抗震理念論文精品(七篇)

序論：寫作是一種深度的自我表達(dá)。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內(nèi)心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇抗震理念論文范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創(chuàng)作。

篇(1)

【關(guān)鍵詞】樓梯；建筑抗震；剛度；影響；分析

中圖分類號：TU973+.31 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

一．引言

樓梯是建筑的一個重要組成部分，是最重要的疏散工具，在抗震防災(zāi)中起著舉足重輕的作用。所以樓梯的設(shè)計是十分重要的工作，樓梯設(shè)計的好壞也直接影響到建筑的抗震能力。從地震被損壞的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋來看，其中一個特點是樓梯構(gòu)件的破壞，影響了逃生通道安全，造成人員傷亡。根據(jù)2008年汶川地震震害的相關(guān)報告，樓梯對結(jié)構(gòu)安全以及疏散時人身安全的意義非常重大。因此，我們有必要認(rèn)真研讀規(guī)范的有關(guān)要求，結(jié)合工程實際情況，認(rèn)真對待抗震設(shè)計時的樓梯設(shè)計。

二．抗震設(shè)計樓梯參與結(jié)構(gòu)計算的重要性

現(xiàn)代建筑工程抗震性能的需求要求建筑工程設(shè)計過程中必須考慮抗震設(shè)計樓梯參與結(jié)構(gòu)計算工作的重要性。以抗震樓梯設(shè)計對建筑物主體結(jié)構(gòu)抗震性能的促進(jìn)作用促進(jìn)建筑物的抗震性能提升。建筑工程設(shè)計單位應(yīng)根據(jù)現(xiàn)代建筑工程設(shè)計過程中樓梯設(shè)計對建筑物主體工程的影響強(qiáng)化抗震設(shè)計樓梯參與結(jié)構(gòu)計算工作，實現(xiàn)建筑物抗震性能的提高，促進(jìn)現(xiàn)代建筑工程設(shè)計目標(biāo)的達(dá)成

在現(xiàn)代建筑工程的設(shè)計中，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)所具有的優(yōu)勢使得其在現(xiàn)代建筑工程的設(shè)計中有著極為廣泛的應(yīng)用。在鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)中，樓梯能夠?qū)翘蓍g結(jié)構(gòu)起到斜撐作用，增加主體結(jié)構(gòu)的剛度。在傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，由于計算方式與設(shè)計理論的限制使得樓梯及樓梯間不參與整體結(jié)構(gòu)的計算。隨著現(xiàn)代建筑設(shè)計理論的日趨成熟以及建筑物抗震等級要求的不斷提高，建筑工程抗震樓梯設(shè)計參與整體結(jié)構(gòu)計算已經(jīng)納入相關(guān)規(guī)范要求。在抗震樓梯與樓梯間增加剛度的同時，還應(yīng)與水平隔板、樓蓋板等做好鏈接，以此形成整體、提高建筑物的抗震性能。在汶川地震震后調(diào)查中，樓梯梯段板斷裂的情況非常普遍，嚴(yán)重影響了震后的自救與救災(zāi)。而且，樓梯系統(tǒng)的斷裂也造成了對主體結(jié)構(gòu)抗震性能的影響，造成了余震中建筑物抗震性能的下降。

三．樓梯和結(jié)構(gòu)主體

樓梯對主體結(jié)構(gòu)的影響主要表現(xiàn)有兩個方面，樓梯對豎向構(gòu)件的影響以及樓梯自身的傳力。由于樓梯傳力，豎向構(gòu)件往往會出現(xiàn)短柱或錯層。而樓梯本身傳力需得到保障，從而實現(xiàn)疏散功能。

理論研究以及一些震害調(diào)查表明，樓梯對主體結(jié)構(gòu)的影響大小，主要取決于樓梯與主體結(jié)構(gòu)的相對剛度比。主體結(jié)構(gòu)整體剛度越大，比如抗震墻結(jié)構(gòu)，框架一抗震墻結(jié)構(gòu)，由于結(jié)構(gòu)主體自身的剛度很大，整體性能好，樓梯剛度對于主體而言相對很小，那么它對主體影響就很小，有時可以忽略不計；而當(dāng)采用框架結(jié)構(gòu)，裝配式結(jié)構(gòu)，特別是砌體結(jié)構(gòu)的時候，樓梯對其主體的影響就不容小視了，在多遇地震作用下，結(jié)構(gòu)基本是處于彈性工作狀態(tài)，填充墻、砌體承重墻沒有開裂或者開裂程度不高，剛度尚未退化，樓梯剛度在主體結(jié)構(gòu)中依舊可以認(rèn)為不大，而在超出設(shè)防烈度及罕遇地震的時候，結(jié)構(gòu)一般進(jìn)入彈塑性狀態(tài)，墻體開裂，剛度驟然降低，樓梯剛度在主體剛度中所占的比重就越加增大，現(xiàn)澆梯板可視為剛性樓板，承擔(dān)傳遞水平地震作用的重任，從而導(dǎo)致樓梯梯板拉裂，樓梯間短柱破壞，最終導(dǎo)致主體破壞甚至坍塌。

經(jīng)過工程實例對比發(fā)現(xiàn)，樓梯構(gòu)件是否參與結(jié)構(gòu)整體計算，不僅影響地震作用效應(yīng)的計算結(jié)果，也可能由于改變恒載、活載的傳遞途徑而對相關(guān)構(gòu)件計算產(chǎn)生影響。

對比發(fā)現(xiàn)當(dāng)其他區(qū)域荷載小于樓梯間時，不考慮樓梯影響計算結(jié)果顯示位移比較大，考慮樓梯剛度后剛心與質(zhì)心的重合程度有所改善，位移比有所減小。

結(jié)合條文說明，規(guī)范允許根據(jù)不同的具體結(jié)構(gòu)，判斷樓梯構(gòu)件對整體的可能影響很大或不大，然后區(qū)別對待，并不要求一律參與整體結(jié)構(gòu)的計算，但樓梯構(gòu)件自身應(yīng)計算抗震?，F(xiàn)行規(guī)范對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)樓梯間抗震設(shè)計的基本要求可歸納為：是否參與整體抗震計算，視情況而定；樓梯構(gòu)件應(yīng)進(jìn)行抗震設(shè)計計算；加強(qiáng)樓梯間填充墻與主體結(jié)構(gòu)的拉結(jié)。

由于地震動的不確定性、地震的破壞作用、結(jié)構(gòu)地震破壞機(jī)理的復(fù)雜性，以及結(jié)構(gòu)計算模型的各種假定與實際情況的差異，．目前，依據(jù)所規(guī)定的地震作用進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震驗算，不論計算理論和工具如何發(fā)展，計算怎樣嚴(yán)格，計算的結(jié)果還是比較粗略，過分地追求數(shù)值上的精確是不必要的。然而，從工程的震害看，這樣的抗震驗算是有成效的，不可輕視。

四．樓梯抗震設(shè)計的幾點建議

考慮樓梯對主體結(jié)構(gòu)的影響時，應(yīng)根據(jù)主體結(jié)構(gòu)與樓梯的側(cè)向剛度大小，采取相應(yīng)的設(shè)計措施：

1.樓梯采用現(xiàn)澆式或者裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)，不應(yīng)采用裝配式結(jié)構(gòu)。

2.對框架結(jié)構(gòu)，砌體結(jié)構(gòu)及其他整體性不好的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)計算中應(yīng)注意考慮樓梯對主體結(jié)構(gòu)的影響和主體結(jié)構(gòu)對樓梯的影響，采用包絡(luò)設(shè)計的方法?；诂F(xiàn)行規(guī)范，在對結(jié)構(gòu)進(jìn)行規(guī)則性判斷和位移計算時，可不計樓梯的影響。而構(gòu)件設(shè)計則需要考慮樓梯的作用，按計入和不計人樓梯分兩種情況進(jìn)行設(shè)計。

3.對主體結(jié)構(gòu)剛度很大，整體性較好的結(jié)構(gòu)，如抗震墻結(jié)構(gòu)、框架一抗震墻結(jié)構(gòu)等，一般不考慮樓梯的影響，不過在結(jié)構(gòu)平面布置時，應(yīng)重視樓梯間周圍的豎向構(gòu)件，類似于電梯井，盡量使抗震墻位置合理，這樣，既可以使樓梯對主體結(jié)構(gòu)的影響減小，同時也保護(hù)了樓梯構(gòu)件。

4.需特別注意設(shè)置樓梯形成的框架短柱或錯層柱，柱箍筋除應(yīng)滿足計算要求外，箍筋應(yīng)全高加密，宜按抗震等級提高一級配置。

5.樓梯處梁上立柱時，柱子截面一般都很難做大，但該柱也應(yīng)按照框架柱要求設(shè)計，保證其截面面積不小于300mmX300mm，柱最小邊長不應(yīng)小于200mm，并相應(yīng)增加另一邊高度?！暝谝酝脑O(shè)計中，當(dāng)?shù)讓訜o地下室時，樓梯直接支撐在孤立的樓梯梁上，而根據(jù)震害調(diào)查發(fā)現(xiàn)，此做法不妥，地震時樓梯板吸收的水平地震作用在樓梯梁處的水平傳力路徑中斷，孤立的樓梯梁很難擔(dān)當(dāng)由梯板傳遞的水平推力，梯板邊緣的梁截面處往往開裂甚至破環(huán)，設(shè)計中應(yīng)盡量避免。

五．結(jié)束語

樓梯是建筑的一個重要組成部分，是最重要的疏散工具，在抗震防災(zāi)中起著舉足重輕的作用。從地震被損壞的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋來看，其中一個特點是樓梯構(gòu)件的破壞，影響了逃生通道安全，造成人員傷亡，所以建筑樓梯設(shè)計是非常重要的工作。綜上所述，不管是對規(guī)范理解出發(fā)，還是結(jié)合工程實際，樓梯設(shè)計對建筑抗震的影響應(yīng)當(dāng)被廣大設(shè)計師高度重視。目前來看，各種軟件的樓梯參與建筑抗震計算情況并不夠理想，不能過分依賴。設(shè)計可在比較合理的基礎(chǔ)上利用計算軟件，不拘泥于細(xì)節(jié)，不追求過高的計算精度，強(qiáng)調(diào)按概念設(shè)計進(jìn)行各種調(diào)整。讓樓梯參與建筑抗震計算和加強(qiáng)抗震措施，使得樓梯對建筑抗震的影響降到最低，從而讓建筑結(jié)構(gòu)更為合理。

