防震设计论文篇1
一、震害多发点
地震作用具有较强的随机性和复杂性，要求在强烈地震作用下结构仍保持在弹性状态，不发生破坏是很不实际的；既经济又安全的抗震设计是允许在强烈地震作用下破坏严重，但不倒塌。因此，依靠弹塑性变形消耗地震的能量是抗震设计的特点，提高结构的变形、耗能能力和整体抗震能力，防止高于设防烈度的“大震”不倒是抗震设计要达到的目标。
(一)结构层间屈服强度有明显的薄弱楼层
钢筋混凝土框架结构在整体设计上存在较大的不均匀性，使得这些结构存在着层间屈服强度特别薄弱的楼层。在强烈地震作用下，结构的薄弱层率先屈服，弹塑性变形急剧发展，并形成弹塑性变形集中的现象。如1976年唐山大地震中，13层蒸吸塔框架，由于该结构楼层屈服强度分布不均匀，造成第6层和第11层的弹塑性变形集中，导致该结构6层以上全部倒塌。
(二)柱端与节点的破坏较为突出
框架结构的构件震害一般是梁轻柱重，柱顶重于柱底，尤其是角杜和边柱易发生破坏。除剪跨比小的短柱易发生柱中剪切破坏外，一般柱是柱端的弯曲破坏，轻者发生水平或斜向断裂；重者混凝土压酥，主筋外露、压屈和箍筋崩脱。当节点核芯区无箍筋约束时，节点与柱端破坏合并加重。当柱侧有强度高的砌体填充墙紧密嵌砌时，柱顶剪切破坏严重，破坏部位还可能转移至窗洞上下处，甚至出现短柱的剪切破坏。
(三)砌体填充墙的破坏较为普遍
砌体填充墙刚度大而变形能力差，首先承受地震作用而遭受破坏，在8度和8度以上地震作用下，填充墙的裂缝明显加重，甚至部分倒塌，震害规律一般是上轻下重，空心砌体墙重于实心砌体墙，砌块墙重于砖墙。
二、抗震结构设计
较合理的框架地震破坏机制，应该是节点基本不破坏，梁比柱屈服可能早发生、多发生，同一层中各柱两端的屈服历程越长越好，底层柱底的塑性铰宜最晚形成。即:框架的抗震设计应使梁、柱端的塑性铰出现尽可能分散，充分发挥整个结构的抗震能力。
(一)抗震计算中的延性保证
从用楼层水平地震剪力与层间位移关系来描述楼层破坏的全过程可反映出，在抗震设防的第二、三水准时，框架结构构件已进入弹塑性阶段，构件在保持一定承载力条件下主要以弹塑性变形来耗散地震能量，所以框架结构需有足够的变形能力才不致抗震失效。试验研究表明，“强节点”、“强柱弱梁’、“强底层柱底”和“强剪弱弯”的框架结构有较大的内力重分布和能量消耗能力，极限层间位移大，抗震性能较好。规范通过构件承载力调整办法在一定程度上可以体现上述的强弱要求，且考虑了设计者的使用方便，采用地震组合内力的抗震承载力验算表达式，只是要对地震组合内力的设计值按有关公式进行相应的调整。
综合大量实验研究成果，影响不同受力特征节点延性性质的主要综合因素有:相对作用剪力、相对配筋率、贯穿节点的梁柱纵筋的粘结情况。
(二)构造措施上的延性保证
四川大地震实践证明，当建筑结构在大地震中要求保持足够的承载能力来吸收进入塑性阶段而产生的巨大能量，因为此时的结构在震中进入到一个塑性阶段，容易产生变形。所以，根据这种特点和抗震的要求，多发地震的国家钢筋混凝土结构抗震设计均要求按延性框架结构进行设计，所以建筑结构的设计必须保证结构局部薄弱区的承载力与刚度，保证了建筑构造的整体性，延性的增加也就提高了变形能力，这样可以减少地震的破坏性，提高了建筑的抗震能力。
在结构布置上，按扩大了的柱端抗弯承载力进行设计，理论上可将柱屈服的可能性减少，保证“强柱弱梁”的设计原则。但因各种原因，如梁的实际抗弯承载力可能增大，高振型使柱中反弯点的转移等综合因素影响，要使柱中完全避免塑性铰是困难的，同时为实现“强剪弱弯”的要求，保证塑性铰区域的局部延性，也必须通过一定的构造措施来保证结构的延性，具体做法如下：
1.限制轴压比与纵筋最大配筋率合理的受力过程可明显提高构件延性，为实现受拉钢筋的屈服先与受压区混凝土压碎的破坏形态，以提高塑性铰区域的转动能力，规范限制轴压比与纵筋最大配筋率，同时对混凝土受压区高度也提出相应要求。
2.限制约束配筋和配筋形式。加密塑性铰区内的箍筋间距是很重要的一点，为保证“强节点”、“强柱弱梁”、“强底层柱底”和“强剪弱弯”的设计原则及塑性铰区域的局部延性，有必要加密塑性铰区内的箍筋间距，这不但可提高柱端抗剪能力，还可约束核心区内混凝土，对纵向钢筋提供侧向支承，防止大变形下纵筋压曲，从而改善塑性铰区域的局部延性。规范对约束区纵筋的最小直径、最大间距、塑性铰区域的最小长度等做出了详细的规定，并对箍筋肢距及箍筋形式提出了相应要求。随着工程应用中箍筋强度和混凝土强度不断提高，对塑性铰区域内箍筋布置的要求是抗震构造措施的一个重要方面，这一情况将导致高强度混凝土中约束箍筋配筋率的减少而降低结构的设计可靠度，建议以配筋特征值代替原体积配筋率，同时鉴于约束配筋对柱端塑性铰区的良好约束作用，建议适当增大配筋量。
3.限制材料。拒绝豆腐渣工程的第一关就是把握好材料质量，材料延性对确保构件(结构)延性极为重要，为此规范对材料也提出了相应的限制，如保证钢筋强屈比、延伸率及混凝土强度等级等，同时对施工过程中可能出现的钢筋代换也提出了相应的限制。
三、结语
钢筋混凝土框架结构是我国大量存在的建筑结构形式之一，历年震害资料表明:钢筋混凝土框架结构的柱端与节点的破坏较为严重，其抗震设计中必须满足“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强节点”、“强底层柱底”等延性设计原则和有关规定。在多层及高层钢筋混凝土房屋抗震设计的实践中，由于设计人员对规范的理解和掌握尺度上，以及因地因人在结构选型、布置以及计算方法上相互差异较多而对设计产生较多的争议，抗震设计方法值得深入研究。
参考文献：
[1]李鸿晶，宗德玲.关于工程结构抗震设防标准的几个问题的讨论[J].防灾减灾工程学报，2003，(2).
