抗震设计论文范文精选

本文作者：崔玉萍、孙玮泽、董军、董飞 单位：中交路桥技术有限公司、北京建筑工程学院土木学院

本文拟结合北京地铁10号线车站的工程背景，引用相关文献提出的刚度折减理论，探索对结构损伤缺陷的简化描述；同时基于数值模拟仿真，研究其在不同运营阶段的地震动力响应规律。目的是为了揭示地铁隧道在疲劳损伤积累作用下的抗震动力学机理，并为进一步合理地改进和优化地铁隧道等地下结构的设计和施工、地下结构抗震设计规范的制定提供一定的参考依据。

初始损伤缺陷的描述与长期累积效应表达

根据相关的试验及文献研究，在长期的荷载及环境腐蚀等作用下，结构的劣化过程是由于诸如微裂缝、微孔洞等这样的初始损伤缺陷随运营时间的增加在不断发展，最后导致结构失效。事实上，对于既有地铁隧道而言，引起结构初始损伤缺陷的因素是多方面的，初始损伤缺陷的定义也是多方面的。例如，可以定义为施工质量方面导致的初始缺陷、工后运营过程中由于沉降导致的初始缺陷以及受邻近或穿越施工影响带来的初始缺陷等等。为了保证隧道结构在运营期间的安全，地铁隧道结构在长期运营动载作用下随时间的动力响应及初始缺陷的演变机理在不断得到人们的关注，尤其是初始缺陷长期累积作用下结构的抗震动力学行为。这里不妨采用前人文献试验研究，采用刚度折减理论来体现隧道结构衬砌初始缺陷及其在列车不同运营阶段的抗震动力特性。

力学模型与计算参数

1工程背景

本文以10号线双井车站由于列车振动所引起的隧道衬砌结构的动力响应为研究背景。10号线双井站为地下三层两跨（局部三跨）岛式站台车站，全长181．0m。车站地下一层为设备层，地下二层为站厅层，地下三层为站台层。车站南、北两段为地下三层明挖结构，中间段为地下一层暗挖结构。在图1中可以看出，北侧三层结构与中间暗挖段及中间暗挖段与南侧三层结构之间均有宽20mm的变形缝。由于变形缝的存在，因此，构想以变形缝为界，只考虑对双井站中间暗挖段结构衬砌进行动力响应分析。此举目的在于，变形缝起着减振的作用，三段结构彼此振动影响不大；建立模型时能使计算单元的数量大大减少，即提高了计算运行速度，又能得到较理想的计算精度。

2基于FLAC3D地震响应的三维模型的建立

摘要：对基于性能的抗震设计理论的发展史作了回顾，总结了当今国内外对这一理论的研究现状，提出了一些需要解决的问题。

关键词：抗震设计，基于性能的抗震理论，性能水平，评价指标，基于位移的抗震设计

1结构的抗震设计局限

由于地震和地面运动有很大的不确定性，导致结构在其使用期限内可能遭遇预期强度等级的地震，也有可能遭遇远远大于预期强度等级的地震，这就使结构工程师很难准确了解结构的抗震需求。当前，多数国家对结构抗震设计原则为：对于一般的工程结构，设计时以本区域内多遇地震作为结构弹性阶段承载力和变形验算依据，以保证结构在小震作用的结构正常使用功能；同时以大震作为结构在极限状态下的验算依据，以满足在结构在强震下不至于倒塌危及生命安全。虽然这种设计方法较为简单，设计结果较为经济，但也在某种局限了结构的抗震设计。首先，仅仅以正常使用状态和极限状态作为设计阶段，并不能保证结构在除此两状态之外的处于其它状态时的损伤程度和功能完整性，这就要求我们对结构的其它状态的性能水平进行更深入的研究。其次，这种设计仅仅要求结构满足基本的抗震设防目标，局限了业主对结构抗震方面提出更高的设防要求，安全度已与目前的经济和社会发展不符，故我们有必要对结构的设防目标进入更进一步的研究。因此，对结构采用多级性能水平和多级抗震设防目标的基于性能的抗震设计具有重要的理论意义和实用价值。

2结构的地震反应分析了方法

自1899年日本学者大森房吉首次提出用于结构抗震设计的静力法以来，结构的地震反应分析方法经历了从静力法到动力的反应谱法和动力时程分析法这三个阶段的演变过程，在动力阶段中又可分为弹性与非弹性(非线性)两个阶段。根据所考虑的地震动特点，结构地震反应分析方法可以分为确定性方法和随机振动方法。确定性方法利用地震记录或由其他方法确定的地震波进行结构的地震反应计算，随机振动方法则把地震视为随机过程，把具有统计性质的地震动作用在结构上来求出结构的反应。到目前为止，国内外的抗震设计规范绝大多数都采用确定性方法，因此本文也仅考虑确定性方法。

由大森房吉提出的弹性静力法理论假设结构各个部分与地震动具有相同的振动，因此，地震力等于地面运动加速度与结构总质量的乘积；在大森房吉之后，佐野利器于1916年提出震度法，认为以结构10%的总重量作为水平地震力来考虑地震作用。该法把结构的动力反应特性这一重要因素忽略了，具有很大的局限性，只有当结构可近似地视为刚体时，该方法才适用。