參考文獻(xiàn)：

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淺談樓梯設(shè)計對建筑抗震的影響

[2]喬銳 [期刊論文] 《黑龍江科技信息》 -2012年7期

[3]孫燁SUN Ye樓梯剛度對震區(qū)塔式建筑抗震設(shè)計的影響分析 [期刊論文] 《浙江建筑》 -2009年9期

[4]吳波 樓梯結(jié)構(gòu)的抗震性能分析及地震作用下對主體結(jié)構(gòu)的影響 [學(xué)位論文]， 2009 - 西南交通大學(xué)：結(jié)構(gòu)工程

[5]王亞勇 戴國瑩WANG YayongDAI Guoying《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》的發(fā)展沿革和最新修訂[期刊論文] 《建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報》 ISTIC EI PKU -2010年6期

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篇(2)

關(guān)鍵詞：高層建筑；抗震性能；理念；具體方法

Abstract: the world's population increased continuously, make the per capita living space gradually reduce, and then make the emergence of the high-rise building become an inevitable result. In recent years, such as earthquake disaster for high-rise building with the great damage and loss makes people have to of high-rise building in the design and construction of the construction of the seismic performance increase of consideration. This article describes and analyzes the structure of the high-rise building aseismic design of many of the idea of the foundation, and further puts forward the specific methods of seismic design.

Keywords: high building; Seismic performance; Ideas; The specific method

中圖分類號：[TU208.3]文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

地震因為其高破壞力和高不確定性兩個特征成為一種危害人類正常生活的重大自然災(zāi)害。同時也成為包括高層建筑在內(nèi)的絕大部分建筑設(shè)計和施工項目都必需考慮的一個重要因素之一[1]。因為在人類的發(fā)展歷史上，地震這一自然災(zāi)害給人們帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)財產(chǎn)和人身安全的損失，于是在很早以前抗震設(shè)計就成為了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計里的一個重要考慮因素，而建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計理念和方法也隨著歷史的進(jìn)步在不斷的發(fā)展。雖然人類目前還無法準(zhǔn)確預(yù)測地震災(zāi)害并確保建筑物在地震中免受損失和破壞，但是已經(jīng)形成了一套比較完整的理論和方法體系，在一定程度上能做到“小震不壞，中震不修，大震不倒”，并盡大可能的做到了減少因地震建筑物倒塌而給人們生命和財產(chǎn)帶來的的嚴(yán)重?fù)p失。

高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計理念

一直以來，對于建筑物的抗震設(shè)計理念和方法的研究都是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的一個必要考慮因素，而增強(qiáng)建筑物的抗震性能是理論研究者為之奮斗不懈的的目標(biāo)?，F(xiàn)有的抗震設(shè)計理念是經(jīng)過以下幾個重要的階段而總結(jié)得來的。

一是剛性設(shè)計理念。這是人們應(yīng)對地震這一自然災(zāi)害所總結(jié)和研究出的第一個設(shè)計的理念。當(dāng)時的地震工程學(xué)者對地震和抗震理論知識的了解還很少，很貧乏。學(xué)者普遍認(rèn)為建筑物在地震中損壞甚至倒塌的主要原因是因為建筑物的剛度不夠，不能抵抗地震的巨大能量才會倒塌。按照這一設(shè)計理念人們在房屋的施工建設(shè)工程中就通過增加剪力墻的厚度和承重墻的鋼筋和水泥的比例，以此來保證墻體結(jié)構(gòu)有足夠的剛度，從而時地基與整個主體建筑形成一個剛性的有機(jī)整體。但是這一理念有其自身所具備的局限性，因為強(qiáng)調(diào)對建筑物剛度的要求，使得建筑物在高度和跨度上的發(fā)展收到限制。

二是柔性設(shè)計理念。因為看到了剛性設(shè)計理念的先天性不足，在剛性設(shè)計理念之后，抗震設(shè)計專家和學(xué)者們又提出了一個與剛性設(shè)計理念全然不同的柔性設(shè)計理念。這一理念放棄了對建筑物剛性的追求并且利用柔性建筑在地震中建筑物可以有效的側(cè)移和形變的優(yōu)點來減少地震對建筑物的損害。事實表明，這一設(shè)計理念具備了剛性設(shè)計理念所無法具備的優(yōu)勢，并且在一些小的低等級的地震中能比較好的保證建筑物的完好[2]。但是也僅僅是限于應(yīng)對低等級的地震，事實表明，當(dāng)遇到較高等級的地震時，在這一設(shè)計理念的指導(dǎo)下所建設(shè)的房屋是沒有任何抵抗力的。

三是結(jié)構(gòu)控制設(shè)計理念。這一設(shè)計理念主要是通過對建筑物的控制結(jié)構(gòu)的設(shè)置使已有的結(jié)構(gòu)和新生的結(jié)構(gòu)共同抵御地震。最近這些年以來，這一設(shè)計理念被廣泛應(yīng)用于橋梁和高層建筑物的抗震設(shè)計中。

第四個是性能設(shè)計理念。這一設(shè)計理念的主要思想是讓建筑物在面對不同等級地震的時候能有不一樣的與之對應(yīng)的抗震能力與性能，體現(xiàn)了多級抗震設(shè)防的重要思想[3]。該理論是在之前剛性設(shè)計理念、柔性設(shè)計理念和結(jié)構(gòu)控制設(shè)計理念的基礎(chǔ)之上發(fā)展的全新的理論，因為其較大的抗震優(yōu)勢，使得它成為現(xiàn)階段實際應(yīng)用最為廣泛的抗震設(shè)計理念。它具體表現(xiàn)為以下幾個方面：①盡可能增加多道抗震防線。每一個抗震機(jī)構(gòu)的體系都不是一個單一的體系，而一般都是右多個有良好延性的系統(tǒng)構(gòu)成，而每一個分系統(tǒng)又是通過有較好延伸性能和柔性的構(gòu)件相互連接配合作用的。比如說有剪力墻-框架體系是由具有良好延性的剪力墻和柔性較高的框架組成，而剪力墻又是分為雙肢剪力墻和多肢剪力墻分體系。一般的，強(qiáng)地震都伴隨著一系列的余震，這就要求建筑物節(jié)構(gòu)具備抵抗強(qiáng)震的第一道防線之后還能有第二道，第三道防線來抵抗接下來的余震，只有這樣，才能保證建筑物在強(qiáng)震之后仍舊能夠不倒塌。這就要求每一樓層里的主要抗震耗能構(gòu)建在強(qiáng)震中屈服后其他的輔助構(gòu)建仍具有彈性性能，從而延長構(gòu)件的“有效屈服時間”。 ②增強(qiáng)薄弱部位的抗震性能。構(gòu)件的實際承受能力和計算承受能力是對構(gòu)件合理布置的基礎(chǔ)，當(dāng)在實際地震過程中，構(gòu)件的實際承受里高于計算承受力，也就是構(gòu)件面臨承受力的不定集中的情況，這時候就需要通過其他的與之相連的輔助構(gòu)件對它的承受力完成轉(zhuǎn)移[4]。在薄弱部位（很有可能出現(xiàn)力的集中的部位）增強(qiáng)抗震設(shè)計，提高其抗震性能，能夠有效做到保證建筑物在地震中變形小，不倒塌。

二、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方法

對于建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計，通常要考慮高層建筑物的剛度、強(qiáng)度，和延性，因為不僅要保證整體結(jié)構(gòu)在地震中能夠承受一定范圍內(nèi)的軸壓力和剪力，同時還要做到在力過大的時候在允許結(jié)構(gòu)有一定的變形但是不至于嚴(yán)重倒塌。這是抗震的主要內(nèi)容，也是抗震的核心內(nèi)容。而現(xiàn)在具體的設(shè)計方法有以下這些。

一是多采用強(qiáng)剪弱彎結(jié)構(gòu)。建筑結(jié)構(gòu)中的梁和柱子簡剪力破壞比軸向扭力破壞所帶來的后果要嚴(yán)重的多，所以在設(shè)計之中要增強(qiáng)粱柱和墻體的剪力弱化軸向彎力。另外與此類似的還應(yīng)該多采用強(qiáng)柱弱梁和強(qiáng)節(jié)點弱構(gòu)件的設(shè)計方法。

二是改善高層建筑結(jié)構(gòu)均勻性設(shè)計。首先是高層建筑是一個三維結(jié)構(gòu)，在地震中作用力的方向是任意的，使其側(cè)向兩軸在剛度上均勻是保證其抗震性和抗風(fēng)性的重要因素[5]；然后是在沿豎直方向的層剪力剛性性能盡量不要發(fā)生突變；最后就是沿同一軸的各向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)要避免出現(xiàn)剛度較大而延性較低的結(jié)構(gòu)。

三是加強(qiáng)短柱抗震性能。①改善建筑物整個結(jié)構(gòu)的抗震性能可以通過縮小短柱的截面積，增大剪跨比進(jìn)而提高短柱的計算受壓載重力的方式達(dá)到。具體的方法是增強(qiáng)混泥土的實際等級，降低其軸壓比。②采用鋼管混泥土的方式澆灌短柱。在由圓形鋼管構(gòu)成的構(gòu)件體系里澆筑混泥土保證了混泥土能夠在三個方向都能受到足夠強(qiáng)度的壓力，從而提高了混泥土本身的抗壓能力和極限應(yīng)力，進(jìn)而在保證剛度和強(qiáng)度的前提下增強(qiáng)了其延性。③采用分體柱結(jié)構(gòu)。這種方法是通過人為的將柱子的抗彎性能降低到其抗剪性能之下，從而用短柱在地震中的延性破壞代替它的水平斷裂進(jìn)而保證建筑物不易倒塌。

