導語：如何才能寫好一篇建筑抗震設計概念，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：地震作用；抗震概念設計；場地；抗震措施

Abstract：According to the features of earthquake action，it set forth importance of "concept design" in structural seismic design and corresponding design principles.Taking improving the integral seismic performances of structure in consideration new idea is embodies in seismic design，which can be used as references by designers in the future.

Key words：earthquake action；seismic concept design；site；seismic fortification measures

地震是地球內部構造運動的產物，是普遍存在的一種自然現象，由于地震作用的隨機性、復雜性、藕聯性，每次地震所產生的波形各異，因而其對建筑物的作用各不相同，所產生的破壞程度也千差萬別。地震對建筑物的作用與建筑物自身所固有的自振周期、場地土的動力特性有關，但因結構計算中計算模型、自振周期、材料性能、基礎類型以及阻尼變化等均與實際情況存在差異，使得抗震計算時所考慮的地震作用無法準確估算，因而，在進行結構的抗震設計時，不能完全依賴地震作用計算，更要綜合考慮多種因素，切實做好建筑抗震概念設計。

1 抗震概念設計的含義

抗震設計是通過地震作用的取值和抗震措施共同實現的，通過總結歷次地震災害后發現，對于結構抗震設計來說，“概念設計”比“數值計算”更為重要。結構抗震性能的決定因素是良好的“概念設計”，也就是說，“概念設計”是結構抗震設計的首要問題。所謂“概念設計”是指在進行結構設計時，既要著眼于結構的整體地震反應，又按照結構的破壞機制和過程，靈活運用抗震設計準則；既要把握整體布置的大原則，又兼顧了關鍵部位的細節，從根本上解決了結構抗震設計的問題，有效地提高了結構自身的整體抗震能力。

2 抗震設計的一般原則

2.1場地和地基

建筑結構在地震作用下的破壞情況有四種：

（1）地震時，在水平和豎向振動作用下，建筑物的內力和變形驟增，甚至結構的受力形式發生改變，最終導致建筑物承載力不足甚至于喪失或者變形過大而破壞。

（2）地震作用下，由于節點強度不足、延性不夠、錨固失效，使得結構構件缺乏可靠的連接，建筑物喪失整體性而遭破壞。

（3）地震作用下，由于地基承載力下降或地基土液化，使得地基部分失效甚至于完全失效，最終導致建筑物傾斜、倒塌。

（4）由地震引發的次生災害如火山、洪水、滑坡、泥石流等造成建筑物的嚴重破壞。

所以場地的選擇是建筑抗震設計成功的第一步，從選址工作開始就應該選擇對抗震有利的地段，盡量避開不利的地段，避不開時應采取有效措施確保地基的穩定性；任何情況下均不考慮在抗震危險地段建造建筑物。

2.2規則性建筑

在建筑的方案設計階段就應該盡量采用規則建筑方案，即建筑平、立、剖應規則、簡單、對稱；結構側向剛度、材料強度和質量的分布應均勻、連續，無突變，因為不規則的建筑在水平地震作用下也會產生扭轉振動，進而破壞。

2.3合理的結構體系

一個合理的結構體系，首先應有明確的計算簡圖和合理、簡潔的傳力途徑，對于不規則建筑，應采用空間計算模型計算地震力，考慮扭轉藕聯影響，使其更接近實際工況。不在同一結構單元混用受力體系，優先選用現澆混凝土結構，在多層砌體房屋中優先采用橫墻承重的結構體系，在底層框架抗震墻砌體房屋中，優先采用混凝土抗震墻。體型復雜的建筑，設置合理的抗震縫將上部結構分割成相互獨立、相對規則的結構單元。

2.4計算結果的校核

一般來說，在結構設計中，通常采用計算軟件進行抗震分析，這就要求設計人員對所用軟件的適用范圍、技術條件、計算模型等均有深刻的認識和充分的掌握，對所有計算結果，應經認真分析校核，只有經分析判斷結果合理、有效后，方可用于工程實際。

2.5抗震構造措施

對結構構件采用多道設防，嚴格按規范要求保證“強柱弱梁”，“強剪弱彎”，“強節點弱構件”，加強節點連接，加強梁、柱端頭箍筋加密區的箍筋量。所用材料等級不低于規范要求的最低等級，從而有效減小材料的脆性，計算中還應嚴格控制梁的相對受壓區高度。砌體結構應按規范要求設置圈梁、構造柱等，有效約束砌體，提高砌體的延性和整體性。非結構構件比如框架填充墻兩端應與柱有效拉結，附屬構件女兒墻、雨篷、挑檐等除保證自身整體性能外，還應與主體結構有可靠連接和錨固。

結語

結構設計人員在日常設計工作中，必須學會熟練運用概念設計，并使這一理念貫穿于結構設計工作的整個過程當中，既要嚴格把握好設計的大原則，又要全面考慮諸多因素，最終才能保證設計的科學性和嚴謹性，為社會創造更多精品工程。

參考文獻

[1]GB50011-2001，建筑抗震設計規范[M].北京：中國建筑工業出版社，2008：6-14.

[2]GB50007-2002，建筑地基基礎設計規范[M].北京：中國建筑工業出版社，2002.

[3]黃存漢.建筑抗震設計技術措施[M].北京：中國建筑工業出版社，2001：29-31.

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關鍵詞：建筑結構；抗震；概念設計

Abstract: based on the analysis of earthquake disasters and derived the disastrous effects of the seismic design of building the macro control measures, called the construction structure in the anti-seismic concept design. In this paper, according to the earthquake damage to buildings of theoretical analysis, by comparing the seismic design theory, all countries seismic experiment and seismic design principle elaboration, from the building of the frame structure and structural ductility is also discussed in the building structural design of anti-seismic concept design content.

Keywords: building structure; Seismic; Concept design

中圖分類號：S611文獻標識碼：A 文章編號：

地震是一種不可預見的、危害極大的自然災害，它能造成慘重人員傷亡和巨大的財產損失，而最主要的損失是由于建筑物的損壞引起，抗震就是針對這種災害進行必要的防震措施，以降低災害損失率，減少人員傷亡及財產損失，但是由于地震的不可預見性及建筑物的系統復雜性，因此抗震也是房屋建筑乃至一切土木工程最為困難的課題。

一、建筑結構抗震概念設計的理論概述

1.何謂建筑結構的抗震概念設計

所謂的抗震概念設計就是指根據建筑設計者的經驗和知識，運用其判斷能力和思維能力，對建筑結構的細部構造和整體方案進行決定，從而達到合理的抗震設計。抗震概念設計是結構抗震設計的一種，結構抗震設計主要包括抗震概念設計、抗震構造措施以及抗震計算設計。其中，抗震概念設計以及抗震計算設計這兩者應該與抗震構造措施進行有效地結合。在日常生活中，造成建筑物遭受震害的原因應該是多方面的，抗震概念設計應該針對各個方面的震害原因，保證建筑物抗震設計的效果。抗震概念設計的主要內容包括：采用隔震消能技術、保證非結構構件安全、提高結構延性、采用合理抗震結構體系、合理選用建筑體型、合理選用建筑結構布置以及有利場地的選擇等等，其中，對非結構構件安全進行保證的目的在于確保建筑結構的整體性。

2.建筑結構的抗震概念設計的發展

我國在1990年1月頒發并開始施行的《建筑抗震設計規范》GBJ11-89中列出了工程設計中必須遵守的規定，來保證“抗震概念設計”在實際工程中的實現。2002年 1月實施的GB50011-2001《建筑抗震設計規范》對抗震概念設計的要求作了更全面、更符合實際的規定,尤其是增加了“不規則建筑結構的抗震概念設計”,在修訂過程中，編制組總結了2008年汶川地震震害經驗，在2010年5月了新的抗震規范GB50011-2010《建筑抗震設計規范》，這一系列的修訂和總結使得抗震概念設計在工程中的應用更具體更明確地落到實處 ,切實提高了結構的抗震能力。

由此可見“抗震概念設計”愈來愈受到國內外工程界的普遍重視。

二、建筑物震害破壞形式分析

2008年，中國四川省汶川縣發生8級地震，強度大，波及面廣，北京、寧夏、云南、上海等十幾個省區市均有震感。本次地震是繼唐山大地震以來，我國發生的最為嚴重的地震，造成大面積房屋倒塌、道路破壞。從這次地震的震害資料中不難看出，許多房屋的破壞程度跟結構體系及抗震構造設計措施的合理性是密切相關的。以下就對建筑物震害破壞形式進行簡單的結構分析。

1.場地條件限制首當其沖

在各種新聞報道中，專家們被問的最多的問題就是：“為什么在同一個地區，有些房子倒塌了，有些房子沒有倒塌呢？”這其中一個很重要的因素就是場地條件。一般所說的場地條件指的是地下工程地質條件，例如基巖的分布比較復雜的，上面沉積的松散層也不均勻。而工程地質條件是造成這種破壞差異的主因，不同的場地條件造成地震波放大或減弱，因此在低烈度區也有高烈度的現象，造成房屋倒塌或嚴重破壞。而在高烈度區也有低烈度現象，房屋未倒塌或嚴重破壞，這就是同一區域內不同建筑受損情況不同的主要原因。

