建筑抗震设计概念范例(3篇)

建筑抗震设计概念范文

关键词：建筑设计；概念设计；抗震

近十年来，高层建筑大量涌现，其结构一般都是不规则的，有些是特别不规则的，从而使结构设计遇到了许多难点，结构工程师发挥了创造才能，尽可能地解决结构设计中的难题和技术关键，从而陆续产生了能适应建筑师创新意识的多种复杂高层建筑结构体系。高层建筑连体结构是一种新型结构形式，通过在不同建筑塔楼间设置连接体使其成为共同的使用空间。同时，由于连体建筑的独特外形能够带来强烈的视觉效果，使建筑型体更具特色。

1.我国现行规范对抗震设计的要求

地震作用是一种随机的不可复制的自然运动，是其大小和方向都无法确定的一种偶然荷载。根据我国《抗规》规定，建筑物的抗震设计按“三水准二阶段”进行，即体现“小震不坏，中震可修，大震不倒”的原则，一般情况下遭遇第一水准烈度时，建筑处于正常使用状态，从结构抗震设计计算的角度，可以视为弹性体系，用弹性反应谱进行弹性阶段分析；当遭遇第二水准烈度时，结构进入非弹性工作阶段，但非弹性变形或结构体系的损坏控制在可修复的范围，此阶段的设计主要由构造来体现；遭遇第三水准烈度时，结构有较大的非弹性变形，但变形控制在规定的范围内，以免倒塌。二阶段的设计即是按小震作用效应和其他荷载效应的基本组合验算结构构件的承载能力以及在小震作用下验算结构的弹性变形，一般采用的是弹性反应谱分析方法，以满足第一水准抗震设防目标的要求；第二阶段是在大震作用下验算结构的弹性塑性变形，以满足第三水准抗震设防目标的要求。对于第二水准抗震设防目标的要求，《抗规》是以抗震措施来加以保证的。

2.选择有利的抗震场地

通过比较震害普查绘制的等震线图可以发现，在正常的烈度区内,常存在着小块的高一度或低一度的烈度异常区。同一次地震的同一烈度区内，位于不同小区的房屋，尽管建筑形式、结构类别、施工质量等情况基本相同，但震害程度却出现较大差异，究其原因，主要是地形和场地条件不同造成的。国内多次大地震的调查也表明，局部地形条件是影响建筑物破坏程度的一个重要因素。位于开阔平坦地带的坚硬场地土或密实均匀的中硬场地土是对建筑抗震有利的地段。对建筑抗震不利的地段，一般是可能发生崩塌、滑坡、地陷、地裂、泥石流等地段。就地形而言，一般是条状突出的山嘴，孤立的山包和山梁的顶部，高差较大的台地边缘，非岩质的陡坡，河岸和边坡的边缘。就场地土质而言，一般是软弱土、易液化土，故河道、断层破碎带或半挖半填地基等。一般情况下，遇到不利地段时宜采取避开的方案，实在无法避开时，应尽量使建筑物场地选择建在基岩或薄土层上，或具有较大“平均剪切波速”的坚硬场地土上，以减少输入建筑物的地震能量，从根本上减轻地震对建筑物的破坏作用。

3.科学布局建筑平面和立面

建筑平面和立面的规整性是结构设计中的一个十分基础、重要的内容。建筑平面、立面在抗震设计中宜尽可能简洁、规则，结构质量中心与刚度中心相一致。对于结构平面布置不规则的房屋质心与刚度中心往往不容易重合，在地震作用下会产生扭转效应，大大加剧地震的破坏力度。建筑立面设计时应避免采用带有突然变化的阶梯形立面，并尽可能降低房屋的重心，突出屋面建筑部分的高度不应过高，以免地震时发生鞭梢效应。建筑的层数越多，高度越高，它的地震破坏程度越大，因为楼盖重量占房屋总重的一半左右，总高度相同，多一层楼盖就意味着增加半层楼的向地震作用，同时加大对底部的倾覆力矩，所以控制砖砌体房屋的总高度及总层数对减少地震时带来的震害有很大作用，减轻自重、减少层数、降低层高是削弱地影响的有效途径之一。

