導語：如何才能寫好一篇抗震設計的基本原則，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：建筑結構；抗震設計；問題

隨著社會的發(fā)展，各類建筑的興起，而地震給我們帶來的危害也日益增長。地震不僅會給人們帶來生命危害還會給人們的財產帶來巨大的損失，地震是難以把握有很強的復雜性與不確定性的隨機振動，若想準確的預測地震的特性及參數(shù)很難做到，因此，建筑結構抗震能力尤為重要。本文結合研究及設計實踐，提出了一些關于建筑抗震設計的意見。

1、建筑結構抗震設計的重點問題

1.1抗震場所的選擇

要避免抗震危險地段選擇有利抗震的場所，切記要避開軟弱土、液化土、河岸的邊坡邊緣等不利于抗震的場所，若無法避開，則需要對這樣的場所實施抗震加強措施。在進行設計之前要根據(jù)工程的需要，對周邊地區(qū)的地震活動進行資料收集，做出綜合評價，嚴格依照抗震設防的類別，加強地基及上部的整體性。同時，同一結構單元的設置應在性質相同的地基土上，應同樣選用天然地基或同樣選用樁基，不可部分選用天然地基部分選用樁基。若地基有軟弱粘性土，液化土或嚴重不均勻土層時，宜對基礎進行整體性和剛度的加強；如果地震發(fā)生時產生了滑動，要與之實施相應的地基穩(wěn)定措施。

1.2合理的選擇建筑結構體系

合理的建筑結構體系設計是很重要的，結構的選擇會直接影響到建筑的安全性，建筑布局簡單合理，結構布置符合抗震原則能確保房屋有良好的抗震性能。一般而言，建筑結構體系的選擇有以下幾個要求：第一，建筑要盡可能的避免由局部結構問題導致整個結構的抗震能力。要盡可能避免由部分結構而影響整個的抗震能力，抗震設計應具有一定的內力重分配，這樣，即使發(fā)生地震也不至于引起由部分構件停止工作而影響其他構件的負荷承載力；第二，建筑結構體系應具備良好的形變能力，承載能力強同時能消耗地震量的能力，這樣就能起到減小地震損害消耗地震能量的作用；第三，建筑結構體系的計算圖要明確，地震作用的傳遞要科學。在此，水平荷載的布置要均勻，豎向荷載的布置要豎向構件在垂直重力荷載的狀況下；樓屋蓋梁的布置要將重力負荷通過最短路徑傳遞到豎向的墻構件；轉換結構的布置要使上部結構想豎向傳遞轉換；最后，一定的強度剛度也是建筑結構體系所需具備的。強度及剛度的分布應經過科學的計算，避免由局變產生的變形集中。同時，節(jié)點的保護在框架結構中尤為重要，保證其不被破壞是基本的要求，底層柱底的塑性鉸應分散使用，應為底層柱底的塑性形成較晚，對于有明顯薄弱的部分要提高其抗震能力。在我國，達到抗側力主體結構的對稱就稱為結構對稱性。結構的規(guī)則性通常體現(xiàn)在：第一，建筑物主體的抗側力結構的兩個主軸方向的剛度及變形特性都應該是相似的，同一主軸的方向各片抗側力的剛度要均勻；第二，為了防止建筑物的突變，建筑主體抗側力的結構往往豎向斷面是均勻的，防止突變。

1.3重視建筑平面的規(guī)則性

在布置建筑的立面、平面的時候，要注意一下幾點；第一，合理的平面布置，建筑物的平立面布置規(guī)劃、對稱、質量與剛度均勻變化，避免樓層錯層。要盡可能避免由部分結構而影響整個的抗震能力，對體形復雜的建筑物合理設置變形縫；第二，要遵循設計的基本原則，遵循相應的建筑設計方案。同時，抗震設計的規(guī)定要明確，對于不同的建筑結構應進行相應的空間結構計算。對不同形式的樓板也應該進行相應的實際剛度計算；第三，對于相對較薄弱的部分應該乘以內力增大系數(shù)，在相關的彈塑性變性分析的時候要嚴謹，對于薄弱部分要進行相應的增強措施。同時，房屋是由橫、縱向承重構件和樓蓋組成的具有空間剛度的結構體系，整個空間結構的剛度和整體穩(wěn)定性也影響了建筑的抗震能力。對橫、縱向構件的設計也是要嚴謹?shù)淖裱O計的基本原則的。

2、提高建筑結構抗震能力的建議

建筑結構抗震設計是專家們在對大量的建筑地震震害的實例中進行分析及歸納與總結。抗震設計在建筑結構中起到至關重要的作用。因此要重復重視建筑結構的抗震能力。有效的提高建筑結構的抗震能力要從以下幾個方面入手：

2.1合理的布局地震外力能量的傳遞吸收途徑

建筑物的布局將影響建筑的動力性，合理的布局才會對地震外力能量進行有效的傳遞，若支柱、墻。梁維持在一個平面中，就能建立起雙向抗側力體系，所以對地震外力能量的傳遞吸收途徑進行合理的布局尤為重要。由于地震作用的影響建筑物呈彎剪破壞并且塑形屈服最好產生在墻的底部。連梁在梁端塑性屈服的同時還會有較強的變形能力。在墻斷抗震作用的發(fā)揮在最大限度的時候要遵循“強墻弱梁”的基本原則，從而提高墻肢的承載力，以來最大限度的防止墻肢剪切遭受的破壞，使建筑結構的抗震能力得到增強。

2.2嚴格遵守抗震等級對梁、柱、墻的節(jié)點實施相應的抗震構造措施

磚混結構的水平圈梁應沿樓板標高設置，這樣會加強內外墻的連接，使房屋的整體性增強。同時，圈梁能有效地約束預制板的散落，降低了磚墻出平面的倒塌的可能性。在墻的橫、縱兩個方向布置適當?shù)臋M、縱墻混合承重會增強空間剛度和整體性，有利于承受橫、縱兩個方向的水平地震作用，也利于抗彎抗剪。另外，在布置墻體時盡量采用縱墻貫通的平面布置，若縱墻無法貫通時，最好在縱墻交接處進行加強措施。若促使鋼筋砼在受地震作用影響時具備一定的承載力及延展性，要遵循“強柱弱梁”、“強剪弱彎”的設計基本原則，科學的選擇截面尺寸，合理的控制柱的軸壓比，滿足構件的配筋要求，對節(jié)點進行相應的措施也是尤為重要的。

2.3設置多道的防震線

第一道防線就是在抗震結構的體系中受到地震作用影響，一些延性好的構件在要達到屈服時所扮演的，第二、第三道防線就是在第一道防線屈服之后開始屈服的多道抗震防線，與此同時?？拐鸢踩谶@樣的結構體系中能發(fā)揮重要的作用及功效。這就是多道防震線的設置。多道防震線的設置能有效的緩解建筑物的共振現(xiàn)象，減小地震帶來的破壞作用。

總而言之，我國通過對建筑結構抗震設計的長期研究逐步總結出了一套具有自身特色的抗震設計方法，這套方案正處于發(fā)展中，有一些的不足還需要我們在工作中逐步完善。要想提高建筑結構的抗震能力我們就應該嚴格遵守相關原則要求，并對其進行嚴謹?shù)目茖W分析，實施科學設計，真正的使建筑具備較強的抗震能力。實現(xiàn)“小震不壞，中震可修，大震不倒”的目的。同時，近年來的科學技術的快速發(fā)展進步，設計師的水平也隨之不斷提高，我們要堅信如此。這樣，我們國家的工程抗震設計將會向著更高更遠的方向發(fā)展。

參考文獻：

[1] 章明.高層建筑結構抗震設計的方法研究[J]江西建材，2012，（04）：89-90.

[2] 李淑彥.建筑結構抗震設計[J].門窗，2012，（08）：70-71.

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【關鍵詞】多遇地震；設防地震；罕遇地震；基本烈度

當結構工程師設計一般的結構時，往往要求結構在規(guī)定荷載作用下處于或基本處于彈性工作階段，結構設計要有足夠的強度，保證安全，又要有足夠的剛度，保證結構的變形在使用許可范圍之內。例如，我們設計樓板或梁時，在豎向恒載及活載作用下，除了必須滿足強度要求外，其撓度變形也必須控制在許可范圍之內，從而使之在使用功能上和外觀上均能滿足要求。又如，在設計高聳結構時，設計者將會考慮在大風作用下結構依然保持彈性狀態(tài)?？傊Y構抵御一般的荷載作用時，設計者必須遵循的基本原則是使結構在預期荷載作用下保持在或基本保持在彈性工作狀態(tài)，結構內力的分析與設計一般采用彈性分析方法。在實際工程中，按照這樣原則設計出來的結構，如果沒有遇到特別的情況，在預期的荷載作用下，極少出現(xiàn)嚴重破壞、過度變形等不正常狀態(tài)。

