时间：2023-03-10 14:47:53
导语：在抗震设计论文的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了九篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
建筑设计方案是建筑设计的核心，建筑设计方案的初步确定，是建筑设计师根据使用者提出的建筑主要使用功能，结合该功能建筑的特点、建设地点及周边环境特点等综合因素考虑而形成的。同时方案设计也受到建设资金、使用方的一些想法等因素制约。现代建筑设计特点并不是一味地追求新奇特，而是让外部立面设计上更能贴近现代审美要求，使内部空间更适用于现代生活之需要。一个优秀的建筑设计方案是在突出个性特点基础上，更完善的处理解决各个方面产生的矛盾。
2抗震设计与建筑设计方案
抗震设计与建筑方案虽然在多方面表现是矛盾的，但不是不可协调的。设计师们广开思路，运用现代科技手段，是可以设计出优秀的建筑作品的。
1）对于建筑外部整体平面布局的设计要求
可将复杂的建筑平面进行分割设计，采用设置变形缝的方法，将其分成若干个规整单元，既能满足抗震规范要求，也不会破坏平面使用功能和整体造型。对于有些观点提出的变形缝不好看，影响立面效果，设计师可以通过将该部位两侧主体错位设计方法，即利用视觉差，弱化人们对变形缝的直观感觉；对于要彻底消除变形缝影响，则需借助外装饰构件，可采取外装饰幕墙等轻质构件对外立面的变形缝进行装饰处理。抗震设计要求结构主体设置变形缝，并规定相应变形缝宽度，是防止在地震时建筑物间晃动、碰撞造成结构主体的破坏，由于轻质外装饰构件会在地震时变形破坏，不会对建筑物主体结构产生约束作用。所以，通过轻质外装饰材料的设置，可以解决由于设置变形缝引来的美观问题，并且不会影响到结构主体抗震性能。
2）对于住宅类型建筑
由于其使用功能单一，房间分隔墙较多，结构沿竖向布局比较均匀，一般只是平面形状变化较大，只要结构设计师按照建筑平面方案合理布置结构抗震构件，采用框架、框架-剪力墙结构、剪力墙结构等一般常规结构形式都可以满足本地区抗震设计要求。对于高层住宅底部要求设置商业用途的建筑，应该优先选用转换结构体系。有些结构设计人员不愿意做转换结构，认为转换了，结构受力复杂了，造价增加了，往往在设计中过度减小剪力墙长度、剪力墙开较大洞口的方法，来满足建筑对底部大空间的使用要求。但即使是这样做也不会完全适应建筑功能的要求，同时由于剪力墙不适当减少及剪力墙的不合理布置，也影响到建筑整体的抗震性能，造成结构配筋不合理。合理的采用转换结构体系，既不会给建筑物抗震带来不利影响，也不会过多的增加工程整体造价。建筑功能上可以最大限度地满足建筑设计方案的初衷，结构的抗震性能达到优化，使建筑物整体含钢量达到最低。
3）对于公建类型建筑
由于其平面使用功能的不确定性，各个楼层间使用功能不统一的特点，故不宜过多采用剪力墙，剪力墙设置应在电梯间、楼梯间等较为固定使用空间的部位。要求建筑设计师在平面布局中加以考虑，在考虑建筑功能需要的同时，也兼顾结构抗震设计的合理性布置。由于对空间的需求，框架体系元素更多地运用在公建类型的建筑中。由于建筑高度较高，各层使用荷载较大，使得钢筋混凝土框架柱截面一般较大，即使是采用高标号混凝土的钢筋混凝土柱截面也会很大；适当在抗震性能要求较高的部位，采用型钢混凝土及钢管混凝土的结构体系更加合理，既有混凝土结构的刚度，又有钢结构的良好延展性，可以让该混合结构在抵抗地震灾害时发挥最大的作用。对于大跨度的框架梁，也可以多采用型钢结构及型钢混凝土结构，既可以提高建筑的水平抗震性能，也有效的降低框架梁的高度。对于预应力梁的运用，不建议大量使用，虽然预应力梁的采用可以降低框架梁的高度，但其性质类同于普通钢筋混凝土梁，且对梁端约束要求较大，协调变形能力一般。
4）随着现代科学技术的发展
高层建筑的高度已经不是制约建筑设计的主要问题了，通过计算机软件的抗震模拟计算，使更多的高层建筑的设计方案得以优化。高层建筑设计方案中存在的主要问题是结构体系的选择，随着建筑高度的增加，结构柱截面会增大，剪力墙数量也会增多，对建筑内部平面功能影响较大。一般结构设计师会根据常规经验先选择框架结构，然后框架-剪力墙结构、剪力墙结构，最后选择框筒结构以及钢和混凝土混合结构。认为这样可以节省造价。实际上这是一个误区，只有根据建筑使用功能特点，合理选用结构形式才是降低成本的最好途径。隔震设施及减震设施已在许多工程得到了应用，通过实验室内地震模拟实验及国内外一些实际工程中应用的经验，会逐步在更多的现代建筑设计中得到应用及发展，也会给建筑设计方案的创作带来最大的自由度。
3结语
1结构设计地震力的确定
1.1低地震力取值的可行性
到二十世纪八十年代，各国设计规范都承认这样一个事实，就是在地震作用下，结构在真正失效前，有一个较大的塑性变形能力（结构延性），即结构在一个较小的地震下可能达到或者接近屈服状态；而在较大的地震下，结构的若干部位将陆续进入屈服后的非弹性变形状态，并且随着地震力的增大，结构中进入弹塑性变形的部位增多，先进入屈服的部位弹塑性变形也增大。结构通过这种变形耗散较多的地震传来的能量，将其转换成热能。
对于“设计地震力－延性”联合法则，我们可以从地震力和结构相互关系上进行理解：一方面设计地震力低的结构，通过更大的非弹性变形耗散掉更多的地震能量；另一方面结构非弹性变形越大，刚度降低越严重，阻尼增大，周期比高设计地震力的结构增长越多，结构受到的总地震力也降低也越多。这就使得我们在设计过程中，在不降低构件竖向承载力保证结构延性的前提下，可以取用一个小于设防烈度地震反应水准作为设计中取用的地震作用。反过来讲，若采用的设计地震力越低，结构屈服部位在屈服后水平和竖向承载力不降低的前提下需要达到的非弹性变形就越大，也就需要结构有更好的延性性能。
这样，我们就需要解决如下两个问题：
A．如何在设防烈度地震作用与设计地震力取值之间建立恰当的联系；
B．如何在设计地震力与所要求的结构延性建立对应关系。
对于问题A，以N.M.Newmark为代表的众多学者认为，将设防烈度地震加速度通过地震力降低系数R（中，美等国）或结构性能系数q（欧共体，新西兰等）折减为结构设计加速度，相当于赋予结构一个较小的屈服承载力，结构在竖向承载力不降低的情况下，通过屈服后的非弹性变形来经受更大的地震，实现“大震不倒”的目标。因而，采用低设计地震力的关键在于保证结构及构件在大震下达到所需的延性。对于地震力降低系数R或结构性能系数q，各国设计规范存在略为不同的处理手法，不过总体而言R或q均为设防烈度地震作用与结构截面设计所用的地震作用的比值。R或q越大，则要求结构达到的延性能力越大，R或q越小，则结构需要达到的延性能力越小。这样均能实现“大震不倒”。
对于问题B，国外一般有如下三种设计方案：（1）较高地震力——较低延性方案；（2）中等地震力——中等延性方案；（3）较低地震力——较高延性方案。高地震力方案主要保证结构的承载力，低地震力方案主要保证结构的延性。实际震害表明，这三种方案，从抗震效果和经济性来看，都能达到设防目标。我国的抗震设计采用的是方案（3）即较低地震力——较高延性方案，即采用明显小于设防烈度的小震地面运动加速度来确定结构的设计地震作用，并将它与其他荷载内力进行组合，进行截面设计，通过钢筋混凝土结构在屈服后的地震反应过程中形成较为有利的耗能机构，使结构主要的耗能部位具有良好的屈服后变形能力来实现“大震不倒”的目标。当然，我们还要看到一点，虽然这三个方案都能保证“大震不倒”，但是在改善结构在中小地震下的性态方面，方案（3）仅仅提高结构的延性水平而结构的屈服水准并没有明显提高是明显不如方案（1）和（2）的。也就是说，在保证“小震不坏，中震可修”方面，方案（1）和（2）是优于方案（3）的。
地震动以波的形式在地下及地表传播，由于震源特点、断层机制、传播途径等因素的不确定性，具有很大随机性。要想得出地震动对于不同结构有什么不同的反应，就需要在地震动特性与结构反应架起一座桥梁。由于地震动反应谱的形状特征反应了不同类型结构动力最大反应的特点，所以各工程中一般采用地震影响系数谱曲线作为计算地震作用的依据。
