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[摘要]综述建筑结构抗震设计理念，抗震概念设计和基于性能的抗震设计，详细阐述钢筋混凝土结构和砖砌体结构的抗震概念设计，提出非结构抗震概念和非结构抗震重点及对应措施，并简要介绍国际最新抗震设计理念。
[关键词]概念设计 基于性能 基于位移 非结构抗震 减震
中图分类号：TU2文献标识码：A 文章编号：1671-7597(2008)1210077-01
一、结构抗震设计理念
（一）抗震概念设计
所谓概念设计，一般指不经数值计算，尤其在一些难以做出精确分析或在规范中难以规定的问题中，依据整体结构体系与分体系间的力学关系、结构破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想，立足于工程抗震基本理论及长期抗震经验总结的基础上，从场地选择、房屋体形、结构体系、抗震防线设置、刚度分布和构件延性匹配等几个主要方面，消除建筑中的抗震薄弱环节，从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和抗震细部措施的设计理念，使设计出的房屋建筑具有良好的抗震性能和足够的抗震可靠度。
1．钢筋混凝土结构的抗震概念设计。钢筋混凝土基本体系有排架、刚架、框架框剪、剪力墙、框筒等，在设计大中型项目中，原则上尽量选择超静定次数高的基本体系，同时采用构造措施，使基本体系增加超静定次数，这样，在地震等水平力作用下，大震引起的破坏仅限于超静次数的降低，即出现部分塑性铰减少结构的约束度，也能确保结构抗震的可靠度，使总体系增加保证环节。
体系的设计中，首先应使结构平面力求简单规则，主要抗侧力构件布置应对称均匀；其次应使其质量沿高度均匀分布，避免刚度突变，并尽量降低建筑物的重心；第三、应考虑荷载重心与刚度重心重合问题，尽量减小地震荷载所引起的整体扭转力矩及局部应力集中；第四合理设置变形缝；第五、加强楼屋盖的整体性，对出屋面的房间结构应防止鞭端效应破坏。
2．砖砌体结构的抗震概念设计。砖砌体结构包括多层砌体承重结构、底框架砌体结构和内框架砌体结构，由于砌体结构缺乏延性，其抗拉、抗剪、抗弯强度均较低，因而在地震中比其他结构体系的震害更为严重。为此应考虑除一般原则外，还应在建筑平面及结构布置上，要优先采用横墙或纵横墙共同承重的结构体系，平面对齐、垂直连续，窗间墙宽度均匀，楼梯和跨层避开转角和尽端；层数和总高度、房屋高宽比及抗震横墙间距还应满足相关规范要求。同时采取构造柱和圈梁和抗震墙等构造措施，使结构从整体上调整应力的传递，以减小裂缝，保证工程的正常使用并实现“小震不坏，大震不倒”的抗震设计要求。
对砖混结构中承重墙的门窗洞口比较多的问题，可将铰接连接的单个构件，变成刚性连接的整体构件，通常采用减小洞口尺寸、合理布置开洞位置、合理设置构造柱、圈梁和层间加强等措施。形成整体后的构件能够补充局部削弱的不足。
对于底部框架的砌体结构，为防止底层过多的变形集中应沿纵横两方向设置一定数量的抗震墙且均匀对称布置；对于内框架房屋应适当控缩横墙间距，加强楼盖刚度，外角与梯间角设置构造柱与圈梁和楼盖紧密连接。
（二）基于性能的抗震设计
1．概念的提出。随着社会的不断进步，人们逐渐认识到，在现代化充分发展的今天，再单纯强调结构在地震中不严重破坏和不倒塌，已不是一种完善的抗震思想，不能适应现代工程结构抗震的需要。在这样的背景下，美国和学者在20世纪90年代初率先提出了基于性能（功能）的抗震设计理念，它是抗震设计理论的一次变革。
基于性能的抗震设计理论是指根据建筑物的用途和重要性以及地震设防水准确定建筑物的抗震性能目标，按照该目标进行建筑抗震设计，使设计的建筑在未来可能发生的地震作用下具有预期的抗震性能和安全度，从而将建筑的震害损失控制在预期的范围内。