而地震作用則不同，由于地震本身的隨機性很強，在某一地區(qū)，在某一基準期內，可能出現(xiàn)的最大地震動是一個隨機變量，事先無法預知。相對于上述荷載，地震動的影響次數(shù)少，作用時間短，各次地震的強度差異很大。若要求在各種強度地震動下，結構仍然保持彈性狀態(tài)是很不經濟的，甚至是不可能的。因此，結構的抗震設計與結構抵御其他荷載作用的設計是不同的，對于結構工程師而言，在進行工程抗震設計時，必須要清楚地震作用有別于其他荷載的特殊情況，進而準確理解與把握符合這一特殊情況的結構設計基本原則，即結構抗震設計思想。

《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011-2010第1.0.1條規(guī)定：“為貫徹執(zhí)行國家有關建筑工程、防震減災的法律法規(guī)并實行以預防為主的方針，使建筑經抗震設防后，減輕建筑的地震破壞，避免人員傷亡，減少經濟損失，制定本規(guī)范。按本規(guī)范進行抗震設計的建筑，其基本的抗震設防目標是：當遭受低于本地區(qū)抗震設防烈度的多遇地震影響時，主體結構不受損壞或不需修理可繼續(xù)使用，當遭受相當于本地區(qū)抗震設防烈度的設防地震影響時，可能發(fā)生損壞，但經一般性修理仍可繼續(xù)使用，當遭受高于本地區(qū)抗震設防烈度的罕遇地震影響時，不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴重破壞”。作為抗震設計規(guī)范的第一條規(guī)定，其目的是為了明確建筑抗震設防的政策、方針及基本目的，同時，給出了現(xiàn)階段抗震設計的基本思想，即抗震設防目標問題。我國現(xiàn)行《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011-2010仍以“三個水準”為抗震設防目標。即通常所說的“小震不壞、中震可修、大震不倒”。

我國現(xiàn)行《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011-2010對抗震設防標準作了如下一些規(guī)定：

（1）在遭受本地區(qū)規(guī)定的基本烈度地震影響時，建筑（包括結構和非結構部分）可能有損壞，但不致危及人民生命和生產設備的安全，不需修理或稍加修理即可恢復使用；

（2）在遭受較常遇到的、低于本地區(qū)規(guī)定的基本烈度的地震影響時，建筑不損壞；

（3）在遭受預估的、高于基本烈度的地震影響時，建筑不致倒塌或發(fā)生危及人民生命財產的嚴重破壞。

上述三點規(guī)定可概述為“小震不壞、中震可修、大震不倒”這樣一句話。

按照上述抗震設防思想，從結構受力角度看，當建筑遭遇第一水準烈度地震（小震）時，結構應處于彈性工作狀態(tài)，可以采用彈性體系動力理論進行結構和地震反應分析，滿足強度要求，構件應力完全與按彈性反應譜理論分析的計算結果相一致；當建筑遭遇第二水準烈度地震（中震）時，結構越過屈服極限，進入非彈性變形階段，但結構的彈塑性變形被控制在某一限度內，震后殘留的永久變形不大；當建筑遭遇第三水準烈度地震（大震）時，建筑物雖然破壞比較嚴重，但整個結構的非彈性變形仍受到控制，與結構倒塌的臨界變形尚有一段距離，從而保障了建筑內部人員的安全。如圖1所示為三水準下鋼筋混凝土框架結構的破壞程度與層間位移角的大致對應關系。

建筑抗震設計規(guī)范的三個水準設防目標是通過“兩階段設計”來實現(xiàn)，其方法和步驟是：

第一階段設計：第一步采用第一水準烈度的地震動參數(shù)，先計算出結構在彈性狀態(tài)下的地震作用效應，與風、重力等荷載效應組合，并引入承載力抗震調整系數(shù)，進行構件截面設計，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)計算出結構的彈性層間位移角，使其不超過規(guī)定的限值，同時采取相應的抗震構造措施，保證結構具有足夠的延性、變形能力和塑性耗能，從而自動滿足第二水準的變形要求。

第二階段設計：采用第三水準烈度的地震動參數(shù)，計算出結構（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》限值，并結合采取必要的抗震構造措施，從而滿足第三水準的防倒塌要求。

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【關鍵詞】抗震；結構；設計方法

1、前言

如何能夠讓建筑在地震中保持安全，不受嚴重的損害，是當前建筑施工設計必須要考量的一個大問題，特別是近年來地震頻繁，人們的生命財產受到嚴重威脅，建筑安全則成了社會安全的一個重要影響因素，為保證建筑的抗震能力，設計人員必須要根據(jù)相關標準，設計出具有相當抗震能力的房屋。

2、抗震設防的目標

我們所說的抗震設防，指的是對建筑物進行抗震設計，同時有針對性的采取一定的抗震構造的措施，最終實現(xiàn)結構抗震的效果和目的。一般來說，抗震設防主要依據(jù)的是抗震設防烈度。而抗震設防烈度的依據(jù)，是以國家規(guī)定權限審批或頒發(fā)的文件執(zhí)行的，其是一個地區(qū)作為抗震設防標準。通常情況下，是采用國家地震局頒發(fā)的地震烈度區(qū)劃圖中規(guī)定的基本烈度的。從當前內外抗震設防目標的發(fā)展總趨勢來看，其基本要求建筑物在使用期間，可以應對對不同頻率和強度的地震，即“小震不壞，中震可修，大震不倒”。這是我國抗震設計規(guī)范所采用的抗震設防目標。

建筑工程在施工中的設防的目標如下：

⑴如果所遭受的是低于本地區(qū)設防烈度多遇的常規(guī)地震，建筑物不受損壞，不需修理仍可繼續(xù)使用；

⑵如果遭受到本地區(qū)規(guī)定的設防烈度的地震，建筑物，包括結構和非結構部分，可能損壞，但不會對人民生命和生產設備的安全造成威脅，經修理仍可使用；

⑶如果遭受高于本地區(qū)設防烈度的罕遇地震，盡量保證建筑物不倒塌。

也就是說，在建筑結構的防震設計上，設計方可以按照多遇烈度、基本烈度和罕遇烈度這三個層次進行考慮。從概率上看，多遇地震烈度是發(fā)生機會較大的地震級別。按照現(xiàn)行規(guī)范設計的建筑，在設計上要達到這樣的防震效果：當遭遇多遇烈度作用時，建筑物處于彈性階段，通常不會損壞；當遭遇相應基本烈度的地震時，建筑物將進入彈塑性狀態(tài)，但一般不會發(fā)生嚴重破壞；當遭遇罕遇烈度作用時，建筑物可能會有嚴重破壞，但不至于倒塌。

3、建筑結構抗震設計方法要點

抗震設計包括三個層次的內容：概念設計、抗震計算與結構布置。概念設計在總體上把握抗震設計的基本原則，抗震計算為建筑抗震設計提供定量手段； 結構布置可以在保證結構整體性、加強局部薄弱環(huán)節(jié)等方面上保證抗震計算結果的有效性。

3.1抗震概念設計

建筑抗震概念設計是根據(jù)地震災害和工程經驗等形成的基本設計原則和設計思路進行建筑總體布置并確定細部構造的過程。建筑抗震概念設計之所以重要主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

（1）地震及地面運動的不確定性。

（2）地震時地面運動的復雜性及對結構的復雜影響尚未被掌握。

（3）結構地震計算理論目前尚未能充分反映地震時結構反應及破壞的復雜過程。

概念設計強調，在工程設計一開始，就應把握好能量輸入、房屋體形、結構體系、剛度分布、構件延性等幾個主要方面，從根本上消除建筑中的抗震薄弱環(huán)節(jié)，再輔以必要的計算和構造措施，就有可能使設計出的房屋建筑具有良好的抗震性能和足夠的抗震可靠度。

抗震概念設計在總體上要求把握的基本原則可以概括為以下幾個方面。

（1）建筑場地選擇的基本原則：選擇建筑場地時，應根據(jù)工程需要，掌握地震活動情況、工程地質和地震地質的有關資料，對抗震有利、不利和危險地段做出綜合評價。對不利地段，應提出避開要求；當無法避開時應采取有效措施。 危險地段，嚴禁建造甲、乙類的建筑，不應建造丙類的建筑。

（2）建筑體型的確定：①建筑及抗側力結構的平面布置宜規(guī)則對稱，并應具有良好的整體性；②建筑物的立面布局宜采用矩形、梯形和三角形等變化均勻的幾何形狀，盡量不要采用帶突然變化的階梯形立面、大底盤建筑，甚至倒梯形立面；③建筑物應盡量減小高度，尤其是限制高寬比。

（3）結構抗震體系的選?。孩俳Y構體系應具有明確計算簡圖和合理地震作用傳遞途徑；②結構布置應具備多道抗震防線，盡量避免部分結構或構件破壞而導致整個結構喪失抗震能力或對重力荷載的承載能力；③結構應具備必要的抗震承載力，良好的變形能力和耗能能力；④對結構薄弱部位應采取有效的措施予以加強，防止出現(xiàn)過大的應力集中和變形集中；⑤結構平面兩個主軸方向的動力特性宜相近，并盡可能與場地的卓越周期錯開。