一般來說，基巖在震動的時候，基巖要把能量傳給上面的介質叫土層，地震波在土層的傳播跟在基巖的傳播完全是另外一種方式，土一般對地震波有放大的作用，而且地形越復雜，那地震波傳來后會形成反射和折射，會加劇放大的效果。

2.框架結構不是萬能的

在現在的建筑結構設計領域，一直有結構師堅持應用“計算設計”的結果，認為框架結構的抗震性能鐵定比磚混結構的要好，經資料顯示在這次汶川大地震中，卻出現了難以想象的情況。此次大地震中某建筑物整體倒塌，該建筑物為三層的框架結構，附近的辦公樓雖然破壞嚴重，但是卻并未倒塌，該辦公樓為四層的砌體結構。

為什么抗震性能比較好的框架結構在這次大地震中的表現如此之差，甚至還不如抗震性能相對較差的磚混結構？通過對照這兩個例子，可以發現純框架結構也有結構弱點。尤其是教學樓這種相對大開間、大窗口、懸臂走廊的結構特點，一旦發生大的地震，縱、橫方向的剛度不均勻，極容易發生扭轉破壞。而且整個框架結構只有一道防線，就是它的框架，尤其是柱，一旦柱子發生破壞，沒有其他約束措施，整個框架因喪失全部承載能力而倒塌。而砌體結構的住宅或辦公樓，由于其開間小，所以縱、橫墻體多，只要嚴格按照規范設置圈梁和構造柱，整體性和延性得到保障，結構不至于發生脆性破壞而倒塌。

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關鍵詞：概念設計、延性、地震作用效應、構件設計

中圖分類號：S611文獻標識碼： A

前言：

隨著計算機結構分析軟件的廣泛應用和普及，人們對結構設計軟件的依賴性也越來越大，各種結構形式通過建立模型、抗震計算、文件輸出、繪制施工圖，這一系列復雜的結構設計就基本完成了。結構設計這樣的程序化，讓多數年輕的設計師們誤以為：結構設計就是體力活、熟練工種，沒有什么技術含量，有時甚至過分地相信計算軟件。

這樣的“工程師 ”只能稱只為繪圖員，因為計算機軟件有它的局限性、適用性和近似性：計算理論近似假定、結構模型化誤差、非結構構件對結構剛度的影響、結構的實際阻尼...很多影響因素目前還無法給出準確的模型描述，只能靠概念和經驗判斷。

抗震概念設計是保證結構具有優良抗震性能的一種方法。抗震概念設計包含極為廣泛的內容，選擇對抗震有利的結構方案和布置，采取減少扭轉和加強抗扭剛度的措施，設計延性結構和延性結構構件，分析結構薄弱部位，并采取相應的措施，避免薄弱層過早破壞，防止局部破壞引起連鎖效應，避免設計靜定結構，采取二道防線措施等等。應該說，從方案、布置、計算到構件設計、構造措施每個設計步驟中都貫穿了概念設計。 那么什么是“建筑抗震概念設計”呢？下面我們一起來討論一下。

一、什么是抗震概念設計

《建筑抗震設計規范》2.1.9條給出的解釋：根據地震災害和工程經驗等所形成的基本設計原則和設計思想，進行建筑和結構的總體布置并確定細部構造的過程。

抗震概念設計就是把地震及其影響的不確定性結合起來，設計時應著眼于結構的總體反應，依據結構破壞機制和破壞過程，靈活運用抗震設計準則，從一開始就全面合理地把握好結構設計的本質問題，顧及關鍵部位的細節，力求消除結構中的薄弱環節，從根本上保證結構的抗震性能。

二、為什么要進行抗震概念設計

1.實際地震的不可預知性

① 實際地震的大小是現有科學水平難以確定預估的，雖然在確定烈度區劃圖時盡量體現了科學性、準確性，但由于可供統計分析的地震資料有限，在一定地區發生超過設防烈度的地震是完全有可能的。

② 同一建筑場地的地面運動的不確定性，不同性質的地面運動對建筑的破壞作用也不相同。

2.我國抗震設計的基本要求--兩階段，三水準等

兩階段：第一階段設計是抗震承載力驗算和相應的構造措施，以滿足第一水準的設防目標，并滿足第二水準的損壞可修目標；對大多數結構，可只進行第一階段設計，而通過概念設計和抗震構造措施，使結構具有足夠的延性，以滿足第三水準的設防目標。對于有特殊要求的建筑、地震時易倒塌的結構及有明顯薄弱層的不規則結構，除了進行第一階段設計外，還應進行第二階段驗算，驗算結構薄弱部位的彈塑性層間變形，采取相應的抗震構造措施，防止結構倒塌，以滿足第三水準的設防目標。

三水準：“小震不壞，中震可修，大震不倒”。

三、抗震概念設計應把握的重點問題

1.體系問題是結構設計應把握的頭等重要的問題，應注意體系的合理性問題，優先采用抗震能力強、延性好、耗能能力強、便于施工的具有多道防線的結構體系（如采用設置耗能連梁的抗震墻結構、框架-抗震墻結構、框架-筒體結構等，避免采用抗震能力較低的砌體結構、框架結構、尤其是單跨框架結構等），注意對承載力和剛度及延性的合理把握。

延性包括材料，截面構件和結構的延性。結構延性一般用延性系數表示，它表示結構極限變形（位移、轉角、曲率）與屈服變形的比值，也可以用位移延性系數，轉角延性系數等來表示。改比值越大，結構的延性越好。混凝土是脆性材料，其延性系數只有1~2，鋼筋是很好的延性材料，鋼筋混凝土延性主要是靠鋼筋的延性來實現的。

提高鋼筋混凝土梁的延性，主要有以下措施：

①合適的梁截面尺寸，以獲得適宜的配筋率，避免梁受拉鋼筋過多或出現超筋，使受壓區混凝土先被壓碎或剪切破壞。規范規定截面相對受壓區高度，對于一級抗震應不大于0.25，對于二、三級抗震應不大于0.35，且受拉鋼筋配筋率不大于2.5%。

②加密區箍筋不僅可提高梁的抗剪強度，防止剪切脆性破壞，還可加強對混凝土的約束和避免受壓縱向鋼筋產生屈服，改善梁的延性。

提高鋼筋混凝土柱的延性，主要有以下措施：

①控制鋼筋混凝土柱的柱壓比；

②盡量避免短柱，長柱的延性比短柱好；

③柱箍筋的加密，采用復合箍筋對改善柱的延性有好處，可以增強對混凝土的約束。

④柱箍筋的加密，采用復合箍筋對柱的延性有好處，可以增強對混凝土的約束。

提高鋼筋混凝土剪力墻的延性，主要有以下措施：

①控制鋼筋混凝土剪力墻的高寬比，使其大于2，這樣的剪力墻其受力性能接近于懸臂梁。

②盡量做有邊緣構件的剪力墻，而且邊緣構件的受力鋼筋要有很好的錨固；

③盡可能采用連肢剪力墻，它可以大大提高剪力墻的延性；

④當剪力墻很寬時，適當在剪力墻中有規則地開結構洞。

在這里我想說一下，我們一些年輕的設計師們，通常為了降低建筑造價，減小剪力墻的墻垛，人為的加大了剪力墻直接的開洞尺寸，沒有形成連梁，使之各剪力墻孤立起來，不能有效的成為一個整體，而是“各自為政”。這樣的做法，取消了連梁作為剪力墻結構的第一道防線，而是將剪力墻直接作為第一道防線。

2.結構布置問題，應采用概念清晰、傳力路徑明確的結構布置，避免造成結構扭轉、平面和立面的里出外進、豎向傳力構件的間斷等其它不規則。注意把握抗震墻的合理間距問題、結構的協同工作問題、上部結構與地基基礎的協調變形問題等。

3.結構抗震設計的關鍵部位，注意對結構體系的關鍵部位、結構構件等關鍵部位的把握，實現“強剪弱彎、強柱弱梁、強節點弱桿件及強柱根”的設計理念。注意對加強部位（豎向構件的加強部位、樓面結構的加強部位、地基基礎的加強部位等）的把握。

對于框架結構，首先在梁端產生塑性鉸，消耗地震能量，產生塑性鉸后，結構剛度下降，計算簡圖發生變化，地震作用減小；如繼續強震作用，則在部分柱底出現塑性鉸。主要采取的措施是在SATWE計算參數中利用梁端彎矩調幅系數，將梁固端彎矩進行調幅，從而實現強柱弱梁。