2．我国的研究现状。我国学者提出：基于功能的结构抗震设计应该考虑两类目标功能水平，第一类是由规范给定的各类结构的最低功能要求，反映结构“共性”；第二类是按照建筑的用途，由业主、使用者与工程师共同确定，反映结构“个性”。设计采用可靠度的表达形式并由构件的可靠度过渡到结构体系可靠度，通过“投资-效益”价值分析方法进行可靠度的结构优化设计。在基于功能的抗震设计中，除了结构抗震验算外，抗震措施也是一个重要的组成部分。按照不同的功能要求，结构所具有的抗力和延性要求有所不同，因此提出“综合抗震能力”概念，并采用构造影响系数来描述不同构造措施的作用。
基于性能的抗震设计的基础和关键是性能目标的确定，它包括设定地震水准、选择性能目标和定义性能水准。我国抗震设计规范(GB500112001)规定建筑结构在抗震设计时，应遵循三个水准的抗震设防目标，即“小震不坏，中震可修，大震不倒”，这个设防目标包含了地震水准和性能水准，因此可以说，抗震规范的设计方法已经具有了基于性能的抗震设计思想的雏形。
目前由于对结构性能状态的具体描述、相应的计算方法、以及设计标准目前尚未明确，因此可以说，基于性能的抗震设计现阶段基本上仍停留在概念阶段，在工程中广泛应用的条件还不成熟。但是学者们在此方面进行着积极的探索。文献[4]就是在国内外有关地震损伤研究的基础上，从我国地震设计水准的实际出发介绍钢筋混凝土结构地震损伤性能目标和设计方法。
3．基于位移的抗震设计。要实现基于性能的抗震设计思想，必须对结构在地震作用下的损伤进行有效控制。实际震害和理论分析都表明，变形(耗能)能力不足是结构在地震作用下倒塌的主要原因。而地震导致的结构变形是结构和非结构构件破损的主要原因。结构在地震作用下的破坏程度与结构的变形(耗能)能力和位移响应密切相关，变形指标比强度指标更能反映结构在地震作用下的性能，而人们对于结构变形能力的研究已由来已久，在国内外现行的抗震设计规范中已提出了结构的变形限值，以变形作为设计参数易为广大工程技术人员所接受。将位移(变形)作为控制结构性能的参数，还可以对结构的整体行为进行合理的控制。因此，国内外学者对基于性能的抗震设计理论的研究又主要集中在基于位移的抗震设计上，基于位移的抗震设计方法是现阶段实现基于性能的抗震设计最为便捷的一条途径，有望成为基于性能的抗震设计实用方法。
基于位移的抗震设计方法为实现基于性能的抗震设计思想提供了一条简便、有效的途径，但要能真正应用于工程实际，还有不少问题仍需要进一步研究和解决：1)位移性能指标的研究还不够全面、深入；2)非线性地震变形需求的计算有待于进一步改进；3)设计方法本身还不够完善，工程实用性、可操作性有待于进一步改善。
二、建筑非结构抗震
建筑工程中的结构构件是指建筑物的骨架．即基础、承重墙、柱、梁、楼盖、屋盖等，其在地震时的安全可靠性一直受到人们的普遍关注。但是结构构件外的非结构构件，如：门窗、维护隔墙、吊顶、女儿墙、屋面突出装饰部分、广告牌、玻璃幕墙和室内设备设施等，在地震时的安全可靠性却长期被人们忽视。
非结构构件在地震时的破坏主要有两个原因，惯性作用和结构系统变
形。地震发生时，房屋发生运动，此时房屋的各部分均受到惯性作用。若非结构构件锚固不好，承受不了地震作用，非结构构件将遭到破坏或功能丧失。结构系统受到地震作用时，必然发生变形，嵌固于结构构件内的非结构构件，若不能适应结构变形，也要遭到破坏或功能丧失。
一般情况下，结构构件需经结构工程师做抗震分析和设计，而非结构构件则由建筑师、室内设计师和设施工程师决定，不经结构工程师进行抗震分析和设计，其在地震时的破坏概率通常要比结构构件高的多。随着社会进步和科学技术的发展，现代建筑装饰装备水平普遍很高，非结构构件部分的造价已占整个工程造价的绝大部分。许多非结构构件的破坏或功能的丧失会造成严重经济损失，还可能危及用户甚至附近人员的生命安全。
因此，在实际工程设计中，建筑师和设施工程师应当与结构工程师共同解决好建筑非结构的抗震设计。非结构构件应根据所属建筑的抗震设防类别和非结构地震破坏的后果及其对整个建筑结构影响范围，采取不同的抗震措施；当相关专门标准有具体要求时，尚应采用不同的功能系数、类别系数等进行抗震计算。当计算和抗震措施要求不同的两个非结构构件连接在一起的，应按较高的要求进行抗震设计。
