建筑抗震设计论文范文

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论文摘要:本文从抗震的角度探讨建筑的体型，建筑平面布置和竖向布置、规范中设计限值的控制、屋顶建筑等设计问题。

建筑设计是否考虑抗震要求，从总体上起着直接的控制主导作用。结构设计很难对建筑设计有较大的修改，建筑设计定了，结构设计原则上只能是服从于建筑设计的要求。如果建筑师能在建筑方案、初步设计阶段中较好地考虑抗震的要求，则结构工程师就可以对结构构件系统进行合理的布置，建筑结构的质量和刚度分布以及相应产生的地震作用和结构受力与变形比较均匀协调，使建筑结构的抗震性能和抗震承载力得到较大的改善和提高；如果建筑师提供的建筑设计没有很好地考虑抗震要求，那就会给结构的抗震设计带来较多困难，使结构的抗震布置和设计受到建筑布置的限制，甚至造成设计的不合理。有时为了提高结构构件的抗震承载力，不得不增大构件的截面或配筋用量，造成不必要的投资浪费。由此可见，建筑设计是否考虑抗震要求，对整个建筑起着很重要的作用。因此，我们在建筑抗震设计过程别要注重以下几个问题。

一、建筑体型设计问题

建筑体型包括建筑的平面形状和主体的空间形状的设计。震害表明，许多平面形状复杂，如平面上的外凸和凹进、侧翼的过多伸悬、不对称的侧翼布置等在地震中都遭到了不同程度的破坏。唐山地震就有不少这样的震例。平面形状简单规则的建筑在地震中未出现较重的破坏，有的甚至保持完好无损。沿高度立体空间形状上的复杂和不规则在地震时都会造成震害。特别是在建筑结构刚度发生突变的部位更易产生破坏。因此在建筑体型的设计中，应尽可能地使平面和空间的形状简洁、规则；在平面形状上，矩形、圆形、扇形、方形等对抗震来说都是较好的体型。尽可能少做外凸和内凹的体型，尽可能少做不对称的侧翼和过长的伸翼。在体型布置上尽可能使建筑结构的质量和刚度比较均匀地分布，避免产生因体型不对称导致质量与刚度不对称的扭转反应。

二、建筑平面布置设计问题

建筑物的平面布置在建筑设计中是十分重要的部分，它直接反映建筑的使用功能和要求。柱子的距离、内墙的布置、空间活动面积的大小、通道和楼梯的位置、电梯井的布置、房间的数量和布置等，都要在建筑的平面布置图上明确下来。而且，由于建筑使用功能不同，每个楼层的布置有可能差异很大，建筑平面上的墙体，包括填充墙、内隔墙、有相应强度和刚度的非承重内隔墙等等布置不对称，墙体与柱子分布的不对称、不协调，使建筑物在地震时产生扭转地震作用，对抗震很不利。有的建筑物，其刚度很大的电梯井筒被布置在建筑平面的角部或是平面的一侧，结果在地震中造成靠电梯一侧建筑物的严重破坏。这是因为电梯井筒具有极大的抗侧力刚度，吸引了地震作用的主要部分［3］。有的建筑物，在平面布置上一侧的墙体很多，而另一侧的墙体稀少，这就造成平面上刚度分布的很不对称，质量分布也偏心，使结构的受力和变形不协调，导致扭转地震作用效应，带来局部墙面的破坏。有的建筑物，如底层为商场的临街建筑，临街一侧往往不设墙体，而其另一侧则有刚度很大的墙体封闭，两侧在刚度上相差很多，也将在地震时引起扭转地震作用，对抗震不利。还有的建筑平面布置上，经常出现内隔墙不对齐或中断，使刚度发生突变和地震力传递受阻，对抗震也带来不利，客易引起结构的局部破坏。建筑平面布置设计对建筑抗震关系很大，从概念上要解决的一个核心问题是：建筑平面布置设计上要尽可能做到使结构的质量和刚度分布均匀，对称协调，避免突变，防止产生扭转效应。在建筑平面布置的总体设计上要尽可能为结构抗侧力构件的合理布置创造条件，使建筑使用功能要求与建筑结构抗震要求融合成一体，充分发挥建筑设计在建筑抗震中的作用。

三、建筑竖向布置设计问题

建筑的竖向布置设计问题在建筑设计中主要反映在建筑沿高度(楼层)结构的质量和刚度分布设计上。无论是单层或多层，还是高层建筑或超高建筑，这个问题是比较突出的。存在的这个主要问题是，由于建筑使用功能的不同要求，如底层或下面几层是商场、购物中心，建筑上要求是大柱距、大空间；而上面的楼层则是开间较大的写字楼或布置多样化的公寓楼，低层设柱、墙很少，而上面则是以墙为主，柱很少。有的建筑在布置上还设有面积很大的公用天井大厅，在不同楼层上设有大会议厅、展厅、报告厅等，建筑使用功能的不同，形成了建筑物沿高度分布的质量和刚度的严重不均匀、不协调。突出的问题是沿上下相邻楼层的质量和刚度相差过大，形成突变［3］。在刚度最差的楼层形成对抗震极为不利的抗震承载力不足和变形很大的薄弱层。这是在建筑设计中必须高度重视的问题。在实际设计中，在建筑使用功能不同的情况下，很可能出现上下相邻楼层的墙体不对齐，柱子不对齐，墙体不连续，不到底；上层墙多，下层墙少；上层有柱，下层无柱等，使地震力的传递受阻或不通；抗震用的剪力墙设置不能直通到底层、剪力墙布置严重不对称或数量太少。所有这些布置都将给建筑物带来地震作用分布的不均匀、不对称和对建筑物很不利的扭转作用。多次大震害表明，建筑物竖向楼层刚度的过大变化，给建筑物造成很多破坏，甚至是整个楼层的倒塌。在1995年的日本阪神大地震中，有多栋钢筋混凝土高层建筑发生了中间楼层的整体坐落倒塌破坏。因此，尽可能使剪力墙布置比较均匀并使其能沿竖向贯通到建筑物底部，不宜中断或不到底。尽量避免其某楼层刚度过少，尽量避免产生地震时的钮转效应。

四、建筑上应满足的设计限值控制问题

根据大量震害的经验总结，现行《建筑抗震设计规范》(GBJll-89)对房屋建筑在建筑设计中应考虑的一些抗震要求的限值控制提出了规定。这些规定，建筑设计应予遵守：一是房屋的建筑总高度和层数；二是对房屋抗震横墙问题和局部墙体尺寸的限值控制。

五、屋顶建筑的抗震设计问题

在高层和超高层建筑设计中，屋顶建筑是一个重要的设计部分。从近几年对一些高层建筑抗震设计审查结果来看，屋顶建筑存在的主要问题，一是过高，二是过重。这样的屋顶建筑加大了变形，也加大了地震作用。对屋顶建筑自身和其下的建筑物的抗震都不利。屋顶建筑的重心与下部建筑的重心不在一条线上，且前者的抗侧力墙与其下楼层的抗侧力墙体上下不连续时，更会带来地震的扭转作用，对建筑物抗震更不利。为此，在屋顶建筑设计中，宜尽量降低其高度。采用高强轻质的建筑材料和刚度分布比较均匀、地震作用沿结构的传递比较通畅，使屋顶重心与其下部建筑物的重心尽可能一致；当屋顶建筑较高时，要使其具有较好的抗震定性，使屋顶建筑的地震作用及其变形较小，而且不发生扭转地震作用。超级秘书网

六、结束语

总的来说，建筑设计是建筑杭震设计的一个重要方面，建筑设计与建筑

抗震设计有着密切关系。它对建筑抗震起着重要的基础作用。一个优良的建筑抗震设计，必须是在建筑设计与结构设计相互配合协作共同考虑抗震的设计基础上完成。为此，要充分重视建筑设计在建筑抗震设计中的重要性，在建筑抗震设计中更好地发挥建筑设计应有的作用。

参考文献:

[1]《建筑抗震设计规范》(CBJll-89)，中国建筑工业出版社，2005。

[2]包世华、方鄂华，《高层建筑结构设计》，清华大学出版社，2003。

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一、建筑设计与建筑抗震设计的关系

建筑的抗震设计以及抗震性能的高低与人民群众的生命财产安全有着直接联系，而建筑抗震设计又是以建筑设计为基础的。这是由于建筑结构是基于建筑设计的，当建筑设计完成后建筑结构就难以改变。因此建筑设计师在建筑设计前期就应该充分考虑到建筑抗震设计的需求。