對于剪力墻結構，結構剛度一般很大，在底部宜出現塑性鉸，在剪力墻結構設計中采用底部加強區來提高其延性；當為聯肢剪力墻結構時，首先在連梁中出現塑性鉸,吸收地震能量，同時建筑剛度減少，地震作用減少，如繼續強震作用，會導致聯肢墻部出現塑性鉸。采取的措施是：在剪力墻的端部以及墻交叉處設置暗柱。

四、如何做好抗震概念設計

1.抗震概念設計應依托抗震設計的基本理論、清晰的力學概念，應注重對地震災害的調查及對地震經驗的總結，注意發現并改進抗震設計方法，注重抗震設計實效。

2.抗震概念設計要求結構設計人員，依據在學習和實踐中所建立的正確概念，運用正確的思考和判斷力，正確和全面地把握結構的整體性能，并依據對結構特性的正確把握，合理確定結構的總體布置與細部構造。

3.抗震設計應考慮地震及其影響的不確定性和相關規律性，盡管地震影響具有不確定性，但震害調查分析表明其也具有一定的規律性：

① 一般情況下，震級大、震中距小時，對較剛性建筑物的破壞大；當震級大、震源深時，對遠距離較柔性的建筑物影響大。

② 場地條件（場地類別和覆蓋層厚度等）也直接影響結構地震作用效應的大小。

4.由于地震的不確定性和地震作用效應的復雜性以及計算模型與實際情況的差異，抗震設計不能依賴計算。

五、結語：

總之，概念設計是影響結構抗震性能的最重要因素。先進的設計思想可以通過概念設計充分的展現。在結構設計時要重視結構概念設計，運用結構概念設計從整體上把握結構的各項性能，概念設計是結構設計的核心和靈魂，它統領結構設計的全過程。

參考文獻：

[1] GB50011-2010建筑抗震設計規范

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關鍵詞：建筑場地；建筑結構；抗震；概念設計

引言

人們越來越重視建筑物的抗震可靠度概念設計，較好的運用抗震概念和原則是結構抗震設計的必要前提，并且建筑抗震工作一直是建筑設計和施工的重點。因此必須重視建筑結構抗震概念設計，要求設計人員須將結構抗震概念設計與計算分析及構造措施有機地結合起來考慮，并且同時也要做好相關方面的其他各項工作，以保證設計構思的實現。

1.建筑物抗震概念設計相關內容

抗震概念設計是抗震設計中的一個主要組成部分，其是基于震害經驗建立的抗震基本原則和思想，包括工程結構的總體布置和細部構造。概念設計的基本內容主要有建筑場地選擇；建筑選型與結構布置；設置多道抗震防線；剛度、承載力和延性的匹配；結構整體性的確保；非結構部件處理。

2.影響建筑物結構抗震設計的不確定因素

近年來，我國地震災害事情頻繁發生，因此做好建筑物抗震性能設計已成為當今社會人們關注的重點課題之一。但是目前我國抗震設計水平遠未達到科學的嚴密程度，這就要求在進行抗震設計時應從大的方面入手，做好抗震概念設計工作；并且通過震害分析加強建筑物的破壞規律的認識，從而取得了抗震設計經驗，確定了結構抗震概念設計的要點。

2.1地面運動不確定性

眾所周知，在地震時的地面運動是多維的，地震動的各個分量對建筑物都起破壞作用。歷次地震中強震儀已經多次記錄到地面運動的三個正交平動分量，即一個豎向分量和兩個水平分量，此外還有地面運動的轉動分量。

2.2結構分析影響

在地震概念設計中影響結構動力特性和動力反應的因素有很多，如質量分布的不確定性；基礎與上部結構的協同作用；節點的非剛性轉動；偏心、扭轉及P-A效應；柱軸向變形。考慮或不考慮節點非剛性轉動的影響程度可達5～10%；考慮柱軸向變形，自振周期可能加長15%，加速度反應可能降低8%；考慮P-A效應可能增加位移10%。

2.3材料的影響

混凝土的彈性模量隨著時間及應變程度而改變。隨著時間的增長，混凝土的彈性模量比施工完成后可能降低50%，在應變增大的情況下還可能繼續降低，這意味著自振周期可能增長25%，減小加速度反應10%。

2.4阻尼的變化

鋼筋混凝土結構阻尼比一般為5%，但當受震松動以后阻尼比可達20-30%，自振周期差異達50%左右。如某項工程中一般阻尼比為10%，但是當收到松動后阻尼比就變成25%，此時的自振周期就為65%。

2.5基礎差異沉降的影響

基礎差異沉降的影響。按一般荷載設計的框架結構，當地震系數采用0.10，基礎差異沉降1cm可能造成設計彎矩72%的誤差，而這種誤差在設計中一般未予考慮。

2.6地基承載力

地基承載力。考慮地震的偶然性以及短期突然加載的影響，在計算地震對地基的影響時，地耐力取值往往提高33-50%，這些數值都是人為估計，從而也帶來設計上的差異。

3.建筑結構抗震概念設計

3.1選擇合理的場地

在進行建筑物場地選擇時，首先要遵守場地選擇的原則，挑選對建筑抗震有利的地段，盡可能避開對建筑抗震不利的地段；任何情況下均不得在抗震危險地段上，建造可能引起人員傷亡或較大經濟損失的建筑物，避開抗震危險地段，選擇好的抗震場所。

建筑物抗震危險地段一般是指地震時可能發生崩塌、滑坡、地陷、地裂、泥石流等地段，以及震中烈度為Ⅷ度以上的發震斷裂帶在地震時可能發生地表錯位的地段。

發震斷層：在過去3.5萬年以內曾活動過一次，或在5萬年內活動過兩次的地質構造上的斷層。

非發震斷層：與當地的地震活動性沒有成因上聯系的一般斷層，在地震時一般不會發生新的錯動，并且地下采空區屬于危險地段。

不利于抗震的地段：地形上是指條狀突出的山嘴，孤立的山包和山梁的頂部，高差較大的臺地邊緣，非巖質的陡坡，河岸和邊坡的邊緣；從土質上是指軟弱土、以液化土，故河道、斷層破碎帶、暗埋塘濱溝谷或半挖半填地基等，以及在平面分布上成因、巖性、狀態明顯不均勻的地段。

對于上述不利地段，應提出避開要求；當無法避開時，應采取有效措施。而選擇有利于抗震的場地一般是指位于開闊平坦地帶的堅硬場地土或密實均勻中硬場地土。在選擇高層建筑的場地時，應盡量建在基巖或薄土層上，或應建在具有較大“平均剪切波速”的堅硬場地土上，以減少輸入建筑物的地震能量，從根本上減輕地震對建筑物的破壞作用。

3.2建筑的平立面布置

一幢房屋的動力性能基本上取決于它的建筑布局和結構布置。建筑的平、立面布置宜規則、對稱，質量和剛度變化均勻，避免樓層錯層，因為對稱的結構容易估計其地震時的反應，容易采取構造措施和進行細部處理。地震區的高層建筑，平面以方形、矩形、圓形為好；正六邊形、正八邊形、橢圓形、扇形也可以；不宜采用有較長翼緣的L形、T形、U形、H形、Y形等平面形狀，同時也要注意不規則的平面類型布局和建筑物的立面布置，在地震區高層建筑的立面應采用矩形、梯形、三角形等均勻變化的幾何形狀，盡量避免帶有突然變化的階梯形立面。如圖1建筑立面布置圖。

3.3結構選型與結構布置

結構材料的選擇要從抗震角度考慮，作為一種好的結構材料，其結構材料應具備：延性系數高（如鋼結構）；強度，重力比值大（如輕質高強材料）；勻質性好；正交各向同性（變形相同）；構件的連接具有整體性、連續性和較好的延性；并能發揮材料的全部強度。

現在建筑物一般采用混凝土結構，應為其具有現場澆筑，整體性好、就地取材、造價較低、有較好的抗側移剛度和保護非結構構件以及良好的設計可保證結構的延性等優點，但是其在周期性往復荷載作用下，剛度因裂縫而降低；構件開裂處鋼筋的塑性拉伸，使裂縫不能閉合；在低往復荷載下，桿件塑性鉸區混凝土產生反向裂縫導致混凝土破碎，產生永久性的剪切滑移。因此正確認識建筑物抗震機構，才能確保建筑物的穩定性。

3.4確保結構的整體性

建筑物的結構應具有連續性，因此采用現澆鋼筋混凝土結構，其整體性和連續性較好，薄弱部位――施工縫；半預制鋼筋混凝土結構應預制樓板端部做成齒槽狀，將少數肋伸入混凝土墻內，保證整體性。