結(jié)語

隨著社會和科技的進(jìn)步和發(fā)展，專家學(xué)者對建筑物結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的理念也在不斷的更新進(jìn)步，進(jìn)步和先進(jìn)的理念給我們帶來的是可靠的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法。雖然人類在戰(zhàn)勝地震這一自然災(zāi)害的路上還是任重而道遠(yuǎn)，但是我們有理由相信，隨著人們對已有地震經(jīng)驗的總結(jié)，我們的抗震工程學(xué)者會研究出更好的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計理念理念和方法，進(jìn)而進(jìn)一步保證人類生命和財產(chǎn)不受損失。

參考文獻(xiàn):

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篇(3)

【關(guān)鍵詞】房屋抗震；影響因素；措施

引言

房屋的抗震性能最大程度上取決于房屋的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)越高，房屋的抗震性能就越強(qiáng)。目前，已有數(shù)百位專家在研究討論新的房屋抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，以期修改沿用多年的房屋建造抗震標(biāo)準(zhǔn)，增強(qiáng)新建房屋的抗震能力。北京地區(qū)近日已率先將農(nóng)房抗震要求提高到了能抵御8級地震的高標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)測算，抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)每提高一級，建筑成本將隨之提高8%-10%。 房屋的選址是房屋抗震性能的外部主要條件，初步總結(jié)四川地震的經(jīng)驗和教訓(xùn)可以發(fā)現(xiàn)，遭遇同等強(qiáng)度地震的不同位置的房屋，其抗震性能有所不同。位于地質(zhì)斷層附近的房屋比其他房屋更易被震塌。我國是一個地震多發(fā)國家，發(fā)生過破壞性地震的城市占全國城市總數(shù)的10%以上。因此，各地今后在房屋建筑設(shè)計與施工之前，必須充分重視房屋的選址應(yīng)遠(yuǎn)離地質(zhì)斷層，防患于未然。 房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工質(zhì)量、房屋裝修是決定房屋抗震性能中受人為影響最大的兩個因素。在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中，一般而言，剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能優(yōu)于框架結(jié)構(gòu)，框架結(jié)構(gòu)優(yōu)于磚混結(jié)構(gòu)。在施工質(zhì)量中，建筑物必須嚴(yán)格根據(jù)抗震設(shè)計規(guī)范施工。 居住者在房屋裝修時不得隨意更改房屋結(jié)構(gòu)，尤其是不可隨意更改房屋承重墻等一些關(guān)鍵部位，更改結(jié)構(gòu)時應(yīng)得到專業(yè)人士的指導(dǎo)或相關(guān)許可，任何擅自改動都有可能降低房屋抗震性能，造成致命隱患。

1 建筑物的重要性決定了其不同程度上的抗震性能

不同結(jié)構(gòu)型式是不同建筑物功能需求和性價比所決定的，不能單單片面的說地震來臨時，哪種結(jié)構(gòu)型式就一定好哪種結(jié)構(gòu)型式就一定不好；因為按目前的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，它們有一個共同的設(shè)防目標(biāo)：小震不壞 、中震可修 、大震不倒。

國家按建筑物發(fā)生災(zāi)害時對人民生命財產(chǎn)可能造成損失的程度，按建筑物分為甲乙丙丁四類。主要的、重要的水電站、醫(yī)院、電力、通訊等生命救援保障和人員密集建筑被定為甲類或乙類，一般的住宅、辦公等均定義為乙類，設(shè)防的目標(biāo)也不同：丙類建筑在設(shè)計時按設(shè)防目標(biāo)進(jìn)行；甲乙類建筑設(shè)計時至少要提高1度，請注意，這里均指是烈度而不是震級，這也很好理解，好的地基要比差的地基抗震性能好，處在地震活動帶的建筑自然發(fā)生地震的幾率大，抗震性能也很難保證。

2 建筑物得抗震性能首先取決于建筑物的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)

國家根據(jù)地震發(fā)生的可能性和震害的嚴(yán)重性確定各地區(qū)基本設(shè)防烈度，這是各地區(qū)抗震設(shè)計的基本參數(shù)，主要代表地面加速度的大小。設(shè)防烈度一般分6~9度，上海地區(qū)設(shè)防烈度主要為7度，崇明、金山為6度。對具體建筑物，需要結(jié)合建筑使用功能的重要性確定建筑的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，即確定設(shè)計烈度和抗震等級。對一般建筑，設(shè)計烈度就是本地區(qū)設(shè)防烈度。設(shè)計烈度愈高，抗震能力愈強(qiáng)，但建筑物造價也愈高。

2.1 房屋結(jié)構(gòu)的抗震性能與合理的抗震設(shè)計密切相關(guān)。

抗震設(shè)計就是要選擇合適的結(jié)構(gòu)形式，確定合理的抗震措施，保證結(jié)構(gòu)的抗震性能，確保建筑物滿足“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震目標(biāo)。所謂中震，指設(shè)防烈度，小震比中震小約1.55度，而大震則比中震增加約1度。合理的抗震設(shè)計主要基于先進(jìn)的抗震理念、系統(tǒng)的分析計算和恰當(dāng)?shù)目拐鸫胧＜纫⒁饪刂瓶拐鹬笜?biāo)如軸壓比、相對變形等，又要采取合適的抗震構(gòu)造措施。

目前高層住宅主要采用現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)、框架-核心筒或框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，具有較好的強(qiáng)度和變形能力，抗震性能相對較好。因此，無論板式住宅還是點式住宅，只要設(shè)計合理，都可滿足抗震要求。多層住宅大部分采用磚混結(jié)構(gòu)，目前多采用現(xiàn)澆樓板，并采取設(shè)構(gòu)造柱和圈梁等抗震措施，或者采用框架結(jié)構(gòu)，大大增強(qiáng)了抗震能力。部分建筑外形怪異，平立面不規(guī)則，傳力體系復(fù)雜甚至需要多次結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換，這既增加了建筑物造價，也影響了建筑物的抗震性能。

2.2 房屋抗震性能還與施工質(zhì)量等其他因素有關(guān)。因此加強(qiáng)施工質(zhì)量監(jiān)督，規(guī)范既有建筑的使用管理是十分必要的。

3 建筑物抵抗地震的能力不確定性

為了搞好抗震結(jié)構(gòu)的施工，首先要了解地震力對建筑物可能引起的破壞作用。因為地震時不確定性和復(fù)雜性，我們很難用“數(shù)值設(shè)計”來有效控制結(jié)構(gòu)的抗震性能，因此不能完全依賴于計算。根據(jù)目前對地震規(guī)律的認(rèn)識，抗震設(shè)計的指導(dǎo)思想是：房屋在使用期間，對不同強(qiáng)度的地震應(yīng)具有不同的抵抗能力，一般小震發(fā)生的可能性較大，因此，要求做到結(jié)構(gòu)不損壞，這在技術(shù)上，經(jīng)濟(jì)上是可以做到的。近幾年臺灣發(fā)生三次地震，福建沿海受其余震波影響，沒有造成建筑物嚴(yán)重?fù)p壞。如果要求結(jié)構(gòu)遭受大震時不損壞，這在經(jīng)濟(jì)上是不合理的，因此可以允許結(jié)構(gòu)破壞。但是在任何情況下，不應(yīng)導(dǎo)致建筑物倒塌，概括起來說，抗震設(shè)防的一般目標(biāo)就是要做到“小震不壞，大震不倒”。從另一方面看，一個地區(qū)的基本地震烈度也是難以準(zhǔn)確估計的，要根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡刂罚匦魏蜌v史地震情況等確定，因此房屋抗震能力很難確定。那就要在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度上和構(gòu)造上下功夫，才能做到建筑物裂而不倒。這種危中脫險的工作主要依賴于良好的結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工質(zhì)量。

4 施工質(zhì)量和房屋抗震性能的關(guān)系

在強(qiáng)烈地震的作用下，要使建筑物裂而不倒，關(guān)鍵在施工過程的控制，以保證結(jié)構(gòu)本身具有足夠的強(qiáng)度和各部件間有可靠的連接。對混合結(jié)構(gòu)來說，一是砌體強(qiáng)度，也就是磚塊本身和砂漿標(biāo)號。二是內(nèi)外磚墻的咬槎以及構(gòu)造柱，圈梁和墻體的連接構(gòu)造。對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)來說一是混凝土和鋼筋本身的強(qiáng)度。二是節(jié)點間的連接構(gòu)造，兩者都和施工的質(zhì)量密切相關(guān)，強(qiáng)度和構(gòu)造連接的施工質(zhì)量好，建筑就能抵抗地震，否則建筑物就要遭到嚴(yán)重破壞，以致倒塌，人民生命財產(chǎn)遭到嚴(yán)重?fù)p失。

5 目前影響建筑物抗震的施工質(zhì)量問題

對于磚混結(jié)構(gòu)的建筑物，在材料選用、施工質(zhì)量上應(yīng)當(dāng)引起足夠重視。砌體強(qiáng)度不足，砂漿不飽滿，砂漿標(biāo)號低，砌筑前磚塊不濕潤，冬季施工不澆水都會降低砂漿的粘結(jié)力和砌體的抗剪強(qiáng)度；加之砌體結(jié)構(gòu)通常采用單塊的材料和砂漿砌筑，抗拉壓力低，且主要以手工操作，容易喪失承載能力。圈梁和構(gòu)造柱的配筋不合理：圈梁和構(gòu)造柱依靠其中的鋼筋將建筑上下各層，各片墻體連在一起，哪里連接不好，哪里就容易出問題。我們在施工現(xiàn)場經(jīng)常發(fā)現(xiàn)鋼筋搭接長度不夠，鋼筋接頭該錯開的不錯開，該彎鉤的不彎鉤，鋼筋位置偏差大等等，都會直接影響到結(jié)構(gòu)整體連接。 構(gòu)造柱與墻體拉接筋放置不準(zhǔn)確，構(gòu)造柱混凝土振搗不密實，都直接影響構(gòu)造柱的抗震能力，關(guān)系到磚混結(jié)構(gòu)建筑物能否滿足抗震要求。

對于混凝土結(jié)構(gòu)的建筑物，當(dāng)前鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的施工存在問題比較多，對結(jié)構(gòu)的抗震性能極為不利。首先混凝土強(qiáng)度問題，混凝土水泥用量，水灰比和含砂率控制不嚴(yán)，對混凝土濕潤養(yǎng)護(hù)不重視，振搗不密實，柱頭施工縫遺留木屑、焊渣等造成柱的斷層，這些都是削弱結(jié)構(gòu)支撐豎向荷載能力的重要因素，嚴(yán)重影響房屋抗震能力。

6 總結(jié)

前面談到影響房屋抗震的施工質(zhì)量問題，這些都不是很難做到，只要我們在施工過程中認(rèn)真負(fù)責(zé)，引起重視，發(fā)現(xiàn)問題及時整改，嚴(yán)格按照施工規(guī)程操作，控制好每一個分項、分部工程，絕不片面追求施工速度不顧工程質(zhì)量，對人民的生命財產(chǎn)要有高度負(fù)責(zé)的態(tài)度。只有這樣，才能使建筑物的抗震安全性能得到進(jìn)一步保證，人民生命財產(chǎn)免遭損失。

參考文獻(xiàn)：

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[4]郭子雄 RC低矮抗震墻的變形性能及恢復(fù)力模型研究 1998(01) .

