工程结构抗震概念设计
建筑结构抗震设计第4章建筑抗震概念设计
表1 有利、一般、不利和危险地段的划分
段 一般地段 不利地段
危险地段
稳定基岩，坚硬土，开阔、平坦、密实、均匀的中硬土 等
不属于有利、不利和危险的地段
软弱土，液化土，条状突出的山嘴，高耸孤立的山丘， 陡坡，陡坎，河岸和边坡的边缘，平面分布上成因、岩 性、状态明显不均匀的土层（含故河道、疏松的断层破 碎带、暗埋的塘浜沟谷和半填半挖地基），高含水量的 可塑黄土，地表存在结构性裂缝等 地震时可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等及 发震断裂带上可能发生地表位错的部位
质量分布的不确定性；基础与上部结构的协同作用；节点的非刚性
转动；偏心、扭转及P—Δ效应；柱轴向变形。考虑或不考虑节点
非刚性转动的影响程度可达5%—10%；考虑柱轴向变形，自振周期
可能加长15%，加速度反应可能降低8%；考虑P—Δ效应可能增加位
移10%。 （3）材料的影响。混凝土的弹性模量随着时间及应变程度而改变。
在海城地震时，从位于大石桥盘龙山高差58m的两个测点 上所测得的强余震加速度峰值记录表明，位于孤突地形上 的比坡脚平地上的平均达1.84倍，这说明在孤立山顶地震波将被 放大。图1表示了这种地理位置的放大作用。
图1 不同地形的震害
天津塘沽港地区，地表下3—5m为冲填土，其下为深厚的 淤泥和淤泥质土，地下水位为－1.6m。1974年兴建的16幢 3层住宅和7幢4层住宅，均采用片筏基础。1976年唐山地 震前，累计沉降分别为200mm和300mm，地震期间沉降量突然增 大，分别增加了150mm和200mm。震后，房屋向一边倾斜，房屋 四周的外地坪地面隆起，如图2所示。
图2 房屋沉降
§4.2 把握建筑形体和结构的规则性
建筑结构的平面、立面规则与否，对建筑的抗震性能具有 重要的影响，建筑结构不规则，可能造成较大扭转，产生 严重应力集中，或形成抗震薄弱层。国内外多次震害表明，房屋形体 不规则、平面上凸出凹进、立面上高低错落，破坏程度比较严重，而 简单、对称的建筑的震害较轻。为此，《抗震规范》规定，建筑设计 应重视其平面、立面和竖向剖面的规则性对抗震性能及经济合理性的 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。 建筑平、立面布置的基本原则：对称规则，质量与刚度变化均匀。
结构抗震概念设计的工程实例分析_肖风林
2334 年第 5 期 # 总第 6# 期 $
大 众 科 技
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结构抗震概念设计的工程实例分析
工程结构的抗震和抗风设计(1)
通过在地基上设置滚轮或球体等滚动元件，使建筑物在地震时发生滚动，从而减轻地震力 对结构的作用。
消能减震技术及应用
金属耗能器
利用金属的塑性变形能力，吸收和消耗地震或风振产 生的能量。
摩擦耗能器
通过摩擦产生热量来消耗振动能量，降低结构的动力 反应。
粘弹性阻尼器
利用粘弹性材料的耗能特性，减轻结构在地震或风荷 载作用下的振动。
结构体系选择
采用刚度大、阻尼比高的结构体系，如框架-核心筒结构 、钢框架-支撑结构等，提高结构的整体抗风能力。
加强构件设计
对关键构件如柱子、梁、楼板等进行加强设计，提高其承 载力和变形能力。
大跨度桥梁抗风措施
桥塔设计
采用合理的桥塔形状和截面形式，提高桥塔的稳 定性和抗风能力。
主梁设计
通过优化主梁截面形状和气动布局，减小风致振 动和涡激振动对桥梁的影响。
耗能装置
在桥梁关键部位设置耗能装置，如金属屈服耗能器、摩擦耗能器等 ，通过耗能来减轻地震对桥梁的破坏。
结构冗余度设计
通过增加桥梁结构的冗余度，如设置多余墩柱、加强横梁联系等，提 高桥梁的整体性和抗震性能。
地下结构抗震措施
土体加固
对地下结构周围的土体进行加固处理，如注浆、高压旋喷桩等， 提高土体的承载力和抗震性能。
的能量。
消能减震技术
利用阻尼器、耗能支撑等装置吸收 和消耗地震能量，降低结构的地震 反应。
结构优化
通过改进结构形式、增强构件刚度 、提高连接性能等手段，提升结构 的整体抗震能力。