3.5剛度、承載力和延性的匹配

建筑并不是愈剛愈好，二者應相互匹配，要剛度、承載力要與延性想匹配：①鋼筋混凝土剪力墻體系就是適應這一觀念而設計的，其特點為抗側移剛度大，自振周期較短，地震作用較大；若增加墻厚和數量、減小橫墻間距，則剛度增加，但地震反應加大。②框架一剪力墻結構可能會因承載力不足而破壞，其自振周期的大小決定于抗震墻的數量。數量少而薄，剛度低，周期就長，地震剪力就小，但抗側移能力也低。③就是剛性與延性這對于有框架和抗震墻或由框架和支撐組成的雙重體系中，框架剛度小，承擔的地震剪力小，而彈性極限變形大；墻體或豎向支承剛度大，承擔的地震剪力大，而彈性極限變形小；在往復地震動的作用下，墻體和支承由于彈性變形能力差而出現裂縫、桿件屈曲，水平抗力降低，而此時的結構層問位移角遠小于框架的彈性極限變形值，框架的水平抗力未得到發揮；由于體系中各抗側力構件的剛度與延性的不匹配，造成各構件不能同步協調地發揮水平抗力，出現先后破壞的各個擊破情況。

4.結束語

綜上所述，在面對日益重要的建筑結構抗震設計，以及近年來多發地震災害，加強建筑物的抗震結構設計已成為目前我國建筑工程建設中的首要任務。因此加強設計人員在日常設計工作中，必須學會熟練運用概念設計，并使這一理念貫穿于結構設計工作的整個過程當中，既要嚴格把握好設計的大原則，又要全面考慮諸多因素，最終才能保證設計的科學性和嚴謹性，為社會創造更多精品工程。

參考文獻

[1]曾慶玲.抗震結構的概念設計[J]，黑龍江水利科技，2010：09-10.

[2]陳建華，于明.關于建筑結構概念設計的一些思考[J].低溫建筑技術，2010：11-12.

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關鍵詞:工程建筑地震概念建筑設計

我國地震活動頻度高、強度大、震源淺、分布廣,是一個地震多發國家。地震是一種多發性的隨機震動,其復雜性和不確定性很難把握,要準確預測建筑物震害的特性和參數,目前還很難做到。抗震慨念的設計強調,在工程設計一開始,就應把握好場地條件和場地土的穩定性、能量輸入、建筑物的平、立面布置及其體形、結構體系、剛度分布、抗側力構件的布置、構件延性;材料與施工質量等幾個主要方面。

1.場所是建筑物抗震先決條件

設計應盡量避開對建筑抗震不利的地段。這一點,在礦山設計選擇工業場地時,由于可選擇的余地較大,顯得更為重要。對抗震不利地段,就地形而言,一般是條狀突出的山嘴,孤立的山包和山梁的頂部,高差較大的臺地邊緣,非巖質的陡坡,河岸和邊坡的邊緣,可能發生崩塌、滑坡、地陷、泥石流等地段。就場地土質而言,一般是軟弱土、易液化土,古河道、斷層破碎帶或半挖半填地基等。一般情況下,遇到不利地段時,宜采取避開的方案,實在無法避開時,應采取有效措施,盡量使建筑物場地選擇在基巖或薄土層上,或具有較大平均剪切波速的堅硬場地土上,從而減少地震能量對建筑物的輸入。

2.建筑平面的布局要有科學性

建筑平面和立面的規整性,是結構設計中的一個十分重要的基礎。在建筑平面、立面設計中,宜盡可能簡沽、規則,合理設置防震縫、結構質量中心與剛度中心相一致。對于結構平面布置不規則的房屋,質量中心與剛度中心往往不容易重合,在地震作用下會產生扭轉效應,大大加劇地震的破壞力度。建筑立面設計時,應避免采用帶有突然變化的階梯形立面,并盡可能降低房屋的重心,突出屋面建筑部分的高度不應過高,以免地震時發生鞭梢效應。當建筑平、立面設計中不可避免采用嚴重不規則的設計方案時,應盡量在適當部位設置防震縫,將體型復雜、平面特別不規則的建筑布局,分割成幾個相對規則的獨立單元。

3.合理地進行結構選型與布置

在結構選型方面,應根據建筑的重要性、設防烈度、房屋高度、場地、地基、基礎、材料和施工等因素,經技術、經濟比較后綜合確定。常見的結構類型按照抗震性能優劣依次是:鋼結構,型鋼混凝土結構,混凝土-鋼混合結構,現澆鋼筋混凝土結構,預應力混凝土結構,裝配式鋼筋混凝土結構,配筋砌體結構,砌體結構等。

結構布置的平面布置力求對稱,豎向布置力求均勻。在采用純框架結構的高層建筑中,應盡量避免將樓梯踏步斜梁和平臺梁,直接與框架柱相連,這樣會使該柱變成短柱。地震時容易發生剪切破壞。另外,裝配式鋼筋混凝土結構,不宜在高烈度區使用,此類結構存在致命的抗震弱點,唐山、汶川地震和國外的一些統計資料已經充分證明。

4.確保結構的整體性

結構的整體性是保證結構各部件在地震作用下協調工作的必要條件。要確保結構具有足夠的抗震可靠性,就要使結構在地震作用下不喪失整體性。結構應具有連續性,構件之間的連接要可靠。海城、唐山、汶川地震中,導致房屋坍塌的最主要的原因之一,就是構件之間連接遭到破壞,結構喪失了整體性。各個構件在未能充分發揮抗震承載力之前,就因為平面外失穩而倒塌。結構抗震能力的強弱,取決于結構的空間整體剛度和整體穩定性。現澆鋼筋混凝土結構和型鋼混凝土結構具有整體性好、水平剛度大的優點,是比較理想的抗震構件。使用這種結構,不但可消除滑移、散落問題,而且增加結構的整體性和樓板的剛度。當平面上、下墻體不對齊時,現澆樓板及屋蓋能起到傳遞水平力的作用,并增加樓板對墻體的約束。在適當的部位增設構造柱,并配置些構造鋼筋,也能達到增強結構整體性的作用。另外,設置配筋圈梁可限制散落問題,增強空間剛度,提高結構整體穩定性,從而提高房屋的抗震性能。

5.添加多道抗震防線

地震有一定的持續時間,而且可能多次往復作用,根據地震后倒塌建筑物的分析可知,地震的往復作用,使結構遭到嚴重破壞。而最后倒塌,則是結構因破壞而喪失了承受重力荷載的能力。適當處理構件的強弱關系,使其形成多道防線,是增加結構抗震能力的重要措施。

6.研發與建材相匹配延性

提高結構的抗側移剛度,往往是以提高工程造價及降低結構延性指標為代價的。要使建筑物在遭受強烈地震時,具有很強的抗倒塌能力,最理想的是使結構中的所有構件及構件中的所有桿件都具有較高的延性,然而實際工程中很難做到。有選擇地提高結構中的重要構件,以及關鍵桿件的延性,是比較經濟有效的辦法。

結束語 地震是一種自然現象,為避免它給人類帶來大的災難,要求設計中,應非常注重抗震概念設計。這是由于建筑結構的復雜性、震動的不確定性,人們對地震時結構響應認識的局限性與模糊性、抗震分析計算的精確性及其它不可預測的因素,致使設計計算結果可能和實際相差很大。甚至有些作用效應,至今無法定量計算出來。因此在設計中,結構分析計算雖然是結構設計的重要依據,但同時必須注重概念設計。應當指出,目前設計工作中,場地選擇和平、立面布置等宏觀方案,又很少由設計人員敲定。而只能側重于結構計算。因此,業主和建筑、結構專業三者必須緊密結合,做好建筑抗震概念設計。

參考文獻:

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關鍵詞：抗震概念設計基本原則 優化準則 構造措施

Abstract: construction engineering structure seismic technology developing direction and trend of performance is based on the seismic design of base isolation, suppressing and earthquake-reduction and the structure control. These development trend from concept to implementation method mutual connection, and will be in construction engineering structure seismic performance bring big change and influence. And in the design of the building structure, the earthquake concept design is in many uncertain factors, in many irregular architecture design, commonly used is also the most effective design concept. Therefore, this requires engineering and technical personnel in building structural design process, we must make good use of the optimization of the anti-seismic concept design rules and the structure of the corresponding measures to ensure the rationality of the design of engineering and safety.