篇(4)

【關(guān)鍵詞】房屋，建筑結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)計，要求

中圖分類號：TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

一.前言

由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度加快，社會需求不斷增多，使得建筑的高度不斷加高，形態(tài)愈加復(fù)雜，建筑結(jié)構(gòu)中抗震設(shè)計也趨于多樣化。我國作為一個多震國家，結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注重抗震設(shè)計，良好的抗震設(shè)計和抗震措施至關(guān)重要?？拐鹪O(shè)計中，要進(jìn)行地基基礎(chǔ)的抗震設(shè)計。抗震構(gòu)造措施是結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要內(nèi)容。針對房屋建筑結(jié)構(gòu)中的抗震設(shè)計要求，進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計和抗震措施，在結(jié)構(gòu)設(shè)計與建筑施工中，應(yīng)熟悉各種結(jié)構(gòu)設(shè)計的抗震構(gòu)造措施。

二.建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的基本要求

地震作用越大，房屋抗震要求越高。不同設(shè)防烈度和場地上，結(jié)構(gòu)的實際抗震能力會有差別，結(jié)構(gòu)可能進(jìn)入彈塑性狀態(tài)的程度不同。震害表明，未經(jīng)抗震設(shè)計的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在7度區(qū)只有個別構(gòu)件破壞，8度、9度破壞增多，因此，對不同設(shè)防烈度和場地可以有明顯差別。結(jié)構(gòu)的抗震能力主要取決于主要抗側(cè)力構(gòu)件的性能，主、次要抗側(cè)力構(gòu)件的要求可以有區(qū)別。如框架結(jié)構(gòu)中的框架與框架――抗震墻結(jié)構(gòu)中的框架應(yīng)有所不同。房屋越高，地震反應(yīng)越大，其抗震要求越高。綜合考慮地震作用，結(jié)構(gòu)類型和房屋高度等因素劃分抗震等級進(jìn)行抗震設(shè)計，可以對同一設(shè)防烈度的不同高度的房屋采用不同抗震等級設(shè)計；對同一建筑物中結(jié)構(gòu)部分采用不同抗震等級。

三.影響建筑抗震的因素分析

1.建筑抗震取決于所選取建筑結(jié)構(gòu)形式

為實現(xiàn)“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震目標(biāo)，新版《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》中取消了磚混內(nèi)框架結(jié)構(gòu)，提高了磚混結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計要求。目前普遍使用的框架－剪力墻結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)三種結(jié)構(gòu)形式中，框架－剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能最為突出，剪力墻次之。單純的框架結(jié)構(gòu)造價雖然抗震性能不如前兩種，但其造價較低，施工技術(shù)成熟，是目前最為常見的結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)建筑當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況，結(jié)合建筑的使用功能，選取合適的結(jié)構(gòu)形式，對于建筑抗震意義重大。

2.建筑抗震取決于適宜的抗震措施

在場地類型不同的情況下，抗震措施主要由建筑的不同等級決定。在確定建筑等級及場地類型之后，將先進(jìn)的抗震理念和系統(tǒng)的分析計算納入到抗震措施設(shè)計中，即可改善建筑抗震設(shè)計，提高建筑抗震效果。

3.影響房屋建筑抗震性能的因素

房屋建筑抗震性能取決于場地選擇、施工質(zhì)量等其他因素。建筑工程場地選擇不當(dāng)?shù)仍斐墒┕べ|(zhì)量下降，這些因素都可能對建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能造成重要影響。選擇建好的工程場地、加強(qiáng)施工質(zhì)量監(jiān)督，對于提高建筑抗震性能是十分必要的。

四.建筑抗震設(shè)計具體分析

抗震設(shè)計的重要基本要求就是要確保房屋基礎(chǔ)構(gòu)造的延性設(shè)計要求得以保證，能夠在建筑結(jié)構(gòu)延性問題上設(shè)立多道防線，以此才能避免建筑結(jié)構(gòu)脆性過大造成的構(gòu)造強(qiáng)度失衡、失控的現(xiàn)象發(fā)生，從而影響其抗震性能及成果。因此，這就需要做好以下幾點把握。

1.周全考慮房屋建筑選址問題在房屋工程項目立項之初，就要周全考慮好能夠發(fā)揮抗震成果的選址問題，如健全周到考慮好土體結(jié)構(gòu)、地質(zhì)、地貌等問題，并要預(yù)測分析地震活動發(fā)生時建筑構(gòu)造的承受能力，且要記錄相關(guān)技術(shù)資料檔案中，待實地考證時能夠綜合評價。此外，還要避開影響建筑構(gòu)造抗震效果發(fā)揮的不利區(qū)域、地段等，當(dāng)避無可避時應(yīng)當(dāng)立足實際采取合理控制措施

2.加強(qiáng)建筑構(gòu)造規(guī)劃研究

由于地震發(fā)生時建筑結(jié)構(gòu)本身會發(fā)生應(yīng)力過于集中、突破塑性變形彈性極限等的可能，進(jìn)而形成結(jié)構(gòu)抗震薄弱部分。因此，建筑構(gòu)造設(shè)計應(yīng)能保證建筑結(jié)構(gòu)延性、安全度、以及選取合適的建筑平面、剖面進(jìn)行設(shè)計，既要保證建筑結(jié)構(gòu)強(qiáng)度穩(wěn)定，又能避免建筑脆性過大而延性過小的負(fù)面現(xiàn)象發(fā)生。

3.保證地基與基礎(chǔ)設(shè)計要求當(dāng)房屋項目工程的地基土體為粘性土、軟土、液化土、以及不均勻沉降土?xí)r，應(yīng)當(dāng)評估好地基的基礎(chǔ)沉降是否在預(yù)控范疇之內(nèi)，是否發(fā)生嚴(yán)重不規(guī)則沉降現(xiàn)象，從而才能有針對性的采取防控措施。

4.滿足建筑構(gòu)造體系設(shè)計要求

抗震性能價值體現(xiàn)是建筑構(gòu)造體系設(shè)計中的重要組成部分。因此在構(gòu)造設(shè)計上就要綜合分析、周全考慮、能夠統(tǒng)籌把握好各項綜合因素。如考慮好抗震防御等級、抗震強(qiáng)度控制指標(biāo)、項目建設(shè)場地、以及基礎(chǔ)地基處理、供應(yīng)材料的質(zhì)量體系要求、現(xiàn)有技術(shù)規(guī)模等問題。

5.確保建筑構(gòu)造的構(gòu)件要求

（一）房屋建筑工程的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)構(gòu)件設(shè)計應(yīng)當(dāng)滿足相關(guān)規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)、要求，如混凝土的圈梁、構(gòu)造柱、芯柱、或者配筋砌體等的質(zhì)量建設(shè)體系要求就必須能夠保證。

（二）要保證混凝土結(jié)構(gòu)合理設(shè)計，在建筑的具體結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)能具備尺寸合理、縱向承重鋼筋及箍筋的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，目的是控制剪切破壞先于彎曲破壞發(fā)生的可能，以及防止鋼筋屈服而引起的構(gòu)件塑性變形遭受破壞發(fā)生。

（三）鋼結(jié)構(gòu)建筑施工時能夠保證其構(gòu)件尺寸、規(guī)格、數(shù)量合理，進(jìn)而才能避免整體構(gòu)造抗震成果發(fā)揮不利、結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的現(xiàn)象發(fā)生。最后，還要周全考慮好建筑構(gòu)造構(gòu)件之間的鏈接、銜接性的體現(xiàn)，控制好構(gòu)件節(jié)點的穩(wěn)定性，保證其在地震發(fā)生時的塑性破壞能夠晚于其他結(jié)構(gòu)構(gòu)件，進(jìn)而才能增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性與安全度。

五.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計抗震關(guān)鍵措施和設(shè)計方法

1.建筑結(jié)構(gòu)抗震措施要點

（一）房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要從建筑的全局出發(fā)，全面考慮各種建筑部位的功能，在此基礎(chǔ)上，科學(xué)設(shè)計每個部分的構(gòu)件，保證每個部件之間的契合，促使每個部件或者是若干部件組合起來可以完成某一特定的設(shè)計要求，滿足一定的現(xiàn)實需求，同時，通過抗震設(shè)計，使得每個構(gòu)件都可以具有相應(yīng)的承載力，當(dāng)?shù)卣饋硪u，每個構(gòu)件都可以有著一定的次序先后破會，整體組合構(gòu)件將會有著更強(qiáng)大的承載力和柔性，從而延緩地震破壞的速度，消耗爆發(fā)的能量。增強(qiáng)建筑的整體抗震能力。

（二）要嚴(yán)格選擇地基選址，地基選址是進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)，因此，在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中，要科學(xué)避開山嘴，山包，陡坡，河流等不利因素，要本著堅硬，牢固，平坦，開闊的選址原則。親身實地，利用先進(jìn)技術(shù)設(shè)備，進(jìn)行地質(zhì)勘探，山石水土監(jiān)測，并取樣論證，科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)分析。力求使得整個地基牢固可靠，地質(zhì)穩(wěn)定無滲漏，無坍塌，無暗河，無熔巖，無火山……從而保證整個地基不會因為承載而發(fā)生小范圍的坍塌。影響到整體承載能力和抗震能力設(shè)計。