二、基于建筑抗震设计的建筑设计措施

（一）建筑结构设计的对称原则

我国出台的建筑抗震设计规范中指出，我国建筑抗震的设计目标是小震不坏，中震可修，大震不倒。对于建筑师和结构工程设计师来说，在进行建筑工程设计师应该秉持着简单、规则的建筑结构原则。一般方形、圆形、为主。建筑的竖向形态的变化要规则，一般可以选择矩形、梯形等变化均匀的形状。对称结构建筑在地震地面平动作用下一般只会出现平移震动，建筑内部构件出现测位移量，内部构件受力均衡；而非对称结构的建筑则会由于刚心和质心不重合，在地面平动的过程中也会出现扭转振动。如建筑内部的构建离刚心较远就会由于超出变形极限而出现损坏，进而导致结构一侧失效而倒塌。

（二）注重建筑构件与连接点处质量

在建筑工程设计和施工过程中建筑构件的合理配置以及连接点处的质量与建筑施工安全质量存在直接的联系。并且在新型建筑材料问世的同时建筑物的外部设计大都汇采用新型建筑材料，例如大理石、瓷砖等。而建筑室内装饰也会使用到吊顶等技术。这些室内以及立面装饰本身存在抗震性能的问题，并且其与建筑主体的牢固连接也是抗震设计的关键。近几年有部分国外高层建筑在发生地震时下起了“玻璃雨”，建筑的玻璃幕墙由于地震导致破损。这是由于当前所使用的玻璃幕墙还无法适应地震中产生变形和扭转。因此建筑如要采用玻璃幕墙则必须保证玻璃幕墙的强度与变形能力。在其与建筑主体连接处要设计为能够在水平向实现变位能力的构造，从而在地震时玻璃幕墙能够与建筑物地震变形脱离，减少玻璃幕墙的损坏。另外，在建筑设计中内隔墙、玻璃隔断等结构件的设计中也要充分考虑其与建筑主体连接点的牢固性，保证其抗震性能。

（三）关注建筑顶部抗震

在高层或超高层的建筑设计过程中，建筑的顶部抗震设计是十分关键的。当前高层或超高层建筑的屋顶普遍存在过高和过重的问题。屋顶过高或过重会导致建筑变形加重，进而强化了地震的破坏作用。对于屋顶建筑以及下层建筑物的安全性能有着极大的负面影响。如建筑的屋顶与下层建筑的重心没有位于同一条直线上，那么建筑屋顶的抗侧力墙也会与下层建筑的抗侧力墙出现分离，当地震出现时则会加剧损坏。因此在高层或超高层建筑设计中应该使用新型高强度轻质的建筑材料，尽可能保证屋顶的重心与下层建筑的重心位于通一条直线。当建筑屋顶的较高时要保证其抗震定性，缓解地震带来的变形作用。

（四）建筑竖向布置

建筑竖向布置主要体现在建筑物的高度结构质量以及刚度的设计中，特别是在高层或超高层建筑中建筑的竖向布置对于建筑抗震设计来说更加重要。建筑楼层的使用功能差异导致建筑物楼层分布的质量和刚度均不一致，例如楼层包括游泳池、会议室、健身房等。楼层的功能需求导致楼层上下之间的刚度差异过大。高层建筑中刚度最差的楼层的抗震性能最为薄弱，在出现地震时即为变形严重的薄弱层。在建筑设计中由于楼层功能不同导致的墙体不连续，柱子不对称等极大的限制了抗震性能。因此在建筑抗震设计中应该尽量保证竖向的刚度分布靠近，尤其是在结构上刚度转换层更加要着重注意。

三、结束语

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关键词：建筑结构；抗震设计；相关问题；

中图分类号：TU318 文献标识码：A

引言：由于开发商对于建筑物的地震破坏原因和破坏程度没有足够的了解,导致建筑物在抗震设计方面存在十分大的困难。所以,我们不仅要追求建筑物的造型美观,还有考虑建筑物的抗震设计。要为人们营造一个安全舒适的生活环境。针对地震问题我们要在房屋结构找突破点。只有设计出抗震、牢固的建筑结构,才能保障人类的人身安全。

一、房屋建筑结构设计相关因素分析

建筑物按建筑结构分类可分为：砌体结构、砖混结构、钢筋混凝土结构、钢结构等。建筑物结构形式的确定，与其抗震能力是密切相关的。相关的科学研究表明，在遭遇相同等级的地震灾害后，采用钢结构的建筑物受损坏的程度明显要低于钢筋混凝土结构的建筑物。日本也是一个多地震的国家，其钢结构的房屋建筑占全国建筑的半数以上，也是其在遭遇地震后人员伤亡较少的主要原因之一。目前，我国的建筑抗震系数系统依旧是不完善的，不能确保结构设计人员准确、有效地应用。历次地震灾害表明，影响抗震系数的因素是很多的，比如其抗震的等级、建筑物的类别、场地类别、建筑物总高度等。为了促进其实际工作的需要，应对各种相关因素和相关参数展开一系列的优化分析，得到一个最优的设计方案。房屋建筑的抗震性能与许多因素有关系，比如其建筑的体型设计。汶川地震震害表明 , 许多平面形状复杂 , 例如平面上的较大外凸和凹陷、不对称的侧翼布置等在地震中都遭到了不同程度的破坏。海城地震和唐山地震中有不少这样的震例。而平面形状简单规则、传力途径明确的建筑在地震中都未出现较重的破坏；有的甚至保持完好。上述情况表明，很多损害严重的建筑物的设计方案不是很合理，如果能够选择一个好的设计方案，震后损失可能会减小很多。

二、建筑结构抗震设计的要点

在我国,对于建筑物抗震设计的要求是采取“三水准设防、两阶段设计”的标准。在这种标准的影响下,建筑结构设计经历了柔性设计、刚性设计、结构控制设计和延性设计四个阶段。但是由于地震产生了很多不确定因素,导致建筑结构存在非常大的偶然性和复杂性,甚至还有计算模拟与实际情况的不符的情况出现,导致计算结果误差很大。所以,我们不仅要考虑建筑物良好的概念设计,还要提高建筑结构抗震性能。具备完善的建筑结构体系。一个良好的建筑体系,对于建筑业是十分有必要的。在实际的建筑抗震设计时,要注重依赖建筑结构体系的协同工作,从而使建筑物中的每个构件都能够共同工作。所以,这就需要建筑结构构件在允许受力的情况下不仅能够具有良好的耐久性,还要能够在高压,强力的作用下共同工作。在砌体结构的建筑中避免建筑结构单纯的依靠建筑结构自身刚度来承受载荷。充分提高建筑物材料利用率的协同工作。从建筑物抗震设计经验表明,材料的利用率越高,结构的协同工作能力也就越高。

三、建筑结构抗震设计中的主要问题

1、建筑结构体系的合理选择。建筑结构设计中最主要的一方面就是结构体系的选择,它的合理选择决定着建筑物的安全性。对于建筑结构体系的合理选择应注意以下两个方面的设计:(l)体系应具有合理的地震传递途径和明确的计算简图。在这个过程当中,房屋内部结构的布置,应使得更多的受力在主梁上,并且使垂直重力以最短的路径传递到主受力部位;竖向构件的布置,要让竖向构件的压应力接近均匀(2)建筑体系应具有合理的强度。一个良好的建筑物必须要有合理的强度进行支撑,一些建筑的薄弱部位要由合理的强度防止:在框架结构设计方面,要保证节点不受破坏,要使梁、柱端的塑性尽可能的分散;对于容易出现的薄弱环节,必须提高薄弱部位的抗震能力。

2、抗震场地的选择。抗震场地的选择直接影响建筑物的抗震设计工作,应选择有利的抗震场地,要避开对建筑抗震不利的地段。地震对于地面的危害是十分巨大的。地震造成的地裂和地表错动,直接使得房屋倒塌,结构损坏。所以,选择抗震场地不能选择易液化土地、软弱场地、状态明显不均匀等场地;如果不能避免不理的场地,可以采用适当的抗震措施进行加强强度:对于地震时有可能存在的地裂或者滑坡的场地,必须采取科学合理的措施进行稳定;如果地基需要建立在最近填土和土层十分不均匀或者软弱粘性土层时,必须采用桩基、地基加固和加强基础和上部结构的处理措施。