桥梁结构抗震措施
减隔震支座
在桥梁墩台与上部结构之间设置减隔震支座，实现地震时桥梁上部 结构的相对位移，减小地震力对桥梁的影响。
简述结构抗震概念设计的含义
简述结构抗震概念设计的含义结构抗震概念设计是指在建筑设计阶段，通过合理分析和设计结构，使建筑在地震作用下能够充分发挥自身的抗震能力，以减少地震对建筑物造成的破坏和人员伤亡。
结构抗震概念设计需要考虑以下方面：1. 结构整体性：通过合理的结构布局和连通方式，使整个建筑结构能够形成一个整体，以提高抗震能力。
2. 建筑材料：选用合适的材料，如高强度钢筋混凝土、钢结构等，以增加结构的刚度和强度，提高抗震能力。
3. 结构体系：选择适当的结构体系，如框架、剪力墙、桁架等，以满足地震作用下的荷载传递要求。
4. 抗震设计要素：考虑地震作用下的水平力、垂直力、剪力等，确定结构的尺寸、强度、柱网布置、墙体厚度等参数，以满足设计要求。
5. 结构连接：合理设计结构连接，如梁柱连接、墙体与结构连接等，以确保结构的整体性和刚度。
6. 附加构件：增设抗震构件，如减隔震、阻尼器等，以增加结构的抗震性能。
结构抗震概念设计目的是在建筑设计早期阶段，通过合理的设计理念和方法，尽可能提高建筑的抗震能力，减少地震对建筑物和人员的危害。
这样可以提高建筑的安全性和可靠性，保护人民的生命财产安全。
结构抗震概念设计是指在建筑结构设计的初期阶段，考虑地震影响和力学特性的基础上，通过结构布局、形式、材料、连接方式等方面的综合设计，以提高建筑结构在地震发生时的抗震性能。
结构抗震概念设计的含义包括以下几个方面：1. 提前考虑抗震性能：结构抗震概念设计在初期阶段就将抗震性能的考虑纳入设计中，通过合理的布局、形式和结构系统的选择，以及考虑地震产生的荷载、地震波传播路径等因素，在建筑结构设计的初期就提出合理的抗震方案。
2. 综合设计思路：结构抗震概念设计是综合考虑建筑的整体性能和安全性的设计过程，不仅仅追求单一方面的抗震性能，还要考虑结构的可行性、经济性、舒适性等因素。
3. 满足抗震设计要求：结构抗震概念设计需要满足国家和地区的抗震设计规范要求，确保建筑在地震发生时能够安全、稳定地承受地震力的作用。
结构抗震设计的基本概念及抗震结构的概念设计
重不均匀，不连续。 主要破坏：第4层与第5层之间(竖向刚度和承载力突变),周围柱子严重开裂，柱钢筋压屈； 横向裂缝贯穿3层以上的所有楼板(有的宽达1cm),直至电梯井东侧； 塔楼西立面、其他立面窗下和电梯井处的空心砖填充墙及其它非结构构件均
建筑抗震概念设计基本内容
1.建筑设计应重视建筑结构的规则性； 2.合理的建筑结构体系选择； 3.抗侧力结构和构件的延性设计。
结构设计的7条基本原则
1、质量与刚度对称原则 2、比例协调原则 3、减轻自重原则，使建筑物自重减轻，重心降低， 4、弹性原则，采用均质材料 5、下部结构的可靠性原则，采用密实且具有足够刚度的
(1) 悬臂、倾斜体系，水平地震作用会导致较大的竖向位移。
特别是对于悬臂段，可能产生较大的竖向位移和振动，进而影 响建筑的正常使用; (2)倾斜、悬臂体系，使得结构在竖向地震作用下，存在较大 的水平和竖向动力响应; (3)地震作用下，结构基础承受较大的倾覆弯矩;（蹲马步） (4) 结构严重竖向不规则，结构各层的位移和内力响应沿高度 有很大变化，特别是在9 层(裙房顶层)和37层(悬臂底层) ，应 力高度集中，层间位移大; (5)结构倾斜和受力构件的不对称分布，使得结构对不同方向 水平地震作用的响应有一定差异; (6)地震作用下，结构会有较大的扭转变形; (7)薄弱部位的构件，在地震作用下应力水平较高，可能较早
地裂
1.2 选择有利于抗震的场地 《规范》3.3.4 地基和基础设计应符合下列要求： 1、同一结构单元的基础不宜设置在性质截然不同
工程结构-建筑抗震概念设计
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场地的选择