3.2抗震計算

地震的危害巨大，建筑物的抗震性能顯得尤為重要。在抗震研究中對結構抗震性能進行分析是一項重要內容，非線性時程分析法和非線性靜力分析法是目前常用抗震分析方法。

針對結構非線性反應的非線性時程分析法（非線性動力反應分析），經歷了從建立在層模型或單列梁柱模型上的方法到建立在截面多彈簧模型上的方法，再到建立在截面纖維滯回本構規(guī)律的纖維模型法，這使得模擬的準確程度不斷提高。其基本思路是通過一系列數(shù)值方法來建立和求解動力方程，從而得到結構各個時刻的反應量。但對地震特點和結構特性的假設，使其結果存在不確定性，其主要價值是用來考察地震作用下普遍的而非特定的反應規(guī)律，以及對抗震設計后的結構進行校核分析，評估其抗震性能：非線性靜力分析法（push-over）是近年來得到廣泛應用的一種結構抗震能力評估的新方法。這種方法從本質上說是一種靜力非線性計算方法，但它將反應譜引入了計算過程。其根本特征是用靜力荷載描述地震作用，在地震作用下考慮結構的彈塑性性質。它的基本思路是先以某種方法得到結構在地震作用下所對應的目標位移，然后對結構施加豎向荷載，并將表征地震作用的一組水平靜力荷載以單調遞增的形式作用到結構上，在達到目標位移時停止荷載遞增，最后在荷載中止狀態(tài)對結構進行抗震性能評估，判斷是否可以保證結構在該地震作用下滿足功能需求。

3.3結構布置

結構布置的一般原則：

⑴平面布置力求對稱

通常情況下，對稱結構在地面平動作用下只會發(fā)生平移振動，各構件的側移量相等，這樣就使得水平地震作用按構件剛度分配，所以各構件受力比較均勻，不會導致力的分布失衡。如果是非對稱結構，剛心會偏在一邊，質心與剛心不重合，即便只是發(fā)生地面平動也可能出現(xiàn)扭轉振動。最終會導致遠離剛心的構件，側移量大，承擔過度的水平地震剪力。這就很容易發(fā)生嚴重破壞，甚至可能會導致整個結構因一側構件失效而倒塌。

⑵ 豎向布置力求均勻

結構豎向布置均勻，可以最大限度的使其豎向剛度、強度變化均勻，這樣可以有效的避免出現(xiàn)薄弱層。從建筑結構的特點看，臨街的建筑物，往往會因為商業(yè)的需要，底部幾層有大空間的設置。非臨街的建筑物，底部也可能門廳、餐廳或停車場，而出現(xiàn)大空間。在這種結構中，上部的鋼筋混凝土抗震墻或豎向支撐或砌體墻體到此被中止，而下部須采取框架體系。也就是說，上部各層為全墻體系或框架一抗震墻體系，而底層或底部兩三層則為框架體系，整個結構屬“框托墻”體系。地震經驗指出，這種體系很不利于抗震。因此，在實際的抗震結構設計中，應該要保持結構豎向布置的均勻。

4、結束語

高層建筑結構的抗震設計方法和技術是不斷變化和進步的，我們需要在具體的實踐中對高層建筑所處的地質和環(huán)境進行詳細的分析和研究，選用適合的抗震結構，注重建筑結構材料的選擇，減小地震的作用力，增強地震的抵抗力，從而達到高層建筑抗震的目的。

參考文獻：

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關鍵詞：建筑結構,抗震設計,設防目標,基本措施

Abstract: With requirements increasing of people on the building of the product, all kinds of new structure building gradually increases based on the performance of the seismic design thought aseismatic design, which is an effective path. This paper from the structure design of the seismic design, first to structure the seismic fortification basic goals for discussion and analysis, and then in structural seismic design of the basic principles and objectives, how to do well the seismic design of building structure were discussed. Some basic measures, trying to improve structural seismic performance, strengthen building structure design of the seismic capability.

Key Words: building structure, seismic design, fortify goal, basic measures

中圖分類號：TU973+.31 文獻標識碼：A文章編號：

前言

近年來，一些國家和地區(qū)相繼發(fā)生強烈地震，造成巨大損失。而我國又是一個地震多發(fā)的國家，要抵御、減輕地震災害，必須對建筑結構進行必要的抗震設計。在結合建筑構造中的抗震設防理念，建筑結構的地震反應，地震反應特性、地震破壞模式等因素綜合考慮的同時，為了努力減輕地震造成的破壞，減輕經濟損失，我國政府和相關部委陸續(xù)頒布了一系列防震減災的法律、法規(guī)條文，并強制規(guī)定設防強度為6度以上地區(qū)的建筑必須進行抗震設計。

一、建筑結構抗震設防的目標

抗震設防是指對建筑物進行抗震設計，并采取一定的抗震構造措施，以達到結構抗震的效果和目的。我國通常采用“三水準抗震設防”和“兩階段抗震設計”的設計方法。下面就對這兩種設計方法進行闡述和分析。

1.三水準抗震設防

抗震設防的依據(jù)是抗震設防烈度，抗震設防烈度按不同的頻率和強度可以分三個地震烈度水準。采用第三水準烈度的地震動參數(shù)，計算出結構的彈塑性層間位移角，以滿足第三水準大震不倒的要求。目前，我國抗震設防為“三水準”目標通常將其概括為：“小震不壞、中震可修、大震不倒”。其中，“小震不壞”是指當遭受低于本地區(qū)抗震設防烈度的多遇地震時，建筑物一般不受損壞或不需修理仍可使用，建筑處于正常使用狀態(tài)，從結構地震分析角度，可以視為彈性體系。第一水準對應抗震正常使用極限狀態(tài)，就是在該狀態(tài)下結構的功能和使用應不受影響，這意味著結構和非結構都不會發(fā)生需要修復的損傷?！爸姓鹂尚蕖笔侵府斣馐艿较喈斢诒镜貐^(qū)抗震設防烈度的地震影響時，建筑物可能損壞，經一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用，結構在地震影響時進入非彈性工作階段。第二水準對應結構損傷控制極限狀態(tài)，在該結構狀態(tài)下結構中受力較充分的部位已經進入屈服后變形狀態(tài)。“大震不倒”是指當遭受高于本地區(qū)抗震設防強度的罕遇地震時，建筑物不致倒塌或發(fā)生危機生命安全的嚴重破壞，此階段結構有較大的非彈性變形，但人員可以逃離。第三水準對應人在地震中能夠幸存的極限狀態(tài)。在這一極限狀態(tài)下雖然允許結構出現(xiàn)不可修復的損傷，但要求保持較好的整體性而不倒塌。

2.兩階段抗震設計

為實現(xiàn)上述三個烈度水準的抗震設防要求，《抗震規(guī)范》提出了兩階段抗震設計方法。第一階段設計是多遇地震下的承載力驗算和彈性變形計算。除了在確定結構方案和進行結構布置時考慮抗震要求外，還應按照小震作用進行抗震計算和保證結構延性的抗震構造設計。第一階段設計的第一步是，在方案布置符合抗震原則的前提下，采用第一水準烈度的地震動參數(shù)，用彈性反應譜法求得結構在彈性狀態(tài)下的地震作用標準值和相應的地震作用效應，然后與其他符合效應按一定的組合系數(shù)進行組合，對結構構件截面進行承載力驗算，從而滿足第一水準的強度要求。第二步，采用同一地震參數(shù)計算出結構的彈性層間位移角，使其不超過規(guī)定的限值，另外，采用相應的抗震措施，保證結構具有相應的延性變形能力和塑性耗能能力，從而滿足第二水準的變形要求。第二階段是罕遇地震下的彈塑性變形驗算，主要針對甲級建筑和特別不規(guī)則的結構用大震作用進行結構易損部位（薄弱層）的塑性變形驗算。第二階段的設計主要表現(xiàn)在反應譜理論的變化，反應譜理論是根據(jù)彈性結構的地震反應得到的，因此一般也只能計算結構處在彈性狀態(tài)下的最大地震反應。當結構遇到強烈地震而進入強塑性階段時，反應譜將不能給出各構件進入強塑性狀態(tài)的內力、變形，無法找出結構的薄弱環(huán)節(jié)。利用延性系數(shù)將彈性反應譜變?yōu)樗苄苑磻V，從而使抗震設計理論進入了非線性反應階段。

二、做好建筑結構抗震設計的基本措施

由上述可見，抗震規(guī)范設計的方法已經具有了基本的雛形，但在實現(xiàn)這一抗震設防目標時，仍有一些問題需要認真研究。因此做好建筑結構中抗震設計的基本措施顯得至關重要，它是保證抗震設計實現(xiàn)“三水準”抗震設防目標的基礎。

建筑結構應立足于工程抗震基本理論，靈活運用抗震設計準則，從根本上提高結構的抗震能力。根據(jù)當前抗震理論下形成的基本原則和要求，下面就對做好建筑結構中抗震設計的基本措施進行探討分析。

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。在不同工程地質條件的場地上，地震對建筑物的破壞程度是截然不同的。因此，選擇工程場址時，設計者必須結合工程的實際需要，盡可能避開對建筑抗震不利的地段，選擇對建筑抗震有利的地段，當沒有辦法避開時，適當?shù)目拐鸺訌姶胧徊捎?，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。

