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關(guān)鍵詞：工建筑工程；抗震結(jié)構(gòu)；設(shè)計
Abstract: In recent years the quality requirements for construction projects showing increased year by year trend, especially in the construction of related facilities for construction projects, is to become the focus of attention, the earthquake construction of the building construction project is one of the important part. This paper will combine with many years of practical experience, civil engineering seismic analysis focus on the simple exposition, for reference.Key words: construction work projects; seismic structure; design
中圖分類號：TU3文獻標識碼： A 文章編號：2095-2104（2012）06-0020-02
0引言
由于我國處于地殼運動中的兩條地震帶上，導致我國相關(guān)城市經(jīng)常會遭受到地震災害的影響，從上世紀六、七十年代的幾次地震中足以看出，因建筑物倒坍、傾斜等而造成的人員傷亡和財產(chǎn)損失占到了整體災害損失80%左右，因此，加強對建筑工程抗震結(jié)構(gòu)施工，從而提高建筑項目的穩(wěn)定性能已刻不容緩。
加強對建筑工程的抗震結(jié)構(gòu)建設(shè)，首先需要對建筑結(jié)構(gòu)進行抗震結(jié)構(gòu)分析工作，以使其在建設(shè)施工過程中抗震效益得到最大程度的發(fā)揮，因此起初的設(shè)計分析工作尤為關(guān)鍵。當然，在對建筑工程進行抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)充分對相關(guān)的影響因素進行考慮，使其整體概念符合設(shè)計施工的標準規(guī)范。簡言之，抗震結(jié)構(gòu)概念設(shè)計是指在特定的建筑空間及地理條件下，通過整體概念對結(jié)構(gòu)的總體方案進行分析，依據(jù)結(jié)構(gòu)總體系與分體系之間的力學關(guān)系、結(jié)構(gòu)破壞機理、震害、試驗現(xiàn)象和工程經(jīng)驗所獲得的基本設(shè)計原則和設(shè)計思想，從整體的角度來確定建筑結(jié)構(gòu)的總體布置和抗震細部構(gòu)造措施的宏觀控制。概念設(shè)計受到國內(nèi)外工程界的普遍重視，并將發(fā)揮更大的作用。
1概念設(shè)計的重要性和必要性
隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和生活水平的提高，人們對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計也提出了更高的要求。發(fā)展先進計算理論，加強計算機的應(yīng)用，加快新型高強、輕質(zhì)、環(huán)保建材的研究與開發(fā)，使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計更加安全、適用、可靠、經(jīng)濟已成為當務(wù)之急。而且針對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的現(xiàn)狀，提倡采用概念設(shè)計思想來促進結(jié)構(gòu)工程師的創(chuàng)造性，推動結(jié)構(gòu)設(shè)計的發(fā)展，是非常有必要的。這就需要工程界和教育界共同的努力，而推廣概念設(shè)計思想是一種有效的辦法，分析如下：
1.1建筑抗震設(shè)計規(guī)范（GB50011-2001）（以下稱新抗震規(guī)范）
以可靠度理論為基礎(chǔ)，吸收了延性設(shè)計的思想。但對于一些具體問題，例如“中震可修”的設(shè)防目標等，規(guī)定相當模糊。所以我們不能盲目地照搬照抄規(guī)范，應(yīng)該把規(guī)范作為一種指南和參考，并在實際工程應(yīng)用中作出正確的選擇。這就要求我們對整體結(jié)構(gòu)體系與各基本分體系之間的力學關(guān)系有透徹的認識，把概念設(shè)計應(yīng)用到實際工作中去。
長期以來，人們認為結(jié)構(gòu)設(shè)計很簡單，只需遵循規(guī)范和手冊，等建筑師完成建筑設(shè)計后，使用計算機就可以完成結(jié)構(gòu)設(shè)計。但這不能充分地運用結(jié)構(gòu)設(shè)計者的知識和技能，而且還會與建筑設(shè)計方案產(chǎn)生分歧和矛盾。所以我們應(yīng)考慮在結(jié)構(gòu)設(shè)計中如何運用概念設(shè)計，比如結(jié)構(gòu)的抗風設(shè)計與抗震設(shè)計，抗震設(shè)計要求能消減外荷載，吸收或轉(zhuǎn)換震動的能量；而抗風設(shè)計則要求結(jié)構(gòu)在風的作用下動力效應(yīng)較小，剛度較大。這一矛盾必然影響結(jié)構(gòu)體系的抗風和抗震性能。為了彌補這一缺陷，需要合理的概念設(shè)計與延性構(gòu)造措施來加以保證。
1.2概念設(shè)計的重要性，還體現(xiàn)在方案設(shè)計階段。初步設(shè)計過程是不能借助計算機來實現(xiàn)的，這就需要結(jié)構(gòu)工程師綜合運用結(jié)構(gòu)概念，選擇最為可靠、經(jīng)濟的結(jié)構(gòu)方案。為此，需要工程師不斷地豐富自己的設(shè)計理念，深入了解各類結(jié)構(gòu)的性能，并能有意識地、靈活地運用它們。運用概念性近似估算方法，可以在設(shè)計方案階段迅速、有效地對結(jié)構(gòu)體系進行構(gòu)思、比較與選擇。所得方案往往概念清晰、定性準確，避免后期設(shè)計階段一些不必要的繁瑣運算，具有較好的經(jīng)濟可靠性能。同時，這也是判斷計算機內(nèi)力分析輸出數(shù)據(jù)可靠與否的主要依據(jù)。美國一些著名學者和專家曾說過：“誤用計算機造成結(jié)構(gòu)破壞而引起災難只是一個時間的問題。”計算軟件的選擇和使用不當，也會造成結(jié)構(gòu)設(shè)計的不合理，甚至影響到建筑物本身的安全性。應(yīng)用概念設(shè)計的思想，可以避免此類情況的發(fā)生。
1.3新抗震規(guī)范提出了在建筑物內(nèi)設(shè)置地震反應(yīng)觀測系統(tǒng)的要求，并提出了結(jié)構(gòu)兩個主軸方向的動力特性（周期和振型）相近的抗震概念。所以在結(jié)構(gòu)概念設(shè)計中還應(yīng)該注意結(jié)構(gòu)與場地的共振問題。例如在唐山地震時，天津塘沽地區(qū)的7-10層框架結(jié)構(gòu)房屋破壞嚴重，而3-5層的磚混結(jié)構(gòu)住宅卻只有輕微損壞。后來經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，框架房屋的自振周期和場地的卓越周期一致導致共振，而3-5層磚混住宅的自振周期遠低于場地的卓越周期，因此破壞較輕。
1.4建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計，存在著許多模糊而且不確定的因素。例如地震作用是一種隨機性很強而且循環(huán)往復的荷載，建筑物的地震破壞機理又十分復雜，要準確計算或預測建筑物所遭遇的地震特性和參數(shù)，還難以做到。風荷載的脈動性與渦流作用情況也是如此。因為建筑物受到的地震作用難以確定，所以適用、安全、經(jīng)濟的結(jié)構(gòu)體系必須注重概念設(shè)計。
2概念設(shè)計的理解及應(yīng)用
結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的目的是使結(jié)構(gòu)在強度、剛度、延性以及節(jié)能等方面取得最佳，從而滿足“小震不壞，中震可修，大震不倒”的要求。在當前的科技水平和經(jīng)濟條件下，為了保證結(jié)構(gòu)具有可靠的抗震性能，概念設(shè)計應(yīng)充分考慮以下因素：場地條件和場地土的穩(wěn)定性，建立結(jié)構(gòu)計算模型，抗震結(jié)構(gòu)體系的選取，材料效用，風作用、溫度作用以及結(jié)構(gòu)的空間作用等。
2.1現(xiàn)行抗震計算模型的理解和應(yīng)用
新抗震規(guī)范規(guī)定：一般情況下，應(yīng)允許在建筑結(jié)構(gòu)的2個主軸方向分別計算水平地震作用并進行抗震驗算，各方向的水平地震作用應(yīng)由該方向抗側(cè)力構(gòu)件承擔。而實際結(jié)構(gòu)難以實現(xiàn)強柱弱梁的主要原因則是計算模型問題。即：僅僅對相互正交的2個主軸方向進行內(nèi)力分析和強度設(shè)計，不能真實反映結(jié)構(gòu)的空間作用。所以，應(yīng)用概念設(shè)計的原理，結(jié)合大量震害和試驗研究成果，所得出的結(jié)論是：構(gòu)件的最不利受力狀態(tài)隨著構(gòu)件和地震作用方向而變化。當?shù)卣鹱饔梅较蚺c結(jié)構(gòu)主軸方向一致時，梁處于最不利受力狀態(tài)；當?shù)卣鹱饔门c結(jié)構(gòu)的主軸方向呈45度時，大多數(shù)柱處于最不利受力狀態(tài)。
2.2結(jié)構(gòu)薄弱部位抗震構(gòu)造措施的理解和應(yīng)用
結(jié)構(gòu)薄弱部位的處理，如建筑平面外墻轉(zhuǎn)角處的轉(zhuǎn)角窗，限制了角部結(jié)構(gòu)豎向抗側(cè)力構(gòu)件的設(shè)置，如果采用概念設(shè)計，解決這一問題的方法是2豎向構(gòu)件間應(yīng)設(shè)厚板、暗梁等可靠拉結(jié)。再如，由于節(jié)點部位的重要性，所以引入抗裂性的概念，以此來比較梁、柱節(jié)點偏心所引起的節(jié)點性能的變化。建議在地震區(qū)，不宜采取梁柱偏心過大的節(jié)點形式，而且構(gòu)件節(jié)點的承載力不應(yīng)低于其連接構(gòu)件的承載力。
3建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的前景展望
結(jié)構(gòu)抗震體系由傳統(tǒng)的以“硬抗”為主的抗震體系向以“柔抗”為主的結(jié)構(gòu)減震控制體系發(fā)展。結(jié)構(gòu)減震體系采用的是以“柔”克剛的新概念，它通過調(diào)整結(jié)構(gòu)動力特性、隔震、減能或控制來達到抗震的目的，在未來的工民建中結(jié)構(gòu)抗震的思路將向著減輕危害的方向發(fā)展。
4總結(jié)