3.3.1 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作出综合评价对 不利地段应提出 避开要求当无法避开时应采取有效措施不应在危险地段建 造甲乙丙类建筑 3.3.2 建筑场地为I 类时甲乙类建筑应允许仍按本地区抗 震设防烈度的要求采 取抗震构造措施丙类建筑应允许按本地区抗震设防烈度降 低一度的要求采取抗震 构造措施但抗震设防烈度为6 度时仍应按本地区抗震设防 烈度的要求采取抗震构 造措施
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建筑设计和建筑结构的规则性
3.4.1 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 3.4.2 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 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。 当存在表3.4.2-所列举的平面不规则类型或 表3.4.2-2 所列举的竖向不规则类型时应符合本 章第3.4.3 条的有关规定
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结构体系
3.5.1 结构体系应根据建筑的抗震设防类别抗震设防烈 度建筑高度场地条件地基结构材料和施工等因素经技术 经济和使用条件综合比较确定 3.5.2 结构体系应符合下列各项要求: 1 应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径 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 3 应具备必要的抗震承载力良好的变形能力和消耗地震 能量的能力 4 对可能出现的薄弱部位应采取措施提高抗震能力
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抗震概念设计和抗震计算间的关系
抗震概念设计和抗震计算间的关系抗震概念设计和抗震计算是地震工程设计过程中非常重要的两个环节。
抗震概念设计主要是初步确定建筑物结构的抗震设计方案，而抗震计算则是对该方案进行详细计算和验证。
两者关系密切，互为补充，共同确保建筑物在地震作用下能够安全可靠地运行。
抗震概念设计是指在建筑物初设及方案论证阶段，根据结构设计要求、地震确定要素和工程经济条件，综合考虑建筑物的功能、造价、施工等因素，初步确定建筑物的抗震设计方案。
概念设计的目标是系统地考虑建筑物的整体性能，包括结构的抗震性能、刚度、强度、耐久性、形式美观等，保证建筑物在地震作用下的安全性。
概念设计需遵循国家和地区的抗震设计规范，并根据实际情况进行合理调整。
在概念设计中，对于建筑物的整体形式、平面布置、结构形式等进行初步确定，为后续的抗震计算提供基础数据。
抗震计算是指在抗震概念设计确定后，对建筑物的结构系统进行详细的计算和分析，验证概念设计的合理性和可行性。
抗震计算通常包括强度计算、刚度计算、稳定性计算等。
通过计算，可以得出建筑物在地震作用下的动力响应、应力应变分布等详尽信息，确定建筑物是否满足抗震设计要求。
抗震计算需要遵循国家和地区的抗震设计规范，并采用合适的计算方法和工具。
计算结果可以用于指导建筑物的详细设计和施工，并为结构改进提供依据。
抗震概念设计和抗震计算是相互关联的，两者在抗震设计过程中互为补充，共同保证建筑物的抗震性能。
首先，概念设计的合理性和可行性是通过抗震计算来验证的。
在概念设计确定后，进行抗震计算可以得到建筑物在地震作用下的安全系数，以及是否满足设计要求。
如果计算结果不满足要求，需要对概念设计进行调整和修改。
其次，抗震计算的结果也可以为概念设计提供参考和指导。
抗震计算可以给出建筑物的动力响应和应力应变分布等详细信息，可以用来评估不同设计方案的优劣，并为概念设计的改进提供依据。
总之，抗震概念设计和抗震计算是地震工程设计过程中不可或缺的两个环节。
建筑工程结构设计中的抗震设计
建筑工程结构设计中的抗震设计【摘要】地震是一种常见的自然灾害，对建筑结构造成了严重的影响。
为了减少地震对建筑物的破坏和损失，抗震设计成为了建筑工程结构设计中不可或缺的一部分。
抗震设计原则包括了增加建筑物的抗震能力、减小结构的振动响应等。