由于缺乏对地震动特性的认识和结构振动分析理论的了解，基于动力学的地震反应分析理论一直未能得到发展；直到1930年之后，人们逐渐认识到地震动特性对确立合理的抗震设计方法的重要性，从1931年起，美国开始进行地震观测台网的布置，并在1940年ImperialValley地震中成功地收集到了包括El-Centro地震记录在内的大量地震记录资料，为抗震动力学方法的发展提供了宝贵的资料。1943年，M.A.Biot提出了反应谱的概念，并给出了世界上第一条弹性反应谱曲线。G.W.Housner于1948年提出基于加速度反应谱曲线的弹性反应谱曲线，1956年N.M.Newmark率先将该法应用于实际工程设计，并在实际地震中得到了验证，自1958年第一届世界地震工程会议之后，反应谱法被许多国家所接受，并逐渐被采纳应用到结构抗震设计规范中。我国1959年的抗震规范草案就采用了反应谱理论并在以后的各次规范修订中不断完善和发展。在弹性反应谱的概念提出不久之后，就提出了非线性反应谱的概念，试图将这一简单的概念应用于非线性地震反应分析中，目前，除新西兰抗震规范采用非线性反应谱以外，非线性反应谱基本没有直接得到应用。

论文关键词:建筑设计;抗震;设计

论文摘要:本文从抗震的角度探讨建筑的体型，建筑平面布置和竖向布置、规范中设计限值的控制、屋顶建筑等设计问题。

建筑设计是否考虑抗震要求，从总体上起着直接的控制主导作用。结构设计很难对建筑设计有较大的修改，建筑设计定了，结构设计原则上只能是服从于建筑设计的要求。如果建筑师能在建筑方案、初步设计阶段中较好地考虑抗震的要求，则结构工程师就可以对结构构件系统进行合理的布置，建筑结构的质量和刚度分布以及相应产生的地震作用和结构受力与变形比较均匀协调，使建筑结构的抗震性能和抗震承载力得到较大的改善和提高；如果建筑师提供的建筑设计没有很好地考虑抗震要求，那就会给结构的抗震设计带来较多困难，使结构的抗震布置和设计受到建筑布置的限制，甚至造成设计的不合理。有时为了提高结构构件的抗震承载力，不得不增大构件的截面或配筋用量，造成不必要的投资浪费。由此可见，建筑

设计是否考虑抗震要求，对整个建筑起着很重要的作用。因此，我们在建筑抗震设计过程别要注重以下几个问题。

一、建筑体型设计问题

建筑体型包括建筑的平面形状和主体的空间形状的设计。震害表明，许多平面形状复杂，如平面上的外凸和凹进、侧翼的过多伸悬、不对称的侧翼布置等在地震中都遭到了不同程度的破坏。唐山地震就有不少这样的震例。平面形状简单规则的建筑在地震中未出现较重的破坏，有的甚至保持完好无损。沿高度立体空间形状上的复杂和不规则在地震时都会造成震害。特别是在建筑结构刚度发生突变的部位更易产生破坏。因此在建筑体型的设计中，应尽可能地使平面和空间的形状简洁、规则；在平面形状上，矩形、圆形、扇形、方形等对抗震来说都是较好的体型。尽可能少做外凸和内凹的体型，尽可能少做不对称的侧翼和过长的伸翼。在体型布置上尽可能使建筑结构的质量和刚度比较均匀地分布，避免产生因体型不对称导致质量与刚度不对称的扭转反应。

二、建筑平面布置设计问题

建筑物的平面布置在建筑设计中是十分重要的部分，它直接反映建筑的使用功能和要求。柱子的距离、内墙的布置、空间活动面积的大小、通道和楼梯的位置、电梯井的布置、房间的数量和布置等，都要在建筑的平面布置图上明确下来。而且，由于建筑使用功能不同，每个楼层的布置有可能差异很大，建筑平面上的墙体，包括填充墙、内隔墙、有相应强度和刚度的非承重内隔墙等等布置不对称，墙体与柱子分布的不对称、不协调，使建筑物在地震时产生扭转地震作用，对抗震很不利。有的建筑物，其刚度很大的电梯井筒被布置在建筑平面的角部或是平面的一侧，结果在地震中造成靠电梯一侧建筑物的严重破坏。这是因为电梯井筒具有极大的抗侧力刚度，吸引了地震作用的主要部分［3］。有的建筑物，在平面布置上一侧的墙体很多，而另一侧的墙体稀少，这就造成平面上刚度分布的很不对称，质量分布也偏心，使结构的受力和变形不协调，导致扭转地震作用效应，带来局部墙面的破坏。有的建筑物，如底层为商场的临街建筑，临街一侧往往不设墙体，而其另一侧则有刚度很大的墙体封闭，两侧在刚度上相差很多，也将在地震时引起扭转地震作用，对抗震不利。还有的建筑平面布置上，经常出现内隔墙不对齐或中断，使刚度发生突变和地震力传递受阻，对抗震也带来不利，客易引起结构的局部破坏。建筑平面布置设计对建筑抗震关系很大，从概念上要解决的一个核心问题是：建筑平面布置设计上要尽可能做到使结构的质量和刚度分布均匀，对称协调，避免突变，防止产生扭转效应。在建筑平面布置的总体设计上要尽可能为结构抗侧力构件的合理布置创造条件，使建筑使用功能要求与建筑结构抗震要求融合成一体，充分发挥建筑设计在建筑抗震中的作用。

