浅谈建筑结构抗震设计的若干问题.doc

1、浅谈建筑结构抗震设计的若干问题摘要：一般来说，所谓的建筑结构的抗震设计就是指通过地震时对建筑结构的破坏，结合建筑结构工程长期实践所积累的经验，总结形成的一种基本的设计方法与设计思想，也是进行建筑与结构整体布置并且确定细部构造措施的一个过程。本文根据笔者建筑结构设计工作的实践，提出建筑结构抗震设计的相关问题，以供参考。 关键词：建筑结构；抗震设计；基本原则；前景展望 Abstract: In general, seismic design of building structures “refers to the damage to the building structure by the e

2、arthquake, the accumulation of long-term practice of structural engineering experience, and design a basic design method of summarizing the formation of ideas, but also the overall layout of buildings and structure and a process to determine the detailed construction measures. Based on practice of b

3、uilding structure design work, puts forward some problems of seismic design of building structure, for reference. Key words: building structure; seismic design; basic principle; Prospect 中图分类号：TU973+.31 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013） 1、高层建筑抗震结构设计的基本原则 1.1 结构构件应具有必要的承栽力、刚度、稳定性、延性等方面的性能 （1)结构构件应遵守“强柱弱梁、

4、强剪弱弯、强节点弱构件、强底层柱(墙)”的原则。 （2)对可能造成结构的相对薄弱部位，应采取措施提高抗震能力。 （3)承受竖向荷载的主要构件不宜作为主要耗能构件。 1.2 尽可能设置多道抗震防线 （1)一个抗震结构体系应由若干个延性较好的分体系组成，并由延性较好的结构构件连接协同工作。例如框架一剪力墙结构由延性框架和剪力墙两个分体组成，双肢或多肢剪力墙体系组成。 （2)强烈地震之后往往伴随多次余震，如只有一道防线，则在第一次破坏后再遭余震，将会因损伤积累导致倒塌。抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部冗余度，有意识地建立一系列分布的屈服区，主要耗能构件应有较高的延性和适当刚度，以使结构能吸收

5、和耗散大量的地震能量，提高结构抗震性能，避免大震时倒塌。 （3)适当处理结构构件的强弱关系，同一楼层内宜使主要耗能构件屈服后，其他抗侧力构件仍处于弹性阶段，使“有效屈服”保持较长阶段，保证结构的延性和抗倒塌能力。 （4)在抗震设计中某一部分结构设计超强，可能造成结构的其他部位相对薄弱，因此在设计中不合理的加强以及在施工中以大带小，改变抗侧力构件配筋的做法，都需要慎重考虑。 1.3 对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高其抗震能力 （1)构件在强烈地震下不存在强度安全储备，构件的实际承载能力分析是 判断薄弱部位的基础。 （2)要使楼层(部位)的实际承载能力和设计计算的弹性受力的比值在总体上保持一个

6、相对均匀的变化，一旦楼层(部位)的比值有突变时，会由于塑性内力重分布导致塑性变形的集中。 （3)要防止在局部上加强而忽视了整个结构各部位刚度、承载力的协调。 （4)在抗震设计中有意识、有目的地控制薄弱层(部位)，使之有足够的变形能力又不使薄弱层发生转移，这是提高结构总体抗震性能的有效手段。 2、保证结构延性能力的抗震措施 合理选择了结构的屈服水准和延性要求后，就需要通过抗震措施来保证结构确实具有所需的延性能力，从而保证结构在中震、大震下实现抗震设防目标系统的抗震措施包括以下几个方面内容： 2.1“强柱弱粱”：人为增大柱相对于梁的抗弯能力，使钢筋混凝土框架在大震下，梁端塑性铰出现较早，在达到最大

7、非线性位移时塑性转动较大；而柱端塑性铰出现较晚，在达到最大非线性位移时塑性转动较小，甚至根本不出现塑性铰。从而保证框架具有一个较为稳定的塑性耗能机构和较大的塑性耗能能力。 2.2“强剪弱弯”：剪切破坏基本上没有延性，一旦某部位发生剪切破坏，该部位就将彻底退出结构抗震能力，对于柱端的剪切破坏还可能导致结构的局部或整体倒塌。因此可以人为增大柱端、梁端、节点的组合剪力值，使结构能在大震下的交替非弹性变形中其任何构件都不会先发生剪切破坏。 2.3 抗震构造措施：通过抗震构造措施来保证相城塑性铰的部位具有足够的塑性变形能力和塑性耗能能力，同时保证结构的整体性。这一系统的抗震措施理念已被世界各国所接受，但