4.合理地进行结构的选型与布置

在结构选型方面应根据建筑的重要性、设防烈度、房屋高度、场地、地基、基础、材料和施工等因素，经济技术、经济条件比较综合确定。常见的结构类型按照抗震性能优劣依次是：钢结构，型钢混凝土结构，混凝土-钢混合结构，现浇钢筋混凝土结构，预应力混凝土结构，装配式钢筋混凝土结构，配筋砌体结构，砌体结构等。结构布置要遵循平面布置力求对称。竖向布置力求均匀的一般原则。在采用纯框架结构的高层建筑中应尽量避免将楼梯踏步斜梁和平台梁直接与框架柱相连，这样会使该柱变成短柱，地震时容易发生剪切破坏。

5.非结构部件处理

在地震作用下，建筑中的内隔墙、楼梯踏步板、框架填充墙、建筑墙板等部件也会或多或少地参与工作，可能改变整个结构或某些构件的刚度、承载力和传力路线，产生出乎意料的抗震效果，或造成未估计到的局部震害。妥善处理这些非结构部件，可减轻震害，提高建筑的抗震可靠度。

6.优化准则及其保证措施

考虑地震作用时必须充分领会和灵活运用抗震概念设计的优化准则和采取相应的构造措施。优化准则“强节弱杆”--防止节点破坏先于构件“；强柱弱梁”--防止杆系发生楼层倾移破坏机制，要求柱的抗弯能力高于梁的抗弯能力“；强剪弱弯”--防止构件剪力破坏，要求杆件的受剪承载力高于受弯承载力“；强压弱拉”--对杆件截面而言，为避免杆件在弯曲时发生受压区混凝土破裂的脆性破坏，使受拉区钢筋承载力低于受压区混凝土受压承载力。保证措施保证措施有两个方面：一是调整或限制构件的荷载效应，二是强制规定必要的构造措施。这两个方面在高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2002）有详细的规定，有的则是以强制性条文提出严格要求。如：高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2002）中第6.3.2条的第1点限制梁端截面混凝土受压区高度与有效高度之比，就是保证梁的变形能力，而它又决定于梁端塑性转动量，而塑性转动量又与截面混凝土受压区的相对高度密切相关；试验研究结果表明要使钢筋混凝土梁的位移延性系数达到3--4，混凝土受压区相对高度必须控制在0.25--0.35。总之，高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2002）中许多条文以及强制性条文都是与这“四强四弱”密切相关，因此，必须在充分理解规范、规程中的具体条文的基础上加以运用相应的构造措施。

建筑抗震设计概念范文篇2

【关键词】建筑结构；抗震；概念设计

一、地震对建筑的破坏作用

地震是一种地壳中的板块发生了顶撞、错动和断裂而产生震动的自然现象。我们不能够准确的预报在何时或是何地会发生多大级别的地震，更加不能阻止地震的到来，但是我们能够粗略地把地震破坏的作用分成三类：①地层被错位，地面有了开裂；②地基的液化，出现地陷或是滑坡；③地面发生振动。因为地震作用具有随机性与复杂性，建筑物被地震破坏的机理十分复杂，存在许多不确定的以及模糊的因素。

但根据地震的破坏作用和民用建筑的常用结构形式可以把建筑结构在地震作用下的破坏分为四种情况：①在地震的时侯，水平与竖向的振动作用之下，建筑物内力与变形骤增，甚至内部结构受力的形式发生改变，导致建筑物的承载力不够甚至会丧失或是变形过大。②在地震的作用下，因为节点的强度不足、锚固失效、延性不够，这会使结构的构件缺乏安全可靠的连接，使建筑物丧失了整体性而被破坏。③在地震作用下，因为地基的承载力的下降或是地基土的液化，使地基的一部分已经失效甚至是完全失效，最终会导致建筑物整体倾斜或倒塌。④因为地震而引发次生灾害例如火山、滑坡、洪水、泥石流等会造成建筑物被严重破坏。

