1、建筑结构设计中的抗震概念设计【摘 要】地震是一种随机振动，很难把握它的复杂性和不确定性，我们为了保障社会公共财产及公民生命的安全，要尽可能的准确预测建筑物所遭遇地震的特性和参数，但是目前，我国的计算软件还不能准确的做到这些，这就将抗震应用于建筑中显得更加重要，因此在建筑结构设计中合理运用抗震概念设计就显得尤为重要。 【关键词】建筑结构 抗震设计 概念设计 中图分类号：TU973+.31 文献标识码：A 文章编号： 前言 由于社会的飞速发展，人们的生活水平不断提高，建筑结构中的抗震设计的要求也要行相应的得到提高。发展先进的计算理论，加强计算机的合理应用，加快新型轻质、高强以及环保建材的应用及研究
2、，增加建筑结构抗震设计中的安全性、可靠性非常关键。在建筑结构抗震设计中合理适用概念设计的技术和方法，能够有效的对建筑抗震设计中的结构体系进行比较选择和构思，进而避免后期设计中的一些不必须的复杂运算，具有良好的经济性和可靠性。本文对建筑抗震进行必要的理论分析,从而探索抗震概念设计在建筑结构设计中的应用问题，针对实践过程中出现的问题提出必要的措施。 二抗震概念设计 1.概念设计的定义 概念设计与理论设计同属于结构设计。 其中的理论设计，是指结构工程师依据计算的理论以及规范，在其对结构进行计算模型的假设和受力状态假定的前提下，对结构进行仔细的计算分析，最后得出数据式的结果，接着利用结果进行设计。 而
3、其中的概念设计，是指不经过数值的计算，特别是在一些比较难做出精确性分析，或者在规范中难以规定的问题中，根据建筑整体的结构体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想，进行建筑和结构的总体布置，并确定细部构造的过程。 2.抗震概念设计的含义 抗震概念设计就是根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想，进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程。 由于地震是一种随机振动，其破坏作用和破坏机理的复杂性和不确定性，以及结构计算模型的各种假定与实际情况的差异，使得至今为止，依据所规定的地震作用进行结构抗震验算，无论计算理论和工具如何发展，计
4、算怎样严格，计算的结果一般还是较为简单的估计，若要准确的预估建筑物将会遇到的地震的特性以及参数，我们现在很难做到。 另外，对于结构分析这一方面，因为不能充分的考虑结构空间作用以及结构材质的非弹性、材料时效以及阻尼变化等因素，同样也存有不准确性。所以，工程中的抗震问题绝不可能完全的依靠“计算设计”来解决。我们必须以“概念设计”为基本依据。 结构抗震概念设计，目的是为了使得整体建筑结构能整体消耗地震的能量，分散地震的集中力，因此要避免建筑结构出现比较弱的部位。如非如此，地震能量的聚和，只集中一些比较薄弱的地方，必定会导致建筑结构的破坏。目前在我国，各种抗震设计的技术和方法前提中的重要依据之一，即使
5、整个结构的设计能发挥分散，消耗地震的能量的作用。抗震概念设计应注意事项在现实中，为了保证建筑物有足够的抗震能力，通过抗震概念设计从整体上控制建筑结构的抗震性能，我们应该充分的考虑以下方面： 1 选择的场地和地基要对抗震有利，至少要避免因地面变形而造成的直接损害，要采取相应的措施来保障地基的稳定性。 2 对于建筑物的体型，要尽量简单，对称、规则，建筑物的质量以及刚度变化就均匀，这样就能更好的减少建筑物因地震的作用而产生变形，应力集中甚至扭转反应。 3 基础设计要科学合理，对于同一结构单元，不宜直接设置在不同性质的地基土上，亦不宜采用不同的基础形式，在设计时，要最大限度的发挥地基的潜力。 4 可靠
