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關鍵詞 橋梁抗震 設計 分析方法 規范

中圖分類號：U441 文獻標識碼：A

0引言

地震是一種發生時間短、波及面廣、災害程度極為嚴重的自然災害。我國位于地震易發地帶。其中，地震烈度6度及以上的區域面積占我國全部國土面積60%以上，半數左右的城市位于地震烈度7度及以上地區。地震的發生會給社會、家庭、經濟造成難以估量的損失。

近年我國災害性地震頻發，2007年6月云南普洱6.4級地震、2008年5月汶川8.0級地震、2010年4月玉樹7.1級地震、2013年4月蘆山7.0級地震、2014年8月昭通魯甸6.5級地震，地震多次給人民帶來災難的同時也加強了結構設計人員對橋梁抗震設計的重視，推動了橋梁抗震設計方法的發展及相關規范的逐步完善。橋梁結構作為公路路網中的關鍵性結點是地震運動作用下容易發生破壞的結構元件，其損壞程度決定了所屬路網的通行能力。本文針對如何借助合理的設計理念進行橋梁設計，使其具有足夠的抗震能力進行綜述。

1橋梁抗震設計規范現狀

最新的《公路橋梁抗震設計細則》與《城市橋梁抗震設計規范》摒棄了原《公路工程抗震設計規范》“以剛克剛”的彈性抗震設計思想，借鑒和引入了延性抗震理念及減隔振等“以柔克剛”的概念。在具體操作中，根據橋梁的重要性和在抗震救災中起的作用，把橋梁進行分類，并對各類橋梁進行復雜程度不同的抗震設計。但現行的橋梁抗震設計規范在抗震設防標準、隔震周期及墩柱抗剪強度等方面闡述較為籠統，使工程師在采用規范進行設計時常常會產生一些困惑，如非規則橋梁自振頻率計算的方式、地震環境中多維作用下的構件受力特性的仿真模擬等。

2 規則橋梁抗震設計方法

簡支梁與連續梁橋在公路橋梁中應用最為廣泛，多為鋼筋砼或預應力砼結構。歷史上嚴重橋梁震害調查顯示：結構震害多發生于下部結構處，而橋梁上部結構自身很少發生嚴重的破壞現象。通常，將梁體處理成2節點空間梁單元或板單元，真實模擬橋梁的實際邊界條件及下部結構受力環境即可達到滿足工程精度的要求。下面以2*25m連續箱梁橋為例對一般橋梁抗震設計方法進行闡述與分析。

2.1 一次成橋模型的建立

本橋為2*25m連續箱梁橋，箱梁寬5m、高1.35m、支座與墊石總高0.21m，立柱中心間距3.2m，墩柱高度3.8m、直徑為1.0m，樁基采用2根1.2m鉆孔灌注樁（摩擦樁），樁長20.8m，場地土系數m值為30000KN/m4。主梁、立柱、基礎分別采用C50、C40、C30混凝土。建立橋梁模型如圖1所示。

圖1：一次成橋模型

在E1、E2地震作用下，計算模型要反映實際橋梁結構的動力特性（要能反映橋梁上部結構、下部結構、支座、地基剛度、質量分布以及阻尼特性）。從而保證在E1、E2地震作用下引起的慣性力和主振型能得到反映。

2.2 邊界條件的模擬

模型的邊界條件按照真實的情形進行模擬：支座按照實際計算剛度進行輸入，使其能反映支座的力學特性；樁基礎的模擬考慮樁土的共同作用，采用等代土彈簧進行模擬，等代土彈簧的剛度采用表征土介質彈性值的M值參數進行計算。圖2為模型邊界條件模擬示意。

圖2：模型邊界條件模擬示意圖

2.3 橋梁抗震分析

08《細則》與《城規》中對規則橋梁的抗震設計均采用延性理念和減隔震兩種策略，對地震分析與抗震驗算方法的使用也基本相同。進行橋梁抗震分析驗算是采用反應譜法，部分情況采用時程反應分析法。本模型采用反應譜法進行分析。

首先采用多重Ritz向量法進行特征值分析，得到結構的固有周期、振型形狀等結構動力特性。其次進行反應譜函數的定義，根據橋梁類型、場地類型、抗震設防烈度等因素確定反應譜函數，并選擇相應的抗震規范（本橋為規則橋梁，小震作用下采用E1反應譜的彈性設計、大震作用下采用E2反應譜的彈性或彈塑性設計），圖3為模型對應的反應譜法函數。然后在結構的各個振動方向上定義反映譜荷載工況。最后運行分析，查看各模態作用下的分析結果。

圖3：反映譜函數圖

2.4 橋梁抗震驗算

進行橋梁結構抗震驗算時，有幾點需要特別注意：

（1）定義鋼筋混凝土構件材料特性中“彎矩――曲率曲線”的定義，其目的是為了描述截面的彈塑性以及在定義材料彈塑性時對E、I值進行修正，圖4為定義“彎矩――曲率曲線”示意圖。

圖4：“彎矩――曲率曲線”示意圖

（2）確定塑性鉸的位置，定義自由長度與長度系數。

（3）在進行E2地震驗算時，由于材料剛度發生變化，應在驗算前手動修改結構剛度，驗算結果真實可靠。其中剛度調整系數的計算公式為：

系數y=

系數z=

雙柱墩驗算時需通過pushover計算填入橫向允許位移值。

最后運行驗算分析，查看構件設計強度驗算結果（E1、E2彈性驗算），位移變形驗算（E2彈塑性驗算），再根據驗算結果進行結構調整至全部通過驗算并具有一定的安全系數。

3非規則橋梁抗震設計方法

以高墩大跨度剛構橋為主要研究對象進行討論性分析，此類橋梁的抗震能力分析將直接影線墩身承載能力的大小因此是設計中的要點之一。

3.1 考慮地震動空間變化效應的橋梁地震反應分析

通常進行的地震反應分析，常采用假定地震發生時基礎各點以相同的振幅和相位振動的一致激勵法，忽略了地震動的空間變化特性，對于大跨度橋梁等線型結構而言，則應考慮地震地面運動的空間變化性對橋梁結構的地震反應的影響。

地震動無論是在強度、持時或是頻譜特性等方面均具有顯著的空間差異性，即地震動場地效應，而引起地震動空間變化的因素十分復雜，主要包括地震的行波效應、衰減效應、部分相干效應和局部場地效應四部分。

地震動空間變化差動場在橋梁各橋墩基礎底部輸入不同的自功率譜來考慮局部場地的變化，其相關性用相干函數模型來考慮。對多點激勵橋梁地震反應分析方法分兩大類：一類是確定性分析方法，包括反應譜法和時程分析法；另一類概率性分析方法，主要是隨機振動法。由于大跨度橋梁在長周期反應譜和強空間耦合效應研究上還不完善，且地震地面運動的變化特征難以準確模擬等因素，反應譜法有時誤差很大。于是基于隨機理論的改進反應譜方法得到發展，如林家浩等等的虛擬激勵法。

有關地震動場的空間變異性及模擬模型的研究已有大量的研究工作，多是基于實測記錄統計分析獲得的成果。對山區高橋梁抗震分析中，主要考慮地震動的地形效應，其影響因素主要包括地形的坡度、結構物所處的場地、地震波的傳播方向以及地震波的入射角度等。對于河谷地形效應影響的考慮，目前主要是基于數值分析的經驗函數法和整體數值分析方法兩種。

3.2 非規則橋梁結構抗震設計理論和方法

基于性能的抗震設計是針對不同的結構特點及性能要求，綜合考慮和應用設計參數、結構體系、構造措施以及減震裝置等來保障橋梁結構在各級地震水平作用下的抗震性能，是橋梁抗震設計思想的一個重要轉變。我國08《細則》與《城規》也引進了基于性能的抗震設計思想，采用E1和E2兩水平抗震設防，即重要橋梁在E1震作用下只允許發生極小的損傷，而在E2地震作用下允許發生可修復的破壞。

基于位移的抗震設計是實現基于性能抗震設計思想的一條有效途徑。它直接以位移為設計參數，針對不同地震設防水準，制定相應的目標位移，并且通過設計，使得結構在給定水準地震作用下達到預先指定的目標位移，從而實現對結構地震行為的控制?；谖灰频目拐鹪O計理論主要包括基于位移的抗震設計方法、位移需求簡化計算和目標位移的確定三方面內容。北京工業大學針對山區高墩橋梁強震作用下震害特征和失效模式，開展多維多點地震作用下山區高墩橋梁地震模擬振動臺臺陣試驗研究，提出了非彈性位移反應譜和碰撞譜為基礎的基于位移抗震設計方法，發展基于直接位移的山區高墩橋梁抗震設計方法。

4結論

本文針對規則橋梁與非規則橋梁的抗震（下轉第191頁）（上接第179頁）設計方法進行了綜述，簡要的闡述了規則橋梁常規抗震設計分析的要點及過程，和非規則橋梁抗震設計的方法、要點及發展方向?，F行規范及常用方法多針對規則橋型，多采用靜力模擬的形式（反映譜法）進行分析，但這種方法具有一定的局限性，適用的范圍有限。對于非規則橋梁和多維地震作用下橋梁的地震反映分析還需進行大量的實驗與數據收集，使方針模擬更接近實際，結構更為可靠，抗震加固方案更為理想。

參考文獻

[1] JTG/T B02-01-2008.公路橋梁抗震設計細則[S].

[2] CJJ 166-2011.城市橋梁抗震設計規范[S]

[3] Yamamura N，Hiroshi T.Response analysis of flexible MDF systems for multiple-support seismic excitation[J].Earthquake Engineering and Struc-tural Dynamics，1990，19（3）：345-357.

