抗震理念论文范文

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中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

一.前言

建筑设计中的抗震设计，关乎民生，关乎经济发展，社会稳定，对房屋建筑实施结构设计，主要涉及对建筑高度，承载力，总体结构，各个部件的性能规划等一系列的因素，要求通过对各个构件和整体规划的基础上，既实现满足居民生活生产保障安全的需要，又具有值得欣赏的美学价值。增强房建结构的抗震设计，必须综合考虑地基，房屋的结构体系选择，综合布局等多方面建设因素，是一项及其专业，严谨，复杂的高技术工作。

二.建筑设计和抗震设计的作用和关系分析

建筑设计对建筑抗震起重要的基础作用。建筑的结构设计难以对建筑设计有很大的改动，建筑设计已经初步形成了，建筑结构就必须按照原则服从建筑设计的要求。设计师在建筑方案能够全面的考虑到抗震设计的要求，那么结构设计人员按照建筑方案对结构部件进行科学、合理的布置，保证建筑结构质量与结构刚度均匀分布，结构受力和结构变形共同协调，提高建筑结构抗震性能和抗震承载能力；如果建筑方案没有考虑到抗震的要求，直接给结构抗震设计带来更大的难题，建筑布局设计限制结构抗震布局设计。为了进一步提高结构部件抗震承载能力，就必须增大结构构件的截面面积，这样又会造成很多不必要的浪费。所以，在建筑抗震设计的过程中建筑单位要对建筑体型设计、建筑平面布置设计、屋顶建筑抗震设计等问题加以关注。

三．我建筑抗震设计的现状

在建筑抗震设计领域，虽然我国在近年来有了长足的发展，但是，相比西方发达国家而言，发展缓慢，尤其是在抗震设计上，没有能够正确的处理好建筑设计和抗震设计的关系，虽然引进了一些西方欧美抗震设计理念，但缺乏符合本国实际的理论技术创新。很大方面存在着缺陷，主要表现在以下几个方面。

1.建筑抗震设计中缺乏科学规范的理论指导，缺乏实际经验的积累；我国对地质地震的认识尚不够完善，对地震的成因，预测，防治研究不够深入，地震防治规范不够科学。因此，在进行建筑结构抗震设计时候，缺乏一定的科学依据，或依据的是不完善的理论。因此，难以在建筑结构设计中完美融合防震设计理念。

2.建筑抗震设计中，设计立足于固定参数，而忽视了实际情况，设计完全依据“计算设计”完成。而且将一定的地震或力学参数做出固定的规范，比如，在我国地震设计研究中，把地震的降级系数统一规定为2.81，将小震赋予固定统计意义。而小震多用于结构设计中，结构截面承载能力设计和变形的检验计算，需要依据一定的实际情况而行的。

3.设计中，没有能够深入研究地震对建筑结构破坏的层次和顺序，难以做到重视主体的设计而兼顾细节问题。没有能根据实际情况灵活变通的运用抗震设计准则。

四，我国建筑结构抗震设计标准

1.我国的建筑结构抗震设计要遵循中华人民共和国GB 500112010建筑抗震设计规范。辩证灵活运用其中抗震设计原则，严格执行设计施工标准，借鉴其中经验，结合房建本地实际，科学设计。

2.要坚持实施多级防震措施。传统房建结构多采取的是三级设防措施，即小震不坏、中震可修、大震不倒。但在新的时期，房建结构必须是采取的多级设防模式，保护建筑主体抗震能力，减轻经济损失，使得建筑抗震中更加安全。

3.将概念设计理论和基于性能的设计理论相结合。结合建筑结构设计施工地的具体实际情况，做出科学严谨勘探，掌握第一手资料，综合分析考虑，做出最优势的战略设计组合。

五.建筑设计在建筑抗震设计中的几个主要设计问题

1.建筑体型设计问题

建筑体型包括建筑的平面形状和立体的空问形状的设计。在建筑体型的设计中，应尽可能地使平面和空间的形状简洁、规则，在平面形状上，矩形、圆形、方形等对抗震来说，都是较好的体型。尽可能少做外凸和内凹的体型，尽量避免不对称的侧翼和过长的侧翼，在体型布置上使建筑结构的质量和刚度比较均匀地分布，避免产生因体型不对称导致质量与刚度不对称而引起建筑物在抗震时发生扭转反应。在建筑设计中，为了建筑立面美观和艺术上的创意，复杂的建筑体型是难以避免的，但是，在设计时一定要把建筑艺术、建筑使用功能同结构抗震安全很好地结合起来。

2.建筑平面布置设计问题

建筑物的平面布置在建筑设计中是十分重要的部分，它直接反映建筑的使用功能和要求，同时它与建筑抗震关系很大，因此从概念上要解决的一个核心问题是，建筑平面设计上要尽可能做到使结构的质量和刚度分布均匀，对称协调，避免突变，防止产生扭转效应。在墙体布置上要均匀对称；在抗震墙(剪力墙)布置上尽量与结构抗震要求相结合；对刚度很大的楼、电梯井简要居中布置，避免偏心扭转地震效应。在建筑平面布置的总体设计上要尽可能为结构抗侧力构件的合理布置创造条件，使建筑使用功能要求与建筑结构抗震要求融合成一体，充分发挥建筑设计在建筑抗震中的基础作用。

3.建筑竖向布置设计问题

建筑的竖向布置设计问题在建筑设计中主要反映在建筑物沿高度(沿楼层)建筑结构的质量和刚度分布设计上。在工业和民用建筑中，无论单层和多层都存在此类问题。在建筑设计中，尽可能使建筑物沿竖向的刚度分布比较接近，应特别重视使剪力墙布置比较均匀并使其能沿竖向贯通到建筑底部，不应中断或不到底；尽量避免某一楼层刚度过小；尽量避免产生

4.屋顶建筑抗震设计问题

设计高层和超高层建筑时，屋顶建筑抗震设计也是整个设计的一个重要环节。近几十年来，从多数高层建筑抗震设计评定结果看，屋顶建筑设计还存在一些问题，例如：屋顶设计较高或者设计过重。屋顶设计较高或者设计过重，无形当中加大了屋顶建筑变形，而且地震作用也加大了，尤其对自身和屋顶之下的建筑物的抗震作用都不利。有时屋顶建筑的重心和屋顶之下的中心不在同一直线上，如果屋顶的抗侧力墙和屋顶之下的抗侧力强出现间断，在地震发生时，带来的地震扭转作用也会更严重，对抗震更不利。所以，进行屋顶建筑设计过程中时，应该最大限度的降低屋顶建筑的高度。选用强度较高、轻质、刚度均匀的材料，使得地震作用传递不受阻碍；屋顶重心和屋顶之下的建筑中心在同一直线上；如果屋顶建筑非常高，屋顶建筑就必须具有较强的抗震性，让屋顶建筑地震作用和突变降低到最小，尽量避免发生扭转效应。

六.结束语

建筑行业关系到我国的经济发展和社会稳定，关系到国民的生命财产安全，加强建筑抗震设计，设计，提高抗震能力，是促进社会和谐稳定的客观要求。因此实施科学合理的设计方法，科学处理建筑设计和抗震设计的关系。建筑设计是整个建筑抗震设计的重要环节，二者存在着密切的联系，共同为提高建筑整体抗震性能提供了强大的支撑。在进行建筑的抗震设计时候，必须要将建筑的建筑设计和结构设计综合协调起来，实现二者的配合，共同为建筑整体的抗震设计发挥出更强大的作用。

参考文献：

[1] 蒋山 浅谈建筑设计在建筑抗震设计中的作用 [期刊论文] 《中国房地产业》 -2011年10期

[2] 陆伟权 浅析建筑设计在建筑抗震中的作用 [期刊论文] 《城市建设理论研究（电子版）》 -2012年14期

[3] 曾锐 重视建筑设计在建筑抗震设计中的作用 [会议论文] 2003 - 中国铁道学会铁路房建管理会议

[4] 程宇 建筑设计在建筑抗震设计中的分析 [期刊论文] 《城市建设理论研究（电子版）》 -2011年36期

[5] 李建平 建筑设计在建筑抗震设计中的作用 [期刊论文] 《安徽建筑》 -2004年5期

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新年伊始，郑州市商业技师学院举行第五届教师论文大赛。经过近6个小时的角逐，商业贸易系师利君老师和旅游烹饪系周芳老师分获一等奖，数控车焊系李林义等3名教师分获二等奖，医药化工系赫中魁等5名教师分获三等奖，机电工程系王金有等6名教师分获优秀奖。大赛自2012年4月启动以来，共征集到论文285篇。大赛组委会对各系筛选出的32篇论文进行了认真评审，最终确定16篇论文进入决赛。

大连理工大学

孔宪京教授主持项目获国家科技进步二等奖

在2012年度国家科学技术奖励大会上，大连理工大学孔宪京教授主持完成的“高土石坝抗震设计理论研究与工程应用”获得国家科技进步二等奖。这是孔宪京教授继2010年荣获核电厂工程抗震领域的国家科技进步二等奖之后，再攀科技高峰，率领团队在土石坝抗震研究方面取得的又一项重大科研成果。孔宪京教授科研团队的科研项目研究成果对有效保障我国高土石坝抗震安全、优化结构设计、采取有效抗震措施、节约工程投资等发挥了重要作用，创造了显著的经济效益和社会效益。

盐城技师学院

与常熟观致汽车有限公司举行校企合作签约仪式

近日，盐城技师学院与常熟观致汽车有限公司举行了校企合作签约仪式。常熟观致汽车有限公司初始注册资本为34亿元，由奇瑞汽车有限公司与世界500强企业以色列集团共同投资成立。院长吕成鹰充分肯定了观致公司对校企合作工作所做的贡献。她说，盐城技师学院的办学宗旨就是为企业服务，为现代企业提供需要的综合素质高的技能人才，希望双方树立起“招生即招工，员工即学生”的理念，真正实现“专家进课堂、教师进企业”的深层次合作。

唐山劳动技师学院

召开首届大专毕业生毕业答辩启动仪式

日前，唐山劳动技师学院举行了河北联合大学唐山劳动高级技工学校函授站首届函授大专生毕业设计答辩启动仪式。唐山劳动技师学院院长、党委书记兼函授站站长李，河北联合大学继续教育学院副院长王治国，负责毕业答辩的评委教师以及200多名即将毕业的首批函授大专生参加了启动仪式。本次启动仪式标志着唐山劳动技师学院函授站自2010年初建站以来，在河北联合大学的支持下，经过全院师生的共同努力，迎来采撷丰收的时刻——第一届215名函授大专生即将顺利毕业。

广西南宁高级技工学校

医药校区举办第二届“趣味竞技拓展活动周”

为了活跃校园文化氛围，丰富同学们的第二课堂活动，增强班级团结力和凝聚力，广西南宁高级技工学校医药校区学生科、团总支联合举办第二届“趣味竞技拓展活动周”。此次活动周活动分三周举行，每周举办一个项目，这三个项目分别为袋鼠跳、贴长龙、夹气球。同学们以班级为单位组队参赛，每个项目参加人数上限为20人，以三个项目的总分计算成绩，共设一等奖2名、二等奖6名、三等奖8名。学生们纷纷表示很喜欢趣味竞技拓展活动，丰富了自己的课余生活，密切了自己和同学间的交流，希望学校今后能继续举办类似的活动。

大连市房地产高级技工学校

多位老师在全国职业学校教学设计及说课比赛中获奖

为了提高教学质量，更好地贯彻“做中学，做中教”的职教方针，引进更好的教学方法并实现与外校的交流，大连市房地产高级技工学校教师积极参加全国中等职业学校教师教学设计和说课比赛，并取得了骄人的成绩。吴丽媛老师参加机械类专业课程“创新杯”教师教学设计和说课大赛获得二等奖，李雯老师参加数学课程“创新杯”教师教学设计和说课大赛获得一等奖，侯晓宁老师参加工艺美术类专业课程“创新杯”教师教学设计和说课大赛获得一等奖。

五四一高级技工学校

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中图分类号： TU2文献标识码： A

1、建筑方案设计在建筑抗震设计中的几个主要设计问题分析

1.1 建筑体型设计问题

建筑体型包括建筑的平面形状和立体的空间形状的设计。震害表明，许多平面形状复杂，例如平面上的外凸和凹进、侧翼的过多伸悬、不对称的侧翼布置等在地震中都遭到了不同程度的破坏。海城地震和唐山地震中有不少这样的震例。而平面形状简单规则的建筑（包括单

