土建结构抗震现状分析及研究

毕业设计（论文）

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指导教师：

北京交通大学远程与继续教育学院

2015年5月

毕业设计(论文)承诺书与版权使用授权书本人所呈交的毕业论文是本人在指导教师指导下独立研究、写作的成果。除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京交通大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

本毕业论文是本人在读期间所完成的学业的组成部分，同意学校将本论文的部分或全部内容编入有关书籍、数据库保存，并向有关学术部门和国家相关教育主管部门呈交复印件、电子文档，允许采用复制、印刷等方式将论文文本提供给读者查阅和借阅。

论文作者签名：_________________ ______年_______月______日

指导教师签名：_________________ _______年_______月______日

毕业设计(论文)成绩评议

毕业设计(论文)任务书

本任务书下达给： 2011 级人力资源管理专业学生郭超设计（论文）题目：某企业培训研究

一、毕业设计（论文）基本内容

二、基本要求

三、重点研究的问题

四、主要技术指标

。

五、其他要说明的问题

下达任务日期：年月日要求完成日期：年月日指导教师：

开题报告

题目：

学生姓名：学号：年月日

一、文献综述

填写说明：指根据论文题目查阅参考文献，通过文献的阅读写清该课题内容的国内外研究与应用现状、基本研究方法、当前存在的问题、发展动向，进而引出开展本设计（论文）研究的内容、意义、必要性和价值等（页面大小可以根据字数多少调整）。请删除填写说明

二、选题的目的和意义

三、研究方案（框架）

填写说明：写明研究所用的理论基础、研究方法、研究步骤、预期成果（效果）等。（页面大小可以根据字数多少调整）请删除填写说明

四、进度计划

五、指导教师意见

填写说明：查阅资料是否全面，提出的研究方案和计划进度是否可行，还有什么需要注意和改进的方面，是否同意按学生提出的计划进行等。请删除填写说明

指导教师：

年月日

中期报告

题目：

学生姓名：学号：

一、进展情况

二、指导教师意见

指导教师：

年月日

结题验收

一、完成日期

二、完成质量

三、存在问题

四、结论

指导教师：

年月日

摘要

由于地震破坏威力巨大且难以预测，成为当前人类面临的巨大自然灾害之一。地面建筑由于与大地直接相关，因此成为地震灾害的直接威胁对象。思考如何确保地震作用下的建筑安全是当前土木工程领域研究的热点问题。本文以土建类建筑为主要研究对象，首先对于当前应用较为成熟的结构抗震理论现状进行了研究与阐述，在此基础上通过总结以汶川、玉树地震为代表的不同结构类型建筑地震震害现状，就主要震害现象产生的原因进行了研究分析，最后针对不同结构类型提出了有针对性的土建结构抗震措施。对于从概念上把握土建结构抗震设计与施工具有较好的参考意义。

关键词：土建结构；抗震；震害现状；措施

ABSTRACT

ABSTRACT:As a result of the earthquake damage of powerful and difficult to predict, become one of the greatest natural disasters faced by human beings at present. The buildings on the ground as directly related to the earth, thus becoming a direct threat object of earthquake disaster. How to ensure the safety of buildings under earthquake action is the current hot research topic in the field of civil engineering. In this paper, the civil engineering construction as the main research object, first for the mature application of the structural seismic theory present situation to carry on the research and discussion, on the basis of the summary of different types of buildings in Wenchuan, Yushu earthquake as the representative of the earthquake situation, the reason is the main earthquake damage phenomenon are analyzed, finally, according to the different structure types are proposed in view of civil engineering structure seismic fortification measures. To grasp the good reference for design and construction of seismic structure from the concept.

KEYWORDS：Civil engineering structure; seismic damage; present situation; measures

目录

摘要 (x)

ABSTRACT (xi)

1绪论 (1)

1.1研究背景及意义 (1)

1.2国内外研究现状 (1)

1.3本文主要研究框架 (4)

2.结构抗震理论现状 (5)

2.1地震作用的基本特征 (5)

2.2结构抗震设计方法 (5)

2.2.1静力法 (5)

2.2.2反应谱法 (6)

2.2.3基于反应谱和构造保证延性的设计方法 (6)

2.3结构抗震能力的主要影响因素 (7)

2.3.1建筑结构的场地选择 (7)

2.3.2建筑结构的设计 (8)

2.3.3建筑结构的原材料 (8)

2.3.4建筑结构的施工质量 (8)

3.土建结构地震震害现状 (9)

3.1砌体结构震害现状 (9)

3.2框架结构震害现状 (10)

3.3剪力墙结构震害现状 (11)

3.4框架一剪力墙结构震害现状 (12)

4.土建结构抗震措施研究 (14)

4.1砌体结构抗震措施 (14)

4.2框架结构抗震措施 (15)

4.3剪力墙结构的抗震措施 (16)

4.4框架一剪力墙结构抗震措施 (16)

5 结论 (18)

参考文献 (19)

1绪论

1.1研究背景及意义

地震是一种突发式的自然灾害，强地震在瞬时就可以造成山崩地裂、河流改道、房屋倒塌、桥梁塌陷、堤坝溃决、给人民生命财产造成严重的危害。地震引起的建筑物和工程设施的破坏以及由此引发的次生灾害，是导致人员伤亡和经济损失的重要原因。据统计，地球上平均每年发生震级为8级以上、震中烈度11度以上的毁灭性地震2次；震级为7级以上、震中烈度为9度以上的大地震约20次；震级在2.5级以上的有感地震在15万次以上。地震造成的人员伤亡及经济损失异常巨大，给社会经济及人们的心里带来了巨大的负面效应，使人们无法承受。建筑结构抗震性能是确保建筑安全的重要方面，同时当前土木工程领域的重要研究问题。经过近一百多年来的经验累积及相关理论的发展，目前对于常见建筑结构抗震问题已经能够做到很好的解决，但是由于当前设计与施工水平的差异，导致在地震作用下出现的建筑震害问题仍然十分严重。为了最大程度的防止和减少建筑物和构筑物由于地震而造成的破坏，研究切实可行的建筑抗震方法并运用于现代建筑结构中去，使其在未来可能发生的地震作用下保持其设计的性能，对于确保人民生命财产的安全具有重要意义。

1.2国内外研究现状

经过100多年的科学研究和工程实践，结构的抗震设计通过相关学者的经验累积与理论升华经历了以下几个发展阶段：

（1）刚性设计：这种设计是要大大增加结构刚度，使其与基础成为一个刚性整体。在这种设计概念的指导下，结构的高度、跨度和复杂性都受到严格的限制。

（2）柔性设计：与“刚性结构体系”设计相反，“柔性结构体系”设计是减小结构的刚度，这样虽然可以有效的减少作用在结构上的地震强度，但是在大震作用下会由于结构变形过大而导致结构破坏，甚至倒塌；在小震及中震作用下，

又会由于刚度过低而很难满足结构的正常使用要求。

（3）延性设计：这是目前采用较为普遍的设计概念，即适当控制结构的刚度分布，使结构构件在地震时进入非弹性变形状态，以消耗地震能量，保证结构不倒塌。这种结构设计中，所有结构构件集两种功能为一体，即要保证结构的正常使用功能，又要能够在地震发生时具有抗震功能。

（4）结构控制设计：以上的各种设计功能都是通过调整结构构件本身的刚度来抵御地震作用的，而结构控制则是通过在结构上设置控制机构，由控制机构和结构共同来抵御外地震作用。

（5）基于性能的抗震设计：现代地震灾害引起巨大经济损失的新特点，引起了世界各国抗震工程界对现有抗震设计思想和方法进行深刻的反思，人们意识到必须从以往只重视结构安全，向全面注重结构的性能、安全、经济等诸多方面发展。同时，高新技术的发展和人类生活质量的提高，使业主和使用者对建筑结构有了越来越多的性能要求，比如安全性、舒适性、经济性和易维护性等；建筑结构技术的飞速进步以及新的建筑材料、结构体系、设计方法的进一步发展，使得许多不同的建筑目标性能得以实现，因此有必要从性能的观点对现有抗震设计思想和方法进行反思，于是在上世纪90年代初美国科学家提出了基于性能的设计思想（PBSD）。基于性能的抗震设计思想使得设计出的结构在未来地震作用下能够维持所要求的性能水平，结构的性能目标（应力水平、荷载、位移、极限状态、目标损伤指标）不被超越。PBSD实现了结构性能水准、地震设防水准和结构性能目标的具体化，使得抗震设计从宏观定性的目标具体量化到多重目标的过渡，设计者可以针对不同设防烈度、场地条件及建筑的重要性采用不同的性能目标和抗震措施。基于性能的抗震设计思想是建筑结构抗震设计的一个重要发展，代表着未来结构抗震设计的发展方向。