經(jīng)過多年的抗震探索和研究，設(shè)計中引入了概念設(shè)計的設(shè)計新理念。這種設(shè)計理念從宏觀角度對建筑抗震結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，在某些方面彌補了以往設(shè)計思路對抗震結(jié)構(gòu)思考的不足之處，為今后的工民建結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計開辟了新路。
參考文獻：
[1] 楊星;;地下室結(jié)構(gòu)的分析與設(shè)計探討[A];計算機技術(shù)在工程建設(shè)中的應(yīng)用――第十三屆全國工程建設(shè)計算機應(yīng)用學術(shù)會議論文集[C];2006年
第五屆教師論文大賽舉行
新年伊始，鄭州市商業(yè)技師學院舉行第五屆教師論文大賽。經(jīng)過近6個小時的角逐，商業(yè)貿(mào)易系師利君老師和旅游烹飪系周芳老師分獲一等獎，數(shù)控車焊系李林義等3名教師分獲二等獎，醫(yī)藥化工系赫中魁等5名教師分獲三等獎，機電工程系王金有等6名教師分獲優(yōu)秀獎。大賽自2012年4月啟動以來，共征集到論文285篇。大賽組委會對各系篩選出的32篇論文進行了認真評審，最終確定16篇論文進入決賽。
大連理工大學
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鹽城技師學院
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近日，鹽城技師學院與常熟觀致汽車有限公司舉行了校企合作簽約儀式。常熟觀致汽車有限公司初始注冊資本為34億元，由奇瑞汽車有限公司與世界500強企業(yè)以色列集團共同投資成立。院長呂成鷹充分肯定了觀致公司對校企合作工作所做的貢獻。她說，鹽城技師學院的辦學宗旨就是為企業(yè)服務(wù)，為現(xiàn)代企業(yè)提供需要的綜合素質(zhì)高的技能人才，希望雙方樹立起“招生即招工，員工即學生”的理念，真正實現(xiàn)“專家進課堂、教師進企業(yè)”的深層次合作。
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日前，唐山勞動技師學院舉行了河北聯(lián)合大學唐山勞動高級技工學校函授站首屆函授大專生畢業(yè)設(shè)計答辯啟動儀式。唐山勞動技師學院院長、黨委書記兼函授站站長李，河北聯(lián)合大學繼續(xù)教育學院副院長王治國，負責畢業(yè)答辯的評委教師以及200多名即將畢業(yè)的首批函授大專生參加了啟動儀式。本次啟動儀式標志著唐山勞動技師學院函授站自2010年初建站以來，在河北聯(lián)合大學的支持下，經(jīng)過全院師生的共同努力，迎來采擷豐收的時刻——第一屆215名函授大專生即將順利畢業(yè)。
廣西南寧高級技工學校
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五四一高級技工學校
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關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)，抗震思路，發(fā)展歷程
一. 抗震設(shè)計思路發(fā)展歷程
隨著建筑結(jié)構(gòu)抗震相關(guān)理論研究的不斷發(fā)展，結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計思路也經(jīng)歷了一系列的變化。
最初，在未考慮結(jié)構(gòu)彈性動力特征，也無詳細的地震作用記錄統(tǒng)計資料的條件下，經(jīng)驗性的取一個地震水平作用（0.1倍自重）用于結(jié)構(gòu)設(shè)計。博士論文，發(fā)展歷程。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(yīng)譜，第一次從宏觀上看到地震對彈性結(jié)構(gòu)引起的反應(yīng)隨結(jié)構(gòu)周期和阻尼比變化的總體趨勢，揭示了結(jié)構(gòu)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(fā)現(xiàn)一個無法解釋的矛盾，當時規(guī)范所取的設(shè)計用地面運動加速度明顯小于按彈性反應(yīng)譜得出的作用于結(jié)構(gòu)上的地面運動加速度，這些結(jié)構(gòu)大多數(shù)卻并未出現(xiàn)嚴重損壞和倒塌。后來隨著對結(jié)構(gòu)非線性性能的不斷研究，人們發(fā)現(xiàn)設(shè)計結(jié)構(gòu)時取的地震作用只是賦予結(jié)構(gòu)一個基本屈服承載力，當發(fā)生更大地震時，結(jié)構(gòu)的部位進入屈服后非彈性變形狀態(tài)，并靠其屈服后的非彈性變形能力來經(jīng)受地震作用。由此，也逐漸形成了使結(jié)構(gòu)在一定水平的地震作用下進入屈服，并達到屈服后非彈性變形狀態(tài)來耗散能量的現(xiàn)代抗震設(shè)計理論。
由以上可以看出，結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計思路經(jīng)歷了從彈性到非線性，從基于經(jīng)驗到基于非線性理論，從單純保證結(jié)構(gòu)承載能力的“抗”到允許結(jié)構(gòu)屈服，并賦予結(jié)構(gòu)一定的非彈性變形性能力的“耗”的一系列轉(zhuǎn)變。
二. 現(xiàn)代抗震設(shè)計思路
現(xiàn)代抗震設(shè)計理念是基于對結(jié)構(gòu)非彈性性能的研究上建立起來的，其核心主要指在不同滯回規(guī)律和地面運動特征下，結(jié)構(gòu)的屈服水準與自振周期以及最大非彈性動力反應(yīng)間的關(guān)系。
60年代開始，研究者在滯回曲線為理想彈塑性及彈性剛度始終不變的前提下，通過對不同周期，不同屈服水準的非彈性單自由度體系做動力分析，得到了有關(guān)彈塑性反應(yīng)下最大位移的規(guī)律：對T大于1.0秒的體系適用“等位移法則”，即非彈性反應(yīng)下的最大位移等于同一地面運動輸入下的彈性反應(yīng)最大位移。對于T在0.12－0.5秒之間的結(jié)構(gòu)，適用“等能量法則”即非彈性反應(yīng)下的彈塑性變形能等于同一地震地面運動輸入下的彈性變形能。當“等能量原則”適用時，隨著R的增大，位移延性需求的增長速度比“等位移原則”下按與R相同的比例增長更快。由以上規(guī)律我們可以看出，如果以結(jié)構(gòu)彈性反應(yīng)為準，把結(jié)構(gòu)用來做承載能力設(shè)計的地震作用取的越低，即R越大，則結(jié)構(gòu)在與彈性反應(yīng)時相同的地震作用下達到的非彈性位移就越大，位移延性需求就越高。這意味著結(jié)構(gòu)必須具有更高的塑性變形能力。 規(guī)律初步揭示出不同彈性周期的結(jié)構(gòu)，當其彈塑性屈服水準取值大小不同時，在同一地面運動輸入下屈服水準與所達到的最大非彈性位移之間的關(guān)系。也揭示出了延性能力和塑性耗能能力是屈服水準不高的結(jié)構(gòu)在較大地震引起的非彈性動力反應(yīng)中不致發(fā)生嚴重損壞和倒塌的主要原因。讓人們認識到延性在抗震設(shè)計中的重要性。
之所以存在上訴的規(guī)律，我們應(yīng)該注意到鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的一些相關(guān)特性。首先，通過人為措施可以使結(jié)構(gòu)具有一定的延性，即結(jié)構(gòu)在外部作用下，可以發(fā)生足夠的非線性變形，而又維持承載力的屬性。這樣就可以保證結(jié)構(gòu)在進入較大非線性變形時，不會出現(xiàn)因強度急劇下降而導致的嚴重破壞和倒塌，從而使結(jié)構(gòu)在非線性變形狀態(tài)下耗能成為可能。其次，作為非線彈性材料的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在一定的外力作用下，結(jié)構(gòu)將從彈性進入非彈性狀態(tài)。在非彈性變形過程中，外力做功全部變?yōu)闊崮埽魅肟諝庵泻纳⒌簟Ｎ覀兛梢赃M一步以單質(zhì)點體系的無阻尼振動來分析，在彈性范圍振動時，慣性力與彈性恢復力總處于動態(tài)平衡狀態(tài)，體系能量在動能、勢能間不停轉(zhuǎn)換，但總量保持不變。如果某次振動過大，體系進入屈服后狀態(tài)，則體系在平衡位置的動能將在最大位移處轉(zhuǎn)化為彈性勢能和塑性變形能兩部分，其中，塑性變性能將耗散掉，從而減小了體系總的能量。
三. 保證結(jié)構(gòu)延性能力的抗震措施
合理選擇了結(jié)構(gòu)的屈服水準和延性要求后，就需要通過抗震措施來保證結(jié)構(gòu)確實具有所需的延性能力，從而保證結(jié)構(gòu)在中震、大震下實現(xiàn)抗震設(shè)防目標。系統(tǒng)的抗震措施包括以下幾個方面內(nèi)容：
1.“強柱弱梁”：人為增大柱相對于梁的抗彎能力，使鋼筋混凝土框架在大震下，梁端塑性鉸出現(xiàn)較早，在達到最大非線性位移時塑性轉(zhuǎn)動較大；而柱端塑性鉸出現(xiàn)較晚，在達到最大非線性位移時塑性轉(zhuǎn)動較小，甚至根本不出現(xiàn)塑性鉸。從而保證框架具有一個較為穩(wěn)定的塑性耗能機構(gòu)和較大的塑性耗能能力。
2.“強剪弱彎”：剪切破壞基本上沒有延性，一旦某部位發(fā)生剪切破壞，該部位就將徹底退出結(jié)構(gòu)抗震能力，對于柱端的剪切破壞還可能導致結(jié)構(gòu)的局部或整體倒塌。因此可以人為增大柱端、梁端、節(jié)點的組合剪力值，使結(jié)構(gòu)能在大震下的交替非彈性變形中其任何構(gòu)件都不會先發(fā)生剪切破壞。
3.抗震構(gòu)造措施：通過抗震構(gòu)造措施來保證形成塑性鉸的部位具有足夠的塑性變形能力和塑性耗能能力，同時保證結(jié)構(gòu)的整體性。博士論文，發(fā)展歷程。
抗震設(shè)計中我們?yōu)榱吮苊鉀]有延性的剪切破壞的發(fā)生，采取了“強剪弱彎”的措施來處理構(gòu)件受彎能力與受剪能力的關(guān)系問題。值得注意的是，與非抗震抗剪破壞相比，地震作用下的剪切破壞是不同的。以梁構(gòu)件為例，在較大地震作用下，梁端形成交叉斜裂縫區(qū)，該區(qū)混凝土受斜裂縫分割，形成若干個菱形塊體，而且破碎會隨著延性增長而加劇。由于交叉斜裂縫與塑性鉸區(qū)基本重合，垂直和斜裂縫寬度都會隨延性而增大。抗震下根據(jù)梁端的受力特征，正剪力總是大于負剪力，正剪力作用下的剪壓區(qū)一般位于梁下部，但由于地震的往復作用，梁底的混凝土保護層可能已經(jīng)剝落，從而削弱了混凝土剪壓區(qū)的抗剪能力；交叉斜裂縫寬度比非抗震情況大，以及斜裂縫反復開閉，混凝土破碎更嚴重，從而使斜裂縫界面中的骨料咬合效應(yīng)退化；混凝土保護層剝落和裂縫的加寬又會使縱筋的銷栓作用有一定退化。博士論文，發(fā)展歷程。可見，地震作用下，混凝土抗剪能力嚴重退化，但是試驗發(fā)現(xiàn)箍筋的抗剪能力仍可以維持。當?shù)卣鹱饔迷絹碓叫r，梁端可能不出現(xiàn)雙向斜裂縫，而出現(xiàn)單向斜裂縫，裂縫寬度發(fā)育也從大于非抗震情況到接近非抗震情況，抗剪環(huán)境越來越有利。博士論文，發(fā)展歷程。此外，抗震抗剪要求結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)在大震下預計達到的非彈性變形狀態(tài)之前不發(fā)生剪切破壞。因為框架剪切破壞總是發(fā)生在梁端塑性鉸區(qū)，這就不僅要求在梁端形成塑性鉸前不發(fā)生剪切破壞，而且抗剪能力還要維持到塑性鉸的塑性轉(zhuǎn)動達到大震所要求的程度，這就需要更多的箍筋。博士論文，發(fā)展歷程。同時，在梁端塑性變形過程中作用剪力并沒有明顯增大，也進一步說明這里增加的箍筋不是用來增大抗剪強度，而是為了提高構(gòu)件在發(fā)生剪切破壞時所達的延性。博士論文，發(fā)展歷程。
