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[摘 要]本文论述了高层建筑结构设计过程中，抗震概念设计的重要性，重点分析了结构抗震概念设计在高层建筑结构设计中应用时应重点关注的方面，提出了设计师应不断学习新知，借鉴地震灾害报告及前人的经验从总体把握结构布置，做好细部构造，以保证高层结构设计在设计基准期内能很好地满足结构的功能要求。
[关键词]结构抗震概念设计；高层建筑结构；抗震设防目标；结构延性
中图分类号：S253 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）22-0160-01
近年来，我国地震频发，其中，震级为5级及以上的破坏性地震已发生多次。因此，高层建筑结构设计中，结构抗震设计尤为重要。进行结构设计时应首先进行结构抗震概念设计。由于受到地震发生的随机性、作用的不确定性以及结构计算模型与实际的差异等多方面因素的影响，在进行结构抗震设计时，正确的概念设计比数值计算更为重要。为了确保高层建筑结构安全可靠，使结构具有良好的抗震性能，应先从整体入手做好结构抗震概念设计，并保证细部构造。应在充分考虑已发生的地震灾害经验的基础上，结合现代技术、抗震基本理论、计算方法和构造措施等，从多方面多层次提升结构抗震的整体水平。
一、建筑结构设计中的概念设计
结构抗震概念设计是指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，进行建筑结构总体布置，并确定细部构造的过程。概念设计指的是在不经过计算基础上，由工程师基于设计理论基础和施工经验上进行设计。对当前的设计方案和设计概念进行评估，从而评估出符合抗震需求的设计方案。结构概念设计可以分为分析、综合及评价三个步骤。在进行方案设计时，一般先根据各种施工经验，将分析结果反映在设计图纸上。一般在该环节，设计者起到主导作用。最后的评估阶段，指的是对多种设计方案进行对比分析，最终选择出优化的设计方案。结构抗震概念设计是抗震计算的前提和基础，概念设计往往起着决定性的作用。首先，地震及地面运动的不确定性导致设计者如果仅依据抗震计算的结果而完成设计将难以保证安全可靠。其次，地震过程中地面的运动对其上建筑结构的影响复杂多样，很难精确估计，因此，如果仅依据抗震计算得到的结果将存在较大的误差。第三，目前的结构抗震计算理论也还不够精准，现行的计算理论还不能充分反映实际结构在地震作用下的反应，因此，可能会导致抗震计算的结果与实际地震反应差别较大。第四，目前结构设计中所用的结构分析计算软件还存在一定的偏差性及局限性，计算软件显示结果也存在或多或少的不合理之处。因此，只有建立在正确的结构抗震概念设计基础上，再通过抗震计算完成的结构抗震设计才可保证建筑结构较好的抗震性能。
二、抗震概念设计在高层建筑中的运用
（一）选择有利于抗震的建筑场地及地基
建筑场地是指工程群体所在地，选择建筑场地时应选择对建筑结构抗震有利的地段，避开对建筑抗震不利的地段，更要严格禁止在危险地段建造甲类和乙类建筑。由于地震是以波的形式传播的，为了减少地震作用传至上部结构的地震能量应选择坚实的场地土，选择较薄的场地覆盖层，并避免地震动的卓越周期与建筑结构的自振周期接近，以避免共振现象。此外，还应尽量采取基础隔震或消能减震措施减小地震能量对上部结构的影响。
（二）合理选择建筑平立面
从地震的调查中发现，力学分析过程中，可以从高层建筑外形大小、质量高低着手分析，深入理解抗震设计的重要性。具体而言，在设计过程中，应该坚持简单合理布局，应该结合抗震设计原则。在进行抗震设计时，可以保障高层建筑能够起到良好的抗震作用，而且还符合抗震需求。一般而言，简单且对称的高层建筑物具备的抗震能力都比较强，在受到地震作用时，这个作用的破坏力都比较小。相反的，在一些不规则的高层建筑中。像有着高低不一样的立体平面，像平面比较不平等等。这些建筑一旦发生地震，将容易受到破坏。像类似的高层建筑物，在进行结构设计时，应该从地震水平和内力进行调整，这样可以起到良好的效果。
（三）选择合理的结构布置
抗震设计最关键的环节就是选择合理的抗震结构体系，并进行合理的结构布置。结构布置是指确定结构构件的位置及其相互关系的过程。合理的结构布置应保证结构抗测力体系的对称，尽量避免扭转。电梯井等抗侧移刚度大的结构构件也应尽可能对称或布置在平面的中部。结构沿竖向的布置应连续、渐变，避免突变。
1.设置多道抗震防线