[4] 林家浩，張亞輝.隨機振動的虛擬激勵法[M].北京：科學出版社，2004.

[5] 王利輝.連續剛構橋振動臺臺陣試驗研究[D].北京：北京工業大學，2011.

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關鍵詞 地震；砌體結構；房屋；抗震設計

中圖分類號TU352 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2011）47-0015-02

1 地震對砌體結構房屋的破壞

在地震作用（主要是水平地震作用的影響）下，抗震措施和結構類型的不同往往是造成多層砌體結構房屋破壞情況不同的原因。主要有如下兩種。

1） 由結構或構件承載力不足而引起的破壞

當房屋受到水平地震的橫向影響時，水平地震作用主要通過樓蓋傳至橫墻，再傳至基礎和地基，這時震力主要由橫墻承受，當砌體抗震承載力遠遠小于地震作用所產生的震力時，墻體就會產生交叉裂縫或斜裂縫；當房屋受到水平地震的縱向影響時，水平地震作用主要通過樓蓋傳至縱墻，再傳至基礎和地基。如果窗間墻很窄，縱墻就會產生壓彎破壞；如果窗間墻很寬，縱墻將以震力破壞為主。

2） 由構件間連接不牢而引起的破壞

一些砌體結構的房屋承載力很好，構件的尺寸也不小，可往往由于連接不牢、支撐系統不完善，整體性差而導致破壞。這種現象在地震時也是常見的，如縱橫墻連接不牢以及樓板與墻體之間缺乏可靠的連接都可能造成縱墻外閃，甚至成片塌落。

2 多層砌體結構房屋抗震設計中的常見問題

1）在許多辦公樓往往為追求局部大空間，而在底層或頂層局部采用鋼筋砼框架結構，從而導致磚混和框架的“混雜”結構體系；

2）住宅磚房建設中，房屋層高和總高超過規范限值，尤其是底層為商店的磚房此種情況更為普遍；

3）住宅磚房中為追求大客廳，布置大客廳和大門洞，使得窗間墻的局部尺寸往往不如人愿，并將陽臺設計到客廳內，僅采用增大截面及配筋的構造柱替代磚墻肢，甚至有的不采取加強措施；住宅磚房的設計中平面布置通常過于復雜，縱、橫墻沿平面布置多數不能對齊，墻體沿豎向布置上下不連續。這些原因基本均限于場地過小或過度的追求造型；

4）抗震構造措施不到位。常出現“一本圖集打天下”的作法，不管具體作法是否合理、是否適用，全都按照圖集照扒下來。

3 規范多層砌體結構房屋抗震設計方法

針對以上存在的主要問題，多層磚房抗震設計時應注意以下問題。

1）砌體房屋的總層數及總高度限值

歷次震害表明，砌體結構房屋的樓層數越高其所受的震害就越嚴重。《建筑抗震設計規范》（GB50011-2001）在總結國內外歷次震害經驗的基礎上，結合我國的國情，并考慮到加設構造柱防倒塌的抗震效果，制定出了我國在不同設防限度下的磚混房屋層數和總高數限值。設計中房屋層數和總高度限值應同時滿足，因為樓蓋重量占到房屋總重的一半左右，房屋總高度相同，多一層樓蓋就意味著增加半層樓的地震作用。

2）合理的平面、立面布置

平面布置應均勻、簡單、規則，盡量避免凹凸形狀。平面布置過于復雜，會致使剛度中心與質量中心不重合，而產生扭轉效應，大大加劇地震的破壞作用。對不規則型平面砌體房屋，應縮短其伸出的部位，轉角或交叉部分墻體應拉通，使水平地震作用能通過貫通的墻體傳遞到相連的另一側，否則應當考慮設置抗震縫將其分離，縫寬為50mm~100mm，這樣可以避免地震時建筑物的兩側如凹凸部位應力過大，以及房屋因質量中心與剛度中心不重合產生扭轉效應。所以多采用一字型平面布置，以利于抗震。對于房屋的門、窗設計應多的選用尺寸大小相等且對齊的。立面布置應力求體型平整規則，承重墻體上下對齊，連續貫通，盡量避免局部突出。通常情況下表明：砌體結構式房屋的層數越多高度越高，其地震時的破壞能力和受損率也就越高。因此，對這類結構房屋的總層數和高度等方面做出規定，是一種既經濟又有效地抗震措施，對保證多層砌體結構房屋不致因整體彎曲而破壞也是有利的。對于那些現實中我們無法避免的不規則的房屋，應注意偏離結構剛心遠端的抗震驗算，立面應盡量將房屋的重力降低，避免頭重腳輕的建筑布局。為防止地震時發生鞭稍效應，應避免采用錯落的立面，即使要突出屋面建筑部分的高度也不應過高，同時應控制好結構豎向強度和剛度的均勻性。

3）合理確定圈梁和構造柱的位置

砌體結構的抗震性能也可從設置圈梁和構造柱方面得到改善。據研究，若配筋墻體梁端設置構造柱，由于水平鋼筋錨固于柱中，使鋼筋的效應發揮得更為充分，則可比無構造柱的同樣配筋率的墻體的承載能力提高13％左右，而且設置了構造柱和圈梁的砌體結構可形成兩道防御：第一道是砌體裂縫大幅度的發展，靠構造柱及圈梁對砌體約束使墻體大變形消耗輸入的地震能量。第二道是砌體墻只會出現寬度不大的裂縫，層間變形不大，構造柱不能開裂。試驗研究發現，磚墻增設構造柱后，位移延性系數增大很多，可達4~6。構造柱的作用不僅體現在約束墻體的變形、提高砌體的抗震強度，還能增強墻體之間的連接，這些對砌體的抗震都是十分有利的。它們位置的確定是直接影響構造柱和圈梁能否有效地發揮其作用的重要因素。所以我們一定要嚴格執行建筑抗震規范對此提出的比較具體的規定。另外，圈梁應封閉連續，盡可能形成一個個近似矩形或圓形的箍。

4）其它方面可采用的措施

多層磚混房屋的低層往往滿足不了抗震驗算的要求。即使有時在適當部位加設構造柱也不能完全滿足抗震承載力驗算?？稍诳拐鹆Σ粔虻某兄貕Χ蝺扰渲盟戒摻睿沟卣鹆τ善鲶w及水平鋼筋共同承擔，從而提高墻體的抗震能力。多層磚混結構房屋的樓梯間不宜設在房屋盡端靠近外墻處，而應盡量選擇每個單元的中部；為突出屋頂的樓梯間，構造柱應伸到頂部與頂部圈梁連接。

4 結論

綜上所述，多層砌體房屋可通過科學選址、控制房屋層數和高度、合理布局。設置構造柱和圈粱，適當提高砂漿標準，加強樓梯間的構造，優先采用橫墻承重或縱橫墻共同承重以及現澆樓屋蓋等抗震措施，從而提高砌體房屋的抗震能力，達到“大震不倒、中震可修、小震不壞”的設防目標。

參考文獻

[1]GB 50011.2001建筑抗震設計規范(2008年版)[S]．

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關鍵詞： 抗震概念設計；抗震設計方法；基于位移； 基于性能

前言

根據我國多次大型地震中房屋的損壞位置與程度分析中得出:科學合理的建筑結構設計方法是房屋抗震能力提高的制勝法寶。然而完整的建筑結構抗震設計方法不僅包括建筑結構抗震分析計算法，還應有抗震概念設計。

一、 建筑抗震概念設計

地震是一種難以把握的隨機振動，其自身的復雜性和不確定性對于準確預測房屋遭遇的參數和特性無非是現代建筑科技的挑戰?？拐鹪诮Y構分析方面仍存在許多不確定性因素，例如未充分考慮非彈性性質,空間結構作用和阻尼變化，材料實效等諸多因素，因此抗震設計不能完全依賴計算得到的結果。長期抗震經驗總結的抗震工程基本概念和抗震工程的基本理論應是抗震問題的基本立足點，同時也是良好結構性能的決定因素。

1 建筑場地的選擇

地震中經常出現的“輕災區有重災，重災區有輕災的現象，就是由于地震對房屋的破壞不只是在結構上還有對房屋周圍場地條件的破壞。例如地基土的不均勻沉陷 滑坡，粉土 沙土液化，地表的錯動與地裂。

抗震設防區的建筑工程場地選擇應遵循以下幾點原則:

1.1 密實均勻的中硬場地土和開闊平坦的堅硬場地土是建筑抗震有利地段的最好選擇。

1.2 避開對建筑抗震的不利地段，例如突出的山嘴 高聳孤立的山丘 河岸和邊坡邊緣 采礦區 軟弱場地土 非巖質陡坡，在平面分布分布上巖性 狀態 成因明顯不均勻的場地土。

1.3不在地震時可能發生崩塌 滑坡 地陷 地裂 泥石流等地段和發震斷裂帶上建造房屋。

2 建筑體型的設計

力求建筑的體型要對稱 簡單 規則 剛度和質量變化均勻。

3抗震結構體系應遵循的原則

3.1采用多道抗震防護線，以防因部分結構或構件的損壞而導致整個抗震體系喪失對重力荷載的承載能力或喪失抗震能力。

3.2抗震結構應具有合理的強度和剛度分布，避免因局部削弱產生應力集中或是塑性變形集中，以防結構薄弱部位的出現。

4 建筑結構構件設置

建筑結構各種構件應有良好的連接，各類構件具備必要的強度和變形能力

5 非結構構件設置

合理設置非結構構件諸如隔墻 填充墻 維護墻。

二 抗震結構設計方法

1 基于位移的抗震設計方法

基于位移的抗震設計方法是以位移為前提的設計方法。它是在不同強度地震作用下，以位移響應為主要目標進行結構設計，從而使結構達到預期設定的性能和功能。它應包括構件截面承載力計算，構件截面變形能力設計等?；谖灰频目拐鹪O計具有以下優點