6、的连接各类之间的构件，同时要具有必要的强度以及变形能力，以获取建筑结构更好的抗震能力。 5 合理的选择结构体系，抗侧构件尽量均匀对称，抗震防线多道设置，避免出现薄弱部位。 6 结构空间要尽量保持整体性，加强平面之间的连接，确保竖向足够的整体刚度。 7 重视处理非结构构件的，利用它对主体结构的有利方面，避免不科学的设置导致对主体结构的不利影响。 8 减轻结构自身重量，减少地基土压力，从而降低向建筑物传输的地震力。 四、结构概念设计的运用运用概念设计的理论，使用抗震措施，拓宽了结构设计的基本思路。之前的结构计算理论的研究和结构设计似乎只能关注如何提高结构抗力，以致于混凝土的等级越用越高，造价也越来
7、越高，配筋量也越来越大。结构工程师一般仅仅只是注意到不超过最大配筋率，结果胖柱、肥梁、深基础到处可以看到。 再以抗震设计为例，一般是依据第一次定的尺寸和混凝土等级算得结构的刚度，再由结构刚度算得地震力，最后算配筋。但众所周知，结构刚度越大，地震的作用效应就越大，配筋也就越多，刚度也就越大，地震力也就越强。因此为抵御地震所配置的钢筋，提高结构的刚度，反而会使得地震作用效应增强。 目前在抗震设计中，隔震消能的研究是一个很好的例子。隔震消能的一般作法是在基础与主体之间设柔性隔震层，加设消能支撑（与阻尼器的装置类似） ，还有的在建筑物顶部装一个反摆，在遇到地震时它的位移方向与建筑物顶部的位移方向相反，
8、从对建筑物的振动加大阻尼作用，降低它的加速度，尽量减少建筑物的直线位移，以此来减小地震作用的效应。在建筑结构设计中，要合理科学的确定建筑物的刚度，这是非常关键的。建筑物的刚度不要太大，刚度大的话，建筑结构的自振周期就会缩短。这样在遇到地震时所要承受的地震作用力就越大，后果就相对更重，且会造成材料的极大浪费，刚度也不要太柔，太柔的建筑结构会在地震发生时产生较大的变形，影响它的强度以及稳定性，甚至正常使用。在抗震验算时，要特别的注意场地的种类。框架结构要设计成双向梁柱刚接体系，同时也可以允许一部分的框架梁搭建在别的框架梁上。从震害方面分析，应加强垂直地震作用的基础设计。不可以从填充墙内出挑雨篷。大
9、跨度的雨篷和阳台等处梁，要考虑抗扭。由于一些原因造成的梁，或者过梁等较大截面的，应当验算构件的最小配筋率。楼电梯间不能采用砖混结构。在考虑地震作用时，要充分的领会，灵活的运用抗震概念设计的优化准则，并采取相应的构造措施。保证措施一般包括两个方面：其一，即调整或者限制构件的荷载效应。 其二，即强制规定必要的构造措施。 抗震构造的措施，一般是除了地震作用的计算以及抗力计算之外的抗震设计内容，不需要计算而对结构和非结构的各个部分必须采取的各种细部要求。 以上两点在建筑抗震设计规范 （GB50011-2010）中均有较为详细的规定。 五结束语 在建筑结构设计中,必须坚持“小震不坏，中震可修，大震不倒”
10、 ，多道抗震防线等设计原则。以保障房屋的建筑在遇到地震的剧烈影响时，不致于产生更加灾难性的后果；在遭遇罕遇地震影响时，不至于直接坍塌。比如 2008 年 5 月的汶川地震即表明，严格按照现行抗震规范进行设计、施工和使用的房屋建筑，均达到了规范规定的设防目标，在遭遇到高于地震区划图一度的地震作用下，没有出现倒塌破坏实现了生命安全的目标。 参考文献： 1高层建筑混凝土结构技术规程 （JGJ3-2002）. 2王媛,关于建筑结构设计中的概念设计J 低温建筑技术，2005(4). 3侯建娟,建筑结构设计中的抗震设计J. 建筑与结构设计. 4 李志奇,建筑结构的概念设计J 中外建筑，2003( 3):91 5 肖风林,结构抗震概念设计的工程实例分析J 大众科技，2005( 7): 81. 6 魏东,浅谈抗震中的概念设计J 中国科技信息科技论坛，2005( 20).