防震设计论文篇2
【 key words 】 : building engineering; Shock; Improvement measures
中图分类号：S611文献标识码：A文章编号：
引言
近年来，随着居民生活要求的提高和高层建筑的增多，建筑工程的结构防震分析和设计已变得尤为重要，这直接关系到人们的生命安全。特别是我国国土面积比较大，地震多发区比较多，建筑工程的防震设计是工程设计中需要我们特别关注的地方，建筑工程的防震依旧是建筑物安全考虑的核心问题。
1 建筑防震理论分析
建筑工程结构防震规范是指导建筑工程防震设计的法定性文件，它是各国在建筑防震经验权威性的总结，它一方面反映了各个国家经济与建设的时代水平，另一方面反映了各个国家的具体防震实际经验。它以有关防震的科学理论为指导，为具体的防震施工技术提供理论基础，使这份规范向着使用性方面发展，在实践的基础上确保建筑工程的安全性。
建筑防震设计的理论主要有三种，这是在不同的年代上根据当时的科技水平所采用的设计理论，第一种是拟静力理论，在20世纪10-40年展起来的一种理论；第二种是反应谱理论，在20世纪40-60年展起来的；第三种是动力理论，20世纪70年代-80年代广为应用的地震动力理论。目前而言，现代建筑工程防震设计的理论都是采用的第三种动力理论，这种理论的发展是基于电子计算机的应用和人们对地震的深入理解，采用实验模型演示地震发生的情形，为防震设计提供理论的数据支持[1]。
2 建筑工程防震设计中出现的问题
2.1 抗震设防烈度低
就目前来讲，现在应用的建筑结构设计的安全度水平偏低，已经不能满足目前国情的需要，近几年，地震的频发，这段建筑物安全性的要求提出更高的要求，原有的建筑结构设计的安全度应该大幅度的提升[2]。国内现行的防震标准中，中震相当于在规定的设计基准期内超越概率为10％的地震烈度，较低的抗震设防烈度放松了高层建筑的抗震要求，这是使得建筑物的安全性大大的降低。
2.2 地基的选取不合理
建筑工程的施工中地基的选择是很重要的，好的地基可以增加建筑物的防震能力，所以地基选取时应选择开阔平坦的坚硬场地，远离河岸，尽量是选取的地基在一类土壤上，避开复杂地形，尽量采用人工地基不采用震陷土作天然地基，避免在危险地段建造房屋。地基的选取之前一定要进行实地的采样分析。
2.3 部分建筑物高度过高
由于我国自身的国情所决定，现在建筑物的高度越来越高，这样就对建筑结构防震设计提出更高的要求。按照我国现行高层建筑混凝土结构技术规程规定，在某个确定的设防烈度和结构型式下，采用钢筋混凝土技术的高层建筑都有一个合适的高度。在这个高度以内，建筑物的抗震能力还是比较有保证，但实际情况往往不是这样，很多建筑物都超过合适的限定高度。超过高度限制后，建筑物的变形破坏性态会发生很大的变化，这样就导致建筑物的防震能力下降，影响因素也变得复杂多变，这样就会对建筑的结构设计和工程预算带来很大的难度[3]。
3 建筑工程结构防震设计的基本内容
3.1 重视建筑工程结构的规则性
建筑工程设计时必须符合抗震概念设计的基本要求，对于不规则比较严重的设计方案不应该采用，不要只重视建筑物的外形而不重视建筑物的安全性，建造工程设计时要把安全性放到首位，采用平面或立面简单的对称。这是由于地震发生时，相互的对称的建筑物在地震时抗震能力比较强，不容易遭到破换，而且对于它的加固和防护也比较容易实现。
3.2 防震概念设计应坚持的原则
防震结构设计时采用的结构构件应具有必要的承载力、刚度、稳定性、延性等方面的性能，结构构件设计时应遵循以下的原则：
结构构件应遵守“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件、强底层墙（柱）”的原则；
对结构中抗震相对薄弱部位，应采取措施提高抗震能力；
承受竖向荷载的主要构件尽量不要作为主要耗能构件。
3.3 建筑工程结构防震结构设计的基本方法
3.3.1 推广使用隔震和消能减震设计
目前，建筑工程设计时一般都是采用延性结构体系（传统抗震结构体系），这个体系是适当控制结构物的刚度，地震发生时，允许结构构件进入非弹性状态，并具有较大的延性，通过这样的方式来消耗地震产生的能量，减轻地震对建筑物造成的破坏，使建筑物出现裂缝但对整体结构没有大的影响。随着新技术和新材料的产生，在传统抗震结构体系中加入软垫隔震，滑移隔震，摆动隔震，悬吊隔震等措施，通过这些措施改变结构构件的力学特性，减少地震能量输入，减轻结构地震反应，是一种很有前途的防震措施。
3.3.2 减少地震能量输入