二、结构概念设计的原则

（一）优化选型原则

结构概念设计归根到底是确定主体结构体系及其联系。它要考虑两个方面，用比较方法进行优化选择：（1）优化结构体系。前提是掌握各类基本构件的特征（如与受力相关的几何特征，与变形相关的刚性特征等），根据环境、使用、建筑和荷载实况优化选择合用的基本构件，确定它们间的联系，形成基本结构单元和它的支承做法（如框架结构，筒体结构等）；再将基本结构单元通过线型、平面、叠合、交叉等集合形式构成主要结构体系。（2）优化结构布置。在满足使用要求和建筑意向前提下优化布置楼屋盖水平系统、柱墙竖向支承系统和基础系统。这时除比较各种布置的承载能力、竖向和侧向变形，支承做法、地质条件等结构问题的合理性、优越性外，重要的原则是平立面宜规则、对称，具有良好的整体性，竖向剖面除规整外，侧向刚度宜均匀变化，自下而上逐渐减小，避免突变。

（二）空间作用原则

建筑物本来是一个空间结构。在结构概念设计时，考虑建筑物内各部分结构的空间作用，实际上是还原到它本来的结构面貌。当然，如果这时更能有意识地利用构成构件间的空间关系，往往还会给所设计的建筑结构带来更大刚度、减小内力、受力效能好等方面的优点。

（三）合理受力原则

结构概念设计时，要经常运用力学原理来处理结构构件的一般受力分析问题。以下几个方面往往应给予注意：（1）从受力和变形看，均匀受力比集中受力好，多跨连续比单跨简支好，空间作用比平面作用好，刚性连接比铰接好，超静定的受力体系比静定的受力体系好，另外，传力简捷比传力曲折好，要避免不明确的受力状态。（2）从受力和变形的分析看，要尽可能利用结构的对称性、刚度的相对性、变形的连续性和协调性；既要分析各部分构件的直接受力状态，也要分析整体结构的宏观受力状态；要抓住主要的受力状况和它所发生的变形，忽略次要的受力状况和它的相应变形。

（四）减轻自重原则

结构所承受的荷载有两种，竖向荷载和水平荷载。竖向荷载的85%以上是建筑物自重，水平荷载中的地震作用与建筑物自重直接相关。减轻自重不仅可以减轻结构承受的荷载，而且可以降低建筑造价、加快建造速度、节约建筑材料、减少材料在生产运输方面的工作量。减轻自重可采取如下措施：a、采用轻质高强材料，如轻集料混凝土、高性能混凝土、高强度钢材、多孔或空心砌块等。b、采取高效能的结构型式，如采用予应力构件，根据结构受力特点采用组合构件或组合结构，采用薄壳、箱形结构等优越的结构型式。c、选择优越的结构体系，如采用筒体结构、网架结构、空间桁架等空间结构体系。d、选择合理的结构，如尽可能减少外墙面积、加大开间尺寸和柱网距离、降低不必要的楼层高度等。

三、建筑结构抗震设计要点

如何采取较低成本来有效地提高建筑物的抗震性能是重要课题。但抗震设计理念需要建筑物本身就具有一定的结构特性，这就需要在建筑物抗震设计前期就要考虑从概念设计的角度出发来对建筑物进行合理的设计，如确定出合理的建筑体系以及结构布置等等。随着概念设计的应用推广，越来越多的设计者接受了这一设计方式，并逐渐成为结构设计的主导思想。

（一）我国对于建筑物的抗震设计，要求采取抗震设防标准是“三水准设防、两阶段设计”

在这种抗震设计思想下，建筑结构设计经历了刚性设计、柔性设计、延性设计和结构控制设计四阶段。但是由于地震的随机性、复杂性、间接性和偶然性，在结构自振周期、材料性能、阻尼变化和基础差异沉降等因素的影响下，结构表现出极大的复杂性、计算假定与实际情况的不符的特点，甚至一些在定性分析上反应出来的结论完全相反，使计算结果差距很大。因此，要提高建筑结构抗震性能，建筑物设计时首先要考虑到良好的概念设计。

（二）确保建筑结构体系的共同工作

对建筑采取抗震设计时应充分利用建筑結构体系的协同工作，从而设计建筑物中的各个构件都处于相互协作以及共同工作的状态。也就是需要建筑结构构件在承载力极限的条件下不仅可以保持共同工作，同时也需要它们具有共同的耐久性。此外建筑结构的上部及其基础，当受到载荷时应保持着一个统一整体，共同承担载荷。在砌体结构的建筑中避免建筑结构单纯的依靠建筑结构自身刚度来承受载荷。

