防原则，规范规定的设防目标为“小震不坏，中震可修，大震不倒”。

关于建筑设计的抗震要求，中国至今仍只针对地震灾害，而且设防要求较低，也不强制要求占全国房屋建筑总面积三分之二的农村建筑物的抗震设防。

“5·12”地震后，住建部等部委了新的《建筑抗震设计规范》。在修订过程中，主要总结了“5·12”地震震害经验，对灾区设防烈度进行了调整，增加了有关山区场地、框架结构填充墙设置、砌体结构楼梯间、抗震结构施工要求的强制性条文，提高了装配式楼板构造和钢筋伸长率的要求。

谢礼立认为，和2001年的版本相比，修订后的《建筑抗震设计规范》对抗震概念设计的要求作了进一步、更符合实际的规定，使概念设计在工程中的应用更加具体地落到实处。

“然而，在中国目前尚没有一整套系统的结构抗震概念设计理论；结构工程师理论水平的不一致，导致概念设计在实际应用中方法多样，不能确保结构的安全耐久性。”他说。

参与这次修订的欧进萍此前曾详细研究过诸多中外建筑抗震设计规范，他在《地震工程灾害与防御- - -建筑抗震设计规范分析与比较》中指出，中国建筑抗震设计规范总体合理，但抗震设防水平略低于美国和欧洲。

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关键词：钢筋混凝土结构抗震设计 概念设计

引 言

我国是一个地震多发国家，地震区分布广大，很多城市位于地震区，70%以上的城市都应进行抗震设防。在建筑结构设计中，搞好抗震设计，提高其抗震能力，是预防和减轻地震灾害的有效途径。

一、地震产生的原因及影响

地震是人类在繁衍生息、社会发展过程中遇到的一种可怕的自然灾害。强烈地震常常以其猝不及防的突发性和巨大的破坏力给社会经济发展、人类生存安全和社会稳定、社会功能带来严重的危害。据统计，历史上各种自然灾害曾毁灭了世界各地52个城市，其中因地震而毁灭的城市有27个。地震之外的其它各种灾害，如水灾、火灾、火山喷发、风灾、沙灾、旱灾等毁灭的城市25座。因此，地震占灾害总数的52%。可见地震灾害确系“群害之首”。研究表明，在地震中造成人员伤亡和经济损失最主要的因素就是房屋倒塌及其引发的次生灾害(约占95%)。无数次的震害告诉我们，抗震设计是防御和减轻地震灾害最有效、最根本的措施。

根据科学研究造成地震的原因主要有几下几种：因为地下深处的大块岩石破裂、错动造成的构造地震；水库泄洪或者是油田注水等行为引发的诱发地震；还有地下的核爆炸或是炸药爆破等人为导致的人为地震。在这些原因中构造地震发生最频繁，对于地面的破坏也大，大约占了全球地震总数的百分之九十以上。

二、抗震设计概况

随着时代的发展需要，建筑物对抗震设计要求越来越高，所以国内外的一些学者开始了新的抗震设计研究，提出可以采用不同的措施来满足不同性能的建筑物。在我国，抗震规范采用三水准两阶段的设计方法。所谓的三水准就是指当建筑物结构受到地震作用时“小震不坏，中震可修，大震不倒”。两阶段中的第一阶段指的是通过对多遇地震烈度弹性地震作用下的结构截面强度验算，隐含着设防烈度地震作用下的变形验算，保证小震不坏和中震可修；第二阶段指的是通过对罕遇地震烈度地震作用下结构薄弱部位弹塑性变形验算，并采取相应的构造措施保证大震不倒。

基于强烈的地震作用，建筑物的构件出现弹性变形、开裂、屈服等被破坏的阶段，其中主要受力构件的破坏很大程度上会使整个建筑物整体倒塌。由于经济方面的考虑，除了极少数的构件发生开裂可能导致很严重的后果外，大多数的建筑结构在地震力作用下允许有开裂或者是非主要的受力构件的破坏，但是需要注意的是必须要使受力构件仍能发挥其一定的作用，确保建筑物稳定。

三、钢筋混凝土结构设计

在我国，抗震概念设计是钢筋混凝土结构抗震设计的基础，抗震概念设计是根据地震灾难和工程经验等因素形成的基本设计经验和设计理念。建筑物结构的抗震设计要有正确的抗震概念设计思想，再加上必要而且合理的抗震计算和构造措施。要做到抗震概念设计需要具备以下几点：