（三）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，通過無數(shù)次的實驗表明，簡單、規(guī)則、對稱的建筑結(jié)構(gòu)抗震能力強(qiáng)，對延緩地震烈度范圍延伸，消耗地震的能量，減少地震對整體結(jié)構(gòu)的破壞，而且，對稱結(jié)構(gòu)容易準(zhǔn)確計算其地震反應(yīng)。

（四）選擇合理的結(jié)構(gòu)形式?？拐鸾Y(jié)構(gòu)體系是抗震設(shè)計應(yīng)考慮的關(guān)鍵問題。建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中，不同結(jié)構(gòu)的抗震結(jié)構(gòu)體系的承載力受到抗震設(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(jì)條件等多種條件的影響，因此房建結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計要綜合考慮，做到科學(xué)選擇，嚴(yán)謹(jǐn)設(shè)計。

（五）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。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。

六.結(jié)束語

因為涉及到人類生命財產(chǎn)安全的重要問題，建筑物的抗震問題是目前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計界討論比較多的話題之一。因此，我們在對建筑物進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，必須把房屋建筑結(jié)構(gòu)中的抗震設(shè)計要求放到非常重要的位置，并采取適當(dāng)?shù)拇胧M量避免地震對建筑物的損壞，為保障人民的生命及財產(chǎn)作出應(yīng)有貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

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[4]黃星敏.房屋震害影響因素分析及應(yīng)對措施[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2010，(2)

篇(5)

關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土橋墩；抗彎剛度； 混凝土偏壓構(gòu)件；

1、引言

在地震荷載作用下，鋼筋混凝土橋梁墩柱結(jié)構(gòu)受到地震的水平力和豎向力的作用下，橋梁墩柱截面會有所開裂，直接致使橋墩構(gòu)件的抗彎剛度降低有所下降。對于橋墩鋼筋混凝土而言，在受拉鋼筋或受壓區(qū)混凝土屈服前，截面剛度會因為地震力荷載的變化而變化，主要是由于混凝土截面開裂所造成的影響，這種彈性范圍內(nèi)的剛度變化給抗震設(shè)計造成了很大的困難。

在地震力作用下，在橋梁抗震設(shè)計理論中，不管是橋墩的強(qiáng)度設(shè)計理論還是橋墩的延性設(shè)計理論，無論是需求設(shè)計理念還是能力設(shè)計計算，抗彎剛度的取值對整個抗震設(shè)計都起著非常大的重要作用，在橋梁墩柱的相關(guān)設(shè)計中，對雙筋混凝土橋墩墩柱抗彎剛度的大小取值，一直是工程界比較關(guān)心的一個重要問題，特別是如何選取一個比較合理的橋墩墩柱截面開裂抗彎剛度值。

2、國內(nèi)外鋼筋混凝土橋墩結(jié)構(gòu)抗彎剛度研究概況

鋼筋混凝土橋梁墩柱結(jié)構(gòu)受到地震的水平力和豎向力的作用下，鋼筋混凝土偏心受壓構(gòu)件與橋墩墩柱有著極為相似的受力模式。區(qū)別在于：鋼筋混凝土橋墩墩柱所受到的彎矩作用很大，并且鋼筋混凝土偏心受壓構(gòu)件開裂程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有它嚴(yán)重?；炷灵_裂后

的鋼筋混凝土橋墩等效剛度的研究在國內(nèi)工作并不

多，國內(nèi)基本已經(jīng)做過大量試驗研究工作的是鋼筋混

凝土偏心受壓構(gòu)件的抗彎剛度取值的研究，通過大量的試驗研究表明, 構(gòu)件的剛度不但與配筋情況，截面

幾何尺寸、材料性能有關(guān), 而且還與截面的受力特性和內(nèi)力狀態(tài)有關(guān)。

同濟(jì)大學(xué)（1973年）對內(nèi)力重分布框架的研究時提出關(guān)于含有截面極限曲率、配筋系數(shù)、截面破壞彎矩等參數(shù)的混凝土偏心偏壓構(gòu)件破壞時的抗彎剛度計算公式。[1]

其中：Mp截面破壞彎矩，1/ρ為截面極限曲率。

南京工學(xué)院（1978年）通過對混凝土偏壓構(gòu)件的大量的試驗研究，提出了抗彎剛度計算公式。計算公式中含有軸力水平、截面尺寸、以及配筋率等參數(shù)。[2]

其中：h0為截面有效高度，e0為偏心距， n為鋼筋與混凝土的彈性模量的比值，μ為配筋率，Rf混凝土抗裂強(qiáng)度值。當(dāng)時，以上計算公式按照計算值內(nèi)插的方法確定。

四川省建筑科學(xué)研究所（1979年）根據(jù)截面的內(nèi)外力平衡條件和材料應(yīng)力應(yīng)變曲線關(guān)系推導(dǎo)到得出了含有關(guān)混凝土截面平均壓應(yīng)力、混凝土抗壓強(qiáng)度以及配筋率等參數(shù)的全截面偏壓構(gòu)件偏心受壓構(gòu)件的抗彎剛度計算公式。[3]

σk為混凝土截面平均應(yīng)力，Ra為混凝土軸心抗壓強(qiáng)度

近階段，橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中對開裂后的構(gòu)件或截面剛度取值有著不同的研究成果。這也是國內(nèi)有關(guān)學(xué)者對其做的大量相關(guān)的研究工作而得出的。

其中有同濟(jì)大學(xué)的郭磊、李建中、范立礎(chǔ)在論文《橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中截面剛度的取值分析》中提出了，在反復(fù)荷載作用下，鋼筋混凝土構(gòu)件達(dá)到屈服前對剛度的如何取值有一些看法，他們認(rèn)為：在外力作用下，鋼筋混凝土構(gòu)件達(dá)到屈服前，截面發(fā)生開裂后其剛度的取值應(yīng)為截面彈性剛度，對截面彈性剛度在屈服前的情況下進(jìn)行了分析，在毛截面剛度取值時的情況下與之進(jìn)行抗震設(shè)計對比分析，繼而提出了屈服前的截面彈性剛度合理取值的重要性。[4]

式中：（圓形）；（矩形）My為橋墩墩柱等效屈服彎矩；D為橋墩截面高度；εy為鋼筋屈服應(yīng)變。

還有北京交通大學(xué)的李永哲、閻貴平等撰寫的論文《鋼筋混凝土橋墩剛度和強(qiáng)度折減系數(shù)確定》，他們通過試驗而得出力-位移滯回曲線，剛度和強(qiáng)度的退化因隨配筋率、配箍率、軸壓比等變化而變化的情況進(jìn)行了回歸分析而提出了相關(guān)的表達(dá)式，現(xiàn)存鋼筋混凝土橋墩的強(qiáng)度和剛度折減情況，能夠根據(jù)根據(jù)理論力-位移滯回模型的分析預(yù)測。[5]

由重慶交通科研設(shè)計院主編且剛實施的《公路橋梁抗震設(shè)計細(xì)則》(JTG/T B02-01-2008)對橋梁延性構(gòu)件的有效截面抗彎剛度計算也最做出了相應(yīng)的規(guī)定和參考。

My、φy分別為截面的屈服彎矩和屈服曲率

3、國外鋼筋混凝土橋墩墩柱等效剛度的研究

對混凝土橋墩墩柱有效剛度的研究，國外學(xué)者也做了許多研究工作，不少成果已經(jīng)被發(fā)表。

在受到外力的作用下，Mehanny (1999)用20個鋼筋混凝土橋墩和1片鋼筋混凝土橋梁結(jié)構(gòu)做試驗，得出的結(jié)果與以前的研究成果及設(shè)計規(guī)范相對比分析，得出橋梁墩柱結(jié)構(gòu)的等效彎曲剛度和等效剪切剛度的計算公式（如下式）。[6]

其中在無彎矩情況下，P0是構(gòu)件的軸心受到的強(qiáng)度

Panagiotakos和Fardis(2001)用以量化屈服點的位移代替量化剛度的方法來確定鋼筋混凝土橋梁墩柱構(gòu)件的等效剛度。Panagiotakos和Fardis以1000多個試驗數(shù)據(jù)（以循環(huán)加載為主）為基礎(chǔ)，經(jīng)驗公式是通過三個分項的鋼筋混凝土橋梁墩柱構(gòu)件的等效剛度回歸出來的：橋梁墩柱構(gòu)件常量的剪切剛度；屈服曲率時的彎曲剛度；因縱筋的拉伸應(yīng)變進(jìn)入節(jié)點或基礎(chǔ)而導(dǎo)致的鋼筋-混凝土粘結(jié)滑移剛度。一般比較典型橋梁墩柱構(gòu)件，經(jīng)計算對比分析，其等效剛度約為0.2EcIg。[7]

Elwood 和Eberhard (2006)按照以前的120個墩柱的試驗數(shù)據(jù)以及結(jié)果，提出了關(guān)于彎曲效應(yīng)及鋼筋-混凝土粘結(jié)滑移效應(yīng)的矩形鋼筋混凝土墩等效剛度、考慮剪切效應(yīng)的計算公式，橋梁墩柱構(gòu)件的等效剛度為構(gòu)件屈服點的割線剛度。[8]

其中當(dāng)0.2 ≤ μ ≤ 0.5時，μ的取值用線性插值的方法進(jìn)行計算，μ為軸壓比。

M.J.N.Priestley和G.M.Calvi等（2007）運用結(jié)構(gòu)動力學(xué)已經(jīng)材料力學(xué)的相關(guān)原理，按照“直接基于位移設(shè)計法（DDBD）”，在最大位移峰值反應(yīng)下，利用 “單自由度（SDOF）”性能設(shè)計，得出了橋墩墩柱構(gòu)件的有效剛度計算公式（如下所示）。[9]

me是參與振動的有效質(zhì)量；Te是單自由度振蕩器的有效周期。

Haselton等(2008)]通過收集國內(nèi)外大量的橋梁墩柱的試驗數(shù)據(jù)和結(jié)果，得出墩柱等效剛度及初始剛度的計算公式，此計算公式中包含長細(xì)比、軸壓比等參數(shù)，在此基礎(chǔ)上對公式進(jìn)行簡化（如下式）[10]。