抗震设计方法主要包括了减震设备的应用和加固结构等措施。
抗震设计的重要性不言而喻，它直接关系到人们的生命安全和财产损失。
随着科技的不断进步，抗震设计也在不断地发展和完善，为建筑结构的安全保驾护航。
建筑工程结构设计中的抗震设计必不可少，未来的趋势将是更加注重科技创新和资源利用的合理性。
对抗震设计的思考也逐渐向着更加全面和深入的方向发展。
【关键词】建筑工程、抗震设计、地震灾害、原则、方法、重要性、发展、必要性、未来趋势、思考。
1. 引言1.1 建筑工程结构设计中的抗震设计建筑工程结构设计中的抗震设计是一项至关重要的工作，它直接关系到建筑物在地震发生时的抵抗能力和安全性。
地震是一种自然灾害，会对建筑物造成严重破坏，甚至导致人员伤亡。
抗震设计是保障建筑物及其使用者安全的关键。
在进行抗震设计时，需要遵循一定的原则，如保证建筑物的整体稳定性、提高结构的整体刚度和韧性、采用合适的抗震措施等。
不同的抗震设计方法可以根据建筑物的特点和地震的频率来选择，包括减震结构、加固结构、防震设备等。
抗震设计的重要性不言而喻，它可以有效减少地震对建筑物造成的破坏，保护人员的生命财产安全。
随着科技的发展和经验的积累，抗震设计不断得到完善和提高，建筑工程的抗震性能也在不断提升。
建筑工程结构设计中的抗震设计是保障建筑物安全的重要环节，只有不断提高设计水平，完善设计方案，才能有效应对地震灾害，保障人们的生命财产安全。
2. 正文2.1 地震灾害的影响地震是地球上一种常见的自然灾害，对建筑工程结构设计产生了极大的影响。
地震会导致建筑物的倒塌、墙体开裂、结构损坏等现象，进而造成人员伤亡、财产损失、城市功能瘫痪等严重后果。
抗震设计概念
抗震设计概念
抗震设计，是针对地震区的工程结构进行的一种专项设计，以满足地震作用下工程结构安全与经济的综合要求。
一般包括抗震分析和抗震措施两个方面。
抗震分析是以结构动力学为基础，计算和分析结构在地震动作用下的反应。
抗震措施则包括工程总体布置、结构选型、地基基础处理以及各种构造措施。
抗震概念设计是指根据地震作用水平，选择合适的结构体系、材料及细部构造，以到达合理的抗震设计目的。
涉及方面有建筑场地的选择、结构体系的选择、平面立面布置的规则性、结构的动力特性的确定、传力机制的可靠性等。
这种设计可以在源头上避免或减轻不利于抗震设计因素的影响，有助于获得结构抗震性能方面的最有利组合，为设计过程中的数值计算创造有利条件。
总的来说，抗震设计的主要目的是保证建筑在地震发生时能够保持结构的完整性，减少地震对建筑的破坏，保证人们的生命安全。
结构设计：建筑结构抗震概念设计应符合那些要求？
结构设计：建筑结构抗震概念设计应符合那
些要求？
建筑结构抗震概念设计应符合下列要求：
（一）超高时建筑结构规则性的要求应从严掌握，明确竖向不规则和水平向不规则的程度，避免过大的地震扭转效应。
（二）结构布置、防震缝设置、转换层和水平加强层的处理、薄弱层和薄弱部位、主楼与裙房共同工作等妥善设计。
（三）结构的总体刚度应适当，变形特征应合理；楼层大层间位移和扭转位移比符合规范、规程的要求。
（四）混合结构工程、钢支撑框架结构的钢框架，其重要连接构造应使整体结构能形成多道抗侧力体系。
（五）多塔、连体、错层、带转换层、带加强层等复杂体型的结构，应尽量减少不规则的类型和不规则的程度；一般不宜超过《高层混凝土结构规程》规定的大适用高度。
（六）当几部分结构的连接薄弱时，应考虑连接部位各构件的实际构造和连接的可靠程度，必要时取结构整体计算和分开计算的不利情况，或要求某部分结构在设防烈度下保持弹性工作状态。
抗震结构设计--建筑抗震概念设计
应采取有效措施。 4.1.2 选择有利于抗震的场地 有利地段：一般是指位于开阔平坦地带的坚硬场 地土或密实均匀中硬场地土。 在选择高层建筑的场地时，应尽量建在基岩或薄 土层上，或应建在具有较大“平均剪切波速”的 坚硬场地土上，以减少输入建筑物的地震能量， 从根本上减轻地震对建筑物的破坏作用。 地基和基础设计应符合下列要求： 同一结构单元的基础不宜设置在性质截然不同的 地基上；（图4.1）
立面不规则类型
侧向刚度不规则
定义
该层的侧向刚度小于相邻上一层的70%，或小于其上相邻三个 楼层侧向刚度平均值的80%；除顶层外，局部收进的水平向尺 寸大于相邻下一层的25%