建筑工程结构防震设计时，采用基于位移的结构抗震设计，这样可以减少地震能量的输入，设计时要进行定量分析，在地震发生时，结构的变形能力满足定量分析的变形要求。定量分析师不仅要验算构件的承载力，还要控制结构在地震震感很强的作用下层间位移角限值或位移延性比。在建筑工程中，选择坚硬的场地作为地基建造的高层建筑，可以很大程度上减少地震能量输入，减轻地震的破坏程度。错开地震的活跃周期，防止地震余震与结构产生的共振破坏。
3.3.3 建筑工程结构材料的选用
建筑工程结构设计中结构材料选用也很重要。如果结构设计的很完善，同时也符合防震的要求，但是如果结构材料的选用不当，就可能达不到预期的防震效果。在防震结构设计时必须要对结构材料参数随机性的防震模糊可靠度进行分析，这与以往的结构抗震可靠度的研究不同，以往的研究中只考虑荷载的不确定性而不考虑别的因素。设计时应该综合考虑了材料参数的随机性，地震烈度的不确定性以及烈度等级界限的模糊性等因素，确保设计时考虑因素的全面性。
3.3.4减轻建筑结构自重
减轻建筑结构的自重，对于增强建筑物的防震能力具有很大的影响。从地基承载力来看，如果是相同的地基条件，在不增加基础或地基处理造价的情况下，减轻结构自重意味着可以增加建造层数，对于软土地基影响更为明显。地震效应与建筑物的重量成正比，建筑物结构重量的增加必然引起地震力的增大，建筑物的结构中惯性较大，地震发生时，建筑物的危害性较高。所以在建筑工程设计时尽量采用自重比较轻的结构构件[4]。
3.3.5 建筑结构应设置多道抗震防线
建筑物为了提高防震性能可以设置多道抗震防线，地震发生时，第一道防线的构件在强烈地震作用下遭到破坏后，后备的第二道乃至第三道防线能抵挡后续的地震动的冲击，提高建筑物的防震能力。
结语
随着科技的不断进步，新技术和新材料研发的也同样在不断的进步，这些新技术和材料的应用是建筑工程迈向了一个新的台阶。防震结构的设计和结构材料的改进，这是建筑工程防震设计的新方向，这也是今后很长一段时间的探索研究的热点。
【参考文献】
[1] 陆文强,陈瑛.几种基于性能的结构抗震设计方法研究[J].工程抗震与加固改造,2011,33(6):82-86.
[2] 蒋山.浅谈建筑设计在建筑抗震设计中的作用[J].中国房地产业,2011,(10):195-196.
防震设计论文篇3
由于社会的发展,近年来地震造成的损失和伤亡越来越难以估量,例如,1994年美国加州北岭发生6.9级地震,伤亡数百人,损失300亿美元;1995年日本阪神7.2级,伤亡5500人,损失1000亿美元;2008年中国汶川8.0级,伤亡14866人,损失8451亿元人民币。这些震害表明,地震动特性和强震作用下的结构反应由现存的力或位移延性指标来确定不够完善。在此背景下,美国学者在20世纪90年代初期首先提出了抗震设计的新理论―基于性态的抗震设计理论(Performance-Based Seismic Design),认为是未来抗震设计的主要发展方向。
1基于性能的抗震设计的提出
1992年美国加利福尼亚结构工程师学会成立Vision 2000 Committee SEAOC建立了新的结构性能设计体系。美国联邦紧急救援署(FEMA)和国家自然科学基金会(NSF)对基于性能的抗震设计进行了基础性研究。日本在1995年成立了三个分委员会和社会机构对基于性能的抗震设计理论进行了研究。英国等欧洲国家和智利等拉美国家也对基于性能抗震设计进行了研究。1996年的中美抗震规范学术讨论会此理论进行了交流,基于性能的抗震概念开始受到我国学者的关注,适合国情的基于性能的抗震抗震设计理论也是我国发展的趋势。
2基于性能的抗震设计的理论框架
美国加州结构工程学会Vision 2000 Committee SEAOC 1995明确提出了基于性能的抗震设计主要内容,地震设防水准、结构抗震设防目标以及抗震设计方法等几个方面内容。
2.1地震设防水准
地震设防水准是实质上就是根据抗震设防的对象选择的地震强度大小。与我国《建筑结构抗震设计规范》(GBJ11.89)相比较,我国规范中的“大震、中震、小震”的定义对应了目前提出的基于性能的抗震设计思路的地震设防水准,Vision2000建议的地震设防等级划分如表1所示。
表1 Vision2000中地震设防等级的划分
2.2结构性能水准
结构性能水准指所设计的建筑物,在可能会遇到的特定设计地震作用下所规定的最大容许破坏,或容许的极限破坏。这里的建筑物包括整体结构、结构构件、非结构构件、室内物件和设施以及对建筑性能有影响的场地设施等。与基于性能的抗震设计思路相对比,我国现行的“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防水准对应了其中的结构性能水准。即“不坏、可修、不倒”三个性能水准,虽然定义有些模糊,但是在含义中已经包含了性能水准的划分。
