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肖教英
雷州市建筑设计院
【摘 要】本文针对抗震设计在建筑结构中的重要作用，指出完整的抗震设计包括了抗震计算的分析和概念的设计两个方面，并从这两个方面简单地对建筑结构的设计进行了分析。
【关键词】建筑结构；概念设计；抗震设计
引言
我国是世界上地震灾害最严重的国家之一。目前，我国的建筑结构抗震设计正处在不断成熟发展的时期，就在这半个世纪中，其伴随着动力学、地震学、结构试验和结构分析等方面的进步经历了从无到有的转变，在震害调查和强震观察方面借鉴学习了许多国家的先进经验。如何结合我国在社会发展和地震环境等方面的实际情况，对建筑结构的抗震设计进行不断的提高与完善，促进其不断朝着更安全、更经济、更合理的方向发展，是目前建筑结构抗震设计工作者的首要任务。本人将结合多年的实际工作经验，谈谈在从事建筑结构抗震设计方面的心得与思考。
1 结构抗震设计的内容
众所周知，地震的发生是不确定的、复杂的，即使是非常精确的仪器在一般情况下也做不到万无一失地预测出地震的发生时间、范围和强度。建筑物作为一个复杂的系统，在地震发生时，结构方面存在着很多相对复杂的演变。在建筑抗震理论并不能达到严密科学的今天，单靠计算很难使建筑具备良好的抗震能力。因此，建筑结构的抗震设计并不能仅仅依靠计划设计，还需要我们结合工程抗震的实际经验和建筑工程抗震的相关理论，从概念设计的方面来面对建筑结构整体的抗震能力和反映，加大对建筑物总体抗震能力的概念设计的重视程度。
1.1 选择对抗震有利的场地
在对建筑结构进行设计的时候，应该依据工程的需要，掌握工程地质的相关资料和地震的活动情况，进行综合性的评价。适宜选择相对开阔平坦、均匀密实的中硬土或者是坚硬土等有利的地段；避开一些液化土、软弱土、边坡边缘和河岸，平面分布上的状态、成因、岩性等明显存在不均匀情况的土层等等不利的地段；同一个结构单元不适合设在性质完全不同的地基土上，也不适合部分采用桩基，部分采用天然的地基，当地基有液化土、软弱粘性土、严重不均匀的土层或者是新近的土层时，应该加强基础的刚度和整体性。
1.2 布置合理的平立面
建筑物的结构布置和建筑布局在很大程度上决定了建筑物的动力性能。建筑结构的布置基本符合了抗震的原则，建筑布局做到合理简单，就能确保房屋具备优良的抗震性能。另外，建筑物的平立面应该布置的对称、规则，在刚度和质量方面的变化要均匀，避免楼层错层的现象。对于体形相对比较复杂的建筑物应该设置合理的变形缝，在对其进行结构设计时应该进行内力调整和水平地震作用的计算，并且应该对相对比较薄弱的环节利用有效的抗震构造的相关措施，对建筑物的高宽比和高度进行严格的控制。
1.3 结构的选型和布置
对结构进行选型因该依据建筑的设防烈度、场基、房屋高度、材料、基础、场地、建筑的重要性和施工等方面的因素，经过经济和技术的条件来进行比较和综合确定。如果仅从抗震的角度来考虑，一种相对较好的结构形式应该具备以下的性能：①较大的延性系数；②强度/重力的比值较大；③较好的匀质性；④正交各向同性；⑤连续性、整体性的构件连接，并且能够发挥材料全部的强度。在进行结构布置时应该遵循以下几个原则：①平面布置应该尽量做到对称，这样能够是构件各个部位的力分配相对均匀；②竖向布置应该尽量做到均匀，使其强度与竖向的刚度变化相对均匀，避免薄弱层的出现，并且尽量降低房屋的重心。
1.4 设置多道抗震的防线