1桥梁抗震设计的总体思想

在以上各国的抗震规范中，其共同点是在强震情况下不容许出现坍塌，但一定程度的损坏是可以接受的，即我们所说的“大震不倒，中震可修”，AASHTO规范中定义了可接受的破坏程度，即指柱子中的挠曲屈服(没有剪力破坏)，而且此破坏必须是可以检测及修复的(在地面及水平线以上)，所有其它的破坏(指基础、桥台、剪力键、连接构造、支座、上部结构的梁及桥面板的破坏)都是不能接受的。这一定义被其它规范广泛采用，尤其在挠曲破坏的类型方面。然而一些规范放松了对位置的要求，特别是容许在桩身、桩排架、桥台台背翼墙处的屈服。对强震的定义，即使在AASHTO规范中都很模糊，但一般认为是475年一遇的地震可称为强震。在频繁出现但规模小得多的情况下，要求桥梁基本上保持弹性运营状态(无破坏)，对于这种状态没有特别的校核规定。

我国现行的桥梁抗震设计规范还很不完善，无论是铁路桥或公路桥，还是采用基于强度设防基础上的设计方法，即根据折减后的弹性地震反应进行抗震设计，而结构的延性要求没有明确规定，仅从墩柱的箍筋配筋率及构造方面提出要求，以保证结构的延性。因此对我国现行震规进行修订和补充，使其提高到一个新的先进水平已是刻不容缓。90年代初在上海南浦大桥的抗震设计中，首次提出了二水平的抗震设计方法。之后，用同样方法先后对20余座大桥、城市立交桥和城市高架桥进行了抗震研究，20余年来积累了很多科研成果，对桥梁抗震的设计思想也日趋成熟。在此基础上于1998年开始，范立础教授将正式主持“城市桥梁抗震设计规范”的制订工作。

减震和隔震设计思想是利用材料或装置的耗能性能，达到减小结构地震反应的目的，是一种经济有效的方法。近年来世界各国在结构的减隔震设计方面也做了很多研究，如弹性支座隔震体系是目前能采用的最简单的隔震方法，其中普通板式橡胶支座构造简单、性能稳定，已在桥梁上广泛应用，法国跨度320m的伯劳东纳(Brotonne)预应力混凝土斜张桥的两个塔墩顶上各用了12块橡胶支座，该桥已通车20年，使用情况良好。

2斜张桥梁抗震设计方法

常用的结构抗震设计方法有震度法和动态分析法两种，动态分析法中又包括反应谱法和时程分析法。

动态分析法比震度法有了较大的改进，它同时考虑了地面运动和结构的动力特性。其中反应谱方法中一个重要概念是动力放大系数，或称标准化反应谱。其定义为：β(ω，ξ)=|U+Ug|max/Ug，max

式中，右端项的分子为单质点体系动力反应的绝对加速度反应，分母为地面加速度反应的峰值。

摘要：本文对世界主要的桥梁结构抗震设计规范基础部分的现状进行了概略的比较，着重介绍日本桥梁抗震设计规范中基础的设计方法，并指出了中国现行《公路工程抗震设计规范》基础部分中存在的一些不足。

关键词：桥梁基础抗震设计日本规范

一、引言

近十年来，世界相继发生了多次重大地震，1989年美国LomaPrieta地震（M7.0）、1994年美国Northridge地震（M6.7)、1995年日本阪神地震（M7.2）、1999年土耳其伊比米特地震（M7.4）、1999年台湾集集地震（M7.6）等等。因此，专家们预测全球已进入一个新的地震活跃期。随着现代化城市人口的大量聚集和经济的高速发展，地震造成的损失越来越大。地震灾害不仅是大量地面构筑物和各种设施的破坏和倒塌，而且次生灾害中因交通及其他设施的毁坏造成的间接经济损失也十分巨大。以1995年日本版神地震为例，地震造成大量高速公路及高速铁路桥隧的毁坏，经济总损失高达1000亿美元。

近几次大地震造成的大量桥梁的破坏给了全世界桥梁抗震工作者惨痛的经验教训。各国研究机构纷纷重新对本国桥梁抗震规范进行反思，并进行了一系列的修订工作。日本1995年阪神地震后，对结构抗震的基本问题重新进行了大量的研究，并十分重视减振、耗能技术在结构抗震设计中的应用。桥梁、道路方面的抗震设计规范已经重新编写，并于1996年颁布实施。美国也相继在联邦公路局（FHWA）和加州交通部（CALTRANS）等的资助下开展了一系列的与桥梁抗震设计规范修订有关的研究工作，已经完成了ATC－18，ATC－32T和ATC-40等研究报告和技术指南。与旧规范相比，新规范或指南无论在设计思想，设计手法、设计程序和构造细节上都有很大的变化和深入。