我国的谱曲线综合考虑了烈度、震中距、场地类别、结构自振周期和阻尼比的影响。根据新修订的中国地震动参数区划图，给出了抗震设防烈度（中震）下的设计基本地震加速度。通过对震级、震中距、场地类别等因素对结构反应谱的影响，抗震规范把动力放大系数取为2.25。根据统计资料，多遇地震烈度比基本烈度降低约1.55度，相当于地震作用降低0.35倍，即地震力降低系数为1/0.352.8。从而得到小震时结构的设计加速度，其值与重力加速度的比值即为小震时水平地震影响系数最大值。
与其他国家相比，我国的地震力降低系数R2.7~2.8，其取值与新西兰“有限延性框架”相当（R=3）；介于欧洲共同体低延性DC“L”（R=2.5）和中延性DC“M”（R=3.75）之间；比美国的“一般框架”（R=3.5）还要略小些。单纯从R的角度来看，似乎中国规范在大震下的延性需求和其他国家相比处在“中等延性结构”水平。但是中国设防烈度下水平地面运动的峰值加速度系数的取值，要比其他各个国家的低（见下表）。结构动力放大系数相差不大都在2.25附近，而且我国的谱曲线平台段与其他国家相比很小，下降段较陡，造成反应谱的取值较其他国家的低，实质上中国R＝2.8相当于欧共体的R＝5.0左右，所以实质上，我国采用的是“较低地震力——较高延性”方案。在大震下所需要的延性需求与其他国家相比，应该属于高延性需求。
各国规范
美国UBC1997
新西兰NZS3101
欧洲EC8
中国GB50011-2001
加速度系数
0.075~0.40
0.21~0.42
0.12~0.36
0.05~0.40
1.2地震作用计算
随着反应谱理论的不断成熟，各个国家对地震力在结构上的作用，都接受了底部剪力法和振型分解反应谱法等方法。我国规范规定：
底部剪力法适用于高度不超过40m，以剪切变形为主且质量刚度沿高度分布均匀的结构，以及近似单质点的结构。结构的总地震力由确定，然后再沿高度按倒三角形分布分配，并考虑了地震中可能顶部地震力增大的顶点附加集中力。
振型分解反应谱法适用于当前现有大多数建筑结构体系。通过振型组合考虑各周期不同的振型在地震反应中的参与程度。对不进行扭转计算的结构，先确定各振型在各质点的水平地震作用标准值，在按照公式确定水平地震作用效应；对进行扭转耦联计算的结构，其楼层取两个正交水平位移和转角位移三个自由度，确定各振型在各楼层两水平方向和转角方向的地震作用标准值，按或确定水平地震作用效应。
规范同时还规定，对特别不规则的建筑，甲类建筑，规范表5.1.2－1所列高度范围的高层建筑，应用弹性时程分析法进行多遇地震下的补充计算，可取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值。另外一般弹性时程法分析的结果有利于判断薄弱层部位。
对于9度地区高层建筑考虑竖向地震力，采取与底部剪力法类似的方法，只是竖向地震力的取值约为水平地震力取值的0.57倍左右。
对于长周期结构，地震作用中的地面运动加速度和位移可能对结构具有更大的影响，而振型分解反应谱法无法对此作出估计，新规范同时还增加了楼层水平地震剪力最小值的要求，见抗震规范5.2.5条。
2结构抗震变形验算
抗震设防三水准的要求是通过两阶段设计来保证的：多遇地震下的承载力验算，建筑主体结构不受损，非结构构件没有过重破坏保证建筑正常使用功能；罕遇地震作用下建筑主体结构遭遇破坏，但不倒塌。结构抗震变形验算是两阶段设计很重要的内容。
第一阶段设计，变形验算以弹性层间位移角表示。以保证结构及非结构构件不开裂或开裂不明显，保证结构整体抗震性能。新规范增加了变形验算的范围，对以弯曲变形为主的高层建筑可以扣除结构的整体弯曲变形，因为这部分位移对结构而言是无害位移，只是人的舒适度感觉不同而已，
第二阶段的变形验算为罕遇地震下薄弱层弹塑性变形验算，以弹塑性层间位移表示。根据震害经验、实验研究和计算结果分析提出了构件和节点达到极限变形时的层间极限位移角，防止结构薄弱层弹塑性变形过大引起结构倒塌。规范对验算的范围有明确规定，但考虑到弹塑性变形计算的复杂性和缺乏实用软件，对不同建筑有不同要求。在以后发展中可以把验算范围推广到更大，甚至可以基于位移控制法来设计结构，满足某些类型的建筑对结构位移的特殊要求，来保证结构的位移在可接受范围。
需要说明的是，现阶段的位移控制和抗震设计还限于单一地震下结构的反应。如何有效考虑在地震高发区及多次地震下累积损伤对结构变形和抗震性能的影响，保证结构整个寿命期内的安全，需要进一步的研究。
3以框架结构为例谈抗震概念设计
由于建筑抗震设计的复杂性，在实际工程中抗震概念设计就显得尤为重要。它主要包括以下内容：建筑设计应注意结构的规则性；选择合理的建筑结构体系；抗侧力结构和构件的延性设计。本文以框架为例重点介绍抗震概念设计中的能力设计法（capacitydesign）。
能力设计法是结构延性设计的主要内容，包括我国规范的内力调整和构造两个方面。它是二十世纪70年代后期，新西兰知名学者T.Paulay和Park提出的钢筋混凝土结构在设计地震力取值偏低的情况下具有足够延性的方法。其核心思想为：通过“强柱弱梁”引导结构形成“梁铰机构”或者“梁柱铰机构”；通过“强剪弱弯”避免结构在达到预计延性能力前发生剪切破坏；通过必要构造措施使可能形成塑性铰的部位具有必要的塑性转动能力和耗能能力。从以上三个方面保证使结构具有必要的延性。框架结构作为常见的结构形式，当然其延性设计也主要是从这三个方面来体现的。
3.1强柱弱梁
结构动力反应分析表明，结构的变形能力和破坏机制有关。常见有三种典型的耗能机构，“梁铰机构”、“柱铰机构”、“梁柱铰机构”。“梁铰机构”和“梁柱铰机构”的梁先屈服，可使整个框架有较大的内力重分布和能量消耗能力，极限层间位移大，塑性铰数量多，不因个别塑性铰失效而结构整体失效。因而抗震性能好，是钢筋混凝土理想的耗能机构。我国规范采用的是允许柱子、剪力墙出铰的梁柱铰方案，采取相对的“强柱弱梁”措施，推迟柱子的出铰时间。但不能完全排除出现薄弱层的柱铰机构的可能性，因而需要限制柱子的轴压比，必要时通过时程分析法判断结构的薄弱层，防止出现柱铰机构。
我们常见的“强柱弱梁”的调整措施就是要人为增大柱子的抗弯能力，诱导在梁端先出现塑性铰。这是考虑到柱中实际弯矩在地震中的可能增大。在结构出现塑性铰之前，结构构件因拉区混凝土开裂和压区混凝土的非弹性性质，钢筋与混凝土之间的粘结退化，使得各构件刚度降低。梁刚度降低较受压的柱子相对严重，结构由最初的剪切型变形向剪弯形变形过渡，柱内的弯矩较梁端的弯矩比例增大；同时结构的周期加长，影响到结构各振型的参与系数的大小；地震力系数发生变化，导致部分柱子弯矩增大，由于构造原因及设计中钢筋的人为增大，使得梁的实际屈服强度提高，从而使得梁出现塑性铰时柱内弯矩增大。结构出现塑性铰之后，同样有上述原因的存在，而且结构屈服后的非弹性过程就是地震力进一步增大的过程，柱弯矩随地震力的增大而增大。地震力引起的倾覆力矩改变了柱内的实际轴力。我们规范中的轴压比限值一般能保证柱子在大偏压的范围内，轴力的减小也能导致柱子屈服能力的降低。
抗震规范规定：除框架顶层和柱轴压比小于0.15者及框支梁与框支柱以外，柱端弯矩设计值应符合分别为一级取1.4，二级取1.2，三级取1.1。9度及一级框架结构尚应符合，根据实配钢筋面积及材料强度标准值确定。底层柱轴力大，塑性转的能力差，为避免柱脚出铰后压溃，一、二、三级框架结构底层，柱端截面组合弯矩设计值分别乘以增大系数1.5，1.25和1.15。角柱的调整后的组合弯矩尚应乘以不小于1.10的系数。对一级抗震等级的剪力墙肢截面组合弯矩设计值进行调整，迫使塑性铰出现在墙肢底部加强部位，底部加强部位及以上一层弯矩设计值取墙肢底部截面组合弯矩设计值，其它部位乘以1.2的增大系数。对部分框支抗震墙结构，一、二级框支柱的柱上端和底层柱下端，其组合弯矩设计值应分别乘以增大系数1.5和1.25。
以上“强柱弱梁”的调整措施，经过非线性动力反应分析表明，基本满足大震不倒地要求。在7度区，梁的钢筋由重力荷载控制，柱的钢筋基本由最小配筋率控制。全面增大了柱梁相对抗弯能力。同时，7度区很难出现正弯矩塑性铰，对抵抗大震起到有利作用。在9度区，采用实配钢筋面积和材料强度标准值计算柱内弯矩，构造上梁钢筋的增大同样导致柱内弯矩设计值的增大，在多波输入下，梁端塑性铰转动大，发展较充分，柱端塑性铰发展不充分，转动较小。塑性变形更多集中与梁端，满足抗震能力设计要求。对8度区，其大震位移反应同9度差不多，但柱端塑性铰较9度多，转动大，梁端塑性铰出现充分但转动小，因而“强柱弱梁”效果不明显，有关专家建议8度二级抗震等级时，弯矩增大系数宜取1.35，这有待进一步的完善。