设置多道抗震的防线就是人为地对某些竖向的抗侧力结构进行加强，提高其可靠度；并有意识地设置一些相对薄弱的环节，促使其在强烈地震的作用下退出工作。将地震动作的周期和建筑物的自振周期区分开来，在一定程度上缓解建筑物的共振现象，也就相应地减轻了地震对建筑物的破坏作用。一般情况下，设置抗震防线要遵循以下的原则：①对少负担或者是不负担重力荷载的竖向的填充墙或者是支撑进行优先选择，或者选择轴压相对较小的实墙筒体、抗震墙等构件来作为第一道防线的抗侧力的构件。②建筑物利用双重抗侧力的体系，建筑物中使用赘余杆件。当建筑物遭受强烈地震时，一方面，采用结构中使用的赘余杆件的变形和屈服来对输入的地震能量进行消耗；另一方面，利用赘余杆件的推出共醉来实现结构的周期变化，避免地震时间长、持续作用而引起的共振效应。图1为进行建筑结构抗震设计时常常设置的第一道防线：框架-剪力墙结构连梁。
图1 框架-剪力墙结构连梁
1.5 刚度、延性和承载力的匹配
当建筑结构的抗力相对较高时，总体的延性的要求可以适当的降低；反之，当建筑结构的抗力相对较低时，总体的延性的要求就应该适当提高。地震时建筑物受到的地震作用的大小和其动力的特性紧密相关，应该具备合理的刚度、承载力的分布和与之相匹配的延性。一般情况下，想要提高建筑结构的抗侧刚度，都需要提高工程的造价并且降低建筑结构的延性。要想使得建筑物具备很强的抗倒塌的能力，最好的办法是使得建筑结构中的所有构件都具备相当高的延性，但是在实际的工程建设中却很难做到这一点。有选择地对结构中的关键杆件和重要构件的延性进行提高是切实可行的办法，相对来说还比较经济。所以，在对建筑结构的体系进行确定时，应该找到一种使得结构的刚度、延性和承载力相匹配的办法。图2为增加建筑结构刚度的方法图。
图2 增加建筑结构刚度的方法图
2 结构抗震设计的计算方法
2.1 我国结构抗震的计算流程
对结构的地震反应进行分析开始于1920 年左右，几十年来伴随着地震观测资料的不断积累与完善，抗震理论的不断加深和计算技术的不断进步，结构地震的反应的分析方法也在不断地改进和发展。我国现行的是两阶段、三水准的设计方法，抗震设计的流程图如图3所示。
2.2 基于性态的抗震设计
传统的抗震设计的方法是在设计开始时以力来做设计的变量，就是
雷州市建筑设计院
【摘 要】本文针对抗震设计在建筑结构中的重要作用，指出完整的抗震设计包括了抗震计算的分析和概念的设计两个方面，并从这两个方面简单地对建筑结构的设计进行了分析。
【关键词】建筑结构；概念设计；抗震设计
引言
我国是世界上地震灾害最严重的国家之一。目前，我国的建筑结构抗震设计正处在不断成熟发展的时期，就在这半个世纪中，其伴随着动力学、地震学、结构试验和结构分析等方面的进步经历了从无到有的转变，在震害调查和强震观察方面借鉴学习了许多国家的先进经验。如何结合我国在社会发展和地震环境等方面的实际情况，对建筑结构的抗震设计进行不断的提高与完善，促进其不断朝着更安全、更经济、更合理的方向发展，是目前建筑结构抗震设计工作者的首要任务。本人将结合多年的实际工作经验，谈谈在从事建筑结构抗震设计方面的心得与思考。
1 结构抗震设计的内容
众所周知，地震的发生是不确定的、复杂的，即使是非常精确的仪器在一般情况下也做不到万无一失地预测出地震的发生时间、范围和强度。建筑物作为一个复杂的系统，在地震发生时，结构方面存在着很多相对复杂的演变。在建筑抗震理论并不能达到严密科学的今天，单靠计算很难使建筑具备良好的抗震能力。因此，建筑结构的抗震设计并不能仅仅依靠计划设计，还需要我们结合工程抗震的实际经验和建筑工程抗震的相关理论，从概念设计的方面来面对建筑结构整体的抗震能力和反映，加大对建筑物总体抗震能力的概念设计的重视程度。
1.1 选择对抗震有利的场地
在对建筑结构进行设计的时候，应该依据工程的需要，掌握工程地质的相关资料和地震的活动情况，进行综合性的评价。适宜选择相对开阔平坦、均匀密实的中硬土或者是坚硬土等有利的地段；避开一些液化土、软弱土、边坡边缘和河岸，平面分布上的状态、成因、岩性等明显存在不均匀情况的土层等等不利的地段；同一个结构单元不适合设在性质完全不同的地基土上，也不适合部分采用桩基，部分采用天然的地基，当地基有液化土、软弱粘性土、严重不均匀的土层或者是新近的土层时，应该加强基础的刚度和整体性。