2.優(yōu)化平立面布置

建筑布置的平立面應規(guī)則，體型要求簡單。建筑物的動力性能基本上取決于其建筑布局和結構布置。建筑布局簡單合理，結構布置符合抗震原則，就能從根本上保證房屋具有良好的抗震性能。建筑中的獨立單元及整個建筑應力求質量剛度對稱，使其剛心與質心偏心很小甚至完全重合。此外，建筑沿豎向分布的剛度和質量還須均勻，只有簡單、規(guī)則、對稱結構容易準確計算其地震反應。

3.選擇合理的結構形式

選擇合理的抗震結構體系，首先，應有多道抗震防線，避免因部分結構或構件破壞而導致整個體系喪失抗震能力；其次，應具備良好的耗能、變形能力和必要的強度。一個沒有足夠延性，只有較高的抗側力強度的抗震結構體系，在地震時很容易遭到破壞；再次，結構剛度和強度分布須合理。結構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，產生過大的塑性變形集中，對可能出現(xiàn)的薄弱部位，應采取措施提高抗震能力。

4.提高結構的延性

結構的延性可定義為結構在承載力無明顯降低的前提下發(fā)生非彈性變形的能力。結構的延性反映了結構的變形能力，是防止在地震作用下倒塌的關鍵因素之一。 結構良好的延性有助于減小地震作用，吸收與耗散地震能量，避免結構倒塌。構件的破壞和退出工作，使整個結構從一種穩(wěn)定體系過渡到另外一種穩(wěn)定體系，致使結構的周期發(fā)生變化，以避免地震長時間持續(xù)作用引起的共振效應。

5.確保結構的整體性

結構是由許多構件連接組合而成的一個整體，并通過各個構件的協(xié)調工作來有效地抵抗地震作用。若結構在地震作用下喪失了整體性，則結構各構件的抗震能力不能充分發(fā)揮，這樣容易使結構成為機動體而倒塌。因此，結構的整體性是保證結構各個部分在地震作用下協(xié)調工作的重要條件，確保結構的整體性是抗震概念設計的重要內容。

結語

總的來講，結構工程師在建筑結構的抗震設計中，只有注重對結構抗震設計的方法總結和不斷完善，不斷提高建筑抗震等級，真正理解設計規(guī)范，嚴謹認真，才能設計出經濟安全的建筑，才能確保人民生命財產安全。也就是說，在建筑結構抗震體系中，只要使體系布局合理，計算正確，同時采取有效的加強措施，便可獲得結構的最大抗震能力，達到防震減災的目的。

參考文獻：

[1]陳翠榮.關于工程抗震設計中應注意的問題[J].山西建筑，2007（11）.

[2]葉列平.經杰.論結構抗震設計方法[C],第六屆全國地震工程會議論文集，2002.

篇5

關鍵詞：橋梁工程 抗震破壞 抗震設計

0 引言

橋梁工程又是交通網(wǎng)絡中的重中之重，橋梁工程抗震研究的重要性不言而喻。本文主要探討了橋梁工程抗震設計相關問題，為今后橋梁設計起到借鑒作用。

1 橋梁結構地震破壞的主要形式

根據(jù)橋梁過去的地震破壞情況，除了如液化、斷層等凼地基失效引起的破壞以外，混凝上橋梁最常見的破壞形式有以下四種[1]：

1.1 彎曲破壞。結構在水平地震荷載作用下由于過大的變形導致混凝土保護層脫落、鋼筋壓屈和內部混凝土壓碎、崩裂，結構失去承載能力。整個過程可以用以下四個階段來描述：①當彎矩達到開裂強度時，截面出現(xiàn)水平彎曲裂縫；②隨著裂縫的發(fā)展和荷載強度的提高，受拉側的縱筋達到屈服強度；③隨著變形量的增大，混凝土保護層脫落、塑性鉸范圍擴大；④鋼筋壓屈(或拉斷)和內部混凝土壓碎、崩裂。

1.2 剪切破壞(彎剪破壞)。在水平地震倚戟作用下，當結構受到的剪切力超過截而剪切強度時發(fā)生剪切破壞，整個破壞過程可以用以下四個階段來描述：①截血彎矩達到開裂強度時，截面出現(xiàn)水平彎曲裂縫；②隨著裂縫的發(fā)展和荷載強度的提高，柱內出現(xiàn)斜方向的剪切裂縫；③局部剪切裂縫增大，箍筋屈服導致剪切裂縫進一步增長；④發(fā)生脆性的剪切破壞。

1.3 落梁破壞。當梁體的水平位移超過梁端支撐長度時發(fā)生落梁破壞。落梁破壞是由于梁與橋墩(臺)的相對位移過大，支座喪失約束能力后引起的一種破壞形式。發(fā)生在橋墩之間地震相對位移過大、梁的支撐長度不夠、支座破壞、梁間地震碰撞等情況。

1.4 支座損傷。上部結構的地震慣性力通過支座傳到下部結構，當傳遞荷載超過支座設計強度時支座發(fā)生損傷、破壞。支座損傷也是引起落梁破壞的主要原因。對于下部結構而言，支座損傷可以避免上部結構的地震荷載傳到橋墩，避免橋梁發(fā)生破壞。

2 橋梁抗震設計原則

合理的抗震設計，要求設計出來的結構在強度、剛度和延性等指標上有最佳的組合，使結構能夠經濟的實現(xiàn)抗震設防的目標。要達到這個要求，就需要設計工程師深入了解對結構地震反應有重要影響的基本因素，并具有豐富的經驗和創(chuàng)造力，而不僅僅是按規(guī)范的規(guī)定執(zhí)行[2]。以下為抗震設計應盡可能遵循的一些基本原則，這些原則基于歷次的橋梁震害教訓和當前公認的理論認識。

①場地選擇。除了根據(jù)地震危險性分析盡可能選擇比較安全的廠址之外，還要考慮一個地區(qū)內的場地選擇。選擇的原則是：避免地震時可能發(fā)生地基失效的松軟場地，選擇堅硬場地。②體系的整體性和規(guī)則性。橋梁的整體性要好，上部結構應盡可能是連續(xù)的。較好的整體性可防止結構構件及非結構構件在地震時被震散掉落，同時它也是結構發(fā)揮空間作用的基本條件。無論是在平面還是在立面上，結構的布置都要力求使幾何尺寸、質量和剛度均勻、對稱、規(guī)整，避免突然變化。③提高結構和構件的強度和延性。橋梁結構的地震破壞源于地震動引起的結構振動，因此抗震設計要力圖使從地基傳入結構的振動能量為最小，并使結構具有適當?shù)膹姸取偠群脱有裕苑乐共荒苋萑痰钠茐?。在不增加重量、不改變剛度的前提下，提高總體強度和延性是兩個有效的抗震途徑。剛度的選擇有助于控制結構變形；強度與延性則是決定結構抗震能力的兩個重要參數(shù)。由于地震動可造成結構和構件周期反復變形，使其剛度與強度逐漸退化，因此，只重視強度而忽視延性絕對不是良好的抗震設計。④能力設計原則。能力設計思想強調強度安全度差異，即在不同構件(延性構件和能力保護構件-不適宜發(fā)生非彈性變形的構件統(tǒng)稱為能力保護構件)和不同破壞模式(延性破壞和脆性破壞模式)之間確立不同的強度安全度。通過強度安全度差異，確保結構在大地震下以延性形式反應，不發(fā)生脆性的破壞模式。在我國以前的建筑抗震設計中，普遍采用“強柱弱梁，強剪弱彎，強節(jié)點弱構件”的設計思想。⑤多道抗震防線。應盡量使橋梁成為具有多道抵抗地震側向力的體系，則在強地震動過程中，一道防線破壞后尚有第二道防線可以支撐結構，避免倒塌。因此，超靜定結構優(yōu)于同種類型的靜定結構。但相對于建筑結構，橋梁在這方面可利用的余地通常并不大。

3 橋梁抗震設計方法相關問題

3.1 橋梁抗震概念設計 抗震概念設計是指根據(jù)地震災害和工程經驗等獲得的基本設計原則和設計思想，正確地解決結構總體方案、材料使用和細部構造，以達到合理抗震設計的目的。合理抗震設計，要求設計出來的結構，在強度、剛度和延性等指標上有最佳的組合，使結構能夠經濟地實現(xiàn)抗震設防的目標。

3.2 橋梁延性抗震設計 目前延性抗震驗算所采用的破壞準則主要有：強度破壞準則、變形破壞準則、能量破壞準則、基于低周疲勞特征的破壞準則以及用最大變形和滯回耗能來表達的雙重指標破壞準則等。Housner在對懸臂式單質點系統(tǒng)的非線性地震反應進行分析后，將其破壞機理總結為：在形成完全的塑性反應之前，出現(xiàn)某種程度的塑性應變，由此而消耗的能量自然的構成結構等效粘滯阻尼的一部分；當完全進入塑性變形后，產生塑性漂移，并在單方向發(fā)展直到倒塌發(fā)生。他認為塑性反應階段，保證結構不破壞的條件是讓其保有足夠的耗能能力。