3.2强剪弱弯
“强剪弱弯”是为了保证塑性铰截面在达到预期非弹性变形之前不发生剪切破坏。就常见的结构而言，主要表现在梁端、柱端、剪力墙底部加强区、剪力墙洞口连梁端部、梁柱节点核心区。与非抗震相比，增强措施主要表现在提高作用剪力；调整抗剪承载力两个方面。
3.2.1作用剪力
一、二、三级框架梁和抗震墙中跨高比大于2.5的连梁，剪力设计值其中，一级取1.3，二级取1.2，三级取1.1，一级框架结构及9度尚应符合。一、二、三级框架柱和框支柱，剪力设计值其中，一级取1.4，二级取1.2，三级取1.1，一级框架结构及9度尚应符合。一、二、三级抗震墙底部加强部位，剪力设计值其中，一级取1.6，二级取1.4，三级取1.2，9度尚应符合。梁柱节点，一、二级抗震等级进行节点核心区抗震受剪承载力验算，三四级应符合抗震构造措施，对9度设防及一级抗震等级的框架结构，考虑到梁端已出现塑性铰，节点的剪力完全由梁端实际屈服弯矩决定，按梁端实配钢筋面积和材料强度标准值计算，同时乘以1.15的增大系数。其它一级按梁端弯矩设计值计算，剪力增大系数为1.35，二级为1.2。
3.2.2抗剪公式
国内外低周反复荷载作用下钢筋混凝土连续梁及悬臂梁受剪承载力实验表明，混凝土剪压区剪切强度的降低、斜裂缝间骨料咬合力及纵筋暗销力的降低是梁受剪承载力降低的主要原因。规范对混凝土的受剪承载力降为非抗震的60％，钢筋项没有降低。同样，对偏压柱受剪承载力实验表明，反复加载使柱受剪承载力降低10％~30%，主要由混凝土项引起，采取与梁相同的作法。对剪力墙的实验表明，其反复加载比单调加载受剪承载力降低15％~20%，采用非抗震受剪承载力乘以0.8的折减系数。梁柱节点的抗震受剪承载力由混凝土斜压杆和水平箍筋两部分受剪承载力组成，有关专家给出了相关公式。
为了防止梁、柱、连梁、剪力墙、节点发生斜压破坏，我们对受剪截面规定了受剪承载力上限，即规定了配箍率的上限值。
通过非弹性动力反应分析表明，以上措施基本满足强剪弱弯的要求。由于二级抗震等级梁柱在大震下塑性转动仍很大，有关专家建议剪力增大系数不宜比一级相差过大，对梁取1.25较好，对柱宜取1.3~1.35。其取值的合理性有待于进一步完善。
需要说明的是，梁柱节点受力非常复杂，要保证梁柱钢筋在节点中的可靠锚固，同时在梁柱端发生抗弯破坏前，节点不发生剪切破坏，其实质应属于“强剪弱弯”的范畴。而且，节点仅对一、二级抗震等级的剪力进行调整，其增大系数比柱的要小，构造措施也比柱端弱些。因而，“更强节点”的说法，不值得提倡。
3.3构造措施
构造措施是梁、柱、剪力墙塑性铰区要达到实际需要的塑性转动能力和耗能能力的保证。它与“强剪弱弯”、“强柱弱梁”相互关联，一起保证结构的延性。“强剪弱弯”是保证塑性铰转动能力和耗能能力的前提；“强柱弱梁”的严格程度，影响相应的构造措施，若实行严格的“强柱弱梁”，保证柱子除底部外不出现塑性铰，相应的轴压比等构造措施就要松些。我国采取相对的“强柱弱梁”，延缓柱子出铰的时间，所以需要采取较严的构造措施。
3.3.1梁的构造措施
梁塑性铰截面的延性与很多因素有关，截面延性随受拉钢筋配筋率及屈服强度的提高而降低；随受压钢筋配筋率和混凝土强度提高而提高，随截面宽度增大而增大；塑性铰区的箍筋可以防止纵筋的压屈、提高混凝土极限压应变、阻止斜裂缝的开展、抵抗剪力，充分发挥塑性铰的变形和耗能能力；梁高跨比越小，剪切变形比例越大，易发生斜裂缝破坏，使延性降低。梁纵筋配箍率过低，梁开裂后钢筋可能屈服甚至拉断。因而，规范对于梁纵筋最大配筋率和最小配筋率、箍筋加密区长度、最大间距、最小直径、最大肢距、体积配箍率都有严格规定。为了抵抗梁端可能的正弯矩，保证截面延性，对梁端拉压钢筋面积比作出了限制。同时，还对梁的最小宽度、跨高比、高宽比做了规定。
3.3.2柱的构造措施
柱为压弯型受力构件，轴压比对延性及耗能性影响较大。轴压比小时，柱子发生大偏压破坏，构件变形大，延性好，但耗能性降低；随轴压比的增大，耗能性增大，但是延性急剧下降，而且箍筋对延性的帮助减小。我们对于采用低地震力设计的柱子，主要保证其延性，而耗能性放到第二位。规范对轴压比作出了限制，一般能保证在大偏压的范围内。箍筋同样也对延性起到很大的作用，约束纵筋、提高混凝土压应变、阻止斜裂缝发展。柱一般为对称配筋，其纵筋配筋率越大，柱子屈服时变形越大，延性越好。因而对柱子的纵筋最小配筋率、箍筋加密区长度、最大间距、最小直径、最大肢距、体积配箍率做出了严格规定。同时对柱子的高宽比、剪跨比、截面最小高度、宽度做出了规定，以提高抗震性能。
3.3.3节点构造措施
节点作为梁柱钢筋的锚固区，对结构性能影响很大。为保证在地震和竖向荷载作用下，节点核心区剪压比偏低时为节点核心区提供必要的约束，保持节点在不利情况下的基本抗剪能力，使梁柱纵筋可靠锚固，对节点核心区的箍筋最大间距、最小直径、体积配箍率做出了规定。梁柱纵筋在节点的可靠锚固是节点构造措施的主要内容。规范对梁筋过中节点的直径；对梁柱纵筋锚固长度；锚固方式都有详细的规定。
3.3.4剪力墙构造措施
为保证剪力墙的延性和耗能能力，为墙肢提供约束，防止出现大的裂缝，规范对剪力墙的边缘构件做出了详细规定；同时也对剪力墙的轴压比作出了限制；为保证剪力墙的承载力和侧向刚度，对剪力墙提出了最小墙厚的要求；为防止斜拉剪切破坏，限制斜裂缝的发展，减小温度收缩裂缝，对剪力墙的水平、竖向分布筋的最小配筋率、最大间距、最小直径做出了规定。
综上所述；框架结构主要就是通过计算和构造措施来实现“追求梁铰机构的能力设计方案”从而，进而实现“小震不坏，中震可修，大震不倒”的三水准设防目标的。
参考文献
1白绍良等.从各国设计规范对比看我国钢筋混凝土建筑结构抗震能力设计措施的有效性（一、二）重庆大学土木工程学院，2001
2混凝土结构设计规范GB50010-2002中国建筑工业出版社，2002
高层建筑是社会经济发展和科技进步的产物。随着大城市的发展，城市用地紧张，市区地价日益高涨，促使近代高层建筑的出现，电梯的发明更使高层建筑越建越高。宏伟的高层建筑是经济实力的象征，具有重要的宣传效应，在日益激烈的商业竞争中，更扮演了重要的角色。
自从1886年世界上第一栋近代高层建筑——美国芝加哥家庭保险公司大楼（HomeIuranceBuilding，10层，高55m）建成以来，至今已有100多年的历史了。高层建筑不仅在材料和结构体系上逐渐多样化，而且在高度上也有大幅度增长。而一次又一次地震灾难及教训，警示人们：防震减灾任重道远，刻不容缓。
从上个世纪开始，各国的专家、学者对抗震设计进行了一系列研究。进入90年代，结构抗震分析和设计已提到各国建筑设计的历史日程。特别是我国处于地震多发区（地震基本烈度6度及其以上的地震区面积约占全国面积的60%），高层抗震设计设防更是工程设计面临的迫切的任务。作为工程抗震设计的依据，高层建筑抗震分析更处于非常重要的地位。
二、材料的选用和结构体系问题在地震多发区，采用何种建筑材料或结构体系较为合理应该得到人们的重视。
我国高层建筑中常采用的结构体系有：框架、框架-剪力墙、剪力墙和筒体等几种体系，这也是其他国家高层建筑采用的主要体系。但国外，特别地震区，是以刚结构为主，而在我国钢筋混凝土结构几混合结构却占了90%.如此高的钢筋混凝土结构及混合结构，国内外都还没有经受较大的考验。钢结构同混凝土结构相比，具有优越的强度、韧性和延性，强度重量比，总体上看抗震性能好，抗震能力强。
震害调查表明，钢结构较少出现倒塌破坏情况。在高层建筑中采用框架-核心筒体系，因其比钢结构的用钢量少，又可减少柱子断面，故常被业主所看中。混合结构的钢筋混凝土内往往要承受80%以上的震层剪力，有的高达90%以上。由于结构以钢筋混凝土结构的位移值为基准。但因其弯曲变形的侧移较大，靠刚度很小的钢框架协同工作减小侧移，不仅增加了钢结构的负担，而且效果不大，有时不得不加大混凝土筒的刚度或设置伸臂结构，形成加强层才能满足规范侧移限值；