中国现行《公路工程抗震设计规范》（JTJ004－89）在80年代中期开始修订，于1989年正式发行。随着中国如年代经济起飞，交通事业迅猛发展，特别是高速公路兴建、跨越大江，大河的大跨桥梁、大型立交工程以及城市中大量高架桥的兴建，规范已大大不能适应。但是目前所有国内的桥梁设计，对抗震设计均在设计书上标明的参照规范即是《公路工程抗震设计规范》和《铁道工程抗震设计规范》。与国外如日本、美国的同类规范相比，中国现行《公路工程抗震设计规范》水准远落后于国外同类规范。若不进行改进，则必将给中国不少桥梁工程留下地震隐患。

本文主要介绍了各国桥梁抗震设计规范中基础部分的抗震设计。基础部分对全桥的地震响应以及墩柱力的分布均有非常重要的影响。基础设计不当会导致桥梁墩柱在地震中发生剪断、变形过大不能使用等等，有时甚至是桩在根部直接剪断破坏。基础设计需要考虑的方面除了基础形式的选择以外还包括抗弯强度、抗剪强度桩基础连接部分的细部构造、锚固构造等方面。本文首先对中、美、日、欧洲、新西兰五国或地区抗震设计规范中有关基础的部分进行了一般性的比较。笔者认为，相对而言中国的规范在基础抗震设计方面较为粗糙、可操作性不强。而日本规范在这方面作的最为细致，技术也较为先进。因此，在随后的部分中详细介绍了日本抗震规范的基础设计方法。

二、主要国家桥梁抗震规范基础抗震设计的概况

摘要；文章阐述了抗震设计方法的转变，并介绍了两种不同设计方法的优缺点，对能量分析方法在抗震结构计算中的应用进行了分析。

关键词：推覆分析方法；结构能量反应分析；地震动三要素；耗散能量

目前世界各国的抗震设计规范大多数都以保障生命安全为基本目标，即“小震不坏、中震可修、大震不倒”的设防水准，据此制定了各种设计规范和条例。依此设计思想设计的各种建筑物在地震中虽然基本保证了生命安全，却不能在大地震，甚至在中等大小的地震中有效的控制地震损失。特别是随着现代工业社会的发展，城市的数量和规模不断扩大，城市变成了人口高度密集、财富高度集中的地区，一般的地震和1995年的日本阪神地震，造成了巨．大的经济损失和人员伤亡。严重的震害引起工程界对现有抗震设计思想和方法上存在的不足进行深刻的反思，进一步探讨更完善的结构抗震设计思想和方法已成为迫切的需要。上个世纪九十年代，美国地震工程和结构工程专家经过深刻总结后，主张改进当前基于承载力的设计方法。加州大学伯克利分校的J.P.Moehlelll提出了基于位移的抗震设计理论；日本建设省建筑研究院根据建筑物的性能要求，提出了一个有关抗震和结构要求的框架，内容包括建议方案，性能目标，检验性能水准等：我国学者已认识到这一思潮的影响，并在各自研究领域加以引用和研究，如王亚勇、钱镓茹、方鄂华、吕西林分别发表了有关剪力墙、框架构件的变形容许值的研究成果，程耿东采用可靠度的表达形式，将结构构件层次的可靠度应用水平过渡到考虑不同功能要求的结构体系，王光远把这一理论引入到结构优化设计领域，提出基于功能的抗震优化设计概念。