层和多层建筑）在地震中都未出现较重的破坏；有的甚至保持完好无损。沿高度立体空间形状上的复杂ss和不规则，例如相邻单元的高差过大、出屋面建筑部分的高度过高、有的建筑装饰悬伸过大过高，这些沿高度形状上的变化，在地震时都会造成震害，特别是在建筑结构刚度发生突变的部位更易产生破坏。在历次地震中工业与民用建筑都有此类震例。

所以，在建筑体型的设计中，应尽可能的使平面和空间的形状简洁、规则；在平面形状上，矩形、圆形、扇形、方形等对抗震来说，都是较好的体型。尽可能少做外凸和内凹的体形，尽可能少做不对称的侧翼和过长的伸翼，在体型布置上尽可能使建筑结构的质量和刚度

比较均匀地分布，避免产生因体形不对称导致质量与刚度不对称而引起建筑物在地震时发生对抗震极不利的扭转反应。在建筑方案设计中，特别是高层建筑的建筑方案设计中，为了建筑立面美观和艺术上创意，复杂的建筑体型是难以避免的，但是，在设计时一定要把建筑艺术、建筑使用功能同结构抗震安全很好的地结合起来。

1.2 建筑平面布置设计问题

建筑物的平面布置在建筑方案设计中是十分重要的部分，它直接反映建筑的使用功能和要求。柱子的距离，内墙的布置，空间活动面积的大小，通道和楼梯的位置，电梯井的布置，房间的数量和布置等等，都要在建筑的平面布置图上明确下来；而且，由于建筑使用功能

的不同，每个楼层的布置有可能差异很大。因此，这就带来一个建筑平面布置的多样化如何同时考虑结构抗震要求的问题。一个比较突出的问题是，建筑平面上的墙体（包括填充墙、内隔墙、有相应强度和刚度的非承重内隔墙）布置不对称；墙体与柱的分布不对称，不

协调；造成建筑结构质量与刚度在平面上分布的不对称，不协调；使建筑物在地震时产生扭转地震作用，对抗震很不利。根据抗震设计审查结果统计，有的城市在建筑平面布置上不合理的达17%，在墙体设置上不符合抗震要求的达24%。

1.3 地展力问题

在高层建筑方案设计中，除了考虑垂直荷载和水平荷载外，还要考虑地展力。往往由水平地震力产生的内力，成为设计控制的主要因素。高层建筑的结构体系有多种，当地震烈度低于8度时，只要建筑物体型合理。垂直刚度均匀，九层以下的高层建筑，仍可采用钢筋混凝土框架结构。然而，由于高层建筑结构体系自身的柔性较大。加上设计师在建筑方案设计时因商业要求，无法建筑结构上进行合理的设计，从而引起建筑结构设计不合理，造成这类建筑抗震性能先天不足，加上临街一面底层抗震墙设簧减少，引起底层的侧移刚度比纵横墙较多的第二层要小，这种结构的建筑物其地震倾覆力矩主要由钢筋砼框架柱承担，使得底层钢筋砼框架柱的承载能力大为降低，当地震时，因为下柔上刚，从而危及整座建筑的安全。如何才能克服这些闲难就是建筑方案设计者所面临问题。

1.4 缺乏理论指导和经验

建筑抗震设计中缺乏科学规范的理论指导，缺乏实际经验的积累；我国对地质地震的认识尚不够完善，对地震的成因，预测，防治研究不够深入，地震防治规范不够科学。因此，在进行建筑结构抗震设计时候，缺乏一定的科学依据，或依据的是不完善的理论。因此，难以在建筑结构设计中完美融合防震设计理念。设计中，没有能够深入研究地震对建筑结构破坏的层次和顺序，难以做到重视主体的设计而兼顾细节问题。没有能根据实际情况灵活变通的运用抗震设计准则。

2、建筑方案设计和抗震设计的关系分析

建筑方案设计对建筑抗震起重要的基础作用。建筑的结构设计难以对建筑方案设计有很大的改动，建筑方案设计已经初步形成了，建筑结构就必须按照原则服从建筑方案设计的要求。设计师在建筑方案能够全面的考虑到抗震设计的要求，那么结构设计人员按照建筑方案

对结构部件进行科学、合理的布置，保证建筑结构质量与结构刚度均匀分布，结构受力和结构变形共同协调，提高建筑结构抗震性能和抗震承载能力；如果建筑方案没有考虑到抗震的要求，直接给结构抗震设计带来更大的难题，建筑布局设计限制结构抗震布局设计。为了进

一步提高结构部件抗震承载能力，就必须增大结构构件的截面面积，这样又会造成很多不必要的浪费。所以，在建筑抗震设计的过程中建筑单位要对建筑体型设计、建筑平面布置设计、屋顶建筑抗震设计等问题加以关注。

3、在建筑方案设计中考虑抗震问题的作用

3.1 体型设计中能够避免质量和刚度分布不均

建筑体型包括建筑的平面形状和主体的空间形状的设计。平面形状简单规则的建筑在地震中未出现较重的破坏，有的甚至保持完好无损。沿高度立体空间形状上的复杂和不规则在地震时都会造成震害。特别是在建筑结构刚度发生突变的部位更易产生破坏。因此在建筑体型的设计中，应尽可能地使平面和空间的形状简洁、规则：在平面形状上，矩形、圆形、扇形、方形等对抗震来说都是较好的体型。尽可能少做外凸和内凹的体型，尽可能少做不对称的侧翼和过长的伸翼。在体型布置上尽可能使建筑结构的质量和刚度比较均匀地分布，避免产生因体型不对称导致质量与刚度不对称的扭转反应。

3.2 屋顶建筑的抗震设计作用

屋顶建筑的抗震设计人员常被人们忽视，这是因为屋顶并不是结构承重的重要部分。所以人们并不重视这一方面的设计。事实上恰恰相反。屋顶建筑是建筑方案设计的非常重要的一部分，根据现在一些地震的破坏来看。屋顶建筑是地震破坏最严重的地方之一。在这一部

分的设计中应该尽量降低屋顶建筑的高度，在材质上选择用高强轻质的建筑材料和轻型的建筑造型，保证屋顶建筑的结构质量和刚度的均匀分布，这样就能保证地震作用沿结构方向的均匀传递。同时在设计的过程中，要注意屋顶建筑与整体建筑的重心应该保持一致，这样能

够显著提高屋顶建筑的抗震稳定性。减少地震过程中扭转、变形等情况对建筑物自身的破坏。

结语:

总之，建筑方案设计在建筑的抗震设计中非常重要，二者之间有着非常密切的关系。因此，对于建筑方案的抗震设计，我们要有足够的重视并且使其能够发挥它的作用。从而保证建筑的抗震能力，保障人们的生命财产安全。

参考文献：

[1]蒋山.浅谈建筑方案设计在建筑抗震设计中的作用，[期刊论文]中国房地产业，2011 年10 期

[2] 陆伟权.浅析建筑方案设计在建筑抗震中的作用，[期刊论文]城市建设理论研究，2012 年14 期

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中图分类号：TU3文献标识码： A

一、建筑抗震设计的重要意义

不同的变量可以体现出建筑结构的地震反应，在抗震设计中具体使用哪一种设计的变量，要与结构自身的类型相结合，与地震反应的特性以及地震破坏的模式相结合。结合结构抗震设计变量的不同，对结构抗震的设计方法进行分类，一般可以分为以下四种：基于承载力的抗震设计法、基于能量的抗震设计方法、基于位移的抗震设计方法及基于损伤的抗震设计方法。

通过抗震设防目标的角度可以看出，现在的抗震设计方法说到底是以对生命安全进行保护的单一设防目标。现代社会在不断的发展，抗震设计不但要预防建筑物的倒塌破坏，更要结合建筑物的重要性以及用途进行有效的控制它的破坏状态。这对于抗震设防目标来讲要求更多级化，基于性能的抗震设计方法的提出就是为了对此问题的解决。性能这一概念具有宏观性，与力或位移这样的物理概念不同，不能作为设计变量在抗震设计中直接运用，更多是与建筑物的破坏程度联系在一起，建筑物的破坏程度可以用位移、力、能量以及损伤等反应参数进行表示，所以，基于性能的抗震设计与基于承载力或者基于位移等抗震设计相比，其设计的理念更为广义，如今，在进行有针对性的基于位移、损伤以及能量等抗震设计方法的研究中，一般的主导思想都是基于性能的抗震设计。

二、现代抗震设计综述

第一，基于承载力的结构抗震设计，基于承载力的结构抗震设计，建立在静力分析的理论之上，以惯性力的形式来反映地震作用，并按弹性方法来计算结构地震作用效应的大小、进行结构弹性位移验算，把结构构件的强度是否达到特定的极限状态作为结构失效的准则。一是设计地震作用的确定，在基于承载力的结构抗震设计方法中，设计地震作用取值由设防烈度的地面运动有效峰值加速度考虑放大效应和地震作用效应降低系数的综合影响后得来的，可以用如下公式表示：f = kβig/r式中：f―建筑结构总水平地震作用；k―地震系数(不同地震分区所取的相当于设防烈度水准的地面运动有效峰值加速度或地面运动峰值加速度与重力加速度的比值，它反映了不同地区设防烈度地震的强弱)；β ―动力放大系数(对应于不同周期的结构反应峰值加速度与地面运动有效峰值加速度或峰值加速度比值的拟合值，它反映了不同周期体系对地震作用的动力放大效应)；i―建筑重要性系数；r―地震作用降低系数；g―结构重力荷载代表值（取恒载和可能与设计地震作用同时出现的活载之和）。地震系数k 反映的是不同地区设防烈度地震的强弱，根据各地区不同的地震危险性将其细分为不同地震区域，并对每个地区根据统计结果重现期给出其地震系数。动力放大系数β反映了不同周期弹性单自由度体系的动力放大效应，它通常是从相对于地面运动有效峰值加速度作归一化处理后的多条弹性加速度反应谱曲线中经归纳和简化后得到的。加速度反应谱是确定的地面运动通过一组阻尼比相同自振周期不同的单自由度体系所引起的各体系最大加速度反应与相应体系自振周期间的关系曲线。二是基于承载力结构抗震设计方法的研究现状，基于承载力的抗震设计法作为产生较早的方法，从20世纪年代中期开始广泛应用，经过多年的研究发展较之其他抗震设计方法相对成熟。目前加速度反应谱的短周期段的精度已基本满足工程使用要求，研究主要关注反应谱的不合理性。随着高层、超高层等长周期结构的发展，对反应谱长周期的研究也逐渐开展。考虑到现有的科技水平及设计习惯，弹性加速度反应谱仍是现阶段结构抗震设计计算的最基本依据，研究工作主要集中在结合场地影响、强震观测改进及结构时程分析对加速度反应谱的长周期段进行修正，以求使地震作用计算更加合理准确。

第二，基于能量的结构抗震设计，基于能量的抗震设计理论主要是通过能量的角度在地震地面运动对结构的作用进行考虑，具有明确的概念，也能把地震的动强度、频谱以及持时对结构带来的破坏进行很好的反映，通过输入能量与耗散能量的角度对结构进行捕捉到在强烈的地震作用下的变形过程。因为能量分析具有一定的复杂性，基于能量的结构抗震设计的方法还正在研究的阶段，要在实际工程设计中进行运用，到现在为止还没有真正建立起来。在抗震研究中有两个非常重要的论题就是能量概念与破坏模型，尤其是现在提出的基于性能的抗震设计的思想，对于抗震结构的耗能力以及性能的研究又提出更高的要求。此方法能够对结构滞形而对结构破坏影响的特点进行全面的考虑，并且对于基于性能的抗震设计理念有着非常重要的意义，所以，基于能量的抗震设计的方法对于抗震理念的进一步发展起着很大的促进作用，也是传统抗震设计方法得到改进的重要发展方向。