此外，在结构体系或柱距变化时，需要设置结构转换层。加强层和转换层都在本层形成刚度而导致结构刚度突变，常常会使与加强层或转换层相邻的柱构件剪力突然加大，加强层伸臂构件或转换层构件与外框架柱连接处很难实现强柱弱梁。因此在需要设置加强层及转换层时，要慎重选择其结构模式，尽量减小其本身刚度，减小其不利影响。
唐山钢铁厂震害调查资料统计参数结构形式总建筑面积（万㎡）倒塌和严重破坏比例（%）中等破坏比例（%）钢结构3.6709.3钢筋混凝土结构4.0623.247.9砌体结构3.0941.220.9在高层建筑中，应注意结构体系及材料的优选。现在我国钢材产量已居世界前列，建筑钢材的类型及品种也在逐渐增多，钢结构的加工制造能力已有了很大提高，因此在有条件的地方，建议尽可能采用型钢混凝土结构（SRC）、钢管混凝土结构（CFS）或钢结构（S或），以减小柱断面尺寸，并改善结构的抗震性能。
在超过一定高度后，由于钢结构质量较轻而且较柔，为减小风振而需要采用混凝土材料，钢骨（钢管）混凝土，通常作为首选。工程经验表明：利用钢管混凝土承重柱自重可减轻65%左右，由于柱截面减小而相应增加使用面积，钢材消耗指标与钢筋混凝土结构相近，而工程造价和钢筋混凝土结构相比可降低15%左右，工程施工工期缩短1/2.此外钢管混凝土结构显示出良好的延性和韧性。
1995年日本阪神地震震害说明，在钢骨混凝土构件中，采用格构式的型钢时，震害严重，采用实腹式的大型型钢或焊接工字钢的，则震害轻微。因此，在高层建筑结构中，若用钢骨混凝土构件，建议使用后者。
关键词：桥梁工程抗震设计
中图分类号：S611文献标识码： A
正文：
随着经济的发展，桥梁结构在不同水准地震作用下的抗震设防要求不断提高，桥梁抗震由原来的单一设防水准一阶段设计逐渐发展为双水准或三水准设防两阶段设计、三阶段设计，以及基于性能的多水准设防、多性能目标准则的抗震设计。这就要求工程师深入理解桥梁抗震设计规范。
1抗震设防标准
抗震设防标准是抗震设计的依据，桥梁抗震设计应首先确定抗震设防标准。桥梁抗震设防标准是根据地震动背景，为保证桥梁结构在寿命期内的地震损失不超过规定的水平，规定桥梁结构必须具备的抗震能力[1]。现行桥梁抗震设计规范[2-3]对抗震设防标准只作了笼统的定性描述，针对这种现状，本文对桥梁抗震设防标准作系统的阐述。
（1）对于地震动背景的考虑，定义3种桥梁抗震设防水准,设防水准Ⅰ：重现期约为50～100年或25年的地震作用，超越概率约为50年63％～39％或86.4％，即“小震”；设防水准Ⅱ：重现期约为475年的地震作用，超越概率约为50年10％，即“中震”；设防水准Ⅲ：重现期约为2000年的地震作用，超越概率约为50年3％～2％，即“大震”。（2）对于地震损失的考虑，定义3种桥梁抗震性能目标，性能目标Ⅰ：一般不受损坏或不需要修复可以继续使用，结构完全保持在弹性工作状态，即“不坏”；性能目标Ⅱ：可发生局部轻微损伤，不需修复或经简单修复可以继续使用，结构整体保持在弹性工作状态，即“可修”；性能目标Ⅲ：应保证不致倒塌或产生严重的结构损伤，经临时加固后可供维持应急交通使用，即“不倒”。（3）为实现桥梁抗震设防目标，对截面进行纤维单元划分(见图1)并进行数值计算，利用墩柱截面的弯矩―曲率曲线（见图2），定义相应于各性能目标的验算准则。验算准则Ⅰ：M
图1截面纤维单元划分图
图2弯矩－曲率曲线
通过对梁抗震设防水准、抗震性能目标和验算准则的系统分析，归纳出方便工程设计的各设防类别桥梁的抗震设防标准。
2隔震周期
现行桥梁抗震设计规范均要求，减隔震设计的桥梁基本周期应为非减隔震设计的桥梁基本周期的2倍以上。实际工程设计时，必须明确这2种周期的定义，才能保证设计的可靠性。
2.1规范研究
日本规范[4]对“减隔震设计的桥梁基本周期应为非减隔震设计的桥梁基本周期的2倍以上”解释为：采用减隔震支座的桥的固有周期比不采用减震支座桥固有周期的2倍短，变形就有可能不集中于减隔震支座而集中于下部结构，减震支座就不能有效地发挥作用。其中不采用减隔震支座桥的固有周期是把所有支座都看作固定支座时桥的固有周期。采用减隔震目的是使得减隔震装置充分发挥其隔震耗能的作用，降低桥梁结构的地震响应。而要实现这个目的，一方面是尽可能延长结构周期以避开场地地震能量集中的频谱区段，另一方面就是使桥墩的刚度尽可能远大于隔震装置的等效刚度，这样就使得变形主要集中于减隔震装置。采用了减隔震装置的桥梁即为减隔震桥梁，设置“板式橡胶支座”的桥梁属于隔震桥梁，板式橡胶支座能提供柔性，设置“铅芯橡胶支座”的桥梁也属于隔震桥梁。
2.2工程案例
某规则桥梁为5×25m先简支后连续T梁桥，桥面宽度为12m，桥面铺装为10cm厚沥青混凝土+8cm厚C50混凝土，采用墩高10m的1.4m×1.4m双柱矩形墩，主梁采用C50混凝土，墩柱、盖梁采用C40混凝土，墩柱受力钢筋采用HRB335钢筋。桥梁有限元模型见图3。比较“固定铰支座”、“板式橡胶支座”、“铅芯橡胶支座”3种支座方案的结构自振特性，基本周期对照见表2。通过对比，3种支座方案结构基本振型均为纵飘，方案1（非隔震方案）基本周期为0.8158s，方案2和方案3（隔震方案）基本周期分别为1.3295s和1.6675s，隔震方案的隔震效果较明显，尤其是采用弹性刚度较小的铅芯支座方案的基本周期达到非隔震的2倍以上。
图3桥梁整体有限元模型
2.3设计建议
隔震是相对非隔震而言的，非隔震桥梁指桥梁所有桥墩与梁体采用铰接（桥墩处墩梁无相对线位移），隔震桥梁指桥墩部分或者全部采用隔震支座，如板式橡胶支座、铅芯橡胶支座等（桥墩处墩梁产生相对线位移）。非隔震桥梁的基本周期反映桥梁总质量和桥墩本身的刚度，隔震桥梁的基本周期反映桥梁总质量和支座与桥墩的串联刚度。隔震支座作为结构一部分，其刚度影响桥梁的整体刚度，而且隔震支座的刚度较小，所以隔震桥梁的基本周期比非隔震桥梁的基本周期大。抗震设计时，希望尽量延长周期，当然不是越长越好，达到一个合适的刚度是设计的目标。研究发现当加入隔震支座后桥梁周期延长到原来非隔震周期的2倍或2.5倍时，支座刚度是合适的，日本规范认为这样的隔震支座设计达到了较好的隔震率。我国城市桥梁抗震规范，认为这种隔震方案可以近似采用单自由度简化计算，而在公路桥梁抗震设计细则中，相关条文没有明确解释。
3墩柱斜截面抗剪强度
在地震过程中，当桥墩出现了塑性铰，进入了弯曲延性工作状态后，塑性铰区域内弯剪裂缝宽度增加，使得骨料咬合所能传递的剪力降低。因而在设计公式中对于塑性区域应当包含弯曲延性对剪切强度的折减。墩柱斜截面抗剪强度计算机理一般都采用拱－桁架理论，其计算公式组成大致分为如下2种：（1）考虑混凝土提供的抗剪能力Vc和箍筋提供的抗剪能力Vs，Vn=Vc+Vs，目前各国规范（如美国加州规范[5]）基本都采用此种形式；（2）考虑混凝土提供的抗剪能力Vc、箍筋提供的抗剪能力Vs及轴向力提供的抗剪能力Va，Vn=Vc+Vs+Va。我国现行公路桥梁抗震设计规范只给出了墩柱塑性铰区域沿顺桥向和横桥向的斜截面抗剪强度，采用了Vn=Vc+Vs的形式，具体公式为：
（1）式（1）的局限性主要表现在：（1）该公式主要是针对实心矩形和实心圆形截面，薄壁空心截面的约束混凝土的面积相对较少，空心薄壁截面和实心截面在水平地震力作用下的抗力机制是不同的，空心截面剪力流的传递类似于薄管截面，依赖于翼缘宽厚比；（2）该公式主要针对墩柱塑性铰区域内抗剪验算，未进入塑性的墩柱直接采用上述抗剪计算公式不妥。目前，国外对于桥墩在地震作用下的抗剪强度计算公式有比较多的研究成果，Myoungsu等人对7个1/4比尺矩形空心薄壁柱进行了试验研究，推导出矩形空心薄壁截面的抗剪强度计算公式：
如果墩柱未屈服，《公路桥梁抗震设计细则》JTG/TB02-01―2008里的公式过于保守，可以参考美国加州规范[5]的抗剪强度计算公式：
4结语
我国公路桥梁抗震设计为双水准两阶段设计，现行桥梁抗震设计规范对抗震设防标准、隔震周期及墩柱抗剪强度阐述比较笼统。本文通过研究国外先进抗震设计规范，并进行工程实例验算，探讨了桥梁抗震设防标准，就目前国内关于墩柱抗剪强度计算的问题，改进了验算方法。
参考文献
［1］叶爱君.桥梁抗震［M］.北京:人民交通出版社,2011.