（三）充分提高建筑物材料利用率的协同工作

从建筑物抗震设计经验表明，材料的利用率越高，结构的协同工作能力也就越高。例如，因为梁的长度变化会引发梁弯矩的变化，同时梁的中和轴附近的材料利用率低致使实际使用中矩形截面受压构件利用率极低。分析此种情况，通过采取建筑概念设计理念来进行结构分析，调整梁截面的应变梯度，使构件保持轴心受力，以有效地提升材料的利用率，以达到提高结构抗震性能。

四、结语

建筑抗震设计概念范文

关键词:建筑结构抗震概念设计

一、关于建筑结构抗震概念设计的概述

我国结构计算理论经历了经验估算、容许应力法、破损阶段计算、极限状态计算,到目前普遍采用的概率极限状态理论等阶段。现行的《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB50068-2001)则采用以概率理论为基础的结构极限状态设计准则,以使建筑结构的设计得以符合技术先进、经济合理、安全适用的原则。概率极限状态设计法更科学、更合理,但该法在运算过程中还带有一定程度近似,只能视作近似概率法,并且仅凭极限状态设计也很难估算建筑物的真正承载力。事实上,建筑物是一个空间结构,各种构件以相当复杂的方式共同工作,并非是脱离结构体系的单独构件。

地震具有随机性、不确定性和复杂性,要准确预测建筑物所遭遇地震的特性和参数,目前是很难做到的。而建筑物本身又是一个庞大复杂的系统,在遭受地震作用后其破坏机理和破坏过程十分复杂。且在结构分析方面,由于未能充分考虑结构的空间作用、非弹性性质、材料时效、阻尼变化等多种因素,也存在着不确定性。因此,结构工程抗震问题不能完全依赖“计算设计”解决。应立足于工程抗震基本理论及长期工程抗震经验总结的工程抗震基本概念,从“概念设计”的角度着眼于结构的总体地震反应,按照结构的破坏过程,灵活运用抗震设计准则,全面合理地解决结构设计中的基本问题,既注意总体布置上的大原则,又顾及到关键部位的细节构造,从根本上提高结构的抗震能力。

二、抗震概念设计的基本原则与要求

1.选择有利场地。造成建筑物震害的原因是多方面的,场地条件是其中之一。由于场地因素引起的震害往往特别严重,而且有些情况仅仅依靠工程措施来弥补是很困难的。因此,选择工程场址时,应进行详细勘察,搞清地形、地质情况,挑选对建筑抗震有利的地段,尽可能避开对建筑抗震不利的地段,任何情况下均不得在抗震危险地段上建造可能引起人员伤亡或较大经济损失的建筑物。

对建筑抗震有利的地段,一般是指位于开阔平坦地带的坚硬场地土或密实均匀中硬场地土。建造于这类场地上的建筑一般不会发生由于地基失效导致的震害,从而可从根本上减轻地震对建筑物的影响。对建筑抗震不利的地段,就地形而言,一般是指条状突出的山嘴、孤立的山包和山梁的顶部、高差较大的台地边缘、非岩质的陡坡、河岸和边坡的边缘;就场地土质而言,一般是指软弱土、易液化土、故河道、断层破碎带、暗埋塘浜沟谷或半挖半填地基等,以及在平面分布上成因、岩性、状态明显不均匀的地段。

2.采用合理的建筑平立面。建筑物的动力性能基本上取决于其建筑布局和结构布置。建筑布局简单合理,结构布置符合抗震原则,就能从根本上保证房屋具有良好的抗震性能。

经验表明,简单、规则、对称的建筑抗震能力强,在地震时不易破坏;反之,如果房屋体形不规则,平面上凸出凹进,立面上高低错落,在地震时容易产生震害。而且,简单、规则、对称结构容易准确计算其地震反应,可以保证地震作用具有明确直接的传递途径,容易采取抗震构造措施和进行细部处理。