2.3结构抗震设防目标
社会的发展使人们不再满足于现有的抗震设防目标,那么综合考虑了众多因素,例如建筑结构的功能、收益,震后损失和重修,以及业主的个人要求等等,而达到的某种建筑结构破坏程度的限定,即结构抗震设防目标。由于诸多的不确定因素,目前关于结构抗震设防目标在国内外的划分种类不易于达成统一的认识。我国工程建设标准化协会标准《建筑工程抗震性态设计通则》(试用CECS 160:2004)划分了各级地震动水平下的最低抗震形态要求,把抗震建筑使用功能划分为多遇地震下的基本运行和充分运行,抗震设防地震下的生命安全、基本运行、运行、充分运行四类,罕遇地震下分为接近倒塌、生命安全、基本运行、运行四类。
3结构抗震设计方法
3.1基于能量的设计法
结构的耗能能力和地震动的输入能之间的关系可以直观的体现结构的抗震性能,并且利用能量的原理设计结构可以体现地震动三要素的影响。因此,可以用能量的方法对地震作用下的结构反应做分析,从而对结构进行设计使其满足相应的抗震要求。对单自由度的能量分析法的基本原理做如下简述。
动力方程可写为:
(1)
其中:m――结构体系的质量
c――结构的粘滞阻尼系数
fs――滞变恢复力
――地面运动加速度
对在地面运动的持续时间上对公式中的dx积分可以定义公式(1)的积分表达方式:
(2)
公式的右边是地震动输入能E,利用地面运动加速度写成:
(3)
公式左边定义分别为结构动能Ek
(4)
公式(2)的左边第二项结构阻尼耗能Ed
(5)
第三项是弹性变形能Ees和结构的非弹性塑性耗能Eh之和:
(6)
在任意时刻,结构的总能量保持平衡,且平衡方程
(7)
由公式(7)可知,在地震的情况下,结构用自身的耗能来平衡地震输入的能量。地震动总输入能、地震动瞬时输入能,结构塑性耗能、结构极限耗散能力等之间的关系的研究是用能量方法进行结构抗震设计的研究内容之一,能量的计算应综合考虑场地特征、结构动力参数以及地震动特性等多种因素,才可以建立可靠的能量设计准则。
能量分析方法的基本原理可以概括为:
输入能量≤耗能能力
物理意义:在整个地震过程中,输入结构的能量不超过结构所允许的耗能能力。由于地震反应结束后,结构的动能趋于零,结构的阻尼耗能再总耗能中所占的比重较小,可以忽略不计,则方程式(7)简化为:
(8)
则能量准则相应可以写为:
(9)
该式的物理意义:如果结构的弹性应变能和滞回耗能的能量大于地震动输入能,那么在地震的过程中结构不会损坏,按能量的指标控制结构也能够满足业主要求的设防目标。
3.2其它设计方法
3.2.1基于位移的设计法
基于位移性能的抗震理论是以结构的目标位移为性能参数,在一定水准的地震作用下设计结构构件,使结构达到该地震水准下的性能要求。目前,基于抗震性能分析方法强调了结构位移性状和非线性弹塑性静力、非线性弹塑性动力分析,沿用了现行的结构体系的分析方法,实质上是基于位移的抗震分析方法为主。基于位移的分析方法目前的研究现状可以归纳为以下四种:(1)延性系数法,(2)能力谱法,(3)直接基于位移法,(4)非线性动力增量分析(IDA)方法。
3.2.2综合设计法
按照业主的要求使建筑物达到一定的性能目标是综合设计法的基本理念,这种方法也是最全面的结构基于性能的抗震设计方法,能够最大程度的提供最优方案。但是,由于考虑因素过多,涉及面广,设计过程复杂,具体实施面临较大困难。
4总结
基于性能的抗震设计工程结构的设计和发展有重要的理论和实际意义。它强调的结构设计满足了社会多种设防需求,发挥了设计人员的主动性,使业主有了自主性的选择。但是,设计方法的复杂性大大的增加了。目前对结构性能提出全面、清晰的要求和量化,以及通过合理的抗震分析和设计方法实现基于性能的抗震设计理念是21世纪的设计标准所需要的。
参考文献:
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防震设计论文篇4
近年来，随着现代社会的快速发展，国内外地震发生的频率越来越高。从1978年中国的唐山大地震，到1994年美国的洛杉矶大地震，到1995年的日本阪神地震，再到2008年中国的汶川地震，再到2010年的海地地震，再到最近四川雅安大地震等等，一些列的大地震不仅对人们的生命财产造成了巨大的损失，同时对于整个国民经济的发展差生了严重的影响。历次的地震对我们所造成的影响一直在提醒我们，现有的抗震设计思想与方法均存在一定的问题，必须要对建筑结构在地震作用下的行为进行控制。因此，现行的抗震设计规范及方法需要进一步的完善，在此基础上本文提出了基于性能的抗震设计。本文首先对基于抗震设计的基本的概念进行了简单的介绍，接着就基于性能的抗震设计中的几个主要方面进行了阐述。在最后对全文进行了简单的总结。