从上述各阶段关于结构抗震设计的发展可以看出，伴随着人们对于建筑遭受地震震害特点的分析，越来越注重于通过结构设计中的概念设计进而进行整体结构的抗震设计。从以往的以提高建筑整体刚度来抵御地震作用，逐渐转变为通过对于结构构件及关键节点的加强或者释放，来达到吸收地震能量，减少地震人们生命财产的威胁。

近年来，相关学者通过试验与理论分析，对于土建结构抗震提出了一些抗震

设计方法。主动控制结构抗震设计：主动控制的抗震效果较好，但由于需要通过外部作动器向结构输入控制能量，因此经济费用高；目前在中国，研究主要以理论分析、数据模拟为主，研究内容主要分为主动控制算法和主动控制装置两块，常用的主动控制装置有主动控制调谐质量控制系统、主动控制调谐质量阻尼控制系统、主动锚索控制系统、主动支撑系统等，比如，应用于高层建筑结构控制中的组合抗震消能支撑杆系，这种带有调谐质量阻尼器的结构，与高层结构主体相互连接，当结构承受地震作用时，能够通过这种耗能支撑显著吸收结构地震能量，降低结构层间位移。基础隔震与被动控制设计均利用附属结构或设备，以此改变结构的整体模态，特别是模态阻尼，实现主结构的抗震效果。由于基础隔震与被动控制设计不需要外部能源，比较易于在工程上实现，因此理论研究与工程应用较为广泛。但由于采用附属结构的基础隔震与被动控制技术，它是在原主体功能结构设计完成后，需对其某种动力反应加以限制时而设计附属控制结构的，没有将结构的功能体系与控制体系作为一个整体进行一体化设计，因此在工程应用上有局限性。

1.3本文主要研究框架

2.结构抗震理论现状

2.1地震作用的基本特征

（1）振动破坏

地震波是震源地释放的一种能量，它是以弹性波形式向外传播。地震波造成的地面振动，通过基础传到地面以上，导致建筑物的振动。通常来说，建筑是按静力条件进行设计和建造的，很少考虑振动影响。在振动作用下，有一定的弹性振动限度，当地震造成的振动强度超过这个极限时，会造成不可恢复的破坏。

（2）地基失效引起的破坏

在强烈振动作用下，会使地基部位的松散粉、细砂层发生液化，从而地基失去承载能力。根据建筑抗震规范2010版的说明：多遇地震为50年超越概率约为63%;抗震设防烈度为50年超越概率约为10%的地震烈度;罕遇地震为50年超越概率为2%-3%。第3.10.3条条文说明：多遇地震的理论重现期为50年，设防地震为475年，罕遇地震的7度约为1600年，9度约为2400年。本文主要研究的是罕遇地震7度烈度下的建筑抗震情况。

2.2结构抗震设计方法

2.2.1静力法

静力法产生于20世纪初期，是最早的结构抗震设计方法。上世纪初前后在日本浓尾、美国旧金山和意大利Messing的几次大地震中，人们注意到由地震产生的水平惯性力对结构的破坏作用，提出把地震作用看成是作用在建筑物上的一个总水平力，该水平力取为建筑物总重量乘以一个经验性的地震系数。意大利都灵大学应用力学教授Panetti建议，一层建筑物设计地震水平力为上部结构重量的1110,2层和3层取上部重量的1/2。这是最早的将水平地震作用定量化的建筑抗震设计方法。日本关东大地震后，1924年日本的“都市建筑规范”首次增设的抗震设计规定，取地震系数为0.10。1927年美国UBC规范第一版也采用静力法，地震系数也是取0.1。

用现在的结构抗震知识来考察，静力法没有考虑结构的动力效应，即认为结构在地震作用下，随地基作整体水平刚体移动，其运动加速度等于地面运动加速度，由此产生的水平惯性力（即建筑物重量与地震系数的乘积）沿建筑物高度均匀分布。考虑到不同地区地震强度的差别，设计中取用的地面运动加速度按不同地震烈度分区给出。

2.2.2反应谱法

根据结构动力学的观点，地震作用下结构的动力效应，即结构上质点的地震反应加速度不同于地面运动加速度，而是与结构的自震周期和阻尼比有关。采用动力学的方法可以求得不同周期单自由度弹性体系质点的加速度反应。以结构的地震加速度反应为纵坐标，以体系的自震周期为横坐标，所得到的关系曲线称为地震加速度反应谱，以此来计算地震作用引起的结构上的水平惯性力显然更为合理，这即是反应谱法。对于多自由度体系，可以采用振型分解法来确定地震作用。

反应谱法的发展与地震地面运动的记录直接相关。1923年，美国研制出第一台强震地震地面运动记录仪，并在随后的几十年间成功的记录到许多强震记录，其中包括1940年的Elcentro和1952年的Taft等多条著名的强震地面运动记录。1943年Biot发表了用实际地震记录求得的加速度反应谱。20世纪50—70年代，以美国的Housner,Newmark和Clough为代表的一批学者在此基础上又进行了大量的研究工作，对结构动力学和结构工程学的发展做出了重要贡献，奠定了现代反应谱法抗震设计的理论基础。

然而，静力法和早期的反应谱法都是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的地震作用效应。当遭遇超过设防烈度的地震作用时，结构将进入弹塑性状态，这种方法显然无法应用。同时，在由静力法向反应谱法过渡的过程中，人们发现短周期结构的加速度谱值比静力法中的地震系数大1倍以上。这使得地震工程师无法解释以前按静力法设计的建筑物如何能够经受得住强烈地震的作用。

2.2.3基于反应谱和构造保证延性的设计方法

为解决由静力法向反应谱法的过渡问题，以美国UBC规范为代表，’通过地震作用降低系数R将由反应谱法得到的加速度反应值a二降低到与静力法中的水

平地震相当的设计地震加速度。

地震作用降低系数R对延性较差的结构取值较小，对延性较好的结构取值较高。尽管最初利用地震作用降低系数R将加速度反应降下来的做法只是经验性的，但人们己经意识到应根据结构延性性质的不同取用不同的地震作用降低系数。这是考虑结构延性对结构抗震能力贡献的最早形式，然而对延性重要性的认识却经历了一个长期的过程。在确定和研究地震作用降低系数的过程中，Housner 和Newmark分别从两个角度提出了各自的看法。

Housner认为考虑地震作用降低系数的原因有：每一次地震中可能包括若干次大小不等的较大反应，较小的反应可能出现多次，而较大的地震反应可能只出现一次;此外，某些地震峰值反应的时间可能很短，震害表明这种脉冲式地震作用带来的震害相对较小。基于这一观点，形成了现在考虑地震重现期的抗震设防目标。

随着研究的深入，Newmark认识到结构的非弹性变形能力可使结构在具有较小的屈服承载力的情况下经受更大的地震作用。由于结构进入非弹性状态即意味着结构出现损伤和遭受一定程度的破坏，基于这一观点，形成了现在的基于损伤的抗震设计方法，并促使人们对结构的非弹性地震反应的研究。而进一步采用能量观点对此进行研究的结果，则形成现在的基于能量的抗震设计方法。

然而由于对结构进行非弹性地震反应分析的困难，因此只能根据震害经验采取必要的构造措施来保证结构自身的非弹性变形能力，以适应和满足结构的非弹性地震反应需求。而在结构的抗震设计中仍是采用小震下按弹性反应谱计算的地震作用来确定结构的必要承载力。

与考虑地震重现期的抗震设防目标相结合，基于反应谱和构造保证延性的设计方法曾一度成为各国抗震设计规范的主要方法。应该说这种设计方法是在对结构的非弹性地震反应尚无法准确预知的情况下的一种以承载力设计为主的方法。

2.3结构抗震能力的主要影响因素

2.3.1建筑结构的场地选择

地震对建筑物的破坏，情况各异，其中之一则为建筑过程场地选择不当造成的，比如地震时由于山崖崩塌、地层陷落、断层错动、河岸滑坡等地面严重变形

所造成的建筑物坍塌。针对此种情况，在选择建筑场地时，首先要详细勘察地形、地质，选择对抗震有利的地段。

2.3.2建筑结构的设计

在建筑结构的抗震设计中，要确保结构平面布置时结构的刚心和质心相重合，以避免或减小地震所产生的扭转效应；平面布置不规则的建筑结构，要注意偏离结构刚心远端抗震墙或框架柱承载力的验算。此外，建筑立面应尽量避免头重脚轻，尽可能降低结构重心；出屋面建筑部分要确保高度适当，不要过高，以减小地震带来的鞭梢效应的影响。

2.3.3建筑结构的原材料

地震对建筑结构的破坏作用与建筑结构的质量大小成正比。也就是说。在相关条件一致的情况下，建筑结构质量越大，地震产生的破坏作用越大；反之，则震害越小。因此，在建筑结构中的墙体、隔断、框架、围护墙、楼板及屋而构件中，我们往往采用能显著改善抗震性能的轻质材料，诸如硅酸盐砌块、多孔砖、加气混凝土板、陶粒混凝土、瓦楞铁空心塑料板材等。