第三，基于损伤的结构抗震设计，近些年以来，经过各国的学者的研究表明，因为地震具有往复性，而且地震动持的时间比较短，所以，受地震的作用，其损伤不但与最大变形有关系，同时，与结构的低周疲劳效应带来的累积损伤也有关系。通过反映结构的变形以及累积损伤效一些的损伤性能参数能把结构的非弹性性能更好的描述出来。因为计算损伤指数是把计算结构的累积滞回耗能作为基础的，而结构能量分析的重点是累积滞回耗能计算，因此，也可把基于损伤的设计方法作为能量法结合性能设计思想的一种应用的方法。基于损伤的抗震设计就是对结构损伤指数的反映，对地震损伤模型的损伤指数进行适当的选取，再进行验算看是否与预定的损伤性能目标相符合。

第四，基于性能的抗震设计的概念，组织描述基于性能抗震设计就是性能设计是要对设计标准进行选择，结构的形式要恰当，规划要合理，才能使建筑物的结构与非结构的细部构造设计得到保证，对建造质量进行控制并进行长期的维护，让建筑物在受到一定水平地震作用下，破坏的结构处于特定的范围内。Atc组织的描述是对基于性能抗震设计在进行结构设计中，选用的标准通过结构性能目标来体现，主要是对混凝土结构而且采用基于能力的设计原理。

三、国际抗震设计新理念分析

很多国家在进行高层建筑的抗震设计中，都有很多新的结构出现，例如：美国的纽约四十二层高的建筑物，建在基础分离的九十八个橡胶的弹簧上，日本 的建在弧型的钢条上，前苏联的建在基础分离的沙垫层上，这些都是在实际中成功的案例，都在建筑结构的体型上得到明显的提升，对传统的插入式刚箍捆住内力的结构体系进行入改变。总之，在很多建筑设计的结构中都要想办法避免地震灾害。实质上也是对似地球为相当好的惯性参考系”为指导理论的反映，现行的抗震硬抗以及死抗地震打击设计的制定，实质也是对建筑结构受力体系的改变，而不在似地球为绝对静止不动的惯性参考系了。

日本东京建造的弹性建筑达到十二座，经过6.6级地震的考验，达成非常明显的减灾效果。此种弹性的建筑物在隔离体上进行建设，隔离体的组成包括分层橡胶、硬钢板组以及阻尼器，建筑结构不会与地面发生直接的接触。阻尼器是由螺旋钢板组成，可以使颠簸的感觉得到减缓。在美国硅谷建造了一座电子工厂大厦，就是滚珠大楼，采用了一种新的抗震法，也就是在建筑物的每一根柱子或墙体下进行不锈钢滚珠的安装，通过滚珠来对整个建筑进行支撑，钢梁纵横交错，却把建筑物紧紧的固定在地基上，在地震发生的时候，富有弹性的钢梁会进行自动的伸缩，而大楼在滚珠上发生轻微的前后滑动，可以把地震带来的破坏大大的减弱。在日本的鹿岛，建筑部门对弹簧大楼发明了一种俗人的防震营造法，就是通过弹簧把与地基连接的基础部分与建筑物的主体分离开来，让建筑物的主体处于一种能对地震吸收和其他振动冲击的中介物上。不管地基发生怎样的摇晃，振动的能量在传到建筑物的时候，其振动量也会减到原来的十分之一。

四、结束语

总而言之，通过对建筑抗震设计的综合分析，以及国际抗震设计新理念的总结，可以发现建筑结构的抗震设计是一个庞大的课题，并且具有一定的复杂性，具有非常广泛的涉及面，本文中对此理念并没有深入的研究，因为时间以及能力还非常有限。在未来的研究中，在建筑抗震设计中还需要进一步探讨各个方面的知识。

参考文献：

[1] 胡聿贤.地震工程学[m].北京:地震出版社,2006:5-8.

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abstract

combining with performance grades of reinforced concrete structures at home and abroad, the seismic

performance of steel reinforced concrete (src) structures can be induced into four levels: normal service, temporary service, life safety and collapse prevention. the failure modes and characteristics of src columns are introduced, and limit states of the four seismic performance levels and their dominating parameters are put forward. on the basis of the experiments and results of src frames and columns, the story drifts angle limitation and range of crack width on the column end are obtained for four different seismic performance levels. finally considering ideas of performance based seismic design, problems needed much further study about src structures are proposed.

keywords: steel reinforced concrete (src) structures, seismic performance levels, tolerantdeformation values, quantitative index

1. 引 言

型钢混凝土结构（src 结构）又叫劲性钢筋混凝土结构或钢骨混凝土结构，是钢-混凝 土组合结构的一种形式。src 结构通过把钢和混凝土巧妙地组合在一起，充分发挥了这两 种材料的特性，其具有比传统结构承载力高、强度刚度大、稳定性和抗震性能好等优点。随 着超高层建筑的发展和理论研究的深入，src 结构在我国将具有非常广阔的应用前景。目 前国内外对 src 结构的研究工作和成果主要集中在构件的承载能力，即针对强度计算开展 研究[1]。随着基于性能抗震设计理论的提出和发展，人们意识到这种传统基于力的设计方 法还存在缺陷，开展基于性能的 src 结构抗震设计理论则更加科学合理，既符合当代抗震 设计理念的发展趋势，又为工程实践应用和推广型钢混凝土结构提供基础。

确定 src 结构在不同性能水平下的容许变形值是实现其基于性能抗震设计理论的前提 和关键。由于结构的性能与破坏状态有关，而结构的破坏状态又可由结构的反应参数或者某 些定义的破坏指标来确定，所以，结构性能水平可以用这些主要的参数来划分。容许变形值 被认为是比较重要的反应参数，但对此方面的研究还比较欠缺，本文即在此背景下研究 src 结构功能失效的判别参数和容许变形值的大小。

2. src 结构的性能水平和抗震设防目标

2.1 性能水平划分

结构的抗震性能水平是指建筑物在某一特定设防地震水准下预期达到的最大破坏程度， 或容许的损坏极限状态。目前对钢筋混凝土结构性能水平的划分比较明确，比如我国现行抗 震规范[2]将其分为三档，美国 vision2000、fema273 和 atc-40 分为四档，当然还有学者 提出其他不同的划分标准。

性能水平为基于性能的抗震设计和震后修复加固提供依据，对于 src 结构，结合已有 的划分方法和试验理论研究成果[2]，将其性能水平分为四档，见表 1 所示。

表 1 src 结构四个性能水平及其宏观描述

tab.1 target performance levels and damage control of src structures

 

2.2 抗震性能目标确定

结构的性能目标是指一定超越概率的地震发生时，结构期望达到的某种功能水平。我国 现行抗震规范采用小震不坏、中震可修、大震不倒的三水准设防目标，但在表 1 提出的 src 结构性能水平背景下，已有的三水准抗震设防目标需要更加细化。按照小中大三个地震作用 水平和“四档”性能水平，可对 src 结构建立表 2 所示的抗震性能目标。

表 2 src 结构抗震性能目标

tab.2 seismic performance objectives

 

(其中：①为基本目标，指一般使用要求的建筑应具备的最基本性能目标；②为重要目标，指重要性很高

或地震后危险性较大的性能目标；③为非常重要目标，指对安全有十分危险影响的性能目标)

可以看出，排除掉不符合实际工程的情况，这里对 src 结构建立了 10 个抗震性能目标，

其比钢筋混凝土结构的三水准设防目标有所提高，且“中震可修”的性能目标变得更加具体 化。以上三个地震作用水平、四档结构性能水平和 10 个抗震设防目标的提出为实现 src 结 构基于性能的抗震设计理论奠定了基础。

3. src 框架柱的破坏模式及描述

src 构件是在混凝土中主要配置型钢，同时配有受力和构造钢筋。型钢分为实腹式和 空腹式，实腹式型钢主要有 i 字钢、h 形钢和 l 形钢等。理论和实践均证明，实腹式 src 构件具有较好的抗震性能，而空腹式 src 构件的抗震性能与普通 rc 构件的抗震性能基本 相同。因此，这里主要研究含钢率为 4%～8%的实腹式 src 构件。

3.1 破坏模式和特点

src 柱在水平荷载作用下主要产生三种破坏模式，破坏形态按剪跨比的不同大致分为 三种。当剪跨比小于 1.5 时，src 柱发生剪切斜压破坏，首先剪跨段产生许多大致平行的斜 裂缝，将混凝土分成斜向受压短柱，钢骨腹板此时基本处于纯剪应力状态，最后钢骨腹板在

近似纯剪应力状态下达到屈服强度，剪压区混凝土压碎而破坏；当剪跨比为 1.5~2.5 时，src

柱在反复荷载作用下发生剪切粘结破坏，首先在最大弯矩处出现剪切斜裂缝或竖向粘结裂 缝，随着荷载的增加与往复循环，粘结裂缝扩展成两条沿型钢翼缘的竖向粘结主裂缝，最后 裂缝处混凝土保护层剥落，剪切承载力下降，构件破坏；当剪跨比大于 2.5 时，src 柱的承 载力往往由弯曲应力起作用，一般发生弯曲破坏，其首先在最大弯矩截面处形成水平裂缝， 随着荷载增加，柱底纵筋屈服，紧接着型钢翼缘屈服，随之腹板屈服，外围混凝土不断剥落， 纵筋和型钢翼缘压屈，最后 src 柱达到最大承载力而破坏。

3.2 与 rc 柱破坏的主要区别

试验研究表明，src 柱比 rc 柱具有更优越的抗震性能，其优越性主要在于型钢的影响。 型钢的存在使构件的变形能力增强，破坏时吸收的能量增大，延性也相应得到提高。rc 柱 的最终破坏是由于压区混凝土的压酥，src 柱由于设置较强劲的钢骨，压区混凝土逐渐压 酥后，rc 部分的承载力将向钢骨转移，其后期仍有相当大的变形能力来延缓破坏。可见， 无论在承载能力和刚度方面，还是在延性和耗能能力方面，src 构件均体现了良好的抗震 性能，其在不同性能水平下的变形容许值也将大于传统 rc 结构，这方面的研究工作值得深 入开展。

4. src 结构功能失效的判别标准和容许变形值大小

4.1 四个性能水平及其极限状态

目前关于结构性能水平的划分方法很多，美国 vision2000、fema273 和 atc-40 均将 其划分为四种性能水平，日本和墨西哥则采取三重性能水准，参照已有的划分标准和我国新 的“建筑工程抗震性态设计通则（试用本）”，本文按照我国抗震设计的需要和建筑损伤加重 的程度，对 src 结构采用正常使用、暂时使用、生命安全和接近倒塌四个性能水平。

传统基于力的抗震设计理论将 rc 结构的极限状态分为承载能力极限状态和正常使用 极限状态，基于性能的抗震设计考虑到“投资-效益”因素，从结构受力和业主损失两方面出 发，对应于所提的四个性能水平，将 src 结构的破坏极限状态分为正常使用极限状态、暂 时使用极限状态、生命安全极限状态和接近倒塌极限状态。

4.2 不同性能水平的失效判别标准和参数

为了确定 src 框架柱在四个性能水平下的容许变形值，首先应该能够对各种性能水平 的损坏极限状态进行描述，相应的就必须建立 src 柱不同性能水平的失效判别标准和参数。 传统的 rc 结构采用层间位移角这种单一指标作为量化参数，对于 src 结构，可以利用层 间位移角、裂缝宽度、塑形耗能、塑形转角和延性系数等加以描述和量化。

src 压弯构件经历了混凝土开裂、裂缝延伸扩展，直到压区混凝土剥落，受压纵筋和 型钢受压翼缘屈服，承载力达到峰值的一系列过程，构件最终以受压区混凝土破碎作为丧失 承载力的标志。为了与上述四档性能水平相对应，可将其整个受力过程划分为弹性阶段、带 裂缝工作阶段、弹塑性工作阶段和破坏阶段。

在前述 src 柱破坏形态与剪跨比的定量关系基础上，可以建立 src 柱三种破坏模式各 自的失效判别标准。经过分析，发现得出的三种失效判别标准之间有很多共同点，因此可将 其归纳为统一的判别标准以便应用。对于 src 柱，从开始加载到沿柱身出现剪切斜裂缝或 弯曲裂缝为正常使用性能阶段，此为弹性工作阶段，以开始出现斜裂缝或弯曲裂缝为正常使