（1）建筑的外形要求简单、规则、对称，其质量和刚度的变化也要均匀。

（2）抗震结构体系, 应符合以下要求: ①具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径; ②结构布置应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(如抗剪、弯、压、扭能力) 、良好的变形能力(如延性)和消耗地震能量的能力(具有好的延性及阻尼) ； ④对于结构的薄弱部位应采取有效的措施予以加强; ⑤具有多道抗震防线； ⑥结构平面上两个主轴方向的动力特性宜相近;⑦具有合理的刚度和强度分布, 避免因局部削弱或突变形成薄弱部位, 产生过大的应力集中或塑形变形集中。

（3）抗震结构的各类构件之间应具有可靠的连接。

（4）抗震结构的支撑系统应能保证地震时结构稳定。

（5）非结构构件(维护墙、隔墙、填充墙) 要合理设置。

四、钢筋混凝土结构抗震体系

框架结构、剪力墙结构和框架剪力墙结构是常用的基本抗震结构体系。其性能分述如下:

（1）框架结构体系

通过准确计算和合理的设计，把框架结构做成某种延性框架。延性框架在强烈地震的作用下，可以通过先出现梁铰、后出现柱铰，这样的一种耗能机构耗散大量的地震能量，使结构的地震力减小，保证结构的安全。由于框架结构抗震刚度较小，造成的侧移值比较大，因此建造高度不宜太高。

（2）剪力墙结构体系

剪力墙结构侧向刚度较大，侧移变形小，抗震性能比纯框架结构好。但是需要注意的是，剪力墙中不论是墙肢还是连梁，它的截面特点是短而且高，所以这类构件对剪切变形相当敏感，容易出现裂缝，容易出现脆性的剪切破坏，因此需进行精心合理的设计，才能够使剪力墙具有良好的抗震性能和良好的延性能力。

（3）框架剪力墙结构体系

框架剪力墙结构体系是把框架和剪力墙结合在一起共同抵抗竖向荷载和水平荷载的一种体系，利用剪力墙的高抗侧力刚度和承载力，弥补框架结构抗侧刚度差，变形较大的弱点。层间变形上下趋于均匀，框架各层柱的受力也比较均匀。

在地震作用下，剪力墙承担了大部分剪力，框架只承担很小的一部分剪力，通常都是剪力墙先屈服，剪力墙屈服后将产生内力重分配，框架分配的剪力将会增大，如果地震作用继续增大，框架结构也会屈服，使之形成曲线分布吻合最好。

五、钢筋混凝土结构抗震设计的基本要求

（1）注意场地选择

建筑场地的地质条件与地形地貌对建筑震害有显著影响，从建筑抗震概念设计角度考虑，地震区的建筑宜选择有利地段，应遵循建筑抗震设计的有关要求，进行详细的场地评价并采取必要的抗震措施。

（2）选择合理的建筑体型

建筑物的平立面布置应尽量对称、规则、质量与刚度变化均匀，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。

（3）充分利用结构延性

设计时利用结构弹塑性阶段的性能抗御强震，通过结构一定限度内的塑性变形来消耗地震时输入结构的能量。如采用强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件的设计策略促使梁以受弯曲形式产生较大变形。

（4）处理好非结构构件

非结构构件的存在，会影响主体结构的阻尼和周期等因素，在地震中往往会先期破坏。因此，在结构抗震概念设计中，应特别考虑非结构构件设置对结构抗震的不利影响，应特别注意其与主体结构之间要有可靠的连接或锚固。

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【关键词】高层建筑；结构设计；抗震设计

0、引言

由于地震作用是一种随机性很强的循环、往复荷载，建筑物的地震破坏机理又十分复杂，存在着许多模糊和不确定因素，在结构内力分析方面，由于未能充分考虑结构的空间作用、非弹性性质、材料时效、阻尼变化等多种因素，计算方法还很不完善，单靠微观的数学力学计算还很难使建筑结构在遭遇地震时真正确保具有良好的抗震能力。建筑结构抗震设计的基本要求：抗震设计主要包括三方面的内容：概念设计，计算设计和构造设计。结构工程师按抗震设计要求进行结构分析与设计，其目标是希望使所设计的结构在强度、刚度、延性及耗能能力等方面达到最佳，从而经济地实现规范中要求的“小震不坏，中震可修，大震不倒”的目的。