我国现行的结构抗震设计，主要是以承载力为基础的设计，即用线弹性方法计算结构在小震作用下的内力、位移；用组合的内力验算构件截面，使结构具有一定的承载力；位移限值主要是使用阶段的要求，也是为了保护非结构构件；结构的延性和耗能能力是通过构造措施获得的。结构的计算分析方法基本上可以分为弹性方法和弹塑性方法。当前在建筑结构抗震设计和研究中广泛地采用底部剪力法和振型分解反应谱法等。这些方法没有考虑结构屈服之后的内力重分布。实际上结构在强震作用下往往处于非线性工作状态，弹性分析理论和设计方法不能精确地反映强震作用下结构的工作特性，让结构在强震作用下处在弹性工作状态下工作将造成材料的巨大浪费，是不经济的。随着人们认识的提高，结构的地震反应分析设计方法经过了两个文献的转变：(1)静力分析方法到动力分析方法的转变：(2)从线性分析方法到非线性分析方法的转变。其中动力分析方法就经过了从振型分解反应谱法到时程分析法、从线性分析到非线性分析、从确定性分析到非确定性分析的三个大的转变。作为一种简化实用近似方法，目前的推覆分析方法(Push—overAnalysis)受到众多学者的重视。它属于弹塑性静力分析，是进行结构在侧向力单调加载下的弹塑性分析。具体做法是在结构分析模型上施加按某种方式(研究中常用的有倒三角形、抛物线和均匀分布等侧向力分布方式)模拟地震水平惯性力作用的侧向力并逐步单调加大，使结构从弹性阶段开始，经历开裂、屈服直至达到预定的破坏状态甚至倒塌。这样可了解结构的内力、变形特性和能量耗散及其相互关系，塑性铰出现的顺序和位置，薄弱环节及可能的破坏机制。这种方法弥补了传统静力线性分析方法如底部剪力法、振型分解法等的不足并克服了动力时程分析方法过程中，计算工作量大的问题，仅用于近似评估结构抵御地震的能力。但是，传统的推覆分析方法基本上只适用于第一振型影响为主的多层规则结构，对于高层建筑或不规则的建筑，高阶振型的影响不容忽视，并且对于非对称结构，还必须考虑正、反侧反推覆的不同所带来的影响。此外推覆分析方法无法得知结构在特定强度地震作用下的结构反应和破坏情况，这限制了它在抗震性能设计中的使用。地震动能量是刻画地震强弱的综合指标，它综合体现了地面最大加速度和地震持时两个反映地面运动特性的重要因素。结构地震反应的能量分析方法是一种能较好地反映结构在地震地面运动作用下的非线性性质及地震动三要素(幅值、频谱特性和持时)对结构抗震性能影响的方法。地震时，结构处于能量场中，地面与结构之间有连续的能量输入、转化与耗散。研究这种能量的输入与耗散，以估计结构的抗震能力，是结构抗震能量分析方法所关心的问题。结构在地震(反复交变荷载)作用下，每经过一个循环，加载时先是结构吸收或存储能量，卸载时释放能量，但两者不相等。两者之差为结构或构件在一个循环中的“耗散能量”(耗能)，亦即一个滞回环内所含的面积。能量等于力与变形的乘积。一个结构(构件)所耗散的地震能量多，不仅因为它承担了较大的地震作用，还因为它产生了较大的变形。从这个意义上来看，耗能构件是用它自身某种程度破坏所作的牺牲，来维持整个结构的安全。所以，每次大的地震作用之后，人们看到那些没有其它途径耗散所吸收的地震作用的能量的结构，只有通过结构自身的破坏来释放所有的多余能量。因此，结构的抗震设计应当注意保证结构刚度、强度和变形能力的协调与统一，如结构的延性设计就是在传统的单一强度概念条件下进行的弹性抗震设计的基础上，充分考虑结构和构件的塑性变形能力，在设防烈度下允许结构出现可能修复的损坏，当地震作用超过设防烈度时，利用结构的弹塑性变形来存储和消耗巨大的地震能量，保证结构裂而不倒。

能量法在近半个世纪的研究中发现较快，但由于地震本身的复杂性能量与结构反应之间的关系仍需我们进行进一步的探索。

摘要：这是我们研二抗震课的论文，写了一些上白绍良老师课的心得，老师的博学与人品让我钦佩不已。这些都是从他的讲义上摘录的一些在一般的书籍中看不到的，最前沿的一些东西。

关键词：抗震规范

1．R-μ-T关系及其应用

在二十世纪五十年代，当美国的权威人士G.W.Houser导出了第一条地震反应谱和对地震激励下的弹性反应规律的研究很快被学术界接受后，人们很快发现了一个与当时的抗震设计方法相矛盾的问题，那就是例如对一个第一振型周期为0.5s~1.5s,阻尼比为0.05的结构，结构地震反应加速度约为地面运动峰值加速度的1.5~2.5倍，比如赋予上述结构一个不大的地面运动加速度0.15g,则根据反应谱导出的结构反应加速度已达到0.23g~0.375g，而世界各国当时的设计规定中一般用来确定水平地震力大小的加速度只有0.04g~0.15g，但让人不解是，震害表明，虽然设计用的反应加速度很小，但结构在地震中的损伤却不太大。这么大的差距是不能用安全性或设计误差来解释的，于是，各国的学术界加紧了对这一问题的研究，大家通过对单自由度体系的屈服水准、自振周期（弹性）以及最大非弹性动力反应之间的关系；同时还研究了当地面运动特征（包含场地土特征）不同时，给这种关系带来的变化，我们把这方面的研究工作关系其中R是指在一个地面运动下最大弹性反应力与非弹性反应屈服力之间的比值，称为弹塑性反应地震力降低系数，简称地震力降低系数或者反应调节系数；µ为最大非弹性反应位移与屈服位移的比值，称为位移延性系数；T则为按弹性刚度求得的结构自振周期。研究表明，对于长周期（指弹性周期且T>1.0s）的结构可以适用“等位移法则”，即弹性体系与弹塑性体系的最大位移反应总是基本相同的；而对于中周期（指弹性周期且0.12s<T<0.5s）的结构，则适用于“等能量法则”，即非弹性反应下的弹塑性变形能等于同一地震地面运动输入下的弹性变形能。

