抗震设计需要掌握的原则

——学习《建筑抗震设计规范》GB5001—2001有关条文的体会
3.4.3条平面或竖向不规则的建筑结构，其计算模型有特别要求，计算工作量大，计算难度提高；而且，虽然计算手段增多了，但并不能保证其计算结果“准确”，造成结构安全度难以控制。因此，设计中（特别是建筑设计）应尽量避免采用不规则的设计方案，尤其不应采用严重不规则的设计方案，除非该方案的使用功能特殊需要或建筑效果是唯一最好的。

3.4.5条设置防震缝是解决体型复杂、平面立面特别不规则的建筑结构由于变形复杂而避免碰撞的一种好方法。但对于高层，尤其是超高层建筑宜选用合理的建筑结构方案而不设防震缝，同时采用合适的计算方法和有效的措施，以消除不设防震缝带来的不利影响；此外，要注意由于设置了防震缝而形成结构高宽比超限问题。防震缝同时又能兼作温度缝，对于超长建筑则是比较理想的选择。

3.5.3条 “结构在两个主轴方向的动力特性宜相近”，体现在具体设计中，一是注意建筑平面的长宽比不宜过大，二是对于矩形平面，在剪力墙的布置、柱截面bh的摆向以及楼层结构布置中，应采取增强结构横向（短方向）刚度的设计方法而不是其相反，否则将本已有差距的两主轴动力特性进一步扩大，对结构的杭震不利。

3.6.5条多层规则的建筑，采用平面框架计算程序进行分析更能保证结构的安全，而不宜采用所谓已熟悉了的计算程序。

3.7.3条抗震设计不是结构专业人员应该或能够全部包办的，其它专业人员也应有抗震设计的意识、责任和能力。

3.8.1条一般的建筑物通常都是采用抗震方法（设置抗震构件、抗震墙）和防震措施（如设置防震缝）来预防地震灾害的，隔震和减震仅适用于特殊要求和高烈度抗震结构。

3.9.3条由于强调“强剪弱弯”故需改变传统的做法——箍筋只用Ⅰ级钢，现在提倡用Ⅱ、Ⅲ级钢箍；砼强度越高，其脆性越大，抗裂性能越低，所以对砼强度等级的采用是有所限制的，不是越高越好，正确的设计方法是恰当、适用就行。在附录B中可体会到，采用高强砼时，有关构件剪力、轴压比、柱墙箍筋特征值都比普通砼要求严。

6.1.1条 “部分框支抗震结构”指首层或底部两层框支抗震墙结构，意即不包括高位转换层框支结构，换句话说，即高位转换层结构的最大高度从严控制。6.1.2条部分框支抗震墙结构的框支层框架，不管设防烈度高低也不管房屋高度如何，其抗震等级最低为二级，不存在三级，意即其结构计算及构造措施要求都较严。

6.1.4条与旧规范不同的是，出现“抗撞墙”的新概念，什么情况下需设置抗撞墙，如何合理设置，规范中都有明确规定。

6.1.8条框架—剪力墙结构中的抗震墙连梁刚度要求大，而在抗震墙结构和部分框支抗震墙结构中的抗震墙连梁的刚度要求小，两种结构处理方法截然不同。

6.1.14条地下室顶板作为上部结构的嵌固端时，从楼板厚度、砼强度等级、板的配筋率、楼层的侧面刚度等都有具体要求。此外，从规范条文说明中看到，地下室顶板作为上部结构的嵌固端时，地下室层数不宜少于两层，这意味着对高层建筑来说，地下室层数或总深层不仅由地基基础埋深决定，还必须考虑上述因素。

6.2.6条角柱在结构中是最重要的构件之一，其受力复杂，故在其受弯受剪配筋上都要给予加强。

6.2.12条部分框支抗震墙结构属于复杂结构之一，故规范附录E1对框支层楼板厚度、砼强度等级、楼板的配筋率等都有特别要求，设计时务必给予满足。

6.3.2条扁梁楼盖的抗震性能并不优于传统梁板结构，因此扁梁楼盖不宜用于一级框架结构，即扁梁楼盖的应用是有一定限制的。只有当客观条件受到限制，比如房屋总高与层数关系、层高与净高关系等，才考虑采用扁梁楼盖。

6.3.4条框架梁面筋不再使用“贯通筋”名词，但从条文叙述上看，实际上还需有贯通筋，此方面的条文原则新旧规范没有根本区别。

6.3.6条对柱抗剪线刚度的要求不再是其结构尺寸简单比例的“短柱”概念，而是用内力形式—剪跨比λ＝MC／VCH0≥2来衡量。

6.3.7条柱的轴压比可以通过加强复合箍筋和加芯柱的办法给予提高，轴压比最高可达1.05，即使是一级的框剪或筒体—框架结构的框架柱，其轴压比可达0.9，这对于缩小柱截面很有现实意义。