延性對抗震來說是極其重要的一個性質(zhì)，我們要想通過抗震措施來保證結(jié)構(gòu)的延性，那么就必須清楚影響延性的因素。對于梁柱等構(gòu)件，延性的影響因素最終可歸納為最根本的兩點：混凝土極限壓應(yīng)變，破壞時的受壓區(qū)高度。影響延性的其他因素實質(zhì)都是這兩個根本因素的延伸。如受拉鋼筋配筋率越大，混凝土受壓區(qū)高度就越大，延性越差；受壓鋼筋越多，混凝土受壓區(qū)高度越小，延性越好；混凝土強度越高，受壓區(qū)高度越低，延性越好（但如果混凝土強度過高可能會減小混凝土極限壓應(yīng)變從而降低延性）；對柱子這類偏壓構(gòu)件，軸壓力的存在會增大混凝土受壓區(qū)高度，減小延性；箍筋可以提高混凝土極限壓應(yīng)變，從而提高延性，但對于高強度混凝土，受壓時，其橫向變形系數(shù)較一般混凝土明顯偏小，箍筋的約束作用不能充分發(fā)揮，所以對于高強度混凝土，不適于用加箍筋的方法來改善其延性。
[論文摘要]高層建筑抗震工作一直建筑設(shè)計和施工的重點，概述高層建筑的發(fā)展，對建筑抗震進行必要的理論分析，從而來探索高層建筑的設(shè)計理念、方法，從而采取必須的抗震措施。
現(xiàn)階段，土與結(jié)構(gòu)物共同工作理論的研究與發(fā)展使建筑抗震分析在概念上進一步走向完善，如果可以在結(jié)構(gòu)與地基的材料特性，動力響應(yīng)，計算理論，穩(wěn)定標準諸方面得到符合實際的發(fā)展，自然會在建筑結(jié)構(gòu)抗震領(lǐng)域內(nèi)起到重要的作用。
一、高層建筑發(fā)展概況
80年代，是我國高層建筑在設(shè)計計算及施工技術(shù)各方面迅速發(fā)展的階段。各大中城市普遍興建高度在100m左右或100m以上的以鋼筋為主的建筑，建筑層數(shù)和高度不斷增加，功能和類型越來越復雜，結(jié)構(gòu)體系日趨多樣化。比較有代表性的高層建筑有上海錦江飯店，它是一座現(xiàn)代化的高級賓館，總高153.52m，全部采用框架一芯墻全鋼結(jié)構(gòu)體系，深圳發(fā)展中心大廈43層高165.3m，加上天線的高度共185.3m，這是我國第一幢大型高層鋼結(jié)構(gòu)建筑。進入90年代我國高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計與施工技術(shù)進入了新的階段。不僅結(jié)構(gòu)體系及建筑材料出現(xiàn)多樣化而且在高度上長幅很大有一個飛躍。深圳于1995年6月封頂?shù)牡赝醮髲B，81層高，385.95m為鋼結(jié)構(gòu)，它居目前世界建筑的第四位。
二、建筑抗震的理論分析
（一）建筑結(jié)構(gòu)抗震規(guī)范
建筑結(jié)構(gòu)抗震規(guī)范實際上是各國建筑抗震經(jīng)驗帶有權(quán)威性的總結(jié)，是指導建筑抗震設(shè)計(包括結(jié)構(gòu)動力計算，結(jié)構(gòu)抗震措施以及地基抗震分析等主要內(nèi)容)的法定性文件它既反映了各個國家經(jīng)濟與建設(shè)的時代水平，又反映了各個國家的具體抗震實踐經(jīng)驗。它雖然受抗震有關(guān)科學理論的引導，向技術(shù)經(jīng)濟合理性的方向發(fā)展，但它更要有堅定的工程實踐基礎(chǔ)，把建筑工程的安全性放在首位，容不得半點冒險和不實。正是基于這種認識，現(xiàn)代規(guī)范中的條文有的被列為強制性條文，有的條文中用了“嚴禁，不得，不許，不宜”等體現(xiàn)不同程度限制性和“必須，應(yīng)該，宜于，可以”等體現(xiàn)不同程度靈活性的用詞。
（二）抗震設(shè)計的理論
1、擬靜力理論。擬靜力理論是20世紀10~40年展起來的一種理論，它在估計地震對結(jié)構(gòu)的作用時，僅假定結(jié)構(gòu)為剛性，地震力水平作用在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的質(zhì)量中心上。地震力的大小當于結(jié)構(gòu)的重量乘以一個比例常數(shù)(地震系數(shù))。
2、反應(yīng)譜理論。反應(yīng)譜理論是在加世紀40~60年展起來的，它以強地震動加速度觀測記錄的增多和對地震地面運動特性的進一步了解，以及結(jié)構(gòu)動力反應(yīng)特性的研究為基礎(chǔ)，是加理工學院的一些研究學者對地震動加速度記錄的特性進行分析后取得的一個重要成果。
3、動力理論。動力理論是20世紀70－80年廣為應(yīng)用的地震動力理論。它的發(fā)展除了基于60年代以來電子計算機技術(shù)和試驗技術(shù)的發(fā)展外，人們對各類結(jié)構(gòu)在地震作用下的線性與非線性反應(yīng)過程有了較多的了解，同時隨著強震觀測臺站的不斷增多，各種受損結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)記錄也不斷增多。進一步動力理論也稱地震時程分析理論，它把地震作為一個時間過程，選擇有代表性的地震動加速度時程作為地震動輸入，建筑物簡化為多自由度體系，計算得到每一時刻建筑物的地震反應(yīng)，從而完成抗震設(shè)計工作。
三、高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計
（一）抗震措施
在對結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計中，除要考慮概念設(shè)計、結(jié)構(gòu)抗震驗算外，歷次地震后人們在限制建筑高度，提高結(jié)構(gòu)延性(限制結(jié)構(gòu)類型和結(jié)構(gòu)材料使用)等方面總結(jié)的抗震經(jīng)驗一直是各國規(guī)范重視的問題。當前，在抗震設(shè)計中，從概念設(shè)計，抗震驗算及構(gòu)造措施等三方面入手，在將抗震與消震(結(jié)構(gòu)延性)結(jié)合的基礎(chǔ)上，建立設(shè)計地震力與結(jié)構(gòu)延性要求相互影響的雙重設(shè)計指標和方法，直至進一步通過一些結(jié)構(gòu)措施(隔震措施，消能減震措施)來減震，即減小結(jié)構(gòu)上的地震作用使得建筑在地震中有良好而經(jīng)濟的抗震性能是當代抗震設(shè)計規(guī)范發(fā)展的方向。而且，強柱弱梁，強剪弱彎和強節(jié)點弱構(gòu)件在提高結(jié)構(gòu)延性方面的作用已得到普遍的認可。
（二）高層建筑的抗震設(shè)計理念
我國《建筑抗震規(guī)范》（GB50011-2001）對建筑的抗震設(shè)防提出“三水準、兩階段”的要求，“三水準”即“小震不壞，中震可修，大震不倒”。當遭遇第一設(shè)防烈度地震即低于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的多遇地震時，結(jié)構(gòu)處于彈性變形階段，建筑物處于正常使用狀態(tài)。建筑物一般不受損壞或不需修理仍可繼續(xù)使用。因此，要求建筑結(jié)構(gòu)滿足多遇地震作用下的承載力極限狀態(tài)驗算，要求建筑的彈性變形不超過規(guī)定的彈性變形限值。當遭遇第二設(shè)防烈度地震即相當于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的基本烈度地震時，結(jié)構(gòu)屈服進入非彈性變形階段，建筑物可能出現(xiàn)一定程度的破壞。但經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用。因此，要求結(jié)構(gòu)具有相當?shù)难有阅芰Γㄗ冃文芰Γ┎话l(fā)生不可修復的脆性破壞。當遭遇第三設(shè)防烈度地震即高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的罕遇地震時，結(jié)構(gòu)雖然破壞較重，但結(jié)構(gòu)的非彈性變形離結(jié)構(gòu)的倒塌尚有一段距離。不致倒塌或者發(fā)生危及生命的嚴重破壞，從而保障了人員的安全。因此，要求建筑具有足夠的變形能力，其彈塑性變形不超過規(guī)定的彈塑性變形限值。
三個水準烈度的地震作用水平，按三個不同超越概率（或重現(xiàn)期）來區(qū)分的：多遇地震：50年超越概率63.2%，重現(xiàn)期50年；設(shè)防烈度地震（基本地震）：50年超越概率 10%，重現(xiàn)期475年；罕遇地震：50年超越概率 2%－3%，重現(xiàn)期 1641－2475年，平均約為2000年。
對建筑抗震的三個水準設(shè)防要求，是通過“兩階段”設(shè)計來實現(xiàn)的，其方法步驟如下：第一階段：第一步采用與第一水準烈度相應(yīng)的地震動參數(shù)，先計算出結(jié)構(gòu)在彈性狀態(tài)下的地震作用效應(yīng)，與風、重力荷載效應(yīng)組合，并引入承載力抗震調(diào)整系數(shù)，進行構(gòu)件截面設(shè)計，從而滿足第一水準的強度要求；第二步是采用同一地震動參數(shù)計算出結(jié)構(gòu)的層間位移角，使其不超過抗震規(guī)范所規(guī)定的限值；同時采用相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施，保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延性、變形能力和塑性耗能，從而自動滿足第二水準的變形要求。第二階段：采用與第三水準相對應(yīng)的地震動參數(shù)，計算出結(jié)構(gòu)（特別是柔弱樓層和抗震薄弱環(huán)節(jié)）的彈塑性層間位移角，使之小于抗震規(guī)范的限值。并采用必要的抗震構(gòu)造措施，從而滿足第三水準的防倒塌要求。
（三）高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計方法
我國的《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2001）對各類建筑結(jié)構(gòu)的抗震計算應(yīng)采用的方法作了以下規(guī)定：1、高度不超過 40m，以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的結(jié)構(gòu)，以及近似于單質(zhì)點體系的結(jié)構(gòu)，可采用底部剪力法等簡化方法。2、除1 款外的建筑結(jié)構(gòu)，宜采用振型分解反應(yīng)譜方法。3、特別不規(guī)則的建筑、甲類建筑和限制高度范圍的高層建筑，應(yīng)采用時程分析法進行多遇地震下的補充計算，可取多條時程曲線計算結(jié)果的平均值與振型分解反應(yīng)譜法計算結(jié)果的較大值。
參考文獻
[1]朱鏡清.結(jié)構(gòu)抗震分析原理[M].地震出版社，2002.11.