竖向抗侧力构件不连续
楼层承载力突变
竖向抗侧力构件（柱、抗震墙、抗震支撑）的内力由水平转换 构件（梁、桁架等向下传递
抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的80%
按照上述标准，常见结构类型，按其抗震性能的 优劣排序为： 钢结构 型钢混凝土结构 混凝土—钢组合 结构 现浇钢筋混凝土结构 预应力混凝土 结构 装配式钢筋混凝土结构 配筋砌体结 构 砌体结构。 混凝土结构的优点 现场浇筑，整体性好； 就地取材； 造价较低； 有较好的抗侧移刚度，保护非结构构件； 良好的设计可保证结构的延性。
4 建筑抗震概念设计 4.1 场地选择 4.2 建筑的平立面布置 4.3 结构选型与结构布置 4.4 多道抗震防线 4.5 刚度、承载力和延性的匹配 4.6 确保结构的整体性 4进行的一种专业 设计，一般包括抗震概念设计、结构抗震计算和 抗震构造措施三个方面。 抗震概念设计：基于震害经验建立的抗震基本原 则和思想。包括工程结构的总体布置和细部构造。 概念设计的基本内容：建筑场地选择；建筑选型 与结构布置；设置多道抗震防线；刚度、承载力 和延性的匹配；结构整体性的确保；非结构部件 处理。
结构抗震概念
【结构抗震概念】随着现代城市化进程的加速和人口的不断增长，地震对建筑结构的破坏性影响成为一个日益突出的问题。
因此，建筑工程师和结构设计师提出了结构抗震的概念，旨在通过合理的设计和施工措施来提高建筑物在地震中的抵御能力，减少人员伤亡和财产损失。
本文将详细介绍结构抗震的概念及其相关内容。
一、结构抗震的定义结构抗震是指建筑物在地震荷载作用下，通过采取合理的结构设计和施工技术，以及使用适当的材料和构件，使建筑物具备一定的抵抗地震破坏的能力。
它涉及到建筑结构的抗震设计原则、抗震材料的选择和使用、抗震构件的布置和连接方式等多个方面。
二、结构抗震的重要性地震是一种自然灾害，具有突发性和破坏性强的特点。
如果建筑物的结构无法承受地震荷载，将导致建筑物倒塌、破坏甚至崩塌，给人员和财产带来巨大损失。
因此，结构抗震的重要性不容忽视。
通过合理的结构抗震设计和施工，可以提高建筑物的抗震能力，保证建筑物在地震中的安全性，减少人员伤亡和经济损失。
三、结构抗震的设计原则1. 强度控制原则：结构抗震设计应确保建筑物具备足够的强度和刚度，以承受地震荷载引起的变形和应力。
设计时需根据地震烈度和建筑物用途确定合理的设计参数，确保结构的整体稳定性。
2. 塑性设计原则：结构的塑性能力是指在地震作用下能够发生塑性变形而不发生破坏的能力。
采用塑性设计原则可以使结构在地震作用下发生一定程度的塑性变形，从而消耗地震能量，减小地震反应。
3. 抗震位移控制原则：结构的抗震位移是指建筑物在地震中发生的位移。
抗震位移控制原则要求结构的抗震位移不应过大，以保证建筑物在地震中的稳定性和安全性。
4. 抗震刚度控制原则：结构的刚度是指结构对外界力的抵抗能力。
抗震刚度控制原则要求结构具备足够的刚度，以减小地震作用下产生的变形和应力。
四、结构抗震的技术手段1. 结构形式选择：选择合适的结构形式是提高建筑物抗震能力的关键。
常见的结构形式包括框架结构、剪力墙结构、桁架结构等。
工程结构抗震设计原理
sin
(t
)d
max
最大速度反应
第三章 地震作用和结构抗震验算
14
工程结构抗震设计原理
质点的绝对加速度为
x xg 2x 2x
2
t 0
xg ( )e (t )
cosd (t
)d
2 2 2
d
t 0
xg
(
)e
(Tg T
) 2 max
[20.2 1(T 5Tg )]max
第三章0 0地.1震作T用g 和结构抗震验算 5Tg
T (s) 6.0
23
工程结构抗震设计原理
---冲量法
第三章 地震作用和结构抗震验算
10
工程结构抗震设计原理
（1）.瞬时冲量的反应
A.t=0 时作用瞬时冲量有 pΔt冲量=动量的改变量m(v2-v1) 瞬时冲量
P mx0
x0 P / m
x0Hale Waihona Puke 1 2P m
( )2
0
冲击荷载作用前初速度为0初位移为0，冲击荷载作用后初速度不为0
工程结构抗震设计原理