(1)首先能夠滿足多層次抗震要求。它通過不同的功能要求，設計出不同位移情況下的結構的強度和剛度

（2）基于位移的結構的設計是以目標位移為基準的，所以對破壞時結構的破壞狀態有著確定的認識。

(3)不必考慮結構的非線性性質。彈性結構下的設計方法可以直接引用，可用線性系統代替原有結構。

(4)位移法同傳統的設計過程相比可直接獲得結構抗震要求所需要的截面參數。

集于眾多優點于一身的位移法得到了越來越多的青睞，也廣泛地應用于抗震設計理念?；谖灰频目拐鹪O計方法大致包括三個方法：能力譜方法 控制延性的抗震設計方法 直接基于位移的抗震設計方法。

1.1 能力譜法

能力譜法按照對結構延性需求將規范設計的反離譜折減后轉換為反應加速度¬―位移關系的需求譜。并且根據對靜力彈塑性分析得到的力和位移關系曲線轉換成等效單自由度體系加速度―位移關系能力譜。最后通過將能力譜和需求譜放在統一坐標系，可以分析 評價結構的抗震性能。能力譜法的基本內容基本包括以下四個方面：

1.1.1以多自由度體系和單自由度的轉換關系為依據 ，從而建立結構的等效單自由度體系。

1.1.2通過對分析 研究結構的靜力彈塑性得出結構基底剪力 。

1.1.3 在同一個坐標系下把能力曲線與需求曲線比較，如果能力曲線不與任何一條需求曲線相交，則得出建筑結構不滿足抗震要求。如果兩者相交，則可以通過運用插值圖解法 計算出二者的交點，尋求二者交點的對應阻尼比。該點確定了在設計反應譜作用下單自由度體系下最大反應和先對阻尼，因而可計算結構延性。

1.2 控制延性的抗震設計方法

控制延性的抗震設計方法就是通過考察結構屈服以后的整個反應過程進而研究構件和結構的延性問題。

控制延性抗震設計方法主要包涵以下幾個方面：

（1）分析 計算出在小震下結構的承載力， 并且運算出截面內力和配筋。

（2）依據大地震和經驗度計算選定的截面和配筋，得到結構的實際強度，求出結構整體所需要的位移延性系數。

（3）通過研究結構位移延性系數與結構體系的塑形變化機制來確立構件的延性需求，進而運算出臨界截面所需的曲率延性系數。

(4) 最后的截面的延性設計依據箍筋的確立進行。

1.3 直接基于位移的抗震設計方法

直接基于位移的抗震設計方法，即直接以位移作為設計參數，根據不同地震設防水準，確立相應的目標位移。并且通過進一步的設計，使結構在制定地震強度下達到預先的目標位移，因而有效控制結構地震行為。直接基于位移的抗震設計方法目前在文獻中較為廣泛應用，其實用性在逐步提升。

2、基于性能的抗震結構設計

近幾年來由于傳統的抗震設計思想與方法已經無法滿足人們對結構抗震功能的深層次要求，許多專家開始紛紛

關注怎樣強化結構的抗震安全目標和如何提高抗震的功能要求，并且在理論研究和實踐設計中有所轉變和突破?；谛阅艿目拐鸾Y構設計概念作為時代的產物，不僅繼承了傳統抗震設計理念的精華部分而且實現效益與投資的優化平衡和滿足結“個性”的要求。

基于性能的抗震設計主要有以下三個方面的內容

（1） 地震設防水準的確立

傳統的設防水準為小震 中震 大震三級抗震設防依據，它們是依據全國基本裂度設防區劃圖同時采用概率的方法得出的。而基于性能的抗震設計為了掌控不同強度地震下結構的破壞狀態，在傳統的抗震設計水準基礎上深度細化抗震設防水平，同時采用地震動參數，從而實現多級設防標準。

（2） 確定結構性能參數

基于性能抗震設計要求在不同水平地震作用下得到結構的反應性能指標，因此需要運用合理的結構模型，科學的分析方法進行結構的受力分析。在低強度的地震下一般采用彈性動力分析手段進行結構的彈性分析，高強度地震下時常采用彈塑性靜力分析法進行非線性受力分析。

（3） 確定結構的性能水準和性能目標。

性能水準即對建筑結構的性能進行劃分不同的等級和不同的層次。而明確的結構性能目標則是基于性能抗震設計的核心內容。二者是確定合理的設計方法不可或缺的重要環節。

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關鍵詞：高層建筑；抗震設計；方法

隨著我國城市建設和經濟的快速發展，由于建設者開發、使用功能上的要求，高層建筑越來越多，體型也越來越多樣化，各種體型復雜、內部空間多變的復雜高層建筑大量涌現。我國是地震多發帶，在此情況下，高層建筑必須要考慮抗震設防。下面談談高層建筑抗震設計的具體方法。

一 必須減少地震能量輸入

積極采用基于位移的結構抗震設計，要求進行定量分析，使結構的變形能力滿足在預期的地震作用下的變形要求。除了驗算構件的承載力外，要控制結構在大震作用下的層間位移角限值或位移延性比；根據構件變形與結構位移關系，確定構件的變形值；并根據截面達到的應變大小及應變分布，確定構件的構造要求。選擇堅硬的場地土建造高層建筑，可以明顯減少地震能量輸入減輕破壞程度。

二 隔震和消能減震設計的推廣使用

目前我國和世界各國普遍采用的傳統抗震結構體系是“延性結構體系”，即適當控制結構物的剛度，但容許結構構件在地震時進入非彈性狀態，并具有較大的延性，以消耗地震能量，減輕地震反應，使結構物“裂而不倒”。采取軟墊隔震、滑移隔震、擺動隔震、懸吊隔震等措施，改變結構的動力特性，減少地震能量輸入，減輕結構地震反應，是一種很有前途的防震措施。提高結構阻尼，采用高延性構件，能夠提高結構的耗能能力，減輕地震作用，減小樓層地震剪力。隨著社會的不斷發展，對各種建筑物和構筑物的抗震減震要求越來越高，地震控制體系具有傳統抗震體系所難以比擬的優越性，在未來的建筑結構中將得到越來越廣泛的應用。

三 注重結構材料的選用

可以對材料參數隨機性的抗震模糊可靠度進行分析，改變過去對結構抗震可靠度的研究只考慮荷載的不確定性而忽略了其他多種不確定因素，綜合考慮了材料參數的變異性，地震烈度的隨機性及烈度等級界限的隨機性與模糊性對結構抗震可靠度的影響。從抗震角度來說，結構體系的抗震等級，其實質就是在宏觀上控制不同結構的廷性要求。這要求我們應根據建設工程的各方面條件，選用符合抗震要求又經濟實用的結構類別。

四 高層建筑減輕結構自重

一方面從地基承載力來看，如果是同樣的地基條件，減輕結構自重意味著在不增加基礎或地基處理造價的情況下，可以多建層數，特別是對于軟土更為明顯。另一方面地震效應與建筑質量成正比，結構質量的增加必然引起地震力的增大。高層建筑由于其高度較大，重心較高，地震作用傾覆力矩也隨質量的增加而增大。設計時要求高層建筑物的填充墻及隔墻應采用輕質材料。

五 設置多道抗震防線

當第一道防線的構件在強烈地震作用下遭到破壞后，后備的第二道乃至第三道防線能抵擋后續地震的沖擊，使建筑物免于倒塌。高層結構形式應采用具有聯肢、多肢及壁式框架的框架剪力墻，剪力墻框架簡體，筒中筒等多道抗震防線結構體系。需要強調的是設計不能陷入只憑計算的誤區，若結構嚴重不規則，整體性差，僅按目前的結構設計計算水平，是難以保證結構的抗震、抗風性能，尤其是抗震性能。因此，要求建筑師與結構工程師共同把好初步設計這一環節。關于高層建筑混凝土結構概念設計的一般原則和具體內容，高層建筑混凝土結構技術規程有關章節作了規定。

一是結構的簡單性。結構簡單是指結構在地震作用下具有直接和明確的傳力途徑。建筑抗震設計規范要求，“結構體系應有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑?！敝挥薪Y構簡單，才能夠對結構的計算模型、內力與位移分析，限制薄弱部位的出現易于把握，因而對結構抗震性能的估計也比較可靠。二是結構的規則性和均勻性建筑抗震設計規范要求，“建筑及其抗側力結構的平面布置宜規則、對稱，并應具有良好的整體性；建筑的立面和豎向剖面布置宜規則，結構的側向剛度宜均勻變化，豎向抗側力構件的截面尺寸和材料強度宜自下而上逐漸減小，避免抗側力結構的側向剛度和承載力突變。”建筑平面比較規則，不應采用嚴重不規則的平面布置，對A級高度建筑宜平面簡單、規則、對稱、減小偏心；而對B級高度建筑則應簡單、規則、減小偏心。平面布置均勻規則，使建筑物分布質量產生的地震慣性力能以比較短和直接的途徑傳遞，并使質量分布與結構剛度分布協調，限制質量與剛度之間的偏心。結構布置均勻、建筑平面規則，有利于防止薄弱的子結構過早破壞、倒塌，使地震作用能在各子結構之間重分布，增加結構的贅余度數量，發揮整個結構耗散地震能量的作用。沿建筑物豎向，建筑造型和結構布置比較均勻，避免剛度、承載力和傳力途徑的突變，以限制結構在豎向某一樓層或極少數幾個樓層出現敏感的薄弱部位。三是結構的剛度和抗震能力水平。地震作用是雙向的，結構布置應使結構能抵抗任意方向的地震作用。通常，可使結構沿平面上兩個主軸方向具有足夠的剛度和抗震能力，結構的抗震能力則是結構強度及延性的綜合反映。結構剛度的選擇既要減少地震作用效應又要注意控制結構變形的增大，過大的變形會產生重力二階效應，導致結構破壞、失穩。結構應具有足夠的抗扭剛度和抵抗扭轉振動的能力，現有的抗震設計計算中不考慮地震地面運動的扭轉分量，在抗震概念設計中應注意提高結構的抗扭剛度和抵抗扭轉振動的能力。四是結構的整體性。在高層建筑結構中，樓蓋對于結構的整體性起到非常重要的作用，樓蓋相當于水平隔板，它不僅聚集和傳遞慣性力到各個豎向抗側力子結構，而且要求這些子結構能協同承受地震作用，特別是當豎向抗側力子結構布置不均勻或布置復雜或抗側力子結構水平變形特征不同時，整個結構就要依靠樓蓋使抗側力子結構能協同工作。樓蓋體系最重要的作用是提供足夠的平面內剛度和內力，并與豎向子結構有效連接，當結構空曠、平面狹長、平面凹凸不規則，樓蓋開大洞口時更應特別注意，設計中不能錯誤認為，在多遇地震作用計算中考慮了樓板平面內彈性變形影響后，就可以削弱樓蓋體系。