多道抗震防线可以提高建筑结构的抗震性能。当遭遇地震作用时，若第一道防线破坏，还有第二道及第三道防线继续工作，而且设有多道防线时，每一道防线会吸收一部分地震能量，起到了分散耗减地震能量的作用，可避免建筑物的瞬间垮塌。一般合理设计的框架-剪力墙结构中应将剪力墙设计为第一道防线，框架为第二道防线。地震时，剪力墙承担大部分地震作用。当剪力墙吸收了大部分地震能量进入屈服状态时，框架仍可继续承担地震作用。对于框架结构，框架梁为第一道防线，柱为第二道防线，因此应按照“强柱弱梁”的原则设计，以防止整体失效。
2.提高结构延性
结构的延性是指结构在破坏之前所具有的变形能力，包括结构延性和构件延性等。对于框架-剪力墙结构体系应重点提高第一道防线即剪力墙的延性，对框架结构体系，应重点提高柱的延性，尤其是柱端的延性。
（四）选择适宜的结构材料
抗震结构中，钢筋宜采用中等强度的，宜优先选用延性好、加工性能好的钢筋。宜采用与钢筋的粘结力较好的混凝土以保证钢筋在混凝土中的锚固。钢结构中的钢材宜选用具有良好的冲击韧性和可焊性的型钢以保证钢结构具有良好的延性。
结语
随着高层建筑结构的发展，设计师应在不断总结经验的基础上，对不同结构的承载力、变形性能及耗散地震能量的能力进行正确把握，确定合理的布置方案，并重视细部构造的处理，认真进行抗震计算以最大限度地保证建筑结构满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防目标。
参考文献
[1] 赵真，谢礼立.从欧洲抗震设计规范的一般规定浅谈结构抗震概念设计的重要性[J].《地震工程与工程振动》 ISTIC PKU -2011年5期
[2] 黄传刚.浅谈房屋建筑中结构抗震概念设计的运用分析[J].《科技创业家》-2013年14期
[3] 冯芸汶.川地震的警示——需加强底层框架建筑的抗震概念设计[J].《工程抗震与加固改造》ISTIC PKU-2009年5期
[4] 王志杰.从唐山震后恢復生产30周年设计回访谈结构抗震概念设计[J].《煤炭工程》PKU-2008年7期，
[5] 贾崇权，田慧平.建筑结构设计中抗震概念设计的优化准则与构造措施[J].《城市建设理论研究（电子版）》-2012年3期
[6] 李爱群，丁幼亮，高振世.《工程结构抗震设计》（第二版）2011年11月
作者简介
李晓枫，女，1969年6月出生，山东省高密市，硕士，副教授。主要研究方向：组合木梁分析、课程开发研究、课程改革与实践。
[关键词]结构抗震概念设计；高层建筑结构；抗震设防目标；结构延性
中图分类号：S253 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）22-0160-01
近年来，我国地震频发，其中，震级为5级及以上的破坏性地震已发生多次。因此，高层建筑结构设计中，结构抗震设计尤为重要。进行结构设计时应首先进行结构抗震概念设计。由于受到地震发生的随机性、作用的不确定性以及结构计算模型与实际的差异等多方面因素的影响，在进行结构抗震设计时，正确的概念设计比数值计算更为重要。为了确保高层建筑结构安全可靠，使结构具有良好的抗震性能，应先从整体入手做好结构抗震概念设计，并保证细部构造。应在充分考虑已发生的地震灾害经验的基础上，结合现代技术、抗震基本理论、计算方法和构造措施等，从多方面多层次提升结构抗震的整体水平。
一、建筑结构设计中的概念设计
结构抗震概念设计是指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，进行建筑结构总体布置，并确定细部构造的过程。概念设计指的是在不经过计算基础上，由工程师基于设计理论基础和施工经验上进行设计。对当前的设计方案和设计概念进行评估，从而评估出符合抗震需求的设计方案。结构概念设计可以分为分析、综合及评价三个步骤。在进行方案设计时，一般先根据各种施工经验，将分析结果反映在设计图纸上。一般在该环节，设计者起到主导作用。最后的评估阶段，指的是对多种设计方案进行对比分析，最终选择出优化的设计方案。结构抗震概念设计是抗震计算的前提和基础，概念设计往往起着决定性的作用。首先，地震及地面运动的不确定性导致设计者如果仅依据抗震计算的结果而完成设计将难以保证安全可靠。其次，地震过程中地面的运动对其上建筑结构的影响复杂多样，很难精确估计，因此，如果仅依据抗震计算得到的结果将存在较大的误差。第三，目前的结构抗震计算理论也还不够精准，现行的计算理论还不能充分反映实际结构在地震作用下的反应，因此，可能会导致抗震计算的结果与实际地震反应差别较大。第四，目前结构设计中所用的结构分析计算软件还存在一定的偏差性及局限性，计算软件显示结果也存在或多或少的不合理之处。因此，只有建立在正确的结构抗震概念设计基础上，再通过抗震计算完成的结构抗震设计才可保证建筑结构较好的抗震性能。