8、是对于耗能机构却出现了以新西兰和美国为代表的两种不完全相同的思路。首先，这两种思路都是以优先引导梁端出塑性铰为前提。不需要被塑性力学的机构概念所限制，只要能在大震下实现以下的塑性耗能机构，就能保证抗震设计的基本要求： (1)以梁端塑性铰耗能为主； (2)不限制柱端塑性铰出现(包括底层柱底)，但是通过适当增强柱端抗弯能力的方法使它在大震下的塑性转动离其塑性转动能力有足够裕量；(3)同层各柱上下端不同时处于塑性变形状态。我国的抗震措施中对耗能机构的考虑也基本遵循了这一思路，采用了“梁柱塑性铰机构”模式，而放弃了新西兰的基于塑性力学的“理想梁铰机构 模式。抗震设计中我们为了避免没有延性的剪切破坏的发

9、生，采取了“强剪弱弯”的措施来处理构件受弯能力与受剪能力的关系问题。值得注意的是，与非抗震抗剪破坏相比，地震作用下的剪切破坏是不同的。延性对抗震来说是极其重要的一个性质，要想通过抗震措施来保证结构的延性，那么就必须清楚影响延性的因素。对于梁柱等构件，延性的影响因素最终可归纳为最根本的两点：混凝土极限压应变，破坏时的受压区高度。影响延性的其他因素实质都是这两个根本因素的延伸。在抗震设计中为保证结构的延性，常常采用以下措施：控制受拉钢筋配筋率，保证一定数量受压钢筋，通过加箍筋保证纵筋不局部压屈失稳以及约束受压混凝土，对柱子限制轴压比等。 3、建筑布局和结构布置建筑物的建筑布局和结构布置对其动力性能

10、具有很大的影响。在结构的布置中，不论是在平面还是在立面上,都要力求使质量、几何尺寸、刚度延性等对称、均匀、规整,避免突兀。对于建筑结构设计的平面与立体结构,我们可以根据以下几方面来操作。3.1 结构的整体性。楼盖在高层建筑结构中对于整幢楼结构的整体性起到举足轻重的作用,楼盖的功能就相当于水平隔板,它不仅聚集和传递惯性力到各个竖向抗侧力子结构,并且要求这些子结构能协同承受地震作用,尤其是当竖向抗侧力子结构布置复杂或布置不均匀或抗侧力子结构水平变形特征不大相同时,整幢楼的结构就要依靠楼盖使抗侧力子结构能协同工作。3.2 结构的刚度和抗震能力。结构的抗震能力是结构的强度及延性的综合反映。因为水平地震

11、的作用是双向的,因此，建筑的结构布置应使结构能抵抗任意方向的地震作用。在一般情况下，应该使结构沿平面上两个主轴方向具有足够的刚度和抗震能力。而结构刚度的选择则是一方面要减少地震作用效应，另一方面又要注意控制结构变形的增大,因为，过大的变形会产生重力二阶效应,导致结构破坏、失稳。3.3 结构的简单性。建筑布局简单合理,结构布置符合抗震原则,才能确保房屋具有良好的抗震性能。所谓的结构简单是指，建筑结构在地震作用下应该具有直接和明确的传力途径。因为只有简单的结构,才能够对结构的内力分析，计算模型，,限制薄弱部位的出现以及位移分析更易于把握,从而对结构抗震性能有比较可靠的估计。 4、高层建筑结构抗震设

12、计的前景展望 结构抗震体系由传统的以“硬抗”为主的抗震体系向以“柔抗”为主的结构 减震控制体系发展。结构减震体系采用的是以“柔”克刚的新概念，它通过调整 结构动力特性、隔震、减能或控制来达到抗震的日的。 4.1 建筑材料对结构抗震的影响越来越得到重视 建筑材料的各个抗震指标的提升可以提高高层建筑的抗震能力。研制新的建筑材料可推动高层建筑结构抗震技术的发展。通过优化的抗震方法设计，来实现高层建筑的抗震要求。按照结构综合抗震能力的要求采取抗震措施时，对同一建筑结构不同的楼层和不同部位的构件。其构造措施的基本要求不同。当同一建筑结构不同部位的性能要求有明显差异时，也可有响应不同的基本要求。设计人员在

13、掌握整个结构抗震措施的基本原则要求和构造基本抗震措施的基础上，发挥主观能动性，通过优化方法设计出满足抗震设防标准的建筑结构。 4.2 计算机模拟抗震试验得到广泛应用 将制作好的模型或结构构件放在模拟地震振动台上。台面输入某一确定性的地震记录。能够较好地反映该次确定性地震作用的效果。 5、结语 作为工程技术设计人员在建筑结构的研究和工程设计中。应从整体宏观的观点出发，综合处理好建筑功能、技术、艺术、安全可靠性和经济合理等几方面内容。从而创造出更加安全、适用、经济美观的高层建筑；新型结构的出现。 参考文献 1 胡侃；某复杂超限高层结构抗震计算与分析J；低温建筑技术；2007 年 05 期 2 现代建筑结构抗震设计方法研究J；中国新技术新产品；2010(16) 3 姜安庆,陆洲导,何海;某超限高层建筑结构分析与优化J；四川建筑科学研究；2004 年 03 期