總之，在高層建筑的抗震設計中，設計人員必須在結構設計中正確的應用規范，把握好抗震概念設計，吸取新的理論知識，確保建筑結構在遭遇地震時真正具有良好的抗震能力。

參考文獻

[1]高利學.淺談高層建筑的抗震設計與抗震結構[J].中國新技術新產品.2012（03）

[2]謝亞朋.淺談高層建筑的鋼筋混凝土結構的抗震設計方案[J].科技創業家.2012（19）

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關鍵詞：建筑 抗震設計 新技術

1引言：

2011年3月11日日本東北部宮城縣以東太平洋海域發生里氏9.0級地震，造成14704人遇難 ，10969人失蹤；福島核電站1、2、3、4 機組核泄露。2008年5月12日我國四川汶川地震造成69227人遇難，374643人受傷，失蹤17923人，這次汶川地震造成的直接經濟損失8452億元人民幣。青海省玉樹縣2010年4月14日晨發生兩次地震，造成2220人遇難，失蹤70人。地震的危害性如此之大，由地震造成對建筑物的損壞，占地震災害的絕大部分。地震中很多次生災害如人員傷亡、火災等多數也是由于建筑物倒塌引。目前我國抗震設計的目標是“小震不壞，大震不倒”。即當地震烈度小于設防烈度時，房屋應基本完好；當地震烈度大于設防烈度時，房屋建筑即使產生較大破壞，也應保證不出現即時的垮塌，以使人員能夠有逃生的時間。由于歷史原因，我國80年代以前的建筑大量存在，這些建筑大多未考慮抗震或抗震能力較差。有些房屋雖經過抗震加固，整體抗震性能依然較差。同時，由于我國經濟發展不均衡，在部分經濟欠發達地區及交通運輸能力較差的地區，使用較易就地取材的磚石作為主要建筑材料的砌體結構在今后相當長的時期內仍將大量存在，而作為低層公共建筑的主要結構形式，框架結構也將大量存在。因此，如何從設計上提高高設防烈度地區砌體結構和框架結構的抗震性能，特別是在罕遇的強震作用下的防倒塌能力，應是今后工程抗震研究的重點。

2建筑物抗震的新技術

近年來，隨著科學技術的發展，新技術、新材料甚至新的設計思想得到大量的應用，大大豐富了提高建筑抗震能力的手段。如使用更高強度的建筑材料，能夠提高構件的極限承載能力并降低結構自重。而與之相比，新技術、新設計思想的應用，能夠更有效地減輕地震災害。其中，隔震和消能減震就是兩種建筑結構減輕地震災害的新技術。

1.隔震技術

在建筑結構中的應用隔震技術是國際上熱門的工程抗震新技術。它通過把隔震消能裝置(如橡膠隔震墊)安放在結構物底部和基礎(或底部柱頂)之間，把上部結構和基礎“隔開”。這樣，改變了結構的動力特性和動力作用，明顯地減輕結構物的地震反應，達到“以柔克剛”的效果。國內外大量的試驗和工程實踐證明，隔震體系一般可使結構水平地震加速度反應下降60％左右，從而消除或有效減輕結構的地震損壞，提高建筑物及其內部人員的安全性。隔震體系具有很大的垂直承載力(50T-2000T)及很大的垂直壓縮剛度，而其水平變形剛度較小(0．25kN／mm～l_8kN／mm)，水平極限變位值較大(i0―50cm)，它具有足夠大的初始剛度，以抵抗風荷載和輕微地震，當強地震發生時，又能自由柔性滑動，而變形過大時，剛度回升，具有保護和限位作用，鋼板夾層橡膠隔震墊具有較大的復位能力，在多次地震中自動瞬時復位。同時，它耐久性能好，一般使用壽命可在70年以上，遠遠超過一般民用建筑物50年使用壽命的要求。l994年1月l7日，美國洛杉磯大地震中，該市相距不遠的兩個醫院，一個是隔震的，地震時醫師護士照常工作；另一個是不隔震的，損壞厲害，一直無法恢復工作。l995年1月17日，日本神戶大地震，該市的西部郵政大樓和松村研究所大樓等隔震房屋經受了地震的考驗，房屋結構安全完好，儀器、設備、裝修等絲毫無損。根據其特性，一般來說隔震技術主要適用于較重要的低層和多層建筑，如醫院、學校、商場、科研機構以及重要的指揮職能單位。

2.消能減震技術

消能減震技術的方法是指在結構的某些部位(如支撐、剪力墻、節點、連接縫或連接件等)設置消能阻尼裝置或元件，通過消能裝置產生摩擦非線性滯形耗能來耗散或吸收地震能量以減小主體結構的水平和豎向地震反應，從而避免結構產生破壞或倒塌，以達到減震抗震的目的。這種方法主要用于高層或超高層建筑。隔震和消能減震技術目前在日本、美國已有了一定數量的應用，并在震害中有較好的表現。

我國從九十年代開始，也以試點的方式在一些工程中應用了這些技術并取得了一些好的經驗。新的抗震設計規范已給出了隔震和消能減震技術工程應用的指導性意見，標志著這些新技術已進入實用性階段。隔震和消能減震技術雖能夠大幅度提高建筑結構的抗震性能，但目前其建造成本較高，且其技術從設計到構造，施工均較復雜，合理地掌握和實施尚存在一些問題，因此，新技術距離大規模推廣和應用還需要一定時間的準備。

3以合理的設計提高安全性能

其實，從建筑設計的角度出發，在正確的抗震理論指導下，依據合理的設計原則，同樣可以提高甚至保證建筑結構的安全可靠性。這些原則包括結構構件應具備足夠大的承載能力：結構應具有足夠大的剛度以減小地震作用下的扭轉和位移；：結構應具有足夠大的剛度以減小地震作用下的扭轉和位移；結構應具有足夠大的延性和耗能能力，這一點對結構在強震作用下的安全性尤為重要。延性是指構件和結構屈服后，具有承載力不降低或基本不降低、且有足夠塑性變形能力的一種性能。延性大，說明塑性變形能力大，強度或承載力的降低緩慢，從而有足夠大的能力吸收和耗散地震能量，避免結構倒塌。綜合運用以上的抗震原則，以承載力、剛度和延性為主導目標，實施多道防線，剛柔結合的基本理念，同時保證結構體型簡單規則，結構受力和傳力途徑直接，整體結構與結構構件共同作用，就可以從設計上確保建筑結構在地震作用下的安全性。以著名美籍華裔設計師林同炎設計的尼加拉瓜首都馬那瓜美洲銀行大樓為例，該樓l8層、6l米高。由于采取了多道防線，剛柔結合的概念設計思想，通過在總體系中預設薄弱環節作為強烈地震作用下可被破壞但不影響整體安全的耗能構件保證結構的抗震性能。在l972年馬那瓜強烈地震作用下，該樓僅出現少量裂縫，經過簡單維修加固后至今仍可使用，而周圍大量建筑物倒塌，5000多人死亡。美洲銀行大樓在馬那瓜地震中的表現充分證實了概念設計思想的創造性和前瞻性。說明以承載力、剛度和延性為主導目標，在罕遇的強烈地震作用下，通過充分發揮結構和構件的延性與耗能能力，仍可使結構具有足夠的承載力。

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Abstract: Along with our country city changes a process accelerate ceaselessly, land resources increasingly tense construction, increasing the number of high-rise buildings, the seismic design of buildings and becomes more and more important. At present, the seismic theory unceasingly consummates, the development of information technology, it will promote the research, seismic design method in view of this, this paper combines the practical work from the seismic design issues related to the analysis.