1、从理论上分析高层建筑的抗震设计

建筑结构抗震规范实际上是各国建筑抗震经验带有权威性的总结，是指导建筑抗震设计，包括结构动力计算，结构抗震措施以及地基抗震分析等主要内容的法定性文件。它既反映了各个国家经济与建设的时代水平，又反映了各个国家的具体抗震实践经验。它虽然受抗震有关科学理论的引导，向技术经济合理性的方向发展，但它更要有坚定的工程实践基础，把建筑工程的安全性放在首位，容不得半点冒险和不实。正是基于这种认识，现代规范中的条文有的被列为强制性条文，有的条文中用了“严禁，不得，不许，不宜”等体现不同程度限制性和“必须，应该，宜于，可以”等体现不同程度灵活性的用词。

（1）拟静力理论。拟静力理论是20世纪10~40年展起来的一种理论，它在估计地震对结构的作用时，仅假定结构为刚性，地震力水平作用在结构或构件的质量中心上。地震力的大小当于结构的重量乘以一个比例常数即地震系数。

（2）反应谱理论。反应谱理论是在加世纪40~60年展起来的，它以强地震动加速度观测记录的增多和对地震地面运动特性的进一步了解，以及结构动力反应特性的研究为基础，是加理工学院的一些研究学者对地震动加速度记录的特性进行分析后取得的一个重要成果。

（3）动力理论。动力理论是20世纪70－80年广为应用的地震动力理论。它的发展除了基于60年代以来电子计算机技术和试验技术的发展外，人们对各类结构在地震作用下的线性与非线性反应过程有了较多的了解，同时随着强震观测台站的不断增多，各种受损结构的地震反应记录也不断增多。进一步动力理论也称地震时程分析理论，它把地震作为一个时间过程，选择有代表性的地震动加速度时程作为地震动输入，建筑物简化为多自由度体系，计算得到每一时刻建筑物的地震反应，从而完成抗震设计工作。

2、高层建筑的抗震结构设计理念

高层建筑的抗震要能做到：当遭遇第一设防烈度地震即低于本地区抗震设防烈度的多遇地震时，结构处于弹性变形阶段，建筑物处于正常使用状态。建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用。因此，要求建筑结构满足多遇地震作用下的承载力极限状态验算，要求筑的弹性变形不超过规定的弹性变形限值。当遭遇第二设防烈度地震即相当于本地区抗震设防烈度的基本烈度地震时，结构屈服进入非弹性变形阶段，建筑物可能出现一定程度的破坏。但经一般修理或不需修理仍可继续使用。因此，要求结构具有相当的延性能力不发生不可修复的脆性破坏。当遭遇第三设防烈度地震即高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震时，结构虽然破坏较重，但结构的非弹性变形离结构的倒塌尚有一段距离。不致倒塌或者发生危及生命的严重破坏，从而保障了人员的安全。因此，要求建筑具有足够的变形能力，其弹塑性变形不超过规定的弹塑性变形限值。

对建筑抗震的三个水准设防要求，是通过“两阶段”设计来实现的，其方法步骤如下：第一阶段：第一步采用与第一水准烈度相应的地震动参数，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层间位移角，使其不超过抗震规范所规定的限值；同时采用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：采用与第三水准相对应的地震动参数，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，使之小于抗震规范的限值。并采用必要的抗震构造措施，从而满足第三水准的防倒塌要求。

3、建筑设计和建筑结构的规则性

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设计方案。建筑及其抗侧力结构的平面布置宜规则、对称、整体性较好：建筑的立面和竖向抗拉力构件的截面尺寸和材料温度宜自下而上逐步减小，避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。对平面不规则和竖向不规则类型的建筑结构应按《抗震规范》要求进行水平地震作用计算和内力调整，并对薄弱部位采取有效的抗震措施。

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作为自动化立体仓库的重要组成部分，高层货架的设计、制造和安装直接关系到自动化立体仓库的质量和安全。《立体仓库焊接式钢结构货架技术条件》标准(JB／T5323－1991)规定了有轨巷道式高层货架焊接式钢结构货架制造、安装、验收的基本要求，适用范围为托盘单元货物载重量不超过2吨的焊接式钢结构货架。该标准颁布、贯彻已近20年，随着科学技术和自动仓库技术的发展，货架产品不断更新换代，而指导产品的标准却一成不变，早已不能满足实际需要，有必要予以修订。货架标准的制定与完善，可以起到指导企业生产的作用，有利于企业之间的良性竞争，有利于行业规范发展。