6.3.11条柱箍筋加密区的体积配箍率与柱的轴压比，砼强度等级和箍筋钢筋种类有并，ρV≥λVfc／fyv，不像旧规范简单的箍筋体积比的计算方法。

6.4.6条抗震墙端部和洞口两侧的边缘构件根据抗震等级和轴压比分为“约束边缘构件”和构造边缘构件“，两者的配筋范围和配筋量都有不同的规定，尤其约束边缘构件的箍筋配置决定于砼强度等级和箍筋钢筋种类，具体设计时颇为繁琐。边缘构件的形式除规范中列出的典型截面外，由于建筑平面开门洞的关系，会产生许多异型截面，设计时也颇费周折。

6.5.1条框架—抗震墙结构中的抗震墙的周边要设置梁（暗梁）和端柱，这条在设计中容易忽略，应特别注意。

6.6.4条房屋的屋盖和地下一层的顶板宜采用梁板结构而不宜采用无梁楼（屋）盖。

6.6.5条板柱—抗震墙结构的抗震墙承受结构的全部地震作用，另板柱部分承受20%的地震作用，即整体结构承受的地震作用等于或大于120%。

6.7.1条核心筒与框架之间的楼盖不宜采用板柱体系；加强层的采用有所限制，而不是一遇到侧向刚度太弱就设加强层。

6.7.3条内筒角部应有翼缘，因此内筒角部开门洞应有所限制，不能随心所欲，否则将作为筒体的整体作用。

6.7.4条筒体楼层的结构布置有特别要求，角部不宜布置放射性楼层梁，也不宜支承在洞口连梁上，后者尤其要避免。

6.7.6条筒体转换层在附录E.2有特别要求：不宜采用二次转换、厚板转换层有限制、转换层楼盖不应有大洞口、转换层的采用有限制。

scorpionsuper

2006年03月13日 19:52:05

2楼

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结构小龚

2006年03月17日 12:07:21

3楼

新规范抗震概念设计要点
1 背景材料
七十年代以来 ,人们在总结大地震灾害经验中发现 ,对结构抗震设计来说 ,“概念设计” 比“计算设计”更为重要。 1 990年 1月开始施行的《建筑抗震设计规范》ＧＢＪ1 1 - 89(以下简称 89抗震规范 )中列出了工程设计中必须遵守的规定 ,来保证“概念设计”在实际工程中的实现。概念设计在实际工程设计中提高结构抗震能力方面发挥了重要作用。
概念设计就是以工程概念为依据从有利于提高结构抗震力的概念上 ,用符合工程客观规律和本质的方法 ,对所设计的对象作宏观的控制。 1 990年以来 ,结构工程师将概念设计应用于实际工程中取得了很好的效果。同时随着建筑业的发展 ,建筑的体型、功能的日新月异的变化与要求 ,我们发现 89抗震规范中规定的概念设计内容不够全面。 2 0 0 2年 1月实施的ＧＢ50 0 1 1 - 2 0 0 1《建筑抗震设计规范》 (以下简称新抗震规范 )对概念设计的要求作了更全面、更符合实际的规定 ,尤其是增加了“不规则建筑结构的概念设计” ,使得概念设计在工程中的应用更具体更明确地落到实处 ,切实提高了结构的抗震能力。“概念设计”愈来愈受到国内外工程界的普遍重视。
2 概念设计的主要内容
为了保证结构具有足够的抗震可靠性而对建筑工程结构做的概念设计主要考虑了以下因素 :场地条件和场地土的稳定性 ;建筑物的平、立面布置及其外形尺寸 ;抗震结构体系的选取、抗侧力构件的布置以及结构质量的分布 ;非结构构件与主体结构的关系及其两者之间的锚拉 ;材料与施工质量等。
下面按照新抗震规范的精髓归纳为以下几点 :
1 .选择对建筑抗震有利的场地 ,宜避开对建筑抗震不利的地段 ,不应在危险地段建造甲、乙、丙类建筑。对于不利地段 ,结构工程师应提出避开要求 ,当无法避开时 ,应采取有效措施 ,这就考虑了地震因场地条件间接引起结构破坏的原因 ,诸如地基土的不均匀沉陷、地震引起的地表错动与地裂。
2 .建筑的平立面布置应符合概念设计的要求 ,不应采用严重不规则的方案。不规则的建筑 ,在结构设计时要进行水平地震作用计算和内力调整 ,并应对薄弱部位采取有效的抗震构造措施。借鉴国际的通行做法 ,参考外国规范 ,使我们的设计更加完善合理。
3 .结构材料选择与结构体系的确定应符合抗震结构的要求。采用哪一种结构材料 ,什么样的结构体系 ,经技术经济条件比较综合确定。同时力求结构的延性好、强度与重力比值大、匀质性好、正交各向同性 ,尽量降低房屋重心 ,充分发挥材料的强度 ,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。