第三章 地震作用和结构抗震验算
第三章 地震作用和结构抗震验算
1
工程结构抗震设计原理
§3.1 概述
抗震设计（抗震设计概念设计，抗震计算，抗震构造措施） 地震作用(水平，竖向） 结构的地震反应 结构、构件的地震作用效应（M,N,Q,变形)
地震作用和结构抗震验算是建筑抗震设计的重要环 节，是确定所设计的结构满足最低抗震设防安全要求的 关键步骤。
(t
)
sin
d
(t
工程结构抗震
工程结构抗震工程结构抗震是指建筑结构在发生地震时对地震力的阻抗能力，也就是建筑结构的抗震能力。
在地震发生时，建筑物会受到地震波的作用，如果建筑物的抗震能力高，就能够有效地降低地震对建筑物的破坏和影响，保障人们的生命安全。
工程结构抗震所涉及的主要因素有地震波、结构系统、结构材料、结构设计等。
地震波是指地震时地球内部释放出的能量，在地震波传播过程中会带来多种力的影响，例如剪力、压力、拉力等。
这些力在建筑结构中的作用很大程度上决定了建筑结构的抗震性能。
因此，在进行工程结构抗震设计时，必须充分考虑地震波的性质、频率、幅值等因素，以便为建筑结构提供最佳的抗震设计方案。
结构系统也是工程结构抗震设计过程中非常重要的因素之一。
不同类型的建筑结构对地震的反应方式有所不同，从而也影响了结构的抗震性能。
例如，对于柱板结构而言，柱子一般要比板子更硬，因此在地震下要受到更多的力，其抗震性能也会相应减弱。
而对于框架结构而言，在地震波的作用下，框架轴力增大，梁和柱的受力也会加大，这也必须在抗震设计方案中予以考虑。
除结构系统以外，结构材料对结构的抗震性能也有很大的影响。
结构材料的物理力学性能是工程结构抗震的重要参数之一。
例如，钢材因为加工质量好、容易加工、高强度等因素，通常能够更好地抵抗地震波的影响。
而混凝土由于其质量易受到干湿环境影响等因素的影响而表现的比较不稳定，因此抗震设计时必须掌握其抗震性能的优化方案。
最后，结构设计也是工程结构抗震的核心。
工程结构设计必须充分考虑结构材料、结构系统、地震波等因素，然后根据实际情况设计出适合的结构方案。
这一过程中需要考虑荷载等一系列因素，同时保证结构的整体抗震性能。
抗震设计中还要考虑多种特殊情况的应对处理方案，如地下建筑、高层建筑等。
总之，工程结构抗震是一项非常重要的工作。
抗震设计应当在结构设计、结构性能分析以及测试等多方面进行科学研究和测试，以为人们创造一个更为安全稳定的居住和工作环境。
建筑结构的抗震概念设计
建筑结构的抗震概念设计作者：杨洪胜来源：《合作经济与科技》2010年第10期提要本文根据地震作用的特点,结合震后启示,阐述了结构抗震设计中“概念设计”的重要性以及对结构进行概念设计的原则。
在提高结构的整体抗震性能时,注重新的抗震设计理念的应用,为工程设计人员在今后的设计工作中提供思路。
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、抗震概念设計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。
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工程结构抗震概念设计
合肥工业大学土木与水利工程学院，安徽合肥230009
摘要：建筑结构抗震设计中的概念设计是对建筑抗震设计的宏观控制。
在工程的一开始从建筑的场地选择、建筑形状、平立面形式、结构体系、延性、整体性和材料等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。
较好的运用抗震概念和原则是结构抗震设计的必要前提。
关键词：建筑场地；建筑结构；抗震；概念设计
1 工程结构抗震概念设计的重要性
由于地震发生的随机性和结构本身的复杂性，建筑物的地震破坏机理目前还不十分清楚，结构抗震设计中尚存在许多不定因素，现行规范提供的地震作用估算和结构抗震计算的方法大都是具有一定概率水准的近似方法。
人们在总结历次地震灾害的经验中逐渐认识到，不能单纯依赖数值计算追求结构的抗震能力，必须合理运用概念设计提高建筑的抗震性能。
对于结构抗震设计来说，数值计算和概念设计具有同等重要的地位。
