结构抗震概念设计的应用研究范文

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1房屋建筑中抗震概念设计的定义

建筑抗震设计指的是按照一定的原则合理使用抗震设计准则，参考建筑结构的整体抗震反应与破坏机制、过程，对建筑物进行合理的结构布置。建筑物抗震性能受到多方面的影响，所以不能精确的估算地震作用，因此先对数值计算来说，概念设计发挥的作用更大。概念设计是结构抗震设计的核心内容，决定建筑物结构抗震性能。

2影响建筑物结构抗震设计的不确定因素

由于近年来不断的地震灾害，使得人们越来越关注建筑物抗震性能，很多研究也由此展开。不过由于我国目前抗震设计各方面的水平还不成熟和严密，因此目前要做好抗震概念设计工作就需要从大的方面出发，通过以往的经验和案例，找到建筑物的破坏规律，针对性的进行要点设计。

2．1地面运动不确定性

地震发生时，地面会发生多维运动，即两个水平分量和一个竖向分量，这三个正交平动分量都能破坏建筑物。另外，除了这三个正交平动分量外，还有地面运动的转动分量。

2．2结构分析影响

结构力特性和动力反应受很多因素的影响，比如难以确定的质量分布、节点的非刚性转动、上部结构和基础结构的协同作用、扭矩和偏心效应、柱轴向变形等。节点非刚性转动和柱轴向变形对结构特性和动力反应的影响是巨大的，体现在自振周期、加速反应和位移等方面。

2．3材料的影响

混凝土的弹性模量并不是一直不变的，随着时间的改变，弹性模量会逐渐降低，例如施工结束后会降低到50%，并且还会持续降低，这样的结果是盐城自振周期达25%，加速度反应减小10%。

2．4阻尼的变化

钢筋混凝土结构的阻尼比同样不是一成不变的，当受到地震影响后，阻尼比和自振周期会发生较大的改变。例如某项工程的一般阻尼比为8%，受到松动后阻尼比变为21%，而自振周期则高达55%。

2．5地基承载力

地震具有偶然性和短期突然加载的特点，根据这个特点，在地震对地基的影响计算时，往往会提高地耐力取值33%～55%，由于这个数值并不是科学计算出来的，而是人为估计的，因此在设计时也会出现不同的结果。

3抗震概念设计遵循的基本原则

3．1整体合理性

首先各项基础设置必须符合建筑物相关的规定，然后为了实现建筑结构中不同荷载的有效传递，必须将结构刚度和承载力完美的结合起来。借助整体的构件布置，将一个个单独的建筑物部分组合成一个整体，从而很好的提高建筑物的整体抗震性。

3．2结构合理性原则

建筑物本身对称的布局是很重要的，只有这样实现整体质量布置的对称，当发生地震时，建筑物的各个结构才能均衡的承担地震的作用力，从而大大加强抗侧力和整体抗震能力。

3．3形状简单原则

建筑物的形状简单会使结构更加明确，因此能够更好地对不同的结构进行针对性的受力分析。并且很多先例证明，形状简单的建筑物在发生地震时受到的破坏程度相对较轻，而且一些相对容易被破坏的地方也容易被控制和修复。

3．4竖向均匀原则

建筑物在刚度不足时容易出现突发性结构扭曲现象，因此必须通过合理的设计增强建筑物的整体强度和刚度，而竖向均匀则能够很好的减小建筑外力作用。这就要求设计师在进行设计时，要重点考虑建筑物竖直向上的受力情况。合理的控制建筑物转换层所对应的上下部分的结构比例，以使得转换层所承受的荷载相均衡。另外，为了建筑物不同构件更好的吸收和传递地震产生的能量，不能忽视内部墙柱等承重结构上下连接的一致性，这样设计能够有效地减少地震产生的能量对建筑物的破坏。抗震缝能够保证结构的质量，在不影响建筑物整体受力情况下，在设置填充墙的时候要重点考虑墙柱之间的结构状况。

4结构抗震概念设计在建筑物各层面的运用

4．1选择科学的建筑方案

科学合理的建筑方案是至关重要的，建筑师在进行设计时不能单纯的依靠计算机等工具进行数据筛选，要结合自己的经验和掌握的理论知识来进行合理的选择。在平面选择的时候，要采用对称性较强的方案，因为这种方案会降低质量和刚度之间的偏差，提高建筑物的整体性，均匀地震时的破坏力，从而减少建筑物扭转现象的出现。目前很多建筑工程为了追求美感，建造了很多细腰型建筑，这种平面不规则的建筑如果是低层的话问题不明显，但是如果层数高以及发生地震的情况下，很容易发生腰部损坏的现象。因此在进行建筑设计的时候，要减少不对称或者过长的外凸内凹的形体，尽量选择抗震效果不错的对称形体。

4．2选择合适的结构体系

建筑物各部分整体协调性和结构体系息息相关，结构体系合理的话，能够有效的抵抗变形和冲击，这就要求建筑物设计时必须选择合适、稳定的结构体系。不仅满足承受自身的荷载而不变形，还要在地震发生时不会发生局部受损的现象。为了避免地震发生时建筑物出现局部破坏和倾斜的状况，在选择结构时，要明确建筑物传力途径和受力计算。

4．3布置科学的抗震防线

在选择结构抗震体系时，要减少单一抗震防线的使用。这种防线大多仅有一道，因此当地震多次发生时，如果防线破坏，就会出现很严重的坍塌现象。因此要合理的多设置抗震防线，针对不同构件的特点，设置强弱程度不同的防线，提高建筑物的整体抗震性。

4．4选择高质量的结构材料

材料因素也是影响建筑物结构抗震能力的关键，因此在进行设计时，不能忽视材料的强度、刚度和延伸性，要根据不同材料的特性，进行合理的选择。另外还要考虑经济性能，在满足需要的情况下尽可能优化材料性能，实现单个性能和整体性能的完美结合。

4．5处理建筑物中比较薄弱的部位

建筑各个部件的强度和延展性会直接影响整体的协调和配合，进而一项结构整体性，一个环节不达标则会使整体大打折扣，因此建筑薄弱环节的处理是结构概念设计的重要内容，必须采取合理的措施针对性的进行解决。强剪弱弯、强柱弱梁以及对柱、梁、节点与构件之间的关系是建筑物结构整体设计中需要注意的地方，另外为了防止随着构件的不断老化导致的承载力和刚度发生变化，在对构件节点的承载力设计时要保证连接构件的承载力小于建筑物构件节点的承载力。另外需要注意的是，选用符合规范的材料对建筑物梁、柱端部进行箍筋加密，砌体结构的建筑物整体性和延性加强的方式可以采用设置圈梁、构造柱等方法，建筑物预埋件的锚固承载力与连接件承载力之间的关系要把握好，避免因为预埋件的承载力不符合承载要求而出现影响建筑物整体性的现象。对于装配式构件整体性的考虑，装配式连接构件中的抗侧力构件一定要采取必要的措施对其结构空间的整体性进行处理。

5结语

近年来多发的地震灾害和人们生活水平提高后对建筑物的多样化和高水平化的要求，使得加强建筑物的抗震结构设计成为很多建筑工程的首要任务，给建筑设计师带来了更为严格的挑战。建筑师在进行建筑设计时，要熟练运用概念设计，贯穿到结构设计的方方面面，把握整体，不放过任何一个环节，保证设计的科学严谨，创造更多的精品工程，保证建筑物的安全性能。

作者：姚毅单位：山西省交通规划勘察设计院