4.尽可能设置多道抗震防线。地震有一定的持续时间 ,而且可能多次往复作用 ,根据地震后倒塌的建筑物的分析 ,我们知道地震的往复作用使结构遭到严重破坏 ,而最后倒塌则是结构因破坏而丧失了承受重力荷载的能力。适当处理构件的强弱关系 ,使其形成多道防线 ,是增加结构抗震能力的重要措施。例如单一的框架结构 ,框架就成为唯一的抗侧力构件 ,那么采用“强柱弱梁”型延性框架 ,在水平地震作用下 ,梁的屈服先于柱的屈服 , 就可以做到利用梁的变形消耗地震能量 ,使框架柱退居到第二道防线的位置。
5.具有合理的刚度和承载力分布以及与之匹配的延性。提高结构的抗侧移刚度 ,往往是以提高工程造价及降低结构延性指标为代价的。要使建筑物在遭受强烈地震时 ,具有很强的抗倒塌能力 ,最理想的是使结构中的所有构件及构件中的所有杆件都具有较高的延性 ,然而实际工程中很难做到。有选择地提高结构中的重要构件以及关键杆作的延性是比较经济有效的办法。例如上刚下柔的框支墙结构 ,应重点提高转换层以下的各层的构件延性。对于框架和框架筒体 ,应优先提高柱的延性。在工程设计中另一种提高结构延性的办法是结构承载力无明显降低的前提下 ,控制构件的破坏形态 ,减小受压构件的轴压比 (同时还应注意适当降低剪压比 ),提高柱的延性。
6.确保结构的整体性。各构件之间的连接必须可靠 ,符合下列要求 :
1 )构件节点的承载力不应低于其连接构件的承载力 ,当构件屈服、刚度退化时 ,节点应保持承载力和刚度不变。
2 )予埋件的锚固承载力不应低于连接件的承载力。
3 )装配式的连接应保证结构的整体性 ,各抗侧力构件必须有可靠的措施以确保空间协同工作。
4)结构应具有连续性 ,注重施工质量 ,避免施工不当使结构的连续性遭到削弱甚至破坏。
3　规范与设计
新抗震规范已将设计中常出现的问题做出了具体规定。
1 .体形复杂的建筑不一概提倡设防震缝。
2 .对规则结构与不规则结构做出了定量的划分。并用强制性条文对建筑师的建筑设计方案提出了限制。如第 3 . 4. 1条规定 ,“建筑设计应符合抗震概念设计的要求 ,不应采用严重不规则的方案”。
3 .预应力混凝土的抗侧力构件 ,应配有足够的非预应力钢筋。
4.非结构构件与其结构主体的连接 ,应进行抗震设计 ,如幕墙、附属机械、电气设备系统支座和连接等需符合地震时对使用功能的要求。
5.投资方愿意通过增加投资来提高安全要求的抗震建筑 ,采用隔震和消能减震设计。
6.结构材料的选用应减少材料的脆性 ,优先采用延性、韧性和可焊性较好的钢筋和规定强度等级范围内的混凝土。
通过执行新抗震规范中的各项规定 ,来保证抗震概念设计的完成 ;通过遵循抗震概念设计的原则 ,使建筑物具有可靠的抗震性能。概念设计决定建筑物的抗震性能 ,如果概念设计不适宜于抗震 ,那么不管多“精密”的计算也无济于事。当然 ,在做好概念设计的基础上也要认真计算做好定量分忻。新抗震规范对于各构件在抗震计算中的作用及各项参数的选取作了详尽的规定 ,并且提出了在建筑物内设置地震反应观测系统的要求 ,这标志我国建筑工程抗震科学的发展进步。
4　小结
钢筋混凝土结构是常用的结构形式 ,目前城市中正在建设和拟建的多层、高层建筑物大都是钢筋混凝土结构 ,地震是一种自然现象 ,为避免它给人类带来大的灾难 ,要求结构工程师根据新抗震规范运用好抗震概念设计。做到 :
1 .结构功能与外部条件一致 ;
2 .充分发展先进的设计理念 ;
3 .发挥结构的功能并取得与经济的协调 ;
4.更好地解决构造处理 ;
5. 利用定量的计算进行抗震分忻 ;
6.用概念来判断计算的合理性。客观事物是多种多样的 ,而且都是在不断地变化 ,因此对不同的客观事物有不同的概念 ,随着事物认识的不断发展 ,概念也在不断的发展变化 ,做好钢筋混凝土结构抗震概念设计 ,有着深远的意义。
高层结构设计需要控制的六个比值[推荐] 高层结构设计需要控制的六个比值
1,轴压比：主要为控制结构的延性，规范对墙肢和柱均有相应限值要求，见抗规6.3.7和6.4.6。
2,剪重比：主要为控制各楼层最小地震剪力，确保结构安全性，见抗规5.2.5。
3、刚度比：主要为控制结构竖向规则性，以免竖向刚度突变，形成薄弱层，见抗规3.4.2。
4、位移比：主要为控制结构平面规则性，以免形成扭转，对结构产生不利影响。见抗规3.4.2。
5、周期比：主要为控制结构扭转效应，减小扭转对结构产生的不利影响，要求见高规
6、刚重比：主要为控制结构的稳定性，以免结构产生滑移和倾覆，要求见高规