3.3 地震響應分析及設計方法的改變 隨著人們對地震動和結構動力特性理解的加深，目前已經發(fā)展了多種抗震設計理論和地震響應的分析設計方法。

從組成結構抗震設計理論的四個方面內容(輸入地震動、結構和構件的動力模型，一實用的地震反應分析方法，以及設計原則)來看，靜力理論對四個方面都做了極大的簡化，反應譜理論也做了較大的簡化，而動力理論則有比較全面的考慮：動力理論的輸入地震動要求給出符合場地情況的、具有概率含義的加速度時間函數(shù)，對于復雜結構要求給出三個分量及其空間相關性；結構和構件的動力模型更為接近實際，包括了非線性特性；地震反應分析方法考慮了結構反應的全過程，包括變形和能量損耗的積累；設計原則考慮到多種使用狀態(tài)和安全的概率保證。

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鋼結構建筑應用日益廣泛，在設計時仍需考慮地震作用，就中國和美國在鋼結構抗震設計方面的不同進行了對比分析。

關鍵詞：鋼結構；抗震設計；中國和美國

中圖分類號：TB

文獻標識碼：A

doi：10.19311/ki.16723198.2016.12.094

1美國鋼結構抗震設計的發(fā)展

1923年，美國鋼結構協(xié)會制定了第一個鋼結構設計規(guī)范，該規(guī)范是以容許應力為基本原則的設計法，經過多次修改，在1961年，其格式與內容基本上形成了固定模式。1986年，AISC規(guī)范委員會提出了以概率理論為基礎編寫的荷載和抗力分項系數(shù)鋼結構設計規(guī)范，簡稱LRFD。以概率理論為基礎編寫的ASCE/SEI 7―05，作為美國各種設計理論依據(jù)，后該理論被不斷修改與改進。

美國工程結構抗震設計大體上分為三種，國家標準、協(xié)會標準以及地方標準。發(fā)展過程大致經過初創(chuàng)、發(fā)展、統(tǒng)一幾個階段。1925年，出現(xiàn)了第一個建筑結構抗震設計規(guī)范UBC，緊接著又出現(xiàn)了NBC，SBC。

美國的抗震目標是把地震傷害降到最小化，即那些專門為人民提供生命安全、財產安全保障的設施，要按照他們的作用進行改造，加強它們的防震性能，使它們在震后也能正常的運行工作。該抗震目標把抗震強度分為兩個等級，即“設計地震”和“最大考慮地震”?！白畲罂紤]地震”是指五十年的超越概率為百分之二的地震；“設計地震”的加速度是“最大強度地震”的三分之二。

2中國抗震設計規(guī)范

中國抗震規(guī)范提出的抗震目標為三水準，即“小震不壞，中震可修，大震不倒”。第一水準是指，當某地區(qū)所受到的地震強度傷害低于該地區(qū)所預防的強度時，遇到這種地震，震后可以不用修復，繼續(xù)正常使用；第二水準是指，當某地區(qū)所受到的地震強度傷害等于該地區(qū)所預防的地震強度時，建筑物可能會受到小的或局部損傷，只需進行簡單的修理甚至不用修理，就可以繼續(xù)使用；第三水準是指，當某地區(qū)遇到的地震強度遠大于他所預防的強度時，不會導致房屋坍塌或危及到人的生命財產安全。其中，小震五十年的超越概率為63.2%；中震是指五十年的超越概率為10%，相當于美國的“設計地震”等級；大震是指五十年的超越概率為2%到3%，相當于美國的“最大考慮地震”等級。

3中美兩國抗震設防標準的比較

3.1中國的建筑工程抗震設防分類標準

我國根據(jù)建筑破壞造成的人員傷亡、經濟損失、社會影響等因素將建筑物設防類別劃分為特殊設防類（甲類）、重點設防類（乙類）、標準設防類（丙類）和適度設防類（丁類）四類。

甲類：指一些有特殊重要設施，關系到國家安全的重大工程和及可能發(fā)生次生災害，應加以特殊保護的建筑。

乙類：指在地震中仍然要繼續(xù)使用或者損壞后會帶來嚴重的人員傷害，應該提高預防標準的建筑。

丙類：是指除了甲類、乙類和丁類的建筑。

丁類：是指使用的人員較少的，不致產生次生災害，可降低預防標準的建筑。

3.2美國的建筑工程抗震設防分類標準

A類：符合最基本的抗震設計要求。

B類和C類，符合一般性的抗震設計要求，只需要按照靜力方法計算地震的作用就行。

D類、E類和F類：即嚴格按照抗震設計要求，用動力學來計算地震的作用。

4中美兩國鋼結構抗震的原則和方法的對比

（1）中國的抗震設計兩階段方法：第一階段設計是抗震建筑需考慮的最基本且必須遵循的設計內容。需要確定結構方案及布置，取第一水準的地震動參數(shù)，計算結構的彈性位移和構件內力，用極限狀態(tài)設計法對截面配筋，并進行截面承載力抗震及變形驗算，最后考慮延性和耗能要求采取適當?shù)臉嬙齑胧?。第二階段設計是對抗震有特殊要求或對地震敏感、大震下易發(fā)生損害的薄弱部位的建筑進行的彈塑性變形驗算。

（2）美國的抗震設計的方法：單一階段設計法。通過不同的調整系數(shù)來考慮不同結構的延性性能，比如對處于彈塑性工作狀態(tài)的建筑可以采用線性靜力計算法，對于處在D類、E類、F類的工作狀態(tài)的建筑，不采用線性靜力計算法。

（3）兩國抗震設計結構分析原則和方法之所以有如此大的區(qū)別，是因為兩國對抗震設防的劃分標準不相同。

5中美鋼結構抗震設計規(guī)范安全度設置水平的對比

在軟場地條件下，中國的抗震設計規(guī)范安全度設置水平與美國的基本相同；在硬場地條件下，按中國抗震規(guī)范設計出的柱截面抗震應力比美國的大。

對于豎向地震作用，現(xiàn)階段中國規(guī)范僅僅只在少數(shù)情況下考慮它的影響，而美國對絕大多數(shù)建筑都需考慮豎向地震作用。

所以，綜合以上分析可以看出，兩國的鋼結構抗震設計規(guī)范安全度各有特色，但兩國總的鋼結構抗震設計規(guī)范安全度設置水平相當。

6中美鋼結構抗震設計規(guī)范中主要構造措施的對比

中國的比較重要的和常見的構造措施有特殊抗彎框架、中等抗彎框架、普通抗彎框架、特殊中心支撐框架、偏心支撐框架。然而，美國對框架中梁、柱構件沒有特殊的要求。美國對構件類型的劃分比較詳細，而中國會根據(jù)不同抗震設防烈度給出不同的限值。中國和美國關于梁柱連接焊縫類型的規(guī)定基本相同，對材料的沖擊韌性的規(guī)定有一定的差異。

中國規(guī)定特殊抗彎框架節(jié)點與補強板柱翼緣連接應采用全熔透焊縫或貼角焊縫來發(fā)揮補強板的抗剪強度，對特殊抗彎框架、中等抗彎框架，梁柱承受非彈性應變的區(qū)域作為保護區(qū)設計，上下柱接頭應采用全熔透焊縫，梁在V形支撐和人字形支撐相交處，應采用側向支撐。

美國柱的拼接焊縫承受應變力，應滿足如下要求：部分熔透坡口焊縫的焊接點，拼接接口處的柱翼緣和腹板的厚度和寬度變化時，可不用斜坡過渡。對于V字支撐和人字形支撐特殊支撐中心框架，支撐處上下翼都采用側向支撐，對中心支撐框架有特殊的保護區(qū)，應有四分之一長度范圍及支撐和柱及梁之間的連接部分。

中國對鋼結構偏心框架中支撐構件的長細有明確的限制，而美國沒有。

7總結

通過以上對兩國鋼結構抗震設計的對比分析可以看出，兩國的鋼結構抗震設計有很大的不同，設計原則不盡相同，構造的重點也不一樣，各有特色。

參考文獻

[1]侯建國，李健祥，李揚.中美混凝土結構抗震承載力驗算安全度設置水平的比較[J].

[2]石樹中，沈建文.抗震設計中多遇地震的問題和討論[J].地震學報，2012，（1）.