笔者结合多年来贯彻执行《立体仓库焊接式钢结构货架技术条件》标准中发现的问题，对该标准提出如下几点修订建议。

1　原标准对载重量的限制已不能适应广大客户的需求。自动化仓储货架的托盘单元货物的载重量已从十多年前的2吨发展到今天的10吨，超大型、超载重量的货架屡见不鲜，因此将货架载重量的适用范围扩大势在必行。

2　原标准中货架为焊接结构的范围限定太窄。现代自动化立体仓库的货架已不单单是焊接式结构，相当一部分采用组合装配式结构。虽然对高层自动仓库而言，焊接式货架的制造、安装精度更好，组合装配式货架的优势并不明显，但是，组合装配式货架可采用规模化生产、生产周期短、运输方便、整片重量轻、便于安装，同时又可满足使用要求，所以组合装配式货架也应列入此标准范围。

3　现行标准对高层货架的结构设计未给出任何规范。在高层货架结构的设计过程中，垂直载荷、水平载荷加载节点的简化形式以及安全系数的选取，对货架的结构形式和选材十分重要。因此，新标准应规范高层货架结构的设计和检验方法。

4　在货架结构设计过程中应增加对抗震的考虑。即，在货架结构抗震设计、计算过程中，对货架结构安全应按地域的不同，划分安全等级，建立安全等级与抗震等级的关系。另外，在设计过程中抗震烈度的取值应明确，应将建筑抗震设计标准贯彻到高层货架结构设计标准中。鉴于汶川地震的巨大破坏力，现在客户对货架结构的防震性能十分关注，按建筑抗震设计标准执行的话，本来某些地区的抗震设防烈度并不高，但是用户标书却把防震要求提到很高等级。正是由于货架标准中对防震等级没有明确规定，所以为了满足客户的要求，导致货架结构选材标号加大，无形之中增加了材料成本。

5　现行标准对货架结构受力后的变形未给出限定值。新制定的《托盘式货架》与《贯通式货架》标准都明确提出了对货架强度、刚度、稳定性的要求，对自动立体仓库货架更应给出相应标准。

6　现行标准的高层货架与建筑物的关系，基本都是针对分离式货架，没有涉及到库架合一的整体式货架。建议新标准对库架合一的整体式货架也给出相应的规范要求。

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【关键词】建筑；结构性能；抗震设计

新时期建筑行业发展面临了一个新的环境，国内建筑行业质量标准进一步提高，抗震设计是建筑工程规划的重点。目前，建筑行业的抗震理念为“小震不坏，中震可修，大震不倒”。考虑到这以目标，企业在抗震设计方案上进行了更新，不仅结合了建筑物实际结构的要求展开设计，也从未来区域地质环境的变化提供了多样性的抗震方案，这样才能维持建筑物结构的牢固性。

1基于性能的抗震设计理念

基于性能抗震设计的最终目的是改善建筑物的抗震能力，在提升其使用功能的同时降低风险的发生率。先进设计理念提出后，建筑行业的改革发展有了新方向，做好项目工程规划是企业首要考虑的问题。抗震设计的目的是保证建筑物的结构与非结构的细部构造设计，对原先设计的方案不断优化调整，以此完善不同的结构组合形式。近年来，国外先进的设计思想在国内得到推广，许多国外建筑师对抗震设计提出了新的理解，具体包括：建筑物整体结构的设计；建筑物性能水平，性能目标的合理确定；结构概念设计以及细部抗震构造措施；真实可靠的设计方案，对后期施工有一定的指导性。

2基于性能的抗震设计的基本要求

2.1水准方面

地震设防水准是抗震设计的第一个标准，要求设计人员能够结合外在环境的变化而设置水位参数值，以保证建筑物结构能够按照预期的状态竣工。地震设防水位的主要作用是调整建筑物的结构特点，以此完善不同构件的组合模式，从而增强建筑物的抗震性能。通俗的讲，抗震设计的水位可以为工程方案的建设提供参考，地震设防水准直接关乎结构的抗震能力。早期受到各方面条件限制，国内抗震设计的思想为“小震”、“中震”和“大震”三级设防水准，经过长期施工发现这种模式已适应不了现实情况。国外科学技术相对发达，对基于性能的抗震设计提出了“常遇”、“偶遇”、“少遇”、“罕遇”的四级设防水准,此种模式不仅保护了建筑物结构的性能，也对原始设计方案进行了优化改进，从而保证了建筑结构的有效性。