［2］JTG/TB02-01―2008公路桥梁抗震设计细则［S］.
【关键词】建筑结构；抗震概念；实际设计；理解
地震是一种破坏力较强的自然灾害，主要损害建筑结构，进而导致承重构件或地基失去作用。现阶段，人们还不能深入的认识到地震的损坏机理，直接影响了抗震计算的精确性。概念设计是一种指导总体方案开展的方法，良好的概念设计不仅给日后建筑工程结构计算及工程造价等奠定基础，同时还实现了抗震设计的目的，具有较广的应用意义，必须及时进行分析。
1.建筑抗震设计
目前随着经济的发展，抗震结构设计已经呈现出新的发展趋势，可利用基于性能结构抗震现场理论、材料抗震模糊可靠度等方法进行建筑抗震设计。但是建筑地震灾害依然在反复发作，虽然很多建筑设计师已经认识到以上技术的局限性，但是由于建筑结构还会受到地形、规划、工程造价、施工技术等多方面因素影响，导致“概念设计”开始被人们重视起来，并加大了对其的研究。概念设计不仅完善了建筑结构，同时综合全面的分析了地震所产生的影响，掌握了地质活动破坏机制，并可以综合全面的了解抗震设计规范与准则，在长期实践中还可以不断提升建筑结构的抗震水平。
2.建筑结构抗震概念设计遵循的原则
2.1建筑选址并确定地基稳定条件
合理的规划选址已经成为建筑设计成功的基础，对建筑结构抗震设计整体质量具有很大影响。实际操作中要求规避地震不利地段，尽量选择安全稳定的建筑场地，如果受各方面因素影响，导致实际操作中无法避开不利地段，必须结合实际情况采取针对性的措施，提高地基稳定性与安全性。现有基础设计规范中明确指出，结构单元中个别应地质因素而采用天然地基或桩基的做法不可取，尤其是不允许在地震高发段建设建筑物。地震作用力较强，一般会引起承载力降低或出现基土液化，进而影响了地基稳定性，容易出现建筑开裂、倾斜和倒塌等问题。同时受地震影响所产生的滑坡、泥石流等情况也与建筑选址密切联系，保证建筑基础稳定已经成为提高抗震力的核心条件。
2.2选择有利于建筑的立面或平面
为了避免地震发生时产生应力集中、扭曲或塑性变形等问题，要求建筑平、立面必须合理设置，一般要求建筑物的平、立面布置对称，同时质量和刚度均匀，尽量避免楼盖错层。实际操作中可从两反面操作，一方面，不设抗震逢，对建筑物进行结构抗震分析，了解局部应力和变形集中及扭转等的影响，并采取加强措施进行处理。另一方面，设置抗震缝，将建筑物划分为很多结构单元，可结合抗震设防强度、材料种类、结构型号及单位布置，并留有足够的宽度，要求伸缩缝与沉降缝满足防震缝要求。控制好建筑刚度与质量变化，各个楼层不能错层，条件允许时可在每层设置防震缝，可根据建筑结构实际情况设置。一般体型结构复杂的建筑必须给其设置计算模型，并展开抗震分析。
2.3选择科学合理的抗震结构体系
抗震结构体系要求从建筑重要程度、房屋高度、地基基础、技术、经济及使用等多方面进行判断。通常选择建筑结构体系时，必须满足以下条件：（1）具有详细的计算简图，并有恰当的传递地震途径；（2）具有较强的强度、耗能及变形能力；（3）设置多道地震防线，避免部分结构或构件对整体构件造成影响；（4）控制好强度与刚度，避免局部形成薄弱部位或者应力或塑性变形集中；（5）控制好结构在两主轴之间的动力特性。设计构件连接时，要求满足以下条件：（1）构件节点强度不能低于连接构件强度；（2）装配结构连接整体性必须得到保证；（3）预埋件锚固强度不能低于连接构件强度。选择抗震结构构件时，要求满足以下要求：（1）砌体结构必须结合施工要求，合理设置混凝土圈梁与构造柱，提高结构抗震水平；（2）设置钢结构构件时，要求控制好其尺寸，避免出现局部或整体构件失稳；（3）混凝土结构构件必须合理选择尺寸，配置好箍筋与纵向钢筋，避免剪切在弯曲前破坏，同时要求混凝土压溃先于钢筋屈服、钢筋锚固粘接在构件破坏前损坏。
2.4计算校核的必要性
目前计算机辅助设计系统已经广泛应用到结构设计中，而且应用范围较广，实际分析中，可应用计算机相关软件完成设计与校核。软件是辅佐校核的工具，实际操作中为了提高校核效果，必须由具有丰富经验的结构设计技术人员分析，同时掌握软件的适用范围、条件、计算模型等，深入理解设计规范，而且要端正自己对待工作的态度，只有如此，才能反复进行验证，进而将精确校核的计算结果成功应用到工程项目建设中。
3.正确处理主体结构与非承重结构的关系
主体结构与非承重结构关系的处理已经成为抗震设计的基础，具有减少地震损失及避免附加震害的作用。附属结果构件要求必须与主体结构或锚固稳定连接，避免实际操作中出现设备损害或砸到人员等问题出现。设置围护墙与隔墙时，必须综合考核结构抗震所产生的不利影响，避免设置不恰当损害主体结构。例如，厂房柱间或框架填充不完整时，就会损坏柱子。此外，吊挂件、装饰贴面与幕墙均要与主体合理连接，避免地震时造成人员伤害。
4.控制好材料与施工质量
材料选择与施工质量控制对抗震结构设计具有很大作用，不仅提高了施工质量，还保证了其他工序的顺利开展。目前抗震结构设计中已经对材料与施工质量提出了要求，必须在设计文件中明确，具体操作如下：（1）黏土砖等级要求不低于MU10，同时控制好砌筑砂浆强度与等级，不呢低于M5；（2）混凝土抗震与强度等级均使用一级框架梁、柱与节点，要求不能低于C30，芯柱、基础与圈梁不应低于C30，其他构件不能低于C20；（3）混凝土小型砌块强度控制在MU7.5，要求砌筑砂浆强度在M7.5以上；（4）控制好钢筋强度，要求纵向钢筋使用Ⅱ、Ⅲ级变形钢筋，箍筋为Ⅰ、Ⅱ热轧钢筋，构造柱与芯柱使用Ⅰ、Ⅱ级钢筋。进行钢筋混凝土结构施工时，由于实际设计中缺少规定的钢筋型号，使用其他规格型号的替代时，不能使用屈服强度较高的钢筋替代原始钢筋。实际替换中可结合截面实际屈服强度合理换算，并要求替代后构建曲面屈服强度不能超过原截面屈服强度。此种操作的主要目的是减少了薄弱部位转移，避免了混凝土脆性损坏，如剪切破坏或混凝土压碎等问题。
5.结语
建筑结构抗震设计时一项较系统的工程，改变以计算为中心的传统设计、评估与校核，实现了设计者多年经验与设计规范的结合，避免了盲目开展计算工作，对抗震设计创造了独特的发展空间，并真实展现了结构的实时情况，进而科学合理的进行抗震设计。
作者:柴梅卿 单位:国家林业局西北林业调查规划设计院
参考文献
[1]张松林.浅谈建筑结构抗震概念设计的进展[J].江苏建筑,2015,(04).
[2]黄传刚.浅谈房屋建筑中结构抗震概念设计的运用分析[J].科技创业家,2014,(07).
[3]武玉梅.浅谈建筑结构抗震概念设计的重要性[J].中外建筑,2014,(05).