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關鍵詞：橋梁震害；抗震設計；延性構件；抗震措施；能力保護

中圖分類號： TU973+.31 文獻標識碼： A 文章編號：

一、橋梁的主要震害形式

橋梁的震害有多種形式，根據(jù)破壞的部位不同，主要可分為上部結構震害、附屬工程震害、墩柱震害、基礎震害四種。

1.上部結構震害

橋梁上部結構震害按照產生的原因不同，可以分為結構震害和位移震害。其中較常見的是位移震害。

橋梁位移震害主要表現(xiàn)為上部結構的縱向位移、橫向位移以及扭轉。一般來說，設置伸縮縫的地方比較容易發(fā)生位移震害。如果上部結構的位移超過了墩、臺等的支撐面，則會發(fā)生更為嚴重的落梁震害。落梁的原因一般是因為限位構造失效、墩臺支承寬度不足造成，在地震力作用下，梁、墩臺間出現(xiàn)較大相對位移，導致落梁現(xiàn)象的發(fā)生。

2. 附屬工程震害

在地震力的作用下，主梁與下部墩柱、橋臺連接部較為薄弱，若附屬工程沒有足夠的限位能力將出現(xiàn)震害。主要表現(xiàn)為支座脫離主梁、擋塊碰撞破壞、伸縮縫拉斷、臺胸墻剪斷等震害。

3.墩柱震害

墩柱的震害主要表現(xiàn)出兩種特征：塑性鉸破壞和剪切破壞。柔橋墩柱在地震力作用下，墩柱底部、頂部和墩柱與系梁連接處容易出現(xiàn)塑性鉸，塑性鉸混凝土在反復地震作用下剝落、破碎，失去承載能力。剛性墩在地震作用下，變形能力小，主要以強度抵抗地震力，當?shù)卣鹆Τ狡涑休d強度時，出現(xiàn)剪切破壞。

4.基礎震害

基礎的破壞與地基的破壞緊密相關，地基破壞一般都會導致基礎的破壞。地基破壞主要是指地震作用下因砂土液化、不均勻沉降及穩(wěn)定性不夠等因素導致的地層水平滑移、下沉、斷裂?；A的震害主要表現(xiàn)為移位、傾斜、下沉、折斷和塑性鉸破壞。

二、橋梁抗震設計原則

橋梁抗震設計的主要指標有3個：橋梁結構的強度、剛度和延性。合理的抗震設計，要求設計出來的結構在強度、剛度和延性等指標上有最佳的組合，使結構能夠經濟的實現(xiàn)抗震設防的目標?？偨Y抗震設計中應盡可能遵循的一些基本原則有以下幾點。

1. 體系的整體性和規(guī)則性

橋梁的整體性要好，上部結構應盡可能是連續(xù)的。較好的整體性可防止結構構件在地震時被震散掉落，同時它也是結構發(fā)揮空間作用的基本條件。無論是在平面還是在立面上，結構的布置都要力求使幾何尺寸、質量和剛度均勻、對稱、規(guī)整，避免突然變化。

2. 提高結構和構件的強度和延性

橋梁結構的地震破壞源于地震動引起的結構振動，因此抗震設計要力圖使從地基傳入結構的振動能量為最小，并使結構具有適當?shù)膹姸取偠群脱有?，以防止不能容忍的破壞。剛度的選擇有助于控制結構變形；強度與延性則是決定結構抗震能力的兩個重要參數(shù)。由于地震動可造成結構的構件周期反復變形，使其剛度與強度逐漸退化，因此，只重視強度而忽視延性絕對不是良好的抗震設計。

3. 能力設計原則

采用能力設計原則，通過強度安全度差異，確保結構在大地震下以延性形式反應，不發(fā)生脆性破壞模式。對擬定的橋梁方案，經過初步地震作用計算，分析結構的薄弱部位，選擇結構塑性變形機制，確定塑性鉸位置，使預期的塑性鉸出現(xiàn)在易于發(fā)現(xiàn)和易于修復的結構部位。在我國以前的建筑抗震設計中，普遍采用“強柱弱梁，強剪弱彎，強節(jié)點弱構件”的設計思想。

4. 多道抗震設計

所謂多道抗震設防，是指在一個抗震結構體系中，一部分延性好的構件在地震作用下，首先達到屈服，充分發(fā)揮其吸收和耗散地震能量的作用，即負擔起第一道抗震防線的作用，其他構件則在第一道抗震設防屈服后才依次屈服，從而形成第二道、第三道或更多道抗震防線，這樣的結構體系對保證結構的抗震安全性是非常有效的。

三、橋梁抗震設計要點

采用合理的抗震結構體系的同時，必須重視抗震構造措施，保證橋梁結構在地震時按設計發(fā)揮抗震能力。在橋位選擇、橋孔布設、橋梁結構體系的選擇、橋型布置以及橋梁結構細部設計中可以采取以下措施以達到抗震減災的目的。

1. 選擇合適的橋位、橋型和孔徑

選擇橋位時應盡量避開地震危險地段，充分利用地震有利地段。應盡量采用橋梁中線與河流正交，這樣即使地震產生河岸滑移，影響也較??；若采用斜交，地震時極易產生河岸向河心滑移，會使橋梁隨之發(fā)生錯動或扭轉破壞。從幾何線形上，盡量使橋梁位于直線上，彎橋或斜橋會使地震反應復雜化。

在高烈度地震區(qū)應盡可能采用規(guī)則性好的橋梁結構，結構的布置要力求使幾何尺寸、質量和剛度均勻、對稱、規(guī)則，避免引起突然的變化。地震區(qū)橋跨不宜太長，大跨度意味著墩柱承受的軸向力過大，從而降低墩柱的延性能力。在保證工程經濟的同時，選擇小跨徑方案，使橋墩承受的軸壓水平較低，從而獲得更佳的延性。

橋孔宜選用有利于抗震的等跨布置，并盡量避免高墩與大跨的組合。宜形體簡單、自重輕、剛度和質量分布均勻、重心低、便于施工。

2.橋梁上部結構的抗震措施

盡量保證結構體系的整體性和規(guī)則性。上部結構盡可能采用連續(xù)結構代替簡支結構，進而減少伸縮縫的數(shù)量，降低落梁的可能性，同時也提高了橋上行車的舒適性。上部結構抗震的預防措施通常有：

在梁底部加焊鋼板，或采用縱、橫向約束裝置限制梁的位移，梁與墩帽用錨栓連接，T梁在端橫隔板之間螺栓連接，曲梁橋，應采用上、下部之間用錨栓連接的方式。橋梁的支座錨栓、銷釘、剪力鍵等應有足夠的強度。梁端至墩臺帽或蓋梁邊緣的距離，以及掛梁與懸臂的搭接長度必須滿足地震時位移的要求。當采用多跨簡支梁時，應加強梁之間的縱、橫向聯(lián)系，將橋面做成連續(xù)，或采用先簡支后結構連續(xù)的構造措施。

3. 橋梁下部結構的抗震措施

橋臺高度宜控制在8m以內，橋臺宜選擇在地形平坦、橫坡較緩、離主溝槽較遠且地質條件相對較好的地段，并盡量降低高度，將臺身埋置在路堤填方內，臺周路堤邊坡腳設置漿砌片石或混凝土擋墻進行防護，橋臺基礎酌留富余量。如果地基條件允許，應盡量采用整體性強的T形、U形或箱形橋臺，對于樁柱式橋臺，宜采用埋置式。

利用橋墩的延性減震是當前橋梁抗震設計中常用的方法。橋墩應避免承受斜向土壓力。高墩宜采用鋼筋混凝土結構，宜采用空心截面?？蛇m當加大樁、柱直徑或采用雙排的柱式墩和排架樁墩，樁柱間設置橫系梁等，提高其抗彎延性和抗剪強度。

4. 橋梁基礎的抗震措施

橋梁的基礎應盡可能的建在可靠的地基上，應加強基礎的整體性和剛度，同時采取減輕上部荷載等措施，以防止地震引起動態(tài)和永久的不均勻變形。在可能發(fā)生地震液化的地基上建橋時，應采用深基礎，使樁或沉井穿過可能液化的土層埋入較穩(wěn)定密實的土層內一定深度，并在樁的上部，離地面1~3m的范圍內加強鋼筋布設。

四、結束語

我國是世界地震多發(fā)國家之一，具有頻度高、強度大、分布廣的特點。公路橋梁這種典型的線狀工程地震易損性較高。目前地震還不可有效的預測，只能通過研究地震對結構的破壞規(guī)律，以此來指導設計。在設計具體橋梁時，應根據(jù)具體的地質環(huán)境條件，并結合橋梁的結構特點選擇恰當?shù)目拐鹪O計手段和構造措施，以期實現(xiàn)抗震減災的目的。

參考文獻：

⑴公路橋梁抗震設計細則〔M〕.JTG/T B02-01-2008.北京：人民交通出版社，2008

⑵李國豪.橋梁結構穩(wěn)定與振動[M].北京：中國鐵道出版社，1992

篇8

關鍵詞：概念設計；建筑結構設計；框剪結構

引言

隨著計算機技術及計算方法的不斷發(fā)展，結構設計人員在設計中常常陷入只憑計算的誤區(qū)。然而對一個結構工程師來說，概念設計比精確計算對確保結構安全可靠及使用功能方面更為重要。概念設計[1]是從結構的宏觀整體出發(fā)，依據(jù)整體結構體系與分體系之間的力學關系、結構破壞機理、震害、試驗現(xiàn)象和工程經驗所獲得的基本設計原則和設計思想，正確處理結構總體方案、材料使用和細部構造等，以達到合理進行結構抗震設計的目的。

1 結構總體概念設計

在建筑結構的初步設計階段，應積極配合建筑專業(yè)并依據(jù)已有的結構總體設計原則和概念，處理好結構方案、材料選型和細部構造等問題。

1.1 結構方案的合理選取

災難調查和事故分析表明：結構方案對建筑物的安全使用有著決定性的影響。相關規(guī)范規(guī)定，選擇結構方案[3]應遵循以下基本原則：

1.1.1 選用合理的結構體系、構件形式和平面布置，結構傳力途徑應簡潔、明確，豎向構件宜連續(xù)貫通、對齊

1.1.2 結構的平、立面布置宜規(guī)則，各部分的質量和剛度宜均勻、連續(xù)