用性能极限状态；从混凝土开始出现裂缝到受拉钢筋或型钢受拉翼缘屈服为暂时使用性能阶

段，此阶段是带裂缝工作阶段，以受拉纵筋或型钢翼缘屈服为暂时使用性能极限状态；从型 钢开始出现屈服到外围混凝土剥落，纵筋压屈且水平荷载达到最大值为生命安全性能阶段， 此为弹塑性工作阶段，以水平荷载达最大值为生命安全性能极限状态；从 src 柱承载力达 最大值到混凝土保护层严重剥落，直至核芯混凝土发生局部破碎且承载力严重下降为接近倒 塌性能阶段，此阶段为塑形阶段，以核芯混凝土发生局部破碎为接近倒塌性能极限状态。

4.3 不同性能水平的容许变形值

结合上述判别标准，可分别以层间位移角、裂缝宽度、塑形耗能和延性系数等作为 src 结构四个性能水平极限状态的判别参数。考虑到其中一些指标计算的难度，并为了与我国抗 震规范的性能指标相一致，这里以层间位移角和框架柱的裂缝宽度作为各种性能水平极限状 态的判别指标。

为了得到各种性能水平的层间位移角范围，本文对国内外 src 试验柱、src 平面框架 试验共约 90 个数据进行了统计分析，试验框架柱大部分为实腹式 src 构件，轴压比范围为

0.3~0.8，体积配箍率为 0.8%~2.2%。通过分析文献[4]-[20]中试验柱和平面框架的变形性能， 以及对各个性能水平极限状态的层间位移角统计结果来看，所有试件在未开裂弹性阶段的层 间位移角分布范围为 1/400～1/185，其中 1/400 对应的 src 柱仅有不到 4%的配钢率且轴压 比较高，大部分试件的弹性位移角集中在 1/350～1/200 范围内；仅有少数试件测到 src 柱 受拉钢筋或型钢屈服时的层间位移角，分布范围为 1/120～1/100，有的学者统计为 1/133～

1/100，但大部分集中在 1/120 左右；所有试件均得到了 src 构件在接近倒塌极限状态的层 间位移角，其分布范围为 1/53～1/11。

表 3 src 结构各性能水平的层间位移角分布范围及分布比

tab. 3 distribution range and proportion of inter-storey drift

正常使用阶段

 

从上表各性能阶段的层间位移角分布情况来看，src律性较好。按照各个性能水平层间位移角的分布比例，在达到一定安全保证率的情况下，将

src 框架结构正常使用、暂时使用和接近倒塌三个性能水平极限状态的层间位移角限值定

为 1/350、1/120 和 1/35；同时，将生命安全状态的层间位移角限值设在 1/120 和 1/30 之间， 取为 1/75。

另外，框架柱的裂缝宽度也易于作为各种性能水平极限状态的判别指标。文献[4]-[20]

所做的 src 框架柱抗震性能试验中，在对层间和柱端位移角测量的同时，考察到的柱端裂

缝宽度 在正 常使用 、暂 时使用 、生 命安全 和接 近倒塌 四个 性能水 平的 分布范 围为

0.05~0.1mm、0.5~1mm、1~2mm 和大于 2mm。

综上所述，本文提出的 src 框架结构在不同性能水平时的层间位移角限值和柱端裂缝 宽度可总结为表 4。

表 4 src 框架结构性能水平量化指标限值

tab. 4 limit value of quantitative index for src structures

 

5. 结论及建议

1) 提出基于性能的 src 结构抗震设计理论这一新课题，结合国内外对钢筋混凝土结构 性能水平的划分标准，将 src 结构的性能水平划分为正常使用、暂时使用、生命安全和接 近倒塌四个等级，在此基础上建立了 src 结构的 10 个抗震设防目标；

2) 总结了 src 柱在不同剪跨比时的破坏形态，提出了四个性能水平的失效判别标准和 参数，建议各自的层间位移角限值分别取 1/350、1/120、1/75 和 1/35，并将对应的柱端裂缝 宽度范围定为 0.05~0.1mm、0.5~1mm、1~2mm 和>2mm；

3) 本文所提四个性能水平的容许变形值仅建立在少量试验基础上，还需要将试验量测 结果和大量数值模拟结合起来，从理论上建立容许变形值的计算公式；同时，已有的 src 结构试验研究主要针对框架结构，目前迫切需要开展型钢混凝土组合件和型钢混凝土剪力墙 的试验研究，以便为全面实现 src 结构性态抗震设计提供依据。

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    作为从桥拱建筑中发展而来的混凝土大跨度板柱,发展历史悠久,应用广泛,特别是经过现代科学技术的运用,发展为一种新型建筑体系,由于其结构设计较容很符合抗震设计理念,混凝土大跨度板柱只要设计、构造措施得当,对改善框架节点的延性、增加节点区在地震作用下的变形能力有非常大的作用。同时会有效避免混凝土灌注中出现的许多现实问题:诸如在施工过程中由于框架节点区钢筋过于密集,混凝土难以灌注的问题,振捣困难的问题等等。由此,大跨度板柱体系在结构设计中越来越得到更为广泛的应用。伴随着我国混凝土行业、高层建筑业的蓬勃发展,行业规范越来越严格,对混凝土制品的品质的标准也更高,这在一定程度上也加快和推广了大跨度版主的发展和应用。再就是大跨度板柱体系在经济方面和混凝土密肋梁板相比较也具有很大优势。在下文中,对大跨度板柱体系和混凝土密肋梁板体系在抗震性能和经济性方面作计算分析比较。

    一、结构方案概述及计算分析结果

    本工程处于8度抗震设防烈度区,属三类场地,基本风压0.35kN/m2,框架抗震等级三级。X方向总长7.3x6=43.8米,Y方向总长8.2x3=24.6米。大跨度板柱体系:结构总高度为3.0米x9层=27米,框架柱600x600,外围框架梁考虑到门窗洞口的设置以及避免形成边框架扁梁偏心的因素,采用300x600,其余内框架梁800x400,次梁400x400;混凝土密肋梁板体系:结构总高度为3.3米x9层=29.7米,框架柱600x600,框架梁300x600,次梁250x500。

    现在用中国建筑科学研究院PKPM系列SATWE软件依次对它们进行计算分析,来研究大跨度板柱与普通混凝土密肋梁板两种方案的地震作用效应。我们通过数据数据明显看到:当地震作用时,两种板柱体系表现出近似的地震效应,特别是处于两个方向同时产生地震平动效应。混凝土密肋梁板体系拥有较高的空间抗侧强度,而大跨度板柱体系又具有相对高的空间抗扭强度。原因在于:处在水平地震受力下,混凝土密肋梁板具有很高的抗弯强度,柱端受到的约束作用力相对较强,完全抵消了高空间的影响后表现出更大的空间强度;但大跨度板柱在建筑平面内的约束却拥有更大的强度,因而展现出更好的结构整体抗扭性能,当抵抗地震扭转作用时充分发挥了这些强度的平衡作用。以上结论对我们具有一定的参考价值,对这两方面的地震反应特点进行结构概念设计,结构方案选择时应予以重视。

    二、通过比较来看两种结构方案的经济性

    我们通过数据可以分析出,选择混凝土密肋梁板体系比采用大跨度板柱体系节省钢筋用量28%左右,节省混凝土用量10%左右,如果采用大跨度板柱体系当可以将高度差范围的维护结构(框架填充墙以及玻璃幕墙等)的费用节省。如果放弃结构总高度的因素下,运用混凝土密肋梁板体系具有相对的经济优势,相反,如果是结构总高度设为确定值的状况下,运用大跨度板柱体系当拥有可以在本来建筑基础上再递增一重的经济效应,这对现在寸土寸金的购地建筑中能大大降低成本,具有明显的优势!

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中图分类号：TU318文献标识码： A 文章编号：

近几年来，全球性的地震灾害的频发，给我们的人类，带来了更加深重的灾难。从汶川地震、舟曲地震，在到雅安地震，这些灾难，带给了我们无尽的伤痛，房毁人亡，建筑损坏等的发生，使得人们更加注重起了灾后依然屹立不倒的建筑，这些建筑，在灾难来临时，无疑可以为人们提供一个避风港，在一定程度上减少了人员的伤亡。为了提高建筑的抗震性能，本文对建筑结构设计中的抗震问题，进行了分析。

一、建筑抗震结构设计的基本原则

一是在最大限度上安排多道抗震防线。由于多个延性相对较好的分体系会构成一个抗震结构体系，通过有一定延性的结构构件共同协作。比合如延性框架以及剪力墙构成了框架-剪力墙结构。在经过了级数较大的地震之后，往往随之而来是多次的余震。如果只设计了一道防线，则余震带来的破坏在很大程度上会给已经受过损伤的建筑物带来致命的一击，而造成倒塌。为了防止大地震时发生倒塌，需要在抗震结构体系中设计较大的内部、外部冗余度。所运用的耗能构件需要满足较好的延性和适当的刚度，这样才能在很大程度上提高结构的抗震性能。

二是采取相应的措施在可能出现的薄弱部位加强其抗震能力。

判断薄弱部位的基本因素是构件的实际承载能力，发生强烈地震的过程中，构件没有所谓的强度安全储备。在设计过程中，需要实现楼层(部位)的实际承载能力和设计计算的弹性受力的比值处于相对均匀的变化趋势。且不能过分重视局部的刚度和承载力而忽视了整体的协调程度。对于从总体上加强抗震性能的手段，效果较为显著的手段是重视薄弱层的设计，能够具备充足的变形能力而不会发生薄弱层转移的情况。

二、建筑结构设计的抗震设计策略

1、建筑抗震场地的选择

(1)房屋平面布置应当规则，在结构上应当力求对称。如果房屋在建筑过程中，其外形不规则，或者是不对称，带有凹凸变化尺度,或者是形心质心偏大,在同一个结构的单元内部,结构的平面形状以及刚度不均匀或是不对称的情况下,平面的长度过长等现象,对于抗震性能均不利。

(2)强度以及刚度都要匀称。在多层的建筑结构当中，应该使各个层面之间的强度和具备的刚度都要匀称,无论哪一层，如果存在薄弱的一个楼层,那么这一处，就会在地震力的强大作用下导致变形或成为变形集中区,从而使得建筑物最初开始从此部位发生严重的变形导致破坏,最后甚至波及到整个建筑的整体遭到严重破坏。

(3)结构的超静定次数多。静定结构的杆件，其受力系统和传力路线单一,其中一根杆件遭到破坏,就会波及整个结构体系由此而导致失效。在超静定的结构中，超过其荷载能力的时候,会先使一些多余的杆件发生一些塑性的变形,并且容易消耗吸收一部分的能量,而保证整个的结构所具备的稳定性,并且还可以减少地震的破坏。超静定结构次数多,那么消耗地震能量，也就越多,同时建筑的抗震能量也就越强。

2、建筑结构抗震体系的合理选择

建筑结构中的抗震体系的合理选择，是在建筑结构抗震结构的设计当中，应当慎重考虑的一个重要性的问题，其中建筑结构的抗震方案的选取是否合理，这是决定建筑结构的安全性以及经济性的一个重要的组成部分。

(1)首先建筑结构体系，在地震的灾害中，应当避免因为部分结构或者是构件的破坏，从而导致的整个建筑结构丧失了抗震能力，或者是对重力荷载的承载能力。建筑结构抗震设计所具备的一个重要的设计原则就是，建筑结构本身应当具有十分必要的赘余度、以及良好的变形能力，和其具备的内力重分配的功能，在地震的过程当中，即使是有一部分的构件退出了工作，但是其余部分构件，应该仍然能够承担起竖向的荷载能力，且还要避免整体的建筑结构失稳。

(2)建筑结构体系当中，其应当具备清晰而且明确的计算的简图，包括恰当而且合理的地震作用下的传递的路径。在抗震设计过程当中，竖向建筑构件的布置设计，就应当尽量使得竖向建筑构件，在垂直的重力荷载的作用下，压应力水平应当接近均匀；且其中的楼屋盖梁体系的布置，也应当尽量的使用垂直重力荷载，主要目的是以最短的路径来传递到竖向构件墙和柱的上面去；

(3)建筑结构体系应当具有合理适度的强度和刚度。应当具有合理而且恰当的强度以及刚度分布，这是因为在抗震过程中，为了防止以及避免因为局部的削弱或者是突然的变形而形成薄弱的部位，并且对薄弱的部位产生过大的塑性变形集中或者是应力集中的现象；建筑的框架结构设计，应当使节点基本不遭到破坏，同时底层柱底的塑性铰应当形成的晚些，应当使柱、梁端的塑性铰出现得尽可能地分散；这对于震中可能出现的薄弱部位，应当及时采取适当的措施来提高抗震的能力。