一、基于性能的建筑结构的抗震设计概念
基于性能的抗震设计方法是一种基于“投资-效益”准则，兼顾结构抗震设计共性和个性要求的抗震设计方法，是抗震设计理论的变革。基于性能的抗震设计方法可以根据具体的情况，选取适当的设防目标，设计功能多样化的建筑结构，这样的设计方案就可以满足不同的设防目标。基于性能的抗震设计是比基于力，基于位移或者基于其他方面的抗震设计更为广泛的设计理念，基于性能的抗震设计可以更为直接的满足用户对于建筑的要求。
基于性能的抗震设计不是一个新的概念，目前对于这方面的研究也引起了人们的重视，并取得一定的成果，但是现在对于给予性能的抗震设计国际上还没有形成一个统一的定义。不同学者对于基于性能的抗震设计有不同的描述，但是大体上的意思都差不多，都传输了一个设计思想：建筑结构在正式使用的过程中，能够对于不同程度的地震有一定的抵御能力，建筑本身的性能能够应对相应程度的地震。基于性能的抗震设计的可行目标是在耗用资源最少的情况下，设计出能够抵抗最糟糕的情况的建筑结构，确保群众的生命财产，减少国民经济的损失。
二、基于性能的抗震设计主要内容
抗震性能目标是社会和住户所期望的的结构抗震性能，而结构抗震性能设计理论的基本内容主要包括地震设防标准、结构抗震性能目标、结构抗震设计方法等三个方面的内容。
1、地震设防标准
简单来说，地震设防标准是指未来可能作用于场地的地震作用大小。具体来讲，地震设防水准是指在抗震设防中如何根据客观的设防环境和已定的设防目标，同时考虑到具体的社会经济条件来确定采用多大的地址动参数。而目前对于地震动的研究还处于发展阶段，设防水准还只是基于地震动时的剧烈程度来进行设防的。但是根据实际情况，地震动所持续的时间以及其振动的次数对于建筑结构都会产生些相当大的威胁，所以要想更好的实现基于性能的抗震设计，对于地震动的持续时间，地震动的次数等参数对于建筑结构性能的影响都需要继续进行研究。目前，基于力和基于位移等结构性能的设防水准已被提出，其中基于位移的结构性能的设防标准最方便使用。结构抗震性能目标是指对某种程度的地震设定一定的标准，由该标准规定建筑结构在地震是所能承受的负荷，根据PBSD，可将其划分为五个等级，具体见下表。
2、基于性能的抗震设计的分析和设计方法
在强烈的地震的作用下，建筑结构一般都会出现一定程度上的损坏。在建筑结构抗震性能设计中，就必须要对建筑结构在强烈地震作用下结构本身所能承受的负荷范围进行一定的估计。一般而言，抗震性能分析方法有四种：线性静力分析方法、线性动力分析方法、非线性静力分析方法、非线性动力分析方法。其中线性静力分析方法一般适用于构件的截面设计，非线性静力分析方法是一种逐渐得到广泛应用的评估结构抗震性能的简化方法，非线性动力分析方法是一种弹性塑性时积分析方法。
抗震设计方法是基于性能的抗震设计理论的核心问题。建筑结构性能抗震设计的思想和现行的建筑结构设计思想以及具体的处理模式上均有所不同。但是这并不意味着建筑结构性能抗震设计完全不兼容现有的抗震设计技术以及其他方面的研究，他们只是在考虑具体的设计方案时所考虑的对象参数以及数量上有所区别。根据具体的地质条件设定多级地震设防水准、根据住户的具体要求设定抗震目标、确定具体的设计方案、组织人员进行施工以及后期的维修是结构性能抗震设计的过程的一般程序。实际中，基于性能的抗震设计方法主要有两种：一种是基于传统的设计方法。第二种是基于位移的抗震设计。这种设计方法是采用结构位移作为性能指标。与传统的设计方法相比，基于位移的抗震设计方法改变了已有的设计过程，直接以目标位移作为设计的变量。采用这种设计方法可以从一开始就明确设计的设防标准，从而避免了传统设计方法中因为重复设计而增加投入的弊端。基于位移的性能抗震设计方法实用性更高。
结束语
越来越频繁的地震对人民群众的生命财产所造成的损失，迫使广大学者不得不对建筑结构的抗震性能提出更高的要求。本文首先对基于性能的建筑结构抗震的概念进行了简单的介绍，接着又从多级地震设防水准和基于性能的抗震分析和设计方法两大方面对建筑结构基于性能抗震设计主要的要点分别进行了阐述。然而，现阶段，我国对于基于性能的抗震设计的研究还处于正在发展阶段，很多方面都还需要完善，特别是对于地震动中其他参数的影响还有待进一步的研究。但是我相信，在广大学者的共同努力下，基于性能的抗震设计会不断地完善。