概念设计考虑地震及其影响的不确定性，依据依据历次震害总结出的规律，既着眼于结构的总体地震反应、合理选择建筑体型和结构体系，又顾忌结构关键部位的细节问题、正确处理细部构造和材料选用、灵活运用抗震设计思想，综合解决抗震设计基本问题。
2 抗震概念设计的基本原则与要求
2.1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。
由于场地因素引起的震害往往特别严重，而且有些情况仅仅依靠工程措施来弥补是很困难的。
因此，选择工程场址时，应进行详细勘察，搞清地形、地质情况，挑选对建筑抗震有利的地段，尽可能避开对建筑抗震不利的地段，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。
对建筑抗震有利的地段，一般是指位于开阔平坦地带的坚硬场地土或密实均匀中硬场地土。
建造于这类场地上的建筑一般不会发生由于地基失效导致的震害，从而可从根本上减轻地震对建筑物的影响。
对建筑抗震不利的地段，就地形而言，一般是指条状突出的山嘴、孤立的山包和山梁的顶部、高差较大的台地边缘、非岩质的陡坡、河岸和边坡的边缘；就场地土质而言，一般是指软弱土、易液化土、故河道、断层破碎带、暗埋塘浜沟谷或半挖半填地基等，以及在平面分布上成因、岩性、状态明显不均匀的地段。
2.2合理选择建筑形状
建筑形状关系到结构的体型，结构体型对建筑物的抗震性能有明显影响。
震害表明，形状比较简单的建筑在遭遇地震时一般破坏较轻，这是因为形状简单的建筑受力性能明确，传利途径简捷，设计时容易分析建筑的实际地震反应和结构内力分布，结构的构造措施也易于处理。
因此，建筑形状应力求简单规则，同时注意遵循以下要求：
（1）建筑平面布置应简单规则。
建筑平面的简单和复杂可通过平面形状的凹凸来区别。
有凹角的结构容易产生应力集中或变形集中，形成抗震薄弱环节。
（2）建筑物竖向布置应均匀和连续。
建筑体型复杂会导致结构体系沿竖向强度与刚度分布不均匀，在地震作用下容易出现某一层间或某一部位率先屈服而出现较大的弹塑性变形。
（3）刚度中心应和质量中心一致。
房屋中抗侧力构件合力作用点的位置成为质量中心，地震时，如果刚度中心和质量中心不重合，会产生扭转效应是远离刚度中心的构件产生较大应力而严重破坏。
（4）复杂体型建筑物处理方法是——设置建筑防震缝，将建筑物分割成规则的单元，但设缝会影响建筑立面效果，容易引起单元之间的碰撞；不设抗震缝，但应对建筑物进行细致的抗震分析，估计其局部应力、变形集中及扭转影响，判明易损部位，采取加强措施提高结构的抗变形能力。
2.3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，就能从根本上保证房屋具有良好的抗震性能。
经验表明，简单、规则、对称的建筑抗震能力强，在地震时不易破坏；反之，如果房屋体形不规则，平面上凸出凹进，立面上高低错落，在地震时容易产生震害。
而且，简单、规则、对称结构容易准确计算其地震反应，可以保证地震作用具有明确直接的传递途径，容易采取抗震构造措施和进行细部处理。
2.4选择合理的结构体系
抗震结构体系是抗震设计应考虑的关键问题。
按结构材料分类，目前主要应用的结构体系有砌体结构、钢结构、钢筋混凝土结构、钢-混凝土结构等；按结构形式分类，目前常见的有框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、简体结构等。
结构体系的确定受到抗震设防烈度、建筑高度、场地条件以及建筑材料、施工条件、经济条件等诸多因素影响，是一个综合的技术经济问题，需进行周密考虑确定。
抗震规范对建筑结构体系主要有以下规定：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；②结构体系宜具有多道抗震防线，应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或对重力荷载的承载能力；③结构体系应具有必要的抗震承载力，良好的变形能力和耗能能力；④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，产生过大的应力集中或塑性变形集中，对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高抗震能力；⑤结构在两个主轴方向的动力特性宜相近，在结构布置时，应遵循平面布置对称、立面布置均匀的原则，以避免质心和刚心不重合而造成扭转振动和产生薄弱层。