之所以存在上诉规律，我们应该注意到钢筋混凝土结构的一些相关特性。首先，通过人为措施可以使结构具有一定的延性，即结构在外部作用下，可以发生足够的非线性变形，而又维持承载力不会下降的属性。这样就可以保证结构在进入较大非线性变形时，不会出现因强度急剧下降而导致的严重破坏和倒塌，从而使结构在非线性变形状态下耗能成为可能。其次，作为非线弹性材料的钢筋混凝土结构，在一定的外力作用下，结构将从弹性进入非弹性状态。在非弹性变形过程中，外力做功全部变为热能，并传入空气中耗散掉。我们可以进一步以单质点体系的无阻尼振动来分析，在弹性范围振动时，惯性力与弹性恢复力总处于动态平衡状态，体系能量在动能、势能间不停转换，但总量保持不变。如果某次振动过大，体系进入屈服后状态，则体系在平衡位置的动能将在最大位移处转化为弹性势能和塑性变形能两部分，其中，塑性变性能将耗散掉，从而减小了体系总的能量。由此我们可以想到，在地震往复作用下，结构在振动过程中，如果进入屈服后状态，将通过塑性变性能耗散掉部分地震输给结构的累积能量，从而减小地震反应。同时，实际结构存在的阻尼也会进一步耗散能量，减小地震反应。此外，结构进入非弹性状态后，其侧向刚度将明显小于弹性刚度，这将导致结构瞬时刚度的下降，自振周期加长，从而减小地震作用。

2我国现行抗震设计规范中的不足之处

抗震规范规定，我国的抗震设防目标必须坚持“小震不坏，中震可修，大震不倒”的原则，而建筑应根据其使用功能的重要性分为甲类、乙类、丙类、丁类四个抗震设防类别。甲类建筑应属于重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑，地震作用应高于本地区抗震设防烈度的要求，其值应按批准的地震安全性评价结果确定；抗震措施，当抗震设防烈度为6-8度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求，当为9度时，应符合比9度抗震设防更高的要求。乙类建筑应属于地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑，抗震措施，一般情况下，当抗震设防烈度为6-8度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求，当为9度时，应符合比9度抗震设防更高的要求。丙类建筑应属于甲、乙、丁类以外的一般建筑，地震作用和抗震措施应符合本地区抗震设防烈度的要求。我们知道，一栋建筑在大震下能否不倒，已经不是看其承载力的大了了，而是看它的延性是否能够到达设计要求。由上面的建筑物抗震类别划分可以看出，我们对甲、乙、丙、丁建筑物延性的要求是依次从高到低的，此时，结构的延性实际上是由其抗震措施来决定的，现以一栋乙类建筑和丙类建筑为例：

表1

1保证建筑结构抗震水平的先决条件

1．1合理的选址在建筑结构抗震水平设计中，合理的选址是最基本的先决条件。为了保证选址的正确、合理性，我国政府部门已经出台了《中华人民共和国减灾抗震法》等法律条文，其中明确规定“对于有可能发生的重大建设性工程以及次生灾害进行严格的地震安全指标评价，按照地震安全评价结果，明确相关建筑物的抗震设防要求，并对其进行分别设防”。建筑结构的设防标准根据其实际质量可分为四个标准，其中:甲类:地震时间或大型建筑工程可能发生的次生建筑类灾害;乙类:地震中不能中断使用功能，且必须要逐步恢复的建筑类型;丙类:除甲、乙两类建筑外的其他普通建筑类型;丁类:抗震级别相对较低的建筑。根据对相关法规的分析，在进行建筑物结构设计时，必须要选择对建筑有利的场地，避免在不利地段建设大型民用建筑，以防止地震破坏隐患的出现。对于一些软基地段，也必须要进行充分的处理，才能够进行合适的建筑设计。另外对于地震可能引起的次生灾害问题，也必须要予以正确的处理，进一步保证选址的正确性。

1．2科学的设计当地震发生时，不同的建筑结构所受到的地震影响是不同的，为了最大限度降低地震灾害的影响，建筑设计人员在抗震设计环节中，要根据当地地段的实际情况来进行建筑结构的选择。目前，我国常用的鹅建筑结构可以分为“钢筋混凝土结构”、“砌体结构”、“钢混结构”和“钢结构”四种类型。通过对四种结构的比较分析得出，钢筋混凝土结构的抗震能力相对较强，因为其自身具有较好的柔韧性，所以当建筑物因地震灾害而出现应力变形时，钢筋混凝土结构能够依靠自身良好的承载力对其进行一定程度的控制，这是其它三种结构所不具备的优势。近年来，高层建筑建设的增多，大大增大了其在地震灾害影响下的水平位移和抗侧移刚度，这在无形之中就加大了地震灾害的影响，为了避免地震灾害影响程度的增大，在设计和审核高层建筑抗震设计时，必须要考虑结构的侧移度。

1．3坚实的质量地震作为破坏性超强的自然灾害，想要最大限度降低其对建筑的破坏，保证建筑设计坚实的质量是最基本的防护措施。相比较而言，我国建筑设计水平发展较为缓慢，在地震设计方面也存在不够合理的情况，这使得很多建筑结构都出现了地震安全隐患，过大的自身重量也加大了地震危害。为了保证建筑结构抗震水平，必须要在建筑抗震设计环节中科学的运用抗震理论，根据相关设计原则，利用有效措施来提高建筑结构的可靠性与安全性。

