抗震理念论文范文

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第1篇

关键词：工建筑工程；抗震结构；设计

Abstract: In recent years the quality requirements for construction projects showing increased year by year trend, especially in the construction of related facilities for construction projects, is to become the focus of attention, the earthquake construction of the building construction project is one of the important part. This paper will combine with many years of practical experience, civil engineering seismic analysis focus on the simple exposition, for reference.Key words: construction work projects; seismic structure; design

中图分类号：TU3文献标识码： A 文章编号：2095-2104（2012）06-0020-02

0引言

由于我国处于地壳运动中的两条地震带上，导致我国相关城市经常会遭受到地震灾害的影响，从上世纪六、七十年代的几次地震中足以看出，因建筑物倒坍、倾斜等而造成的人员伤亡和财产损失占到了整体灾害损失80%左右，因此，加强对建筑工程抗震结构施工，从而提高建筑项目的稳定性能已刻不容缓。

加强对建筑工程的抗震结构建设，首先需要对建筑结构进行抗震结构分析工作，以使其在建设施工过程中抗震效益得到最大程度的发挥，因此起初的设计分析工作尤为关键。当然，在对建筑工程进行抗震结构设计时，应充分对相关的影响因素进行考虑，使其整体概念符合设计施工的标准规范。简言之，抗震结构概念设计是指在特定的建筑空间及地理条件下，通过整体概念对结构的总体方案进行分析，依据结构总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，从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和抗震细部构造措施的宏观控制。概念设计受到国内外工程界的普遍重视，并将发挥更大的作用。

1概念设计的重要性和必要性

随着社会经济的发展和生活水平的提高，人们对建筑结构设计也提出了更高的要求。发展先进计算理论，加强计算机的应用，加快新型高强、轻质、环保建材的研究与开发，使建筑结构设计更加安全、适用、可靠、经济已成为当务之急。而且针对建筑结构设计的现状，提倡采用概念设计思想来促进结构工程师的创造性，推动结构设计的发展，是非常有必要的。这就需要工程界和教育界共同的努力，而推广概念设计思想是一种有效的办法，分析如下：

1.1建筑抗震设计规范（GB50011-2001）（以下称新抗震规范）

以可靠度理论为基础，吸收了延性设计的思想。但对于一些具体问题，例如“中震可修”的设防目标等，规定相当模糊。所以我们不能盲目地照搬照抄规范，应该把规范作为一种指南和参考，并在实际工程应用中作出正确的选择。这就要求我们对整体结构体系与各基本分体系之间的力学关系有透彻的认识，把概念设计应用到实际工作中去。

长期以来，人们认为结构设计很简单，只需遵循规范和手册，等建筑师完成建筑设计后，使用计算机就可以完成结构设计。但这不能充分地运用结构设计者的知识和技能，而且还会与建筑设计方案产生分歧和矛盾。所以我们应考虑在结构设计中如何运用概念设计，比如结构的抗风设计与抗震设计，抗震设计要求能消减外荷载，吸收或转换震动的能量；而抗风设计则要求结构在风的作用下动力效应较小，刚度较大。这一矛盾必然影响结构体系的抗风和抗震性能。为了弥补这一缺陷，需要合理的概念设计与延性构造措施来加以保证。

1.2概念设计的重要性，还体现在方案设计阶段。初步设计过程是不能借助计算机来实现的，这就需要结构工程师综合运用结构概念，选择最为可靠、经济的结构方案。为此，需要工程师不断地丰富自己的设计理念，深入了解各类结构的性能，并能有意识地、灵活地运用它们。运用概念性近似估算方法，可以在设计方案阶段迅速、有效地对结构体系进行构思、比较与选择。所得方案往往概念清晰、定性准确，避免后期设计阶段一些不必要的繁琐运算，具有较好的经济可靠性能。同时，这也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。美国一些著名学者和专家曾说过：“误用计算机造成结构破坏而引起灾难只是一个时间的问题。”计算软件的选择和使用不当，也会造成结构设计的不合理，甚至影响到建筑物本身的安全性。应用概念设计的思想，可以避免此类情况的发生。

1.3新抗震规范提出了在建筑物内设置地震反应观测系统的要求，并提出了结构两个主轴方向的动力特性（周期和振型）相近的抗震概念。所以在结构概念设计中还应该注意结构与场地的共振问题。例如在唐山地震时，天津塘沽地区的7-10层框架结构房屋破坏严重，而3-5层的砖混结构住宅却只有轻微损坏。后来经调查发现，框架房屋的自振周期和场地的卓越周期一致导致共振，而3-5层砖混住宅的自振周期远低于场地的卓越周期，因此破坏较轻。