Key words: seismic; seismic design method; reinforcement

中圖分類號：TU2文獻標識碼：文章編號：

引言：目前，地震是我們人類最常見的也是面臨的最嚴重的自然發生災害之一。我們知道，如果在人們的居住地發生了地震，那么損失的后果將會十分嚴重，這也就警示我們要在建筑結構的抗震設計方面要很重視。誠然，我們確實也在時刻不斷地努力研究探索著抵抗地震發生的新方法，使得建筑結構的抗震設計就成為了工程研究領域關注的熱點?，F在的建筑結構關于抗震設計的一些理論經歷了一個很漫長的發展過程，伴隨著人們對地震的理解與認識在不斷地加深，建筑結構的抗震設計分析已經成為我國建筑行業中發展的一個關注點，與其相互對應的建筑結構的抗震技術也已經成為建筑結構工程中比較重點研究的一些理論知識。

一、建筑抗震概念設計

“建筑抗震概念設計”是對建筑結構總體進行布置并確定各個細部構造的過程，它是根據地震災害以及工程經驗等所形成的基本設計思想和設計原則。地震動是一種隨機振動，具有復雜性和不確定性，因此，抗震問題不能完全依賴計算結果。而是應該立足于工程抗震基本理論和長期工程抗震經驗總結的工程抗震基本概念來優化設計?？拐鸶拍钤O計主要有如下幾點：

1.盡量避開對建筑抗震不利的地段，選擇對建筑抗震有利的地段。

2.建筑的體型盡量做到簡單、質量、對稱、和剛度變化均勻；

3.抗震結構體系，必須符合下面的要求：

（1）必須具有合理的地震作用傳遞途徑和明確的計算簡圖；

（2）設置多道抗震防線，避免因構件破壞或部分結構而導致整個體系喪失對重力荷載的能力或抗震能力；

（3）剛度和強度務必做到合理化，避免因突變或局部削弱形成薄弱部位，產生過大的塑性變形集中或應力集中；對可能出現的薄弱部位，應采取具體提高抗震能力的措施。

4.抗震結構的各類構件必須具備變形能力和強度；

5.抗震結構的各類構件之間應注意連接的可靠性；

二、建筑結構抗震設計的主要方法

建筑結構要在整體上遵循抗震設計的一些主要原則，以便來填補那些因為地震災害的作用以及震后反應的那些復雜性而導致抗震計算不準確帶來的一些不足。那么，建筑結構的抗震設計主要采取的方法有以下幾種：

1.建筑結構的基本構造

一般情況下，建筑采取的混凝土結構，是通過建筑鋼筋砼構件的截面高寬比來限制取值，那么，建筑要求的最小配筋率，是由承重柱的軸壓比來控制的。建筑的磚混結構，一般比較常見的構造方法有限制建筑房屋的整體高度與建筑的層數與層高；在建筑的橫縱墻中來設置一些鋼筋混凝，并且還要設置一些防震縫等等。在經過修訂以后的建筑結構抗震設計的規范標準中要求增加一些具有強制性的條例，要突出建筑屋頂的樓、電梯，要求建筑構造柱應該延伸到建筑的頂部，并且要與建筑頂部圈的粱連接在一起，以此來拉結建筑的填充墻來加入總體建筑結構的承受力，并且對建筑結構自身的剛度有著比較大的作用，這個應該在抗震設計中加以充分的思考。

2.建筑結構抗震設計的一些性能目標

建筑物在發生地震的時候有高度的安全性，是在抗震設計中應該具有的很大特點，所以建筑結構的抗震設計要求以將要建設建筑物的地區可能會大地震的烈度為基本的標準。而且還要以建筑自身以及建筑物得室內物品沒有造成破壞為最終目標來確定建筑結構的一些抗震性能指標。建筑結構的一些非抗震的下部結構以及建筑結構的一些基礎部位也需要有一定程度上的抗震能力，在發生大地震的時候建筑結構要基本保持在所能承受的彈性范圍之內。另外，建筑結構的抗風性能是因為抗震的建筑水平所具有的剛度比較小而容易發生一些比較小的波動，這個應該思考那些因為發生的季節風等所帶來的作用發生的影響。所以由于風壓所產生的建筑水平振動很有可能會導致建筑的安全使用性能以及建筑抗震部分的耐久性能受到破壞。因此，建筑結構要有一定的比較好的性能指標，以便達到高的抗震設計要求。

3.建筑的場地和建筑規劃

建筑結構要有好的抗震性，需要選擇比較有穩定性的場地，這樣會有比較好的基礎。另外，具有抗震性的建筑需要有抗震層的設置，而且建筑結構的外部空間應該做包括鄰棟間距、建筑外觀等等的一些舒適感以及安全性能的角度來考慮。而且在進行建筑結構的場地規劃的時候，也應該從適應建筑上部結構的位移等特點與性能方面的角度來考慮。建筑物在經過長時間的使用后，建筑結構的整體可能發生移動的范圍之內不應該堆放一些障礙雜物。在建筑結構可能發生移動的范圍之內一般來說會設置一些建筑的出口與入口，并且還要注意不能因此而使得人受到一些傷害，最好為了避免人或者車輛比較容易通過出入口，應該設置一些門墻或者指示標記等等。

三、抗震計算

1.地震作用計算

底部剪力法和時程分析法是結構抗震計算的基本方法。

（1）底部剪力法。適用于高度不超過40 m、以剪切變形為主、質量與剛度在豎直方向分布均勻的結構，以及可簡化成單質點體系的結構。

（2）時程分析方法。適用于不規則的建筑（如扭轉、凹凸、樓板不連續和豎向形體不規則等)、甲類建筑與烈度、限定高度的高層建筑；多遇地震作用的計算也可采用時程分析法，計算時，將多條時程曲線計算結果的平均值作為計算結果。

采用上述兩種方法計算地震作用設計時，須滿足以下計算要點。

（1）因為建筑結構兩個主軸方向的構件抗側力是地震變形驗算的主要對象，所以，這兩個方向要分別進行水平地震作用的計算。

（2）對質量與剛度的分布明顯不對稱的結構，需考慮雙向水平地震作用下的扭轉效應。其他結構的扭轉效應可以通過對地震作用修正得到。

（3）8、9級地震中的大跨度結構和長懸臂結構，9級地震中的高層建筑，都要進行豎直方向地震作用的計算。

（4）對于結構中相交角度大于15°的斜交構件，需對有抗側力的該種構件進行水平各向地震作用計算。

四、抗震構造措施

1.磚混結構

磚混結構的抗震構造要求包括：加設圈梁、加設構造柱、對墻體加固構造。

（1）圈梁用于增強房屋的整體性，可以提高房屋的整體抗震

能力。

（2）構造柱與圈梁配合適用，二者形成封閉骨架，可以提高砌體結構的抗震能力。一般來說，在內外墻交接處、外墻轉角處以及樓梯間的四角處，都應加設構造柱。

（3）墻體加固構造可以有效提高砌體結構的水平承載力，一般做法是用高標號水泥砂漿或布鋼筋網砂漿代替原墻體的粉刷抹灰。

2.混凝土結構

混凝土結構的抗震構造要點包括：（1）構件截面的高寬比要滿足規定的限值。（2）滿足最小配筋率要求。（3）將承重柱的軸壓比控制一定的范圍內。（4）一般填充墻中應設置拉結筋，較長的填充墻還應設置構造柱、芯柱、角柱并要求短柱箍筋全高加密。

五、結束語

建筑結構的抗震設計是一個復雜、綜合、系統且整體性很強的過程，它包括建筑結構的概念設計、抗震計算及構造措施，三方面缺一不可。如今，隨著地球的生態環境的破壞越來越嚴重，地震災害也日趨頻繁，建筑結構的抗震設計成了衡量建筑結構設計是否有效的一向重要指標。因此，對各種結構進行更準確、合理的抗震設計，將成為建筑工程中尤為重要的研究方向。

參考文獻：

[1]張映超.淺談房屋建筑結構的抗震設計[J].科技風,2011.

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關鍵詞：建筑結構,鋼筋混凝土,抗震設計

Abstract: this article from the bottom shear wall to strengthen the determination of wall thick parts, short shear wall structure design, and shear wall and the framework of frame column connection beam design, and conversion layers, under structure to determine the lateral stiffness ratio were discussed in the high-rise building seismic design of reinforced concrete structures.

Keywords: building structure, reinforced concrete, seismic design

中圖分類號：U452.2+8文獻標識碼：A 文章編號：

1、前言

隨著建筑結構抗震相關理論研究的不斷發展，結構抗震設計思路也經歷了一系列的變化。最初，在未考慮結構彈性動力特征，也無詳細的地震作用記錄統計資料的條件下，經驗性的取一個地震水平作用（0.1倍自重）用于結構設計。到了60年代，隨著地面運動記錄的不斷豐富，人們通過單自由度體系的彈性反應譜，第一次從宏觀上看到地震對彈性結構引起的反應隨結構周期和阻尼比變化的總體趨勢，揭示了結構在地震地面運動的隨機激勵下的強迫振動動力特征。但同時也發現一個無法解釋的矛盾，當時規范所取的設計用地面運動加速度明顯小于按彈性反應譜得出的作用于結構上的地面運動加速度，這些結構大多數卻并未出現嚴重損壞和倒塌。后來隨著對結構非線性性能的不斷研究，人們發現設計結構時取的地震作用只是賦予結構一個基本屈服承載力，當發生更大地震時，結構將在一系列控制部位進入屈服后非彈性變形狀態，并靠其屈服后的非彈性變形能力來經受地震作用。由此，也逐漸形成了使結構在一定水平的地震作用下進入屈服，并達到足夠的屈服后非彈性變形狀態來耗散能量的現代抗震設計理論。

由以上可以看出，結構抗震設計思路經歷了從彈性到非線性，從基于經驗到基于非線性理論，從單純保證結構承載能力的“抗”到允許結構屈服，并賦予結構一定的非彈性變形性能力的“耗”的一系列轉變。

1. 短肢剪力墻結構設計

《 高規》 第7.1.2 條中所指的“短肢剪力墻較多的剪力墻結構”，主要是指結構平面中部為剪力墻構成的薄壁筒體、其余部位基本為短肢剪力墻的一種結構布置形式，近幾年來在非抗震區以及6 度、7 度抗震設防區的住宅建筑結構中被廣泛應用。對于短肢剪力墻較多的剪力墻結構，結構設計時除應符合《 高規》 第7.1.2 條的規定外，結構布置時宜使兩個主要受力方向的抗側剛度和承載力相差不大，同時應控制短肢剪力墻承受的傾覆力矩占結構底部總傾覆力矩的40％一50％。具體工程設計時，短肢剪力墻承受的傾覆力矩占結構底部總傾覆力矩的比例，可近似按同一抗側力方向上短肢剪力墻截面面積與結構平面中全部剪力墻截面面積的比值確定。