非结构抗震的设计应把突出屋面装饰部分、重要安全性附属设备（例如电梯等）、大型储物架、室外巨型广告牌和出入口及临街面的高玻璃幕墙等列为重点。
对连接幕墙、围护墙、隔墙、女儿墙、雨篷、商标、广告牌、顶棚支架、大型储物架等建筑非结构构件的预埋件、锚固件的部位，应采取加强措施，以承受建筑非结构构件传给主体结构的地震作用。非结构构件连接损坏时，应不致引起与之相连接的有较高要求的非结构构件失效。
对非承重墙体的材料、选型和布置，应根据烈度、房屋高度、建筑体型、结构层间变形、墙体自身抗侧力性能的利用等因素，经综合分析后确定非承重墙体的材料、选型和布置，应根据烈度、房屋高度、建筑体型、结构层间变形、墙体自身抗侧力性能的利用等因素，经综合分析后确定。混凝土结构和钢结构的非承重墙体应优先采用轻质墙体（板）。各类顶棚的构件与楼板的连接件，应能承受顶棚、悬挂重物和有关机电设施的自重和地震附加作用；其锚固的承载力应大于连接件的承载力。
三、国际最新抗震设计理念
目前，建筑减、隔震技术取得了长足进展。许多国家在高层建筑的抗震设计方案中，已经出现了新的结构，如：美国纽约的42层高层建筑物，建在与基础分离的98个橡胶弹簧上；日本出现了建在弧形钢条上的防地震建筑物；前苏联出现了建在与基础分离的沙垫层上的建筑物；中国出现了刚柔性隔震、减震、消震建筑结构与抗震低层楼房加层结构的建筑物。这些都十分成功地应用于工程实践中，在建筑结构体型上，改变了传统的插入式钢箍捆住内力（吸收地震能量）的结构体系。
参考文献：
[1]梁爱莉，建筑结构概念设计及应用，彭城职业大学学报，2001（12）.
[2]裴红梅，谈抗震概念设计，山西地震，2000（4）.
[3]王亚勇，我国2000年工程抗震设计模式规范基本问题研究综述，建筑结构学报，2000（2）.
[4]左春仁、左振宇，基于地震损伤性能的抗震设计方法，大连大学学报，2000（6）.
[5]蒋欢军、郑建波、张桦，基于位移的抗震设计研究进展，工业建筑，2008（7）.
[6]郭胜义，建筑非结构抗震，内蒙古煤炭经济，2001（2）.
[关键词]概念设计 基于性能 基于位移 非结构抗震 减震
中图分类号：TU2文献标识码：A 文章编号：1671-7597(2008)1210077-01
一、结构抗震设计理念
（一）抗震概念设计
所谓概念设计，一般指不经数值计算，尤其在一些难以做出精确分析或在规范中难以规定的问题中，依据整体结构体系与分体系间的力学关系、结构破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想，立足于工程抗震基本理论及长期抗震经验总结的基础上，从场地选择、房屋体形、结构体系、抗震防线设置、刚度分布和构件延性匹配等几个主要方面，消除建筑中的抗震薄弱环节，从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和抗震细部措施的设计理念，使设计出的房屋建筑具有良好的抗震性能和足够的抗震可靠度。
1．钢筋混凝土结构的抗震概念设计。钢筋混凝土基本体系有排架、刚架、框架框剪、剪力墙、框筒等，在设计大中型项目中，原则上尽量选择超静定次数高的基本体系，同时采用构造措施，使基本体系增加超静定次数，这样，在地震等水平力作用下，大震引起的破坏仅限于超静次数的降低，即出现部分塑性铰减少结构的约束度，也能确保结构抗震的可靠度，使总体系增加保证环节。
体系的设计中，首先应使结构平面力求简单规则，主要抗侧力构件布置应对称均匀；其次应使其质量沿高度均匀分布，避免刚度突变，并尽量降低建筑物的重心；第三、应考虑荷载重心与刚度重心重合问题，尽量减小地震荷载所引起的整体扭转力矩及局部应力集中；第四合理设置变形缝；第五、加强楼屋盖的整体性，对出屋面的房间结构应防止鞭端效应破坏。