2.3.4建筑结构的施工质量

施工质量是影响结构抗震能力的一个不容忽视的重要因素，它对建筑结构的影响是极其深远的。在整个施工过程中，任何一个环节，如施工所造成的截面几何特征、材料性能的变动；混凝土浇筑质量、砂浆强度、延性构造措施等的变动；诸如此类的施工质量问题，都可能对建筑结构的抗震性能造成重要影响。

建筑结构抗震设计课后习题答案

武汉理工大学《建筑结构抗震设计》复试 第1章绪论 1、震级和烈度有什么区别和联系？ 震级是表示地震大小的一种度量，只跟地震释放能量的多少有关，而烈度则表示某一区域的地表和建筑物受一次地震影响的平均强烈的程度。烈度不仅跟震级有关，同时还跟震源深度、距离震中的远近以及地震波通过的介质条件等多种因素有关。一次地震只有一个震级，但不同的地点有不同的烈度。 2.如何考虑不同类型建筑的抗震设防？ 规范将建筑物按其用途分为四类： 甲类（特殊设防类）、乙类（重点设防类）、丙类（标准设防类）、丁类（适度设防类）。 1 ）标准设防类，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用，达到在遭遇高于当地抗震设防烈度的预估罕遇地震影响时不致倒塌或发生危及生命安全的严重破坏的抗震设防目标。 2 ）重点设防类，应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施；但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施；地基基础的抗震措施，应符合有关规定。同时，应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。 3 ）特殊设防类，应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施；但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施。同时，应按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用。 4 ）适度设防类，允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低其抗震措施，但抗震设防烈度为6度时不应降低。一般情况下，仍应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。 3.怎样理解小震、中震与大震？ 小震就是发生机会较多的地震，50年年限，被超越概率为63.2%； 中震，10%；大震是罕遇的地震，2%。 4、概念设计、抗震计算、构造措施三者之间的关系？ 建筑抗震设计包括三个层次：概念设计、抗震计算、构造措施。概念设计在总体上把握抗震设计的基本原则；抗震计算为建筑抗震设计提供定量手段；构造措施则可以在保证结构整体性、加强局部薄弱环节等意义上保证抗震计算结果的有效性。他们是一个不可割裂的整体。 5.试讨论结构延性与结构抗震的内在联系。 延性设计：通过适当控制结构物的刚度与强度，使结构构件在强烈地震时进入非弹性状态后仍具有较大的延性，从而可以通过塑性变形吸收更多地震输入能量，使结构物至少保证至少“坏而不倒”。延性越好,抗震越好.在设计中，可以通过构造措施和耗能手段来增强结构与构件的延性，提高抗震性能。 第2章场地与地基 1、场地土的固有周期和地震动的卓越周期有何区别和联系？ 由于地震动的周期成分很多，而仅与场地固有周期T接近的周期成分被较大的放大，因此场地固有周期T也将是地面运动的主要周期，称之为地震动的卓越周期。 2、为什么地基的抗震承载力大于静承载力？ 地震作用下只考虑地基土的弹性变形而不考虑永久变形。地震作用仅是附加于原有静荷载上

高层混凝土住宅建筑抗震结构设计研究

高层混凝土住宅建筑抗震结构设计研究 摘要：在现代城市化发展进程日益推进的带动下，建筑事业实现了高效的发展。在众多的建筑工程项目中，要属高层建筑项目增长的速度最快。近几年，高层建 筑项目犹如雨后春笋一般，实现了持续性的增长。在一定程度上，促进了人们生 活品质的升级发展。同时，人们对高层混凝土建筑的质量问题关注度也日益提升，尤其是在目前地震频发的社会环境下，人们对高层混凝土建筑的抗震性要求逐渐 提高。因而，对于我国的建筑事业来说，提高对高层混凝土建筑抗震结构的设计 水准成为了目前最为重要的现实任务。那么，为了更好的提升高层混凝土建筑抗 震结构的设计水准，就需要高层混凝土建筑的施工设计单位有效的把握具体的施 工设计原理，提高设计技术水平，切实的提升高层混凝土建筑的抗震性。从而满 足广大人民的现实要求，降低高层混凝土建筑受地质灾害影响发生坍塌等安全事 故的几率，保障建筑事业的稳步发展。 关键词：高层建筑；混凝土结构；抗震性能；设计 1 高层建筑抗震设计的作用 高层建筑设计过程中不能轻视抗震设计方面。对比普通建筑，高层建筑的构造、规模、具体构件都呈现出明显的不同。如果高层建筑设计、施工质量不达标，将造成难以挽回的损失。所以，设计环节必须注重设计标准满足国家及行业标准。抗震设计的结构延性、刚度最终决定高层建筑工程整体质量，必须重视高层建筑 中的抗震设计。 2 地震对高层混凝土住宅建筑的影响 地震对高层混凝土住宅建筑影响较大，具体表现为：第一，破坏建筑结构体系，以钢框架填墙结构而言，当地震发生后，建筑物内平面框架主体会被破坏， 并且在这一破坏力的作用下，窗口会出现短柱性破坏情况；第二，破坏建筑物刚度，以平面形状不对称结构为例，在地震发生后建筑物极易出现扭曲情况，并且 很多设计未对地基等情况进行综合分析，没有制定有效的设计方案；第三，破坏 建筑物地基，若建筑物所在场地存在软土层，则会出现土体液化情况，对高层建 筑物造成严重影响，出现下沉等问题，建筑物沉降问题严重，一旦发生地震，会 出现墙体裂缝情况。 3 高层混凝土建筑结构中抗震设计的主要机理 3.1 隔震 高层混凝土建筑结构隔震设计，主要是指在高层混凝土建筑的下部，设置相 应的隔震层。该隔震层在地震的作用力下，产生相应的水平变化，让地震的作用 力不会影响到上部的高层建筑。在一定程度上，它能够让高层混凝土建筑的上部 建筑物与地基之间的共振减少，吸收更多的振动能量作用。对于隔震的主要构件，分为三个部分。①铅制的缓冲性构件。该构件主要是利用纯度较高的铅材料，在经过塑性变形后制成的构件；②钢制的缓冲性构件。该构件主要是对钢材料进行塑性变形后制成的构件，能够起到衰减震动的效果；③叠层式橡胶，它是一种把钢板与厚度数为毫米的一些橡胶重叠交互接合，在压力与热的施加下制成的弹性 较高的构件。它能够防止地基出现共振情况，能够让高层混凝土建筑抗震结构保 持着垂直状态。 3.2 减震 在高层混凝土建筑结构的抗震设计中，减震主要的方式有三种。①消能减震。该减震方式主要是利用高层混凝土建筑结构的附加阻力值，当阻力值达到至高点