其中：

Berry等(2008)做大量的橋墩墩柱試驗，然后根據(jù)橋梁墩柱構(gòu)件的試驗結(jié)果，標(biāo)定了橋梁墩柱屈服點的等效剛度計算公式，其參數(shù)有長細(xì)比、縱筋率、軸壓比等。[11]

為墩柱構(gòu)件的長細(xì)比，ρl為橋梁墩柱的縱筋率

FEMA356(ASCE2000)中提到了鋼筋混凝土柱構(gòu)件的等效剛度的計算公式（如下式）。[12]

其中當(dāng)μ的值在0.3到0.5范圍之內(nèi)時，按線性插值的方法進(jìn)行計算。

CEN-Eurcode(1998)、Caltrans Seismic Design Cirteria(2006)也相應(yīng)的規(guī)定了橋梁延性構(gòu)件的有效截面抗彎剛度計算公式。

φy、My分別為截面的屈服曲率和屈服彎矩。

5、小結(jié)

橋梁結(jié)構(gòu)在壽命期內(nèi)，發(fā)生破壞性地震的概率一般是極小的，橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計按照這種極端的荷載來設(shè)計就會不發(fā)生損傷或破壞，這是沒有必要的。也是非常不經(jīng)濟(jì)的。在強(qiáng)地震作用下，橋梁結(jié)構(gòu)其延性構(gòu)件進(jìn)入彈塑性變形階段時，結(jié)構(gòu)發(fā)生損傷，但利用延性抗震設(shè)計理念，一般不會發(fā)生倒塌、且震后是可以修復(fù)的。這一目標(biāo)的實現(xiàn)是需要對橋梁的橋墩結(jié)構(gòu)抗彎剛度進(jìn)行充分的了解。根據(jù)這些概述能夠?qū)蛄旱臉蚨战Y(jié)構(gòu)抗彎剛度有了較深的理解，對國內(nèi)外研究現(xiàn)狀有充分的認(rèn)識，對后期的橋梁橋墩柱剛度的計算以及橋梁延性計算有一定的參考意義。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 鋼筋混凝土小偏心受壓構(gòu)件的曲率、剛度和桿端轉(zhuǎn)角. 同濟(jì)大學(xué)科學(xué)技術(shù)情報組編印.1973-4

[2] 南京工學(xué)院工民建專業(yè)剛度裂縫科研小組.鋼筋混凝土構(gòu)件剛度和裂縫的計算.南京工學(xué)院學(xué)報土木工程專集. 1979

[3] 四川省建筑科學(xué)研究所.鋼筋混凝土屋架考慮非彈性的試驗分析及剛度計算.1979-12

[4] 郭磊、李建中、范立礎(chǔ). 橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中截面剛度的取值分析.同濟(jì)大學(xué)學(xué)報.2004

[5] 李永哲、閻貴平等. 鋼筋混凝土橋墩剛度和強(qiáng)度折減系數(shù)確定.世界地震工程.2005

[6] Mehanny,S.S.F.Modeling and Assessment of Seismic Performance of Composite Frames with Reinforced Concrete Columns and Steel Beams. Dissertation. Department of Civil and Environmental Engineering, Stanford

University.1999

[7] Panagiotakos, T. B. and Fardis, M.N.Deformations

of Reinforced Concrete at Yielding and Ultimate.

ACI Structural Journal.2001.Vol. 98

[8] K.J. Elwood,M.O. Eberhard. Effective Stiffness of

Reinforced Concrete Columns.PEER Research

Digest 2006-1.2006

[9] M.J.N.Priestley,G.M.Calvi. Displacement-Based

Seismic Design of_Structures.IUSS.2007

[10] Curt B. Haselton, Abbie B. Liel, Sarah Taylor

Lange, and Gregory g.Beam-Column Element Model Calibrated for Predicting Flexural Response Leading to Global Collapse of RC Frame Buildings.PEER Research Report.University of California-Berkeley.May 2008

[11] Micheal P.Berry, Dawn E.Lehman, Laura N.Lowes.Lumped-Plasticity Models for Performance Simulation of bridge columns.ACI StructureJournal.2008.V.105,No.3.270-279

[12] American Society of Civil Engineers.FEMA 356: Prestandard and Commentary for theSeismic

篇(6)

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計抗震

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(xì)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。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(jī)激勵下的強(qiáng)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(dāng)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(yán)重?fù)p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(dāng)發(fā)生更大地震時，結(jié)構(gòu)將在一系列控制部位進(jìn)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(jìn)入屈服，并達(dá)到足夠的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)計思路及關(guān)系

在當(dāng)前抗震理論下形成的現(xiàn)代抗震設(shè)計思路，其主要內(nèi)容是：

1.合理選擇確定結(jié)構(gòu)屈服水準(zhǔn)的地震作用。一般先以一具有統(tǒng)計意義的地面峰值加速度作為該地區(qū)地震強(qiáng)弱標(biāo)志值（即中震的），再以不同的R（地震力降低系數(shù)）得到不同的設(shè)計用地面運動加速度（即小震的）來進(jìn)行結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度設(shè)計，從而確定了結(jié)構(gòu)的屈服水準(zhǔn)。

2.制定有效的抗震措施使結(jié)構(gòu)確實具備設(shè)計時采用的R所對應(yīng)的延性能力。其中主要包括內(nèi)力調(diào)整措施（強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎）和抗震構(gòu)造措施。

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，其核心是關(guān)系，關(guān)系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(zhǔn)與自振周期以及最大非彈性動力反應(yīng)間的關(guān)系。其中R為彈塑性反應(yīng)地震力降低系數(shù)，簡稱地震力降低系數(shù)；而為最大非彈性反應(yīng)位移與屈服位移之比，稱為位移延性系數(shù)；T則為按彈性剛度求得的結(jié)構(gòu)自振周期。

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(zhǔn)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)下的最大位移總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(dāng)“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(zhǔn)，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(dá)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(dāng)其彈塑性屈服水準(zhǔn)取值大小不同時，在同一地面運動輸入下屈服水準(zhǔn)與所達(dá)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(zhǔn)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(yán)重?fù)p壞和倒塌的主要原因。讓人們認(rèn)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(jìn)入較大非線性變形時，不會出現(xiàn)因強(qiáng)度急劇下降而導(dǎo)致的嚴(yán)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(jìn)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?，并傳入空氣中耗散掉。我們可以進(jìn)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(fù)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(jìn)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。由此我們可以想到，在地震往復(fù)作用下，結(jié)構(gòu)在振動過程中，如果進(jìn)入屈服后狀態(tài)，將通過塑性變性能耗散掉部分地震輸給結(jié)構(gòu)的累積能量，從而減小地震反應(yīng)。同時，實際結(jié)構(gòu)存在的阻尼也會進(jìn)一步耗散能量，減小地震反應(yīng)。此外，結(jié)構(gòu)進(jìn)入非彈性狀態(tài)后，其側(cè)向剛度將明顯小于彈性剛度，這將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)瞬時剛度的下降，自振周期加長，從而減小地震作用。

隨著對規(guī)律認(rèn)識的深入，這一規(guī)律已被各國規(guī)范所接受。在抗震設(shè)計時，對在同一烈度區(qū)的同一類結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)情況取用不同的R，也就是不同的用于強(qiáng)度設(shè)計的地震作用。當(dāng)R取值較大，即用于設(shè)計的地震作用較小時，對結(jié)構(gòu)的延性要求就越嚴(yán)；反之，當(dāng)R取值較小，即用于設(shè)計的地震作用較大時，對結(jié)構(gòu)的延性要求就可放松。

目前，國際上逐步形成了一套“多層次，多水準(zhǔn)性態(tài)控制目標(biāo)”的抗震理念。這一理念主要含義為：工程師應(yīng)該選擇合適的形態(tài)水準(zhǔn)和地震荷載進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計。建筑物的性態(tài)是由結(jié)構(gòu)的性態(tài)，非結(jié)構(gòu)構(gòu)件和體系的性態(tài)以及建筑物內(nèi)容物性態(tài)的組合。目前性態(tài)水準(zhǔn)一般分為：損傷出現(xiàn)（damageonset）、正常運作（operational）、能繼續(xù)居?。╟ountinuedoccupancy）、可修復(fù)的（repairable）、生命安全（lifesafe）、倒塌（collapse）。性態(tài)目標(biāo)指建筑物在一定程度的地震作用下對所期望的性態(tài)水準(zhǔn)的表述。對建筑抗震設(shè)計應(yīng)采用多重性態(tài)目標(biāo)，比如美國的“面向2000基于性態(tài)工程的框架方案”曾對一般結(jié)構(gòu)、必要結(jié)構(gòu)、對安全起控制作用的結(jié)構(gòu)分別建議了相應(yīng)的性態(tài)目標(biāo)――基本目標(biāo)（常遇地震下完全正常運作，少遇地震下正常運作，罕遇地震下保證生命安全，極罕遇地震下接近倒塌）、必要目標(biāo)（少于地震下完全正常運作，罕遇地震下正常運作，極罕遇地震下保證生命安全）、對安全其控制作用的目標(biāo)（罕遇地震下完全正常運作，極罕遇地震下正常運作）。對重要性不同的建筑，如協(xié)助進(jìn)行災(zāi)害恢復(fù)行動的醫(yī)院等建筑，應(yīng)該按較高的性態(tài)目標(biāo)設(shè)計，此外，也可以針對甲方對建筑提出的不同抗震要求，選擇不同的性態(tài)目標(biāo)。

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(zhǔn)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(biāo)。系統(tǒng)的抗震措施包括以下幾個方面內(nèi)容：

1.“強(qiáng)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(dá)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(dá)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(jī)構(gòu)和較大的塑性耗能能力。

2.“強(qiáng)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(dǎo)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。

這一系統(tǒng)的抗震措施理念已被世界各國所接受，但是對于耗能機(jī)構(gòu)卻出現(xiàn)了以新西蘭和美國為代表的兩種不完全相同的思路。首先，這兩種思路都是以優(yōu)先引導(dǎo)梁端出塑性鉸為前提。