《 高規》 中定義的短肢剪力墻是指墻肢截面高度與厚度之比為5 一8 的剪力墻。當剪力墻的截面高度與厚度之比為3 一5 時，其軸壓比限值應符合《 高規》 第7.2.5 條的規定，此時剪力墻的抗震等級應按《 高規》 表4.8.2 規定的抗震等級提高一級采用；其縱向鋼筋的構造鋼筋可按《 高規》 第7.1.2 條第6 款的規定設計，配筋方式可根據實際情況和設計習慣按框架柱或剪力墻設計；其箍筋可按剪力墻約束邊緣構件或構造邊緣構件的要求設計。其中，剪力墻約束邊緣構件箍筋的配箍特征值的取值如下：當剪力墻軸壓比等于或接近《 高規》 表7.2.16 的限值時，箍筋配箍特征值為0.2 （抗震等級為特一級時為0.24 ) ；當剪力墻軸壓比小于《 抗規》 表6.4.6 的限值時，箍筋配箍特征值可取0.1 ；其他情況，箍筋配箍特征值可按軸壓比大小在0.1 和0.2 （抗震等級為特一級時為0.24 ) 之間線性插值。剪力墻構造邊緣構件中箍筋的設置可按《 高規》 第7.2.17 條的有關規定執行。

2. 與剪力墻及框架柱連接的框架梁設計

高層建筑結構簡化計算時通常假定地基為絕對剛性，不考慮地基不均勻沉降對結構構件豎向變形差的影響。同時，《 高規》 關于抗震設計軸壓比的規定中，框架柱和剪力墻的限值是不相同的，如表1 所示。

表1 鋼筋混凝土剪力墻與框架柱軸壓比限值

結構構件 搞震等級

剪力墻框架柱 一級（9度） 一級（7、8） 二級 三級

0.75 0.75 0.85 0.98

因此，對高層結構進行內力分析及截面設計時，與剪力墻及框架柱連接的框架梁往往由于豎向變形差過大而容易超筋，給框架梁截面設計帶來一定的困難。

3、鋼筋混凝土結構在地震作用下受力性能的主要特點有：

3．1

結構的抗震能力和安全性，不僅取決于構件的（靜）承載力，還在很大程度上取決于其變形性能和動力響應。地震時結構上作用的“荷載”是結構反應加速度和質量引起的慣性力，它不像靜荷載那樣具有確定的數值。變形較大，延性好的結構，能夠耗散更多的地震能量，地震的反應就減小，“荷載”小，町能損傷輕而更為安全。相反，靜承載力大的結構，可能因為剛度大、重量大、延性差而招致更嚴重的破壞。

3．2

屈服后的工作階段――當發生的地震達到或超出設防烈度時，按照我國現行規范的設計原則和方法，鋼筋混凝土結構一般都將出現不同程度的損傷。構件和節點受力較大處普遍出現裂縫，有些寬度較大；部分受拉鋼筋屈服，有殘余變形；構件表面局部破損剝落等。但結構不致倒塌。

4．3

“荷載”低周的反復作用――地震時結構在水平方向的往復振動，使結構的內力（主要是彎矩和剪力，有時也有軸力）發生正負交變。由于地震的時間不長且結構具有阻尼，荷載交變的反復次數不多（即低周）。所以，必須研究鋼筋混凝土構件在低周交變荷載作用下的滯回特征。

4 結構抗震變形驗算

抗震設防三水準的要求是通過兩階段設計來保證的：多遇地震下的承載力驗算，建筑主體結構不受損，非結構構件沒有過重破壞保證建筑正常使用功能；罕遇地震作用下建筑主體結構遭遇破壞，但不倒塌。結構抗震變形驗算是兩階段設計很重要的內容。

第一階段設計，變形驗算以彈性層間位移角表示。以保證結構及非結構構件不開裂或開裂不明顯，保證結構整體抗震性能。新規范增加了變形驗算的范圍，對以彎曲變形為主的高層建筑可以扣除結構的整體彎曲變形，因為這部分位移對結構而言是無害位移，只是人的舒適度感覺不同而已，

第二階段的變形驗算為罕遇地震下薄弱層彈塑性變形驗算，以彈塑性層間位移表示。根據震害經驗、實驗研究和計算結果分析提出了構件和節點達到極限變形時的層間極限位移角，防止結構薄弱層彈塑性變形過大引起結構倒塌。規范對驗算的范圍有明確規定，但考慮到彈塑性變形計算的復雜性和缺乏實用軟件，對不同建筑有不同要求。在以后發展中可以把驗算范圍推廣到更大，甚至可以基于位移控制法來設計結構，滿足某些類型的建筑對結構位移的特殊要求，來保證結構的位移在可接受范圍。

需要說明的是，現階段的位移控制和抗震設計還限于單一地震下結構的反應。如何有效考慮在地震高發區及多次地震下累積損傷對結構變形和抗震性能的影響，保證結構整個壽命期內的安全，需要進一步的研究。

結束語

總而言之，鋼筋混凝土高層結構設計是一個長期、復雜甚至循環往復的過程，任何在這過程中的遺漏或錯誤都有可能使整個設計過程變得更加復雜或使設計結果存在不安全隱患。因此我們設計工作應按規范相應的構造要求嚴格執行，才真正確保設計質量的安全。

參考文獻

［1］《建筑抗震設計規范》（GB50011一2001）

篇8

但基于未來設計者將越來越全面地考慮結構的性能、安全和經濟等因素，結構基于性能的抗震設計思想將成為新的發展趨勢。為此，本文對建筑結構基于性能的抗震設計具體的理論和方法設計方法進行初步探討，并提出混凝土結構基于性能的抗震設計方案。

關鍵詞：建筑結構 性能 抗震設計 設計方法

中圖分類號： TU3 文獻標識碼： A 文章編號：

一 研究背景

2008年5月，四川發生8.0級大地震，數萬人死亡，房屋建筑損毀無數，損失慘重。此次地震災害再次表明，現代地震災害的高度不確定性和其引起的巨大經濟損失，結構工程界將不得不對現有建筑結構的抗震設計思想和方法進行深刻反思。同時，面對現代化技術的發展和人類生活質量的不斷提高，設計者也將越來越全面考慮建筑建構的綜合性能。因此，未來的抗震設計將從以往只注重結構安全，過渡到結構的性能、安全和經濟等方面的綜合考慮。

二 基于性能的抗震設計理論 (PBSD)研究

結構抗震設計思想[1]經歷了剛性設計、柔性設計、延性設計、結構控制設計。目前普遍采用延性設計思想，但其允許次要構件甚至承重構件發生非彈性變形，造成難以修復的永久破壞，以致巨大的經濟損失。結構控制設計在理論研究和工程應用上也取得了很大進展，但存在易老化且耐久性差的缺點?？偟膩碚f，現行抗震理論和設計方法中存在的問題可概括為：對損失的控制不力，難滿足對結構選擇的要求；結構性能概念不明確，設計透明度??；結構性能標準缺乏靈活性，性能目標的實現過程存在誤區。

1基于性能的抗震設計概述

1992年美國SEAOC、ATC和FEMA等組織對基于性能的抗震設計理論進行權威描述[2]，可概括為：基于性能的抗震設計理論是在現有的結構抗震性能分析基礎上，針對每一種抗震作用水準，將結構的抗震性能劃分成不同等級，設計者根據結構的用途和業主（使用者）的特殊要求，對結構系統和造型的選擇進行概念設計，并根據結構的抗震性能目標，合理地進行結構抗震設計，使結構在各種水準地震作用下的破壞損失控制在業主可接受范圍內，同時優化工程項目服役期內的費效，達到安全可靠和經濟合理的一種優化平衡。

其設計特點是：擁有量化的多重設防目標，滿足設計者對結構性能目標的需求；整個設計著重體現投資—效益準則和體現抗震設計的個性化；更強調實施性能目標的深入分析和論證，采用現行標準規范中還未規定的新的結構體系、新技術、新材料，實現建筑結構技術進步和創新；針對不同設防烈度、場地條件及建筑的重要性可靈活采用不同的性能目標和抗震措施等。

2 研究的主要內容

2.1抗震性能目標的確定

結構的抗震性能目標的選擇，為后續的整個設計和建造過程設定了必須遵循的標準?？拐鹦阅苣繕舜_定關鍵是對不同的地震作用水準的評價，限定結構在一定超越概率的地震發生時的最大破壞狀態，這種破壞狀態包含結構體系的適用性、安全性、耐久性和整體性等功能。若破壞狀態的水平設計得太高，建筑結構固然安全可靠，卻導致投入的增加；若破壞狀態水平設計得太低，固然可以降低工程造價，卻存在使用風險和較高的維護成本。目前結構抗震性能目標的確定，大多采用“投資一效益”準則，綜合結構安全、功能、經濟、社會等因素進行評估，以結構可靠度為決策變量，以結構全壽命周期為時間范圍，以相應的壽命周期總費用最小為決策目標，優化抗震設計方案。

但由于地震的隨機性所造成的結構破壞變異性較大，結構失效模式復雜，以致結構體系可靠度的概念還不很明確，且地震所造成的非結構損失所占總損失的比例越來越大。因此，需要進一步的研究，目前尚難直接應用到工程結構設計中。

為此美國學者根據建筑物的重要性將結構的抗震設防目標分為三類[3]：基本設防目標、重要／防危設防目標、特別設防目標，提供三個結構抗震性能目標作為它們的最低性能界限。