1.2 建筑材料選型及細部構造

為了滿足建筑的空間使用要求，在框架體系中需要設置各式各樣的填充墻體。填充墻體材料的種類很多，但應盡可能選用輕質的墻體材料。

眾所周知，一個好的建筑物不但要滿足使用的功能要求，還要以漂亮的外形展示給人們，這就需要在已有結構構件的相應部位增加細部構造。結構設計中為保證細部構造的安全穩(wěn)固通常需要遵循兩個基本原則：（1）細部構造與主體結構構件要有可靠的連接并具有良好的傳力性能；（2）應考慮細部構造變形對主體結構構件產生的影響。

2 框-剪結構概念設計的應用

2.1 框-剪結構設計的原則

框剪結構中剪力墻部分具有較大的抗側剛度，因其結構布置靈活，能夠形成較大的空間，這種結構形式目前已被廣泛采用。框剪結構由于剪力墻與框架相互作用，框架部分與純框結構相比受力狀態(tài)差異較大，其在地震中的破壞模式也比較復雜。因此，在設計初期需要遵循以下基本原則：

2.1.1 結構體系應具有合理的抗側剛度

為發(fā)揮框剪結構體系的優(yōu)越性，剪力墻與框架在整個建筑中所占比重應當力求合理。剪力墻布置過多會造成結構整體抗側剛度過大而使得變形能力太差，容易造成局部受損乃至整體破壞；若剪力墻布置過少會造成結構整體過柔雖然具有較好的減震耗能作用，但是易產生過大變形而無法使用甚至整體傾覆，因為此時的結構體系已偏向于純框架，喪失了兩者協(xié)調工作的效能。

2.1.2 結構體系應有多道抗震防線

框剪結構是具有多道防線和良好性能的抗震結構，其中剪力墻既是主要抗側力構件又是第一道抗震防線。相關規(guī)范規(guī)定：剪力墻承受的結構底部地震傾覆力矩不應小于底部總地震傾覆力矩的50%。同時，任一層框架部分按框架和墻協(xié)同工作分配的地震剪力，不應小于結構底部總地震剪力的20%和框架各層地震剪力最大值的1.5倍兩者的較小值，這是發(fā)揮第二道防線的抗側力作用。

2.1.4 強結點和強錨固

對于框剪結構這樣的復雜體系，結點的復雜性難于預測和控制，即使從理論上保證了每個構件的強度和剛度，但因結點的普遍存在，力的傳遞往往不能暢通而出現(xiàn)集中甚至中斷，破壞由此而發(fā)生，因此做強結點和可靠錨固是設計人員的追求。

2.2 框-剪結構設計的注意事項

2.2.1 剪力墻的合理布置[4]

框剪結構應設計成雙向抗側力體系；抗震設計時，結構兩個主軸方向均應布置剪力墻，避免僅單向有墻的結構布置形式。剪力墻墻肢截面宜簡單、規(guī)則，側向剛度不宜過大?？蚣艚Y構中，主體結構構件之間除個別節(jié)點外不應采用鉸接；梁與柱或柱與剪力墻的中線宜重合，不重合時，在計算中應考慮偏心對梁柱節(jié)點核心區(qū)構造和受力的不利影響，以及梁荷載對柱子的偏心影響。

2.2.2 設備夾層部分模型的處理

工程實際中，為了滿足設備的使用要求，在樓層間要設置局部夾層[2]。由于軟件建模時無法實現(xiàn)在樓層間形成樓板，我們通常把夾層樓板的荷載導算到夾層梁上，讓其參與結構體系的整體抗震計算。

3 工程實例分析

某項目情況：主樓部分12層全現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架剪力墻結構體系，下設三層地下車庫。其中在第二層的層間有設備夾層，第一層的層高是5.4m，第二層的層高是4.8m，其他層為4.0m。該建筑設計使用年限為50年，重要性類別為乙類，基本風壓按50年一遇取值。

3.1 人防地下室及基礎設計

本工程為三層地下室，人防部分設于地下三層，設3個防護單元，平時為汽車庫，戰(zhàn)時為二等人員掩蔽所。進入人防地下室的車道出入口戰(zhàn)時封堵，不做戰(zhàn)時主要出口。根據(jù)工程地質報告及結構布置特點，由于地下室埋置較深，需要做抗浮設計，設計時采用永久性抗浮錨桿。

3.2 地上部分結構設計

3.2.1 結構體系

1）剪力墻的布置：遵從概念設計的原則，結合本工程的特點，剪力墻的布置很難達到規(guī)則、對稱的效果，只能在樓、電梯間增設剪力墻，各自形成局部小筒體，然后在建筑兩端各增設兩片剪力墻，這樣同時也可以滿足建筑使用上的要求。

2）框架梁、柱的布置：為滿足建筑的空間使用要求，兩端第一跨不允許布置框架柱。通過研究，只能布置大跨度斜向的框架梁。另外，屋面層有覆土，還有各類的風機基礎，考慮到荷載比較大，而且分布范圍比較廣，因此，整個屋面采用井字梁的結構布置形式。

3）連梁剛度：剪力墻與框架柱間的梁應設計成強連梁，加強框架與墻的整體作用，從而緩解由于剪力墻中斷而造成的與剪力墻相連的框架柱內力的突變。其他情況的聯(lián)肢墻宜設計成弱連梁。

3.2.2 框架部分配筋要點

1）梁的鋼筋在盡端是錨入柱的，大跨斜梁應盡可能選擇大直徑單排配筋的形式，這是為了避免與該梁相交的其他梁的鋼筋錨固沖突，同時也是為了方便施工。

2）本工程第二層的層間存在設備夾層。雖為局部夾層，但在地震作用下該部分屬于相對薄弱部位，因此夾層樓板周邊的框架柱變形能力需要提高，箍筋全高范圍加密；其他柱箍筋加密情況均按規(guī)范要求進行。

4 結語

建筑結構理論博大精深，概念設計作為結構設計的先導將成為今后設計界的主流思想。本文結合工程實例對概念設計的基本原則及設計中應注意的問題進行了闡述，有些問題還需進一步的探討。

參考文獻：

[1] 郁彥.高層建筑結構概念設計[M].北京：中國鐵道出版社，1999.58-129.

[2] 劉喜平.框架-核心筒高層結構設置加強層問題的探討[J].西北水利發(fā)電，2005（3）.

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[關鍵詞] 橋梁工程抗震設計原則方法概述

中圖分類號： K928 文獻標識碼： A

橋梁工程是交通網(wǎng)絡中的重中之重，橋梁工程抗震研究的重要性不言而喻?？拐鸶拍钤O計是指根據(jù)地震災害和工程經驗等獲得的基本設計原則和設計思想，正確地解決結構總體方案、材料使用和細部構造，以達到合理抗震設計的目的。合理的抗震設計，要求設計出來的結構在強度、剛度和延性等指標上有最佳的組合，使結構能夠經濟地實現(xiàn)抗震設防的目標。本文主要探討了橋梁工程抗震設計相關問題，為今后橋梁設計起到借鑒作用。

一、對橋梁震害的概述

近幾十年來，在全球發(fā)生了多次大地震，這就說明橋梁工程作為抗震防災、危機管理系統(tǒng)的重要組成部分，在地震中必將受到嚴重的破壞。一旦橋梁在地震中受到破壞，就會使地震產生的次生災害進一步加重，也給災后重建工作帶來極大的困難。橋梁是重要的社會基礎設施，提高橋梁的抗震性能是減輕地震損失、加強區(qū)域安全的基本措施之一。

一、橋梁結構地震破壞的主要形式

根據(jù)橋梁過去的地震破壞情況，除了如液化、斷層等凼地基失效引起的破壞以外，混凝上橋梁最常見的破壞形式有以下四種：

（一）彎曲破壞

結構在水平地震荷載作用下由于過大的變形導致混凝土保護層脫落、鋼筋壓屈和內混凝土壓碎、崩裂，結構失去承載能力。整個過程可以甩以下四個階段來描述：①當彎矩達到開裂強度時，截面出現(xiàn)水平彎曲裂縫：②隨著裂縫的發(fā)展和荷載強度的提高，受拉側的縱筋達到屈服強度；⑨隨著變形量的增大，混凝土保護層脫落、塑性范圍擴大；④鋼筋壓屈(或拉斷)和內部混凝土壓碎、崩裂。

（二）剪切破壞(彎剪破壞)

在水平地震倚戟作用下，當結構受到的剪切力超過截而剪切強度時發(fā)生剪切破壞，整個破壞過程可以用以下四個階段來描述：①截面彎矩達到開裂強度時，截面}乜現(xiàn)水平彎曲裂縫：②隨著裂縫的發(fā)展和荷載強度的提高，柱內出現(xiàn)斜方向的剪切裂縫；③局部剪切裂縫增大，箍筋屈服導致剪切裂縫進一步增長；④發(fā)生脆性的剪切破壞。

（三）落梁破壞

當梁體的水平位移超過梁端支撐長度時發(fā)生落梁破壞。落梁破壞是由于梁與橋墩(臺)的相對位移過大，支座喪失約束能力后引起的一種破壞形式。發(fā)生在橋墩之間地震相對位移過大、梁的支撐長度不夠、支座破壞、梁問地震碰撞等情況。