新西蘭的抗震研究者認(rèn)為耗能機(jī)構(gòu)宜采用符合塑性力學(xué)中的“理想梁鉸機(jī)構(gòu)”，即梁端全部形成塑性鉸，同時底層柱底也都形成塑性鉸的“全結(jié)構(gòu)塑性機(jī)構(gòu)”。其具體做法是通過結(jié)構(gòu)分析得到各構(gòu)件組合內(nèi)力值后，對梁端截面就按組合彎矩進(jìn)行截面設(shè)計；而對除底層柱底以外的柱截面，則用人為增大了以后的組合彎矩和組合軸力進(jìn)行設(shè)計；對底層柱底截面則用增大幅度較小的組合彎矩和組合軸力進(jìn)行截面設(shè)計。通過這一做法實現(xiàn)在大震下的較大塑性變形中，梁端塑性鉸形成的較為普遍，底層柱底塑性鉸出現(xiàn)遲于梁端塑性鉸，而其余所有的柱截面不出現(xiàn)塑性鉸，最終形成“理想梁鉸機(jī)構(gòu)”。為此，這種方法就必須取足夠大的柱端彎矩增強(qiáng)系數(shù)。

美國抗震界則認(rèn)為新西蘭取的柱彎矩增強(qiáng)系數(shù)過大，根據(jù)經(jīng)驗取了較小的柱彎矩增強(qiáng)系數(shù)，這一做法使結(jié)構(gòu)在大震引起的非彈性變形過程中，梁端塑性鉸形成較早，柱端塑性鉸形成的相對較遲，梁端塑性鉸形成的較普遍，柱端塑性鉸形成的相對少一些，從而形成“梁柱塑性鉸機(jī)構(gòu)”。

新西蘭抗震措施的好處在于“理想梁鉸機(jī)構(gòu)”完全利用了延性和塑性耗能能力較好的梁端塑性鉸來實現(xiàn)框架延性和耗散地震能量，同時因為除底層柱底外的其它柱端不出現(xiàn)塑性鉸，也就不必再對這些柱端加更多的箍筋。但是這種思路過于受塑性力學(xué)形成理想機(jī)構(gòu)概念的制約，總認(rèn)為底層柱底應(yīng)該形成塑性鉸，這樣就對底層柱底提出了較嚴(yán)格的軸壓比要求，同時還要用足夠多的箍筋來使柱底截面具有所需的延性，此外，底層柱底如果延性不夠發(fā)生破壞很容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體倒塌。這些不利因素使該方法喪失了很大的優(yōu)勢。

因此很多研究者認(rèn)為不需要被塑性力學(xué)的機(jī)構(gòu)概念所限制，只要能在大震下實現(xiàn)以下的塑性耗能機(jī)構(gòu)，就能保證抗震設(shè)計的基本要求：

1.以梁端塑性鉸耗能為主；

2.不限制柱端塑性鉸出現(xiàn)（包括底層柱底），但是通過適當(dāng)增強(qiáng)柱端抗彎能力的方法使它在大震下的塑性轉(zhuǎn)動離其塑性轉(zhuǎn)動能力有足夠裕量；

3.同層各柱上下端不同時處于塑性變形狀態(tài)。

我國的抗震措施中對耗能機(jī)構(gòu)的考慮也基本遵循了這一思路，采用了“梁柱塑性鉸機(jī)構(gòu)”模式，而放棄了新西蘭的基于塑性力學(xué)的“理想梁鉸機(jī)構(gòu)”模式。

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(qiáng)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?？拐鹣赂鶕?jù)梁端的受力特征，正剪力總是大于負(fù)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(fù)作用，梁底的混凝土保護(hù)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(fù)開閉，混凝土破碎更嚴(yán)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(hù)層剝落和裂縫的加寬又會使縱筋的銷栓作用有一定退化。可見，地震作用下，混凝土抗剪能力嚴(yán)重退化，但是試驗發(fā)現(xiàn)箍筋的抗剪能力仍可以維持。當(dāng)?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。此外，抗震抗剪要求結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)在大震下預(yù)計達(dá)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(dá)到大震所要求的程度，這就需要更多的箍筋。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(jìn)一步說明這里增加的箍筋不是用來增大抗剪強(qiáng)度，而是為了提高構(gòu)件在發(fā)生剪切破壞時所達(dá)的延性。

綜上所述，與非抗震抗剪相比，抗震抗剪性能是不同的，其性能與剪力作用環(huán)境，塑性區(qū)延性要求大小有關(guān)。我們可以采取以下公式來考慮抗震抗剪的強(qiáng)度公式：

其中為混凝土抗剪能力，為箍筋抗剪能力，為由于地震作用導(dǎo)致的混凝土抗剪能力下降的折減系數(shù)，且隨著剪力作用環(huán)境、延性要求而改變。我國的抗震抗剪強(qiáng)度公式也以上面公式為基礎(chǔ)的，但是為設(shè)計方便，不同的烈度區(qū)取用了相同的公式，均取為0.6，與上面提到的混凝土抗剪能力隨地震作用變化而不同的規(guī)律不一致，較為粗略。

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(qiáng)度越高，受壓區(qū)高度越低，延性越好（但如果混凝土強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)度混凝土，不適于用加箍筋的方法來改善其延性。此外，箍筋還有約束縱向鋼筋，避免其發(fā)生局部壓屈失穩(wěn)，提高構(gòu)件抗剪能力的作用，因此箍筋對提高結(jié)構(gòu)抗震性能具有相當(dāng)重要的作用。根據(jù)以上規(guī)律，在抗震設(shè)計中為保證結(jié)構(gòu)的延性，常常采用以下措施：控制受拉鋼筋配筋率，保證一定數(shù)量受壓鋼筋，通過加箍筋保證縱筋不局部壓屈失穩(wěn)以及約束受壓混凝土，對柱子限制軸壓比等。

四.我國抗震設(shè)計思路中的部分不足

我國在學(xué)習(xí)借鑒世界其他國家抗震研究成果的基礎(chǔ)上，逐漸形成了自己的一套較為先進(jìn)的抗震設(shè)計思路。其中大部分內(nèi)容都符合現(xiàn)代抗震設(shè)計理念，但是也有許多考慮欠妥的地方，需要我們今后加以完善。

其中，最值得我們注意的是，與國外規(guī)范相比，我國抗震規(guī)范在對關(guān)系的認(rèn)識上還存在一定的差距。歐洲和新西蘭規(guī)范按地震作用降低系數(shù)（“中震”的地面運動加速度與“小震”的地面運動加速度之比）來劃分延性等級，“小震”取值越高，延性要求越低，“小震”取值越低，延性要求越高。美國UBC規(guī)范按同樣原則來劃分延性等級，但在高烈度區(qū)推薦使用高延性等級，在低烈度區(qū)推薦使用低延性等級。這幾種抗震思路都是符合規(guī)律的。而目前我國將地震作用降低系數(shù)統(tǒng)一取為2.86，而且還把用于結(jié)構(gòu)截面承載能力設(shè)計和變形驗算的小震賦予一個固定的統(tǒng)計意義。對延性要求則并未按關(guān)系來取對應(yīng)的，而是按抗震等級來劃分，抗震等級實質(zhì)又主要是由烈度分區(qū)來決定的。這就導(dǎo)致同一個R對應(yīng)了不同的，從而制定了不同的抗震措施，這與關(guān)系是不一致的。這種思路造成低烈度區(qū)的結(jié)構(gòu)延性要求可能偏低的結(jié)果。

另外，我國規(guī)定的“小震不壞，中震可修，大震不倒”的三水準(zhǔn)抗震設(shè)防目標(biāo)也存在一定的問題。該設(shè)防目標(biāo)對甲類、乙類、丙類這三類重要性不同的建筑來說，并不都是恰當(dāng)?shù)?。這種籠統(tǒng)的設(shè)防目標(biāo)也不符合當(dāng)今國際上的“多層次，多水準(zhǔn)性態(tài)控制目標(biāo)”思想，這種多性態(tài)目標(biāo)思想提倡在建筑抗震設(shè)計中應(yīng)靈活采用多重性態(tài)目標(biāo)。甲類建筑指重大建筑工程和地震時可能發(fā)生嚴(yán)重此生災(zāi)害的建筑，乙類建筑指地震時使用不能中斷或需要盡快修復(fù)的建筑，由于不同類別建筑的不同重要性，不宜再籠統(tǒng)的使用以上同一個性態(tài)目標(biāo)（設(shè)防目標(biāo)），此外，還應(yīng)該考慮建筑所有者的不同要求，選擇不同的設(shè)防目標(biāo)，從而做到在性態(tài)目標(biāo)的選擇上更加靈活。

五.常用抗震分析方法

伴隨著抗震理論的發(fā)展，各種抗震分析方法也不斷出現(xiàn)在研究和設(shè)計領(lǐng)域。

在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，我們需要確定用來進(jìn)行內(nèi)力組合及截面設(shè)計的地震作用值。通常采用底部剪力法，振型分解反應(yīng)譜法，彈性時程分析方法來計算該地震作用值，這三種方法都是彈性分析方法。其中，底部剪力法最簡便，適用于質(zhì)量、剛度沿高度分布較均勻的結(jié)構(gòu)。它的大致思路是通過估計結(jié)構(gòu)的第一振型周期來確定地震影響系數(shù)，再結(jié)合結(jié)構(gòu)的重力荷載來確定總的水平地震作用，然后按一定方式分配至各層進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計。對較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)體系則宜采用振型分解反應(yīng)譜法進(jìn)行抗震計算，它的思路是根據(jù)振型疊加原理，將多自由度體系化為一系列單自由度體系的疊加，將各種振型對應(yīng)的地震作用、作用效應(yīng)以一定方式疊加起來得到結(jié)構(gòu)總的地震作用、作用效應(yīng)。而對于特別不規(guī)則和特別重要的結(jié)構(gòu)，常常需要進(jìn)行彈性時程分析，該方法為直接動力分析方法。以上方法主要針對結(jié)構(gòu)在地震作用下的彈性階段，保證結(jié)構(gòu)具有一定的屈服水準(zhǔn)。

篇(7)