2实现建筑结构抗震水平设计的措施

2．1基础性防震措施应用基础性防震措施根据建筑的结构的不同位置有着不同的措施:(1)地基隔震。地基隔震是在建筑地基与土层之间设置缓冲层，以便在地震发生时减小建筑与土层之间的震动碰撞，实现对震能的有效吸收和反射作用，减小地震对建筑物的破坏。目前，我国最常使用的地基隔层为沥青原料隔震层。(2)基础隔震。基础隔震是整个建筑结构抗震设计中的关键，想要降低地震对建筑物的破坏，就必须要做好基础隔震措施。在对建筑基础采取抗震措施时，为了减小地震对上部结构的破坏，需要在建筑物的上部结构和基础位置接触处设置隔震层，防止地震力由地基处向上部结构传播，降低地震对建筑上部结构的破坏。基础抗震装置一般采用混合隔震装置、基底滑移隔震装置和夹层橡胶隔震装置等。(3)间层隔震。间层隔震是为了吸收地震的冲击余力而设置的，间层隔震的有效设置能够对震力进行再次削减，以达到降低地震对建筑的破坏作用。间层隔震一般都安装在原始结构层上，其实我国最早使用的的抗震措施，具有施工操作简单的优势。(4)悬挂隔震。悬挂隔震是通过悬挂的方式，将建筑物全部或部分结构脱离地面，从而在地震出现时，降低地面震动与建筑物之间的震力作用。目前，此种抗震措施多用于大型钢结构建筑当中，收到了较为不错的抗震效果。

2．2机敏减震支撑体系机敏减震支撑体系是集成现代科技技术的防震系统，其利用活塞运动的原理，对建筑结构进行设计。在地震灾害发生时，保证建筑结构中的内、外钢能够通过不断的滑动来消减地震的破坏力，减轻震力破坏和消耗地震作用力的传导。目前，这项技术还在不断的研究和完善当中，相信其很快就能够实现有效的应用，为建筑抗震设计水平的提升做出贡献。

2．3效能减震技术应用效能减震是实现对地震所产生动能的消耗，来减轻地震能的传导大小，从而降低其对建筑物的破坏程度。目前，在此技术方面一般采用消能器和阻尼器，两种器械都能够实现地震能量的有效消耗和吸收，减小震力对建筑主体的破坏，以达到对建筑主体结构安全、稳性定的保护。目前，效能减震技术在我国建筑防震设计中得到了有效的应用，其在新建筑的防震设计和旧建筑的抗震加固方面，都起到了良好的效果。

1建筑设计与建筑抗震设计之间的关系

建筑设计作为项目建设的基本参照和框架，需要在施工前就完成。在建筑设计的过程中，需要对环境、地理、气候等因素加以充分考虑，其发挥的指导作用往往是非常重要的。在工程项目建设中，最关键的一步就是建筑设计这项工作。只要能够保证建筑设计的科学合理、安全性过关，那么后面的具体工作就能很好地展开。因此，在建筑设计中融入抗震理念是重要的一环，可以有效地提高建筑项目的抗震性。建筑设计是建筑抗震设计的基础，一定要实现二者的相互协作，如此才能实现最佳的抗震效果；在刚确定项目建设设计方案时，就难以再进行大范围改动，若是在此基础上，未能对建筑物的抗震性能加以考虑，只是通过在具体施工中通过构件设置的加固来提高建筑抗震性，这样并未能将抗震问题很好地解决；若是在建筑设计过程中，对建筑物的抗震性加以充分考虑，做好材料设置和构件安排等方面的准备，这样才能确保建筑物的抗震性也会得到保障。

2建筑设计中要重点关注的几个抗震设计

（1）建筑构件和连接点处的抗震设计。如今人们的生活水平日益提高，随之也对居住质量有了更为严格的要求，就施工的整体质量而言，与之直接相关联的便是建筑构件的合理搭设和对连接点的科学设置。如今新世纪出现了许多新的工艺和材料，这样施工就迎来了更大的挑战。例如说建筑物的外部设计，其中会用到大理石、瓷砖等新材料，室内装饰设计用到的则有吊顶和人工造影等技术。就实际施工而言，一定要对材料质量和施工技术有所保证，才能使建筑物的抗震性得到保障，同时要重点监督和管理其牢固性，以免在地震发生时意外坠落而造成人员的伤害。

（2）建筑物顶部的抗震设计。如今的建筑行业，普遍对顶部过高、过重的问题有所避免。因为顶部产生的压力会导致建筑墙面也形成相应的较大压力，这会使建筑物的抗震性和牢固性在一定程度上有所减弱。在建筑设计过程中，务必要保证建筑物整体有一个合理的重心，与此同时还要花心思用于材料选择，选取的顶部材料要尽量是重量轻、刚度较均匀的，这样建筑结构才能将抗震能力充分发挥出来。

（3）建筑设计中关于设计限制的问题。通常都是在建筑前期确定建筑物的抗震级别，并且这是以建筑物的实际使用情况为依据，所以要在施工过程中严格按照国家规定，要使建筑物的抗震性能有所保障，以免有墙体裂缝或坍塌的现象出现。

