建筑结构的抗震设计过程分析

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1、建筑结构的抗震设计过程分析　　地震作为自然界的一种特殊现象，其发生不可预知且破坏力巨大，由此引起的建筑物倒塌、人员伤亡已经深深刺痛了人类敏感的神经。多年来，许多学者、专业都围绕建筑结构抗震开展了大量卓有成效的研究，取得了很多成果。我国近几年大震频发，大量的灾后调查发现，合理的建筑结构抗震设计措施可以在很大程度上降低地震所引起的建筑物损害。本文笔者结合自身结构设计工作实践中，从抗震概念设计、抗震计算以及结构抗震构造措施三个方面出发对建筑结构的抗震设计进行了讨论，以期能对同仁有所帮助。　　近年来，世界范围内地震频发，人们对建筑结构抗震的研究也愈发重视，相关的抗震理论、抗震设计思路以及设计方法也愈

2、加成熟。现代建筑结构抗震设计理论已经由最初的基于经验的弹性设计理论转变为基于非线性理论的弹塑性理论，允许结构发生屈服产生一定量的非弹性变形从而起到消耗一部分地震能量的目的。总的来看，建筑结构的抗震设计过程可以概括为：抗震概念设计、抗震设计以及结构抗震构造措施这三个方面。　　　　1抗震概念设计　　抗震概念设计的含义　　概念设计不需依靠数值计算进行，而是以结构破坏机理、结构体系整体与分体力学关系分析、结构震害试验以及工程经验等为基础，总结出相关的宏观经验用以指导设计过程中结构方案的确定、结构的布置以及计算简图和计算结果的处理。在结构设计过程中，抗震概念设计主要用于解决一些较为复杂难以进行计算或规

3、范中无具体规定的问题。　　抗震概念设计的重要性　　结构抗震设计时，数值计算的同时进行必要的概念设计意义重大。首先，地震的发生具有随机性以及不可预测性，地震动也具有十分明显的随机性和复杂性，而地震作用下结构的反应相应的非常复杂，仅靠数值计算难以准确把握相关规律；其次，当前背景下的抗震设计理论都建立在一定假设基础上，并不能完结构的地震受力、变形以及破坏过程。　　因此，在结构抗震设计过程中有必要进行相应的概念设计，这样有利于提高结构设计的准确性，增强结构的安全性。　　抗震概念设计的应用与发展　　20世纪70年代以来，大量的震害经验表明结构抗震设计中“计算设计”存在一定的缺陷，有必要开展相应的“概念

4、设计”。随后，概念设计的应用与发展在我国历年的《建筑抗震设计规范》中得到鲜明体现，结构工程师逐步将概念设计应用于实际工程，并取得了良好的效果。　　传统意义上的结构抗震设计，焦点都放在如何提高结构的承载能力，不可避免地引起结构混凝土强度等级以及配筋率的提高，相应的建筑的造价也提高。结构配筋率提高，结构承载能力虽有提高，但是考虑到结构的地震作用效应与结构的刚度成正比，而增加结构的配筋却提高了结构的刚度，因此，加强了地震作用效应。概念设计从降低地震作用效应出发来避免这个矛盾而达到提高结构的抗震安全性能。最典型的方法就是隔震消能法，这种方法的根本是依靠设置在基础与主体之间的柔性隔震层来加大结构的阻尼

5、，抑制结构的振动，减少结构的加速度、位移，最终降低结构的地震作用效应。相关的理论分析证明通过这种概念设计方法可以将结构地震作用效应降低4成，值得大力应用实践。　　随着经济社会的不断发展，人们对于现代建筑的结构形式也越趋复杂化。为了满足人民群众的需求，结构设计人员必须提高对概念设计重要性的认识，不断探索先进的计算理论，同时注重借助现代计算机强大的数值计算能力，让建筑结构能够满足功能性、安全性以及经济性的要求。　　　　2结构抗震计算　　结构抗震计算工作包括地震作用计算与结构抗震变形验算这两方面任务。　　地震作用计算　　除8、9度时的大跨度结构与长悬臂结构以及9度时的高层建筑需要计算竖向地震作用外

6、，一般结构抗震设计仅仅需要验算结构在其2个主轴方向的水平地震作用下的强度、刚度以及稳定性，同时认为不同方向的结构水平地震反应完全由相应方向的抗侧力构件承担。若建筑结构中含有交角超过15o的斜交抗侧力构件，则应进行各抗侧力构件所在方向的水平抗震计算。此外，对于质量、刚度分布不具备对称性的结构还应验收结构构件在双向水平地震作用下的扭转效应，而调整地震作用法也是考虑其他特殊结构中扭转效应的有效途径。　　目前常用的结构抗震计算方法主要包括底部剪力法、振型分解反应谱法以及时程分析法三种。其中，前两种方法是基本方法，而时程分析法主要用于对严重不规则、特别重要性或是高度较高的高层建筑进行抗震补充计算。其中

7、，时程分析法是在地震作用下对结构的基本运动方程进行积分，求得结构在整个地震历程中的动态反应的方法。具体实施时，选取与建筑场地相适应的若干地震动加速度记录或人工地震动加速度时程曲线波作为输入结构基本运动方程的地震作用，由输入地震动初始状态逐步积分至地震结束。通过积分转换最终不仅可以得到结构的速度、加速度反应时程曲线，还可以进一步得到结构的内力、位移等时程曲线，结构设计人员可以据此对结构构件的抗震承载力与变形验算