二、抗震概念设计在高层建筑中的运用
（一）选择有利于抗震的建筑场地及地基
建筑场地是指工程群体所在地，选择建筑场地时应选择对建筑结构抗震有利的地段，避开对建筑抗震不利的地段，更要严格禁止在危险地段建造甲类和乙类建筑。由于地震是以波的形式传播的，为了减少地震作用传至上部结构的地震能量应选择坚实的场地土，选择较薄的场地覆盖层，并避免地震动的卓越周期与建筑结构的自振周期接近，以避免共振现象。此外，还应尽量采取基础隔震或消能减震措施减小地震能量对上部结构的影响。
（二）合理选择建筑平立面
从地震的调查中发现，力学分析过程中，可以从高层建筑外形大小、质量高低着手分析，深入理解抗震设计的重要性。具体而言，在设计过程中，应该坚持简单合理布局，应该结合抗震设计原则。在进行抗震设计时，可以保障高层建筑能够起到良好的抗震作用，而且还符合抗震需求。一般而言，简单且对称的高层建筑物具备的抗震能力都比较强，在受到地震作用时，这个作用的破坏力都比较小。相反的，在一些不规则的高层建筑中。像有着高低不一样的立体平面，像平面比较不平等等。这些建筑一旦发生地震，将容易受到破坏。像类似的高层建筑物，在进行结构设计时，应该从地震水平和内力进行调整，这样可以起到良好的效果。
（三）选择合理的结构布置
抗震设计最关键的环节就是选择合理的抗震结构体系，并进行合理的结构布置。结构布置是指确定结构构件的位置及其相互关系的过程。合理的结构布置应保证结构抗测力体系的对称，尽量避免扭转。电梯井等抗侧移刚度大的结构构件也应尽可能对称或布置在平面的中部。结构沿竖向的布置应连续、渐变，避免突变。
1.设置多道抗震防线
多道抗震防线可以提高建筑结构的抗震性能。当遭遇地震作用时，若第一道防线破坏，还有第二道及第三道防线继续工作，而且设有多道防线时，每一道防线会吸收一部分地震能量，起到了分散耗减地震能量的作用，可避免建筑物的瞬间垮塌。一般合理设计的框架-剪力墙结构中应将剪力墙设计为第一道防线，框架为第二道防线。地震时，剪力墙承担大部分地震作用。当剪力墙吸收了大部分地震能量进入屈服状态时，框架仍可继续承担地震作用。对于框架结构，框架梁为第一道防线，柱为第二道防线，因此应按照“强柱弱梁”的原则设计，以防止整体失效。
2.提高结构延性
结构的延性是指结构在破坏之前所具有的变形能力，包括结构延性和构件延性等。对于框架-剪力墙结构体系应重点提高第一道防线即剪力墙的延性，对框架结构体系，应重点提高柱的延性，尤其是柱端的延性。
（四）选择适宜的结构材料
抗震结构中，钢筋宜采用中等强度的，宜优先选用延性好、加工性能好的钢筋。宜采用与钢筋的粘结力较好的混凝土以保证钢筋在混凝土中的锚固。钢结构中的钢材宜选用具有良好的冲击韧性和可焊性的型钢以保证钢结构具有良好的延性。
结语
随着高层建筑结构的发展，设计师应在不断总结经验的基础上，对不同结构的承载力、变形性能及耗散地震能量的能力进行正确把握，确定合理的布置方案，并重视细部构造的处理，认真进行抗震计算以最大限度地保证建筑结构满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防目标。
参考文献
[1] 赵真，谢礼立.从欧洲抗震设计规范的一般规定浅谈结构抗震概念设计的重要性[J].《地震工程与工程振动》 ISTIC PKU -2011年5期
[2] 黄传刚.浅谈房屋建筑中结构抗震概念设计的运用分析[J].《科技创业家》-2013年14期
[3] 冯芸汶.川地震的警示——需加强底层框架建筑的抗震概念设计[J].《工程抗震与加固改造》ISTIC PKU-2009年5期
[4] 王志杰.从唐山震后恢復生产30周年设计回访谈结构抗震概念设计[J].《煤炭工程》PKU-2008年7期，
[5] 贾崇权，田慧平.建筑结构设计中抗震概念设计的优化准则与构造措施[J].《城市建设理论研究（电子版）》-2012年3期
[6] 李爱群，丁幼亮，高振世.《工程结构抗震设计》（第二版）2011年11月
作者简介
李晓枫，女，1969年6月出生，山东省高密市，硕士，副教授。主要研究方向：组合木梁分析、课程开发研究、课程改革与实践。