中图分类号：[TU208.3]文献标识码：A 文章编号：
0 引 言
在层高一定的情况下，为提高延性而降低轴压比则会导致柱截面增大，且轴压比越小截面越大；而截面增大导致剪跨比减小，又降低了构件的延性。因此，在高层特别是超高层建筑结构设计中，为满足规程［1］对轴压比限值的要求，柱子的截面往往比较大，在结构底部常常形成短柱甚至超短柱。另外，诸如图书馆的书库、层高较低的储藏室、高层建筑的地下车库等由于使用荷载大，层高较低，在设计中也不可避免地会出现短柱。众所周知，短柱的延性很差，尤其是超短柱几乎没有延性，在建筑遭受本地区设防烈度或高于本地区设防烈度的地震影响时，很容易发生剪切破坏而造成结构破坏甚至倒塌，无法满足“中震可修，大震不倒”的设计准则。为了避免短柱脆性破坏问题在高层建筑中发生，笔者认为，首先要正确判定短柱，然后对短柱采取一些构造措施或处理，提高短柱的延性和抗震性能。
1 短柱的正确判定
规程［1］和规范［2］都规定，柱净高H与截面高度h之比H／h≤4为短柱，工程界许多工程技术人员也都据此来判定短柱，这是一个值得注意的问题。因为确定是不是短柱的参数是柱的剪跨比λ，只有剪跨比λ＝M／Vh≤2的柱才是短柱，而柱净高与截面高度之比H／h≤4的柱其剪跨比λ不一定小于2，亦即不一定是短柱。按H／h≤4来判定的主要依据是：①λ＝M／Vh≤2；②考虑到框架柱反弯点大都靠近柱中点，取M＝0.5VH，则λ＝M／Vh＝0.5VH／Vh＝0.5H／h≤2，由此即得H／h≤4。但是，对于高层建筑，梁、柱线刚度比较小，特别是底部几层，由于受柱底嵌固的影响且梁对柱的约束弯矩较小，反弯点的高度会比柱高的一半高得多，甚至不出现反弯点，此时不宜按H／h≤4来判定短柱，而应按短柱的力学定义--剪跨比λ＝M／Vh≤2来判定才是正确的。
框架柱的反弯点不在柱中点时，柱子上、下端截面的弯矩值大小就不一样，即Mt≠Mb。因此，框架柱上、下端截面的剪跨比大小也是不一样的，即λt＝Mt／Vh≠λb＝Mb／Vh。此时，应采用哪一个截面的剪跨比来判断框架柱是不是属于短柱呢？笔者认为，应该采用框架柱上、下端截面中剪跨比的较大值，即取λ＝max（λt，λb）。其理由如下：框架柱的受力情况有如一根受有定值轴压力的连续梁，柱高Hn相当于连续梁的剪跨a，已有的试验研究结果表明［10］：对于剪跨a不变的连续梁，当截面上、下配置的纵筋相同时，剪切破坏总是发生在弯矩较大的区段；对于框架柱，临界斜裂缝也总是发生在弯矩较大的区段。
事实上，在柱高Hn或连续梁剪跨a的范围内，最大剪跨比是出现在弯矩较大区段上的。钢筋砼构件的抗剪承载力是随剪跨比λ增大而降低的。所以，同样条件下，弯矩较大区段的截面抗剪承载力要比弯矩较小区段的小，在荷载作用下，如果发生剪切破坏，就只能是在弯矩较大区段上。用来判断框架柱是否属于短柱的剪跨比λ当然应是可能发生剪切破坏截面的剪跨比λ。
一般情况下，在高层建筑的底部几层，框架柱的反弯点都偏上，即Mb＞Mt。此时，可按式（1）或式（2）判定短柱：
或Hn／h≤2／yn(2)
式中，yn- -n层柱的反弯点高度比，根据几何关系，可得：yn＝1／(1＋Ψ)，其中，Ψ＝Mt／Mb，0≤Ψ≤1；
Hn- -n层柱的净高。
式（2）具有一般性。当反弯点在柱中点时，Ψ＝1，yn＝0.5，式（2）即成为Hn／h≤4；当反弯点在柱上端截面时，Ψ＝0，yn＝1，式（2）即成为Hn／h≤2；如果框架柱上不出现反弯点，就应采用最大弯矩作用截面的剪跨比λ＝M／Vh≤2来判断短柱。
当需要初步判断框架柱是否属于短柱时，可先按D值法确定柱子的反弯点高度比yn，然后按式（2）判断短柱。在施工图设计阶段，可根据电算结果作进一步判断。
2 改善短柱抗震性能的措施
当按剪跨比λ判定柱子不是短柱时，按一般框架柱的抗震要求采取构造措施即可；确定为短柱后，就应当尽量提高短柱的承载力，减小短柱的截面尺寸，采取各种有效措施提高短柱的延性，改善短柱的抗震性能。
2.1 使用复合螺旋箍筋
高层建筑框架柱的抗剪能力是应该满足剪压比限值和“强剪弱弯”要求的，柱端的抗弯承载力也是应该满足“强柱弱梁”要求的。对于短柱，只要符合“强剪弱弯”和“强柱弱梁”的要求，是能够做到使其不发生剪切型破坏的。因此，使用复合螺旋箍筋［4］来提高柱子的抗剪承载力，改善对砼的约束作用，能够达到改善短柱抗震性能的目的。
2.2 采用分体柱
由于短柱的抗弯承载力比抗剪承载力要大得多，在地震作用下往往是因剪坏而失效，其抗弯强度不能完全发挥。因此，可人为地削弱短柱的抗弯强度，使抗弯强度相应于或略低于抗剪强度，这样，在地震作用下，柱子将首先达到抗弯强度，从而呈现出延性的破坏状态。
人为削弱抗弯强度的方法，可以在柱中沿竖向设缝将短柱分为2或4个柱肢组成的分体柱，分体柱的各柱肢分开配筋。在组成分体柱的柱肢之间可以设置一些连接键，以增强它的初期刚度和后期耗能能力。一般，连接键有通缝、预制分隔板、预应力摩擦阻尼器、素砼连接键等形式。
对分体柱工作性态的理论分析和试验研究表明［3～4］：采用分体柱的方法虽然使柱子的抗剪承载力基本不变，抗弯承载力稍有降低，但是使柱子的变形能力和延性均得到显著提高，其破坏形态由剪切型转化为弯曲型，从而实现了短柱变“长柱”的设想，有效地改善了短柱尤其是剪跨比λ≤1.5的超短柱的抗震性能。分体柱方法已在实际工程中得到应用［5］。2.3 采用钢骨砼柱
钢骨砼柱由钢骨和外包砼组成。钢骨通常采用由钢板焊接拼制或直接扎制而成的工字形、口字形、十字形截面。
与钢结构相比，钢骨砼柱的外包砼可以防止钢构件的局部屈曲，提高柱的整体刚度，显著改善钢构件出平面扭转屈曲性能，使钢材的强度得以充分发挥。采用钢骨砼结构，一般可比钢结构节约钢材达50％以上［6］。此外，外包砼增加了结构的耐久性和耐火性。与钢筋砼结构相比，由于配置了钢骨，使柱子的承载力大大提高，从而有效地减小柱截面尺寸；钢骨翼缘与箍筋对砼有很好的约束作用，砼的延性得到提高，加上钢骨本身良好的塑性，使柱子具有良好的延性及耗能能力。
由于钢骨砼柱充分发挥了钢与砼两种材料的特点，具有截面尺寸小，自重轻，延性好以及优越的技术经济指标等特点，如果在高层或超高层钢筋砼结构下部的若干层采用钢骨砼柱，可以大大减小柱的截面尺寸，显著改善结构的抗震性能。
2.4 采用钢管砼柱
钢管砼是由砼填入薄壁圆形钢管内而形成的组合结构材料，是套箍砼的一种特殊形式。由于钢管内的砼受到钢管的侧向约束，使得砼处于三向受压状态，从而使砼的抗压强度和极限压应变得到很大的提高，砼特别是高强砼的延性得到显著改善。同时，钢管既是纵筋，又是横向箍筋，其管径与管壁厚度的比值至少都在90以下，这相当于配筋率至少都在4.6％以上，这远远超过抗震规范［2］对钢筋砼柱所要求的最小配筋率限值。由于钢管砼的抗压强度和变形能力特佳，即使在高轴压比条件下，仍可形成在受压区发展塑性变形的“压铰”，不存在受压区先破坏的问题，也不存在像钢柱那样的受压翼缘屈曲失稳的问题。因此，从保证控制截面的转动能力而言，无需限定轴压比限值［8］。规程［9］规定，钢管砼单肢柱的承载力可按式(3)计算：
N≤φ1φeN0(3)
式中，；
θ=faAa／fcAc称为套箍指标，0.3≤θ≤3；
φ1，φe的物理意义及计算方法见规程［9］。
由式（3）可以看出，当选用了高强砼和合适的套箍指标θ后，柱子的承载力可大幅度提高，通常柱截面可比普通钢筋砼柱减小一半以上，消除了短柱并具有良好的抗震性能。
3 小 结
关键词：高层建筑，抗震设计，抗震结构，抗震技术
2008年的汶川地震和2010年的玉树地震对中国来说无不是沉重的打击，不但造成巨大的经济损失，更心痛的是有那么的生命离开了我们，这不得不让人们反思我们建筑的抗震设防能力。在地震中，几乎所有的建筑都倒塌了，相对于低层建筑而言，高层建筑破坏和倒塌的后果就更加严重。近年来国内国外高层、超高层建筑的高度不断攀升，就在2010年正式开放的哈利法塔的高度达到了惊人的828米，而且建筑的体型越来越复杂，不规则结构越来越多，这对于结构的抗震都是十分不利的。为保证高层结构的抗震安全，达到安全和经济的统一，有必要对高层结构的抗震设计、抗震结构和抗震技术进行探讨。
1.地震导致建筑破坏的原因
根据地震经验，地震期间导致高层建筑破坏的直接原因可分为以下三种情况：
（1）地震引起的山崩、滑坡、地陷、地面裂缝或错位等地面变形，对其上部建筑的直接危害；
（2）地震引起的砂土液化、软土震陷等地基失效，对上面建筑物所造成的破坏；
（3）建筑物在地面运动激发下产生剧烈震动过程中，因结构强度不足、过大变形、连接破坏、构件失稳或整体倾覆而破坏；
2.建筑的抗震概念设计
所谓“建筑抗震概念设计”是指根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想,依此进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程。科技论文。
3.建筑抗震设计方法的发展过程