3建筑设计过程中要考虑到的抗震设计

根据上述内容，我们了解到建筑抗震设计和建筑设计之间息息相关的联系。为了确保最大程度的抗震性，就一定要在实际施工中紧密结合起二者的联系，同时还要在施工过程中真正融入抗震理念，如此才能使原有的建筑常规从根本上被打破，才能使建筑物抗震现状得到彻底改善，接下来从建筑物的形状、平面和空间三方面设计来具体阐述二者的结合。

1建筑设计融入建筑抗震设计后应注意的细节

1.1建筑的平面布局设计建筑设计的中心设计部分就是建筑平面布局，平面布局的好坏对建筑功能和使用的要求有一定的影响，并且平面布局还与抗震设计有着必要的联系，所以，想要将建筑设计融入到建筑抗震设计中，首先要保证建筑的刚度和结构质量分布匀称，具有对称性，避免建筑出现扭转的现象。在建筑的墙体设计上，一定要保持对称性和均匀性，抗震墙的布局，一定要与抗震结构相结合，刚度较大的楼层语电梯都要布置在中心位置，以免发生建筑扭转效应。在进行平面布局的时候，要为结构抗侧力构建的合理布局制造出有利的条件，从而使得建筑的使用功能与建筑的抗震结构需求相结合，使建筑抗震设计发挥出最大的效果。

1.2建筑的纵向布局设计建筑的纵向布局主要是建筑物岩的高度、建筑结构的质量以及建筑物的刚度分布。不管是在工业建筑还是民用建筑，不论建筑的层数是多还是少，都会存在这样的问题。在进行建筑设计的时候，尽可能的将建筑物沿与建筑的刚度设计成相近的系数，剪力墙的布局不仅要布局均匀，还要使其能沿着建筑纵向一直贯穿到建筑的底部，不要中途中断或者是不到达建筑的底部。在设计过程中，一定要避免楼层之间刚度不均匀的现象，同时还要避免在地震中，建筑出现扭转的现象。

1.3建筑的整体布局设计建筑的整体布局设计，主要是指建筑的平面和立体空间上的设计。在建筑的整体布局中，要使建筑平面和建筑空间在形状上，既规则又简洁。建筑的平面形状可以是圆形、矩形、方形等，这样的形状能够提高建筑抗震的水平。在建筑的整体布局设计中，要避免凹凸行的设计，这样的设计对建筑抗震起到了一定的制约作用。严重是还会出现扭转效应。要设计出具有立体美和具有艺术性的建筑，就一定要将建筑艺术和建筑所具备的功能，与建筑抗震设计结构结合到一起。例如：南昌绿地紫峰大厦，该建筑的高位268m，其框架是核心筒结构，对该建筑的抗震设计，在建筑三分之二出，东西里面内凹，其内凹部分的荷载通过结构柱支撑在41层与43层之间的跨悬臂转换墙上。其整体结构设计融入了新年功能化设计的思想，并对建筑结构进行小震下的反谱计算，以及中震弹性复核。

2建筑设计过程中应重视的抗震设计问题

2.1建筑物屋顶抗震设计屋顶太高或太重，是目前建筑设计最主要的问题。屋顶过高或者过重，会加重地震的作用，导致建筑变形，对建筑物自身的抗震能力有所制约。建筑屋顶的重心和建筑底部的重心不在一条线上，那么就会导致建筑抗侧力不能连续，从而加剧建筑的扭转效应，制约建筑的抗震水平。所以，设计师在进行设计的时候，一定要避免屋顶超高超重的现象，使得整个建筑的结构与刚度均匀的分布下来，让屋顶与建筑的重心保持在同一条线上。如果建筑物的屋顶设计的过高，那么就一定要保证建筑具有良好的抗震稳固性，降低建筑扭转效应。3

2.2设计限值控制相关文件规定，在建筑设计过程中，要考虑抗震要求的限值控制。房屋的建筑高度和楼层的数量。在实际设计当中，有的建筑高度超标，有的建筑层数超标，有的建筑高度没有超标，但是其宽度超标。这些超标，都将会给建筑抗震带来一定的安全隐患，特别是一些高度和宽度超标的建筑，因此，在建筑设计中，只要完全融合建筑抗震设计，就能够有效的进行限值控制。例如：防裂度为8的时候，粘土砖等对称建筑的总高度要低于18m，建筑的层数一不能超过6层；底层框架为砖房的建筑高度应该保持在16m，层数保持在5层以内；建筑材料为钢筋混泥土框架房屋的时候，其高度要保持在45m以下，而框架的抗震墙高度应该保持在100m以内。除了在设计过程中要考虑抗震要求的限值控制之外，还要考虑房屋抗震横墙之间的间距以及局部墙体尺寸的限值控制。抗震墙限值控制，就是避免横墙的间距超过了原有的额定值，从而导致建筑平面的刚度下降，遇到水平地震力时，影响了建筑水平地震力的传递，因此，导致了建筑纵墙发生形变，制约了建筑抗震的承载力度，致使建筑倒塌。对局部墙体尺寸的限值控制，是因为这些局部墙体能够增强建筑抗震强度，如果局部墙体尺寸的限值小于规定的值，那么就不能够满足建筑抗震设计的要求，就会出现墙面裂开或者是倒塌的现象。因此，在设计过程中要注意建筑设计限值控制。

3结束语