1.2 布置合理的平立面
建筑物的结构布置和建筑布局在很大程度上决定了建筑物的动力性能。建筑结构的布置基本符合了抗震的原则，建筑布局做到合理简单，就能确保房屋具备优良的抗震性能。另外，建筑物的平立面应该布置的对称、规则，在刚度和质量方面的变化要均匀，避免楼层错层的现象。对于体形相对比较复杂的建筑物应该设置合理的变形缝，在对其进行结构设计时应该进行内力调整和水平地震作用的计算，并且应该对相对比较薄弱的环节利用有效的抗震构造的相关措施，对建筑物的高宽比和高度进行严格的控制。
1.3 结构的选型和布置
对结构进行选型因该依据建筑的设防烈度、场基、房屋高度、材料、基础、场地、建筑的重要性和施工等方面的因素，经过经济和技术的条件来进行比较和综合确定。如果仅从抗震的角度来考虑，一种相对较好的结构形式应该具备以下的性能：①较大的延性系数；②强度/重力的比值较大；③较好的匀质性；④正交各向同性；⑤连续性、整体性的构件连接，并且能够发挥材料全部的强度。在进行结构布置时应该遵循以下几个原则：①平面布置应该尽量做到对称，这样能够是构件各个部位的力分配相对均匀；②竖向布置应该尽量做到均匀，使其强度与竖向的刚度变化相对均匀，避免薄弱层的出现，并且尽量降低房屋的重心。
1.4 设置多道抗震的防线
设置多道抗震的防线就是人为地对某些竖向的抗侧力结构进行加强，提高其可靠度；并有意识地设置一些相对薄弱的环节，促使其在强烈地震的作用下退出工作。将地震动作的周期和建筑物的自振周期区分开来，在一定程度上缓解建筑物的共振现象，也就相应地减轻了地震对建筑物的破坏作用。一般情况下，设置抗震防线要遵循以下的原则：①对少负担或者是不负担重力荷载的竖向的填充墙或者是支撑进行优先选择，或者选择轴压相对较小的实墙筒体、抗震墙等构件来作为第一道防线的抗侧力的构件。②建筑物利用双重抗侧力的体系，建筑物中使用赘余杆件。当建筑物遭受强烈地震时，一方面，采用结构中使用的赘余杆件的变形和屈服来对输入的地震能量进行消耗；另一方面，利用赘余杆件的推出共醉来实现结构的周期变化，避免地震时间长、持续作用而引起的共振效应。图1为进行建筑结构抗震设计时常常设置的第一道防线：框架-剪力墙结构连梁。
图1 框架-剪力墙结构连梁
1.5 刚度、延性和承载力的匹配
当建筑结构的抗力相对较高时，总体的延性的要求可以适当的降低；反之，当建筑结构的抗力相对较低时，总体的延性的要求就应该适当提高。地震时建筑物受到的地震作用的大小和其动力的特性紧密相关，应该具备合理的刚度、承载力的分布和与之相匹配的延性。一般情况下，想要提高建筑结构的抗侧刚度，都需要提高工程的造价并且降低建筑结构的延性。要想使得建筑物具备很强的抗倒塌的能力，最好的办法是使得建筑结构中的所有构件都具备相当高的延性，但是在实际的工程建设中却很难做到这一点。有选择地对结构中的关键杆件和重要构件的延性进行提高是切实可行的办法，相对来说还比较经济。所以，在对建筑结构的体系进行确定时，应该找到一种使得结构的刚度、延性和承载力相匹配的办法。图2为增加建筑结构刚度的方法图。
图2 增加建筑结构刚度的方法图
2 结构抗震设计的计算方法
2.1 我国结构抗震的计算流程
对结构的地震反应进行分析开始于1920 年左右，几十年来伴随着地震观测资料的不断积累与完善，抗震理论的不断加深和计算技术的不断进步，结构地震的反应的分析方法也在不断地改进和发展。我国现行的是两阶段、三水准的设计方法，抗震设计的流程图如图3所示。
2.2 基于性态的抗震设计
传统的抗震设计的方法是在设计开始时以力来做设计的变量，就是