關(guān)鍵詞：概念設(shè)計、結(jié)構(gòu)措施、建筑

中圖分類號：S611 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

引言：

概念設(shè)計的關(guān)鍵，以顯示先進(jìn)的設(shè)計理念，建筑使用的整體方案設(shè)計的整體結(jié)構(gòu)的概念，在一個特定的空間結(jié)構(gòu)工程師的主要任務(wù)，自覺處理的部件和結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)設(shè)計成果。普遍認(rèn)為，良好的概念設(shè)計與他的不懈追求，其結(jié)構(gòu)的概念，結(jié)構(gòu)工程師將隨他的年齡和實踐中成長，已成為日益多樣化，越來越多的創(chuàng)新和完善。今天的節(jié)目集成的綜合應(yīng)用，計算機(jī)的結(jié)果顯然是不合理的，甚至是錯誤不能被及時發(fā)現(xiàn)。隨著年齡的增加，導(dǎo)致孤立他們在大學(xué)學(xué)到的概念逐漸被遺忘，就更不用說了不斷創(chuàng)新的設(shè)計成果。

概念設(shè)計的重要性

概念設(shè)計的重要性，主要還因為現(xiàn)行的結(jié)構(gòu)設(shè)計理論與計算理論存在許多缺陷或不可計算性，比如對混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計，內(nèi)力計算是基于彈性理論的計算方法，而截面設(shè)計卻是基于塑性理論的極限狀態(tài)設(shè)計方法，這一矛盾使計算結(jié)果與結(jié)構(gòu)的實際受力狀態(tài)差之甚遠(yuǎn)，為了彌補(bǔ)這類計算理論的缺陷，或者實現(xiàn)對實際存在的大量無法計算的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計，都需要優(yōu)秀的概念設(shè)計與結(jié)構(gòu)措施來滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計的目的。同時計算機(jī)結(jié)果的高精度特點，往往給結(jié)構(gòu)設(shè)計人員帶來對結(jié)構(gòu)工作性能的誤解，結(jié)構(gòu)工程師只有加強(qiáng)結(jié)構(gòu)概念的培養(yǎng)，才能比較客觀、真實地理解結(jié)構(gòu)的工作性能。

概念設(shè)計之所以重要，還在于在方案設(shè)計階段，初步設(shè)計過程是不能借助于計算機(jī)來實現(xiàn)的。這就需要結(jié)構(gòu)工程師綜合運用其掌握的結(jié)構(gòu)概念，選擇效果最好、造價最低的結(jié)構(gòu)方案，為此，需要工程師不斷地豐富自己的結(jié)構(gòu)概念，深入、深刻了解各類結(jié)構(gòu)的性能，并能有意識地、靈活地運用它們。

協(xié)同工作的概念廣泛存在于工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計和制造中，對于任一個工業(yè)產(chǎn)品，我們均不希望其在遠(yuǎn)未達(dá)到其設(shè)計壽命（負(fù)荷、功能）時，它的某些部件（或零件）即出現(xiàn)破壞。對于建筑結(jié)構(gòu)，協(xié)同工作的概念即是要求結(jié)構(gòu)內(nèi)部的各個構(gòu)件相互配合，共同工作。這不僅要求結(jié)構(gòu)構(gòu)件在承載能力極限狀態(tài)能共同受力，協(xié)同工作，同時達(dá)到極限狀態(tài)，還要求他們能有共同的耐久壽命。結(jié)構(gòu)的協(xié)同工作表現(xiàn)在基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)的關(guān)系上，必須視基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)為一個有機(jī)的整體，不能把兩者割裂開來處理。舉例而言，對磚混結(jié)構(gòu) ，必須依靠圈梁和構(gòu)造柱將上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)連接成一個整體，而不能單純依靠基礎(chǔ)自身的剛度來抵御不均勻沉降，所有圈梁和構(gòu)造柱的設(shè)置，都必須圍繞這個中心。

二、概念設(shè)計的原理

在進(jìn)行結(jié)構(gòu)概念設(shè)計時，應(yīng)該遵循的第一個原則就是全面考慮的原則，要巨無細(xì)遺的考慮到建筑設(shè)計中的方方面面，包括建筑結(jié)構(gòu)和施工方面的考慮，從整體到局部都要進(jìn)行很好的把握，更不能忽視他們之間的關(guān)系，還有建筑完成后帶給使用者在視覺感受、功能使用方面、成本預(yù)算方面等的考慮。從實際出發(fā)，結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡赜蛐蕴攸c，根據(jù)建筑即將坐落地區(qū)的自然條件、人文條件、歷史文化、資源和材料限制等方面從現(xiàn)實的角度考慮建筑的結(jié)構(gòu)概念。高層建筑擁有自己的自重特點，要從減輕自重的原則出發(fā)，建筑結(jié)構(gòu)所承受的荷載大部分都是來自建筑物本身的自重，減輕自重也就減輕了結(jié)構(gòu)的負(fù)荷。要讓建筑結(jié)構(gòu)合理受力，荷載均勻分布，多跨連續(xù)、空間作用、剛性連接、超靜定的受理系統(tǒng)都可以使結(jié)構(gòu)的受力狀況均勻分布，分析結(jié)構(gòu)的受力狀況時，還要從各部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件的直接受力狀況和整體結(jié)構(gòu)的宏觀受力狀況分析。材料盡可能的選用以軸向應(yīng)力為主的受力狀態(tài)，合理的組織構(gòu)件的截面。優(yōu)先選型，就是要優(yōu)化結(jié)構(gòu)體系，根據(jù)實際條件優(yōu)化選擇合適的基本構(gòu)件，并確定他們的聯(lián)系，確定構(gòu)件的基本支撐做法。

三、結(jié)構(gòu)概念設(shè)計的主要措施

為了保證結(jié)構(gòu)具有足夠的抗震可靠性而對建筑工程結(jié)構(gòu)做的概念設(shè)計主要考慮了以下因素：場地條件和場地土的穩(wěn)定性；建筑物的平、立面布置及其外形尺寸；抗震結(jié)構(gòu)體系的選取、抗側(cè)力構(gòu)件的布置以及結(jié)構(gòu)質(zhì)量的分布；非結(jié)構(gòu)構(gòu)件與主體結(jié)構(gòu)的關(guān)系及其兩者之間的錨拉；材料與施工質(zhì)量等。

1、選擇對建筑抗震有利的場地，宜避開對建筑抗震不利的地段，不應(yīng)在危險地段建造甲、乙、丙類建筑。對于不利地段，結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)提出避開要求，當(dāng)無法避開時，應(yīng)采取有效措施，這就考慮了地震因場地條件間接引起結(jié)構(gòu)破壞的原因，諸如地基土的不均勻沉陷、地震引起的地表錯動與地裂。

2、建筑的平立面布置應(yīng)符合概念設(shè)計的要求，不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的方案。不規(guī)則的建筑，在結(jié)構(gòu)設(shè)計時要進(jìn)行水平地震作用計算和內(nèi)力調(diào)整，并應(yīng)對薄弱部位采取有效的抗震構(gòu)造措施。借鑒國際的通行做法，參考外國規(guī)范，使我們的設(shè)計更加完善合理。

3、結(jié)構(gòu)材料選擇與結(jié)構(gòu)體系的確定應(yīng)符合抗震結(jié)構(gòu)的要求。采用哪一種結(jié)構(gòu)材料，什么樣的結(jié)構(gòu)體系，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件比較綜合確定。同時力求結(jié)構(gòu)的延性好、強(qiáng)度與重力比值大、勻質(zhì)性好、正交各向同性，盡量降低房屋重心，充分發(fā)揮材料的強(qiáng)度，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。

4、盡可能設(shè)置多道抗震防線。地震有一定的持續(xù)時間，而且可能多次往復(fù)作用，根據(jù)地震后倒塌的建筑物的分析，我們知道地震的往復(fù)作用使結(jié)構(gòu)遭到嚴(yán)重破壞，而最后倒塌則是結(jié)構(gòu)因破壞而喪失了承受重力荷載的能力。適當(dāng)處理構(gòu)件的強(qiáng)弱關(guān)系，使其形成多道防線，是增加結(jié)構(gòu)抗震能力的重要措施。例如單一的框架結(jié)構(gòu)，框架就成為唯一的抗側(cè)力構(gòu)件，那么采用“強(qiáng)柱弱梁”型延性框架，在水平地震作用下，梁的屈服先于柱的屈服，就可以做到利用梁的變形消耗地震能量，使框架柱退居到第二道防線的位置。

5、具有合理的剛度和承載力分布以及與之匹配的延性。提高結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移剛度，往往是以提高工程造價及降低結(jié)構(gòu)延性指標(biāo)為代價的。要使建筑物在遭受強(qiáng)烈地震時，具有很強(qiáng)的抗倒塌能力，最理想的是使結(jié)構(gòu)中的所有構(gòu)件及構(gòu)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(jié)構(gòu)中的重要構(gòu)件以及關(guān)鍵桿作的延性是比較經(jīng)濟(jì)有效的辦法。例如上剛下柔的框支墻結(jié)構(gòu)，應(yīng)重點提高轉(zhuǎn)換層以下的各層的構(gòu)件延性。對于框架和框架筒體，應(yīng)優(yōu)先提高柱的延性。在工程設(shè)計中另一種提高結(jié)構(gòu)延性的辦法是結(jié)構(gòu)承載力無明顯降低的前提下，控制構(gòu)件的破壞形態(tài)，減小受壓構(gòu)件的軸壓比(同時還應(yīng)注意適當(dāng)降低剪壓比)，提高柱的延性。

6、確保結(jié)構(gòu)的整體性，各構(gòu)件之間的連接必須可靠。

結(jié)束語：

從人們從事建筑設(shè)計開始，就不斷的在進(jìn)行實踐活動，雖然會遇到各種各樣的問題，但它是解決這些問題的過程中，人類將繼續(xù)取得進(jìn)展高層建筑結(jié)構(gòu)，無論在設(shè)計或計算一項復(fù)雜的任務(wù)。這就要求設(shè)計師都具有堅實的理論基礎(chǔ)，而且還具體實際的基礎(chǔ)上，加上一定程度的概念設(shè)計，只有這樣才可以設(shè)計出外觀、實用、高效和創(chuàng)造性的高層建筑。

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