2．砖砌体结构的抗震概念设计。砖砌体结构包括多层砌体承重结构、底框架砌体结构和内框架砌体结构，由于砌体结构缺乏延性，其抗拉、抗剪、抗弯强度均较低，因而在地震中比其他结构体系的震害更为严重。为此应考虑除一般原则外，还应在建筑平面及结构布置上，要优先采用横墙或纵横墙共同承重的结构体系，平面对齐、垂直连续，窗间墙宽度均匀，楼梯和跨层避开转角和尽端；层数和总高度、房屋高宽比及抗震横墙间距还应满足相关规范要求。同时采取构造柱和圈梁和抗震墙等构造措施，使结构从整体上调整应力的传递，以减小裂缝，保证工程的正常使用并实现“小震不坏，大震不倒”的抗震设计要求。
对砖混结构中承重墙的门窗洞口比较多的问题，可将铰接连接的单个构件，变成刚性连接的整体构件，通常采用减小洞口尺寸、合理布置开洞位置、合理设置构造柱、圈梁和层间加强等措施。形成整体后的构件能够补充局部削弱的不足。
对于底部框架的砌体结构，为防止底层过多的变形集中应沿纵横两方向设置一定数量的抗震墙且均匀对称布置；对于内框架房屋应适当控缩横墙间距，加强楼盖刚度，外角与梯间角设置构造柱与圈梁和楼盖紧密连接。
（二）基于性能的抗震设计
1．概念的提出。随着社会的不断进步，人们逐渐认识到，在现代化充分发展的今天，再单纯强调结构在地震中不严重破坏和不倒塌，已不是一种完善的抗震思想，不能适应现代工程结构抗震的需要。在这样的背景下，美国和学者在20世纪90年代初率先提出了基于性能（功能）的抗震设计理念，它是抗震设计理论的一次变革。
基于性能的抗震设计理论是指根据建筑物的用途和重要性以及地震设防水准确定建筑物的抗震性能目标，按照该目标进行建筑抗震设计，使设计的建筑在未来可能发生的地震作用下具有预期的抗震性能和安全度，从而将建筑的震害损失控制在预期的范围内。
2．我国的研究现状。我国学者提出：基于功能的结构抗震设计应该考虑两类目标功能水平，第一类是由规范给定的各类结构的最低功能要求，反映结构“共性”；第二类是按照建筑的用途，由业主、使用者与工程师共同确定，反映结构“个性”。设计采用可靠度的表达形式并由构件的可靠度过渡到结构体系可靠度，通过“投资-效益”价值分析方法进行可靠度的结构优化设计。在基于功能的抗震设计中，除了结构抗震验算外，抗震措施也是一个重要的组成部分。按照不同的功能要求，结构所具有的抗力和延性要求有所不同，因此提出“综合抗震能力”概念，并采用构造影响系数来描述不同构造措施的作用。
基于性能的抗震设计的基础和关键是性能目标的确定，它包括设定地震水准、选择性能目标和定义性能水准。我国抗震设计规范(GB500112001)规定建筑结构在抗震设计时，应遵循三个水准的抗震设防目标，即“小震不坏，中震可修，大震不倒”，这个设防目标包含了地震水准和性能水准，因此可以说，抗震规范的设计方法已经具有了基于性能的抗震设计思想的雏形。
目前由于对结构性能状态的具体描述、相应的计算方法、以及设计标准目前尚未明确，因此可以说，基于性能的抗震设计现阶段基本上仍停留在概念阶段，在工程中广泛应用的条件还不成熟。但是学者们在此方面进行着积极的探索。文献[4]就是在国内外有关地震损伤研究的基础上，从我国地震设计水准的实际出发介绍钢筋混凝土结构地震损伤性能目标和设计方法。
3．基于位移的抗震设计。要实现基于性能的抗震设计思想，必须对结构在地震作用下的损伤进行有效控制。实际震害和理论分析都表明，变形(耗能)能力不足是结构在地震作用下倒塌的主要原因。而地震导致的结构变形是结构和非结构构件破损的主要原因。结构在地震作用下的破坏程度与结构的变形(耗能)能力和位移响应密切相关，变形指标比强度指标更能反映结构在地震作用下的性能，而人们对于结构变形能力的研究已由来已久，在国内外现行的抗震设计规范中已提出了结构的变形限值，以变形作为设计参数易为广大工程技术人员所接受。将位移(变形)作为控制结构性能的参数，还可以对结构的整体行为进行合理的控制。因此，国内外学者对基于性能的抗震设计理论的研究又主要集中在基于位移的抗震设计上，基于位移的抗震设计方法是现阶段实现基于性能的抗震设计最为便捷的一条途径，有望成为基于性能的抗震设计实用方法。