3.1、静力理论阶段
水平静力抗震理论始创于意大利，发展于日本，1900年日本学者大森房吉提出“震度法”的概念。该理论认为：结构物所收到的地震作用，可以简化为作用于结构的等效水平静力，其大小等于结构重力荷载乘以一个系数。
3.2、反应谱理论阶段
我国及国际上多数国家抗震设计规范本质上都采用了反应谱理论及结构能力设计原则。其主要特点如下：
(1) 用规范规定的设计反应谱进行结构线弹性分析。
(2) 结构构件的承载力是根据设计反应谱所作的结构线弹性计算通过荷载和地震作用效应组合后内力进行设计。
(3) 在早期方案设计阶段，结构体系、结构体型的规则性及结构的整体性满足规范的规定，以使结构能可靠地发挥非弹性延性变形能力。
3.3、动力理论阶段
1971年美国圣费南多地震的震害，使人们清楚地认识到“反应谱理论只说出了问题的一大半，而地震持时对结构破坏程度的重要影响没有得到考虑”，从而推动了采用地震加速度过程a(t)来计算结构反应过程的动力法的研究。此一新理论不但考虑了地震的持时，还更近一步地考虑了地震过程中反应谱所不能概括的其他特性。
4.高层建筑结构体系
设计地震区的高层建筑，在确定结构体系时，除了要考虑前面所提到的材料用量、建筑内部空间和使用的房屋高度等因素外，还需进一步考虑下列抗震设计准则：
（1）具有明确的计算简图和合理的地震力传递路线；
（2）具备多道抗震防线，不会因部分结构或构件失效而导致整个体系丧失抵抗侧力或承受重力荷载的能力
（3）具有必要的承载力、良好的延性和较多的耗能潜力，从而使结构体系遭遇地震时有足够的防倒塌潜力；
（4）沿水平和竖向，结构的刚度和强度分布均匀，或按需要合理分布，避免出现局部削弱或突变形成薄弱环节，从而防止地震时出现过大的应力集中或塑性变形集中。
在确定建筑方案的同时，应综合考虑房屋的重要性、设防烈度、场地条件、房屋高度、地基基础以及材料供应和施工条件，并结合体系的经济、技术指标，选择最合适的结构体系。
5.建筑抗震措施或设计
5.1、错开地震动卓越周期
一个场地的地面运动，一般均存在着一个破坏性最强的主振周期，如果建筑物的自振周期与这个卓越周期相等或相近，建筑物的破坏程度就会因共振而加重。地震动卓越周期又称地震动主导周期。
从众多的地震倒塌建筑物中可以看出，建筑周期与地震动卓越周期相接近，是引起建筑共振破坏的主要因素和直接原因。因此，在进行高层建筑设计时，首先要估计地震引起该建筑所在场地的地震动卓越周期；然后，在进行建筑方案设计时，通过改变房屋层数和结构类型，尽量加大建筑物基本周期与地震动卓越周期的差距。
5.2、采取基础隔震措施
传统的抗震方法是依靠结构的承载力和变形能力，来耗散地震能量，使结构免于倒塌，但由于是一种“被动防震”，就不免存在许多不足之处。地震对建筑的破坏作用，是由于地面运动激发起建筑的强烈振动所造成的，也就是说，破坏能量来自地面，通过基础向上部结构传递。人们总结地震经验后发现，地震时结构底部的有限滑动，能大幅度地减轻上部结构的破坏程度。科技论文。
基于可动概念的基础隔震方案很多，主要有：（1）软垫式隔震。在房屋底部设置若干个带铅芯的钢板橡胶隔振装置，使整个房屋坐落在软垫层上，遭遇地震时，楼房底面与地面之间产生相对水平位移，房屋自振周期加长，主要变形都发生在软垫块处，上部结构层间侧移变得很小，从而保护结构免遭破坏。（2）滑移式隔震。在房屋基础底面处设置钢珠、钢球、石墨、砂粒等材料形成的滑移层或滚动层，使建筑物遇地震时在该处发生较大位移的滑动，达到隔震目的。（3）摆动式隔震。科技论文。摆动式隔震方式实质上是柔性底层概念的改进和引伸。（4）悬吊式隔震。这一隔震方式的构思是，将整个建筑悬吊在支架下面，避免地震的直接冲击，从而大幅度较小建筑物所受到的地震惯力。
5.3、削减地震反应——提高结构阻尼
为了提高结构阻尼，可以在结构上设置阻尼器，以吸收地震输入的能量，减小结构变形。台北101大楼在87~92楼安装了一个巨大的钢球风阻尼器，是世界上目前最大的大楼风阻尼器，它的球体直径5.5米，由四十一层12.5厘米厚钢板结合为球形，重量660吨，可以有效减轻由于飓风和地震所引起的震动和侧移。
为高层建筑提供附加阻尼的另一新途径，是利用主体结构与刚性挂板之间特殊装置的非弹性性能和摩擦。采取这一措施后，可以使阻尼比仅为2%的抗弯钢框架，有效粘滞阻尼比增加到8%或更多，从而使底部地震剪力和顶点侧移降低50%。
此外，通过采用高延性构件和附设耗能装置也能有效削减地震反应。
6.高层建筑抗震技术发展展望
未来高层建筑的发展趋势，体型将更趋复杂，结构体系将更趋多样化。出于对建筑艺术上的要求，高层建筑的体型将会更为复杂和多样，许多高层建筑都是综合性的和多用途的，因此对建筑和结构必然提出新的更高的要求。从结构体系上看，也决不会停留在原有的几种形式上，而会更好地满足功能和艺术上的需求，创造出新的结构体系。
参考文献
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[2]谷连营,肖国梁.高层建筑抗震技术的发展概况.山西建筑,2006.8（15）：50—51.
[3]王红霞.论高层建筑抗震概念设计.山西建筑,2007,12（35）：74—75.
论文摘要：《混凝土异型柱技术规程}(JGJ149—2006)的颁布为我国的结构设计人员提供了一本可以参照的国家标准，同时为广大结构设计人员指明了异型柱结构与普通混凝土结构的区别，现将其与《建筑抗震设计规范》(GB500l1-2001)的区别与广大设计人员共同探讨。
引言
新的《混凝土异型柱技术规程》(JGJl49—2006)(简称异型柱规程)于2006年8月颁布，改变了异型柱设计只有地方性规定而没有国标的历。随之而来就是我们对规范的理解可能没有比较深入的研究，另外《异型柱规程》有些规定比《建筑抗震设计规范》(GB50011-2~1)(简称抗震规范)严格。现就规范的几点规定，谈谈个人的一点看法：
(1)异型柱结构最大适应高度
由于异型柱是一种新型的结构形式，只经过十余年的实践。综合考虑现有的理论研究、实验研究成果及设计施工经验，其房屋适用的最大高度较一般的钢筋混凝土结构有所降低。现就《异型柱规程》与《抗震规范》对比见下表：
沈阳市抗震设防烈度为7度，设计基本加速度值为0．10g，超过40米的结构，建议采用短肢剪力墙结构。
(2)异型柱的抗震等级
由于异型柱结构的抗震性能相对于普通混凝土房屋较弱，异型柱结构的抗震等级相对于普通混凝土房屋也应较严格。由于异型柱结构的适用范围较普通混凝土结构小，相应《异型柱规程》的抗震等级分类较《抗震规范》详细。对于丙类建筑抗震设计的房屋，《异型柱规程》给出了抗震等级的确定方法，现就《异型柱规程》与《抗震规范》的异《抗震规范》现浇钢筋混凝土房屋的抗震等级《异型柱规程》中表3．3—1注3，当为7度(0．15g)时，建于Ⅲ、Ⅳ类声地的异形柱框架结构和框架一剪力墙结构情形时，也按8度(O．20g)采取抗震构造措施，但于括号内所示的抗震等级形式来具体表达，需注意的是《异型柱规程》采取了“应”按表中括号所示的抗震等级采取抗震构造措施，比《抗震规范》的上述对应部分规定(“宜”按……)有所加严
(3)不规则异型柱结构的抗震设计应符合下列要求
1．当异型柱结构楼层竖向构件的最大水
平位移(或层间位移)与该楼层层两端弹性水平位移(或层间位移)平均值之比大于1．20时，根据《抗震规范》有关规性，可界定为平面不规则的“扭转不规则类型”，但《异型柱规程》规性此时控制该比值不应大于1．45(第3．2．5条第1款)，较《抗震规范》相应规定“不大于1．5”有所加严，目的是为了为严格控制异型柱结构平面的不规则性，避免过大的扭转效应而导致严重的震害。
2．当异型柱结构的层间受剪承载力小于上一楼层的80％时，根据《抗震规范》有关规性，可界定为竖向不规则中的“楼层承载力突变类型”，并规定其薄弱层的受剪承载力不应小于上一层的65％，但《异型柱规程》规性此时乘以1．20的增大系数(第3．2．5条第2款)，较《抗震规范》相应规定乘以增大系数1．15有所加严
(4)异型柱的抗震作用计算规则
1．《抗震规范》第3．1．4条规定：“抗震设防为6度时，除本规范规定外，对乙、丙、丁类建筑可不进行地震作用计算”及第5．1．6条规定：“6度时的建筑(建造于Ⅳ类场地上较高的高层建筑除外)，以及生土房屋及木结构房屋，应允许不进行截面抗震验算。”但《异型柱规程》第4．2．3条则以强制性条文方式规定：“抗震设防为6度、7度(0．1Og、0．15g)及8度(0．20g)的异型柱结构应进行地震作用计算及结构抗震验算。”本条是基于异型柱结构的抗震性能特点而制定的，6度设防时设计者应注意此条。
2．异型柱的双向偏压正截面承载力随荷载(作用)方向不同而有较大的差异，在L形、T形和十字形三种异型柱中，以L形柱的差异最为显著(设计者应着重加强L形柱的构造)。如根据《抗震规范》5．1．1条第一款(一般情况下(所有烈度)，应允许在建筑结构的两个主轴方向分别计算地震作用并进行抗震验算，各方向的水平地震作用应由该方向抗侧力构件承担)，则可能在某些情况下造成结构的不安全性，所以《异型柱规程》4．2．4条第一款规定，7度(0．15g)及8度(0．20g)时尚应对与主轴成45°方向进行补充计算。