關(guān)鍵詞：型鋼混凝土結(jié)構(gòu)；抗震性能水平；容許變形值；量化指標
abstract
combining with performance grades of reinforced concrete structures at home and abroad, the seismic
performance of steel reinforced concrete (src) structures can be induced into four levels: normal service, temporary service, life safety and collapse prevention. the failure modes and characteristics of src columns are introduced, and limit states of the four seismic performance levels and their dominating parameters are put forward. on the basis of the experiments and results of src frames and columns, the story drifts angle limitation and range of crack width on the column end are obtained for four different seismic performance levels. finally considering ideas of performance based seismic design, problems needed much further study about src structures are proposed.
keywords: steel reinforced concrete (src) structures, seismic performance levels, tolerantdeformation values, quantitative index
1. 引 言
型鋼混凝土結(jié)構(gòu)（src 結(jié)構(gòu)）又叫勁性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)，是鋼-混凝 土組合結(jié)構(gòu)的一種形式。src 結(jié)構(gòu)通過把鋼和混凝土巧妙地組合在一起，充分發(fā)揮了這兩 種材料的特性，其具有比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)承載力高、強度剛度大、穩(wěn)定性和抗震性能好等優(yōu)點。隨 著超高層建筑的發(fā)展和理論研究的深入，src 結(jié)構(gòu)在我國將具有非常廣闊的應(yīng)用前景。目 前國內(nèi)外對 src 結(jié)構(gòu)的研究工作和成果主要集中在構(gòu)件的承載能力，即針對強度計算開展 研究[1]。隨著基于性能抗震設(shè)計理論的提出和發(fā)展，人們意識到這種傳統(tǒng)基于力的設(shè)計方 法還存在缺陷，開展基于性能的 src 結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計理論則更加科學合理，既符合當代抗震 設(shè)計理念的發(fā)展趨勢，又為工程實踐應(yīng)用和推廣型鋼混凝土結(jié)構(gòu)提供基礎(chǔ)。
確定 src 結(jié)構(gòu)在不同性能水平下的容許變形值是實現(xiàn)其基于性能抗震設(shè)計理論的前提 和關(guān)鍵。由于結(jié)構(gòu)的性能與破壞狀態(tài)有關(guān)，而結(jié)構(gòu)的破壞狀態(tài)又可由結(jié)構(gòu)的反應(yīng)參數(shù)或者某 些定義的破壞指標來確定，所以，結(jié)構(gòu)性能水平可以用這些主要的參數(shù)來劃分。容許變形值 被認為是比較重要的反應(yīng)參數(shù)，但對此方面的研究還比較欠缺，本文即在此背景下研究 src 結(jié)構(gòu)功能失效的判別參數(shù)和容許變形值的大小。
2. src 結(jié)構(gòu)的性能水平和抗震設(shè)防目標
2.1 性能水平劃分
結(jié)構(gòu)的抗震性能水平是指建筑物在某一特定設(shè)防地震水準下預期達到的最大破壞程度， 或容許的損壞極限狀態(tài)。目前對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)性能水平的劃分比較明確，比如我國現(xiàn)行抗 震規(guī)范[2]將其分為三檔，美國 vision2000、fema273 和 atc-40 分為四檔，當然還有學者 提出其他不同的劃分標準。
性能水平為基于性能的抗震設(shè)計和震后修復加固提供依據(jù)，對于 src 結(jié)構(gòu)，結(jié)合已有 的劃分方法和試驗理論研究成果[2]，將其性能水平分為四檔，見表 1 所示。
表 1 src 結(jié)構(gòu)四個性能水平及其宏觀描述
tab.1 target performance levels and damage control of src structures
2.2 抗震性能目標確定
結(jié)構(gòu)的性能目標是指一定超越概率的地震發(fā)生時，結(jié)構(gòu)期望達到的某種功能水平。我國 現(xiàn)行抗震規(guī)范采用小震不壞、中震可修、大震不倒的三水準設(shè)防目標，但在表 1 提出的 src 結(jié)構(gòu)性能水平背景下，已有的三水準抗震設(shè)防目標需要更加細化。按照小中大三個地震作用 水平和“四檔”性能水平，可對 src 結(jié)構(gòu)建立表 2 所示的抗震性能目標。
表 2 src 結(jié)構(gòu)抗震性能目標
tab.2 seismic performance objectives
(其中：①為基本目標，指一般使用要求的建筑應(yīng)具備的最基本性能目標；②為重要目標，指重要性很高
或地震后危險性較大的性能目標；③為非常重要目標，指對安全有十分危險影響的性能目標)
可以看出，排除掉不符合實際工程的情況，這里對 src 結(jié)構(gòu)建立了 10 個抗震性能目標，
其比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的三水準設(shè)防目標有所提高，且“中震可修”的性能目標變得更加具體 化。以上三個地震作用水平、四檔結(jié)構(gòu)性能水平和 10 個抗震設(shè)防目標的提出為實現(xiàn) src 結(jié) 構(gòu)基于性能的抗震設(shè)計理論奠定了基礎(chǔ)。
3. src 框架柱的破壞模式及描述
src 構(gòu)件是在混凝土中主要配置型鋼，同時配有受力和構(gòu)造鋼筋。型鋼分為實腹式和 空腹式，實腹式型鋼主要有 i 字鋼、h 形鋼和 l 形鋼等。理論和實踐均證明，實腹式 src 構(gòu)件具有較好的抗震性能，而空腹式 src 構(gòu)件的抗震性能與普通 rc 構(gòu)件的抗震性能基本 相同。因此，這里主要研究含鋼率為 4%～8%的實腹式 src 構(gòu)件。
3.1 破壞模式和特點
src 柱在水平荷載作用下主要產(chǎn)生三種破壞模式，破壞形態(tài)按剪跨比的不同大致分為 三種。當剪跨比小于 1.5 時，src 柱發(fā)生剪切斜壓破壞，首先剪跨段產(chǎn)生許多大致平行的斜 裂縫，將混凝土分成斜向受壓短柱，鋼骨腹板此時基本處于純剪應(yīng)力狀態(tài)，最后鋼骨腹板在
近似純剪應(yīng)力狀態(tài)下達到屈服強度，剪壓區(qū)混凝土壓碎而破壞；當剪跨比為 1.5~2.5 時，src
柱在反復荷載作用下發(fā)生剪切粘結(jié)破壞，首先在最大彎矩處出現(xiàn)剪切斜裂縫或豎向粘結(jié)裂 縫，隨著荷載的增加與往復循環(huán)，粘結(jié)裂縫擴展成兩條沿型鋼翼緣的豎向粘結(jié)主裂縫，最后 裂縫處混凝土保護層剝落，剪切承載力下降，構(gòu)件破壞；當剪跨比大于 2.5 時，src 柱的承 載力往往由彎曲應(yīng)力起作用，一般發(fā)生彎曲破壞，其首先在最大彎矩截面處形成水平裂縫， 隨著荷載增加，柱底縱筋屈服，緊接著型鋼翼緣屈服，隨之腹板屈服，外圍混凝土不斷剝落， 縱筋和型鋼翼緣壓屈，最后 src 柱達到最大承載力而破壞。
3.2 與 rc 柱破壞的主要區(qū)別
試驗研究表明，src 柱比 rc 柱具有更優(yōu)越的抗震性能，其優(yōu)越性主要在于型鋼的影響。 型鋼的存在使構(gòu)件的變形能力增強，破壞時吸收的能量增大，延性也相應(yīng)得到提高。rc 柱 的最終破壞是由于壓區(qū)混凝土的壓酥，src 柱由于設(shè)置較強勁的鋼骨，壓區(qū)混凝土逐漸壓 酥后，rc 部分的承載力將向鋼骨轉(zhuǎn)移，其后期仍有相當大的變形能力來延緩破壞。可見， 無論在承載能力和剛度方面，還是在延性和耗能能力方面，src 構(gòu)件均體現(xiàn)了良好的抗震 性能，其在不同性能水平下的變形容許值也將大于傳統(tǒng) rc 結(jié)構(gòu)，這方面的研究工作值得深 入開展。
4. src 結(jié)構(gòu)功能失效的判別標準和容許變形值大小
4.1 四個性能水平及其極限狀態(tài)
目前關(guān)于結(jié)構(gòu)性能水平的劃分方法很多，美國 vision2000、fema273 和 atc-40 均將 其劃分為四種性能水平，日本和墨西哥則采取三重性能水準，參照已有的劃分標準和我國新 的“建筑工程抗震性態(tài)設(shè)計通則（試用本）”，本文按照我國抗震設(shè)計的需要和建筑損傷加重 的程度，對 src 結(jié)構(gòu)采用正常使用、暫時使用、生命安全和接近倒塌四個性能水平。
傳統(tǒng)基于力的抗震設(shè)計理論將 rc 結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)分為承載能力極限狀態(tài)和正常使用 極限狀態(tài)，基于性能的抗震設(shè)計考慮到“投資-效益”因素，從結(jié)構(gòu)受力和業(yè)主損失兩方面出 發(fā)，對應(yīng)于所提的四個性能水平，將 src 結(jié)構(gòu)的破壞極限狀態(tài)分為正常使用極限狀態(tài)、暫 時使用極限狀態(tài)、生命安全極限狀態(tài)和接近倒塌極限狀態(tài)。
4.2 不同性能水平的失效判別標準和參數(shù)
為了確定 src 框架柱在四個性能水平下的容許變形值，首先應(yīng)該能夠?qū)Ω鞣N性能水平 的損壞極限狀態(tài)進行描述，相應(yīng)的就必須建立 src 柱不同性能水平的失效判別標準和參數(shù)。 傳統(tǒng)的 rc 結(jié)構(gòu)采用層間位移角這種單一指標作為量化參數(shù)，對于 src 結(jié)構(gòu)，可以利用層 間位移角、裂縫寬度、塑形耗能、塑形轉(zhuǎn)角和延性系數(shù)等加以描述和量化。
