建筑结构的抗震设计研究

1、建筑结构的抗震设计研究摘要：地震具冇突发性的特点，至今可预报性仍然很低。地震灾害是 人类面临的严重自然灾害之一。我国处于两大地震带中间，东临环太平洋 地震带，西处地中海一喜马拉雅山地震带，是世界上地震较多的国家 因此研究结构的抗震性能在我国具有充分的必要性。关键词：抗震设计；计算方法；基于性能abstract: earthquake has the characteristics of sudden, forecast is still very low. earthquake disaster is one of severe natural disasters human beings a

2、re facing. our country two seismic zone in the middle, ring the pacific seismic zone in the east, west of the mediterranean - himalayan seismic belt, is one of the earthquake more countries in the world so the seismic performanee of structures in our country has full of necessitykey words: seismic d

3、esign; calculation method; based on the performance中图分类:tu973+.31文献标识码:a文章编号:抗震概念设计及思路抗震设防的基本s的是在一定的经济条件下，最大限度地限制和减轻 建筑物的地震破坏，保障人民生命财产的安全。为了实现这一目的，抗震 设计规范以“小震不坏，中震可修，大震不倒”，即三水准的抗震设防要 求作为建筑抗震设计的基本原则。一般来说，建筑抗震设计包括三个方面的内容与要求：概念设计、抗 震计算与构造措施。概念设计在整体上把握抗震设计的主要原则，减少由 于建筑结构自身带来地震作用及结构地震反映的复杂性而造成抗震计算 不准确；抗震

4、计算为结构抗震设计提供定量依据；构造措施则是抗震概念 设计与抗震计算的有效保障。结构抗震设计三个方面的内容是一个不可分 割的整体，忽略英中任何一部分都可能造成抗震设计的失效。建筑结构抗震概念设计的目标是使整体结构能发挥耗散地震能量的 作用，从而避免结构出现比较敏感的薄弱部位，导致结构过早的破坏。假 定整个结构能发挥耗散地震能量的作用是抗震设计方法的前提之一，在此 前提下才能以多遇地震作用进行结构计算与构造措施。建筑结构抗震设计的基本原则包括：(1)结构的简单性，即结构在地 震作用下具冇比较明确的传力途径，结构的计算、内力及位移分析都易于 把握。(2)结构的规则及均匀性，造型和结构布置比较均匀可

5、以避免刚度、 承载能力与传力途径的突变，以限制结构在竖向出现敏感的薄弱部位，建 筑平面比较规则可以使建筑物质量分布与结构刚度分布协调，限制质量与 刚度之间的偏心。(3)结构的刚度与抗震能力，结构布置应使结构在两个 主轴方向具冇足够的刚度和抗震能力、足够的抗扭刚度和抵抗扭转振动的 能力。二、结构抗震计算方法及抗震验算 结构抗震计算可分为地震作用计算和结构抗震验算两部分。进行结构 抗震设计时，在确定结构方案后，首先应计算地震作用，然后计算结构和 构件的地震作用效应，最后再将地震作用效应与其他荷载效应进行组合， 验算结构和构件的承载力与变形，以满足“小震不坏、屮震可修、大震不 倒”的抗震设防要求。结

6、构抗震计算的方法包括：（1）底部剪力法，特点是忽略高振型的影 响，假定结构地震反应以基本振型为主，将基本振型简化为倒三角形进行 计算，但是计算精度稍差。（2）振型分解反应谱法，利用振型分解的原理 和反应谱理论进行结构最大地震反应分析，计算精度稍高。（3）时程分析 法，选用一定的地震波直接输入到所设计的结构，然后对结构的运动微分 方程进行逐步数值积分，求得结构在整个地震时程范围内的地震反应，计 算精度高。为了满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防标准，我国 建筑抗震设计规范规定进行下列内容的抗震验算：（1）多遇地震下结 构允许弹性变形验算，防止非结构构件的破坏，如隔墙、幕墙、建筑装饰 等

7、的破坏。（2）多遇地震下结构强度验算，防止结构构件因承载力不足而 破坏。（3）罕遇地震下结构弹塑性变形验算，以防止结构因过大变形发生 倒塌。三、提高结构抗農性能的措施结构的抗震性能决定于结构的整体性、延性，而结构的整体性和延性 与结构布置、结构整体刚度、结构节点和构件的延性和强度密切相关。结构布置时宜考虑多道抗震防线，一个抗震结构应由若干延性较好的 分体系组成，通过构件的链接协同作用，有意识地在结构内部、外部建立 一系列分布的屈服区，使结构在先屈服的部分耗散大量的地震能量，而使 最后的“防线”得以保存，便于结构修复。结构应具冇合理的刚度和承载力分布，建筑物的侧移刚度越大，则自 振周期越短，地震

8、作用也越人，耍求结构构件具有较高的承载力。提高结 构的抗侧刚度，往往以提高造价和降低结构变形能力为代价，因此在确定 结构体系时，需要在刚度、承载力之间寻求较好的匹配关系。结构应采取的构造措施，对于多层砌体结构，在构造上应采取设置构 造柱、在砌体内配置横向和竖向钢筋等措施。对于钢筋混凝土结构，应通 过混凝土材料、截面尺寸、纵向和横向的配筋来避免剪切破坏先于弯曲破 坏、混凝土的压碎先于钢筋的屈服、钢筋的锚固黏结破坏先于构件的破坏。四、基于性能的抗震设计按现行的以保障生命安全为基本目标的抗震设计规范所设计和建造 的建筑物，在地震屮虽然可以避免倒塌，但其破坏却造成了严重的直接和 间接经济损失，其至影响

9、到社会和经济的可持续发展。这些破坏和损失远 超出了设计者、建造者和业主原先的估计。为了强化结构抗震的安全目标和提高结构抗震的功能要求，提出了基 于性能的抗震设计思想和方法。结构基于性能抗震设计通常釆用的方法为 非线性时程分析法与非线性静力分析法。非线性时程分析法从建立在层模 型到建立在截而多弹簧模型上的方法,再到当前正在研究发展的建立在截 浙纤维滞回本构关系的纤维模型法，准确程度正在不断提高。基本思路是 通过适当数值方法建立和求解动力方程，从而得到结构各个时刻的反应 量。非线性静力分析法，从本质上说是一种静力非线性计算方法，先以某 种方法求得结构在地震作用下所对应的目标位移，然后在对结构施加竖

10、向 荷载的同时，将表征地震作用的水平静力荷载以单调递增的形式作用到结 构上，在达到目标位移时停止荷载递增，最后再对结构进行抗震性能评估, 判断结构是否可满足在水平地震作用下功能需求。基于性能的抗震设计与传统的抗震思想相比具有以下特点：(1)从着 眼于单体抗震设防转向同时考虑单体工程和所相关系统的抗震。(2)将抗 震设计以保障人民的生命安全为基本日标转变为在不同风险水平的地震 作用下满足不同的性能目标，即将统一的设防标准改变为满足不同性能要 求的更合理的设防目标和标准。(3)设计人员可根据业主的要求，通过费 用一效应的工程决策分析确定最优的设防标准和设计方案，以满足不同业 主、不同建筑物的不同抗震要求。五、结束语我国在学习借鉴世界其他各国抗震研究成果的基础上，逐渐形成了自 己的一套较为先进的抗震设计思路。其中大部分内容都符合现代抗震设计 理念，但是也有许多考虑欠妥的地方。我国的抗震设计思路应该在完善口 身不足的同时，不断向前发展。参考文献1 混凝土结构设计规范gb 50010-2010