Keywords: anti-seismic concept design basic principles optimal criteria structural measures

中圖分類號：S611文獻標識碼：A 文章編號：

地震是危害最大的自然災害之一。它是一種隨機的震動，具有難于把握的復雜性和不確定性，就目前的預測地震技術，還不能準確的預測到建筑物所遭遇地震的特性和參數。建筑工程在抗震設計時，在結構分析方面，由于不能充分考慮結構的空間作用、結構材料的非彈性性質、材料時效、阻尼變化等多種因素，同時也存在著諸多的不確定性。因此，建筑工程抗震問題必須立足于“概念設計”，而不能完全依賴“計算設計”來解決。

一、建筑結構設計中抗震概念設計

建筑結構設計包括理論設計和概念設計兩種。其中，理論設計是指結構工程師根據計算理論和規范，在對結構進行計算模型的假設及受力狀態的假定的前提下，對結構進行計算分析，得出數據式的結果，然后利用結果進行設計。而概念設計則是指設計人員從結構的宏觀整體出發，用結構系統的觀點，著眼于結構整體反應，正確地解決總體方案、材料使用、分析計算、截面設計和細部構造等問題，力求得到最為經濟、合理的結構設計方案以達到合理抗震設計的目的。在建筑設計的方案階段，從總體出發，采用概念設計的方法，能迅速、有效地對結構體系進行構思、比較和選擇。這種方法雖有一定誤差，但概念清楚、定性準確、手算簡單快捷，能很快選擇出最佳方案，具有較好的經濟、可靠性，同時也是施工圖設計階段判斷計算機內力分析輸出數據是否可行的主要依據。

結構抗震概念設計的目標是使整體結構能發揮消能減震的作用，并避免結構出現敏感的薄弱部位。地震能量的聚散，如果只集中在某些薄弱部位，勢必會導致建筑結構的過早被破壞。因此，目前各種抗震設計方法的前提之一就是假定整個結構能發揮消能減震的作用。在此前提下才能以常見的小地震作用進行結構計算、構件截面設計并輔以相應的構造措施，必要時采用彈性時程分析法進行補充計算，以達到罕遇大震作用下結構也不會倒塌的目的。不論是現行的《建筑抗震設計規范》還是《高層建筑混凝土結構技術規程》，都明確指出在各種建筑結構的抗震設計尤其是高層建筑混凝土結構的抗震設計中，抗震概念設計對結構的抗震性能起決定性作用，因此新規范（規程）均在相關條文中強調了建筑與結構概念設計的重要性，并要求建筑師和結構工程師在高層建筑設計中應特別重視建筑結構設計中的概念設計。

二、抗震概念設計的基本原則及優化準則

建筑結構概念設計的基本原則有以下幾個方面

（一）建筑結構的規則性和勻稱性。

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。”建筑平面應采用規則的平面布置，對A、B 級高度建筑宜平面簡單、規則、對稱、減小偏心；均勻規則的平面布置，既可以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，又能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。同時，又有利于防止薄弱的抗側力構件過早出現破壞或倒塌的現象，使地震作用能在各抗側力構件之間重新分布，增加結構的贅余度數量，發揮整個結構消能減震的作用。

（二）建筑結構的剛度和抗震能力。

水平地震的作用是雙向的，結構布置應使結構能夠抵抗任意方向的地震作用。一般情況下，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的效應，也要注意控制結構變形的增大。建筑結構應具有足夠的抗扭剛度和抵抗扭轉振動的能力。現今的抗震設計計算中并不考慮地震地面運動的扭轉分量，因而在概念設計中一定要注意提高結構的抗扭剛度和抵抗扭轉振動的能力。

建筑結構的整體性原則

在建筑結構中，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構件，而且要求這些構件能協同承受地震作用，特別是當豎向抗側力構件布置不均勻或布置復雜或抗側構件水平變形特征不同時，整個結構就要依靠樓蓋使抗側力構件能協同工作。

（四）建筑結構抗震概念設計的優化準則

結構抗震概念設計的優化準則，即“四強四弱”。“強柱弱梁”是指節點處柱端實際受彎承載力大于梁端實際受彎承載力；“強剪弱彎”是防止構件剪切的破壞，要求桿件的受剪承載力高于受彎承載力；“強節點弱桿件”是防止節點的破壞先于構件；對于桿件截面而言，“強壓弱拉”是為避免桿件在彎曲時發生受壓混凝土破裂的脆性破壞，使受拉區鋼筋的承載力低于受壓區混凝土受壓承載力。

三、抗震概念設計的構造措施

建筑結構抗震概念設計的構造措施有兩個方面：一是調整或限制構件的荷載效應，二是強制規定必要的結構抗震措施。具體說來，抗震概念設計的構造措施就是設置構造柱、圈梁和與框架柱及抗震墻相關的截面尺寸、軸壓比、配筋率、箍筋的要求等。比如，多層磚砌體房屋的抗震構造措施主要是構造柱、圈梁等，而在高層建筑的抗震設計中，豎向抗側力構件（如框架柱、抗震墻）的布置及與其相關的抗震措施。具體的構造措施要求如下：

（1）構造柱應該設置在墻體的兩端或墻體的交接部位。它主要不是承擔豎向荷載的，而是抗擊剪力,抗震等橫向荷載的。近年來為了提高砌體結構的承載能力或穩定性，而又不增大截面尺寸，墻中的構造體長按需要設置在墻體的中間部位，圈梁的設置必須是封閉狀態。

（2）圈梁的設置應該在裝配式鋼筋混凝土樓、屋蓋或木樓、屋蓋的磚房中，并且圈梁最好與預制板在同一標高或緊靠板底，圈梁應閉合，遇有洞口應上下搭接。

（3）一般情況下，抗震墻布置在豎向荷載較大處，平面形狀變化處以及樓梯間和電梯間。縱橫向抗震墻，宜合并布置為L形、T形、工字形，使縱橫墻互為翼緣，從而提高其強度和剛度。抗震墻的間距不應過大，以防止樓板在自身平面內變形過大。抗震墻之間樓（屋）蓋的長寬比應符合規范的規定。抗震墻的配筋率，抗震等級為一、二、三級應≥0.25%，四級應≥0.2%。鋼筋直徑≥8mm，同時≤墻厚/10，間距應≤300mm。結構設計規范中對框架柱和抗震墻的截面尺寸、軸壓比、配筋率、箍筋等的規定是非常重要的抗震構造措施。

以上幾項只是簡單列舉了設計規范中結構抗震構造措施中的部分內容，作為工程設計人員應該嚴格按照現行的設計規范中的相關規定進行建筑工程的抗震設計。

總之，作為土木工程技術人員在高層建筑的研究和工程設計中，應該從整體宏觀的觀點出發，把概念設計更好地運用整個設計過程中，綜合處理好建筑功能、技術、藝術、安全可靠性和經濟合理等幾方面內容，從而創作出更加安全、適用、經濟美觀的建筑。

參考文獻：

[1].建筑抗震設計規范（GB50011-2010）

[2].陳龍洪.談概念設計在建筑結構設計中的應用[J].建材與裝飾.2010.02

篇7

關鍵詞：工程建筑；抗震概念設計；抗震能力

在我國，地震活動的頻度比較高，強度也比較大，同時震源比較淺，其分布又比較廣，對我國人民的生活構成了很大的安全隱患。由于地震是一種隨機振動，其具有多發性、不確定性和復雜性，因而很難把握。就目前的實際情況來說，我國還無法準確地預測建筑物地震災害的特性及參數。而抗震概念的設計，所強調的是在工程建筑的開始，就對有利于抗震和不利于抗震的各個因素、各個方面有一個良好的把握，從而強化建筑物的抗震能力，以在地震發生時，將損失降到最小。因此，工程建筑中抗震概念的設計具有重要的作用。

一、選擇適當的場所

在工程建筑中，抗震概念的設計應當應盡可能避開那些不利于建筑抗震地段，即選擇適當的場所。特別是在礦山選擇工業場地設計時，對于場所的選擇表現十分明顯。由于礦山設計可以選擇的空間比較廣泛，因此對于地點的選擇就尤為重要。就地形方面來說，不利于抗震的地段，通常包括以下幾種：一是條狀突出的山嘴；二是非巖質的陡坡，以及邊坡與河岸的邊緣，有可能會出現地陷、滑坡、泥石流或者崩塌的地段；三是孤立的山梁與山包的頂部，存在較大高差的臺地邊緣。就場地土質方面來說，對抗震不利的地段主要有古河道、易液化土、軟弱土以及半挖半填地基或斷層破碎帶等。一旦在選擇場地時，遇到了上述多種不利地段，一般應該采取避開的措施，如果不能避開，就要采取有效的措施，盡可能選擇薄土層或者基巖作為建筑物的場地。

二、科學進行建筑平面的布局

抗震概念的結構設計往往是以建筑平面及立面的規整性為基礎的。對于建筑平面與立面的設計，應該按照簡沽、規則的原則，對防震縫與結構進行合理設置，使質量中心和剛度中心保持一致。如果房屋的結構平面布置是不規則的，那么，質量中心和剛度中心就很難重合在一起。一旦受到地震作用，就很可能會形成扭轉效應，從而使地震對建筑物的破壞力度大大增加。此外，再建筑立面設計的過程中，要盡量避免使用那些可能會突然發生變化的階梯形立面，同時還應最大限度地降低房屋重心，超過屋面建筑部分的高度不能太高，從而防止在發生地震時形成鞭梢效應。如果在建筑平面和立面設計中，不得不使用嚴重不規則的設計方案，那么，要采取一定的措施，盡可能在適當的部位設置防震縫，把平面嚴重不規則、體型復雜的建筑布局，進行恰當的分割，成為數個比較規則的獨立單元。