src 壓彎構(gòu)件經(jīng)歷了混凝土開裂、裂縫延伸擴展，直到壓區(qū)混凝土剝落，受壓縱筋和 型鋼受壓翼緣屈服，承載力達到峰值的一系列過程，構(gòu)件最終以受壓區(qū)混凝土破碎作為喪失 承載力的標志。為了與上述四檔性能水平相對應(yīng)，可將其整個受力過程劃分為彈性階段、帶 裂縫工作階段、彈塑性工作階段和破壞階段。
在前述 src 柱破壞形態(tài)與剪跨比的定量關(guān)系基礎(chǔ)上，可以建立 src 柱三種破壞模式各 自的失效判別標準。經(jīng)過分析，發(fā)現(xiàn)得出的三種失效判別標準之間有很多共同點，因此可將 其歸納為統(tǒng)一的判別標準以便應(yīng)用。對于 src 柱，從開始加載到沿柱身出現(xiàn)剪切斜裂縫或 彎曲裂縫為正常使用性能階段，此為彈性工作階段，以開始出現(xiàn)斜裂縫或彎曲裂縫為正常使
用性能極限狀態(tài)；從混凝土開始出現(xiàn)裂縫到受拉鋼筋或型鋼受拉翼緣屈服為暫時使用性能階
段，此階段是帶裂縫工作階段，以受拉縱筋或型鋼翼緣屈服為暫時使用性能極限狀態(tài)；從型 鋼開始出現(xiàn)屈服到外圍混凝土剝落，縱筋壓屈且水平荷載達到最大值為生命安全性能階段， 此為彈塑性工作階段，以水平荷載達最大值為生命安全性能極限狀態(tài)；從 src 柱承載力達 最大值到混凝土保護層嚴重剝落，直至核芯混凝土發(fā)生局部破碎且承載力嚴重下降為接近倒 塌性能階段，此階段為塑形階段，以核芯混凝土發(fā)生局部破碎為接近倒塌性能極限狀態(tài)。
4.3 不同性能水平的容許變形值
結(jié)合上述判別標準，可分別以層間位移角、裂縫寬度、塑形耗能和延性系數(shù)等作為 src 結(jié)構(gòu)四個性能水平極限狀態(tài)的判別參數(shù)。考慮到其中一些指標計算的難度，并為了與我國抗 震規(guī)范的性能指標相一致，這里以層間位移角和框架柱的裂縫寬度作為各種性能水平極限狀 態(tài)的判別指標。
為了得到各種性能水平的層間位移角范圍，本文對國內(nèi)外 src 試驗柱、src 平面框架 試驗共約 90 個數(shù)據(jù)進行了統(tǒng)計分析，試驗框架柱大部分為實腹式 src 構(gòu)件，軸壓比范圍為
0.3~0.8，體積配箍率為 0.8%~2.2%。通過分析文獻[4]-[20]中試驗柱和平面框架的變形性能， 以及對各個性能水平極限狀態(tài)的層間位移角統(tǒng)計結(jié)果來看，所有試件在未開裂彈性階段的層 間位移角分布范圍為 1/400～1/185，其中 1/400 對應(yīng)的 src 柱僅有不到 4%的配鋼率且軸壓 比較高，大部分試件的彈性位移角集中在 1/350～1/200 范圍內(nèi)；僅有少數(shù)試件測到 src 柱 受拉鋼筋或型鋼屈服時的層間位移角，分布范圍為 1/120～1/100，有的學者統(tǒng)計為 1/133～
1/100，但大部分集中在 1/120 左右；所有試件均得到了 src 構(gòu)件在接近倒塌極限狀態(tài)的層 間位移角，其分布范圍為 1/53～1/11。
表 3 src 結(jié)構(gòu)各性能水平的層間位移角分布范圍及分布比
tab. 3 distribution range and proportion of inter-storey drift
正常使用階段
從上表各性能階段的層間位移角分布情況來看，src律性較好。按照各個性能水平層間位移角的分布比例，在達到一定安全保證率的情況下，將
src 框架結(jié)構(gòu)正常使用、暫時使用和接近倒塌三個性能水平極限狀態(tài)的層間位移角限值定
為 1/350、1/120 和 1/35；同時，將生命安全狀態(tài)的層間位移角限值設(shè)在 1/120 和 1/30 之間， 取為 1/75。
另外，框架柱的裂縫寬度也易于作為各種性能水平極限狀態(tài)的判別指標。文獻[4]-[20]
所做的 src 框架柱抗震性能試驗中，在對層間和柱端位移角測量的同時，考察到的柱端裂
縫寬度 在正 常使用 、暫 時使用 、生 命安全 和接 近倒塌 四個 性能水 平的 分布范 圍為
0.05~0.1mm、0.5~1mm、1~2mm 和大于 2mm。
綜上所述，本文提出的 src 框架結(jié)構(gòu)在不同性能水平時的層間位移角限值和柱端裂縫 寬度可總結(jié)為表 4。
表 4 src 框架結(jié)構(gòu)性能水平量化指標限值
tab. 4 limit value of quantitative index for src structures
5. 結(jié)論及建議
1) 提出基于性能的 src 結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計理論這一新課題，結(jié)合國內(nèi)外對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 性能水平的劃分標準，將 src 結(jié)構(gòu)的性能水平劃分為正常使用、暫時使用、生命安全和接 近倒塌四個等級，在此基礎(chǔ)上建立了 src 結(jié)構(gòu)的 10 個抗震設(shè)防目標；
2) 總結(jié)了 src 柱在不同剪跨比時的破壞形態(tài)，提出了四個性能水平的失效判別標準和 參數(shù)，建議各自的層間位移角限值分別取 1/350、1/120、1/75 和 1/35，并將對應(yīng)的柱端裂縫 寬度范圍定為 0.05~0.1mm、0.5~1mm、1~2mm 和>2mm；
3) 本文所提四個性能水平的容許變形值僅建立在少量試驗基礎(chǔ)上，還需要將試驗量測 結(jié)果和大量數(shù)值模擬結(jié)合起來，從理論上建立容許變形值的計算公式；同時，已有的 src 結(jié)構(gòu)試驗研究主要針對框架結(jié)構(gòu)，目前迫切需要開展型鋼混凝土組合件和型鋼混凝土剪力墻 的試驗研究，以便為全面實現(xiàn) src 結(jié)構(gòu)性態(tài)抗震設(shè)計提供依據(jù)。
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辦公樓設(shè)計開題報告 課題目的、意義及相關(guān)研究動態(tài)：
目的：
意義：畢業(yè)設(shè)計是對我們大學四年來所學知識的一次全面的，徹底的，綜合的考查，也是對我們在學期間的最后一次大練兵。通過這次設(shè)計，熟悉建筑設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計的全過程，熟悉相關(guān)設(shè)計規(guī)范、手冊、標準圖集以及工程實踐中常用的方法。
畢業(yè)設(shè)計對于培養(yǎng)我初步的科學研究能力，提高綜合運用所學知識份分析問題、解決問題的能力有著重要的意義。同時積極、獨立完成畢業(yè)設(shè)計也是為今后的實際工作做出必要的準備。
相關(guān)研究動態(tài)：辦公樓建筑的發(fā)展趨勢：圍繞著綠色生態(tài)和節(jié)能的主題，建筑形態(tài)會更加多樣化，功能構(gòu)成會更加豐富，更加強調(diào)人性化和令人身心愉悅的空間環(huán)境創(chuàng)造。政府行政辦公樓與其他辦公樓一樣，設(shè)計時應(yīng)充分考慮適應(yīng)性、靈活性、高效性和人性化的設(shè)計理念，以充分展示建筑功能與建筑形象的親和力與開放性，做到人及建筑與環(huán)境的和諧共處、永續(xù)發(fā)展，創(chuàng)造親切宜人的建筑形象和舒適自然的辦公環(huán)境。隨著社會的發(fā)展，生態(tài)主義、智能化、人性化、個性化、現(xiàn)代化、功能復合化辦公建筑的設(shè)計理念將是今后現(xiàn)代辦公樓的發(fā)展趨勢。
課題的主要內(nèi)容(觀點)、創(chuàng)新之處：
課題項目：邵陽市財政局辦公樓設(shè)計，主體采用框架結(jié)構(gòu)，房屋總層數(shù)5-6層，底層層高4.5m，其它各層層高3.6m，總建筑面積約為50002m
主要內(nèi)容：根據(jù)建筑物的使用要求、地理位置、朝向、體型等因素的要求，完成建筑總平面圖設(shè)計、建筑方案、結(jié)構(gòu)方案等的確定。
創(chuàng)新之處：
研究方法、設(shè)計方案或論文撰寫提綱：
研究方法：建筑物所在地區(qū)-邵陽市地震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計基本地震加速度值為0.15g;設(shè)計地震分組按第一組地區(qū)考慮可以;擬建場地類型為中軟場地土，場地平坦，Ⅱ類建筑場地，建筑等級為Ⅱ級，耐火等級為二級;結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用柱下獨立基礎(chǔ)。
1、建筑抗震采用7度設(shè)防，建筑結(jié)構(gòu)安全等級為二級，橫向水平地震作用計算采用D值法。
3、荷載作用下采用迭代法計算，活荷載作用下也采用迭代法計算，恒載和活載共同作用采用組合法計算。
設(shè)計方案或論文撰寫提綱：本設(shè)計采用的是鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，地震烈度為7級 ，屬三級框架丙類建筑。在設(shè)計中，遵循先建筑、后結(jié)構(gòu)、再基礎(chǔ)的設(shè)計過程。建筑設(shè)計以建筑設(shè)計方案為基礎(chǔ)，綜合考慮建筑的使用要求、建筑物重要性等級、地質(zhì)條件、抗震設(shè)防要求、施工條件及材料供應(yīng)情況等方面的條件，參照有關(guān)設(shè)計規(guī)范、資料的規(guī)定或建議，并通過調(diào)查研究，參考以往相近工程的經(jīng)驗。按照適用、安全、經(jīng)濟、美觀的設(shè)計原則，對建筑物的平面布置、結(jié)構(gòu)構(gòu)造等項目進行設(shè)計，包括建筑平面選擇平面柱網(wǎng)布置、平面交通組織及平面功能設(shè)計;然后考慮建筑分類、總平面布局、防火分區(qū)及安全疏散，進行防火設(shè)計;最后設(shè)計樓梯間。
力求做到建筑功能與建筑形象的親和力與開放性，創(chuàng)造親切宜人的建筑形象和舒適自然的辦公環(huán)境。設(shè)計出符合現(xiàn)代建筑風格的建筑設(shè)計方案，繪出建筑施工圖。按照設(shè)計的建筑方案和結(jié)構(gòu)設(shè)計的彈塑性理論進行結(jié)構(gòu)計算，通過手算和機算的結(jié)果，繪出結(jié)構(gòu)施工圖。
關(guān)鍵詞：高層建筑；混凝土房屋；抗震設(shè)計；抗震設(shè)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
中圖分類號：TU3文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104（2012）
在建筑工程項目建設(shè)中，設(shè)計階段是整個工程最為關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)，在設(shè)計中要考慮到多方面的因素。本文結(jié)合工作實踐對高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計進行理論上的研究，從設(shè)計理念、設(shè)計原則到設(shè)計方法進行了探討，雖然有些粗淺，希望對同行們有一定的參考作用。