参考文献：
[1]罗奇峰、王翠梅，《从近几年震害总结中提出的结构性能设计理论》，工程抗震，2001年6月，4-7
[2]王学军、何政、欧进萍，《非结构构件性能设计初探》，低温建筑技术，2000年，20-21
[3]张新培，《基于性能的抗震结构设计理论的若干进展》，四川建筑科学研究，2001年，34-35
[4]马宏旺、吕西林，《建筑结构基于性能抗震设计的几个问题》，同济大学学报，2002年，1429-1434
防震设计论文篇5
1前言
中国是世界上地震灾害最严重的国家之一，2008年的汶川地震震碎了无数家庭、吞噬了数万生灵，使中国人民蒙受了巨大损失。最大限度地减轻地震灾害造成的人员和经济损失是政府和每一个工程技术人员的迫切目标。在中国经济突飞猛进的基础上，我们应该总结国内外先进的抗震设防思想，发展出台适应我国我国情的抗震设计规范，使地震灾害对人民群众的人身财产安全造成的损失降到最低。
2抗震设计的发展概况
结构抗震设计理论的理论框架由地震设防水准、结构抗震设计内容和建筑结构抗震性能目标三部分组成。这个框架的形成伴随着人类对地震和结构动力特性理解的深入，是一个循序渐进的发展和自我完善过程，总共经历了四个发展阶段：(1)静力理论阶段(1910-1940)；(2)反应谱理论阶段(1940-1960)；(3)动力理论阶段(1970-1980)；(4)基于结构性能的抗震设计理论阶段(1990至今)。每一个阶段的理论成果都标志着当时人类对抗震设计的认识，每一个新阶段的诞生都意味着人类对抗震设计理论的创新和突破。是一个漫长的逐步深化过程。
3抗震设防水准
在现实中，我们通过使用一些参数来反映地震作用，它由很多因素决定。当地震作用函数确定已知时，我们把作用于现场的地震作用的大小定义为抗震设防水准。因为抗震设防水准直接决定了现在设计建筑结构在未来的抗震能力，所以在结构抗震设计理论中占有重要地位。
美国没有以国家名义公布的抗震设防标准，只有一些具有官方性质的研究机构或者非盈利机构提出的推荐性标准。但近来有很多美国学者在关于结构性能设计的研究报告中指出了地震等级划分标准的必要性。我国现行的抗震设计规范中关于震级的划分方法也经历过评议和修正，现阶段的抗震设防水准采用基于概率分析的三种设防级别：小震、中震和大震，这种划分是比较合理的，它充分考虑到了地震发生的随机性。
中国现行规范采用的抗震设防烈度和设计基本地震加速度的双重指标是值得探讨的。这种设防水准侧重对震后灾害结果的宏观描述，充分考虑了居民的生命安全，却在很大程度上忽略了经济指标。适应于现代经济的抗震设防目标应该要同时考虑到震中、震后建筑物的失效问题和经济损失问题。现行规范已采用的“小震不坏，中震可修，大震不倒”的三级设防目标缺乏灵活性。随着超高层、大跨度以及地下工程等复杂的工程结构逐渐成为主流，当今的工程结构同过去相比已经有了翻天覆地的变化。同时，城市化使得人口和社会财富大量聚集，地震损失表现出很多新的特点，不能仅以人员伤亡作为设防标准，经济损失应该得到兼顾。我们考虑到地震可能会在建筑使用周期中的任何时候发生，地震强度的大小也不可知，所以针对不同地震，根据建筑物的用途和重要性，采用不同基准的设防目标应该有其合理性(比如高地震危险性地区的重要建筑可采取“中震不坏，大震可修”的高级别设防目标)。未来的设防水准应该表现出对时代和社会发展的适应性，应该采用基于地震动态参数的灵活设防指标。
4抗震设计内容
抗震设计内容包含建筑物的总体结构体系设计和抗震验算理论两部分。前者是为了应对建筑物所在场地、材料及结构抗力的不确定性和地震产生的随机性。在现实活动中，人们很难预测地震对建筑结构造成的破坏程度，为了确保安全经济，选择合理的抗震结构体系非常重要。后者是保障所设计的结构符合抗震设防水准的关键步骤，是结构抗震设计内容的重要环节。
4.1总体结构体系设计
(1)抗震结构体系
结构的规则性在现行的抗震设计规范中有明确体现。在选取抗震设计方案时，应该优先选取那些规则设计方案，尽量避免抗震性能较差的不规则方案，彻底杜绝抗震性能差的严重不规则方案。在进行建筑设计时，应尽量采用对称规则的布局设置、变化均匀的质量和刚度结构。对平面或立面不规则的建筑结构要进行水平地震作用计算和内力调整；对那些结构复杂、很难满足结构规则性的建筑物，可以考虑采取提高变形能力的措施和加强措施。
(2)场地地基