建筑结构抗震设计的研究

建筑结构抗震设计的研究 发表时间：2018-09-18T16:24:34.330Z 来源：《基层建设》2018年第23期作者：张智民 [导读] 摘要：近年来我国地震频发，强烈的地震造成人身伤亡和财产的巨大损伤，所以建筑结构的抗震设计也越来越受人们所关注。 广州地铁集团有限公司 摘要：近年来我国地震频发，强烈的地震造成人身伤亡和财产的巨大损伤，所以建筑结构的抗震设计也越来越受人们所关注。目前，建筑结构抗震设计研究已成为土木工程行业中的研究前沿，随着近年来新型建筑材料不断涌现，在建筑结构设计方法与应用上出现了很多新思路，新方法，并在传统的抗震设计基础上引入了一些新理念，设计了很多刚度大、耗能能力强的结构体系和结构构件。本文就当前一些最新的研究作一些简述。 关键词：建筑结构；新型建筑材料；抗震设计；刚度；耗能 1 引言 建筑结构在地震作用下会产生振动，过大的结构振动现象不仅会影响到结构物的正常使用，还会造成主体结构的破坏、甚至倒塌。有时虽然主体结构未破坏，但由于建筑饰面、装修或非结构配件、室内昂贵仪器、设备的破坏而导致严重的损失。为了保护人类生命财产的安全，减轻地震灾害，全国地震工程科技人员致力于提高建筑抗震能力的研究，已经形成一套较为完整的抗震设计理论。这种抗震设计理论建立在传统抵御地震灾害思想的基础上，主要是通过增加结构本身的强度、刚度或延性的办法，使所设计的建筑达到“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防目的。传统的抗震理论虽然在很多情况下非常有效，但仍然存在较大的局限性[1]。 2 结构抗震设计应注意的问题 2.1选择有利的抗震场地 选择对建筑抗震有利的场地。首先人们常常看到在具有不同工程地质条件的场地上，建筑物在地震中的破坏程度是明显不同的。地震造成建筑物的破坏，除地震动直接引起的结构破坏外，场地条件也是一个重要的原因。因此，应选择对建筑抗震有利的地段，应避开对抗震不利地段，如软弱场地土，易液化土，条件突出的山嘴，高耸孤立的山丘，非岩质陡坡、采空区、河岸和边坡边缘，场地土在平面分布上的成因、岩性、状态明显不均匀等地段；当无法避开时，应采取适当的抗震加强措施，应根据抗震设防类别、地基液化等级，分别采取加强地基和上部结构整体性和刚度、部分消除或全部消除地基液化沉陷的措施。 2.2 抗震的建筑平面和立面布置的选择 （1）建筑形状力求简单规则，平立面不出现凹角的结构。体型简单和规则的建筑，受力性能明确，设计时容易分析结构在地震作用下的实际反应及其内力分析，且结构细部的构造也易于处理。所以这类结构遭遇地震后其震害相对都较轻。反之，建筑体型不规则，平面上曲出凹进，立面上高低错落。易于形成刚度和强度上的突变，引起应力集中或变形集中，也容易形成薄弱环节，往往造成比较严重的危害。 （2）建筑的平、立面刚度和质量分布力求对称。因为不对称结构由于地震作用引起的扭转作用十分明显，在设计时应采取加强措施；周边构件的强度和刚度不对称，布置时应在总体上减小刚度偏心，计算时要充分估计薄弱侧的较大位移及构件的内力和变形。 （3）建筑的质量和刚度变化要均匀。建筑的质量和刚度沿竖向分布往往是不均匀的。 2.3 合理的抗震结构体系选择 合理的抗震结构体系，首先应根据建筑的重要性、设防烈度、房屋高度、场地、地基、材料和施工等因素，结合技术、经济条件综合考虑抗震结构体系。其次，还应该设计多道抗震防线。避免因部分结构或构件破坏而导致整个体系丧失抗震能力或对重力的承载能力。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起来协同丁作。一般情况下，应优先选择不负担重力荷载的竖向支撑或填充墙，或选用轴压比不太大、延性较好的抗震墙等构件，作为第一道抗震防线的抗侧力构件。框架—抗震墙结构体系中的抗震墙、处于第一道防线，当抗震墙在一定强度的地震作用下遭受可允许的损坏，刚度降低而部分退出工作并吸收相当的地震能量后，框架部分起到第二道防线的作用。这种体系的设计既考虑到抗震墙承受大部分的地震力。对于强栓弱梁型的延性框架。另外，该抗震体系还要具备必要的强度，良好的变形能力和耗能能力以及合理的刚度和强度分布，避免因局部削弱或突变形成薄弱部位。最后，要选择合适的材料，减轻结构自重。 2.4 合理的建筑结构参数设计 结构主要靠延性来抵抗较大地震作用下的非弹性变形，因此，地震作用下，结构的延性与结构的强度具有同等重要的意义。为了使钢筋混凝土结构在地震引起的动力反应过程中表现出必要的延性，就必须使塑性变形更多地集中在比较容易保证良好延性性能或者具有一定延性能力的构件上参数设计是进行地震作用和房屋各构件的地震响应计算，包括各墙柱梁板承载力和变形计算。开始计算前，应根据高层结构的实际工作状况，建立正确的计算模型，根据概念设计做必要的简化计算与处理。 3结构构件的抗震优化设计 在结构延性设计中应保证结构关键构件的延性优于整个结构以保证结构的整体延性性能的要求，因此，在抗震设计中需要对一些延性要求高的部位的结构构件进行优化设计，以保证其良好的延性性能。以下是几种常用的构件的优化设计方案： 3.1框架梁塑性铰外移 传统钢筋混凝土框架梁的塑性铰出现在始于柱面的梁端。将塑性铰从柱面移开一定距离，可以避免梁端钢筋屈服，从而不仅可以避免钢筋屈服后向节点核心区发展，引起粘结破坏，还能改善核心区的性能。如图1所示

浅析建筑抗震结构设计要点及其策略

浅析建筑抗震结构设计要点及其策略 发表时间：2019-09-21T22:48:52.813Z 来源：《基层建设》2019年第19期作者：边思捷 [导读] 摘要：抗震结构设计对建筑结构工程建设具有重要影响，因此为了提升建筑结构的抗震能力以及整个建筑的抗震性能，本文阐述了建筑抗震相关理论及其设计原则，对建筑抗震结构设计要点及其策略进行了探讨分析。 上海原构设计咨询有限公司天津分公司 摘要：抗震结构设计对建筑结构工程建设具有重要影响，因此为了提升建筑结构的抗震能力以及整个建筑的抗震性能，本文阐述了建筑抗震相关理论及其设计原则，对建筑抗震结构设计要点及其策略进行了探讨分析。 关键词：建筑抗震；理论；设计原则；结构设计；要点；策略 1.建筑抗震的相关理论及其设计原则的分析 1.1建筑抗震相关理论分析。主要包括： 1.1.1动力理论。动力理论也称地震时程分析理论，其主要对地震作为一个时间过程，选择有代表性的地震动加速度时程作为地震动输入，建筑物简化为多自由度体系，计算得到每一时刻建筑物的地震反应，从而保障抗震的有效性。 1.1.2拟静力理论。拟静力理论是在估计地震对结构的作用时，仅假定结构为刚性，地震力水平作用在结构或构件的质量中心上。地震力大小等于结构的重量乘以地震系数。 1.1.3反应谱理论。反应谱理论是以强地震动加速度观测记录的增多和对地震地面运动特性的分析，以及结构动力反应特性的研究为基础，是对地震动加速度记录的特性进行分析后的研究成果。 1.2建筑抗震设计原则分析。 1.2.1结构性原则。建筑结构设计要始终保证建筑结构的合理性，从建筑整体布局和整体结构进行考虑，最大限度保证建筑结构的合理性。对于建筑物的布局应考虑平衡和稳定，尽可能减少建筑物的侧向拉力，保证建筑物结构的稳定性。 1.2.2整体性原则。建筑结构设计需要注意建筑的整体合理性。虽然建筑结构设计需要注意相关抗震设计，但在抗震设计过程中还是对建筑整体的合理性给予关注，防止其与相关建筑规范相悖。 1.2.3垂直统一原则。建筑结构设计中的抗震设计时，需要对建筑自身的竖向均匀给予关注，在出现地震时，建筑自身会承担比较大的外力，这时就会使得建筑产生形变。假如建筑自身的竖向设计不均匀，在不均匀的应力影响下，一旦建筑自身强度和刚度出现不足，就会使得建筑产生扭曲，令建筑整体存在形变的可能，使得建筑自身的危险系数持续提升。所以在涉及建筑自身结构抗震时候，需要尽可能保证建筑自身的竖向均匀，针对建筑竖向受力情况给予详尽分析与了解，保证建筑竖向力可以被抑制在合理范围内。另外，还需要保证建筑物中墙柱等承重结构上下保持一致的链接，这样可以令建筑自身的整体性得到提升，令建筑具备吸收地震力的能力，减少地震对建筑结构造成的破坏。 2.建筑抗震结构设计要点的分析 2.1合理选择建筑场地。建筑抗震结构设计过程中，需要选择持力层土壤结构密度，性能好的场地，尽量稳定的土壤组成。作为建筑结构工程的场地，应确保施工场地内的持力层更加均匀地承受上层建筑的负荷。设计人员应避开软土和液化土，采空区和河岸边等相关地段的选址，以避免由于上述地质区域内土壤的密度，硬度和凝结而造成的土壤性能差对地震进行反应的过程。对于一些易发生山体滑坡，泥石流的危害，在设计的时候需要尽可能的避开。同时尽量避免在地震断层带选址，这样才能够提升上部建筑结构对地震灾害作用力的抵抗性能。 2.2严格建筑结构抗震材料的选择。从地震的角度来看，作为建筑材料应该是较轻并保持高强度；部件之间的连接应具有良好的整体性，延展性，并能充分发挥材料的强度。根据这一原理，钢结构最符合抗震材料的要求，多次地震的例子表明，钢结构的抗震性能好，但钢材的成本和维修费用较高。现浇钢筋混凝土结构完整性好，其自身的成本相对较低，抗侧向刚度较大，设计可以保证结构具有一定的延性。但是这种材料也有不可逾越的弱点：当地震长期存在时，在反复的地震荷载作用下，由于裂缝的萌生，构件的刚度下降，混凝土被压碎。组合式钢筋混凝土结构易于施工，但其地震弱点在于框架节点等节点的强度和变形能力低于构件本身的强度，并且预制构件在进行装配的时候会出现次应力，整体结构缺少连续性与整体性；所以这种结构不应该在高烈度地区进行使用。所以在建筑结构进行设计的过程中，为了使得建筑抗震性能得到提升，一定要科学合理的去选择适合该建筑的建筑材料。 2.3科学布局建筑结构平立面体型。建筑抗震结构设计过程中，如果建筑结构布局合理，符合抗震规范要求，就可以有效提升建筑结构抗震能力。建筑结构平面布局是指建筑物体型尺寸设计过程中，在保证功能使用的基础上，合理选择平面规则进行布局，从而保证同一楼层同一建筑楼层刚度一致；同时需要减少建筑物的竖向不平度，使建筑物的竖向刚度变化稳定，避免不同刚度之间的不稳定性。 2.4做好结构参数计算工作。建筑抗震结构设计过程中，需要结合该地区的自然条件，选择合适的地震级别和合理的建筑物抗震策略。根据不同类型结构在地震冲击力作用下的荷载作用力，完成抗震设计参数的选取。采用先进的计算机技术，建立相应的建筑结构抗震计算模型，清晰地计算出建筑物的抗震力，确保选定的抗震等级和抗震策略，以及抗震设计参数还有相关的抗震计算模型能够达到抗震性能需要，确保建筑结构抗震设计过程中的应力合理性和科学性。 3.建筑抗震结构设计策略的分析 3.1充分考虑位移问题。我国建筑抗震结构设计大多以承载力作为基础，而设计人员则采取线弹性方法，对小幅度震动情况下的结构变形力、内力等进行分析，采取组合内力方法，对构件的截面进行验证，以此确保结构的可靠性、稳定性。另外，为了更好地针对基础位移状况实行抗震设计，应该充分了解结构变形情况和配筋之间的关系，有针对性地采取设计方法，当建筑结构进入到抗震阶段后，对其变形力进行细致分析与探讨。 3.2设置多道抗震防线。发生强烈地震后通常会发生多次余震，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。 3.3提升薄弱部位的抗震能力。 3.3.1在强烈的地震影响下，构件并不存在强度安全储备，其实际承载能力是判断薄弱部位的重要依据。