（四）支座損傷

上部結構的地震慣性力通過支座傳到下部結構，當傳遞荷載超過支座設計強度時支座發(fā)生損傷、破壞。支座損傷也是引起落梁破壞的主要原因。對于下部結構而言，支座損傷可以避免上部結構的地震荷載傳到橋墩，避免橋梁發(fā)生破壞。

三、橋梁工程抗震的設計原則

抗震設計在遵循的一些基本原則的基礎上，還要結合著歷次的橋梁震害教訓和當前公認的理論認識。

(一)體系的整體性和規(guī)則性

橋梁的整體設計性要好，上部結構應盡可能是連續(xù)的。較好的整體性是結構發(fā)揮空間作用的基本條件，同時也能防止結構構件及非結構構件在地震時被震散掉落?？傊瑹o論是在平面還是在立面上，結構的布置都要力求使幾何尺寸、質量和剛度均勻、對稱，以免突然出現(xiàn)變化。

(二)場地選擇

橋梁工程抗震設計所選擇的場地應該考慮一個地區(qū)內的場地選擇，可以根據(jù)地震危險性來具體選擇一個比較安全的廠址。此外，為了避免地震時可能發(fā)生地基失效的松軟場地，必須選擇堅硬場地，

(三)能力設計的原則

能力設計思想所強調的是強度安全度差異，也就是在不同構件和不同破壞模式之間確立不同的強度安全度。強度及安全度之間存在著差異，因此要確保結構在大地震下以延性形式反應，不發(fā)生脆性的破壞模式。過去的建筑抗震設計中，通常采用的是“強柱弱梁，強剪弱彎，強節(jié)點弱構件”的設計思想。

(四)提高結構及構件的強度和延性

橋梁結構的地震破壞主要來源于地震動引起的結構振動，抗震設計應該使從地基傳人結構的振動能量為最小，防止破壞。此外，在不改變剛度的前提下，采用提高總體強度和延性是兩個有效的抗震途徑。地震還可能造成結構和構件周期反復變形，這樣就會使其剛度與強度逐漸退化，所以要重視起延性。

四、橋梁抗震設計的主要方法

（一）橋梁抗震概念設計

橋梁抗震概念設計主要是根據(jù)地震災害和工程經驗來獲得的基本設計原則和設計思想，在結構總體方案及材料使用等方面發(fā)揮了重要作用。合理的抗震設計，所設計出來的結構無論是在強度、剛度還是在延性等指標上都有最佳的組合。但是要指出的是，強調概念設計的重要性，不是重視數(shù)值計算，而是為了給抗震計算創(chuàng)造出有利條件。橋梁抗震概念主要是根據(jù)橋梁結構抗震設計的，要選擇良好的抗震結構體系。

（二）對地震響應的分析及具體的設計方法

目前已經發(fā)展了多種抗震設計理論和地震響應的分析設計方法，抗震設計的靜力理論只考慮了高頻振動振幅的最大值。反應譜理論雖考慮了振幅和頻譜，卻始終未能得到明確的反映。從組成結構抗震設計理論的幾個方面內容人手，靜力理論對四個方面都做了極大的簡化，而動力理論則有比較全面的考慮，結構和構件的動力模型更為接近實際?？傊?，設計原則考慮到的多種使用狀態(tài)有了概率保證。

（三）常用的抗震設計方法

增加結構的柔性以延長結構的自振周期，達到減小由于地震所。產生的地震荷載和增加結構的阻尼或能量耗散能力以減小由于地震所引起的結構反應是實用的抗震方法。當前，比較容易實現(xiàn)和有效的抗震方法主要有以下幾點。

（1）采用隔震支座

采用減、隔震支座(聚四氟乙烯支座，盎層橡膠支座和鉛芯橡膠支座等)在粱體與墩、臺的連接處增加結構的柔性和阻尼以減小橋梁的地震反應；采用減、隔震支座橋梁結構的梁體通過支座與墩、臺相聯(lián)結，大量的試驗和理論分析都表明其聯(lián)結方式對橋粱結構的地震反應有很大的影響，在粱體與墩、臺的聯(lián)結處安裝減、隔震支座能有效地減小墩、臺所受的水平地震力。

（2）采用隔震支座和阻尼器相結合的系統(tǒng)

利用橋墩在地震作用下發(fā)生彈塑性變形耗散地震能量以達到減震的目的，利用橋墩的延性抗震。近20年來，國外在橋梁減、隔震和延性抗震方面進行了許多研究，美國、新西蘭和日本等在橋梁沒計規(guī)范中加入了相應的條款。

（3）利用橋墩延性減震

利用橋墩的延性減震是當前橋梁抗震設計中常用的方法，橋墩延性減震是將橋墩某些部位設計得具有足夠的延性，以便在強震作用下使這些部位形成穩(wěn)定的延性塑性鉸產生彈塑性變形來延長結構周期、耗散地震能量。在進行延性抗震設計時，按彈性反應譜計算塑性反應的地震荷載需要修正，橋梁抗震設計規(guī)范采用了綜合影響系數(shù)來反映塑性變形的影響。

（四）新型橋梁抗震設計方法

型鋼混凝土結構是在混凝土上包裹型鋼做成的結構。它與鋼筋混凝土結構相比具有一系列優(yōu)點。其承載力可以高于同樣外形的鋼筋混凝土構件承載力一倍以上，具有較好的抗剪能力，延性比明顯高于鋼筋混凝土結構，滯回曲線較為飽滿，耗能能力有顯著的提高，從而呈現(xiàn)出良好的抗震性能。

結束語

目前地震雖然是不可控制的，但只要我們加強對橋梁震害及抗震機理的深入研究，在橋梁謝十過程中認真分析地震時結構的特性和反應，精心采取一系列科學有效的抗震設計，制定先進的抗震設防原則，嚴格控制工程質量，就一定能將地震損失降到最小，并確保交通運輸線路的暢通無阻。

參考文獻

篇10

高層建筑抗震設計應當非常重視概念設計，因為高層建筑結構的復雜性，發(fā)生地震時動力的不確定性，人們對地震時結構認識的局限性，摸擬地震波的模糊性，材料性能與施工安裝時的變易性等因素，致使計算結果可能和實際相差較大。簡單地依賴數(shù)值計算得出的結果不能充分解決現(xiàn)實中的抗震問題，特別是地質特征差異性原因，致使許多國家所制定的抗震規(guī)范有很大差距。高層建筑結構概念設計在依據(jù)數(shù)值計算的基礎上，加入了實踐經驗元素，使得這一設計理念更能滿足區(qū)域差別下從事高層建筑結構的設計需求，結構概念設計甚至比分析計算更重要。強調其重要性，目的在于結構工程師在高層建筑設計中應特別重視結構規(guī)范及規(guī)程中有關結構抗震概念設計的各款規(guī)定，在具體工程設計中不能陷入只重視計算結果的誤區(qū)。若結構平面或豎向出現(xiàn)嚴重不規(guī)則或整體性差，則僅按現(xiàn)有的結構設計計算水平，很難保證結構的抗震性能。

二、抗震概念設計的基本原則及影響因素

完成高層建筑結構設計，要建筑師與工程師的通力配合。結構工程師要統(tǒng)籌全面地考慮工程構件、整體結構及延性。工程師和建筑師要全程協(xié)作對結構體系的合理性進行設計。針對地震形態(tài)，高層建筑結構抗震概念設計的基本原則及影響結構抗震性能的因素主要包括以下幾方面。一是形狀簡單。簡單的設計形狀使建筑結構明了，在對各構件進行受力情況分析上易于把握，保證了受力數(shù)據(jù)的精準度。簡單的建筑構造減輕了地震對建筑物的破壞，減少了工程整體的薄弱環(huán)節(jié)，提高了建筑物的整體抗震能力。二是結構規(guī)則。保證建筑結構對稱布局，包括立體剛度對稱和外形對稱，提高建筑抗側力。保證質量對稱，使建筑物能均衡抵御外力，避免重心偏離。三是豎向均勻。這在設計上要優(yōu)先考慮，在建筑橫隔層的上下結構比例上要嚴控豎向收進尺寸，詳細進行豎向受力分析，避免因分隔層導致的薄弱環(huán)節(jié)和承重不均、超標。洞口開設應保持規(guī)則整齊，增強整體結構的剛度和強度，避免外力突發(fā)下剛度突變而導致的結構扭曲。保證剛度和延性，同一層面支柱和其他連接結構剛性要一致，剛度趨于均衡，增加結構延性，使構件更能吸收和發(fā)散地震能量。合理設計抗震墻間距，上下連續(xù)受力均勻。設置填充墻將墻與柱分開，不影響整體結構的受力狀態(tài)，根據(jù)需要設置防震縫并保證其質量。四是整體合理?；A要符合建筑要求，保證基礎的承載能力完全達到剛度強度指標，與上部構件連接可靠。柱體與基礎和隔板到樓蓋的連接上有足夠的剛度和抗力，各部件牢固連接緊密協(xié)同，增強豎向和水平的抗震能力。