建筑工程选址应注意的问题：四川汶川地震的震害情况表明，那些建在断裂带上和断裂带沿线的建筑物都完全倒塌，破坏极其严重。因此，建筑物建设地点的确定是极其重要的，它是决定建筑物抗震性能的前提条件，只有正确的选址方案，才能保证建筑物满足建筑抗震设计的相关要求，保证其安全性、可靠性。选择建筑场地时应根据工程的实际需要和工程地质、地震活动情况等相关资料，选择对建筑物抗震有利的地段，避开对抗震不利的地段，严禁在地震断裂带及断裂带沿线附近建造甲、乙、丙类建筑物。应避开地震时可能发生山体滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等次生灾害地段。汶川地震发生时，北川老县城发生规模较大的山体滑坡，王家岩山体在地震作用下瞬间崩塌，崩塌的山体倾泻而下瞬间摧毁山下及周边的建筑物，北川老县城的 5个街区的大部分建筑物被厚厚的土体掩埋，造成大量人员伤亡。这样的结果不是靠提高抗震设防等级、提高建筑物的抗震性能和措施所能避免的。所以避开此类危险地段，才能避免因选址不当所造成的严重的人员伤亡和财产损失。

3、重视建筑平面布置的规则性。在建筑平面布置方面,应尽可能的采用抗震概念设计原则,不能使用严重不规则的设计方案。有关资料表明,对于一些楼板布局不够规范时,要采取相应的楼板计算模型;对于平面不规则、立体不规则的建筑结构,必须采用空间结构计算模型。结构的规则性具体分为三个部分:第一是建筑主体必须具备良好的抗压能力,侧力结构不能变形,要尽可能的均匀;第二是建筑主体抗侧力结构的平面布置,建筑主体抗侧力结构的布置要注重同一侧的强度要均匀;第三是建筑主体抗侧力结构的布置要与周围的结构具有相同的刚度,必须保障良好的抗扭刚度。总之,重视建筑平面布置的规则性对于建筑的抗震设计十分重要。

建筑物平面设计应该注意的问题：建筑物的平面布置规则与否、是否对称和具有良好的整体性，也是影响建筑物抗震性能的重要因素之一。例如酒店、公寓、商场、住宅、体育馆等不同建筑物的使用功能不同，其平面布置也千变万化，其柱距、开间、进深、隔墙的布置、楼梯的位置、电梯井的布置等也有很大差别，如果柱子、墙体等布置不对称、不规则，使得平面刚度急剧变化，遭遇地震后，将发生严重的扭转破坏。因此，建筑设计时，应使柱子和抗震墙（剪力墙）等抗侧力构件均匀、对称布置，刚度较大的楼梯间、电梯井应尽可能居中布置，不要布置在建筑物的转角处。要尽可能作到使结构的质量和刚度分布均匀、对称协调，避免突变，防止在地震作用下产生扭转效应。

4、建筑物竖向设计应该注意的问题

建筑物的竖向布置设计也将对其抗震性能产生巨大的影响。近些年来，由于国民经济的迅速发展，商场、写字楼等高层、超高层建筑越来越多，其要求底层或下面几层大开间、大空间，这就形成了建筑物下面几层柱子和抗震墙（剪力墙）较少，层间质量和抗侧刚度沿建筑物高度分布不均匀，在抗侧刚度较差的楼层形成了对抗震极为不利的薄弱层，在地震作用下，引起较为严重的破坏。汶川地震中，有许多底层框架—抗震墙砌体房屋底层柱子直接破坏，建筑物由原来的 4 层直接变为 3层。主要原因就是，沿着建筑物高度方向，质量和抗侧刚度发生突变，底层柱子较少，抗侧刚度较小，地震作用下，底层柱子直接坏掉。所以，建筑物的竖向布置设计时，应尽可能使其沿竖向的抗侧刚度分布比较均匀，抗震墙（剪力墙）并使其能沿竖向贯通到建筑底部，不宜中断或不到底，尽量避免某一楼层抗侧刚度过小，以避免在地震作用下，因薄弱层的存在引起建筑物的倒塌。

四、提高建筑结构抗震能力的建议

建筑结构抗震设计是在不断的实例验证中逐渐分析,日益总结归纳出来的。在目前的房屋建设当中,抗震设计是十分有必要的。所以,建筑抗震设计在建筑设计中应该引起十分重视。为了设计出高抗震性的建筑物,在我看来需要注意以三点:第一,科学合理的建筑布局是不可缺少的,于此同时还有保证各个主要受力物体处在同一平面,在地震来临时要能禁得住压力。在墙段没有发挥作用之前,需要依照“强墙弱梁”的标准实施加强建筑物的承受力,防止地震强大的破坏力。第二,要按照不同的抗震等级,对梁、柱以及墙的节点使用相对应的抗震措施,确保建筑结构在地震作用下达到相关标准。为了保障钢筋混凝土在地震作用下不受破坏,要科学合理的添加合适的化学试剂,加强混凝土的强度与刚度,还有注意构造配筋的要求,尤其是要加强节点的构造措施。第三,必须设置多层抗震防线,一个良好的抗震体系对于地震的压力是十分重要的。抗震体系就如果人类身体的三道防线,不同等级的地震采取不同的防线。第一层不行,还有多层防线保护。这样的保护体系对于防震将是十分有效的。

五、结语

通过多年对于建筑结构抗震设计的研究，我国已经逐渐形成了自己的一套较为先进的、有效的抗震设计方法并日趋成熟，但是也有很多不足之处，需要我们在实践中加以完善。总之，要确保建筑结构中抗震设计能高效完成，应在遵循相关建筑抗震规范要求的原则上，进行科学的、合理的设计，确保建筑物具有稳定的、可靠的抗震性能，达到建筑物小震不坏、中震可修、大震不倒的标准。我们有理由相信，随着相关技术人员抗震设计水平的不断提高，我国的建筑工程结构抗震设计也会迈上更高的台阶。

参考文献:

[l]倪广林.对建筑结构抗震设计的若干思考田.山西建筑,2010.

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基于性能的抗震设计首先需要根据地震水准确定性能目标，地震动水准可选用规范的多遇地震、设防地震和罕遇地震的地震作用影响最大值，比如当抗震设防烈度为7度，设计地震基本加速度为0.15g时，多遇地震、设防地震和罕遇地震影响系数最大值分别为0.12，0.34，0.72。性能目标依据地震时建筑允许破坏的程度，可不拘泥于计算数值，但不应低于抗震三水准。抗震性能水准根据高规分为5个水准，性能目标1承载力要求最高，延性最低，性能目标5承载力要求最低，延性要求最高。抗震性能通过承载力和变形双重控制，以抗震承载力为主，层间弹塑性变形为辅，可以采用层间位移变形来反应破坏程度，性能化设计寻求在承载力和变形能力中寻找合理平衡点。下面通过抗震性能化设计的实例讲述设计目标实现过程。

2抗震性能化设计的实例

2.1工程概况

本工程位于内蒙古乌海市乌达区经济开发区内，本单项为内蒙古东源科技有限公司年产72万吨/年电石项目3#配料站，建筑高度23.2m，该地区抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速0.2g，建筑物安全等级为二级，建筑物设防类别为标准设防类别，结构抗震等级为二级，设计使用年限为50年，建筑物场地类别为Ⅱ类，基本风压为0.75kN/m2，地面粗糙度为B类。本工程特殊之处在于全厂物料运输枢纽，连接三条钢栈桥，其中一条栈桥在19.1m层楼面处，10.000m-16.200m为石灰和碳材料仓，共约840m3，料仓的跨高比小于2.5，本结构层具有较大质量，收进约30%的情况下仍是下层质量的1.2倍。

2.2本工程超限情况

本工程超限情况如下：

①扭转不规则，在规定水平力下考虑偶然偏心Y方向最大层间位移与平均层间位移的比值：1.32。

②竖向刚度不规则，局部收进水平尺寸大于相邻下一层的25%。综合判定属于特别不规则结构。

2.3抗震性能目标设定

由于本项目的超限情况和全厂的重要性，除按照规范的要求及目标进行计算和设计外，提出了基于性能的抗震设计。综合考虑抗震设防类别，场地条件和结构的特殊性，震后损失和修复的难易程度，确定结构的性能目标为D级。在多遇地震作用下结构能做到完好无损，不需修理即可继续使用（性能水准1级），在设防烈度地震作用下结构只有中等破坏，修复后可继续使用，（性能水准4），在预估的罕遇地震作用下，结构损坏比较严重，需排险大修，但不倒塌（性能水准5）。具体抗震性能目标。