3、重视建筑结构平面布置的规则性和对称性

建筑的平、立面布置应符合抗震理念设计原则，宜采用规则的建筑结构设计方案，不应采用十分不规则的设计方案。建筑结构抗震设计规范规定，对平面不规则或竖向不规则，或平面、竖向都不规则的建筑结构，应采用空间结构计算模型；对凹凸不规则或楼板局部不连贯时，应采用符合楼板平面内的实际刚度强度变化的计算模型；对薄弱部位应乘以内力增大系数，应按规范的有关规定分析弹塑性变形，并应对薄弱部位采取强有效的抗震构造措施。

4、提高建筑结构抗震能力的对策

（1）要合理且恰当地布局地震外力的能量传递与吸收的途径，在地震当中，要确保建筑的支柱、梁与墙的轴线，处于同一个平面上，从而可以形成构件的双向抗侧力结构体系。并且可以使其在地震的作用下，呈现弯剪性的破坏，并使塑性屈服情况，尽量的发生在墙的根底部，从而连梁适合在梁端产生塑性屈服，这样还具有足够的变形的能力。在震灾中，在墙段部分充分发挥抗震功能之前，要按照"强墙弱梁"的原则，来大力加强墙肢的承载力，避免墙肢遭到剪切性的破坏现象，从而最大限度的提高建筑结构的整体的抗震能力。

（2）要根据抗震等级，在对墙、柱以及梁节点设计中，采取相对应的抗震构造措施，力求确保建筑物结构，在地震的作用下可以达到三个水准的设防标准。还可以根据"强柱弱梁"、和"强剪弱弯" 、以及"强节点弱构件"几种构造的原则，在建筑设计中，合理的选择柱截面的尺寸，以此控制柱的轴压比，并还要注意构造配筋的要求，还要保证，钢筋砼结构建筑在地震的作用下，能够具有足够的承载能力以及具备足够的延性。

（3）在建筑设计过程中，要设置出多道抗震的防线，即，在设计一个抗震结构的体系当中，有一部分延性比较好的构件，在地震的作用下，首先可以担负起第一道抗震防线的作用，然事，其他的构件，在第一道抗震防线屈服以后，在地震中，会依次的形成第二道、第三道或者是更多道的抗震的防线，这样的抗震结构体系的设计，在建筑设计当中，对于确保建筑结构具有的抗震安全性，是非常的行之有效的设计方法和手段。

总之，建筑行业关系到我国的经济发展和社会稳定，关系到国民的生命财产安全，加强对建筑结构的防震设计，提高抗震能力，是促进社会和谐稳定的客观要求。因此实施科学合理的设计方法，选择科学的抗震措施，重视抗震关键要点，具有重大的社会意义。

参考文献：

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中图分类号： TU2 文献标识码： A

前言:在建筑方案设计中，建筑物的抗震设计是一个非常重要的环节，它和人们的生产生活有着非常密切的关系。现有的研究和经验表明，在建筑方案设计中全面贯彻抗震设计的主要内容，将二者结合到一起，能够有力的提高建筑物的抗震能力。

1、建筑方案设计在建筑抗震设计中的几个主要设计问题分析

1.1建筑体型设计问题

建筑体型包括建筑的平面形状和立体的空间形状的设计。震害表明，许多平面形状复杂，例如平面上的外凸和凹进、侧翼的过多伸悬、不对称的侧翼布置等在地震中都遭到了不同程度的破坏。海城地震和唐山地震中有不少这样的震例。而平面形状简单规则的建筑（包括单

层和多层建筑）在地震中都未出现较重的破坏；有的甚至保持完好无损。沿高度立体空间形状上的复杂ss和不规则，例如相邻单元的高差过大、出屋面建筑部分的高度过高、有的建筑装饰悬伸过大过高，这些沿高度形状上的变化，在地震时都会造成震害，特别是在建筑结构刚度发生突变的部位更易产生破坏。在历次地震中工业与民用建筑都有此类震例。

所以，在建筑体型的设计中，应尽可能的使平面和空间的形状简洁、规则；在平面形状上，矩形、圆形、扇形、方形等对抗震来说，都是较好的体型。尽可能少做外凸和内凹的体形，尽可能少做不对称的侧翼和过长的伸翼，在体型布置上尽可能使建筑结构的质量和刚度

比较均匀地分布，避免产生因体形不对称导致质量与刚度不对称而引起建筑物在地震时发生对抗震极不利的扭转反应。在建筑方案设计中，特别是高层建筑的建筑方案设计中，为了建筑立面美观和艺术上创意，复杂的建筑体型是难以避免的，但是，在设计时一定要把建筑艺术、建筑使用功能同结构抗震安全很好的地结合起来。

1.2 建筑平面布置设计问题

建筑物的平面布置在建筑方案设计中是十分重要的部分，它直接反映建筑的使用功能和要求。柱子的距离，内墙的布置，空间活动面积的大小，通道和楼梯的位置，电梯井的布置，房间的数量和布置等等，都要在建筑的平面布置图上明确下来；而且，由于建筑使用功能的不同，每个楼层的布置有可能差异很大。因此，这就带来一个建筑平面布置的多样化如何同时考虑结构抗震要求的问题。一个比较突出的问题是，建筑平面上的墙体（包括填充墙、内隔墙、有相应强度和刚度的非承重内隔墙）布置不对称；墙体与柱的分布不对称，不协调；造成建筑结构质量与刚度在平面上分布的不对称，不协调；使建筑物在地震时产生扭转地震作用，对抗震很不利。根据抗震设计审查结果统计，有的城市在建筑平面布置上不合理的达17%，在墙体设置上不符合抗震要求的达24%。

1.3地展力问题

在高层建筑方案设计中，除了考虑垂直荷载和水平荷载外，还要考虑地展力。往往由水平地震力产生的内力，成为设计控制的主要因素。高层建筑的结构体系有多种，当地震烈度低于8度时，只要建筑物体型合理。垂直刚度均匀，九层以下的高层建筑，仍可采用钢筋混凝土框架结构。然而，由于高层建筑结构体系自身的柔性较大。加上设计师在建筑方案设计时因商业要求，无法建筑结构上进行合理的设计，从而引起建筑结构设计不合理，造成这类建筑抗震性能先天不足，加上临街一面底层抗震墙设簧减少，引起底层的侧移刚度比纵横墙较多的第二层要小，这种结构的建筑物其地震倾覆力矩主要由钢筋砼框架柱承担，使得底层钢筋砼框架柱的承载能力大为降低，当地震时，因为下柔上刚，从而危及整座建筑的安全。如何才能克服这些闲难就是建筑方案设计者所面临问题。

1.4 缺乏理论指导和经验

建筑抗震设计中缺乏科学规范的理论指导，缺乏实际经验的积累；我国对地质地震的认识尚不够完善，对地震的成因，预测，防治研究不够深入，地震防治规范不够科学。因此，在进行建筑结构抗震设计时候，缺乏一定的科学依据，或依据的是不完善的理论。因此，难以在建筑结构设计中完美融合防震设计理念。设计中，没有能够深入研究地震对建筑结构破坏的层次和顺序，难以做到重视主体的设计而兼顾细节问题。没有能根据实际情况灵活变通的运用抗震设计准则。

2、建筑方案设计和抗震设计的关系分析

建筑方案设计对建筑抗震起重要的基础作用。建筑的结构设计难以对建筑方案设计有很大的改动，建筑方案设计已经初步形成了，建筑结构就必须按照原则服从建筑方案设计的要求。设计师在建筑方案能够全面的考虑到抗震设计的要求，那么结构设计人员按照建筑方案

对结构部件进行科学、合理的布置，保证建筑结构质量与结构刚度均匀分布，结构受力和结构变形共同协调，提高建筑结构抗震性能和抗震承载能力；如果建筑方案没有考虑到抗震的要求，直接给结构抗震设计带来更大的难题，建筑布局设计限制结构抗震布局设计。为了进

一步提高结构部件抗震承载能力，就必须增大结构构件的截面面积，这样又会造成很多不必要的浪费。所以，在建筑抗震设计的过程中建筑单位要对建筑体型设计、建筑平面布置设计、屋顶建筑抗震设计等问题加以关注。

3、在建筑方案设计中考虑抗震问题的作用

3.1体型设计中能够避免质量和刚度分布不均

建筑体型包括建筑的平面形状和主体的空间形状的设计。震害表明，许多平面形状复杂，如平面上的外凸和凹进、侧翼的过多伸悬、不对称的侧翼布置等在地震中都遭到了不同程度的破坏。唐山地震就有不少这样的震例。平面形状简单规则的建筑在地震中未出现较重的破坏，有的甚至保持完好无损。沿高度立体空间形状上的复杂和不规则在地震时都会造成震害。特别是在建筑结构刚度发生突变的部位更易产生破坏。因此在建筑体型的设计中，应尽可能地使平面和空间的形状简洁、规则：在平面形状上，矩形、圆形、扇形、方形等对抗震来说都是较好的体型。尽可能少做外凸和内凹的体型，尽可能少做不对称的侧翼和过长的伸翼。在体型布置上尽可能使建筑结构的质量和刚度比较均匀地分布，避免产生因体型不对称导致质量与刚度不对称的扭转反应。

3.2屋顶建筑的抗震设计作用

屋顶建筑的抗震设计人员常被人们忽视，这是因为屋顶并不是结构承重的重要部分。所以人们并不重视这一方面的设计。事实上恰恰相反。屋顶建筑是建筑方案设计的非常重要的一部分，根据现在一些地震的破坏来看。屋顶建筑是地震破坏最严重的地方之一。在这一部

分的设计中应该尽量降低屋顶建筑的高度，在材质上选择用高强轻质的建筑材料和轻型的建筑造型，保证屋顶建筑的结构质量和刚度的均匀分布，这样就能保证地震作用沿结构方向的均匀传递。同时在设计的过程中，要注意屋顶建筑与整体建筑的重心应该保持一致，这样能

够显著提高屋顶建筑的抗震稳定性。减少地震过程中扭转、变形等情况对建筑物自身的破坏。

结语：

总之，建筑方案设计在建筑的抗震设计中非常重要，二者之间有着非常密切的关系。因此，对于建筑方案的抗震设计，我们要有足够的重视并且使其能够发挥它的作用。从而保证建筑的抗震能力，保障人们的生命财产安全。

参考文献：

篇9

Abstracts: Performance-based seismic design theroy is the new earthquake engineering concept proposed by international earthquake engineering in the 90’s. It’s a revolution in seismic engineering, and was considered as the future direction of seismic design for development. So it was taken attention and studied at home and abroad. This paper describes the background, basic content and the development of the performance-based seismic design theory, and it make a preliminary discussion of the methods and procedures for the current seismic design under the performance-based seismic design theory.

Key words: Seismic design, Based on performance, Performance level, Performance objectives.