基于位移的抗震设计方法为实现基于性能的抗震设计思想提供了一条简便、有效的途径，但要能真正应用于工程实际，还有不少问题仍需要进一步研究和解决：1)位移性能指标的研究还不够全面、深入；2)非线性地震变形需求的计算有待于进一步改进；3)设计方法本身还不够完善，工程实用性、可操作性有待于进一步改善。
二、建筑非结构抗震
建筑工程中的结构构件是指建筑物的骨架．即基础、承重墙、柱、梁、楼盖、屋盖等，其在地震时的安全可靠性一直受到人们的普遍关注。但是结构构件外的非结构构件，如：门窗、维护隔墙、吊顶、女儿墙、屋面突出装饰部分、广告牌、玻璃幕墙和室内设备设施等，在地震时的安全可靠性却长期被人们忽视。
非结构构件在地震时的破坏主要有两个原因，惯性作用和结构系统变
形。地震发生时，房屋发生运动，此时房屋的各部分均受到惯性作用。若非结构构件锚固不好，承受不了地震作用，非结构构件将遭到破坏或功能丧失。结构系统受到地震作用时，必然发生变形，嵌固于结构构件内的非结构构件，若不能适应结构变形，也要遭到破坏或功能丧失。
一般情况下，结构构件需经结构工程师做抗震分析和设计，而非结构构件则由建筑师、室内设计师和设施工程师决定，不经结构工程师进行抗震分析和设计，其在地震时的破坏概率通常要比结构构件高的多。随着社会进步和科学技术的发展，现代建筑装饰装备水平普遍很高，非结构构件部分的造价已占整个工程造价的绝大部分。许多非结构构件的破坏或功能的丧失会造成严重经济损失，还可能危及用户甚至附近人员的生命安全。
因此，在实际工程设计中，建筑师和设施工程师应当与结构工程师共同解决好建筑非结构的抗震设计。非结构构件应根据所属建筑的抗震设防类别和非结构地震破坏的后果及其对整个建筑结构影响范围，采取不同的抗震措施；当相关专门标准有具体要求时，尚应采用不同的功能系数、类别系数等进行抗震计算。当计算和抗震措施要求不同的两个非结构构件连接在一起的，应按较高的要求进行抗震设计。
非结构抗震的设计应把突出屋面装饰部分、重要安全性附属设备（例如电梯等）、大型储物架、室外巨型广告牌和出入口及临街面的高玻璃幕墙等列为重点。
对连接幕墙、围护墙、隔墙、女儿墙、雨篷、商标、广告牌、顶棚支架、大型储物架等建筑非结构构件的预埋件、锚固件的部位，应采取加强措施，以承受建筑非结构构件传给主体结构的地震作用。非结构构件连接损坏时，应不致引起与之相连接的有较高要求的非结构构件失效。
对非承重墙体的材料、选型和布置，应根据烈度、房屋高度、建筑体型、结构层间变形、墙体自身抗侧力性能的利用等因素，经综合分析后确定非承重墙体的材料、选型和布置，应根据烈度、房屋高度、建筑体型、结构层间变形、墙体自身抗侧力性能的利用等因素，经综合分析后确定。混凝土结构和钢结构的非承重墙体应优先采用轻质墙体（板）。各类顶棚的构件与楼板的连接件，应能承受顶棚、悬挂重物和有关机电设施的自重和地震附加作用；其锚固的承载力应大于连接件的承载力。
三、国际最新抗震设计理念
目前，建筑减、隔震技术取得了长足进展。许多国家在高层建筑的抗震设计方案中，已经出现了新的结构，如：美国纽约的42层高层建筑物，建在与基础分离的98个橡胶弹簧上；日本出现了建在弧形钢条上的防地震建筑物；前苏联出现了建在与基础分离的沙垫层上的建筑物；中国出现了刚柔性隔震、减震、消震建筑结构与抗震低层楼房加层结构的建筑物。这些都十分成功地应用于工程实践中，在建筑结构体型上，改变了传统的插入式钢箍捆住内力（吸收地震能量）的结构体系。
参考文献：
[1]梁爱莉，建筑结构概念设计及应用，彭城职业大学学报，2001（12）.
[2]裴红梅，谈抗震概念设计，山西地震，2000（4）.
[3]王亚勇，我国2000年工程抗震设计模式规范基本问题研究综述，建筑结构学报，2000（2）.
[4]左春仁、左振宇，基于地震损伤性能的抗震设计方法，大连大学学报，2000（6）.
[5]蒋欢军、郑建波、张桦，基于位移的抗震设计研究进展，工业建筑，2008（7）.
[6]郭胜义，建筑非结构抗震，内蒙古煤炭经济，2001（2）.