2.4小震弹性计算结构及分析

小震弹性计算按照正常设计，采用整体建模，考虑偶然偏心，双向地震，扭转耦联，及施工模拟，在抗震规范规定的地震影响系数曲线下，多遇地震标准值作用下楼层最大水平位移与层高之比小于1/550。作用组合的效应设计值按照1.2（DL+0.8LL）+1.3SEhk组合下抗震承载力满足弹性。（本工程重力荷载代表值的可变荷载组合系数0.8）构件配筋无超筋现象，轴压比，梁混凝土的相对受压区高度均能符合我国规范要求。

2.5中震计算结构及分析

按照“中震可修”的原则：和本工程的特点。需要对中震作用下主要抗侧力构件的承载力进行复核，以便确定其能达到设定的性能指标。取其中一个关键构件验算内容及结果如下：由于结构已经进入弹塑性状态，采用pushover推覆分析法，验算在1.0D+0.8L+1.0SEhk工况下的受力情况，其中一个料仓下的框架柱验算正截面结果如表2，其中材料强度取标准值。根据结果显示承载力满足设计要求。在设防地震标准值作用下，楼层最大水平位移与层高之比最大为1/170，也在规范要求3~4倍的[Δue]区间内，地震破坏等级可满足要求。

2.6大震计算结果及分析

按照性能化设计，罕遇地震作用下，按照弹塑性分析和SATWE软件对等效弹性计算，取结果较大值，关键构件的抗震承载力不屈服，允许较多竖向构件（40%）进入屈服阶段，关键构件的验算方法与中震验算方法相同，结果宜满足设计要求。性能水准5允许部分框架梁发生严重破坏，钢筋混凝土竖向构件的受剪截面应符合式VGE+V*EK燮0.15fckbh0。取其中一个关键构件进行斜截面承载力验算结果，其中材料强度取标准值。在预估的罕遇地震标准值作用下，楼层最大水平位移与层高之比最大为1/63，规范要求小于[Δup]，在此范围内，表面结构整体不会倒塌。

2.7工程结论

综上所述，本工程通过性能设计及弹塑性时程分析，计算结果表明本工程各项指标达到预定的抗震性能目标，所选结构体系合理、安全、可靠，能满足“小震不坏，中震可修，大震不倒”的设计要求。

3结语

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关键字：抗震设防 设防烈度 管理工作

为了提高我国工程抗震性能，减少地震灾害对我国工程设施的破坏程度，国家于2002年元旦实施《建筑抗震设计规范》（GB50011）国家标准，以此强制性推行提高地区设防烈度。实施该规范也取得了很好的成效，例如陇县城区原抗震设防烈度为7度，在积极响应国家《建筑抗震设计规范》下，该地区抗震设防烈度提升至8级，且该地区亦成为了陕西省提高抗震设防烈度唯一的地区。在本案，笔者将结合陇县城区提高设防烈度之后的抗震设防管理工作，探析抗震设防管理工作。

一、案例概况

陇县县城城区有3.1万人口，总面积2km2，建筑物占地面积290万m2。自2002年元旦，即《建筑抗震设计规范》（GB50011）实施之后，陇县新建建筑工程共4万m2。

陇县县城地震地质环境复杂，即陇县位于龙山山断裂带，受控于陇西旋扭性活动断裂带，且县城北部有陇县-马召断裂带。针对这一情况，陇县提高抗震设防烈度势在必行。自从提高了抗震设防烈度，该地区抗震设防标准大大提高。下表比较了陇县县城抗震设防标准提高前后。

由图表可得，建筑物现行设计基本地震加速度值高出原加速度值的1倍；相对于调查估算工程造价，实际造价高出约13%；据，Ⅱ类场地内建筑结构地震影响系数高出原地震影响系数的2.3倍。

二、抗震设防管理工作

在实施《建筑抗震设计规范》（GB50011）之后，陇县面临新的问题，即如何解决原有建筑物抗震设防性能低、如何管理新建高抗震设防性能建筑物。这不仅仅只是陇县面临的问题，也是若干类似于陇县的地区共同面临的问题。在本案，笔者将针对以上问题做一系列探索性研究：

（一）加固原有抗震水平较低的建筑工程

2002年元月之前，陇县已建建筑物占地面积约280万m2，为96%总建筑面积。调查结果显示，陇县已建建筑物抗震设防性能均不符合《建筑抗震设计规范》，其严重影响了陇县城区建筑物总体抗震性能。针对这一问题，笔者认为应该坚持“详细调查已建建筑物实际抗震能力、针对性加固抗震性能不足建筑物结构”管理思路。

工程建设行政主管部门应积极配合工程技术人员普查鉴定已建建筑物抗震性能，并根据鉴定结果创建数据库。针对这一问题，笔者认为应该突出重点，即重点普查鉴定震时抗震指挥系统、生命线系统及震时次生灾害严重的建筑物等。从而对陇县已建建筑物进行综合性评估，制定针对性强、可操作性强的抗震加固计划，并分期、不步骤开展，以此提高陇县已建建筑物抗震水平。

此外，扩大抗震宣传范围，适时转变城区人民观念，并积极提高城区人民8度区抗震设防意识；新建工程抗震设防管理部门、强化建设行政主管部门监督检查力度，以此为施行《建筑抗震设计规范》保驾护航；加固已建建筑工程，提升其抗震设防标准。

（二）强化提高抗震设防宣传力度

提高抗震设防烈度事关该地区社会活动及经济活动的正常开展，且对人民生命财产安全也至关重要。所以，地区领导应该及时掌握所管辖地区建筑工程抗震性能，并针对发现的问题，制定切实可行的解决措施。此外，地区管理部门应该适时向设计单位、勘察单位及建筑施工企业传达中央相关思想及文件，并通过开展学习班，组织专业技术人员学习抗震规范，以此充分转变其观念及8度区抗震设防意识。充分利用大众传媒，向当地人民传达中央相关思想，以此提高当地人民抗震防灾意识。

（三）新建工程抗震设防管理部门

新建工程抗震设防管理部门要求充分发挥建设行政主管部门监督检查职能，以确保《建筑抗震设计规范》落实到位。

笔者在结合多年研究结果及实践经验基础上，提出要强化建设行政主管部门监督检查职能应着手于以下三个方面：

1.强化管理新建工程场址选择

规范新建工程场址选择是提高设防烈度的要求，更是适应现代社会发展的需要。通过综合分析《建筑抗震设计规范》、《陇县县城抗震防灾规划》、地震地质资料及工程地质资料，根据分析结果综合评价抗震危险地段、不利地段及有利地段。新建工程场址应该尽可能避开抗震不利地段，若新建工程无法避开抗震不利地段，则应该制定针对性的、切实可行的工程抗震措施。关于新建工程场址选择相关事项，笔者认为应该适时纳入陇县城市总体规划。

2.建立健全工程施工图设计审查机制

施工图设计审查制度为建筑物抗震设防标准的保障措施之一，则应该将施工图设计审查作为新建工程抗震设防管理工作的重中之重来抓。施工图设计审查即检查抗震设防规范于建筑工程设计图的落实情况。据相关权威调查数据显示，工程项目设计均不同程度地存在问题，例如：就工程设计文件而言，设计单位说明该工程抗震设防烈度是8度，而就工程结构设计而言，该工程抗震构造措施均为7度。但针对这一问题，施工图审查机构往往不容易察觉，由此可得，施工图审查单位及工程设计单位均未完全转变抗震设防观念，且对提高建筑工程抗震设防标准概念认识不完全面。由此可得，抗震设防管理部门应该强化管理力度，并经常性监督检查施工图审查工作及施工图设计工作，以确保工程抗震设防标准落到实处。

3. 加大工程抗震设防管理部门与质量监督部门合作力度

质量监督部门应积极配合工程抗震设防管理部门跟踪检查新建工程抗震设防情况，并严格执行《中华人民共和国防震减灾法》，对减漏抗震构造措施致建筑工程抗震设防标准不达标的施工企业予以最严厉的惩罚。

结束语

综上，针对提高设防烈度地区抗震设防管理工作，笔者认为应该建立健全相关管理机制，并适时调整及探索新工作思路，以此确保提高设防烈度地区能够有效抵御未来破坏性地震灾害，并最大程度降低人民生命财产损失等。

参考文献：

[1] 叶献国，汪可，曹均锋等.皖东北部分地区民居抗震设防专项调研及震害预测[J].工程抗震与加固改造，2012，34（5）：126-131.