1.4建筑结构的抗震设计，存在着许多模糊而且不确定的因素。例如地震作用是一种随机性很强而且循环往复的荷载，建筑物的地震破坏机理又十分复杂，要准确计算或预测建筑物所遭遇的地震特性和参数，还难以做到。风荷载的脉动性与涡流作用情况也是如此。因为建筑物受到的地震作用难以确定，所以适用、安全、经济的结构体系必须注重概念设计。

2概念设计的理解及应用

结构抗震设计的目的是使结构在强度、刚度、延性以及节能等方面取得最佳，从而满足“小震不坏，中震可修，大震不倒”的要求。在当前的科技水平和经济条件下，为了保证结构具有可靠的抗震性能，概念设计应充分考虑以下因素：场地条件和场地土的稳定性，建立结构计算模型，抗震结构体系的选取，材料效用，风作用、温度作用以及结构的空间作用等。

2.1现行抗震计算模型的理解和应用

新抗震规范规定：一般情况下，应允许在建筑结构的2个主轴方向分别计算水平地震作用并进行抗震验算，各方向的水平地震作用应由该方向抗侧力构件承担。而实际结构难以实现强柱弱梁的主要原因则是计算模型问题。即：仅仅对相互正交的2个主轴方向进行内力分析和强度设计，不能真实反映结构的空间作用。所以，应用概念设计的原理，结合大量震害和试验研究成果，所得出的结论是：构件的最不利受力状态随着构件和地震作用方向而变化。当地震作用方向与结构主轴方向一致时，梁处于最不利受力状态；当地震作用与结构的主轴方向呈45度时，大多数柱处于最不利受力状态。

2.2结构薄弱部位抗震构造措施的理解和应用

结构薄弱部位的处理，如建筑平面外墙转角处的转角窗，限制了角部结构竖向抗侧力构件的设置，如果采用概念设计，解决这一问题的方法是2竖向构件间应设厚板、暗梁等可靠拉结。再如，由于节点部位的重要性，所以引入抗裂性的概念，以此来比较梁、柱节点偏心所引起的节点性能的变化。建议在地震区，不宜采取梁柱偏心过大的节点形式，而且构件节点的承载力不应低于其连接构件的承载力。

3建筑结构抗震设计的前景展望

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目的，在未来的工民建中结构抗震的思路将向着减轻危害的方向发展。

4总结

经过多年的抗震探索和研究，设计中引入了概念设计的设计新理念。这种设计理念从宏观角度对建筑抗震结构进行设计，在某些方面弥补了以往设计思路对抗震结构思考的不足之处，为今后的工民建结构抗震设计开辟了新路。

参考文献：

[1] 杨星;;地下室结构的分析与设计探讨[A];计算机技术在工程建设中的应用――第十三届全国工程建设计算机应用学术会议论文集[C];2006年

第2篇

【关键词】楼梯；建筑抗震；刚度；影响；分析

中图分类号：TU973+.31 文献标识码：A 文章编号：

一．引言

楼梯是建筑的一个重要组成部分，是最重要的疏散工具，在抗震防灾中起着举足重轻的作用。所以楼梯的设计是十分重要的工作，楼梯设计的好坏也直接影响到建筑的抗震能力。从地震被损坏的钢筋混凝土结构房屋来看，其中一个特点是楼梯构件的破坏，影响了逃生通道安全，造成人员伤亡。根据2008年汶川地震震害的相关报告，楼梯对结构安全以及疏散时人身安全的意义非常重大。因此，我们有必要认真研读规范的有关要求，结合工程实际情况，认真对待抗震设计时的楼梯设计。

二．抗震设计楼梯参与结构计算的重要性

现代建筑工程抗震性能的需求要求建筑工程设计过程中必须考虑抗震设计楼梯参与结构计算工作的重要性。以抗震楼梯设计对建筑物主体结构抗震性能的促进作用促进建筑物的抗震性能提升。建筑工程设计单位应根据现代建筑工程设计过程中楼梯设计对建筑物主体工程的影响强化抗震设计楼梯参与结构计算工作，实现建筑物抗震性能的提高，促进现代建筑工程设计目标的达成