2.2 抗震性能水準的確定

為了有效控制結構的破壞程度，使得結構破壞導致的財產損失控制在可以接受的范圍內，實際的設計需要考慮不同設防水準的地震，明確結構應該具有的性能水平。

由于結構的性能與結構設計的破壞狀態相關聯，而結構的破壞狀態又可由結構的反應參數或某些定義的破壞指標來確定，所以結構性能水平可以這些參數來劃分。盡管結構性能由某個參數來劃分可能不盡完善，但鑒于目前的研究水平，不少學者認為結構位移變形可以有效地反映結構破壞情況，且以位移(變形)來劃分結構性能水平比較方便實用。因此一般的建筑抗震性能水準劃分如表1：

表1

三基于性能的抗震設計方法研究

1 綜合設計法

此法以概率為基礎，要實現最優的設計方案，使建筑物服役期內既達到基本性能目標，費用效果又最優，最大程度地體現基于性能的抗震設計思想。但設計中要全面考慮重要因素，設計過程復雜繁瑣。

2 承載力設計方法

適用于相對簡單、場地條件好的建筑物的性能設計，目前各國規范所普遍將其應用于所有性能目標設計中，計算簡單。

3 基于位移的設計法

假定位移或層間位移是結構抗震性能的控制因素，整個抗震設計中用位移控制，設計后以應力驗算，不滿足后采用增大剛度方法來改進，以位移目標為基準來配置結構構件。該法是在性能設計的理論中很有前途的一種方法。根據設計思路的不同可以分為：目標位移法、能力譜方法和按延性系數方法。

3.1 目標位移法

根據FEMA 273[5]推薦，直接以目標位移為控制因素，通過設計位移譜得出在此位移時的結構有效周期，進一步得出結構的有效剛度，求出此時基底剪力并進行具體配筋設計，此法在設計初始就明確的結構設計的性能目標，避免重復設計而增加設計費用，方法比較直觀、簡單，但設計精確性不夠理想。

建筑頂層的質量中心定為結構位移的控制點，則目標位移為：

T——彈性基本周期，有彈性動力分析確定

,——結構彈性側向剛度和結構有效側向剛度

——譜位移與頂點位移修正系數

——最大非彈性位移與由線彈性反應計算出的位移差異修正系數

——滯回線形狀對最大位移反應的影響修正系數

——考慮動力P—效應修正系數

3.2 能力譜方法

能力譜方法最初是由Freeman等人在1975年提出的，后來經過很多學者不斷改進而成，將結構分析得到能力譜曲線(曲線)。基本步驟[6]：

1)建立合適的結構單元恢復力模型，通過非線性靜力(Push-over)分析，得到結構的底部剪力一頂點位移曲線（能力曲線）。（由于目標位移已知，故可假定一個偏大的位移作限值，保證結構能力譜與地震需求譜相交。）

2)將結構能力曲線（曲線）轉化為等效單自由度體系的譜加速度一譜位移曲線(曲線)，即能力譜曲線。

， ，，

其中，，分別為結構第一振型的等效模態質量和振型參與系數。為第j 層的集中質量；是基本振型在 j層的分量；N為結構的層數。當所用的模態不同時，和不同，曲線曲線也不相同。

3)建立結構的地震需求譜曲線。

4) 評估結構抗震性能。

5)將得到的單自由度體系的目標位移反變換為實際的多自由度體系的頂點位移，由能力曲線求得此時結構相應的底部剪力，再根據Push-over各步的計算結果，計算各鉸截面此時的塑性鉸轉角值。

3.3 延性系數法

Park和Paulay最早此法進行研究，其實質是建立構件的位移延性系數或截面曲率延性系數與塑性鉸區混凝土極限壓應變的關系，由約束箍筋來保證核心區混凝土能達到要求的極限壓應變，從而使得構件具有要求的延性系數。

基本步驟如下：

1)計算結構在小震下的承載力，求出截面內力并配筋。

2)由在大震情況下的強度驗算，選定截面、配筋得到結構實際強度，采用靜力彈塑性分析方法，確定結構的底部剪力和頂點側移關系曲線（），求出結構位移延性系數。

3)根據和結構體系的塑性變形機制，計算構件截面曲率延性系數。

4)通過構件的或與塑性鉸區混凝土極限壓應變的關系，約束箍筋，使得構件具有要求的延性系數

4 能量法

假設地震輸入的總能量與結構耗散的能量共同決定結構構件和功能設施的破壞，通過設置耗能元件控制結構或構件的耗能能力，以控制整個結構抗震性能。此法能夠直接估計結構的潛在破壞程度，但是結構體系較復雜性，結構滯回耗能的計算很大程度上取決于于構件單元恢復力模型的選取，其中不確定因素較多，計算精確性不高。

四 混凝土結構基于性能的抗震設計

基于性能的抗震設計尚處于研究中，鑒于其復雜性以及人們認識的局限性，目前還不能夠完全依靠計算設計來確保結構的安全可靠，但混凝土結構基于性能的抗震設計可著重加強結構概念設計和細部構造設計。設計步驟[7]如下：

1) 評估場地安全性 (確定場地適用性和設計地震動水平)。

2）根據結構用途、投資效益準則和業主要求選擇可接受的破壞程度，將混凝土結構抗震目標性能劃分為多個水準，并量化指標。結構目標性能水準采用可靠度理論和優化思想來確定。

3）加強概念設計，合理選擇結構系統和造型（著重對結構總體方案、設計策略和結構構造進行定性引導，保證結構和結構構件的延性，提高結構綜合抗震能力）。

4）結構方案設計（考慮多級水準地震作用下強度設計，選擇恰當抗震措施和設計方法等完成結構設計）。

5）采用變形指標對結構抗震性能進行評估。通過控制結構構件的損傷程度和非結構構件的性能水平，使結構在服役期內的費用最小，地震破壞控制在業主可接受范圍內。

整個設計需要定性定量，準確簡便，通過設計周期的縮短，提高工作效率，同時整個設計應強調對結構剛度的控制。

五結束語

目前，基于性能的抗震設計得到廣泛的研究和國際的認可，成為結構抗震設計方法的新的發展趨勢。由于這一設計方法研究才剛剛起步，還存在著許多急需解決的問題，如性能目標和性能水準的合理劃分、結構分析模型和參數的選用、模型試驗和震害資料、非結構和設施的抗震性能要求、震后災害估計等，以致工程中還未得到廣泛的應用。但筆者相信，隨著這些問題的解決、研究工作的不斷深入和工程實踐應用，基于性能的抗震設計理論和方法將會日趨完善，滿足未來業主對結構的自由選擇和使用要求。

參考文獻

[1] 周云 .耗能減震加固技術與設計方法[J]. 北京：科學出版社，2006：198-199

[2] 馬宏旺，呂西林. 建筑結構基于性能抗震設計的幾個問題 [J]. 上海：同濟大學學報，2002，30(12)

[3] 徐如貴. 基于性能的抗震設計理論與方法研究進展[J]. 2006,32(22)

[4] 柏章朋,邱永東 .基于性能的結構抗震設計研究的主要內容[J].北京：科技咨詢導報，2007

[5] FEMA 273 NEHRP Guidelines for seismic Rehabilitation of buildings[R]. Federal Einergeney Management Agency，1997

篇9

關鍵詞：建筑結構；等位移延性；抗震設計；原則；因素；措施

地震等自然災害對建筑的危害性較強，建筑結構層地震反應是指，在地震作用下，建筑結構發生的變化，其可以導致建筑地基出現位移，也可能破壞建筑結構的穩定性，還可能使建筑結構中間出現內力現象或者變形問題，增加了建筑的安全隱患，必須對其進行防治。為了降低地震反應對建筑的磨損情況，必須對建筑結構層等位移延性反應進行抗震設計，針對設計的方法措施進行了介紹，希望對相關工作人員有所幫助。

1 建筑結構層抗震設計的基本原則

1.1 建筑施工時，對建筑結構層的構件有著特殊的要求，其必須具有一定的平衡力與剛硬度，可以承受較大的荷載，還要具有一定的延伸性能，保證建筑的結構可以承受最大限度的重力等作用力。

1.2 建筑結構構件的剪力墻、節點等特殊位置要進行加固處理，保證其性能達到最佳狀態，還要降低建筑結構的彎度以及梁柱的數量。

1.3 建筑結構的不同位置，性能也著較大差異，在性能比較低的位置，要對其剪力墻、節點進行加強加固處理，提高其延伸能力與適應性，這樣可以保證建筑在地震反應中，將地震損耗降到最低。

1.4 由于建筑構件在豎向荷載的作用下，無法代替最重要的消耗能源，所以，建筑設計人員必須在需要防護的地方加筑抗震防線，提高其抗震的能力。

1.5 一般在較為強烈的地震過后，還會出現多次余震，所以，在建筑結構的內部，一定要設計出合理的冗余度，使其形成屈服區，可能對抗多次震動，由于建筑結構的構件有著一定差異，所以在設計時必須處理好構件之間的關系。在同一樓層內，重要的消耗構件不能超過其他構件的彈性階段，否則其構件無法發揮出延性。

1.6 剪力墻是建筑結構的重要組成，在設計剪力墻時，要考慮連梁的跨度以及截面尺寸，剪力墻承載的荷載不能超過其最大限度，連梁的截面也要滿足設計的要求，設計師為了提高建筑結構的穩定性，還可以增加結構層位移延性。

2 影響建筑結構層位移延性的因素

建筑結構層等位移延性反應影響著其抗震效果，延性反應的高低關系著抗震設計的內容，在設計的過程中，設計人員一定要了解影響結構層位移延性反應的因素，這樣才能提高設計的質量。建筑一般是由混凝土結構構件組成，混凝土結構構件主要有兩類，一類是梁，另一類是柱。梁與柱對建筑的抗震性有著較大影響，為了提高建筑結構的延性，必須改進梁柱的設計，還要注意混凝土的種類。