引言

现行的各国抗震规范大多采用以地面运动加速度反应谱为基础，按结构延性调整结构反应的设计计算方法。抗震设计的基本目的是保障生命安全，然而近十几年来大震震害却显示，按现行规范设计和建造的建筑物，虽然在地震中没有倒塌保障了生命安全，但其破坏却造成了严重的直接和间接的经济损失，甚至影响到社会的发展，而且这种破坏和损失往往超出了设计者、建造者和业主原先的估计。因此，20世纪90年代初基于结构性能的抗震设计理论由美国科学家和工程师首先提出来，可概括为：基于性能的抗震设计理论以结构抗震性能分析为基础，针对每一种抗震作用水准，将结构的抗震性能划分成不同等级，设计者根据结构的用途，业主、使用者及邻居的特殊要求，采用合理的抗震性能目标和合适的结构抗震措施进行设计，使结构在各种水准地震作用下的破坏损失，能为业主选择和承受，通过对工程项目进行生命周期的费效分析后达到一种安全可靠和经济合理的优化平衡。随后，这一理论引起了日本和欧洲地震工程界学者的极大兴趣，纷纷展开多方面的研究。近年来，我国学者也开始就这一理论展开讨论。

近年来地震震害分析

当前各国抗震设计理论多采用二级或三级设计思想，三级即“小震不坏、中震可修、大震不倒”的设防水准，并据此制定抗震规范和条例。按这种以保障生命安全为基本目标的抗震设计理论所设计的建筑物，在震中基本保证了人员的安全，却不能有效地控制地震破坏所造成的直接和间接的经济损失。例如，2008年发生在四川省汶川县里氏震级8.0级的大地震地震导致69197人遇难，直接经济损失8451亿元人民币。发生在今年四月的震级为里氏7.1级的中国玉树地震造成2698人遇难，20万人受灾，经济损失超过800亿。发生2010年1月的海地地震造成11.3万人丧生，造成的经济损失约为77.5亿美元。上述震害更使我们认识到过去的规范仅以保证人的生命安全为目标的设计理论，在抗震设计理念、适应社会需求等方面都存在一定问题。实际上，社会和公众对结构抗震性能存在多种层次的要求。如何改进现行的抗震设计理念，使结构在未来地震中的抗震性能达到人们的预定目标，这是摆在地震工程学界面前的重要课题。

现行抗震设计方法的缺陷

目前国际上所广泛采用的抗震设计方法主要为反应谱法和时程分析法，这两种方法是在以往的震害经验和当时的理论基础上发展形成的，随着建筑物形式的不断变化，地震震害也出现新的特点，反应谱法和时程分析法已渐渐难以满足现有结构的抗震设防要求了。反应谱给出的是结构体系的周期与最大反应（加速度、相对加速度、相对位移）的关系曲线。目前，反应谱法已在许多国家的工程结构抗震规范中得到应用。但是，目前所广泛才采用的反应谱法仍存在许多不足之处：首先，反应谱法不能有效地考虑强震时结构的非线；其次，不能考虑土与结构之间的动力相互作用；再次，不能考虑地震动持时长短的影响；并且，反应谱理论只能给出结构的最大地震反应，不能给出结构反应的全过程，以及结构各构件的破坏机理；此外，反应谱法对于非比例阻尼结构以及不规则结构的分析效果还不甚理想。

对于结构进行动力时程分析需要考虑的因素有：地震动输入要符合当地场地情况，对复杂结构要给出三个分量的过程及其空间相关性；结构和构件的动力模型要能真实反映实际情况，能包括非线性特性，动力分析要能够考虑积累损伤、土与结构相互作用、地震波的相位差等。时程分析所用的地震波为实际的强震记录或人工地震波，结构对不同的地震波输入的敏感度不同，输入后反应将会有较大的差异，这让设计人员也往往无所适从，难以定论。

我国现行的结构抗震设计是基于承载力或强度的设计方法，即采用弹性方法计算结构在小震作用下的内力和位移，用计算所得的组合内力验算构件截面，使构件具有一定的承载力。同时，为了防止非结构构件发生破坏，还要进行使用阶段的位移验算。对结构的延性和耗能能力大多是通过构造措施获得的。规范采用的“三水准”设防目标和“两阶段”抗震设计方法建立在定义结构的可靠度为结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率的基础上。表1中列出了我国抗震设计规范所采取的地震水准、结构性态水准和性态指标。表2列出了我国建筑抗震设防分类和设防标准的具体要求，体现了建筑按功能分类设计的思想。

表1我国抗震设计规范所采取的地震水准、结构性态水准和性态指标

表2 我国建筑抗震设防分类和设防标准

这里的“功能”指的是正常情况下结构能够承受可能出现的各种作用、保证结构的工作性态和耐久性态及在偶然事件中的整体稳定性。从某种意义上说，中国的抗震设计规范已包含了某些基于结构性态设计的思想，但在结构功能不断细化的今天，现行指导抗震设计的规范仍有不足之处：

（1）设防烈度（地震动）单纯依据地震区划的结果以及部分工程抗震经验来确定，很少或没有考虑设防烈度的取值对经济损失或人员伤亡的定量或半定量的影响，从而难以通过设防列队（地震动）的取值来控制未来地震的经济损失和人员伤亡。

（2）与结构性态有关的设计参数选择不适当。

现行抗震设计是基于承载力或强度的设计方法，但通过对历次地震震害的调查分析发现，在一些地震动的某些区段内，对结构破坏起控制作用的因素不是力而是速度和位移，因此，结构的抗震设计应该不仅仅是基于强度的设计。

（3）业主的要求得不到满足，损失控制不力。

由于主体结构的破坏与人身安全的关系最大，现行设计理念对主体结构破坏所造成的损失是重视的，但对非主体结构的破坏，内部设施的损坏和功能失效等所造成的损失却估计不足。

（4）规范的形态概念不明确，设计透明度小。

现行规范没有把功能或损失从定量的意义上清楚的定义为多级设防的目标。现行抗震设计方法是以规定的地震力来验算结构截面及变形以确认是否达到想象中的抗震性态，而不是以科学的性态评价为基础。业主对设计的结构性态可能完全不清楚，甚至设计人员对多级设计保证的抗震性态也并非真正领悟。规范通常通过经验系数和细部构造把复杂的抗震设计问题简化，设计出的建筑物只是达到了规范或结构工程师认为合理的性态，整个建筑物和地基系统在地震中所表现的性态对设计者越来越模糊。

（5）规范标准缺少灵活性。

设计者在设计过程中为稳妥起见，只按规范条款设计，不大会采取规范没能体现出来的、有利于抗震性态的新技术，使新技术的推广应用受到限制。而且，这些条款在某种程度上已经成为一种性态水平固定的模式和普遍适用的标准，约束了业主和设计者的主动性。

（6）设计方法具有不足之处。

目前结构抗震设计规范采用弹性加速度反应谱，用具有质量m、弹性周期T和阻尼比的单自由度体系来表示结构，这种基于承载力（或强度）的设计方法还有值得商榷之处：（1）、由于结构的基本周期未知，需要根据经验公式对其基本周期进行估算，影响因素众多，通常使得结构的设计偏于保守；（2）、规范采用的是设计地震对应的多遇地震弹性反应谱，由于结构在设计地震作用下很可能已进入非线性状态，所应用的弹性反应谱计算的地震作用需要进行折减，而折减系数需要考虑多种因素的综合作用；（3）、对结构的位移，虽然很多规范都给出了结构对应的位移限值，但只是将位移作为设计的第二步来验算，这导致设计者不能有效把握结构在地震特别是大震作用下变形行为。

基于性能的抗震设计理论研究的内容

基于性能的抗震设计理论是以结构抗震性能分析为基础，根据设防水准的不同，将结构的抗震性能划分为不同的等级，设计者可根据业主的要求，确定合理的抗震性能指标和合理的结构措施。

我国“三水准，两阶段”具有基于性态设计的雏形，但是两者又有巨大的区别。基于性态的抗震设计要求结构在不同水平地震作用下具有明确的性态水平，而目前抗震方法尽管也提出三个水准，但是并没有被明确具体量化，建筑功能很难在实际设计中得到保证。在基于性态的抗震设计中，目标性态水平的确定要综合考虑社会的经济水平、建筑物的重要性以及建筑物的造价、保养、维修以及可能遭受地震作用下的直接和间接损失来优化确定，这里的性态水平是针对整个结构体系的，而目前的抗震设计规范只针对结构构件和非结构构件，并没有对整个结构提出明确的性态水平。基于性态抗震设计方法可以满足不同业主提出的不同设计要求，发挥设计者的创造性，同时也有利于新材料和新技术的应用。

1995年，美国加州结构工程师协会在Vision2000文件中首次正式阐明了针对建筑结构的基于性态的抗震设计思想。基于性态的抗震设计思想主要包括结构抗震性态等级的定义、抗震性态目标的选择以及通过正确设计实现性态目标三部分。对于具体的工程结构，基于性态的抗震设计过程是：首先，设计人员提出几种抗震性态目标及对应的造价；其次，由社会团体或业主选择结构应达到的性态目标；最后由设计人员根据所选定的性态目标进行抗震设计，使结构满足预期的抗震性态目标。基于结构性能的抗震设计理论的基本内容包括地震设防水准、结构抗震性能目标和结构抗震设计方法等三方面。

4.1 地震设防水准

地震设防水准是指未来可能施加于结构的地震作用的大小。由于地震设防水准直接关系到未来结构的抗震能力，因此地震设防水准的选择在基于结构性能设计的理论中占有重要地位。Vision2000在关于结构性能设计的研究报告中，建议设防地震等级如表3所示。

表3Vision2000中的设防地震等级的划分

4. 2 结构抗震性能水准

结构抗震性能水准表示结构在特定的某一地震设计水准下预期破坏的最大程度。结构和非结构的破坏以及因它们破坏引起的后果，主要用结构破坏程度、结构功能性和人员安全性来表达；对于不同等级的抗震性能，都应根据结构类型、整体结构、竖向和横向承载构件、性能水准、结构变形、设备装修、修复使用等方面加以定义，应该表达为量化指标，以便工程设计和评估。表4为对结构性能等级的描述。

表4 结构抗震性能等级及其划分方法

Vision 2000针对建筑结构定义了四个可接受的抗震性态等级，即：

等级1 完全保持正常使用功能：建筑物基本未遭受破坏，可完全正常地投入使用；

等级2 维持一定的使用功能：非关键设备或设施遭受较小的破坏，建筑物可继续使用；

等级 3 确保生命安全：建筑物遭受中等或大范围破坏，但生命安全无忧；

等级 4 不倒塌：建筑物破坏严重，生命安全受到威胁，但不会倒塌。

建筑结构的抗震性态目标选择示于图1.1。抗震性态目标定义为在预期设计地震下结构应达到的性态等级。图中，三条斜线分别代表三个可供选择的抗震性态目标，从上到下分别为基本目标、提高目标1和提高目标2。对于一般建筑物可选择基本目标，对于重要建筑物（如医院等）一般选择提高目标1，而对于会引起严重次生灾害的建筑物（如核电站等）一般选择提高目标2。越高的性态目标意味着越高的工程造价。

图1 结构的设防目标与设防等级、抗震性能等级的关系

规范提出的抗震性能目标是最低标准，结构抗震性能目标可以根据业主的要求采用比规范的设防目标更高的设防标准。结构的设防目标与设防等级、抗震性能等级的关系如图1所示。

4. 3 基于性能的抗震设计方法

基于性能的抗震设计方法自提出以来，在国内外都受到广泛重视和研究，对基于性能的抗震设计的主要理念和目标，学术界也基本形成一致的认识。但是怎样把基于性能的抗震设计思想合理并且简单有效的应用到实际设计中，目前尚无统一的方法和标准。概括起来，基于性能的抗震设计方法主要有承载力设计方法、直接基于位移进行抗震设计方法、能量设计法。

（1）承载能力设计方法

这是我国规范现阶段采用的设计方法，对于常遇地震，利用反应谱计算底部剪力，然后按一定规则分配至结构全高并与其他荷载组合，进行结构的强度设计，使结构的各部分都具有足够的承载能力，然后再进行变形验算。承载力能力设计方法的优点是为设计人员所熟悉，并易于使用，性能概念清楚，细部设计可靠，通过非线性静力分析验算，进一步增强了对结构非线性反应的控制，可以更好地达到预期性能目标。缺点是该方法基于弹性反应，对于非弹性反应仅用于结构类型有关的系数加以折减，表面上它控制整个性能目标，实际上却只是保证了一种性能目标。

（2）直接基于位移进行抗震设计

该方法采用结构位移作为结构性能指标，与传统方法相比，基于位移的抗震设计方法从根本上改变了设计过程。主要不同是，该方法用位移作为整个抗震设计过程的起点，假定位移或层间位移是结构抗震性能的控制因素。设计时用位移控制，通过设计位移谱得出在此位移时结构有效周期，求出此时结构的基底剪力，进行结构分析，并且进行具体配筋设计。设计后用应力验算，不足的时候用增大刚度而不是强度的方法来改进，以位移目标为基准来配置结构构件。该法考虑了位移在抗震性能中的重要地位，可以在设计初始就明确设计的结构性能水平，并且使设计的结构性能正好达到目标性能水平，是性能设计理论中很有前途的一种方法。但应用于多自由度体系、多种结构类型等时，还需要做更多的研究。

（3）能量法

假设结构破坏的原因是地震输入的总能量，地震对结构物及其内部设施的破坏时由其输入的能量与结构物所消耗的能量共同决定的。能量设计法的优点就在于，能够直接估计结构的潜在破坏程度，对结构的滞回特性以及结构的非线性要求概念清楚。另外，耗能元件的设置可以更好地控制损失。缺点在于应用方法不够简化，不确定因素较多。