地震是人類在繁衍生息、社會發(fā)展過程中遇到的一種可怕的自然災害。強烈地震常常以其猝不及防的突發(fā)性和巨大的破壞力給社會經(jīng)濟發(fā)展、人類生存安全和社會穩(wěn)定、社會功能帶來嚴重的危害。據(jù)統(tǒng)計，歷史上各種自然災害曾毀滅了世界各地 52 個城市，其中因地震而毀滅的城市有 27 個。地震之外的其它各種災害，如水災、火災、火山噴發(fā)、風災、沙災、旱災等毀滅的城市為 25 座。因此，地震占災害總數(shù)的 52%。可見地震災害確系“群害之首”。研究表明，在地震中造成人員傷亡和經(jīng)濟損失最主要的因素就是房屋倒塌及其引發(fā)的次生災害（約占 95%）。無數(shù)次的震害告訴我們，抗震設(shè)計是防御和減輕地震災害最有效、最根本的措施。
1 建筑抗震的理論分析
1.1 建筑結(jié)構(gòu)抗震規(guī)范 建筑結(jié)構(gòu)抗震規(guī)范實際上是各國建筑抗震經(jīng)驗帶有權(quán)威性的總結(jié),是指導建筑抗震設(shè)計（包括結(jié)構(gòu)動力計算,結(jié)構(gòu)抗震措施以及地基抗震分析等主要內(nèi)容）的法定性文件它既反映了各個國家經(jīng)濟與建設(shè)的時代水平，又反映了各個國家的具體抗震實踐經(jīng)驗。它雖然受抗震有關(guān)科學理論的引導,向技術(shù)經(jīng)濟合理性的方向發(fā)展，但它更要有堅定的工程實踐基礎(chǔ),把建筑工程的安全性放在首位，容不得半點冒險和不實。正是基于這種認識，現(xiàn)代規(guī)范中的條文有的被列為強制性條文，有的條文中用了“嚴禁，不得，不許，不宜”等體現(xiàn)不同程度限制性和“必須，應(yīng)該，宜于，可以”等體現(xiàn)不同程度靈活性的用詞。
1.2 抗震設(shè)計的理論 擬靜力理論。擬靜力理論是 20 世紀 10～40 年展起來的一種理論，它在估計地震對結(jié)構(gòu)的作用時，僅假定結(jié)構(gòu)為剛性,地震力水平作用在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的質(zhì)量中心上。地震力的大小當于結(jié)構(gòu)的重量乘以一個比例常數(shù)（地震系數(shù)）。反應(yīng)譜理論。反應(yīng)譜理論是在加世紀 40～60 年展起來的，它以強地震動加速度觀測記錄的增多和對地震地面運動特性的進一步了解，以及結(jié)構(gòu)動力反應(yīng)特性的研究為基礎(chǔ)，是加理工學院的一些研究學者對地震動加速度記錄的特性進行分析后取得的一個重要成果。動力理論。動力理論是 20 世紀 70-80 年廣為應(yīng)用的地震動力理論。它的發(fā)展除了基于 60 年代以來電子計算機技術(shù)和試驗技術(shù)的發(fā)展外,人們對各類結(jié)構(gòu)在地震作用下的線性與非線性反應(yīng)過程有了較多的了解，同時隨著強震觀測臺站的不斷增多，各種受損結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)記錄也不斷增多。進一步動力理論也稱地震時程分析理論，它把地震作為一個時間過程，選擇有代表性的地震動加速度時程作為地震動輸入，建筑物簡化為多自由度體系，計算得到每一時刻建筑物的地震反應(yīng)，從而完成抗震設(shè)計工作。
2 高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計
2.1 抗震措施 在對結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計中，除要考慮概念設(shè)計、結(jié)構(gòu)抗震驗算外，歷次地震后人們在限制建筑高度，提高結(jié)構(gòu)延性（限制結(jié)構(gòu)類型和結(jié)構(gòu)材料使用）等方面總結(jié)的抗震經(jīng)驗一直是各國規(guī)范重視的問題。當前，在抗震設(shè)計中，從概念設(shè)計，抗震驗算及構(gòu)造措施等三方面入手，在將抗震與消震（結(jié)構(gòu)延性）結(jié)合的基礎(chǔ)上，建立設(shè)計地震力與結(jié)構(gòu)延性要求相互影響的雙重設(shè)計指標和方法，直至進一步通過一些結(jié)構(gòu)措施（隔震措施，消能減震措施）來減震，即減小結(jié)構(gòu)上的地震作用使得建筑在地震中有良好而經(jīng)濟的抗震性能是當代抗震設(shè)計規(guī)范發(fā)展的方向。而且，強柱弱梁，強剪弱彎和強節(jié)點弱構(gòu)件在提高結(jié)構(gòu)延性方面的作用已得到普遍的認可。
2.2 抗震設(shè)計理念 我國 《建筑抗震規(guī)范》（GB50011-2001）對建筑的抗震設(shè)防提出“三水準、兩階段”的要求，“三水準”即“小震不壞，中震可修，大震不倒”。當遭遇第一設(shè)防烈度地震即低于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的多遇地震時，結(jié)構(gòu)處于彈性變形階段，建筑物處于正常使用狀態(tài)。建筑物一般不受損壞或不需修理仍可繼續(xù)使用。因此, 要求建筑結(jié)構(gòu)滿足多遇地震作用下的承載力極限狀態(tài)驗算，要求建筑的彈性變形不超過規(guī)定的彈性變形限值。當遭遇第二設(shè)防烈度地震即相當于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的基本烈度地震時，結(jié)構(gòu)屈服進入非彈性變形階段，建筑物可能出現(xiàn)一定程度的破壞。但經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用。因此，要求結(jié)構(gòu)具有相當?shù)难有阅芰Γㄗ冃文芰Γ┎话l(fā)生不可修復的脆性破壞。當遭遇第三設(shè)防烈度地震即高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的罕遇地震時，結(jié)構(gòu)雖然破壞較重，但結(jié)構(gòu)的非彈性變形離結(jié)構(gòu)的倒塌尚有一段距離。不致倒塌或者發(fā)生危及生命的嚴重破壞，從而保障了人員的安全。因此，要求建筑具有足夠的變形能力，其彈塑性變形不超過規(guī)定的彈塑性變形限值。
三個水準烈度的地震作用水平，按三個不同超越概率（或重現(xiàn)期）來區(qū)分的:多遇地震：50 年超越概率 63.2%，重現(xiàn)期 50 年；設(shè)防烈度地震（基本地震）：50 年超越概率 10%，重現(xiàn)期 475 年；罕遇地震：50 年超越概率 2%-3%，重現(xiàn)期 1641-2475 年，平均約為 2000年。對建筑抗震的三個水準設(shè)防要求，是通過“兩階段”設(shè)計來實現(xiàn)的，其方法步驟如下：第一階段：第一步采用與第一水準烈度相應(yīng)的地震動參數(shù)，先計算出結(jié)構(gòu)在彈性狀態(tài)下的地震作用效應(yīng)，與風、重力荷載效應(yīng)組合。并引入承載力抗震調(diào)整系數(shù)。進行構(gòu)件截面設(shè)計，從而滿足第一水準的強度要求；第二步是采用同一地震動參數(shù)計算出結(jié)構(gòu)的層間位移角，使其不超過抗震規(guī)范所規(guī)定的限值；同時采用相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施，保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延性、變形能力和塑性耗能，從而自動滿足第二水準的變形要求。第二階段:采用與第三水準相對應(yīng)的地震動參數(shù)，計算出結(jié)構(gòu)（特別是柔弱樓層和抗震薄弱環(huán)節(jié)）的彈塑性層間位移角，使之小于抗震規(guī)范的限值。并采用必要的抗震構(gòu)造措施，從而滿足第三水準的防倒塌要求。
2.3 抗震設(shè)計方法 我國的《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2001）對各類建筑結(jié)構(gòu)的抗震計算應(yīng)采用的方法作了以下規(guī)定：高度不超過 40m，以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的結(jié)構(gòu)，以及近似于單質(zhì)點體系的結(jié)構(gòu)，可采用底部剪力法等簡化方法；除 1 款外的建筑結(jié)構(gòu)，宜采用振型分解反應(yīng)譜方法；特別不規(guī)則的建筑、甲類建筑和限制高度范圍的高層建筑，應(yīng)采用時程分析法進行多遇地震下的補充計算，可取多條時程曲線計算結(jié)果的平均值與振型分解反應(yīng)譜法計算結(jié)果的較大值。
3 結(jié)語
要使工程建設(shè)真正達到能夠減輕以至避免地震災害，把握好抗震設(shè)計關(guān)是減輕地震災害的根本措施。
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關(guān)鍵詞：建筑方案設(shè)計；建筑物抗震；作用分析
中圖分類號： TU2 文獻標識碼： A
前言:在建筑方案設(shè)計中，建筑物的抗震設(shè)計是一個非常重要的環(huán)節(jié)，它和人們的生產(chǎn)生活有著非常密切的關(guān)系。現(xiàn)有的研究和經(jīng)驗表明，在建筑方案設(shè)計中全面貫徹抗震設(shè)計的主要內(nèi)容，將二者結(jié)合到一起，能夠有力的提高建筑物的抗震能力。
1、建筑方案設(shè)計在建筑抗震設(shè)計中的幾個主要設(shè)計問題分析
1.1建筑體型設(shè)計問題
建筑體型包括建筑的平面形狀和立體的空間形狀的設(shè)計。震害表明，許多平面形狀復雜，例如平面上的外凸和凹進、側(cè)翼的過多伸懸、不對稱的側(cè)翼布置等在地震中都遭到了不同程度的破壞。海城地震和唐山地震中有不少這樣的震例。而平面形狀簡單規(guī)則的建筑（包括單
層和多層建筑）在地震中都未出現(xiàn)較重的破壞；有的甚至保持完好無損。沿高度立體空間形狀上的復雜ss和不規(guī)則，例如相鄰單元的高差過大、出屋面建筑部分的高度過高、有的建筑裝飾懸伸過大過高，這些沿高度形狀上的變化，在地震時都會造成震害，特別是在建筑結(jié)構(gòu)剛度發(fā)生突變的部位更易產(chǎn)生破壞。在歷次地震中工業(yè)與民用建筑都有此類震例。
所以，在建筑體型的設(shè)計中，應(yīng)盡可能的使平面和空間的形狀簡潔、規(guī)則；在平面形狀上，矩形、圓形、扇形、方形等對抗震來說，都是較好的體型。盡可能少做外凸和內(nèi)凹的體形，盡可能少做不對稱的側(cè)翼和過長的伸翼，在體型布置上盡可能使建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度