在现代建筑工程的设计中，钢筋混凝土框架结构所具有的优势使得其在现代建筑工程的设计中有着极为广泛的应用。在钢筋混凝土框架结构中，楼梯能够对楼梯间结构起到斜撑作用，增加主体结构的刚度。在传统的结构设计中，由于计算方式与设计理论的限制使得楼梯及楼梯间不参与整体结构的计算。随着现代建筑设计理论的日趋成熟以及建筑物抗震等级要求的不断提高，建筑工程抗震楼梯设计参与整体结构计算已经纳入相关规范要求。在抗震楼梯与楼梯间增加刚度的同时，还应与水平隔板、楼盖板等做好链接，以此形成整体、提高建筑物的抗震性能。在汶川地震震后调查中，楼梯梯段板断裂的情况非常普遍，严重影响了震后的自救与救灾。而且，楼梯系统的断裂也造成了对主体结构抗震性能的影响，造成了余震中建筑物抗震性能的下降。

三．楼梯和结构主体

楼梯对主体结构的影响主要表现有两个方面，楼梯对竖向构件的影响以及楼梯自身的传力。由于楼梯传力，竖向构件往往会出现短柱或错层。而楼梯本身传力需得到保障，从而实现疏散功能。

理论研究以及一些震害调查表明，楼梯对主体结构的影响大小，主要取决于楼梯与主体结构的相对刚度比。主体结构整体刚度越大，比如抗震墙结构，框架一抗震墙结构，由于结构主体自身的刚度很大，整体性能好，楼梯刚度对于主体而言相对很小，那么它对主体影响就很小，有时可以忽略不计；而当采用框架结构，装配式结构，特别是砌体结构的时候，楼梯对其主体的影响就不容小视了，在多遇地震作用下，结构基本是处于弹性工作状态，填充墙、砌体承重墙没有开裂或者开裂程度不高，刚度尚未退化，楼梯刚度在主体结构中依旧可以认为不大，而在超出设防烈度及罕遇地震的时候，结构一般进入弹塑性状态，墙体开裂，刚度骤然降低，楼梯刚度在主体刚度中所占的比重就越加增大，现浇梯板可视为刚性楼板，承担传递水平地震作用的重任，从而导致楼梯梯板拉裂，楼梯间短柱破坏，最终导致主体破坏甚至坍塌。

经过工程实例对比发现，楼梯构件是否参与结构整体计算，不仅影响地震作用效应的计算结果，也可能由于改变恒载、活载的传递途径而对相关构件计算产生影响。

对比发现当其他区域荷载小于楼梯间时，不考虑楼梯影响计算结果显示位移比较大，考虑楼梯刚度后刚心与质心的重合程度有所改善，位移比有所减小。

结合条文说明，规范允许根据不同的具体结构，判断楼梯构件对整体的可能影响很大或不大，然后区别对待，并不要求一律参与整体结构的计算，但楼梯构件自身应计算抗震。现行规范对钢筋混凝土结构楼梯间抗震设计的基本要求可归纳为：是否参与整体抗震计算，视情况而定；楼梯构件应进行抗震设计计算；加强楼梯间填充墙与主体结构的拉结。

由于地震动的不确定性、地震的破坏作用、结构地震破坏机理的复杂性，以及结构计算模型的各种假定与实际情况的差异，．目前，依据所规定的地震作用进行结构抗震验算，不论计算理论和工具如何发展，计算怎样严格，计算的结果还是比较粗略，过分地追求数值上的精确是不必要的。然而，从工程的震害看，这样的抗震验算是有成效的，不可轻视。

四．楼梯抗震设计的几点建议

考虑楼梯对主体结构的影响时，应根据主体结构与楼梯的侧向刚度大小，采取相应的设计措施：

1.楼梯采用现浇式或者装配整体式混凝土结构，不应采用装配式结构。

2.对框架结构，砌体结构及其他整体性不好的结构，结构计算中应注意考虑楼梯对主体结构的影响和主体结构对楼梯的影响，采用包络设计的方法。基于现行规范，在对结构进行规则性判断和位移计算时，可不计楼梯的影响。而构件设计则需要考虑楼梯的作用，按计入和不计人楼梯分两种情况进行设计。

3.对主体结构刚度很大，整体性较好的结构，如抗震墙结构、框架一抗震墙结构等，一般不考虑楼梯的影响，不过在结构平面布置时，应重视楼梯间周围的竖向构件，类似于电梯井，尽量使抗震墙位置合理，这样，既可以使楼梯对主体结构的影响减小，同时也保护了楼梯构件。