[2] 黄一天.浅述砌体结构中构造柱的作用[J].黑龙江科技信息，2012，（7）：278-278.

[3] 吴凌华，吴友岳，季文付等.软土地基处理以及加固策略的探讨[J].城市建设理论研究（电子版），2012，（7）.

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【关键词】房屋，建筑结构，抗震设计，要求

中图分类号：TU318 文献标识码：A 文章编号：

一.前言

由于经济发展速度加快，社会需求不断增多，使得建筑的高度不断加高，形态愈加复杂，建筑结构中抗震设计也趋于多样化。我国作为一个多震国家，结构设计中应注重抗震设计，良好的抗震设计和抗震措施至关重要。抗震设计中，要进行地基基础的抗震设计。抗震构造措施是结构设计的重要内容。针对房屋建筑结构中的抗震设计要求，进行结构抗震设计和抗震措施，在结构设计与建筑施工中，应熟悉各种结构设计的抗震构造措施。

二.建筑结构抗震设计的基本要求

地震作用越大，房屋抗震要求越高。不同设防烈度和场地上，结构的实际抗震能力会有差别，结构可能进入弹塑性状态的程度不同。震害表明，未经抗震设计的钢筋混凝土结构，在7度区只有个别构件破坏，8度、9度破坏增多，因此，对不同设防烈度和场地可以有明显差别。结构的抗震能力主要取决于主要抗侧力构件的性能，主、次要抗侧力构件的要求可以有区别。如框架结构中的框架与框架――抗震墙结构中的框架应有所不同。房屋越高，地震反应越大，其抗震要求越高。综合考虑地震作用，结构类型和房屋高度等因素划分抗震等级进行抗震设计，可以对同一设防烈度的不同高度的房屋采用不同抗震等级设计；对同一建筑物中结构部分采用不同抗震等级。

三.影响建筑抗震的因素分析

1.建筑抗震取决于所选取建筑结构形式

为实现“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震目标，新版《建筑抗震设计规范》中取消了砖混内框架结构，提高了砖混结构建筑的设计要求。目前普遍使用的框架－剪力墙结构、剪力墙结构、框架结构三种结构形式中，框架－剪力墙结构的抗震性能最为突出，剪力墙次之。单纯的框架结构造价虽然抗震性能不如前两种，但其造价较低，施工技术成熟，是目前最为常见的结构形式。根据建筑当地的实际情况，结合建筑的使用功能，选取合适的结构形式，对于建筑抗震意义重大。

2.建筑抗震取决于适宜的抗震措施

在场地类型不同的情况下，抗震措施主要由建筑的不同等级决定。在确定建筑等级及场地类型之后，将先进的抗震理念和系统的分析计算纳入到抗震措施设计中，即可改善建筑抗震设计，提高建筑抗震效果。

3.影响房屋建筑抗震性能的因素

房屋建筑抗震性能取决于场地选择、施工质量等其他因素。建筑工程场地选择不当等造成施工质量下降，这些因素都可能对建筑结构的抗震性能造成重要影响。选择建好的工程场地、加强施工质量监督，对于提高建筑抗震性能是十分必要的。

四.建筑抗震设计具体分析

抗震设计的重要基本要求就是要确保房屋基础构造的延性设计要求得以保证，能够在建筑结构延性问题上设立多道防线，以此才能避免建筑结构脆性过大造成的构造强度失衡、失控的现象发生，从而影响其抗震性能及成果。因此，这就需要做好以下几点把握。

1.周全考虑房屋建筑选址问题在房屋工程项目立项之初，就要周全考虑好能够发挥抗震成果的选址问题，如健全周到考虑好土体结构、地质、地貌等问题，并要预测分析地震活动发生时建筑构造的承受能力，且要记录相关技术资料档案中，待实地考证时能够综合评价。此外，还要避开影响建筑构造抗震效果发挥的不利区域、地段等，当避无可避时应当立足实际采取合理控制措施

2.加强建筑构造规划研究

由于地震发生时建筑结构本身会发生应力过于集中、突破塑性变形弹性极限等的可能，进而形成结构抗震薄弱部分。因此，建筑构造设计应能保证建筑结构延性、安全度、以及选取合适的建筑平面、剖面进行设计，既要保证建筑结构强度稳定，又能避免建筑脆性过大而延性过小的负面现象发生。

3.保证地基与基础设计要求当房屋项目工程的地基土体为粘性土、软土、液化土、以及不均匀沉降土时，应当评估好地基的基础沉降是否在预控范畴之内，是否发生严重不规则沉降现象，从而才能有针对性的采取防控措施。

4.满足建筑构造体系设计要求

抗震性能价值体现是建筑构造体系设计中的重要组成部分。因此在构造设计上就要综合分析、周全考虑、能够统筹把握好各项综合因素。如考虑好抗震防御等级、抗震强度控制指标、项目建设场地、以及基础地基处理、供应材料的质量体系要求、现有技术规模等问题。

5.确保建筑构造的构件要求

（一）房屋建筑工程的结构基础构件设计应当满足相关规程标准、要求，如混凝土的圈梁、构造柱、芯柱、或者配筋砌体等的质量建设体系要求就必须能够保证。

（二）要保证混凝土结构合理设计，在建筑的具体结构构件应能具备尺寸合理、纵向承重钢筋及箍筋的强度达到设计标准，目的是控制剪切破坏先于弯曲破坏发生的可能，以及防止钢筋屈服而引起的构件塑性变形遭受破坏发生。

（三）钢结构建筑施工时能够保证其构件尺寸、规格、数量合理，进而才能避免整体构造抗震成果发挥不利、结构失稳的现象发生。最后，还要周全考虑好建筑构造构件之间的链接、衔接性的体现，控制好构件节点的稳定性，保证其在地震发生时的塑性破坏能够晚于其他结构构件，进而才能增强建筑结构的整体稳定性与安全度。

五.建筑结构设计抗震关键措施和设计方法

1.建筑结构抗震措施要点

（一）房屋建筑结构设计要从建筑的全局出发，全面考虑各种建筑部位的功能，在此基础上，科学设计每个部分的构件，保证每个部件之间的契合，促使每个部件或者是若干部件组合起来可以完成某一特定的设计要求，满足一定的现实需求，同时，通过抗震设计，使得每个构件都可以具有相应的承载力，当地震来袭，每个构件都可以有着一定的次序先后破会，整体组合构件将会有着更强大的承载力和柔性，从而延缓地震破坏的速度，消耗爆发的能量。增强建筑的整体抗震能力。

（二）要严格选择地基选址，地基选址是进行建筑结构设计的基础，因此，在建筑结构抗震设计中，要科学避开山嘴，山包，陡坡，河流等不利因素，要本着坚硬，牢固，平坦，开阔的选址原则。亲身实地，利用先进技术设备，进行地质勘探，山石水土监测，并取样论证，科学严谨分析。力求使得整个地基牢固可靠，地质稳定无渗漏，无坍塌，无暗河，无熔岩，无火山……从而保证整个地基不会因为承载而发生小范围的坍塌。影响到整体承载能力和抗震能力设计。

（三）采用合理的建筑平立面。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，通过无数次的实验表明，简单、规则、对称的建筑结构抗震能力强，对延缓地震烈度范围延伸，消耗地震的能量，减少地震对整体结构的破坏，而且，对称结构容易准确计算其地震反应。

（四）选择合理的结构形式。抗震结构体系是抗震设计应考虑的关键问题。建筑结构抗震设计中，不同结构的抗震结构体系的承载力受到抗震设防烈度、建筑高度、场地条件以及建筑材料、施工条件、经济条件等多种条件的影响，因此房建结构抗震设计要综合考虑，做到科学选择，严谨设计。

（五）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。因此，结构设计应力求避免构件的剪切破坏，争取更多的构件实现弯曲破坏。

六.结束语

因为涉及到人类生命财产安全的重要问题，建筑物的抗震问题是目前建筑结构设计界讨论比较多的话题之一。因此，我们在对建筑物进行结构设计的时候，必须把房屋建筑结构中的抗震设计要求放到非常重要的位置，并采取适当的措施，尽量避免地震对建筑物的损坏，为保障人民的生命及财产作出应有贡献。

参考文献：

[1]戴国莹.建筑结构基于性能要求的抗震措施初探[J].建筑结构，2011，（08）

[2]吴智，李贵男，段壮志．民房建筑结构抗震能力分析与抗震措施探讨［J］．山西建筑，2012(10)．

[3]高利学.浅谈高层建筑的抗震设计与抗震结构[J].中国新技术新产品,2012,(03)

[4]黄星敏.房屋震害影响因素分析及应对措施[J].中国高新技术企业，2010，(2)

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关键词：高层建筑；混凝土房屋；抗震设计；抗震设防

Abstract: This article researches and analyzes the seismic design of the tall reinforced concrete building, according to the author’s practical experience and summarized relevant materials,.