可见，基于性态的结构抗震设计，实际上是对人们早已认识的“多级抗震设防” 思想的进一步的细化。这一设计思想使抗震设防目标与设计过程直接相联系，设计工程师可以更准确地把握结构在不同的地震动水平下的实际性态，使所设计的结构更加经济合理。

5国内外的研究与应用发展

自基于结构性能的抗震设计理论提出以来，建立以结构功能评价为理论基础的结构设计体系是近几年美国、日本和新西兰等国家的研究课题。美国成立放眼21世纪委员会，其目的是建立新的结构性能设计体系的框架。1995年4月，日本建设省启动了一项3年联合研究开发项目，称为“建筑结构现代工程方法开发”。该项目旨在建立基于性能的结构工程方法以推动技术革新。另外，欧洲国家和拉美国家也在进行此项研究，中国这方面研究还处于起步阶段。

在未来应用方面，美国《洛杉矶性能高规2005》和《旧金山市性能高规2007》已清晰展现了性能设计方法用于高层建筑结构的具体技术框架，可供我国相应规范进行修订时的参考：

（1）在三水准地震作用下，分别从正常使用、生命安全和防止倒塌三个极限状态对结构进行分析和设计，保证结构满足以上三个极限状态的性能目标。

（2）基本设计地震（中震）作用下的结构分析应考虑P-效应、基础刚度、偶然偏心的影响，但取消（或放松）剪重比限值和层间位移限值。

（3）小震作用下正常使用极限状态只在特殊的情况下才要求进行结构计算分析，并应考虑预期地震水平和结构累计损伤程度，可以采用线性反应谱分析方法，也也可以采用时程分析法。

（4）Pushover方法不再适用于高层建筑，应采用三维非线性时程分析方法，荷载组合考虑双向地震作用。结构非线性分析反应的评估应引入能力设计的思想，将结构构件的评估分成三个水平：延性结构复核、有限延性结构复核和完全弹性状态的非延性结构复核。

（5）混凝土结构的弹性模量应考虑开裂、黏性滑移、屈服强化、剪切开裂后的受拉刚化、节点区变形等影响，取其毛截面的0.5倍进行模量折减，或者根据试验数据拟合。

（6）地震时程记录的选取应满足场地特性与统计意义。

（7）非线性分析模型必须经过试验校正。

6结语

基于结构性能的抗震设计理论是以结构抗震性能分析为基础的结构设计，是设计理念上的一次变革，代表了未来结构抗震设计的方法，采用“投资-效益”准则下的抗震性能水准的划分、抗震性能目标的确定以及常用的性能抗震设计方法，将克服基于承载力的抗震设计不能预估结构屈服后的工作性能的缺陷，可充分发挥工程师的主动性，工程师可以根据实际情况与业主的要求及其它条件自主地选择结构性能目标水准、结构措施等。

7参考文献

[1]小谷俊介. 日本基于性能结构抗震设计方法的发展[J]. 建筑结构, 2000,(6):3-9

[2]韩小雷，郑宜，季静，黄艺燕.美国基于性能的高层建筑结构抗震设计规范[J]. 地震工程与工程振动, 2008, 28 (1) : 64- 70

[3]孙俊，刘铮，刘永芳.工程结构基于性能的抗震设计方法研究[J]. 四川建筑科学研究, 2005, 31(3):98-101

篇10

在当前经济水平不断提升的过程中，人们对于居住建筑的质量要求越来越高，并且在当前地震灾害频发的导致严重损失和人身伤亡的情况下，就促使建筑行业必须要针对建筑自身的抗震性能进行加强，使得建筑能够在地震灾害下表现出更为优秀的抗震性能，从而达到减少财产损失以及人身伤亡的目的。下文主要针对延性设计在房屋结构中的抗震设计应用进行了全面详细的探讨。

1 抗震设防的目标

根据我国目前的相关抗震规范来看，我国的建筑工程抗震目标主要是以“小震无碍、中震不倒、震不倒、特大震缓倒”来作为一个基本的修建原则，这类原则不仅是现代建筑修建的需要，同时也是我国国情发展的需要，在这一标准之下，我国的建筑抗震性能的到了持续不断的提升。建筑在面临强大地震灾害的情况下，出现倾倒之后所造成的重大伤亡和财产损失是任何国家都无法承受的，而如果建筑能够最大限度的抵抗地震所带来的危害，那么拯救的将是成千上万的人们，挽回大量的经济损失。这就是建筑抗震所必须要达到的一个基本功能，所以现代建筑在进行抗震设计的过程中，务必要以人身安全、财产安全来作为主导，以此为中心来进行设计。而要达到这一目标，仅仅只通过材料提升的方式来加强建筑的强度是无法做到的，必须要通过对延性设计进行强化才能够使得这一目标能够达成。

2 抗震的延性设计

2.1延性的定义

延性主要是形容构件、材料、结构等各个方面的强度在没有发生较大降幅的情况下，所拥有的变形、弹性能力。总体来说，延性自身主要包含了两个方面的性能：首先一个是要能够承受极大的变形力量，并且在承受这一变形力量的过程中，其自身的强度不会在期间出现显著的下滑；其次是利用自身所具有的作用力滞回吸收来逐渐消耗能量。通常情况下，结构自身所具有的延性都是利用延性比的方式来呈现，而延性比就是形容结构自身的最大程序变形以及屈服变形这两者的比例，这方面的数据能够明显地反映出构件所拥有的变形能力；而结构所拥有的延性消耗能力强弱则一般是利用位移滞回曲线的方式来体现，当滞回曲线越发饱满的情况下，其自身所具有的耗能能力才能够更加强大。

3 延性在抗震设计中的应用

我国现行抗震规范提出的抗震设防目标，是以两阶段设计来实现的，第一阶段设计保证结构强度要求及隐含的第二水准变形要求，故又称为强度设计；第二阶段设计主要以检验结构防倒塌的变形能力，故通常称为变形验算。延性设计均在第二阶段中加以实现，具体体现如下：

3.1延性设计在砌体结构中的实现

在抗震方面，砌体墙承重结构是最危险的结构形式之一。因为砌体是脆性材料，用砌体砌筑的建筑物整体性差，延性差，并且随着时间的推移，砌体的强度会严重退化，故而在经济条件许可的情况下应避免采用此种结构形式。但事实上在我国砌体结构占了相当大的比重，这是我国的基本国情决定的；而每次大地震中，造成伤亡最惨重的又是这些砌体结构，故研究延性设计在砌体结构中的实现就显得非常的重要。根据汶川地震灾害的分析，强度和平面布置是砌体结构抵抗地震的最首要的两个因素。

在砌体结构中加构造柱和圈梁以在砌体周围形成一个弱型框架体系，用以增加结构的整体延性，能够提高砌体结构的大震下的弹塑性变形性能。这次的汶川大地震也再次证明这一条的合理性，凡是加了构造柱及圈梁的砌体房屋损害就明显的比周围没有加的要轻很多。另外还可以增加增长墙体中的拉筋，利用一些延性好的材料如钢丝网、钢薄板、纤维（如碳纤维、玻璃纤维等）与砌体形成一种混和结构以改善原用结构的延性或者直接对砌体施加预应力以改善其延性。

另一个虽非设计措施但对砌体结构抗震更为重要的是要加大对农民自建房房屋的抗震设防的宣传，引导农民自觉的在砌体结构中增加改善砌体结构延性的措施。

3.2延性设计在混凝土结构中的实现

在混凝土框架、框架-剪力墙及剪力墙结构中抗震的延性设计主要是通过概念设计及抗震构造措施来实现的。比如概念设计里的强柱弱梁、强剪弱弯、强节点强锚固弱杆件、强压弱拉等以及抗震构造措施里的限制轴压比、纵筋最大配筋率、约束箍筋及配箍形式、限制混凝土受压区的相对高度等，这些在我国的抗震规范、混凝土规范及高规中以及不少书、论文中都有详细的阐述，这里就不再一一重复。应该引起注意的是汶川地震中大量出现的“强梁弱柱”、“柱铰”破坏机制，极少出现“梁铰”，说明由于楼面作用大，框架结构的强柱弱梁机制很难做到，应对框架结构的强柱弱梁机制保证措施进一步研究。

3.3基于性能的位移抗震设计

在对延性设计进行设计应用的过程中，务必要从两个主要的方面来进行考虑，首先一个就是要确定延性自身所具有的确定性设计，而另外一个就是延性所具有的非确定性设计。确定性设计的研究工作主要就是形容实如何将建筑自身的延性进行数字量化，从而使得延性能够进行极为精确的计算。而在这一方面，我国有大量建筑行业的学者都进行了深入的研究，但是其总体结果并不能让人满意。所以，我国目前主要的建筑延性设计还是以非确定性延性设计作为主导。但正如地基基础的设计已经从强度设计即以力为主的设计转变为以变形设计为主一样，基于位移的抗震延性设计是未来必然的抗震设计方向。近十年来不少人在这方面做了不少有益的探索与研究，现在比较统一的主要有三个方法：按延性系数设计的方法、能力谱方法和直接基于位移的方法。

4 结语

综上所述，在对大量理论进行全面详细的分析以及对地震实际损害进行考察之后，我们必须要清晰的认识到：决定建筑物体是否能够在地震灾害下拥有更好的抗震性能，其关键因素就在于建筑的延性。而目前我国在进行建筑抗震延性设计的过程中，还是应当把不确定性的延性设计作为主流的设计方式。而延性设计在现代建筑工程的建树为我国的建筑抗震体系提供了良好发展方向。■

参考文献

篇11

Existing buildings with light steel structure design and application

Abstract: layer for steel structure is now gradually spread of form of houses with layer and transformation, in such aspects as technology, economy and security than concrete structure has more obvious advantages.This paper introduces the research status and development of layer for steel structure,for the design and application of existing buildings with light steel structure puts forward my own view.

Key words:existing buildings Add layer building

seismic performancecalculation model

中图分类号：TU352 文献标识码： A

既有建筑加层改造在我国的发展及应用

上世纪70年代我国的房屋加层改造技术迅速发展起来，全国各地都纷纷展开加层改造的实践。既有建筑增层改造后既美观大方、装修考究，又风格新颖、立面错落有致，具有时代感。在全国各地开展的房屋增层工程实践中，出现了一批杰出的、有代表性的、建筑设计和结构设计独具匠心的工程，其中部分加层工程统计见表 1.1，

表1.1部分加层工程实例

序号 工程名称 原建筑 加层建筑

1 保定市电力学校综合楼 4 层砖混 1层门式刚架结构

2 北京京西宾馆 2 层框架 1层钢框架

3 新乡百货大厦 4层 4层组合网架架

5 郑州某大学食堂 2层框架 1层刚框架

6 保定电力学校学生宿舍楼 4 层砖混 1层门式刚架结构

7 华北电力学院教学楼 4 层砖混 1层门式刚架结构

8 北京城建集团总公司办公楼 6层框架 增至12层

既有建筑轻钢整层结构的优越性

钢结构加层是目前逐步被推广的一种房屋加固与改造形式，在技术、经济以及安全性等方面较混凝土结构具有明显的优点：

(1)钢结构建筑采用先进的设计和加工工艺以及大规模的生产方式，所以可大大地降低造价。同时由于安装简单迅速而节省大量的施工费用，有效地缩短了工期。并使企业或开发商得以更快投产见效，有效地缩短了工期，

(2)钢结构加层形式多样，建筑内部空间宽敞，可以更好地满足建筑上大开间、灵活分隔的要求，又可灵活布设各种工业管线，且可以保持原结构的布置不变，很好的与周围环境相协调。

(3)采用钢结构加层在施工期间不影响旧房屋的正常使用，避免了由于施工带来的旧房屋的停止使用，造成的经济损失。

(4)采用钢结构加层不需要购置新地，很好地节约了土地面积，大量节省了征地费、拆迁费、减少住户搬迁的安置费。

(5)抗震性能好相对于混凝土结构，钢结构重量轻，且具有很好的延性，能够很好地吸收地震能量，有效地减小了地震力，从而保证了房屋结构的安全。

(6)相对于混凝土结构施工而言，在施工过程中钢结构建筑基本上没有建筑垃圾产生，施工过程中噪音污染微小，对周边居民的生活和工作基本上不产生影响。同时钢结构建筑便于拆卸、回收，可实现重复利用等优点，这些都完全符合国家对建筑环保节能的要求及理念。