三、結構選型和結構布置應合理

對于建筑結構選型，也應注重抗震概念的設計，要綜合考慮建筑的重要性、場地、地基、基礎和房屋高度等各個因素，在進行技術與經濟比較之后，在加以確定。根據抗震性能的優劣，可以按照如下順序排列常見的結構類型，即鋼結構、型鋼混凝土結構、混凝土-鋼混合結構、現澆鋼筋混凝土結構、預應力混凝土結構等。

對于建筑結構布置，其平面布置應盡可能做到相互對稱，而豎向布置應盡可能做到均勻。如果一個高層建筑所采用的是純框架結構，那么最好不要把樓梯踏步的平臺梁、斜梁同框架柱直接連在一起，從而避免使此柱成為短柱，在地震發生時，也就不會出現剪切破壞。此外，對于裝配式鋼筋混凝土結構，最好不要應用于高烈度區，這是因為通過國外的一些地震、唐山地震和汶川地震的相關統計資料，證明了這類結構在抗震概念設計中具有致命的弱點。

四、保證結構的整體性

結構的整體性能夠確保在地震作用下，結構的各個部件能夠協調工作，也就是說，要想使建筑結構具有充足的抗震可靠性，就應該確保在地震作用下，建筑結構不會失去整體性。一般說來，建筑結構要有連續性，這樣構件之間的連接才能可靠。實際上，在唐山以及汶川地震中，構件之間的連接都遭到了破壞，使得結構失去了整體性，從而造成房屋坍塌。其中，各個構件還沒有充分發揮其抗震承載力，就已經由于平面外的失穩而導致倒塌。通常情況下，結構抗震能力的大小，是由結構的空間整體穩定性與整體剛度決定的。而現澆鋼筋混凝土結構以及型鋼混凝土結構，因其整體性比較好，同時水平剛度也比較大，因而成為相對理想的抗震構件，其優點具體如下：采用這種結構，一方面能夠消除散落以及滑移等問題，另一方面也能夠加強結構的整體性，增加樓板的剛度。如果平面上下的墻體出現不對齊的現象時，現澆樓板和屋蓋就可以發揮傳遞水平力的作用，同時并加大樓板對于墻體的約束。此外，在一些部位上增設構造柱，增加構造鋼筋的配置，也可以促進結構整體性的增加。而設置配筋圈梁，能夠限制散落問題，并加大空間剛度，促進結構整體穩定性的提升，強化建筑物的抗震性能。

五、增加多道抗震防線

一般情況下，地震都具有一定的持續時間，同時可能會發生多次往復作用，對地震后倒塌的建筑物進行分析，可以發現結構的嚴重損壞很大，一部分是由于地震的往復作用。而建筑物的最后倒塌，就是因為結構遭到破壞，進而失去了原有的承受重力荷載的能力。因此，在抗震概念設計的過程中，應該構件的強弱關系進行適當處理，讓它形成多道抗震防線，從而增加結構的抗震能力。

六、研發和建材的匹配延性

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關鍵詞：建筑結構；抗震設計；結構體系；概念設計

1 建筑的抗震概念設計的含義

所謂“建筑抗震概念設計”是指根據地震災害和工程經驗等所形成的基本設計原則和設計思想，依此進行建筑和結構總體布置并確定細部構造的過程。結構的抗震設計應該是綜合概念設計、計算和結構措施等完整的一系列設計，掌握了抗震概念設計，有助于明確抗震設計思想，靈活、恰當地運用抗震設計原則，使設計人員不至于陷入盲目的計算工作，從而做到比較合理地進行抗震設計。

2 混凝土工程中建筑結構設計更應重視概念設計

在設計中，雖然分析計算是必須的，也是設計的重要依據，但僅靠此往往不能滿足結構安全性、可靠性的要求，不能達到預期的設計目標，因此必須非常重視概念設計。從某種意義上講，概念設計甚至比分析計算更為重要，因為合理的結構方案是安全可靠的優秀設計的基本保證。高層建筑結構設計尤其是在高層建筑結構抗震設計中，更應重視概念設計。這是因為高層建筑結構的復雜性、發生地震時震動的不確定性、人們對地震時結構響應認識的局限性與模糊性、高層結構計算尤其是抗震分析計算的精確性、材料性能與施工安裝時的變異性，結構計算模型的假定與地震時的實際工作有很大的差異以及其他不可預測的因素，致使設計計算結果（尤其是經過實用簡化后的計算結果）與實際相差較大，甚至有些作用效應至今尚無法定量計算出來。

3 建筑工程混凝土結構抗震概念設計的基本內容

3.1 首先應重視建筑工程結構的規則性

建筑設計應符合抗震概念設計的要求，不應采用嚴重不規則的形狀設計方案。合理的建筑布置在抗震設計中是頭等重要的，提倡平、立面簡單對稱，因為震害表明，此種類型建筑在地震時較不容易破壞，而且容易估計出其地震反應，易于采取相應的抗震構造措施和進行細部處理。“建筑結構的規則性”包含了對建筑的平立面外形尺寸，抗側力構件布置、質量分布，承載力分布等諸多因素的綜合要求。“規則建筑”體現在體形（平面和立面的形狀）簡單；抗側力體系的剛度承載力上下變化連續、均勻；平面布置基本對稱。

3.2 結構剛度、承載力和延性要有合理的匹配

當結構具有較高的抗力時，其總體延性的要求可有所降低；反之，較低的抗力需要較高的延性要求相配合。對結構提出了“綜合抗震能力”的概念，就是要綜合考慮整個結構的承載力和構造等因素，來衡量結構具有的抵抗地震作用的能力。地震時建筑物所受地震作用的大小與其動力特性密切相關，與其具有合理的剛度和承載力分布以及與之匹配的延性密切相關。但是，提高結構的抗側剛度，往往是以提高工程造價及降低結構延性指標為代價的。要使建筑物具有很強的抗倒塌能力，最理想的是使結構中的所有構件都具有較高的延性，然而實際工程中很難做到。有選擇地提高結構中的重要構件以及關鍵桿件的延性是比較經濟有效的辦法。因此，在確定建筑結構體系時，需要在結構剛度、承載力及延性之間尋找一種較好的匹配關系。

3.3 設計多道設防結構

3.3.1 超靜定結構

靜定結構是只有一個自由度的結構，在地震中只要有一個節點破壞或一個塑性鉸出現，結構就會倒塌。抗震結構必須做成超靜定結構，因為超靜定結構允許有多個屈服點或破壞點。將這個概念引申，抗震結構不僅是要設計成超靜定結構，還應該做成具有多道設防的結構。第一道設防結構中的某一部分屈服或破壞只會使結構減少一些超靜定次數。同時要注意分析并控制結構的屈曲或破壞部位，控制出鉸次序及破壞過程。有些部位允許屈服或允許破壞，而有些部位則只允許屈服，不允許破壞，甚至有些部位不允許屈服。例如，帶連梁的剪力墻中，連梁應當作為第一道設防，連梁先屈曲或破壞都不會影響墻肢獨立抵抗地震力。

3.3.2 雙重抗側力結構體系

雙重抗側力結構體系是可能實現多道設防結構的一種類型，而且雙重抗側力結構的抗震性能較好。這里提出的雙重抗側力體系的特點是，由兩種變形和受力性能不同的抗側力結構組成，每個抗側力體系都有足夠的剛度和承載力，可以承受一定比例的水平荷載，并通過樓板連接協同工作，共同抵抗外力。特別是在地震作用下，當其中一部分結構有所損傷時，另一部分應有足夠的剛度和承載力能夠共同抵抗后期地震作用力。在抗震結構中設計雙重抗側力體系實現多重設防，才是安全可靠的結構體系。

3.3.3 總結構體系與基本分結構體系

1972年12月23日尼加拉瓜首都發生強烈地震，1 萬多棟樓房倒塌。林同炎公司 1963 年設計的美州銀行大樓，雖位于震中，承受比設計地震作用 0. 06g 大 6 倍的地震 0. 35g而未倒塌，引起世界同行的高度重視。眾所周知，建筑物在地震作用下的運動與由風引起的位移是不同的，在強烈地震作用下，結構會在任意方向變形。在高層建筑中，這種變形更為復雜。當然主要是第一振型，同時也包括具有鞭梢效應的第二、第三振型，變形量很大。所以設計者主要考慮的是如何避免就其結構固有特征會引起倒塌的過大變形。再則，設計高層結構所考慮抗風與抗地震要求的出發點往往是矛盾的。剛度大的結構對抗風荷載有利，動力效應小；反之，較柔的結構有利于抗震。所以要設計一個抗風及抗震性能都很好的高層結構不很容易。林同炎教授的設計思想是設計一個由 4 個柔性筒組成的，具有很大抗彎剛度的結構總體系。在抗風荷載及設防烈度的地震作用下表現為剛性體系。當遇到罕見的強烈地震時，通過控制各分體系（柔性筒）之間的聯接構件（鋼筋混凝土連梁）的屈服、破壞，而變成具有延性的結構體系，即各分體系獨立工作，則結構的自振周期變長，阻尼增加，即使超出彈性極限，仍持有塑性強度，可做到搖擺而不倒塌。地震后的實地觀察，證明其設計思想是正確的，正如預料的那樣，聯梁的混凝土剝落，梁中有明顯裂縫。但四個柔性筒的本身均無裂縫，筒壁仍處于彈性階段。