4.需特别注意设置楼梯形成的框架短柱或错层柱，柱箍筋除应满足计算要求外，箍筋应全高加密，宜按抗震等级提高一级配置。

5.楼梯处梁上立柱时，柱子截面一般都很难做大，但该柱也应按照框架柱要求设计，保证其截面面积不小于300mmX300mm，柱最小边长不应小于200mm，并相应增加另一边高度。￡在以往的设计中，当底层无地下室时，楼梯直接支撑在孤立的楼梯梁上，而根据震害调查发现，此做法不妥，地震时楼梯板吸收的水平地震作用在楼梯梁处的水平传力路径中断，孤立的楼梯梁很难担当由梯板传递的水平推力，梯板边缘的梁截面处往往开裂甚至破环，设计中应尽量避免。

五．结束语

楼梯是建筑的一个重要组成部分，是最重要的疏散工具，在抗震防灾中起着举足重轻的作用。从地震被损坏的钢筋混凝土结构房屋来看，其中一个特点是楼梯构件的破坏，影响了逃生通道安全，造成人员伤亡，所以建筑楼梯设计是非常重要的工作。综上所述，不管是对规范理解出发，还是结合工程实际，楼梯设计对建筑抗震的影响应当被广大设计师高度重视。目前来看，各种软件的楼梯参与建筑抗震计算情况并不够理想，不能过分依赖。设计可在比较合理的基础上利用计算软件，不拘泥于细节，不追求过高的计算精度，强调按概念设计进行各种调整。让楼梯参与建筑抗震计算和加强抗震措施，使得楼梯对建筑抗震的影响降到最低，从而让建筑结构更为合理。

参考文献：

[1]严微 不同楼梯在地震下的反应分析[学位论文]， 2010 - 太原理工大学：结构工程

浅谈楼梯设计对建筑抗震的影响

[2]乔锐 [期刊论文] 《黑龙江科技信息》 -2012年7期

[3]孙烨SUN Ye楼梯刚度对震区塔式建筑抗震设计的影响分析 [期刊论文] 《浙江建筑》 -2009年9期

[4]吴波 楼梯结构的抗震性能分析及地震作用下对主体结构的影响 [学位论文]， 2009 - 西南交通大学：结构工程

[5]王亚勇 戴国莹WANG YayongDAI Guoying《建筑抗震设计规范》的发展沿革和最新修订[期刊论文] 《建筑结构学报》 ISTIC EI PKU -2010年6期

[6]孟凡林 孟祥瑞 张维学Meng Fan-linMeng Xiang-ruiZhang Wei-xue考虑楼梯影响的框架结构地震响应分析 [期刊论文] 《工程抗震与加固改造》 ISTIC PKU -2012年1期

第3篇

【关键词】地震 桥梁抗震 课程教学 本科教育 现状分析

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2012）11-0247-01

引言

众所周知，近年来世界范围内发生了多次大震强震，特别是2008年的汶川地震、2011年的日本地震等，给人民的生命财产造成巨大的损失。桥梁作为生命线工程，在抗震救灾的交通运输中发挥着重要的作用。而《桥梁抗震》课程作为众多高等院校土木工程专业本科生的专业必修课，它的教学效果的好坏将直接影响学生就业后处理工程实践问题的能力和自我专业素养的发展能力，因此是土木工程专业本科生十分重要的一门基础专业课。

笔者作为桥梁抗震课程的主讲教师，在多年的教学实践中体会到该课程的教学内容、教学方法和教学手段等很多方面存在一定的不足，尚需要进一步改革和完善。尤其在当今全球地震频发的自然环境下，该课程的教学研究对提高本科学生分析问题和处理工程实践问题的能力具有重要的意义。