Key words: high-rise building; concrete building; seismic design; seismic fortification

中图分类号：TU3文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

在建筑工程项目建设中，设计阶段是整个工程最为关键的一个环节，在设计中要考虑到多方面的因素。本文结合工作实践对高层建筑结构抗震设计进行理论上的研究，从设计理念、设计原则到设计方法进行了探讨，虽然有些粗浅，希望对同行们有一定的参考作用。

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、旱灾等毁灭的城市为 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。

1 建筑抗震的理论分析

1.1 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。

1.2 抗震设计的理论 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 高层建筑结构抗震设计

2.1 抗震措施 在对结构的抗震设计中，除要考虑概念设计、结构抗震验算外，历次地震后人们在限制建筑高度，提高结构延性（限制结构类型和结构材料使用）等方面总结的抗震经验一直是各国规范重视的问题。当前，在抗震设计中，从概念设计，抗震验算及构造措施等三方面入手，在将抗震与消震（结构延性）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指标和方法，直至进一步通过一些结构措施（隔震措施，消能减震措施）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是当代抗震设计规范发展的方向。而且，强柱弱梁，强剪弱弯和强节点弱构件在提高结构延性方面的作用已得到普遍的认可。

2.2 抗震设计理念 我国 《建筑抗震规范》（GB50011-2001）对建筑的抗震设防提出“三水准、两阶段”的要求，“三水准”即“小震不坏，中震可修，大震不倒”。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，要求建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（变形能力）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。

三个水准烈度的地震作用水平，按三个不同超越概率（或重现期）来区分的:多遇地震：50 年超越概率 63.2%，重现期 50 年；设防烈度地震（基本地震）：50 年超越概率 10%，重现期 475 年；罕遇地震：50 年超越概率 2%-3%，重现期 1641-2475 年，平均约为 2000年。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。

2.3 抗震设计方法 我国的《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）对各类建筑结构的抗震计算应采用的方法作了以下规定：高度不超过 40m，以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构，可采用底部剪力法等简化方法；除 1 款外的建筑结构，宜采用振型分解反应谱方法；特别不规则的建筑、甲类建筑和限制高度范围的高层建筑，应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算，可取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值。

3 结语

要使工程建设真正达到能够减轻以至避免地震灾害，把握好抗震设计关是减轻地震灾害的根本措施。

参考文献：

[1]朱镜清.结构抗震分析原理[M].地震出版社,2002.11.

[2]郑文忠，王英.对既有房屋套建增层改造的认识与思考[J].工业建筑，2008.6.

[3]计静．套建增层预应力钢骨混凝土框架抗震性能与设计方法研究.哈尔滨工业大学博士学位论文，2008.

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关键词：钢筋混凝土框架；强柱弱梁；抗震

中图分类号：TU323文献标识码： A 文章编号：

引言

钢筋混凝土框架体系，随着材料性能和制作工艺的不断提高和改善，应用范围逐渐扩大。其建筑布置比较灵活，可以设计成具有较大空间的各类建筑。但是，由于其整体结构刚度小、冗余度低， 造成其抵抗强震和抗倒塌能力弱，在强震中易造成较大损失， 震后修复困难， 修复费用较高。鉴于以上原因，为了在地震区建设符合“小震不坏、中震可修、大震不倒”设防水准的框架结构房屋，《建筑抗震设计规范》做了相应的规定和要求， “强柱弱梁”就是保证“中震可修、大震不倒”的重要技术措施之一。由于框架结构一般不具备多道抗震防线， 因此延性框架塑性铰要求发生在不影响整体稳定的梁上，使柱得到保护，从而保证整体结构的稳定， 做到“大震不倒”，降低危害。

1国内对“强柱弱梁”理念的研究现状

“强柱弱梁”是钢筋混凝土框架结构抗震设计的基本原则之一，即在地震作用下，梁先于柱发生破坏。 因为梁破坏通常是局部的，且如果梁端出现塑性铰可以消耗掉一部分地震能量，从而更好的保证整个结构的安全。 而柱破坏则可能导致结构整体的倒塌，后果严重。我国现行《建筑抗震设计规范》也对“强柱弱梁”的实现做出了具体规定，即除框架顶层和柱轴压比小于0.15及框支梁与框支柱的节点外，对于考虑地震作用组合的一、二、三级框架柱，柱端组合的设计弯矩应乘以相应的增大系数。

清华大学、西安交通大学、北京交通大学土木工程专家组[1]通过对汶川地震的震害分析指出： 由于楼板的增强作用、框架梁上增加砌体或填充墙的增强作用、增大上部结构的刚度等，使得框架梁或屋盖的实际刚度增大， 在实际框架结构震害中， 很少看到“ 强柱弱梁”型破坏。由于地震的复杂性，现浇楼板的影响和钢筋屈服时的超强等因素的影响， 难以实现“ 强柱弱梁”的破坏机制， 这也引出应该根据这些因素来提高柱端弯矩增大系数从而达到梁铰机制。从单质点体系理想的荷载- 变形关系曲线[2]出发： “ 强柱弱梁”原则是延性框架结构设计的关键， 围绕这个问题来进行“ 强柱弱梁”设计， 那么“ 强柱弱梁”设计原则不是通过增加柱梁刚度比，而是通过降低梁的相对强度、提高柱的相对强度来实现的。从构件层次和结构体系层次对“ 强柱弱梁”进行概率分析[3]：抗震等级越高，柱弯矩增大，系数越大，轴压比限值越小，梁的界限受压区高度越小， 从而使柱端形成塑性铰的概率减小， 梁端出现塑性铰的概率增大， 从而增大了“ 强柱弱梁”的形成概率。通过对“ 强柱弱梁”的影响因素的分析[4]：为了满足“ 强柱弱梁”的抗震设计要求，柱端设计弯矩均应按梁端截面实配钢筋的抗震受弯承载力进行调整放大，而且在进行抗震设计时， 应考虑框架梁的塑性内力重分布，对梁端负弯矩进行适当调幅，同时应采用柱边缘所对应的梁端弯矩设计值进行截面配筋及裂缝验算。另外需要合理控制框架梁底部钢筋伸入框架柱的数量，来避免钢筋过多带来的超强刚度的影响，尤其应该考虑现浇楼板及其配筋对梁端截面受弯承载力的影响。

2 影响“强柱弱梁”实现的因素

“ 强柱弱梁”措施作为建筑抗震设计的一项重要设计原则， 在工程设计中占有重要的地位和作用，其最终目的就是形成延性框架设计， 从而为保证生命和财产的安全做贡献， 将灾害损失降到最低。综上所述，影响“ 强柱弱梁”破坏机制的因素众多，其中关键四个因素如下：

Ⅰ）现浇楼板的影响。在现浇结构中，楼板是与框架梁一起浇筑的， 两者结合良好，共同工作的能力强，楼板可以显著的提高框架梁的抗弯刚度和抗弯承载力。

Ⅱ）填充墙的影响。填充墙是一个最复杂因素， 对结构的刚度影响很大，如果是把强柱弱梁作为包括填充墙在内的整体结构抗震的屈服机制设计目标时，那么预期出铰的框架梁上则不应设置填充墙，或者在填充墙与框架柱之间留有足够的缝隙。

Ⅲ） 钢筋超配置的影响。钢筋超配会引起梁端超强，原因有以下几点：一是实际采用的钢筋屈服强度比设计的钢筋屈服强度高； 二是钢筋屈服后的应变硬化指标较高； 三是设计配筋构造， 满足最大或最小构造要求，导致的梁端抗弯承载力提高； 四是设计人员为了保证安全系数，人为地加大梁的配筋率。