3.4 抗側力結構和構件應設計成延性結構或構件

延性是指構件或結構具有承載能力基本不降低的塑性變形能力的一種性能。在“小震不壞，中震可修，大震不倒”的抗震設計原則下，結構應設計成延性結構。當設計成延性結構時，由于塑性變形可以耗散地震能量，結構變形加大，但結構承受的地震作用不會直線上升，也就是說，結構是用它的變形能力在抵抗地震作用。延性結構的構件設計應遵守“強柱弱梁，強剪弱彎，強節點弱桿件，強底層柱”原則，承受豎向荷載的主要構件不宜作為主要耗能構件。

3.5 應有意識地加強薄弱環節

（1）結構在強烈地震下不存在強度安全儲備，構件的實際承載力分析（而不是承載力設計值的分析）是判斷薄弱層的基礎。

（2）要使樓層（部位）的實際承載力和設計計算的彈性受力之比在總體上保持一個相對均勻的變化，一旦樓層（部位）的這個比例有突變時，會由于塑性內力重分布導致塑性變形的集中。

（3）要防止在局部上加強而忽視整個結構各部位剛度、承載力的協調。

（4）在抗震設計中有意識、有目的地控制薄弱層（部位），使之有足夠的變形能力又不使薄弱層發生轉移，這是提高結構總體抗震性能的主要手段。

4 建筑工程中結構概念設計還應注意的問題

（1）結構方案要根據建筑使用功能、房屋高度、地理環境、施工技術條件和材料供應情況、有無抗震設防來選擇合理的結構類型。

（2）不同結構體系在豎向荷載、風荷載及地震力作用下的受力特點。

（3）風荷載、地震作用及豎向荷載的傳遞途徑。

（4）結構破壞的機制和過程，以加強結構的關鍵部位和薄弱環節。

（5）預估和控制各類結構及構件塑性鉸區可能出現的部位和范圍。

（6）場地選擇、地基基礎設計及地基變形對上部結構的影響。

（7）各類結構材料的特性及其受溫度變化的影響。

（8）非結構構件對主體結構抗震產生的有利和不利影響，要協調布置，并保證與主體結構連接構造的可靠等。

參考文獻

篇9

關鍵詞：建筑結構、抗震概念設計、結構選型的原則

一、建筑結構抗震概念設計

概念設計（ConceptualDesign）屬初步設計階段。國內外歷次大地震及風災的經驗教訓使人們越來越認識到建筑物概念設計階段中結構概念設計的重要性，尤其是結構抗震概念設計對結構的抗震性能將起到決定性的作用。

1.1 結構的規則性

簡單的平、立面圖形是方形或圓形的，而復雜的圖形是有凹角的，容易造成有應力集中或變形集中的薄弱環節。抗震設計能做到平、立面簡單當然是較理想的，但實際工作中，建筑的平、立面出現凹角是經常的，比較現實的做法是要求建筑體型規則一些，規則的意思是有一定的對抗震有利的要求，也允許帶有一定限度區的復雜性質。區分規則與不規則的界限很難劃定。我國的高層建筑結構設計規程給出了一些劃分原則：

1）豎向規則指沿建筑物豎向的建筑造型和結構布置比較均勻，剛度、承載力和傳力途徑沒有太大變化，從而可以限制結構在某一層或極少數幾層出現敏感的薄弱部位。這些部位一旦出現，將產生過大的應力集中或過大的變形，從而容易導致結構過早的坍塌。

2）平面規則指建筑平面比較規則，平面內結構布置比較均勻，使建筑物的分布質量和地震慣性力能以比較短和直接的途徑進行傳遞，并使質量分布和結構剛度協調，以限制質量和剛度間的偏心。平面規則，布置均勻有利于防止薄弱的子結構過早破壞、倒塌，能使地震作用在各個子結構間重分布，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。

3）設計時可在以下幾個方面進行處理：盡可能滿足建筑豎向均勻性。均勻性問題存在于建筑的豎向布置中，無論是幾何圖形還是樓層剛度變化，其規則勻稱應該是立面設計中優先考慮的。布置不均勻的結果產生了剛度、強度的突變，引起豎向的應力集中或變形集中，以致在中小型地震中損壞，在大震時倒塌。但是，要使結構做到完全均勻性，在實際設計中也有一定的困難。均勻性問題表現如下：其一，豎向收進問題。豎向收進是常見的建筑處理方式，結構上產生的問題是在凹角處應力集中。由于房屋的不同部分其振動特征不同，所以在收進處的橫隔（樓蓋或屋面板）產生應力突變，為此，在抗震設計時，可考慮幾種處理方法：限制收進尺寸；當設置防震縫有利時，可設縫把復雜的體型劃分成若干簡單、規則的獨立單元，分割后的建筑體型應是均衡的，不致過分細高；不設縫時應進行較細致的空間動力分析；對剛度突變的構件采取加強措施。其二，柔性層框架。建筑上往往因底層需要開敞或任意層需要大的空間，使結構處于上下不連續狀況，產生豎向剛度突變，特別是柔性底層建筑，在歷次大地震中，震害都很普遍，甚至完全倒塌。分析研究表明，這類構件的應力和變形集中是非常嚴重的，所以在抗震設計時應力求避免，底層應盡可能配置具有相當強韌性的構件以承受大的側移。其三，同一層間的柱子剛度不同。建筑上由于空間需要或由于藝術構思，使得同一層間柱子的剛度差異較大，通常在剛性較大的柱子上產生較大的內力。為此設計時宜從抗震的角度重新安排結構系統，以使剛度盡量均衡。

1.2 結構的剛度和延性

在地震作用下，一味地追求結構的強度并不可取，結構的延性是非常重要的，結構主要靠延性來抵抗較大地震作用下的非彈性變形。結構水平方向的剛度應能使結構抵抗任何方向的水平地震作用，并有助于減少結構的變形。結構還應具有足夠的抗扭剛度和抵抗扭轉振動的能力。由于現有的抗震設計計算不考慮地震地面運動的扭轉分量，所以在概念設計中還應注意提高結構的抗扭剛度和抵抗扭轉振動的能力。結構的延性是指結構吸收地震能量后的變形能力。延性好的結構能吸收較多的地震能量，能經受住較大的變形。增加結構的延性，能削弱地震反應，提高結構抵抗地震的能力。結構對延性的需求與地震力降低系數是相適應的。地震力降低系數的大小決定了設計地震力取值的大小，從而決定了對延性要求的大小。用于承載力設計的地震作用可以取到小震水平，當更大的地震來臨時，則靠結構的延性去抵抗。所以，我們并不采用設防烈度地震作用力來進行結構承載力設計，而需要把設防烈度地震力降低一個系數，稱為地震力降低系數。

地震力降低系數對設防烈度地震作用的整體降低實際上決定了結構的屈服水準和對結構延性需求的大小。地震力降低系數取得越大，設計地震作用就取得越小；地震力降低系數取得越小，設計地震作用就取得越大。在同一個設防烈度下，地震力降低系數取為中等，地震作用也為中等，因而對延性提出的要求也為中等。這樣，地震力降低系數的大小實際上就決定了設計地震力取值的大小，從而決定了對延性要求的大小。

二、 建筑結構選型的原則

2.1影響建筑結構選型的因素

作為單體的建筑物具有統計性差、影響因素多的特點，并且其各因素間的相互作用較大，具體表現在結構方案上不僅僅取決于力學分析，而是應該從環境、經濟以及安全使用等因素進行綜合考慮，因此該種綜合決策十分復雜，在選型過程中應分清因素的主次，同時應考慮到這些因素具有層次性和耦連性以及各因素對選型的影響具有一定的模糊性等，一般在建筑選型過程中除了對建筑美學考慮外其他方面主要應考慮：環境條件指場地條件、風壓、設防烈度等；方案特征、指建筑高度、高寬比、長寬比以及建筑的平面和立面體型等。

2.2結構選型的原則

安全性。各類建筑結構選型及平面、豎向布置應符合規范要求，不可出現嚴重不規則的結構單元，對于體型復雜結構不規則的建筑應通過調整建筑方案或設防震縫等形式以滿足規范要求；各種結構建筑高低能反映出其承載能力及抗風抗震能力，因此各種結構選型應在最大適用高度范圍內選擇；通用建筑材料木材的腐爛和蟲蛀、鋼結構的銹蝕、砌體材料的風化等都可能對結構安全造成威脅，因此對各類建筑應根據其材質來充分考慮其有足夠的耐久性以滿足結構安全。