比較均勻地分布，避免產(chǎn)生因體形不對稱導致質(zhì)量與剛度不對稱而引起建筑物在地震時發(fā)生對抗震極不利的扭轉(zhuǎn)反應(yīng)。在建筑方案設(shè)計中，特別是高層建筑的建筑方案設(shè)計中，為了建筑立面美觀和藝術(shù)上創(chuàng)意，復雜的建筑體型是難以避免的，但是，在設(shè)計時一定要把建筑藝術(shù)、建筑使用功能同結(jié)構(gòu)抗震安全很好的地結(jié)合起來。
1.2 建筑平面布置設(shè)計問題
建筑物的平面布置在建筑方案設(shè)計中是十分重要的部分，它直接反映建筑的使用功能和要求。柱子的距離，內(nèi)墻的布置，空間活動面積的大小，通道和樓梯的位置，電梯井的布置，房間的數(shù)量和布置等等，都要在建筑的平面布置圖上明確下來；而且，由于建筑使用功能的不同，每個樓層的布置有可能差異很大。因此，這就帶來一個建筑平面布置的多樣化如何同時考慮結(jié)構(gòu)抗震要求的問題。一個比較突出的問題是，建筑平面上的墻體（包括填充墻、內(nèi)隔墻、有相應(yīng)強度和剛度的非承重內(nèi)隔墻）布置不對稱；墻體與柱的分布不對稱，不協(xié)調(diào)；造成建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量與剛度在平面上分布的不對稱，不協(xié)調(diào)；使建筑物在地震時產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)地震作用，對抗震很不利。根據(jù)抗震設(shè)計審查結(jié)果統(tǒng)計，有的城市在建筑平面布置上不合理的達17%，在墻體設(shè)置上不符合抗震要求的達24%。
1.3地展力問題
在高層建筑方案設(shè)計中，除了考慮垂直荷載和水平荷載外，還要考慮地展力。往往由水平地震力產(chǎn)生的內(nèi)力，成為設(shè)計控制的主要因素。高層建筑的結(jié)構(gòu)體系有多種，當?shù)卣鹆叶鹊陀?度時，只要建筑物體型合理。垂直剛度均勻，九層以下的高層建筑，仍可采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。然而，由于高層建筑結(jié)構(gòu)體系自身的柔性較大。加上設(shè)計師在建筑方案設(shè)計時因商業(yè)要求，無法建筑結(jié)構(gòu)上進行合理的設(shè)計，從而引起建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，造成這類建筑抗震性能先天不足，加上臨街一面底層抗震墻設(shè)簧減少，引起底層的側(cè)移剛度比縱橫墻較多的第二層要小，這種結(jié)構(gòu)的建筑物其地震傾覆力矩主要由鋼筋砼框架柱承擔，使得底層鋼筋砼框架柱的承載能力大為降低，當?shù)卣饡r，因為下柔上剛，從而危及整座建筑的安全。如何才能克服這些閑難就是建筑方案設(shè)計者所面臨問題。
1.4 缺乏理論指導和經(jīng)驗
建筑抗震設(shè)計中缺乏科學規(guī)范的理論指導，缺乏實際經(jīng)驗的積累；我國對地質(zhì)地震的認識尚不夠完善，對地震的成因，預測，防治研究不夠深入，地震防治規(guī)范不夠科學。因此，在進行建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計時候，缺乏一定的科學依據(jù)，或依據(jù)的是不完善的理論。因此，難以在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中完美融合防震設(shè)計理念。設(shè)計中，沒有能夠深入研究地震對建筑結(jié)構(gòu)破壞的層次和順序，難以做到重視主體的設(shè)計而兼顧細節(jié)問題。沒有能根據(jù)實際情況靈活變通的運用抗震設(shè)計準則。
2、建筑方案設(shè)計和抗震設(shè)計的關(guān)系分析
建筑方案設(shè)計對建筑抗震起重要的基礎(chǔ)作用。建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計難以對建筑方案設(shè)計有很大的改動，建筑方案設(shè)計已經(jīng)初步形成了，建筑結(jié)構(gòu)就必須按照原則服從建筑方案設(shè)計的要求。設(shè)計師在建筑方案能夠全面的考慮到抗震設(shè)計的要求，那么結(jié)構(gòu)設(shè)計人員按照建筑方案
對結(jié)構(gòu)部件進行科學、合理的布置，保證建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量與結(jié)構(gòu)剛度均勻分布，結(jié)構(gòu)受力和結(jié)構(gòu)變形共同協(xié)調(diào)，提高建筑結(jié)構(gòu)抗震性能和抗震承載能力；如果建筑方案沒有考慮到抗震的要求，直接給結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計帶來更大的難題，建筑布局設(shè)計限制結(jié)構(gòu)抗震布局設(shè)計。為了進
一步提高結(jié)構(gòu)部件抗震承載能力，就必須增大結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面面積，這樣又會造成很多不必要的浪費。所以，在建筑抗震設(shè)計的過程中建筑單位要對建筑體型設(shè)計、建筑平面布置設(shè)計、屋頂建筑抗震設(shè)計等問題加以關(guān)注。
3、在建筑方案設(shè)計中考慮抗震問題的作用
3.1體型設(shè)計中能夠避免質(zhì)量和剛度分布不均
建筑體型包括建筑的平面形狀和主體的空間形狀的設(shè)計。震害表明，許多平面形狀復雜，如平面上的外凸和凹進、側(cè)翼的過多伸懸、不對稱的側(cè)翼布置等在地震中都遭到了不同程度的破壞。唐山地震就有不少這樣的震例。平面形狀簡單規(guī)則的建筑在地震中未出現(xiàn)較重的破壞，有的甚至保持完好無損。沿高度立體空間形狀上的復雜和不規(guī)則在地震時都會造成震害。特別是在建筑結(jié)構(gòu)剛度發(fā)生突變的部位更易產(chǎn)生破壞。因此在建筑體型的設(shè)計中，應(yīng)盡可能地使平面和空間的形狀簡潔、規(guī)則：在平面形狀上，矩形、圓形、扇形、方形等對抗震來說都是較好的體型。盡可能少做外凸和內(nèi)凹的體型，盡可能少做不對稱的側(cè)翼和過長的伸翼。在體型布置上盡可能使建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度比較均勻地分布，避免產(chǎn)生因體型不對稱導致質(zhì)量與剛度不對稱的扭轉(zhuǎn)反應(yīng)。
3.2屋頂建筑的抗震設(shè)計作用
屋頂建筑的抗震設(shè)計人員常被人們忽視，這是因為屋頂并不是結(jié)構(gòu)承重的重要部分。所以人們并不重視這一方面的設(shè)計。事實上恰恰相反。屋頂建筑是建筑方案設(shè)計的非常重要的一部分，根據(jù)現(xiàn)在一些地震的破壞來看。屋頂建筑是地震破壞最嚴重的地方之一。在這一部
分的設(shè)計中應(yīng)該盡量降低屋頂建筑的高度，在材質(zhì)上選擇用高強輕質(zhì)的建筑材料和輕型的建筑造型，保證屋頂建筑的結(jié)構(gòu)質(zhì)量和剛度的均勻分布，這樣就能保證地震作用沿結(jié)構(gòu)方向的均勻傳遞。同時在設(shè)計的過程中，要注意屋頂建筑與整體建筑的重心應(yīng)該保持一致，這樣能
夠顯著提高屋頂建筑的抗震穩(wěn)定性。減少地震過程中扭轉(zhuǎn)、變形等情況對建筑物自身的破壞。
結(jié)語：
總之，建筑方案設(shè)計在建筑的抗震設(shè)計中非常重要，二者之間有著非常密切的關(guān)系。因此，對于建筑方案的抗震設(shè)計，我們要有足夠的重視并且使其能夠發(fā)揮它的作用。從而保證建筑的抗震能力，保障人們的生命財產(chǎn)安全。
參考文獻：
[1]蔣山.淺談建筑方案設(shè)計在建筑抗震設(shè)計中的作用，[期刊論文]中國房地產(chǎn)業(yè)，2011年10 期
【關(guān)鍵詞】抗震 概念設(shè)計 整體穩(wěn)定性
中圖分類號：S611 文獻標識碼： A
建筑物結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計一般來說有建筑方面的概念設(shè)計和結(jié)構(gòu)方面的概念設(shè)計，它們之間相互影響、相互協(xié)調(diào)、相互結(jié)合。結(jié)構(gòu)概念設(shè)計就是以工程概念為依據(jù)從有利于提高結(jié)構(gòu)抗震力的概念上，用符合工程客觀規(guī)律和本質(zhì)的方法，對所設(shè)計的對象做宏觀的控制，目的就是在初步設(shè)計前為所這幾的工程項目設(shè)計一個概念性的總體方案和宏觀的控制。近年來，結(jié)構(gòu)工程師將概念設(shè)計應(yīng)用于實際工程中取得了很好的效果。同時隨著建筑業(yè)的發(fā)展，建筑的體型、功能的日新月異 的變化與要求，我們發(fā)現(xiàn) 89抗震規(guī)范中規(guī)定的概念設(shè)計內(nèi)容不夠全面。2010年 1月實施的 GB50 0 1 1 - 2 0 10《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》 （以下簡稱新抗震規(guī)范 ）對概念設(shè)計的要求作了更全 面、更符合實際的規(guī)定，尤其是增加了“不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計”，使得概念設(shè)計在工 程中的應(yīng)用更具體更明確地落到實處，切實提高了結(jié)構(gòu)的抗震能力。“概念設(shè)計”愈來愈受 到國內(nèi)外工程界的普遍重視。
地震具有隨機性、不確定性和復雜性，要準確預測建筑物所遭遇地震的特性和參數(shù)，目前是很難做到的。而建筑物本身又是一個龐大復雜的系統(tǒng)，在遭受地震作用后其破壞機理和破壞過程十分復雜。且在結(jié)構(gòu)分析方面，由于未能充分考慮結(jié)構(gòu)的空間作用、非彈性性質(zhì)、材料時效、阻尼變化等多種因素，也存在著不確定性。因此，結(jié)構(gòu)工程抗震問題不能完全依賴“計算設(shè)計”解決。應(yīng)立足于工程抗震基本理論及長期工程抗震經(jīng)驗總結(jié)的工程抗震基本概念，從“概念設(shè)計”的角度著眼于結(jié)構(gòu)的總體地震反應(yīng)，按照結(jié)構(gòu)的破壞過程，靈活運用抗震設(shè)計準則，全面合理地解決結(jié)構(gòu)設(shè)計中的基本問題，既注意總體布置上的大原則，又顧及到關(guān)鍵部位的細節(jié)構(gòu)造，從根本上提高結(jié)構(gòu)的抗震能力。
一、概念設(shè)計的主要內(nèi)容