根据不同场地土的分类以及其特征周期值，针对场地地基对地震动的影响可以有一个判断。现行规范采用20米深度以内的折算剪切波速和80米以内的授盖层厚度来划分场地类型。这里需要指出的是，通过剪切波速和场地土覆盖层厚度虽然实现了对场地土的分类并对不同场地应用不同的地震反应谱，但这种方法还是有其局限性，无法全面反映土层对地震动强度和特性的影响。为了使得到的不同场地土对震动的影响更合理，我们将承载力、标准贯入基数和地下水位等参数作为场地土的附加特征参与分类划分，并且这种影响需要在计算方法、抗震结构体系及构造措施上综合体现出来。
4.2抗震验算理论
抗震验算应该包括地震作用计算与结构抗震验算两部分。
首先，在地震作用计算方面，现行规范为了发挥最大的加成优势，同时采纳了静力理论的底部剪力法、动力理论的振型分解反应谱法和时程分析法作为地震作用计算方法。针对设防三水准，依照我国规范进行设计时采用了两阶段设计。第一阶段要实现设防三水准中的前两个目标：小震不坏和中震可修。前者通过在小震下进行弹性承载力验算和弹性层间位移验算保障；后者通过在中震下增加相应的抗震措施以保障结构发生部分屈服后仍能承担地震作用来实现。第二阶段要实现大震不倒的目标。除了采用抗震措施保证结构抗震所需的塑性耗能外(与实现中震可修时采用的方法一致)，还需进行结构的弹塑性位移验算来控制结构的变形以及保证结构的抗倒塌性。现实应用中，应根据建筑的高度、结构的复杂性和规则性等因素灵活选取抗震计算方法。对于那些质量和刚度沿高度分布比较均匀变化的建筑，宜采取底部剪力法；对于地震高发区（如日本、印尼）的建筑结构进行地震作用计算时，应该在正常计算外进行补充计算；对于地震低发区的建筑结构进行地震作用计算时，应该进行弹塑性时程分析验算；对于其它结构，采用振型分解反应谱法即可。
其次，结构抗震验算中的截面验算我们使用内力值，而结构抗震验算中的变形验算我采用弹性变形值。前者以相关处理后的内力值必须低于承载力的极限状态为通过验算。后者以弹性变形值所对应的弹性层间位移必须低于计算楼层的层高乘以弹性层间位移角限值后的数值为通过验算。
综上所述，我们分别通过选择底部剪力法、振型分解反应谱法和时程分析法来应对结构特性不同条件下的水平地震作用。而根据我国经济发展水平及不同地区的结构物特点和用途来决定竖向地震动的结构范围是当下抗震验算理论的发展趋势和研究重点。
5建筑结构抗震性能目标
经过几十年的发展，国内的工程学者们总结得到了有关建筑结构抗震设计的实践经验，这些经验是建立在对许多地震震害实例分析的基础之上的，有很宝贵的实际应用价值。为了有效提高建筑结构抗震性能目标，需从以下几方面着手：首先，要尽量保证支柱、墙和梁的轴线处于同一平面，尽量形成构件双向抗侧力体系，使地震外力的能量传递吸收途径合理。其次，需要根据抗震等级对建筑的脆弱部位采取加强措以满足抗震设防水准。最后，建筑的抗震性能目标要实现构件的依次屈服，即设置多道抗震防线。在地震作用下，担负起第一道抗震防线的构件(延性较好)会首先屈服。其他构件则形成更多道的抗震防线，其作用是在第一道防线屈服后再依次屈服。
6结束语
结构抗震设计理论是建筑抗震设计的依据，涉及多个学科。我国投入了大量的人力、物力对其进行研究，并已取得了一些成果。但在具体应用中，现行的结构抗震设计理论还存在一定的局限性，例如忽略了一些经济指标、对建筑功能和地区差异没有进行细致区分、量化的评判标准还不够全面等，需要进行进一步的深入研究。当然，这将是一个漫长的过程。
参考文献
[1]梁栋. 浅谈结构的基本抗震思想和设计方法[J]. 山西建筑,2009,35 (5)
[2]艾树生. 建筑抗震工程设防“小震不坏”的研讨[J]. 华北地震科学,2005, 23(3)
防震设计论文篇6
地震是人类在繁衍生息、社会发展过程中遇到的一种可怕的自然灾害。强烈地震常常以其猝不及防的突发性和巨大的破坏力给社会经济发展、人类生存安全和社会稳定、社会功能带来严重的危害。历史上各种自然灾害曾毁灭了世界各地52个城市，其中因地震而毁灭的城市有27个，地震之外的其他各种灾害，如水灾、火灾、火山喷发、风灾、沙灾、旱灾等毁灭的城市为25座。地震灾害占灾害总数的52%。可见地震灾害确系“群害之首”。研究表明，在地震中造成人员伤亡和经济损失最主要的因素就是房屋倒塌及其引发的次生灾害（约占95%）。无数次的震害告诉我们，抗震设防是防御和减轻地震灾害的最有效、最根本措施。然而，我国房屋抗震设防的现状不容乐观，防御与切实减轻地震灾害是我国一项长期而艰巨的任务，新建工程抗震设防任重而道远。
一、我国建筑工程抗震设防存在的问题
（一）建筑工程设计方面存在的共性问题