先進性。建筑物的先進性主要是指在結構體系中應盡量推廣成熟的新結構、新技術、新材料新工藝，以利于加快建設速度，推動建筑行業工業化、現代化并確保工程質量，因各種結構均有其適用范圍，因此在進行結構選型時應根據其功能來決定結構類型。

2.3結構體系選擇

鋼筋混凝土結構體系。該種結構形式可以合理利用鋼筋及混凝土兩種材料的受力性能特點，并方便就地取材、工程造價較低、耐火性及耐久性較好、結構造型靈活、整體性能好等優點，但其也具有自重大，構件截面大、抗裂性能差以及修復及不強等。施工難度大等。

鋼結構體系。其具有構件截面小、自重輕、抗震性能好和建設周期短等優點，但其材料較昂貴、且易于腐蝕、防火性較差以及施工技術復雜等，鋼結構的結構體系主要有框架、框架-支撐、筒體以及懸掛體系等多種形式。

鋼-混凝土組合結構體系。其主要包括型鋼混凝土結構和鋼管混凝土結構。型鋼混凝土結構是指混凝土內含型鋼的勁性配筋混凝土結構體系，其具有承載力高，抗裂性及抗震性較好等優點；鋼管混凝土是指在鋼管內填充混凝土而形成的構件，其利用鋼和混凝土兩種材料相互作用，該種結構在三向受壓狀態下使混凝土性質得到極大改善，并使其承載力較鋼筋混凝土有較大幅度提高，同時其截面尺寸小塑性和韌性好，能提高其抗震性能等系列優點。

篇10

關鍵詞：抗震概念；高層建筑；應用

在我國的地震頻發地區，部分高層建筑對地震的承受力低下，為了進一步加強我國高層建筑抗震能力，強化抗震概念在高層建筑工程結構設計中的應用變得十分重要。同時，隨著科學技術的不斷進步，高層建筑為適應現代高速發展的建筑競爭市場，需從全方位的角度探索研究，以加強高層建筑的抗震作用，從而促進我國高層建筑整體建筑水平的提高。

1 抗震概念在高層建筑工程結構設計中的重要性

抗震概念是指在高層建筑工程結構設計中，建筑設計者需認識地震規律和地震所造成的影響，通過對地震各方面的考慮，使高層建筑有能力承受地震帶來的破壞性壓力。抗震概念主要是建筑者對高層建筑工程結構設計中建筑結構布置、結構材料選擇以及結構體系的確定等方面進行充分的了解，通過對抗震概念的熟知，認識抗震概念的重要性，使高層建筑工程結構設計能達到抗震標準，經濟損失降到最低。

我國屬于地震多發國家，在高層建筑工程結構設計中有效應應用抗震概念，有助于增強高層建筑的承壓力和抗震性，同時，為高層建筑在激烈市場競爭中提供了充足的條件。第一點，高層建筑工程設計在應用時具備抗震概念，強化了高層建筑的固性，保障了高城建筑住戶的生命安全和財產安全。第二點，抗震概念的加強，提高了高層建筑者的風險意識，能充分有效的促進建筑材料的有效選擇和使用。第三點，抗震概念有利于建筑工程結構設計的優化，使結構設計符合選址的實際情況，減小了地震造成的物力、人力以及財力損失。

2 抗震概念在高層建筑工程結構設計的應用策略

2.1 注重建筑均勻性和規則性的抗震概念結構設計。傳統的建筑抗震結構設計主要是采用滯回耗能和塑形變形能來分散地震能，致使建筑工程結構的抗震性能受到嚴重的影響，破壞力增大。近年來，我國多次地震災害表明，運用傳統的方法對高層建筑進行抗震設計已經無法將地震帶來的損害程度有效地控制在一定范圍內。因此，在高層建筑結構體系中，傳統抗震結構體系已無法達到現代化社會的要求。隨著建筑者對抗震建筑結構的研究不斷深化，人們逐漸認識到建筑工程結構設計在抗震中應有的耗能作用，注重高層建筑結構體系的創新和改善對減小震害有著十分關鍵的作用。

在高層建筑工程結構設計時，應注重建筑工程結構的均勻性和規則性。具體表現在建筑的立面形態、平面體狀、豎向布置和平面布置方面，使抗震建筑工程結構具備均勻、簡單、對稱、長寬比例協調以及規則等特點。在整體結構承載力的分布和質量上可有效的減小扭轉效應，并為剛度中心與質量中心的重合提供了充足的條件。

2.2 加強建筑結構設計中抗震概念的合理選材。隨著現代經濟的快速發展，我國高層建筑市場呈現出激烈競爭的趨勢，多數建筑者在對高層建筑材料的選擇和利用上存在嚴重問題。建筑商為節約建筑成本，降低質量好性能高抗震強等建筑材料的購買量，多數情況下以低性能低質量的材料來代替。導致高層建筑在抗震中承壓力下降，住戶財產損失巨大，同時也加大了國家的財政支出，從整體上影響了我國經濟的發展。因此，強化高層建筑材料的選擇和利用變得十分重要。

在抗震概念的原則下，以鋼筋混泥土的結構設計作為延性機構，建筑材料的選取應具備延性好、強度高以及性能大等優勢，合理的對塑性鉸部分進行控制，使高層建筑在大震中也能具有強有效的抗震作用。同時，合理的對高層建筑材料進行選擇和利用能有效減少建筑結構的承載力及地震危害，降低高層建筑傾覆力矩，減少扭轉效應。

2.3 重視建筑結構設計中抗震概念的科學選址。多數地震發生在板塊構造的邊緣地帶，因板塊的擠壓張裂等因素而引起。我國處于環太平洋地震帶和喜馬拉雅—地中海地震帶，屬于地震多發國家，因此，在對高層建筑地基選址時應對地基進行科學的考察和勘探。通過對地基的地形地貌進行科學分析，可有效的避免建筑位置處于地震多發帶上，從而降低地震對建筑造成的影響。

在選址的實際過程中，建筑地基勘察者應從我國地形的實際情況出發，在充分認識我國地形地貌的基礎上，以客觀的角度對建筑場地進行科學的探究勘測，避開不利地段，使建筑地基與場地的選擇在適宜建筑的抗震帶上。另外，應對建筑工程結構自身周期與場地地震卓越周期進行初步的估算，通過改變房屋的類型和層數將兩者錯開，以此減少地震損害。

3 抗震概念在高層建筑工程結構設計應用中注意事項

3.1 加強抗震概念的有效宣傳及充分認識。抗震概念的宣傳和認識是高層建筑工程結構設計中不可缺少的重要組成部分，建筑者需要從抗震概念的各個角度出發，通過加大對抗震概念的認知度，增強我國高層建筑工程結構設計的使用性和有效性。在建筑者中需大力宣傳抗震概念的作用和意義，對抗震概念進行全新認識，樹立正確的抗震概念及價值觀。

如果要實現對抗震概念掌握的全面化和整體化，建筑工作者需要熟知抗震概念內容以及抗震概念的重要性和必要性。同時，對建筑者要不定期的進行抗震概念的宣傳和再學習，從抗震概念的基礎出發，全方面的對抗震概念進行了解，促進建筑者對抗震概念的掌握，以此增強建筑者的職業道德修養和業務素質。另外，抗震概念是適應現代高層建筑成長的發展性理念，對我國高層建筑質量的提升具有重要作用。

3.2 注重提高抗震建筑工程監理者的職業道德。建筑監理是建筑工程中的重要檢驗者，主要控制著建筑工程的質量、進度以及投資，在建筑質量和安全的監控管理中有著重要作用。隨著我國建筑的大力發展，建筑工程監督中出現了監督管理不到位，監理工作程序不清以及監理者自身專業技術水平低些等問題，因此，注重對建筑工程監理者的職業道德修養的提高變得十分重要。

建筑監理對建筑工程進行監督管理時，應以公正、客觀、科學、獨立的方法和態度處理問題。在編寫項目監理技術文件時，需充分發揮主觀能動性，結合建筑項目的具體情況和特點制定相關文件，避免照搬和抄襲監理技術規范文件。通過對監理工程程序的學習和認識，強化建筑監理的監督管理地位，使監理在建筑實施中起到應有的作用，從而使高層建筑質量得到顯著提高和有效保證。

4 結語

隨著我國建筑市場的興起，抗震概念在高層建筑工程結構設計中的有效應用，為我國高層建筑的發展提供有力知識理念的同時，也科學的規范了技術標準。從科學、客觀的角度分析，在建筑市場不斷發展的環境下，抗震概念不僅適應了現代建筑市場現代化發展的需求，還在建筑建設過程中發揮著重要作用。將抗震概念融合到高層建筑工程結構設計中，能有效的促進高層建筑質量的提升，進一步提高我國高層建筑發展水平。

參考文獻

[1] 王劍，宮井會，金英.高層建筑設計存在的問題[J].城市建設理論研究，2012（06）.

[2] 劉楊.探討抗震概念設計在高層建筑結構設計中的應用[J].大觀周刊，2011（18）.