《建筑结构抗震设计》期末复习题

《建筑结构抗震设计》期末考试复习题 一、名词解释 (1)地震波：地震引起的振动以波的形式从震源向各个方向传播并释放能量； (2) 地震震级：表示地震本身大小的尺度，是按一次地震本身强弱程度而定的等级； (3)地震烈度：表示地震时一定地点地面振动强弱程度的尺度； (4)震中：震源在地表的投影； (5)震中距：地面某处至震中的水平距离； (6)震源：发生地震的地方； (7)震源深度：震源至地面的垂直距离； (8)极震区：震中附近的地面振动最剧烈，也是破坏最严重的地区； (9)等震线：地面上破坏程度相同或相近的点连成的曲线； (10)建筑场地：建造建筑物的地方，大体相当于一个厂区、居民小区或自然村；(11)沙土液化：处于地下水位以下的饱和砂土和粉土在地震时有变密的趋势，使孔隙水的压力急剧上升，造成土颗粒局部或全部将处于悬浮状态，形成了犹如“液化”的现象，即称为场地土达到液化状态； (12)结构的地震反应：地震引起的结构运动； (13)结构的地震作用效应：由地震动引起的结构瞬时内力、应力应变、位移变形及运动加速度、速度等； (14)地震系数：地面运动最大加速度与重力加速度的比值； (15)动力系数：单质点体系最大绝对加速度与地面运动最大加速度的比值； (16)地震影响系数：地震系数与动力系数的乘积； (17)振型分解法：以结构的各阶振型为广义坐标分别求出对应的结构地震反应，然后将对应于各阶振型的结构反应相组合，以确定结构地震内力和变形的方法，又称振型叠加法； (18)基本烈度：在设计基准期（我国取50年）内在一般场地条件下，可能遭遇超越概率（10％）的地震烈度。 (19)设防烈度：按国家规定权限批准的作为一个地区抗震设防依据的地震烈度。(20)罕遇烈度：50年期限内相应的超越概率2％~3％，即大震烈度的地震。 (21)设防烈度 (22)多道抗震防线：一个抗震结构体系，有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起来协同作用； (24)鞭梢效应；

浅析高层建筑结构设计的中震设计概念

浅析高层建筑结构设计的中震设计概念 发表时间：2016-06-27T14:51:54.553Z 来源：《基层建设》2016年5期作者：隆凡梅 [导读] 本文主要阐述了中中震设计的原理、设计方法及软件操作，并提出一些个人见解以供参考。 摘要：对于普通建筑物的结构抗震设计，目前我国是以小震为设计基础，中震和大震则是通过地震力的调整系数和各种抗震构造措施来保证的。但是对于较重要的、超高的、超限的建筑物则需要进行中震和大震的抗震计算。本文主要阐述了中中震设计的原理、设计方法及软件操作，并提出一些个人见解以供参考。 关键词：中震设计概念；地震影响系数；荷载 《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001 2008年版)(下简称《抗规》)中对中震设计仅在总则中提到“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防目标，但没有给出中震设计的设计要求和判断标准。 首先我们了解一下现行《抗规》存在几个问题： 1规范未对结构存在的薄弱构件进行分析并作出专门的设计规定，仅对框架类剪切型结构适用的薄弱层作了一些规定； 2在中震作用下，规范仅提出“中震可修”的概念设计要求，没有具体的抗震设计方法； 3“中震可修”的技术经济问题：可修的标准决定工程????造价、破坏损失、震后修复费用。 随着时代的进步，现在的建筑物体型复杂，结构新颖，超高超限越来越多，因此要求对结构进行中震的设计也越来越多。 2 中震设计 2.1 为何要进行中震设计呢？ 《抗规》条文说明1.0.1条指出，对大多数结构，可只进行第一阶段设计（即小震下的弹性计算），而通过概念设计和抗震构造措施来实现“中震可修和大震不倒”的设计要求，但前提是建筑物的体型常规、合理，经验上一般能满足大中震的抗震要求。反之对于一些体型很不好的甚至超限的建筑物，在大震下的结构反应和小震完全不同，不进行相应的中震和大震计算是没法保证结构安全的。 为达到各阶段抗震要求，须对于上述体型异常、刚度变化大、超高超限等类型建筑物进行中震抗震设计，其余类型建筑物建议可按中震抗震进行验算。 2.2 中震设计的基本概念 抗震设计要达到的目标是在不同频数和强度的地震时，要求建筑物具有不同的抵抗能力。中震设计就是为了使建筑物满足该地区的基本设防烈度，即能够抵抗50年限期内可能遭遇超越概率为10％的地震烈度。 中震设计和大震设计都可称为性能设计。基于性能的抗震设计是建筑结构抗震设计的一个新的重要发展，它的特点是使抗震设计从宏观性、规范指定的目标向具体量化的多重目标过渡，业主（设计者）可选择所需的性能目标，而不仅仅是按现行规范通过分项系数、内力调整系数、抗震构造措施等粗略、定性的手段来满足中震和大震的设防要求。针对本工程的结构特点，设定本结构的抗震性能目标。对超限结构而言，利用这些指标能更合理地判断整体结构在中震、大震作用下的性能表现，给超限设计提供可靠的判断依据。 2.3 中震设计的分类 中震设计就是结构在地震影响系数按小震的2.875倍（αmax=0.23）取值下进行验算。目前工程界对于结构的中震设计有两种方法，第一种按照中震弹性设计，第二种是按照中震不屈服设计。 首先明确一点，中震弹性和中震不屈服是两个完全不同的概念，两者所采用的设计方法与设防目的均不相同。中震弹性设计，设计中取消《抗规》要求的各项地震组合内力调整系数，保留材料、荷载等分项系数，对应地保留了结构的安全度和可靠度，结构仍属于弹性阶段，属正常设计。中震不屈服设计，设计中除了地震内力不作调整，同时也取消了材料、荷载等分项系数，对应地不考虑结构的安全度和可靠度，结构已经处于弹塑性阶段，属承载力极限状态设计，是一种基于性能的设计方法。由此可见，中震弹性设计接近于平常的小震弹性设计，而中震不屈服设计则与大震设计同属于基于性能的设计。 3 基本方法及应用 根据中震设计的分类，以下分别阐述中震弹性及中震不屈服的具体设计方法，介绍如何在satwe、etabs、midas等软件中实现中震设计。 3.1 中震不屈服设计 3.3.1 不同抗震烈度下的各级屈服控制 若场地安评报告提供实际的地震影响系数，则应取用所提供的多遇地震、设防烈度地震下相应的地震影响系数，屈服判别地震作用1、2 的地震影响系数可相应插值求得。 3.3.2 SAWTE计算：地震信息中抗震等级均为四级；αmax按表3取值；总信息中风荷载不参加计算；勾选地震信息中的按中震（或大震）不屈服做结构设计选项；其它设计参数的定义均同小震设计。 3.3.3 MIDAS/Gen计算：主菜单→设计→钢筋混凝土构件设计参数→定义抗震等级：四级；主菜单→荷载→反应谱分析数据→反应谱函数：定义中震反应谱，在相应的小震反应谱基础上输入放大系数β即可，β值按表3计算所得；总信息中风荷载不参加计算；主菜单→结果→荷载组合：将各项荷载组合中的地震作用分项系数取为1.0；主菜单→设计→钢筋混凝土构件设计参数→材料分项系数：将材料分项系数取为1.0；其它同小震。 3.3.4 ETABS计算：选项→首选项→混凝土框架设计→定义抗震设计等级：四级；定义→反应谱函数→Add Chinese 2002 Spectrum→定义中震反应谱，地震影响系数最大值αmax取值，其余参数按《抗规》；静荷载工况中不定义风荷载作用；定义→荷载组合→各项荷载比例系数均取为荷载分项系数1.0x荷载组合系数φ；定义→材料属性→填写各材料的强度标准值其它同小震。 4 工程算例 4.1 示范算例 4.1.1 基本参数：二十二层框支剪力墙结构，三层楼面转换，无地下室，首、二层4.5米，标准层3.5米，总高79m。结构平面布置如图一所示。结构高宽比3.76，长宽比1.22；抗震参数，7 度，第一组，0.10g；场地II类；风荷载100年一遇为0.9kN/㎡。