2.5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。
而结构延性和耗能的大小，取决于构件的破坏形态及其塑化过程，弯曲构件的延性远远大于剪切构件，构件弯曲屈服直至破坏所消耗的地震输入能量，也远远高于构件剪切破坏所消耗的能量。
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。
始终遵循“强柱弱梁，强煎弱弯、强节点、弱锚固”原则。
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，以避免地震卓越周期长时间持续作用引起的共振效应。
2.6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。
为了充分发挥各构件的抗震能力，确保结构的整体性，在设计的过程中应遵循以下原则：①结构应具有连续性。
结构的连续性是使结构在地震作用时能够保持整体的重要手段之一。
②保证构件间的可靠连接。
提高建筑物的抗震性能，保证各个构件充分发挥承载力，关键的是加强构件间的连接，使之能满足传递地震力时的强度要求和适应地震时大变形的延性要求。
③增强房屋的竖向刚度。
在设计时，应使结构沿纵、横2个方向具有足够的整体竖向刚度，并使房屋基础具有较强的整体性，以抵抗地震时可能发生的地基不均匀沉降及地面裂隙穿过房屋时所造成的危害。
2.7结构材料的选择
单从抗震角度考虑, 作为一种结构材料应轻质、高强、材质均匀; 构件间的连接应有良好的整体性、连续性及延性, 且能发挥材料的全强度。
按照这一原则, 不同材料结构的抗震性能优劣排序是: 钢结构; 型钢混凝土结构; 混凝土- 钢混合结构; 现浇钢筋混凝土结构; 预应力混凝土结构; 装配式钢筋混凝土结构; 配筋砌体结构。
工程中常用结构抗震表现分述如下:
(1)钢结构钢结构最符合抗震材料的要求, 从已有的地震震害实例来看, 钢结构的表现均很好; 但它当前的造价及维护费用较高。
(2)现浇钢筋混凝土结构该结构整体性好, 造价低廉, 有较大的抗侧移刚度, 并且经良好的设计可保证结构具有良好的延性。
但该材料也存在难以克服的弱点: 当地震持时较长时, 在周期性往复水平荷载作用下, 构件刚度因裂缝的开展而递减, 且塑性铰区会产生反向斜裂缝, 将混凝土挤碎, 产生永久性的“剪切滑移”[7]。
(3)预应力混凝土结构预应力混凝土结构在非开裂状态下能承受较大的变形, 因而在烈度不高时结构破坏较轻,相应地其所贮藏的弹性变形能要比钢筋混凝土高, 但预应力混凝土结构的滞回曲线比钢筋混凝土狭窄, 所能耗散的滞后能量要少一些, 且由于预应力构件受压区配筋一般相对较少, 一旦混凝土开始压碎, 承载能力就会急剧下降, 因此在高烈度地区, 必须采取措施提高延性, 方能使用预应力混凝土结构。
实践证明, 通过合理控制预应力筋的含量(Q≤0. 5%) 可以实现这个目的[8]。
(4)装配式钢筋混凝土结构此类结构致命的抗震弱点在于整个结构缺乏连续性和整体性; 框架节点等预制构件的连接和接头强度及变形能力均低于构件本身而形成薄弱环节; 同时预制构件装配时会产生次应力, 故这类结构不宜在高烈度地区采用; 但若采用整体装配式结构则可以改善这种情况[5]。
参考文献：
[1] 刘炳康沈小璞工程结构抗震设计.武汉：武汉理工大学出版社.2012
[2] 刘建荣翁季孙雁建筑构造.北京：中国建筑工业出版社.2013
[3] 许传华贾莉莉房屋建筑学.合肥：合肥工业大学出版社.2006
[4] GB50011-2001.建筑抗震设计规范.北京：中国建筑工业出版社，2008.154-123
[5] GB50007-2002.建筑地基基础设计规范.北京：中国建筑工业出版社，2002.113-103
[6] 黄存汉建筑抗震设计技术措施.北京：中国建筑工业出版社，2001.125-110。