浅析结构抗震概念设计

浅析结构抗震概念设计

摘要：地震是一种恐惧性、危害性极大的自然灾害。地震所造成的惨重人员伤亡和巨大的财产损失，主要原因还是建筑物的破坏所引起的。随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，对建筑结构设计也提出了更高的要求。本文通过对抗震设计原则阐述，讲述如何做好抗震概念设计。并分析了我国建筑结构抗震的现状，探讨了建筑结构抗震在二十一世纪的发展趋势。

关键词：抗震概念设计建筑结构原则要求发展

一、建筑结构抗震概念设计的概述

1、理念分析

概念是一种反映客观事物本质属性和特征的思维形式，是人们在实践的基础上感性认识上升到理性认识而形成的。概念设计就是以工程概念为主线。概念设计是一种先进的设计思维的体现，结构工程师可以利用其完成对特定建筑空间的设计并形成总体结构方案，同时将构件与结构、结构与结构之间的关系看得更加透彻清晰。在不借助计算机的情况下，通过简单计算就能正确定性，帮助建筑师选择最佳的设计方案，优化结构并降低成本。打破建筑结构设计中的墨守成规，充分发挥结构工程师的创新能力是相当必要的，因为他们是结构设计革命的推动者和执行者。

概念设计的理念是一种设计思维方式的改进，概念的含义就是用笼统而科学的思维方式来确定一些设计上的难点，一般是不需要进行精确计算的设计问题。因为这种问题在设计中很难给出确定的答案，尤其是在抗震设计中，按照整体结构体系和分体结构之间的力学关系，来解释地震所造成的对建筑物的损害。这种损害很难用精确的数据来衡量，因为地震本身所产生的破坏力就是一个不确定的数值，一味地提高建筑物的刚性是不恰当的。因此从抗震的角度看，利用宏观的概念性估算的设计思维更加符合抗震的需求。这就是概念设计理念的基本理念。2、建筑抗震概念设计是根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则

在抗震设计中，概念设计的应用已经成为设计者所关注的设计理念。建筑抗灾概念设计是保证结构具有优良抗震性能的一种方法。概念设计包含极为广泛的内

容，选择对抗震有利的结构方案和布置。采取减少扭转和加强抗扭刚度的措施，设计延性结构和延性结构构件，分析结构薄弱部位，并采取相应的措施，避免薄弱层过早破坏，防止局部破坏引起连锁效应，避免设计静定结构，采取二道防线措施等。其实，方案、布置、计算到构件设计、构造措施每个设计步骤中都贯穿了抗震概念设计内容。地震具有随机性、不确定性和复杂性，要准确预测建筑物所遭遇地震的特性和参数，目前是很难做到的。而建筑物本身又是一个庞大复杂的系统，在遭受地震作用后其破坏机理和破坏过程十分复杂。且在结构分析方面，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，也存在着不确定性。因此，结构工程抗震问题不能完全依赖“计算设计”解决。应立足于工程抗震基本理论及长期工程抗震经验总结的工程抗震基本概念，从“概念设计”的角度着眼于结构的总体地震反应，按照结构的破坏过程，灵活运用抗震设计准则，全面合理地解决结构设计中的基本问题，既注意总体布置上的大原则，又顾及到关键部位的细节构造，从根本上提高结构的抗震能力。

3、传统设计思维对建筑抗震的影响

传统结构设计的计算理论为建筑设计提供的是结构设计中对结构抗力的研究和计算。这种传统的设计思维使得结构工程师过度注重细节。而不是整体结构形式。抗震设计中传统的设计思路不能完全适用于结构设计，完全的照本宣科只能让结构趋向不合理。建筑组织结构的抗震设计，存在着许多模糊而且不确定的因素例如，大地震动作用是一种随机性很强而且循环往复的荷载，建筑物的大地震动破坏机理又十分复杂，要准确计算或预测建筑物所遭遇的大地震动特性和参数，还难以做到。风荷载的脉动性与涡流作用情况也是如此。因为建筑物受到的大地震动作用难以确定，所以适用、安全、经济的组织结构体系必须注重概念设计。二、建筑结构抗震概念设计的要点简述

钢筋混凝土结构是常用的结构形式，目前城市中正在建设和拟建的多层、高层建筑物大都是钢筋混凝土结构，地震是一种自然现象，为避免它给人类带来大的灾难，要求结构工程师根据新抗震规范运用好抗震概念设计。做到（1）.结构功能与外部条件一致（2）.充分发展先进的设计理念（3）.发挥结构的功能并取得与经济的协调（4）.更好地解决构造处理（5）.利用定量的计算进行抗震分忻（6）.用概念来判断计算的合理性。客观事物是多种多样的，而且都是在不断地变化，

因此对不同的客观事物有不同的概念，随着事物认识的不断发展，概念也在不断的发展变化，做好钢筋混凝土结构抗震概念设计，有着深远的意义。

三、概念设计的新发展

目前在抗震设计中创新了很多新措施。如隔振和消能的设计思路等。隔振和消能就是利用某些科学的结构或者方法减小地震对建筑物的影响，隔振的基本法就是利用一些柔性结构消除地震对建筑地震力，如增设钢板橡胶隔振垫，增加消能支撑、阻尼器、顶部增加反摆等，都可以有效地提供附加阻尼作用，消耗一部分地震能量，降低加速度，以此减少建筑的“摆动”，降低地震波的破坏作用。组织结构抗震体系由传统的以“硬抗”为主的抗震体系向以“柔抗”为主的组织结构减震控制体系发展。组织结构减震体系采用的是以柔克刚的新概念，它通过调整组织结构动力特性、隔震、减能或控制来达到抗震的目的，在未来的工民建中组织结构抗震的想法将向着减轻危害的方向发展。

在刚刚过去的二十世纪，建筑结构抗震领域发展之快、进步之神速是几千年来世界建筑史上前所未有的。但是由于地震对结构输入的性质是复杂的，传统的抗震理论仍存在较大的局限性，结构抗震设计中仍然还有大量不确定因素有待解决。展望二十一世纪建筑结构抗震将得到更深入地发展，具体表现如下：（1）.结构抗震体系由传统的以“硬抗”为主的抗震体系向以“柔抗”为主的结构减震控制体系发展。结构减震体系采用的是以“柔”克刚的新概念，它通过调整结构动力特性、隔震、减能或控制來达到抗震的目的。（2）.结构抗震研究对象由单个构件向整个结构发展。这样得到的研究结构更符合真实情况。（3）.建筑材料对结构抗震的影响越来越得到重视。（4）.计算机模拟抗震试验得到广泛应用。四、结语

总之，概念设计必然会成为今后结构设计的主流思想，这就要求我们需要不断的学习和提高，为结构设计的发展作出应有的贡献。概念设计中最重要的是分析、预见、控制结构的耗能和薄弱部位，找到能支持结构不倒塌的关键部分。结构设计人员在日常设计工作中，必须学会熟练运用概念设计，并使这一理念贯穿于结构设计工作的整个过程当中，既要严格把握好设计的大原则，又要全面考虑诸多因素，最终才能保证设计的科学性和严谨性，为社会创造更多精品工程。