Ⅳ）轴压比的影响。在进行结构设计时，多是根据轴压比来确定柱的截面尺寸，规范中为保证柱有一定的延性，对柱的轴压比规定了上限。 在设计中，由于建筑美观或者降低造价等各方面的要求，设计人员常常在满足轴压比的前提下尽量缩小柱截面尺寸，尤其是在结构底层柱。 因此规范中规定的轴压比限值过高，框架柱截面尺寸偏小，也是造成实际震害中出现“强梁弱柱”的原因之一。

3 实现“强柱弱梁”的讨论

通过以上分析可知， 若想实现“强柱弱梁”破坏机制，我们应该综合各种因素来分析，使“ 强柱弱梁”原则更加明确化、具体化、规范化。

首先，严格控制梁端钢筋的超配。利用概率分析的方法来确定截面超配筋对梁或柱的影响，来具体确定截面的超配筋系数以及控制伸入框架柱钢筋的数量， 而且还要明确的确定弯矩的调幅系数或参数，以便满足结构的“ 强柱弱梁”的设计要求， 从而最终确定最佳的柱端弯矩增大系数，减少过多钢筋在梁柱节点区的锚固，保证节点区的混凝土的质量。

其次，应具体考虑现浇楼板对“ 强柱弱梁”机制的具体影响来提取影响参数。这里主要是综合考虑剪跨比、轴压比、横向梁刚度、板内配筋情况等因素等效来确定板的有效宽度。根据最大层间位移角来计算板的有效宽度，即：T形梁的有效翼缘宽度， 主要通过考虑楼板对梁端抗负弯矩能力的贡献、对受弯承载力的影响以及结构内力重分布的影响，来确定柱端弯矩增大系数。

此外，增加柱子的非弹性变形和耗能能力。按照现行抗震规范进行框架结构设计，无法保证框架在地震中一定不发生柱铰破坏，而对“强柱弱梁”的设计规定也主要是为了防止框架发生倒塌。若框架柱有足够的变形和耗能能力，就可以一定程度上防止框架发生倒塌。 增加框架柱抗震能力的措施有很多，如采用钢套管或纤维增强复合塑料等材料对框架柱进行侧向约束或者采用高强螺旋箍筋，增加对柱核心混凝土的约束，提高柱的抗倒塌能力；另外，在技术条件和工程造价允许的前提下，采用型钢混凝土柱、钢管混凝土柱等组合结构柱，亦可大大提高结构的抗震性能。

参考文献：

[1] 清华大学、西安交通大学、北京交通大学土木工程结构专家组. 汶川大地震建筑震害分析[ J] . 建筑结构学报, 2008, 29( 4) : 1- 9.

[2] 朱少云, 曹维琪. “强柱弱梁”设计原则在建筑结构设计中的应用[ C] . 中国建筑学会. 第八届全国混凝土结构基本理论及工程应用学术论文集, 重庆: 重庆大学出版社, 2004: 356- 359.

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关键词 碳纤维轴向承载力抗震加固

中图分类号：TU528.571文献标识码： A 文章编号：

一.概述

粘帖CFRP片材加固修复混凝土结构的技术，主要用于钢筋混凝土柱的抗震加固、梁柱的受剪加固、梁板的受弯加固、以及裂缝和耐久性修补。对于钢筋混凝土柱粘帖CFRP片加固，国内外大量的试验和理论分析均表明，目前采用一般粘帖CFRP片材加固钢筋混凝土柱的方法，在钢筋混凝土柱粘帖CFRP片材后，使柱中混凝土处于三向受压状态，提高了混凝土的抗压强度及极限压应变，从而提高钢筋混凝土柱轴压承载力及延性。与约束混凝土的机理类似，钢筋混凝土柱粘帖CFRP片材加固后使柱中混凝土处于约束状态，由于CFRP片材是线弹材料，使其产生的约束力是持续增长的，直至碳纤维拉断，混凝土破坏。可以认为：当钢筋混凝土柱粘帖CFRP片材加固轴向应力超出混凝土的抗压强度后，应力---应变关系呈线性增长，混凝土的应力和应变同时达到最大值，呈现了CFRP片材是线弹性材料约束混凝土的特点。[1]

二、碳纤维加固混凝土柱的原理

普通混凝土结构在使用一定的年限后，混凝土腐蚀、钢筋锈蚀，承载能力下降；一部分新建和在建的工程，由于设计或施工不当，有些工程使用功能改变，荷载增加或者提高建筑物的抗震设防等级；由于种种原因造成停建烂尾工程，又重新启动的工程等等，这些都需要对结构进行加固。使用建筑结构胶在混凝土表面粘帖CFRP片材材料进行加固修复混凝土结构，《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》中对钢筋混凝土柱的加固从施工到设计都有详细的规定。

《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》中要求粘帖CFRP片材加固修复混凝土结构应由熟悉该技术施工艺的专业施工队伍完成，并应有加固修复和施工技术措施。保证施工质量的关键是遵循工序要求，施工时应考虑环境温度、湿度对结构胶固化的影响。施工过程中，为保证加固质量，应从施工准备开始对需要加固的构件进行表面修复、清理并保持干燥，应按产品供应商提供的工艺规定进行配置和涂抹结构胶。粘帖CFRP片材还应符合《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》中有关条款要求。施工中应注意安全，远离电器设备及电源，做好防护措施。在开始施工之前，应确认CFRP片材及配套的结构胶的新产品合格证、产品出厂质量检验报告，各项性能指标应符合《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》中的检验要求。[2]

改善钢筋混凝土柱最方便最有效的方法就是对核心区混凝土和保护层混凝土进行有效的约束，提高混凝土自身的变形能力。《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》的出现使得这一方法变得简单易行。CFRP片材包裹在钢筋混凝土柱，混凝土受到了外包纤维的有效约束，极大改善了混凝土的变形能力；同时外包纤维限制了裂缝的发展，在纤维拉断前保护层的混凝土不剥落，有效防止了粘结构破坏的发生。

为了进行CFRP约束混凝土构件的力学性能和承载力设计方法的研究，必须确定混凝土在CFRP生材料约束情况下的应力―――应变关系。国内外许多学者对CFRP约束混凝土的关系进行了研究，基于试验结果分析，建立了CFRP约束混凝土关系指数曲线+直线曲线的模型。

三、碳纤维加固钢筋混凝土柱的轴向承载力计算抗震加固[3]

我国现行钢筋混凝土设计规范及抗震设计规范中，对于钢筋混凝土结构的抗震措施，主要针对不同的抗震等级，通过内力调整和限制轴压比俩方面来控制。许多研究者指出：轴压比影响柱的延性及破坏形式。当轴向压力较小时，钢筋混凝土柱为受拉破坏，主要是由于受拉侧钢筋先达到屈服而引起的，表现出一定的延性。随着轴向压力的增加，柱的延性不断降低。当轴力超过界限轴力时，受拉侧钢筋达不到受屈服，构件的破坏主要是由于混凝土压溃或主筋的压曲造成的，因此延性很小。这就是抗震结构中限制钢筋混凝土柱轴压比的原因。在实际加固改造工程中，常常会遇到框架柱轴压比超出规范限值得情况。此时采用CFRP约束混凝土的关系环向包裹对柱进行约束，可以提高柱的混凝土抗压强度，从而降低轴压比。对于外粘帖纤维布弱约束钢筋混凝土柱计算；外粘纤维布弱约束钢筋混凝土柱轴压构件，其轴承载力按下列公式计算：N0.9（

对圆形载面建议按：式中： 为外粘纤维布弱约束钢筋混凝土柱轴压构件心抗压强设计值； 为外粘纤维布弱约束钢筋混凝土柱轴向构件抗压强设计值； 为外粘纤维布弱约束钢筋混凝土柱轴向构件抗拉强设计值；外粘纤维布弱约束钢筋混凝土柱轴向构件抗拉强设计值；A为加固柱截面的面积。一般情况下 不应大于的1.5倍，党有可靠依据时混凝土强度的提高幅值可适当提高。截面的半径或高度应小于1.0m，对矩形截面的高宽比h/b应小于1.5。

为确保核心区混凝土得到有效的约束，我国现行钢筋混凝土设计规范及抗震设计规范给出了柱箍筋加密区的最小配箍特征值 ，为避免配箍率过小还规定了最小体积配箍率。钢筋混凝土柱轴可以通过粘帖碳纤维来满足《建筑抗震设计规范》（GB50011―2001）对箍筋加密区以及体积配箍率的构造要求，以提高其抗震性能。碳纤维的加固最主要课依据《建筑抗震设计规范》和《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》中（CECS146:2003）来确定。

碳纤维片材在箍筋加密区宜连续布置，且碳纤维片材两端应搭接或采取可靠连续措施形成封闭箍。碳纤维片材条带的搭接长度不应小于150mm，各条带的搭接位置应相互错开。

参考文献：

[1] 文明才. 建筑结构加固技术及发展趋势[J]. 湖南城市学院学报(自然科学版)[J]. 2005,14 (3):13-15.