1.選擇有利場地。造成建筑物震害的原因是多方面的，場地條件是其中之一。由于場地因素引起的震害往往特別嚴重，而且有些情況僅僅依靠工程措施來彌補是很困難的。因此，選擇工程場址時，應(yīng)進行詳細勘察，搞清地形、地質(zhì)情況，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(jīng)濟損失的建筑物。
2.對建筑抗震有利的地段，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。建造于這類場地上的建筑一般不會發(fā)生由于地基失效導致的震害，從而可從根本上減輕地震對建筑物的影響。對建筑抗震不利的地段，就地形而言，一般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(zhì)的陡坡、河岸和邊坡的邊緣；就場地土質(zhì)而言，一般是指軟弱土、易液化土、故河道、斷層破碎帶、暗埋塘浜溝谷或半挖半填地基等，以及在平面分布上成因、巖性、狀態(tài)明顯不均勻的地段。采用合理的建筑平立面。建筑物的動力性能基本上取決于其建筑布局和結(jié)構(gòu)布置。建筑布局簡單合理，結(jié)構(gòu)布置符合抗震原則，就能從根本上保證房屋具有良好的抗震性能。
經(jīng)驗表明，簡單、規(guī)則、對稱的建筑抗震能力強，在地震時不易破壞；反之，如果房屋體形不規(guī)則，平面上凸出凹進，立面上高低錯落，在地震時容易產(chǎn)生震害。而且，簡單、規(guī)則、對稱結(jié)構(gòu)容易準確計算其地震反應(yīng)，可以保證地震作用具有明確直接的傳遞途徑，容易采取抗震構(gòu)造措施和進行細部處理。
3.選擇合理的結(jié)構(gòu)形式。抗震結(jié)構(gòu)體系是抗震設(shè)計應(yīng)考慮的關(guān)鍵問題。按結(jié)構(gòu)材料分類，目前主要應(yīng)用的結(jié)構(gòu)體系有砌體結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼-混凝土結(jié)構(gòu)等；按結(jié)構(gòu)形式分類，目前常見的有框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)、簡體結(jié)構(gòu)等。結(jié)構(gòu)體系的確定受到抗震設(shè)防烈度、建筑高度、場地條件以及建筑材料、施工條件、經(jīng)濟條件等諸多因素影響，是一個綜合的技術(shù)經(jīng)濟問題，需進行周密考慮確定。抗震規(guī)范對建筑結(jié)構(gòu)體系主要有以下規(guī)定：①結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑；②結(jié)構(gòu)體系宜具有多道抗震防線，應(yīng)避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞而導致整個體系喪失抗震能力或?qū)χ亓奢d的承載能力；③結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具有必要的抗震承載力，良好的變形能力和耗能能力；④結(jié)構(gòu)體系宜具有合理的剛度和承載力分布，避免因局部削弱或突變形成薄弱部位，產(chǎn)生過大的應(yīng)力集中或塑性變形集中，對可能出現(xiàn)的薄弱部位，應(yīng)采取措施提高抗震能力；⑤結(jié)構(gòu)在兩個主軸方向的動力特性宜相近，在結(jié)構(gòu)布置時，應(yīng)遵循平面布置對稱、立面布置均勻的原則，以避免質(zhì)心和剛心不重合而造成扭轉(zhuǎn)振動和產(chǎn)生薄弱層。
4.提高結(jié)構(gòu)的延性。結(jié)構(gòu)的延性可定義為結(jié)構(gòu)在承載力無明顯降低的前提下發(fā)生非彈性變形的能力。結(jié)構(gòu)的延性反映了結(jié)構(gòu)的變形能力，是防止在地震作用下倒塌的關(guān)鍵因素之一。結(jié)構(gòu)良好的延性有助于減小地震作用，吸收與耗散地震能量，避免結(jié)構(gòu)倒塌。而結(jié)構(gòu)延性和耗能的大小，取決于構(gòu)件的破壞形態(tài)及其塑化過程，彎曲構(gòu)件的延性遠遠大于剪切構(gòu)件，構(gòu)件彎曲屈服直至破壞所消耗的地震輸入能量，也遠遠高于構(gòu)件剪切破壞所消耗的能量。因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)力求避免構(gòu)件的剪切破壞，爭取更多的構(gòu)件實現(xiàn)彎曲破壞。始終遵循“強柱弱梁，強煎弱彎、強節(jié)點、弱錨固”原則。構(gòu)件的破壞和退出工作，使整個結(jié)構(gòu)從一種穩(wěn)定體系過渡到另外一種穩(wěn)定體系，致使結(jié)構(gòu)的周期發(fā)生變化，以避免地震卓越周期長時間持續(xù)作用引起的共振效應(yīng)。
5.確保結(jié)構(gòu)的整體性。結(jié)構(gòu)是由許多構(gòu)件連接組合而成的一個整體，并通過各個構(gòu)件的協(xié)調(diào)工作來有效地抵抗地震作用。若結(jié)構(gòu)在地震作用下喪失了整體性，則結(jié)構(gòu)各構(gòu)件的抗震能力不能充分發(fā)揮，這樣容易使結(jié)構(gòu)成為機動體而倒塌。因此，結(jié)構(gòu)的整體性是保證結(jié)構(gòu)各個部分在地震作用下協(xié)調(diào)工作的重要條件，確保結(jié)構(gòu)的整體性是抗震概念設(shè)計的重要內(nèi)容。為了充分發(fā)揮各構(gòu)件的抗震能力，確保結(jié)構(gòu)的整體性，在設(shè)計的過程中應(yīng)遵循以下原則：①結(jié)構(gòu)應(yīng)具有連續(xù)性。結(jié)構(gòu)的連續(xù)性是使結(jié)構(gòu)在地震作用時能夠保持整體的重要手段之一。②保證構(gòu)件間的可靠連接。提高建筑物的抗震性能，保證各個構(gòu)件充分發(fā)揮承載力，關(guān)鍵的是加強構(gòu)件間的連接，使之能滿足傳遞地震力時的強度要求和適應(yīng)地震時大變形的延性要求。③增強房屋的豎向剛度。在設(shè)計時，應(yīng)使結(jié)構(gòu)沿縱、橫2個方向具有足夠的整體豎向剛度，并使房屋基礎(chǔ)具有較強的整體性，以抵抗地震時可能發(fā)生的地基不均勻沉降及地面裂隙穿過房屋時所造成的危害。
6、計算結(jié)果的校核。一般來說，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，我們通常計算軟件來進行結(jié)構(gòu)分析，這就需要設(shè)計人員對自己簡化的結(jié)構(gòu)模型要進行合理性的分析，是否和實際受力模型一致，而最初的概念設(shè)計就顯得尤為重要，只有這樣，在進行準確分析判斷之后，方可用于實際工程
7、抗震構(gòu)造措施。可以說，合理的抗震概念設(shè)計會簡化抗震計算過程，而構(gòu)造措施則是對概念設(shè)計的補充。“強柱弱梁”“強剪弱彎”都是抗震概念概念設(shè)計的精髓。所以無論是什么結(jié)構(gòu)類型，規(guī)范中都明確了在不同的抗震等級中，所應(yīng)滿足的構(gòu)造措施，這些都是一個結(jié)構(gòu)是否安全的有力保障。
二、抗震概念與設(shè)計計算的具體規(guī)定
新抗震規(guī)范已將設(shè)計中常出現(xiàn)的問題做出了具體規(guī)定。
1．體形復雜的建筑不一概提倡設(shè)防震縫。
2．對規(guī)則結(jié)構(gòu)與不規(guī)則結(jié)構(gòu)做出了定量的劃分。并用強制性條文對建筑師的建 筑設(shè)計方案提出了限制。如第 3 . 4. 1條規(guī)定，“建筑設(shè)計應(yīng)符合抗震概念設(shè)計的要求，不應(yīng)采用嚴重不規(guī)則的方案”。
3．予應(yīng)力混凝土的抗側(cè)力構(gòu)件，應(yīng)配有足夠的非予應(yīng)力鋼筋。
4．非結(jié)構(gòu)構(gòu)件與其結(jié)構(gòu)主體的連接，應(yīng)進行抗震設(shè)計，如幕墻、附屬機械、電氣設(shè)備系統(tǒng) 支座和連接等需符合地震時對使用功能的要求。
5．投資方愿意通過增加投資來提高安全要求的抗震建筑，采用隔震和消能減震設(shè)計。
6．結(jié)構(gòu)材料的選用應(yīng)減少材料的脆性，優(yōu)先采 用延性、韌性和可焊性較好的鋼筋和規(guī)定強度等級范圍內(nèi)的混凝土。
通過執(zhí)行新抗震規(guī)范中的各項規(guī)定，來保證抗震概念設(shè)計的完成 ；通過遵循抗震概念設(shè)計的原則，使建筑物具有可靠的抗震性能。概念設(shè)計決定建筑物的抗震性能，如果概念設(shè)計不適宜于抗震，那么不管多“精密”的計算也無濟于事。當然，在做好概念設(shè)計的基礎(chǔ)上也要認真計算做好定量分忻。
三、對自己將來工作的要求
了解未來抗震新思路. 如前所述，目前為減輕災害所采取的措施都偏重于提高結(jié)構(gòu)自身的承載能力和變形能力，從而耗散地震能量避免建筑的倒塌。這種做法可以說一種比較被動的的辦法，存在著造價高、構(gòu)造復雜，施工難度大等特點。既然破壞能力來自于地面，通過基礎(chǔ)向上部結(jié)構(gòu)傳遞，那么若在基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)之間增加一個“能量耗散層”以阻隔或減少地震能量向上傳遞，就能大大減輕地震隊建筑物的損壞程度。我國的地震實例也印證了是可行的，1996年邢臺地震，大量民屋倒塌，但其中幾棟土坯房幾乎沒有被破壞，經(jīng)過考察，原因在于基礎(chǔ)墻體里鋪設(shè)厚約30mm的蘆葦桿防潮層，起到了減震效果。為避免它給人類帶來大的災難，要求結(jié)構(gòu)工程師根據(jù)新抗震規(guī)范運用好抗震概念設(shè)計。做到 :1 .結(jié)構(gòu)功能與外部條件一致 ;2 .充分發(fā)展 先進的設(shè)計理念 ;3 .發(fā)揮結(jié)構(gòu)的功能并取得與經(jīng)濟的協(xié)調(diào) ;4.更好地解決構(gòu)造處理 ;5. 利用定量的計算進行抗震分忻 ;6.用概念來判斷計算的合理性。客觀事物是多種多樣的,而且都是在不斷地變化，因此對不同的客觀事物有不同的概 念，隨著事物認識的不斷發(fā)展，概念也在不斷的發(fā)展變化，做好工程結(jié)構(gòu)概念設(shè)計，有著很重要的意義。
結(jié)語：汶川大地震，玉樹大地震以及近年來全國各地頻發(fā)的一系列地震，對建筑物的抗震敲響了警鐘，建筑抗震必須再次引起我們的高度重視。本文對建筑抗震的概念設(shè)計進行了研究分析。對建筑抗震概念設(shè)計的重要性進行了闡述并提出了一系列相應(yīng)的措施。在提高結(jié)構(gòu)整體的抗震性能分析時，又融入了新的抗震設(shè)計思路，為工程設(shè)計人員在今后的工程設(shè)計中提供了一些思路，僅同行參考。
參考文獻：
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【3】李衛(wèi)紅 加強建筑抗震設(shè)計的重要性