不同的混凝土有著不同的性能，其壓應變與受壓區的高度與鋼筋的配比率有直接關系，配筋率的高度提高后，混凝土極限壓應變以及受壓區的高度也會隨著增大。對于柱的軸壓力，在構建受壓區高度增加時，其延性會隨著降低，而增加箍筋這類構件的數量，可以提高混凝土的應變能力，其結構的延性也會越來越強。

3 保證結構層延性能力的抗震措施

對結構的延性進行科學選擇，利用抗震措施來測試結構是否具有足夠的延性能力，在不同程度的地震中，實現抗震系統的標準性。全面的抗震措施如下。

3.1 強柱弱梁：在抗彎能力的設置方面，柱子應該要大于梁的抗彎能力，就算在比較危險的地震中，梁端塑性鉸會第一時間出現，塑性會隨著最大非線性位移而增大，接著柱端塑性鉸會出現，塑性會隨著最大非線性位移而減小，或者是基本上不會出現塑性鉸，充分保證框架塑性耗能機構的穩定性以及塑性耗能能力的最大化。

3.2 強剪弱彎：剪切破壞一般都不會具有延性，局部出現剪切破壞后，那這個位置就完成失去了結構抗震能力，要是柱端出現了剪切破壞情況，甚至還會造成結構的局部或整體倒塌。所以可以最大程度地提高柱端、梁端、節點的組合剪力值，無論是任何強度的地震中，其任何構件都不可能出現剪切破壞情況。

3.3 為了防止將剛度折減后會降低連梁受彎或受剪承載力。我們可以采取兩種科學的方法預防此現象。首先是增大梁洞口寬度、降低連梁高度，從而降低連梁的剛度；其次是增大剪力墻厚度來降低連梁的剛度。在連梁的設計中的影響因素是多種多樣的，但是在連梁的設計中的內力和剪力墻的剛度和強度，都必須遵循"強剪弱彎"的原則，以提高高層剪力墻的連梁設計水平。把強剪弱彎、強柱弱梁、強節點弱桿件的設計原則靈活地應用到結構層延性的抗震設計之中。通過受彎構件的壓力和構件變形的作用，集中武器爆炸動荷載作用的能量，從而減輕支座截面中抗剪與柱子的承載能力，在屈服前結構不會發生剪切破壞，在屈服后保證充足的延性，最終形成塑性破壞，提高結構的整體承載能力?；蛘呤鞘軓潣嫾p面配筋，在承受動荷載作用發揮下，可能會造成構件坍塌，所以在節點區要保證充足的抗剪、抗壓能力、鋼筋錨固長度等。

3.4 材料性能：材料延性在構件延性的確定中起到關鍵性的作用。為了達到材料的規范性，它也有相應的講究。比如：使鋼鐵的強度比需要更合理，限制延伸率及混凝土強度等級等方面。對于用來承受拉壓外力的材料的選擇，最重要的是考慮構件材料內部對拉壓外力引起的反向應力。在目前的建筑業來講，鋼材是現代建筑中最為理想的構件材料。磚頭的抗壓能力遠遠大于抗拉能力，因此磚頭長久以來被用來當做墻體材料和建筑基礎。而混凝土是易脆性材料，只能抗壓而不能抗拉，所以混凝土是在鋼筋混凝土技術發明后，才在現代建筑中被廣泛使用。因此，綜合來講，鋼材、磚頭、混凝土和木材，每一種材料都有其各自的抗拉壓能力的優缺點，所以現代建筑物中，考慮合理的材料選擇，讓建筑構建達到最佳效果。

結束語

提高建筑結構的穩定性，可以提高建筑的抗震效果，也可以有效延長建筑的使用年限。建筑的承載能力與彈性受力有著緊密關系，其也是建筑抗震設計的重要工作。為了優化建筑抗震設計，需要掌握多種抗震措施，還要了解建筑結構構件的性能，使其之間配合更加協調。建筑的梁與柱也是抗震設計的關鍵，對剪力墻、節點等主要位置要進行加固處理，加強建筑結構層構件的延性，使其在地震反應中，發揮出最大的效用，降低地震對建筑的損耗。

參考文獻

[1]馬宏旺.建筑結構層等位移延性反應抗震設計方法[J].上海交通大學學報，2008，（6）.

篇10

1、橋梁抗震抗風設計原因。橋梁的抗震抗風設計作為一種設計理念并不是一開始就存在的，而是根據地震災害、風災和工程事故，以及對地震、風災和安全事故的反思，進行科學的總結歸納，最終進行有計劃、有目的的設計。可以說，橋梁抗震抗風設計是建立在實踐的基礎之上的。因此，我們必須了解風災和地震這兩種主要的自然災害。地震是一種比較常見的災害，地質層的活動導致地表發生橫向或縱向的移動，以此對地表建筑物進行了破壞。而風災一是通過風的侵蝕，逐漸對橋梁等建筑破壞；二是強風直接對地表建筑進行破壞，如臺風。

2、橋梁抗震抗風設計理念。既然橋梁的抗震抗風設計來源于自然災害和安全事故，橋梁的設計不能只具有實踐合理的屬性，其必須滿足設計上的科學性。如針對因地震或風災變形嚴重的部位，我們需要科學的選擇延展性較高的材料進行加固；如對于橋梁的整體設計和系統分析。

3、橋梁抗震抗風設計現狀。針對橋梁所受到的地震和風災，我們當今的研究主要是關于中小型跨度的橋梁，主要是從延展性和減少地震作用力兩個方向進行設計。但隨著橋梁跨度的增加，側向變形的可能性加大，對橋梁整體的抗風性能提出了更高的要求。

二、橋梁抗震抗風設計方法

1、橋梁抗震抗風設計原則。橋梁的抗震抗風設計是橋梁在地震和風災等自然力量中的抗震抗風性能。因此，橋梁的抗震抗風設計可以大致分為兩個方面，一是工程設計本身所需要的科學性和合理性，二是關于抗震屬性和抗風屬性的加強。我們可以從設計學的角度分析，橋梁的抗震抗風設計大致有以下原則：一是系統性原則。對于抗震屬性和抗風屬性的加強，我們不能脫離橋梁工程建設這一主體，不能過分的強調某一屬性而忽略了整體性能的提高。二是協調性原則，對于工程設計，其需要具有工學美觀，符合力學的特征。在尾端和跨距設計上都需要符合力學的協調性，只有這樣，橋梁作為其交通的本質屬性才不會被掩蓋。三是針對性原則。對于具體的地形和地質，我們需要結合當地實際，針對某一方面的屬性進行加強，如沙漠邊緣帶風蝕厲害，抗風屬性需要加強。如沿海臺風等特大風災較多，需要加強抗風性能。

2、橋梁抗震設計方法。在談到橋梁的抗震設計時，我們必須清楚地震破壞力和破壞范圍。在橋梁的抗震設計中，我們一般是針對5級烈度到8級烈度之間。具體設計而言，一是根據我們的地震烈度表，選擇合適的場地，即地基。盡量避開地震帶和地質活躍層，避免地基在地震中損壞。二是注重橋梁的整體性和規則性設計，整體性越強，其抗震屬性越高。而整體性的加強依賴于橋梁結構，如著名的趙州橋屹立千年不倒，其重要原因也是因為其結構的嚴密與整體性較強。整體結構的設計可以有多個指標，如關于延性指標，其是指同等強度下的非彈性變化能力，其計算是μ=Δmax/Δy，其中Δy表示結構的首次屈服，而Δmax則是表示其最大的變形。三是通過彈性的計算，運用彈性理論進行相關的設計。

3、橋梁抗風設計方法。而橋梁抗風設計，我們可以借鑒江蘇省的蘇通長江大橋進行分析。其采用的是2×100+300+1088+300+2×100的跨徑，是世界上跨度最大的斜拉橋。并且，蘇通大橋的主航道橋采用三維有限元模型進行分析計算，其中用梁單元和析架單元模擬主梁、邊墩等，用來考慮垂直力度和幾何剛度。通過對蘇通長江大橋體系的深入分析，我們可以發現，抗風設計首先需要注意模型的選擇，如蘇通大橋在考慮風荷載時，針對三種不同的分析方式（Fixed-Free一側限位裝置生效；Fixed-Fixed—兩側限位裝置生效和Free-Free—全橋縱飄體系）進行了比較，最終是決定采用效果最佳的Fixed-Fixed模型。其次則是針對斜拉索和橋梁震動以及結構進行科學的分析與模擬，最終優化結構設計，利用斜拉索對橋梁的各種震動和風力進行平衡，最終實現橋梁的高抗風屬性。而關于阻尼系數的計算，我們可以通過CH=FH/0.5PU2D，其中FH是阻力，U為來流風速，P為空氣密度，D則是橋塔塔柱橫橋的迎風面寬度。主梁風荷載的計算則是通過一下公式進行計：其中，CD是主梁的阻力系數，CL是主梁升力系數，CM是主梁升力矩系數，H是主梁的高度，B是主梁的寬度，GVA是順橋方向的等效靜陣風系數，GVT是橫橋方向的等效靜陣風系數。而斜拉索的風荷載則是通過一下計算公式：其中，CDX是斜拉索順橋方向的阻力系數，CDZ是斜拉索橫方向的阻力系數，α是斜拉索的傾斜角度，D是斜拉索直徑。此外，還有橋墩的風荷載的計算方法，計算公式與上差不多，只需要將各個系數換成相對應的即可。通過對各種系數的計算，平衡風力，找出最佳的平衡方式，才能實現抗風屬性最佳設計。

三、總結