建筑结构抗震设计要点

建筑结构抗震设计的要点分析 提要：本文主要针对建筑结构抗震设计的要点展开了分析，对建筑混凝土框架结构抗震薄弱的部位作了详细的概述，并给出了一系列提高混凝土框架结构抗震性能的措施，以期能为有关方面的需要提供有益的参考借鉴。 近年来，随着我国地震灾害的频繁发生，建筑抗震设计成为了我国建筑结构设计一个新的重要发展方向。但是由于实际操作经验缺乏经验，建筑抗震设计存在着一定的薄弱环节，是需要相关的工作人员给予足够的重视，并采取有效措施提高建筑抗震的性能，以减轻地震灾害对建筑的破坏。 1 混凝土框架结构抗震薄弱部位 1.1 从震害中找出结构薄弱部位 某次地震中，多层混凝土框架教学楼的倒塌，使我们对混凝土框架结构的抗震性能有了进一步的认识。根据地震现场的调查，混凝土框架结构的震害大致如下：6、7度区，底层柱上下端出现斜裂缝，并且柱头比柱脚更厉害。8、9度区，底层柱上下端保护层混凝土脱落，箍筋拉脱，柱心混凝土被压碎，纵筋压成灯笼状。二层柱端及底层梁端也出现不同程度的开裂。在地震中倒塌的框架结构，估计也是底层柱上下端先出现斜裂缝，最后被折断的，只不过整个过程时间很短。不难判断：框架结构薄弱层在底层，底层柱是薄弱构件，底层柱的上下端是最薄弱的部位。震害同时表明：在底层柱中存在某些比较薄弱的柱，地震作用下，这些柱的柱端首先出现斜裂缝，最先形成塑

性铰，使整个结构内力重新分布，导致底层柱逐根被击破，引起连续倒塌。 1.2 从结构分析中确定结构薄弱部位 混凝土框架结构抗震有其特性，与带有剪力墙的其他混凝土结构相比，框架结构侧向刚度小，变形能力强。对抗震有利的是吸收地震总能量少，不利的是抗侧力能力差。框架唯一的竖向构件——柱的侧向刚度比剪力墙的墙肢小得多，比梁板组成的楼层平面刚度也小很多。地震通过地层土晃动框架楼房，刚度大而且质量集中的各楼层就会前后左右来回移动，产生楼层水平地震剪力，这些力由梁传给柱。结构的整体变形主要是各楼层按一定的振型和周期往复侧移。柱本身刚度较小，其竖向变形被动地随各楼层。梁属于楼层的一部分，变形较小。框架的水平地震力和侧移变形主要来自梁板，而抗侧力和侧移主要靠柱。在结构分析中，若忽视板对梁刚度的影响是不现实的，尤其是一起现浇的梁板。相对于梁来说，柱是薄弱构件。因此，“强柱弱梁”便成为框架结构抗震设计的基本原则之一。 框架结构底层柱托起整栋楼房，除了承受整栋楼全部垂直力外，还要承受地震产生的水平力。结构分析显示：底层任何一根柱的轴力、剪力及弯矩都比上层柱大，底层柱比上层柱更容易被破坏。底层柱上下端弯矩最大，成为整个框架结构内力最大的部位，也就是最薄弱的部位。不难理解：为什么地震时，首先出现裂缝的总是底层柱上下端。各楼层抗剪承载力分析结果表明，底层抗剪承载力最小，验证了底层是抗震薄弱层。底层柱既是框架结构抗震的“中流砥柱”，又是薄弱

建筑结构抗震能力设计研究论文

建筑结构抗震能力设计研究论文 建筑行业快速发展，社会对建筑工程项目应用的安全性、稳定性也越来越为 ___。近几年来地震自然灾害发生频繁，社会各界对建筑结构抗震性能也提出了很多新的要求。建筑结构设计人员在设计工作开展中需要不断提升结构的抗倒塌能力，从而为社会提供抗震性能良好的建筑工程项目，保护人们的生命财产安全。本文就是对提高建筑结构抗震能力的设计思想进行探究，希望对相关人员有所启示。 提高；建筑结构；抗震能力；设计思想 地震是一种破坏性极强的自然灾害，对建筑应用人员生命财产安全会造成巨大威胁。地震对人们生命财产威胁主要是因为地震应力会破坏建筑工程结构体系。地震自然灾害影响下，建筑结构的抗震性能直接影响建筑应用人员的生命安全。所以建筑结构设计人员要积极找寻提升建筑结构抗震性能的结构设计新思想，通过有效措施强化建筑的抗震性能，降低地震应力对建筑结构的破坏程度。 （一）地震的灾害性 地震与其它自然灾害进行比较，地震自然灾害的破坏性较大，而且具备明显的瞬时特征。回想以往地震发生案例，眼前似乎可以划

过那一片片废墟的画面，还有在废墟中因失去家园、亲人而哭泣的声音。地震应力会较大程度的破坏建筑结构体系，严重情况下就会导致房屋坍塌。若是在深夜人们熟睡中发生地震灾害，很有可能造成较大的人员伤亡。 ___建设发展速度不断加快，在该背景影响下城市化建设脚步也在不断加快，城市建筑工程项目建设也呈现出了密集化的特点，但是并没有对建筑结构抗震设计进行优化和改良，如果发生较大等级地震，会造成不可想象的后果。分析以往地震案例数据，其中有大部分人员伤亡都是因为建筑结构抗倒塌能力较差所导致的。从中也可以看出强化建筑结构的抗震性能是非常必要的，可以降低地震自然灾害的破坏力。 （二）地震对建筑构造的破坏 地震地质灾害发生后，震源会发出较大的地震震波，处于地震震波范围内的建筑物会在震波影响下出现一定晃动，对建筑结构体系会造成不同程度的破坏，从而影响建筑结构体系应用的安全性、稳定性，严重情况下会导致建筑主体结构会开裂，致使建筑物倒塌。地震震波可以概括性的分为三种类型，分别为地震纵波、地震横波和地震混合波。这三种类型对建筑结构的破坏程度不同，地震横波会在水平方向传播，所以地震横波对建筑结构体系的破坏程度较大。地震横波与地震纵波相遇后就会导致混合波产生，这种地震震波对建筑结构体系的破坏程度是最大的。因为震波相遇后会产生一

关于建筑抗震结构设计的分析

关于建筑抗震结构设计的分析 摘要：本文作者介绍了建筑抗震设计的标准及设计的基本要求，提出了建筑抗震结构设计的措施。 关键词：建筑；抗震结构设计；分析 abstract: in this paper, the author introduces the building seismic design standards and the basic design requirements, and puts forward the building seismic structural design measures. key words: building; seismic structural design; analysis 中图分类号：tu3 文献标识码：a 文章编号：2095-2104（2012）结构工程师按抗震设计要求进行结构分析与设计，其目标是希望使所设计的结构在强度、刚度、延性及耗能能力等方面达到最佳，从而经济地实现“小震不坏，中震可修，大震不倒”的目的。但是，由于地震作用是一种随机性很强的循环、往复荷载，建筑物的地震破坏机理又十分复杂，存在着许多模糊和不确定因素，在结构内力分析方面，由于未能充分考虑结构的空间作用、非弹性性质、材料时效、阻尼变化等多种因素，计算方法还很不完善，单靠微观的数学力学计算还很难使建筑结构在遭遇地震时真正确保具有良好的 抗震能力。自从去年东京的大地震之后，人们对于建筑物防震性能的关注加强了，建筑物的防震性能在地震来临之时对于保护人民的财产和生命安全起着至关重要的作用，作为一名建筑工作者，对于建筑结构中有关防震设计的理念和措施，提出了一些自己的看法

