建筑抗震概念设计浅析

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摘要：建筑结构抗震设计中的概念设计是对建筑抗震设计的宏观控制，本文根据地震的特点，从场地的选择，建筑的平立面布置，结构选型与结构布置，多道抗震防线，刚度、承载力和延性的匹配，非结构部件处理等方面作了简要的分析，为以后的建筑结构抗震设计提供一定的指导作用。

关键词：建筑结构 抗震 概念设计

Abstract: the structural seismic design of the concept design for seismic design of building is the macro control, this paper according to the characteristics of the earthquake, from the choice, the scale of the building elevation layout, the structural type and structure layout, multi-channel seismic line, stiffness, the matching of the bearing capacity and ductility, the structure parts processing in the analysis of the structural seismic design after provide some guidance.

Keywords: structural seismic design concept

中图分类号：TU318 文献标识码：A文章编号：

一、引言

地震是一种随机振动，有难以把握的不确定性和复杂性，要准确预测建筑物所遭遇地震的参数和特性，有很大的难度，在结构分析方面，由于未能充分考虑结构的材料时效，空间作用、阻尼变法、非弹性性质等多种因素，也存在着一定的不确定性，因此，工程抗震问题不能完全依赖“计算设计”解决，而立足于工程抗震基本理论及长期工程抗震经验总结的工程抗震基本概念，往往是构造良好结构性能的决定性因素，即所谓的“概念设计”。

二、建筑结构概念设计的内容

1.场地的选择

选择一块好的场地，能降低造价和有利用工程的稳固，场地的选择首先要避开危险地段，建筑抗震的危险地段是指地震时可能发生滑坡、地陷、崩塌、地裂、泥石流等地段，以及震中烈度为8度以上的发震断裂带在地震时可能发生地表错位的地段。选择有利抗震的地段，一般是指位于开阔平坦地带的坚硬场地或密实均匀中硬场地。在选择高层建筑的场地时，应尽可能建在基岩或薄土层上，或建在具有较大“平均剪切波速”的坚硬场地上，以减少输入建筑物的地震能量，从根本上减轻地震对建筑物的破坏作用。

2.建筑的平立面布置。

一栋房屋的动力性能取决于它的结构布置和建筑布局，结构布置符合抗震原则，建筑布局简单合理，从而容易从根本上保证房屋具有良好的耐震性能，反之，建筑布局复杂，奇特，结构布置不够合理，地震反应分析进行的多么精细，也较难达到减轻震害的预期目的。建筑物平面、立面布置宜对称，均匀，规则，质量和刚度变化均匀。建筑物的高宽比应该符合结构体系和地震烈度区的要求，选择合适的高宽比例，处理好地震时巨大的倾覆力矩在柱（墙）和基础中所引起的压力和拉力，有利于结构的抗震。建筑物的高度越高，一般对建筑物的抗震越不利，但是就技术经济方面而言，每种结构体系都有适合自己的高度，为了使建筑物满足自身的抗震要求，而且能收到更加良好的经济效果。在建筑物的平立面上，防震缝应该设置合理，若设置不当，地震时容易引起相邻建筑物的碰撞，加重地震破坏的程度，因此对于设防6度以上的房屋，所有沉降缝和伸缩缝都要符合抗震缝的要求。

3.结构选型与结构布置

不同的结构体系，其抗震性能，使用效果和经济指标也不同，就常见的多层及中高层建筑而言，框架结构平面布置较灵活，较好的设计可获得较好的抗震能力，但是框架结构的抗侧移刚度较差，在地震区多用于10层左右刚度较均匀和体型较简单的建筑物；砌体结构在地震区一般适宜于6层及6层以下的居住建筑；框架-剪力墙结构或者剪力墙结构多用于层数较多，体型复杂，刚度不均匀的建筑物。在结构选型时，还有注意考虑场地条件与建筑物刚度，基础形式等。 结构布置的一般原则是确保结构平面布置的对称，竖向布置的均匀。结构布置应该力求平面布置对称，使构件在地震时侧移量相等，水平地震力按构件刚度分配；竖向布置均匀，避免出现薄弱层，尽可能降低房屋的重心。

4.多道抗震防线

一个抗震结构体系，应由若干个延性较好的分体系组成，并由延性良好的结构构件连接起来协同工作。在框架-抗震墙、框架-支撑、筒体-框架、筒中筒等双重抗侧力体系中，框架、筒体、抗震墙、竖向支撑以及砌体填充墙等承载力构件，都可以充当第一道防线主力构件，率先抵御水平地震作用的冲击。但是由于他们各自在结构中的受力条件不同，后果也不同，因此优先选择少负担重力荷载的竖向支撑或填充墙作为第一道抗震防线的抗侧力构件。一般情况下，不宜采用轴压比很大的框架柱兼作第一道防线的抗侧力构件。利用赘余构件增多抗震防线，当建筑物受到强烈地震作用时，一方面利用结构中增设的赘余杆件的屈服和变形，来耗散输入的地震能量；另一方面利用赘余构件的破坏和退出工作，使整个结构从一种稳定体系过度到另一种稳定体系，实现结构周期的变法，以避开地震动卓越周期长时间持续作用所引起的共振效应。

5.刚度、承载力和延性的匹配

对一栋建筑物来说，重力荷载、风荷载等静力荷载，其值相对稳定，变法幅度不大，但是地震时建筑物所承受的作用力，却与其动力特性密切相关。建筑物的抗侧移刚度大，自振周期短，地震作用就大，提高结构的抗侧移刚度，可以减小结构侧移，但结构刚度大，要求结构具有与较大地震反应对应的较高水平抗力，但是提高抗侧移刚度，常是以降低结构延性指标及提高工程造价为代价的，因此，在确定建筑结构体系时，需要在结构刚度、延性及承载力之间寻求一种较好的匹配关系。

6.非结构部件处理

所谓非结构部件，一般是指在结构分析中不考虑承受重力荷载以及风、地震等侧向荷载的部件，如内隔墙、楼梯踏步板、框架填充墙、建筑墙板等。然而，在地震作用下，建筑中的这些部件会或多或少地参与工作，从而可能改变整个结构或某些构件的刚度、承载力和传力路线，产生出乎预料的抗震效果，或者造成未曾估计到的局部震害，因此，有必要根据以往历次地震中的宏观震害经验，妥善处理这些非结构部件，以减轻震害，提高建筑的抗震可靠度。

三、结语

本文主要介绍了工程结构抗震中“概念设计”的一些基本内容和要求，总结了以往工程结构的震害和设计经验。选择合适的场地，确立建筑的平立面设计简单合理，选择符合抗震要求的结构体系，设置多道抗震防线，需找结构刚度、承载力及延性之间的匹配，处理好非结构部件的抗震要求，确保了整个结构设计的安全。

参考文献：

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[2]吕西林、周德源、李思明、陈以一、陆浩亮.抗震设计理论与实例[M].同济大学出版社.2002

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[4]郭继武.建筑抗震设计[M].中国建筑工业出版社.2006

[5]吕西林.高层建筑结构[M].武汉理工大学出版社.2001

作者：陆文华

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