1.《桥梁抗震》课程的本科教学现状

1.1缺乏适合本科生教育的桥梁抗震教材

现有一些与桥梁结构抗震相关的书籍，总体上分为两类：一类称为工程结构抗震，如《建筑与桥梁抗震设计》、《工程结构抗震》等，这类书中较全面的涉及了各种房屋建筑结构的抗震，而对桥梁结构的抗震内容一般只涉及一章简支梁桥或简单的规范条文，知识量较少，内容片面且偏简单，远远不能满足本科生的专业学习需求。另一类书是专门针对各种大跨径桥梁的桥梁抗震书籍，主要为同济大学范立础编写，如《桥梁抗震》、《大跨度桥梁抗震设计》、《桥梁减隔振设计》、《桥梁抗震研究》、《高架桥梁抗震设计》等，这类书大多为研究生学习用书，理论深奥，难以理解，有的内容片面，没有很好地结合本科学生实际的理论水平和实践基础，使得他们在学习时不知从何入手，使用时不知用在何处。此外，人民交通出版社出版的叶爱君等编著的《桥梁抗震》教材第2版，相比之下在章节划分上所涉及桥梁抗震的内容点比较全面，而且在一定程度上能结合现行规范，但是该教材总页数偏少，书中的很多基本概念描述过于简单，对于初学桥梁抗震的本科生来讲，还需要由教师补充很多资料，扩充很多基本内容。

另外，桥梁抗震课程教学所依据的重要学习资料即为抗震设计规范，但是规范的内容大多是经过提炼的结论性的条文，只能作为辅助参考工具，不能作为本科生学习基本理论基础知识和解决实际工程问题的教学用书。

因此目前的土木工程专业本科生，迫切需要一本难度适宜、易于掌握、内容全面、指导性和实践性较强的桥梁抗震教材。这也是作为本课程的教学老师需要进一步做的工作。

1.2　授课学时少，内容难度大

针对目前我国大学教育正经历着从精英教育向大众教育的转型，桥梁抗震课程面临学时少，内容多的问题，学生学习起来感觉很有难度。　原因是：一方面该课程的基础理论与基础课（如动力学、　高等数学、　材料力学、结构力学等）联系紧密，学生淡忘的内容不少。教师需给出本课程与其它课程的结合点及本课程知识的定位点，让学生建立概念，顺利过渡。

本课程内容的特点相对较为抽象，尤其在结构设计和计算部分理论推导占有比例较大，多为枯燥和抽象的公式，使学生难于接受并产生兴趣。但是如果讲课内容过于简单，则学生所学知识缺乏深度，获取的专业信息较少。因此本课程在教学内容与课程体系应进行相应的调整，合理安排难易知识点。

1.3教学理念和教学模式需要改进

桥梁抗震课程的目的是介绍地震作用的基本原理和桥梁结构抗震的方法，使学生掌握结构抗震的基本理论和设计方法。由于涉及知识面广，同时对专业知识掌握程度的要求高，因此教师在授课过程中，学生普遍感觉难度较大。另外，过去对于本课程的讲授过于强调理论而忽视了与实践相结合的案例分析，缺乏实际地震和现场灾害调查资料，这些是我们专业课程教师需要改进和提高的方面。

首先，在课程的教学理念上，应以培养学生获取和应用知识的能力为目标，教学时注重学生对基本知识和基本概念的理解和把握。其次，在本课程教学中应探讨和尝试新的教学方法和教学手段，变被动学习为主动学习。目前，现代化的教学手段尚未得到充分利用，缺乏生动，适用的高质量多媒体课件。在传授知识的同时，应调动学生的主动思维和学习兴趣，通过课堂讨论、撰写小论文、观摩抗震试验、组织结构设计大赛等活动，提高学生学习和研究分析问题的能力。

1.4　缺少典型的优秀试题和案例分析

计算机辅助教学近年来在高等教育教学中得到较广泛的应用，并将逐步成为教学环节的一个重要手段。但针对桥梁抗震课程的教学课件及其习题库还不成熟，存在着分散、孤立、低水平重复的弊端。要想对课程内容有一个比较系统而全面的了解，培养学生学习的自觉性和兴趣很重要，因此除了传统的讲课、批作业、面对面答疑之外，可以建立该课程相应的习题库供学生自我训练和测试，不仅可以减轻老师的负担，提高教学效率，还可使学生在短时间内尽量扩大学习的信息量，有助于培养学生的独立学习能力和思维创造能力。由于目前未形成一个系统的习题库，制约了学生课下对本门课程的学习和进一步思考。

2.结论

《桥梁抗震》课程是土木工程本科教学中很重要的年轻的一门专业课，本文通过对本课程教学内容、教学理念、教学模式的现状分析，对该课程的本科教学改革方向进行了研究和探讨，以进一步提升本课程的教学质量，提高本科学生分析问题和处理工程实践问题的能力。

桥梁抗震是一个复杂的系统工程，但由于课程课时有限，还需在教学过程中不断总结前进。

参考文献：

[1]蒋永生，李爱群，曹双寅，邱洪兴.　土木工程专业培养人才的知识结构与能力结构.高等建筑教育.1999（3）：34～36