2.2性能方面

良好的建筑性能不仅决定了项目实施的经济价值，也关系着后期使用的寿命长短。抗震设计中限定的建筑物性能应结合图纸要求，并且对抗震能力进行详细地划分，应符合：（1）完备性。一般情况下，抗震性能应符合最基本的建筑使用要求，并且性能水平要包括从保证生命安全到防止倒塌不同阶段的量化指标；（2）适用性。设计人员采用的性能指标必须与抗震要求一直，同时考虑到建筑物内外结构的一致性，避免其它因素对建筑物产生的不利影响；(3）梯度性。层次分明也是抗震设计需要注意的内容，不同建筑物选择的抗震等级也不一致，只有这样才能满足建筑物正常使用的要求。

2.3目标方面

基于性能抗震设计过程中要明确此次设计的目的，这样才能引导人员正确的规划项目，以免建筑结构受损影响到其安全使用的性能。由于缺乏先进理论的指导，传统建筑设计中未对抗震设计目标进行详细地划分，对结构性能的限定不准确。这种破坏状态包含结构体系的安全性、适用性、耐久性和整体性等功能。破坏状态的水平定得太高,导致建筑物内外结构发生变化，并且工程维修次数增多而造成费用上升；破坏状态的水平取得太低,尽管可以明显减小项目的造价，但在后期使用及日常管护中会出现多种问题。从多个角度考虑，抗震设计的目标应坚持“投资―效益”准则,从未来建筑行业发展趋势看，应保持建筑物具有良好的抗震性能，并且在投资阶段对设计方案详细地审核，以免造成总成本投资上升。

3基于结构性能抗震的设计方法

3.1概念设计

概念设计要结合业主的具体要求，从建筑物的实际应用性能考虑问题，尽可能最多地满足使用者的需求。如：设计阶段要对建筑物的整体结构及外部设置加以控制，选择恰当的建筑结构完成改造。在场地选择中要综合考虑多方面问题，如：把握建筑体型，利用结构的延性，设置多道防线等，这样才能满足基本构件的运用要求。

3.2计算设计

工程数据是建筑设计的重要参考，除了原始勘测数据外，还应利用公式完成相关参数的运算。若设计时选择的参数标准不一致，其对结构的承载力、变形等要求又常有不同。因此，在进行性能设计时，需要反复验算和修改设计，直到满足预定的设防目标。基于性能的抗震设计方法，目前主要有基于承载力的，基于位移的，基于能量的，基于损伤指数的，基于可靠度的等方法。直接基于位移进行抗震设计，即采用结构位移作为结构性能指标。与传统设计方法相比，基于位移的抗震设计方法从根本上改变了设计过程。主要的不同是，这种设计思路是直接以目标位移作为设计变量（目标位移的确定可以根据不同的性能要求确定，如考虑适用性或安全性）。通过设计位移谱得出在此位移时的结构有效周期，进一步得出结构的有效刚度，求出此时结构的基底剪力，进行结构分析，并且进行具体配筋设计。经过这些环节的处理，建筑物抗震设计的性能也得到了很大的改善，从而提高了建筑物结构的牢固性能。

3.3性能评估

为了验证设计方案是否实用，最后要好设置验证环节，对各项数据结果进行统一核查。力时程分析方法是比较常用的一种，其对基于性能的设计结果可作出标准的判别，时程分析中采用的地震加速度时程曲线的峰值，按基于位移的方法与弹塑性时程分析法所得的基底剪力相等的原则来确定。

4结论

总之，随着建筑行业的快速发展，各种建筑物结构形式不断涌现。设计人员在规划工程项目时应重点考虑抗震性能，从建筑结构、材料搭配、性能评估等方面合理安排计划，以确保建筑物抗震性能符合建筑行业标准的规定。

参考文献

[1]GB50011－2001,建筑抗震设计规范[S].

[2]马宏旺，吕西林.建筑结构基于性能抗震设计的几个问题[J].同济大学学报，2002，30（12）：1429－1434.