(5)异型柱的抗震变形验算
由于异型柱结构的特殊性，《异型柱规程》对异型柱结构的弹性层间位移角限值也较《抗震规范》严格，现比较如下：
考虑到异型柱结构的特殊性，本人建议进行异型柱设计时弹性层间位移角应从严控制：框架结构【】应小于l，800，框架一剪力墙结构【]应小于1／I100。
(6)异型柱框架梁柱节点核心区受剪承载力验算。
《抗震规范》附录D规定：
一、二级框架节点核心区应进行抗震验算；一般
关键词：工建筑工程；抗震结构；设计
Abstract: In recent years the quality requirements for construction projects showing increased year by year trend, especially in the construction of related facilities for construction projects, is to become the focus of attention, the earthquake construction of the building construction project is one of the important part. This paper will combine with many years of practical experience, civil engineering seismic analysis focus on the simple exposition, for reference.Key words: construction work projects; seismic structure; design
中图分类号：TU3文献标识码： A 文章编号：2095-2104（2012）06-0020-02
0引言
由于我国处于地壳运动中的两条地震带上，导致我国相关城市经常会遭受到地震灾害的影响，从上世纪六、七十年代的几次地震中足以看出，因建筑物倒坍、倾斜等而造成的人员伤亡和财产损失占到了整体灾害损失80%左右，因此，加强对建筑工程抗震结构施工，从而提高建筑项目的稳定性能已刻不容缓。
加强对建筑工程的抗震结构建设，首先需要对建筑结构进行抗震结构分析工作，以使其在建设施工过程中抗震效益得到最大程度的发挥，因此起初的设计分析工作尤为关键。当然，在对建筑工程进行抗震结构设计时，应充分对相关的影响因素进行考虑，使其整体概念符合设计施工的标准规范。简言之，抗震结构概念设计是指在特定的建筑空间及地理条件下，通过整体概念对结构的总体方案进行分析，依据结构总体系与分体系之间的力学关系、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，从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和抗震细部构造措施的宏观控制。概念设计受到国内外工程界的普遍重视，并将发挥更大的作用。
1概念设计的重要性和必要性
随着社会经济的发展和生活水平的提高，人们对建筑结构设计也提出了更高的要求。发展先进计算理论，加强计算机的应用，加快新型高强、轻质、环保建材的研究与开发，使建筑结构设计更加安全、适用、可靠、经济已成为当务之急。而且针对建筑结构设计的现状，提倡采用概念设计思想来促进结构工程师的创造性，推动结构设计的发展，是非常有必要的。这就需要工程界和教育界共同的努力，而推广概念设计思想是一种有效的办法，分析如下：
1.1建筑抗震设计规范（GB50011-2001）（以下称新抗震规范）
以可靠度理论为基础，吸收了延性设计的思想。但对于一些具体问题，例如“中震可修”的设防目标等，规定相当模糊。所以我们不能盲目地照搬照抄规范，应该把规范作为一种指南和参考，并在实际工程应用中作出正确的选择。这就要求我们对整体结构体系与各基本分体系之间的力学关系有透彻的认识，把概念设计应用到实际工作中去。
长期以来，人们认为结构设计很简单，只需遵循规范和手册，等建筑师完成建筑设计后，使用计算机就可以完成结构设计。但这不能充分地运用结构设计者的知识和技能，而且还会与建筑设计方案产生分歧和矛盾。所以我们应考虑在结构设计中如何运用概念设计，比如结构的抗风设计与抗震设计，抗震设计要求能消减外荷载，吸收或转换震动的能量；而抗风设计则要求结构在风的作用下动力效应较小，刚度较大。这一矛盾必然影响结构体系的抗风和抗震性能。为了弥补这一缺陷，需要合理的概念设计与延性构造措施来加以保证。
1.2概念设计的重要性，还体现在方案设计阶段。初步设计过程是不能借助计算机来实现的，这就需要结构工程师综合运用结构概念，选择最为可靠、经济的结构方案。为此，需要工程师不断地丰富自己的设计理念，深入了解各类结构的性能，并能有意识地、灵活地运用它们。运用概念性近似估算方法，可以在设计方案阶段迅速、有效地对结构体系进行构思、比较与选择。所得方案往往概念清晰、定性准确，避免后期设计阶段一些不必要的繁琐运算，具有较好的经济可靠性能。同时，这也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。美国一些著名学者和专家曾说过：“误用计算机造成结构破坏而引起灾难只是一个时间的问题。”计算软件的选择和使用不当，也会造成结构设计的不合理，甚至影响到建筑物本身的安全性。应用概念设计的思想，可以避免此类情况的发生。
1.3新抗震规范提出了在建筑物内设置地震反应观测系统的要求，并提出了结构两个主轴方向的动力特性（周期和振型）相近的抗震概念。所以在结构概念设计中还应该注意结构与场地的共振问题。例如在唐山地震时，天津塘沽地区的7-10层框架结构房屋破坏严重，而3-5层的砖混结构住宅却只有轻微损坏。后来经调查发现，框架房屋的自振周期和场地的卓越周期一致导致共振，而3-5层砖混住宅的自振周期远低于场地的卓越周期，因此破坏较轻。
1.4建筑结构的抗震设计，存在着许多模糊而且不确定的因素。例如地震作用是一种随机性很强而且循环往复的荷载，建筑物的地震破坏机理又十分复杂，要准确计算或预测建筑物所遭遇的地震特性和参数，还难以做到。风荷载的脉动性与涡流作用情况也是如此。因为建筑物受到的地震作用难以确定，所以适用、安全、经济的结构体系必须注重概念设计。
2概念设计的理解及应用
结构抗震设计的目的是使结构在强度、刚度、延性以及节能等方面取得最佳，从而满足“小震不坏，中震可修，大震不倒”的要求。在当前的科技水平和经济条件下，为了保证结构具有可靠的抗震性能，概念设计应充分考虑以下因素：场地条件和场地土的稳定性，建立结构计算模型，抗震结构体系的选取，材料效用，风作用、温度作用以及结构的空间作用等。
2.1现行抗震计算模型的理解和应用
新抗震规范规定：一般情况下，应允许在建筑结构的2个主轴方向分别计算水平地震作用并进行抗震验算，各方向的水平地震作用应由该方向抗侧力构件承担。而实际结构难以实现强柱弱梁的主要原因则是计算模型问题。即：仅仅对相互正交的2个主轴方向进行内力分析和强度设计，不能真实反映结构的空间作用。所以，应用概念设计的原理，结合大量震害和试验研究成果，所得出的结论是：构件的最不利受力状态随着构件和地震作用方向而变化。当地震作用方向与结构主轴方向一致时，梁处于最不利受力状态；当地震作用与结构的主轴方向呈45度时，大多数柱处于最不利受力状态。
2.2结构薄弱部位抗震构造措施的理解和应用
结构薄弱部位的处理，如建筑平面外墙转角处的转角窗，限制了角部结构竖向抗侧力构件的设置，如果采用概念设计，解决这一问题的方法是2竖向构件间应设厚板、暗梁等可靠拉结。再如，由于节点部位的重要性，所以引入抗裂性的概念，以此来比较梁、柱节点偏心所引起的节点性能的变化。建议在地震区，不宜采取梁柱偏心过大的节点形式，而且构件节点的承载力不应低于其连接构件的承载力。
3建筑结构抗震设计的前景展望
结构抗震体系由传统的以“硬抗”为主的抗震体系向以“柔抗”为主的结构减震控制体系发展。结构减震体系采用的是以“柔”克刚的新概念，它通过调整结构动力特性、隔震、减能或控制来达到抗震的目的，在未来的工民建中结构抗震的思路将向着减轻危害的方向发展。
4总结
经过多年的抗震探索和研究，设计中引入了概念设计的设计新理念。这种设计理念从宏观角度对建筑抗震结构进行设计，在某些方面弥补了以往设计思路对抗震结构思考的不足之处，为今后的工民建结构抗震设计开辟了新路。
参考文献：
[1] 杨星;;地下室结构的分析与设计探讨[A];计算机技术在工程建设中的应用――第十三届全国工程建设计算机应用学术会议论文集[C];2006年