浅析建筑结构设计中的抗震设计

浅析建筑结构设计中的抗震设计 摘要：进入21世纪，在建筑设计中，抗震设计依然在建筑设计中占重要地位， 一个好的建筑设计必定会有与之相匹配的优秀抗震设计，因此，在工程建设当中，加强工程结构的抗震性设计是工程师在设计时主要考虑的问题之一。特别是近年 来我国的工程建设脚步逐渐加快，为了应付日益频繁的地震灾害，必须要使建筑 结构具有非常高的抗震能力，减少地震带来的损失。抗震性设计是工程结构设计 中的重要环节，抗震性设计要兼顾工程实际以及地震类型以使抗震效果得到最大 发挥。该文正是基于此，研究地震发生时的特质，分析工程结构设计中的关键要素，供同行参考。 关键词：建筑结构；抗震性；设计要点；应用 当下，在面对地震这样的自然灾害时，为了使人民群众的生命、财产在地震 的自然灾害中减少伤害损失，因此我们需要对抗震设计在建筑结构设计中的应用 进行探讨，进而增加其应用范围，最大限度的减少损失。地震会对工程结构产生 复杂的机理破坏，而工程抗震设计就是为了抵消地震对建筑物的不良作用，降低 建筑的受影响程度，即：“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设计标准。在 工程结构的抗震设计上，不应将计算设计作为唯一方式，更主要的是将工程抗震 理念与实践经验相结合。解决抗震问题主要经过定性的实际现象、物理机制分析、变化过程研究以及总结特性规律和震后情况分析等方式来解决。这些理念共同组 成了抗震概念设计，即概念化设计，其主要研究结果如下。 1、我国目前工程结构抗震理论的问题 众所周知，从世界各国的建筑方式来看，普遍采用吸收消耗地震作用力为主 的插入式整体结构，但是对于工程结构抵抗地震作用力的受力设计与分析，则必 须从结构的整体来分析建筑的抗震性能。 随着建筑市场的蓬勃发展，超高层建筑的数量激增，这给建筑抗震工作带来了更 大的难度，对于这些不同种类的建筑，基础深度的差异主要对应于地震作用的强弱，建筑基础的深度与受地震影响的大小成正比，同时加上基础设施的多样化： 例如地铁、管道、电缆等地下设施都增加了地震场地的不稳定性。当前的抗震设 计没有考虑建筑本身的效果，忽略了建筑地基的地震场地效应衍生的种种问题。2、抗震概念的关键要素 因为近年来我国几次严重的地震灾害给受灾区域的经济、群众人身安全带来 严重打击，所以目前国内抗震技术也在不断地发展，其占工程结构设计的比重也 逐渐增加。因此根据地震的形态进行抗震设计非常具有必要性。其中需要注意的 有以下几点：第一，抗震概念设计要求工程结构的形态足够简练。当工程各构件 的受力情况清晰时，抗震设计的难度也会相应降低，同时保证了受力信息分析的 准确性。且简明的建筑结构也能降低建筑的受损害程度，避免了过多的结构薄弱点，从而保证了建筑的整体性，增强了建筑的抗震能力。第二，设计当中首先要 研究竖向力的均匀分布，要保证建筑横隔层上下部分比例的竖向收进尺寸的准确性，只有合理分析结构的竖向受力情况才能使分隔层平衡达标。洞口的开设要保 证整齐规则，确保建筑整体的刚度和强度得到加强，防止因为地震外力导致刚度 不稳定变化以及整体结构变形的情况出现。另外还应保证建筑的刚度和延性，这 需要相同高度的层面支柱与相关连接构件保持统一。刚度均匀分布和强化结构的 延性，使建筑具有更强的地震抵抗能力，同时保证填充墙的墙和柱不直接接触， 必要时可以设置防震缝。第三，建筑的基础设计是工程结构设计的核心工作，为

上海中心抗震设计研究

上海中心结构抗震设计研究 1． 工程介绍 坐落于浦东陆家嘴商业中心区的上海中心大厦是一幢综合性超高层建筑，其功能区域包括办公、商业、酒店、观光娱乐、会议中心和交易六大功能区域，具体分为大众商业娱乐区域，低、中高档办公区域，企业会馆区域，精品酒店区域，顶部功能体验空间等。地上可容许建筑面积（FAR ）大约为380，000平米。其中包括地上120层办公楼层（塔尖高度为632米，结构高度574.6米），还包括一个5层的商业裙楼用作奢侈品零售，办公和酒店大堂，饭店，会议和宴会等。此外，5层地下部分设计用作零售、泊车、保养和机电功能。 上海中心采用中心混凝土剪力墙筒体结构，通过8个加强层，与巨型型钢混凝土超级柱相连接，并同时将整个建筑沿高度方向分为了9个区段。（Zone1 to Zone 9）通过筒体结构与巨型柱的共同作用，承受竖向荷载、水平侧向力以及地震荷载。加强层由空间的外伸臂桁 架、带状桁架、以及空间杆件体系和楼板组成，带状桁架将外围的八根（上部区域四根）巨 巨型柱 加强层 巨型柱 核心筒 巨型角柱 外伸臂桁架 带状桁架

型柱圈成一体，外伸臂桁架则将巨型柱与核心筒联系在一起，传递水平以及竖向荷载。 上海中心结构体系复杂： （1）结构高度及高宽比都超过《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）的规定限值； （2）结构类型为混合结构。中心为核心筒体，与外部四个巨型柱以及四个巨型角柱构成结构主体；通过外伸臂将核心筒与巨型柱联系在一起；通过带状桁架将巨型柱围成整体；带状桁架采用钢桁架；巨型柱采用型钢混凝土。 （3）沿结构高度方向按每一个加强层设置一道外伸臂桁架。伸臂桁架采用两层高的钢桁架。 （4）沿结构高度方向按每一个加强层设置一套带状桁架，把外围柱子的荷载传递给巨型柱。 （5）建筑物采用了多重抗侧力体系。 鉴于此为了确保该建筑结构的抗震安全性和可靠性，除进行常规的计算分析、有效的设计手段和构造措施外，应当对该结构进行基于性态的抗震设计研究，通过非线性有限元手段，更深入、直观、全面地研究该结构的抗震性能。 2．抗震设防标准 中国国家标准《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）采用“小震不坏、中震可修、大震不倒”的设防目标，其对应于“小震、中震、大震”三个地震水准的发生概率，50年超越概率分别为63％、10％和2～3％。 本工程所处地区中国上海市的抗震设防烈度为7度。根据中国国家标准《建筑抗震设防分类标准》（GB50223），该建筑物的重要性等级为乙类，即在地震时其使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑。因此该建筑物的地震作用按7度考虑，抗震构造措施按8度考虑。7度小震、中震、大震和8度大震所对应的地震地面加速度分别为35gal、100gal、220gal、400gal。 上海属于软土地基，场地类别为Ⅳ类，对应的场地特征周期为0.9S。 鉴于该工程的重要性和复杂性，除满足现行设计标准外，特制定其抗震性能水准如下：（1）7度小震和中震作用下，结构基本处于弹性状态，结构完好无损伤； （2）7度大震作用下，结构构件允许开裂，但开裂程度控制在可修复的范围内，开裂部位在可控制的范围内，主要抗侧力体系（巨型框架，巨型斜撑）在按标准强度计算时不屈服。 （3）在8度大震作用下，结构可能出现严重的破坏，但不能倒塌。 借助非线性有限元分析软件Perform-3D对建筑的主体结构进行推覆分析、地震作用下的时程分析，从而实现对结构抗震性能的分析。 3．结构性能目标 （1）7度小震和中震下的结构弹性状态 层间位移角不大于1/500，理论分析和模型试验中结构不出现裂缝，钢筋应力不超过屈服强度，混凝土压应力不超过抗压强度的1/3，在地震作用后结构变形基本恢复，节点处在