篇10

论文摘要：建筑抗震设计对结构构件有明确的延性要求。轴压比和剪跨比是影响构件延性的最主要的两个因素，也是一对互成矛盾的因素。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，无法满足“中震可修，大震不倒”的设计准则。为了避免短柱脆性破坏问题在高层建筑中发生，笔者认为，首先要正确判定短柱，然后对短柱采取一些构造措施或处理，提高短柱的延性和抗震性能。

1 高层建筑抗震设计常见的问题

在高层建筑的建设中，其中最主要的问题是对它的抗震问题的研究，其中又以中短柱问题为最主要的问题。现在首先介绍一下抗震设计中常见的一些问题。

1.1 缺乏岩土工程勘察资料或资料不全。有的在扩初设计阶段还缺建筑场地岩土工程的勘察资料，有的在扩初设计会审之后就直接进入了施工图设计，有的在规划设计或方案设计会审后就直接进入了施工图设计。无岩土工程勘察资料，设计缺少了必要的依据。

1.2 结构的平面布置。外形不规则、不对称、凹凸变化尺度大、形心质心偏心大，同一结构单元内，结构平面形状和刚度不均匀不对称，平面长度过长等。

1.3 一个结构单元内采用两种不同的结构受力体系。如一半采用砌体承重，而另一半或局部采用全框架承重或排架承重；底框砖房中一半为底框，而另一半为砖墙落地承重［这种情况常发现在平面纵轴与街道轴线相交的住宅，其底层为商店，设计成一半为底框砖房(有的为二层底框)，而另一半为砖墙落地自承，造成平面刚度和竖向刚度二者都产生突变，对抗震十分不利］。

1.4 底框砖房超高超层。如1996年，对在杭设计单位作的一次专题普查，发现有69幢底框砖房超高超层。新项目亦普遍存在此现象，1999年某地块住宅竣工交付使用验收中发现有三幢底框砖房超高超层，甚至有超三层的。

1.5 抗震设防标准掌握不当。有一些项目擅自提高了设防标准，按照《建筑抗震设防分类标准(GB 50223-95)》划分应属六度设防的，但设计中提高了一度按七度设防，提高了建筑抗震设防标准，将会增加工程投资；有的项目严格应按七度采取抗震措施的，但设计中又按六度设防，减低了抗震设防标准，不利抗震。

1.6 结构的竖向布置。在高层建筑中，竖向体型有过大的外挑和内收，立面收进部分的尺寸比值B1/B不满足≥0.75的要求。

1.7 抗震构造柱布置不当。如外墙转角处，大厅四角未设构造柱或构造柱不成对设置；以构造柱代替砖墙承重；山墙与纵墙交接处不设抗震构造柱；过多设置抗震构造柱等。

1.8 框架结构砌体填充墙抗震构造措施不到位。砌体外围护墙砌筑在框架柱外又没有设置抗震构造柱，框架间砌体填充墙高度长度超过规范规定要求又没有采取相应构造措施。

1.9 结构其他问题。有的底层无横向落地抗震墙，全部为框支或落地墙间距超长；有的仅北侧纵墙落地，南侧全为柱子，造成南北刚度不均；有的底层作汽车库，设计时横墙都落地，但纵墙不落地，变成了纵向框支；还有的底框和内框砌体住宅采用大空间灵活隔断设计，其中几乎很少有纵墙。不少地方都采用钢筋混凝土内柱来承重以代替砖墙承重，实际上将砖混结构演变为内框架结构，这比底框砖房还不利，因内框砖房的层数、总高度控制比底框砖房更严，因此存在着严重抗震隐患。更为严重的是这种情况并未引起目前大多数结构工程师的重视。

1.10 平面布局的刚度不均。抗震设计要求建筑的平、立面布置宜规正、对称，建筑的质量分布和刚度变化宜均匀，否则应考虑其不利影响。但有的平面设计存在严重的不对称：一边进深大，一边进深小；一边设计大开间，一边为小房间；一边墙落地承重，一边又为柱承重。平面形状采用L、π形不规则平面等，造成了纵向刚度不均，而底层作为汽车库的住宅，一侧为进出车需要，取消全部外纵墙，另一侧不需进出车辆，因而墙直接落地，造成横向刚度不均。这些都对抗震极为不利。

1.11 防震缝设置。对于高层建筑存在下列三种情况时，宜设防震缝：①平面各项尺寸超过《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程(JGJ 3-91)》中表2.2.3的限值而无加强措施；②房屋有较大错层；③各部分结构的刚度或荷载相差悬殊而又未采取有效措施；但有的竟未采取任何抗震措施又未设防震缝。

1.12 结构抗震等级掌握不准。有的提高了，而有的又降低了，主要是对场地土类型、结构类型、建筑高度、设防烈度等因素综合评定不准造成。

上述这些问题的存在，倘若不能得到改正，势必对建筑物的安全带来隐患。上述这些问题的存在，倘若不能得到改正，势必对建筑物的安全带来隐患。上述这些问题的原因是多方面的，有认识方面的原因有计划经济向市场经济转化过程中出现的原因，有设计人员忽视了抗震概念设计方面的原因(未能从整体、全局上把握好)，有法律建设方面的原因(在工程抗震设防管理方面缺乏国家政府法律依据，特别是处罚方面)，通过这些问题来研究中短柱的问题：

2 短柱的正确判定

柱净高H与截面高度h之比H/h≤4为短柱，工程界许多工程技术人员也都据此来判定短柱，这是一个值得注意的问题。因为确定是不是短柱的参数是柱的剪跨比λ，只有剪跨比λ＝M/Vh≤2的柱才是短柱，而柱净高与截面高度之比H/h≤4的柱其剪跨比λ不一定小于2，亦即不一定是短柱。按H/h≤4来判定的主要依据是：①λ=M/Vh≤2；②考虑到框架柱反弯点大都靠近柱中点，取M＝0.5VH，则λ＝M/Vh＝0.5VH/Vh＝0.5H/h≤2，由此即得H/h≤4。但是，对于高层建筑，梁、柱线刚度比较小，特别是底部几层，由于受柱底嵌固的影响且梁对柱的约束弯矩较小，反弯点的高度会比柱高的一半高得多，甚至不出现反弯点，此时不宜按H/h≤4来判定短柱，而应按短柱的力学定义——剪跨比λ＝M/Vh≤2来判定才是正确的。

框架柱的反弯点不在柱中点时，柱子上、下端截面的弯矩值大小就不一样，即Mt≠Mb。因此，框架柱上、下端截面的剪跨比大小也是不一样的，即λt＝Mt/Vh≠λb＝Mb/Vh。此时，应采用哪一个截面的剪跨比来判断框架柱是不是属于短柱呢？笔者认为，应该采用框架柱上、下端截面中剪跨比的较大值，即取λ＝max（λt，λb）。一般情况下，在高层建筑的底部几层，框架柱的反弯点都偏上，即Mb＞Mt。

在层高一定的情况下，为提高延性而降低轴压比则会导致柱截面增大，且轴压比越小截面越大；而截面增大导致剪跨比减小，又降低了构件的延性。因此，在高层特别是超高层建筑结构设计中，为满足规程对轴压比限值的要求，柱子的截面往往比较大，在结构底部常常形成短柱甚至超短柱。

3 改善短柱抗震性能的措施

当按剪跨比λ判定柱子不是短柱时，按一般框架柱的抗震要求采取构造措施即可；确定为短柱后，就应当尽量提高短柱的承载力，减小短柱的截面尺寸，采取各种有效措施提高短柱的延性，改善短柱的抗震性能。

3.1 使用复合螺旋箍筋 高层建筑框架柱的抗剪能力是应该满足剪压比限值和“强剪弱弯”要求的，柱端的抗弯承载力也是应该满足“强柱弱梁”要求的。对于短柱，只要符合“强剪弱弯”和“强柱弱梁”的要求，是能够做到使其不发生剪切型破坏的。因此，使用复合螺旋箍筋来提高柱子的抗剪承载力，改善对砼的约束作用，能够达到改善短柱抗震性能的目的。