既有建筑轻钢整层结构在我国的研究概况

随着增层技术在我国房屋增层与改造中的应用，与之相关的技术问题的研究越来越受到工程界的普遍重视。先后成立了“中国老教授协会全国房屋加层改造技术研究委员会”和“中国工程建设标准化协会建筑物鉴定与加固技术标准委员会”等学术团体[1]，使加展改造工程的经验交流、学术研究日益活跃。

目前我国针对混凝土结构上部加钢结构的代表性研究成果有:

(1)袁文章,何小燕[2，3]以北京某医院的住院楼加层为背景,对钢筋混凝土结构上进行钢结构加层的整体结构的计算方法进行了分析,推导出了整体结构等效阻尼比的公式,并在下部为14层的钢筋混凝土结构,上部为一层钢结构的实际工程中得到了很好的运用。

(2)吕凤伟[4]分析了钢筋混凝土框架结构和钢结构连接节点。对比三类加层连接节点:锚栓生根加层节点,焊接生根加层节点,增大截面生根加层节点。通过拟静力试验和低周反复试验，,提出了适用于混凝土框架结构体系的钢框架加层的加层节点、抗震评估和设计方法。

(3)张 涛,王元清,石永久,麻建锁[5]采用有限元软件ANSYS,对某四层钢筋混凝土框架结构办公楼顶部加两层纯钢框架的抗震性能进行反应谱分析。计算表明,由于加层后结构周期加长,整体框架的底层层剪力变化较小。而且加层设计的同时应进行抗震加固验算,并结合实际工程的需要进行整体结构的耗能减震设计。

(4)王元清,宋 锋,石永久,钱晓键[6]通过建立空间三维有限元模型分析了采用隔震技术的跃层加层框架的动力特性,并用时程分析法对隔震结构及其相应的非隔震结构进行了地震反应分析,得出：铅芯橡胶隔震支座能够明显地减小结构的地震反应。橡胶隔震垫的水平刚度和阻尼对结构地震响应的影响较大。

我国轻钢增层结构进一步研究的问题

建筑轻钢结构增层在国内逐渐获得广泛的应用，显示出很好的技术经济效益和社会效益。但目前设计方法也不够完善，对其进一步发展还存在一些问题，在房屋钢结构加层技术的研究中主要表现在着如下关键问题：

国内外对钢结构加层结5构的破坏机理、抗震性能、抗震薄弱环节等还缺乏深入的研究。对这种由混凝土结构和钢结构所组成的混合结构的破坏机理、抗震性等都还缺乏深入的理论研究，仅靠一些相关行业标准，没有一套统一的标准。

(2)由于钢结构和混凝土结构两种结构的阻尼比不同，在实际工程设计中阻尼比如何取，还缺乏一定的研究。不同的设计人员取值不同，取值比较混乱，没有一个统一的规定。因此就这种混合结构的阻尼比如何取值还有待于深入研究。

(3)钢结构加层后如何能保证混凝土结构和钢结构协同工作也有待于更进一步研究。

为促进轻钢增层结构进一步的发展，还需要加大对其研究的投入，采用钢结构加层后整个混合结构的整体质量、刚度、周期、阻尼比等都发生较大的变化，应该对整个混合结构的整体抗震性能进行分析，最后总结出规律。

结论

在加层中要尽量减少对下部建筑物和地基的影响,钢结构加层作为一项新型的加层技术越来越受到工程界的青睐。但目前我国对这种新型结构的工作性质、破坏机理等关键技术问题研究还不透彻，理论研究远远落后于工程应用，因此必须大力加大对其研究的投入。

参考文献

[1] 骆甜.轻钢加层结构的地震分析与研究[D].[硕士学位论文].合肥:合肥工业大学,2007

[2] 袁文章,何小燕.北京某医院住院楼钢结构增层设计[J].山西建筑,2008,34 ( 8):103～104

[3] 程河山.既有钢筋混凝土框架顶部钢结构加层体系受力分析[D].[硕士学位论文].郑州:郑 州大学,2009

[4] 吕凤伟.混凝土框架顶部钢结构加层连接节点抗震性能试验研究[D].[博士学位论文].南京: 东南大学,2009

篇12

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

一、前言

中国古代建筑以木结构居多．木结构有很多优点，倒如卯榫结合整体抗震、雕粱唾栋艺术纯粹、单体组合空间丰富等；但也有许多致命的缺点，例如取材匮乏、腐朽老化、制作复杂、单体空间单调等。现代钢筋混凝土结构如何合理化、规律化的在古建筑中应用，使现代结构的仿古建筑既保持浓郁的中国古代特色又能摒弃木结构的致命缺点，是值得研究的课题。

二、现代设计中仿古建筑的特点分析

1.现代设计中仿古建筑的概念简述

中国建筑文化历史悠远，形成独特，建筑物造型优美，结构严谨，宏伟中不失细腻，庄严中不失优雅。而“仿古建筑”一词正式起源于20世纪50年代，但直到上世纪末学术界在理论上的探讨, 褒贬不一, 可以说它经历了一个坎坷不平的产生发展和成熟的过程。

仿古建筑形式有广义和狭义之分, 广义的仿古建筑形式是指利用现代建筑材料或传统建筑材料, 对古建筑形式进行符合传统文化特征的再创造。狭义的仿古建筑形式是指利用传统建筑材料, 在特定范围内对古建筑的复原,严格讲属于文物修复范畴。

2.仿古建筑的特点简述

仿古建筑通俗点讲既是用现代的施工工艺体现古代建筑的外形。而我们知道由于古代建筑材料和理论的局限性，古建筑并不存在高层结构；故而现今的仿古建筑多以单层和多层为主。众所周知，现代多层建筑多为砌体结构和框架结构。所以在仿古建筑中以钢筋混凝土结构为主。

（一）中国古代建筑特点体现在使用木材作为主要建筑材料，并保持构架制原则。为了保护木材，表面需加油漆，在长期的发展演变中，中国古代建筑形成独具特色的彩画制度，令世人叹为观止。鉴于木结构的耐火性很差且使用周期短，在现今建筑中已经不提倡使用；而构架制的结构形式和现在的钢筋混凝土框架结构极为相似：传力途径明确，主体的承重结构和围护结构分开。这就说明框架结构是最能体现古建筑精髓的结构形式。这也为室内空间的灵活布局创造了条件。

（二）中国古代建筑中，常用多种多样的罩、挂落、隔扇、屏等自由灵活地分隔室内空间。但彩画制度这一形式在现今的钢筋混凝土结构中也只能通过外贴或喷绘等装修手段才能达到。

（三）中国古代建筑创造并使用斗拱结构形式，斗拱是中国古代建筑体系中所特有的形制，它既是梁和柱之间传递荷载以及承担抗震作用的结构构件，又以其自身优美、华丽的造型而成为建筑的主要装饰构件。集结构功能与装饰功能为一体的精华所在。随着现代结构形式及建筑材料的发展，斗拱这一重要的结构构件应用在仿古建筑中时已经失去了原有的实质性作用，而仅仅作为一种具有观赏性的装饰构件。但是它作为古建筑的代表性构件是不可或缺的。

（四）中国古代建筑组群大多以庭院为组合单位：单体建筑沿周边布置，围合成中间的庭院。这样的庭院整体风格是内向的：内部开敞而富于变化，外观较封闭。按照中国的封建礼制观念，庭院强调中轴对称布局，以突出主体建筑，并求得整体的平衡。正是由于这种理念，古代建筑的单体建筑形式也是高度统一，无论是宫殿、寺庙、住宅等，不论其规模大小，外观体形皆由台基、屋身和屋顶三部分组成。这些特点难免单调，也在一定程度上限制了古建筑的多样性，而古代建筑师则从建筑组群沿轴线作多层次的纵身布局，从而使庭院变化丰富多彩的。而在古代园林的设计中这些特点并不明显，原因是中国古代园林建筑以“师法自然”为原则，极尽自由灵活之能事。这才有了现在我们熟知的各式园林。

三、现代设计在仿古建筑中的应用

仿古建筑中应尽可能的以现在设计方式来使得各个方面的特点得到显示。中国古建筑中以明清时期的苏式园林古建最具代表性，也最为人们熟知；所以在仿古建筑形式中以仿明清苏式古建为主。仿古建筑的主受力构件大体可分为：柱、梁、桁、檩、椽。传力方向为：屋面椽檩桁梁柱；途径明确，受力简单。笔者将以一个简单的仿古建筑设计做出分析。

1.景点的整体规划

如图1，该景点是为纪念一个上古凰落架”的传说依山而建。简单地分为两个标高平台。

首层平台是一个小型的游园，二层平台是围绕一颗老梧桐树的纪念游园。两个高差所形成的两个立面采用汉阏组合造型，第一立面两组组合，中间设神道，通过神道台阶上至第一层游园平台，该平台采用对称手法完成以铺装、落差广场、旱地喷泉等要素组合的休闲广场；第二立面一组组合，中间设过门阀门，阕门两侧分列两组阁和宫墙，通过阕门上至二层纪念平台。该平台上设纪念亭和老梧桐树遥相对应。其间夹杂绿化、铺装、廊道、水池等园林设计因素。

2.单体设计

如图2，汉阕的造型古朴刚劲，别名凤阕，能够很好地突出该景点纪念。凤凰落架”的古老传说。将单体的阗分体量大小，前后不一地组台在一起形成立面造型就要求单体的阔比例及大的构件仿古特点明显，且利于现代结构施工。

设计中通过对古代汉阋造型有选择取舍，强调大形体的同时忽略某些结构细部，尽量通过小型装饰构件体现古朴的昧道。单闫分上下两层檐，中间是空口回音腔体，内置风铃致枚，每当山风吹过铃声清脆引人寻觅。戗脊、覆瓦条等构件粗拙刚劲．线条挺拔。双层阕顶面覆墨绿琉璃平瓦，其余外露面铺青灰陶土砖。阕体正面中间置古式青铜浮雕。总体组合色调以青灰的阕墙、青灰的铺装地面、墙上铜制金属花箍、古松柏、红绿的花草构成既庄重又活泼的纪念场所。单体组合方面通过阕体的高低、前后错落，材质的转换，横向竖向线条的对比，墙体古式花盆的点缀形成单体的统一，丰富的多角度观感组合立面。

3.结构分析

如何用现代钢筋混凝土结构百分之百解决建筑设计的思路，在基础承载、基础形式、墙体形式、阕头形式、细部构件等方面分别对待，既要考虑安全合理．又要考虑经济实用。由于该地盛产石灰石，所以在基础和墙体上采用了M7．5水泥砂浆浆砌MU20石灰石，在围头标高范围内采用了内部框架，两层檐板和竖向腔板从框架梁上以折板的形式挑出，板厚100 mm，壬10配筋，根部由于双层板厚承载剪力不是问题，主要荷载考虑板自重、瓦板重量、风荷载、雪荷载。内部框架柱基础伸人浆砌石灰石满足锚固，并每隔800mm环形拉结一道框架梁，框架梁内侧挑出基础板，上浆砌石灰石作为压载。且为防止风的侧向力，必须在框架基础上砌够足够压载的石灰石，防止阕头的侧倾。其余戗脊等构件按照加工尺寸，用细石混凝土9号铅丝做骨架，壁厚15 mm，预制后，焊接在相应位置的预埋铁件上。外露装饰分90采用铺装、抹面涂料、斩假石等做法。

四、结束语

通过对现代设计在仿古建筑中的应用案例分析，对现代结构的仿古建筑借助古老传说的优美意境，和谐地与景观规划有机地融为一体有了浅显的认识和大胆的尝试。该景点建筑建成后，给人以建筑总体布置。彰显雄浑大气，单体建筑突出沉稳厚重，细部装饰刻意精雕细琢的感觉，是谓成功的现代设计思路，同时也成为人们在闲暇时观赏、游览、休闲、散步的理想场所

参考文献：

[1]牛毅胜 浅析现代设计在仿古建筑中的应用 [期刊论文] 《山西建筑》 -2007年28期

[2]张向东 肖胜利 夏琪谷 洪勋 马学 仿古建筑地震灾后重建施工技术 [期刊论文] 《施工技术》 ISTIC PKU -2011年6期

[3]张福萍 仿古建筑结构设计实例简介 [期刊论文] 《煤炭工程》 PKU -2003年9期