建筑抗震概念设计的重要性

1、建筑抗震概念设计的重要性摘要：所谓建筑抗震概念设计，是指根据地震灾害和工程经验等形成的基本设计原则和设计思想，进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程。抗震概念设计是要从建筑方案设计、选择时就必须要考虑进去的问题，是贯穿整个设计阶段的。关键词：地震场地规则性延性抗震防线中图分类号：TU352.1+1文献标识码：A文章编号：地震是一种会对人类造成极大危害的自然灾害，地震时强烈的地面运动会造成建筑物的倒塌或损坏。工程结构的破坏是由于地基失效引起，也可能是由于上部结构承载力不足形成的破坏或失稳造成的，根据地震历时资料分析，由于地基失效引起的工程破坏占结构破坏的10%左右，剩余90%是由于结构承载力

2、不足或结构整体失稳造成的。强烈的地震除了引起结构本身破坏外还会引发一系列的次生灾害，比如火灾、水灾、滑坡、海啸以及泥石流等。一般来说，地震本身造成的直接损失往往还小于自身所带来的次生灾害所造成的间接损失。对地震灾害的预防应注重其综合性及连锁性。我们工程上通常讨论的即为构造地震，因为构造地震占发震总数的90%以上。许多国家和地区的抗震设计规范采用了“三水准”抗震设防。我国规范中的给出了明确的解释：第一水准：当遭受低于本地区设防烈度的多遇地震影响时，建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用。第二水准：当遭遇相当于本地区设防烈度的地震时建筑物可能损坏，但经一般修理即可恢复正常使用。第三水准：当遭受高

3、于本地区设防烈度的罕遇地震时，建筑不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。上述亦可简述为“小震不坏、中震可修、大震不倒”。在实际工程中设计人员应根据以下内容来保证“三水准”的设防要求。一、建筑场地的选择：在进行建筑场地选择时要充分考虑地形、工程地质和水文条件对工程抗震的不利影响，尽量避开抗震危险地段，依据宏观震害调查的结果和对不同地形条件、岩土构成的形体所进行二维地震反应分析结果大致可以归纳为以下几点：1、高突地形距离基准面的高度愈大，高出的反应愈强烈。2、离陡坎和边坡顶部边缘的距离愈大，反应相对减小。3、从岩土构成方面看，在同样的地形条件下岩质结构要比土质结构反应小。4、高突地形顶面愈开阔，愈接近

4、中心位置反应愈小。5、边坡愈陡，其顶部的放大效应愈大。工程地质和水文条件的影响主要体现在现场土坚硬程度，覆盖层厚度（土层的性质、厚度）,场地自震周期和粉、沙土的液化等方面。不同类别的土质具有不同的动力特性，地震反应亦随之不同，因此，同一结构单元的基础不宜设置在性质截然不同的地基上，并且同一结构单元不宜部分采用天然地基和部分桩基。当不可避免时可以采用设置变形缝将建筑分为不同的结构单元，或者仔细分析不同地基在地震下变形的差异以及上部结构各部分地震反应差异的影响，采取相应的抗震措施。总之，在选择建筑场地时，尽量选择对抗震有利的地段，对不利地段应提出避开要求，当无法避开时应采取有效措施来达到抗震要求。

5、二、建筑结构的平面、竖向布置：建筑结构的平面、竖向布置是否规则，对结构的抗震性能具有很重要的影响，也是建筑设计首先遇到的问题，其布置的原则是：平面形状规则对称，竖向质量、刚度连续均匀，避免楼板错层。这里的“规则”包含了对建筑的平、立面尺寸，抗侧力构件布置，质量分布，直至承载力分布等诸多要求。在设计中要力求简单、对称。因为简单、对称的结构工程实际情况与结构的计算假定符合程度较好。这样计算结果就能够较准确的反应建筑在地震时的情况，相应的容易估计其地震时的反应。并可根据建筑的地震反应采取相应的抗震构造措施和进行细部处理。地震区的建筑平面形状宜选用正方形、矩形、圆形、正多边形、椭圆形等。防震缝的设置：

6、体型复杂的建筑并不一概提倡设置防震缝，近年来的结构设计和施工经验表明，建筑应当调整平面尺寸和结构布置，采取构造措施和施工措施，能不设缝就不设缝，能少设缝就少设缝。凡是设缝的，就要分的彻底，凡是不设缝的，就要连接牢固，保证其整体性。绝对不要将各部分设计的似分不分，似连非连，“藕断丝连”否则连接处在地震中很容易就破坏。三、抗震结构体系、选型及总体布置抗震结构体系要通过综合分析，采用合理而经济的结构类型，应根据抗震的设防类别、烈度、建筑高度、场地条件、地基、结构材料和施工等因素，经技术、经济和使用条件综合比较确定。在选择抗震结构体系时，还要注意结构刚度与场地条件的关系，当结构的自震周期与场地的自震周

7、期一致时，容易产生共振现象而加重建筑物的震害；建筑结构的质心与刚心尽量重合，虽然做到这点有一定困难，否则将会发生扭转效应，严重时能导致房屋整体倒塌。尽量使结构的承载力和竖向刚度自下而上逐渐减小，变化均匀、连续，不出现突变，可采取减小构件尺寸与降混凝土等级来实现，但要合理采用。结构布置完成后形成的抗震结构体系应符合下列要求：1、应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。2、应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。3、应具备必要的抗震承载力，良好的变形能力和消耗地震能量的能力。4、对可能出现的薄弱部位应采取措施提高抗震能力。四、结构的延性与多道抗震防线现行规

8、范的抗震设防目标是“三水准”，“小震不坏”是可以通过结构的抗震承载力验算予以实现，而在遭遇到罕遇地震时要想达到“大震不倒”的设防目标，则主要依靠结构的延性。从概念上讲结构的延性定义为结构承载力在无明显降低的情况下，结构发生非弹性变形的能力，一个结构抗震能力的强弱，主要取决于这个结构对地震能量“吸收与耗散”能力的大小，而它又取决于结构延性的大小，结构延性好，变形能力强，从而保证结构不至倒塌。一次大地震后，采用纯框架单一抗侧力体系的建筑物，其倒塌率远远高于采用框墙、框撑等双重或多重结构体系建筑物的倒塌率，是因为除了人们普遍认识的两重体系的刚度、强度有极大差异外，还有多道防线在发挥作用，多道抗震防线

9、即为：1、一个抗震结构体系，应由若干延性较好的分体组成，并由延性较好的结构构件连接起来协同工作。2、抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部敷于度，有意识的建立起一系列的屈服区，以便结构能吸收和耗散大量的地震能量，一旦破坏易于修复。这种通过对结构动力特性的适当控制来减轻建筑物的破坏程度，是对付高烈度地震的一种经济有效的方法。另外砌体填充墙对整个结构的抗震也有很大影响，相对框架结构而言，填充墙的合理布置关系到框架的剪力分部以及整个房屋的安全，亦可以充当第一道抗震防线的主力构件。结论：通过大量震害分析表明“建筑抗震的概念设计”对“三水准”中最重要的“大震不倒”起着决定性作用。故建筑师在建筑方案的选择与设计时应与结构师密切配合，适当调整建筑平面、立面与竖向剖面，在满足使用功能与建筑艺术的前提下，使结构布置更加合理，在“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件、强锚固”的设计原则下保证“三水准”的要求。参考文献：（1）江见鲸,