建筑结构设计中的抗震结构设计研究

建筑结构设计中的抗震结构设计研究 摘要：随着社会经济的发展，建筑项目不断增多，规模不断加大。然而，世界 各地发生地震灾害的概率也在上升，因此建筑结构中的抗震设计具有十分重要的 作用。只有保证了建筑结构的抗震性才能确保建筑的安全稳定，从而保证人们人 身和财产的安全。本文则叙述了抗震设计在建筑结构设计的原则，并阐述了建筑 结构设计中缺陷，提出了加强建筑的抗震设计措施，以供参考！ 关键词：建筑结构设计；抗震设计 引言 2008年的四川汶川地震给当地人们带来的巨大的损失，不管从物质上还是从 精神上，这种国家的创伤使我们永久的铭记。地震这种灾害总是突然间发生，令 人防不胜防，并且破坏力极强，能够引起房屋倒塌等严重的后果，并严重危害人 们生命以及财产。因此，有关建筑工程的抗震设计已经引起了世界各地的高度认识，它对人们的生产生活有着重要的影响。在建筑设计的过程中，设计人员要重 视抗震方面的问题并采取有效的措施来降低地震对建筑工程的破坏，进而保障人 们的切身利益。 1、抗震设计的基本原则 为了使建筑物达到抗震的效果，在对建筑工程进行设计的过程中首先要考虑 建筑物的整体结构，然后注意某一结构在地震情况下的整体反应，随后对其进行 分析，通过分析计算、材料的选择和方案的规划来进一步的提高建筑工程的抗震 效果。在地震发生的过程中，尽量的避免建筑物因薄弱部分而引起的一定程度的 破坏。在建筑设计的国政中要遵循以下几点原则。 1.1 对建筑结构进行整体的规划 设计人员在进行建筑设计的过程中要综合规划抗侧力的结构，进而保证建筑 设计的均匀、对称和规整。在进行实际设计的过程中，设计人员要将规则的图形 或者是对称的图形作为构造形式并在此基础上调整调整建筑结构的整体性，进一 步的实现惯性力的聚集和传递，将地震过程中的破坏力分开，以此来保证建筑物 在地震过程中的安全。 1.2 保证建筑物的结构刚度 在对建筑物进行设计的过程中，要考虑地震作用力的双向性，进而保证建筑 物能够从各个方向对作用力进行抵抗。设计者还要将主轴方向上的刚度控制在合 理的范围。另外，结构刚度方面的设计还要能够防止建筑物的过度变形，柔性结 构对外力进行分担，进而避免地震作用力下的整体结构变形，导致人员伤亡和财 务损失。 1.3 抗震防线的设置 建筑工程的结构体系包括很多的结构分体，这些结构分体进行协调合作，进 而降低地震对建筑物的影响。有些地震在发生之后还伴随着很多次的余震，并且 余震的级别不一，所以设计人员要设计多道抗震的防线，以此来保证建筑物尽量 不受余震的影响。抗震的防线要通过有效的方式安置在结构在内外部，设计人员 还要尽最大努力来处理结构刚和柔的关系，进而提高建筑物抵抗地震的能力。 2、建筑抗震设计中的问题 2.1 结构体系与材料方面的缺陷 建筑物所用的材料和结构体系是人们逐渐开始重视的问题，它们的正确选择 对于地震多发区有着重要的意义。目前，我国的建筑结构主要以钢筋混凝土为主，

论建筑结构工程抗震设计研究分析

论建筑结构工程抗震设计研究分析 发表时间：2020-01-13T15:59:20.167Z 来源：《基层建设》2019年第28期作者：葛云霞1 吴晓晨2 [导读] 摘要：近年来，人们在生产生活中的用地面积随着社会不断进步与发展而逐渐增加，并且对物质生活的质量要求也在不断提高，所以，建筑高层及超高层的趋势就普遍应用在房屋建筑方面。 身份证号码：1、22070219790924XXXX；2、23112119810618XXXX 摘要：近年来，人们在生产生活中的用地面积随着社会不断进步与发展而逐渐增加，并且对物质生活的质量要求也在不断提高，所以，建筑高层及超高层的趋势就普遍应用在房屋建筑方面。建筑结构工程中的抗震设计是一种复杂并且系统性极强的工作，从建筑的选址到建筑的结构设计都要进行严谨的抗震设计，根据不同的建筑项目，不同的抗震方法进行不同的建筑设计及抗震设计，保证建筑的抗震能力符合其结构设计。所以在对房屋建筑进行建筑结构工程时应根据建筑的特点选择合适的抗震设计。 关键词：抗震设计；多安全系数；层间位移角限值 1建筑结构工程中抗震设计的重要性 1.1可以保护人民群众的生命财产安全 人类社会在发展过程中，首先要解决的就是温饱与安全的需求，如据有关报道，在2008 年的汶川地震的主震区内，完好的建筑几乎没有。除却地震本身的烈度较高，破坏性较强的原因之外，一个更重要的问题值得我们的深思，就是建筑结构的抗震能力非常差，一方面在技术水平上缺乏突破，另一方面一部分人受利益驱动，往往在施工过程中，存在偷工减料等行为，导致了建筑物抗震能力薄弱，加强建筑结构抗震设计的重要性，对于保护人民群众的生命财产安全不言而喻。 1.2具有正能量效应 整个社会发展是一个复杂的系统，建筑物抗震结构设计的加强对于构建和谐社会具有重要意义，良好的建筑物抗震能力，有利于维护社会稳定，对于建设“美丽中国”，实现“中国梦”，具有良好的社会效应。因此，不能孤立的片面的静止的对待建筑结构抗震设计。 1.3促进建筑结构工程理念的创新； 以地震多发地区的日本为例，鉴于地震给建筑物造成的重大损害，日本成立了“震灾预防调查委员会”，开始着手进行抗震结构设计研究。经过近百年的发展，日本的建筑物结构抗震设计无论是在技术还是在理念上都处于领先的地位，虽然解决了大部分问题，地震持续时间对震害的影响始终在设计理论中没有得到反映。 2抗震结构设计理论的基本概念及注意事项 2.1建筑结构工程中抗震设计的基本概念 建筑结构工程中的抗震设计理论是在长期的工程实践中积累总结而来的，是一种防御地震灾害，将地震灾害所产生的破坏降到最低点的一种设计思路和概念。也就是说建筑结构工程中的抗震设计的目的是提高建筑结构整体抗震能力，确保建筑物在地震灾害来临时能够有效地抵御灾害。当然地震发生时的剧烈程度我们是无法预知的，我们能做的是运用抗震设计理论知识，结合建筑空间结构工程的实际情况，从分析抗震材料选择等方面入手，提高建筑结构整体抗震能力。 2.2 建筑结构工程抗震设计注意事项 2.2.1 建筑物建筑场地的选择 在建筑结构工程抗震设计阶段，建筑场地的选择是抗震设计过程中必须要注意的关键技术性问题，抗震设计人员在设计时应深入到建筑场地，对建筑场地的地质情况和水文情况进行勘察，收集记录数据，认真研讨在该建筑场地建筑房屋对抗震设计的影响因素，比如建筑场地处于地震频发地段或者建筑场地的地基为软弱地基等，所以在建筑场地选择时应尽量避开这些地段，如果无法避开，就需要充分地运用建筑抗震设计理论知识，对建筑地基和结构进行强化和优化设计，保证建筑整体结构的稳固性，进而提升建筑的抗震能力。同时，根据建筑物地域性分布及结构特征选择不同的建筑材料和抗震设计方案，如果建筑场地处在地震高发区，建筑房屋的抗震防烈度要求高，这就需要对建筑结构的柔性和延展性进行考虑。 2.2.2 建筑结构体系的选择 在建筑结构体系选择时要对建筑结构的特征进行综合考虑分析，在设计过程中要对建筑结构中的任何一个构件都要进行抗震能力的分析及试验，避免因某个微小的房屋构件未达到抗震设计要求，一旦地震发生，会因一个微小的建筑构件影响整个建筑的抗震能力。因此在建筑结构体系选择时，首要工作是对建筑结构中的各个构件承重能力、构件均匀沉重分布情况及构件的抗震能量传输进行分析和计算。 2.2.3建筑结构中的抗震设计另外一个需要注意的问题是建筑平面布置问题 在建筑结构抗震设计时，除了抗震设计达到有关要求外，还需要注意建筑平面布置的规则性，做到既能满足抗震要求又能满足城镇建设规划要求。 3建筑结构工程中抗震设计的作用 3.1降低地震对建筑的影响 现最被工程界认可的一个办法是在建筑基础与建筑的主体部分之间加设一个隔震层，有的设计师在建筑物的顶端部分加设一个"反摆"。此反摆的作用是能够在地震时使建筑物的位移方向相反，降低了加速度，降低地震的作用。根据相关研究分析，如果对"反摆"设置合理，那么对降低地震作用的概率可达65%，也能最大限度地减少建筑物内的物品受损程度。这一方式在国内外正被广泛地研究，并应用到了实际的工程建筑中，取得了较好的成效。 3.2保证建筑的刚度 在建筑结构的设计过程中，合理地设计和确定建筑物的刚度非常重要。因此首先要考虑到的是采用大量的钢筋混凝土。主要是在已有的钢筋混凝土之上使用"钢结构"对其进行进一步加层加固。加固分为两种情况：a.如果所需要进行加层的建筑结构的体系是钢结构，而国家规定：上部是钢结构、下部是钢筋混凝土两种不同的体系结构是不符合抗震规范的。b.假设屋盖的部分是采用钢结构，而钢筋混凝土仍然是作为整个建筑结构的抗侧力的主要体系，则必须根据相关的规定进行抗震设计。 3.3提高建筑结构的抗震力 出于对建筑结构抗震功能的保证，在建筑结构工程中要特别注意做到以下几点：a.在建筑结构工程中要考虑地基的稳定性因素，挑选对