1.设计不合理。建筑物的破坏随建筑平面、布置、结构形式的不同和抗震措施的多少而有差别。房屋平面不规则、立面形状复杂，质量分布不均匀、钢度变化较大，地震时引起扭转或变形不协调，加重房屋局部震害；砌体房屋的高度、高度与宽度之比超过规范要求，地震时产生平面弯曲破坏；结构不合理、构件之间、节点构造不牢固，抗拉压、剪切强度不足、房屋整体性差，使构件丧失承载力而倒塌。
2.设计图纸质量较差。受经济利益的支配和不正之风的影响，设计粗糙、深度不够，设计交底和图纸会审走过场的现象普遍存在，无计算书、对计算结果不分析不审查的现象时有发生。部分人员重计算、轻构造，忽视对抗震设防节点做法的设计，对抗震设防既没有提供足够的详图，也未按设计规范规定提出对施工质量的具体要求，而仅笼统地概括为按抗震规范的要求施工，可操作性差。在接受工程变更时，不对抗震设防作通盘考虑，常常前后矛盾，不便施工。
（二）施工、监理方面的问题
1.施工队伍整体素质下降。施工队伍管理水平、技术素质的下降给建筑物的抗震设防留下隐患。目前建筑工人当中，有一大部分是民工，没有经过专业技能培训，操作技术不熟练；施工企业的领导者中，还有不少人存在重效益轻质量的观念，自身质量意识差：监理部门需要旁站监理的工序不能做到现场旁站检查、监督；施工人员违反操作规程和施工偷工减料现象仍然存在，劣质建材以次充好进入工地使用，这是目前造成工程质量不高的主要原因。
2.施工质量不符合要求。突出表现在砖砌体的组砌方法不正确、构造柱与墙体之间缺乏可靠的连接、框架结构中的填充墙与梁柱之间连接不牢、框架节点施工质量差等方面。
二、对建筑工程进行抗震设防的探讨
（一）依法进行抗震设防的法律依据
近年来国家为了规范抗震管理工作，对建设工程依法进行抗震设防相继出台了一系列法律法规，主要如下：（1）GB50011-2001《建筑抗震设计规范》；（2）《中华人民共和国防震减灾法》；（3）《中国地震动参数区划图》；（4）《建设工程抗震设防要求管理规定》；（5）《地震安全性评价管理条例》、《地震监测设施和地震观测环境保护条例》、《破坏性地震应急条例》；（6）地方行政法规：主要包括各地出台的防震减灾条例、抗震设防要求管理办法等等。目前，我国已经形成了一套完整的防震减灾法律体系，使我国的防震减灾事业纳入了法制化轨道。
（二）建筑工程抗震设防的对策
人类在防御和减轻地震灾害的过程中，所采取的措施主要有2种：工程性措施和非工程性措施。非工程性措施主要是指震后救援：工程性措施主要是对建设工程进行抗震设计，使工程在承受所考虑的地震作用下具有一定的安全性。我国由于抗震设防工作起步较晚，依法进行抗震设防，建议重点开展以下几方面的工作。
1.重视地震安全性评价
建筑工程首先要确定设防标准。设防标准定低了，工程设施安全度降低，地震时起不到抗震的效果。相反，设防标准定高了，会增加不必要的浪费，甚至工程项目因资金不足而缓建或停建。确定科学的、合理的抗震设防标准，只有通过进行地震安全性评价工作来实现。地震安全性评价是抗震设计的一部分，它要求所设计的工程在常遇（使用期内可能遇到几次）的小震下，工程基本无损，无需修理即可继续使用；在难得一遇的中震下，经修理后仍可继续使用：而在不大可能遭遇的特大地震下，可以容许工程破坏，但仍不倒塌，以保证人身安全，即所谓“小震不坏、中震（设防烈度）可修、大震不倒”。地震安全性评价主要包括地震危险性分析和土层地震反映，直接提供不同年限、不同概率水准的基岩与地振动工程参数。因此，我们应充分重视并切实做好地震安全性评价工作。
2.抗震设防措施要贯穿于工程建设的全过程
要使建筑工程真正达到能够减轻以至避免地震灾害，必须把抗震防灾工作自场址选择、设计、施工、质量监督和竣工验收贯穿始终，其中最重要的是选址、设计、施工三个环节。
首先，在选址时选择地震危险性较小的地段做为建设场地，因为场地条件对震害有明显的影响，新建工程一般不应在发震断裂邻近地段进行建设，不应在覆盖土层厚的冲击、淤积软土层及严重不均匀土层上进行建设，不应在条状突出的山嘴、高耸的山包、非岩质陡坡上进行建设。其次，在抗震设计上，一定要严格按“二阶段”的设计步骤和“三个水准”的设防目标进行设计，不得马虎。此外，在施工的各个环节上要全面贯彻抗震规范要求，充分体现抗震设计意图，使建筑物防御地震的能力得到保障，从而减轻地震灾害给人民生命财产带来的损失。
（三）可靠度理论在基于性能抗震设计中的应用
防震设计论文篇7
在高层建筑结构的抗震设计中国，出了要考虑到概念的设计，还要进行验算，结合地震的情况，要在高度允许的范围内建造，增加结构的延性。在当前的抗震设计中，抗震验算及构造与措施等角度入手进行分析，提高结构的抗震性与消震性能。建立地震力与结构延性互相影响的双重设计指标，直到达到预期的抗震效果。当前强柱弱梁，强剪弱弯和强节点弱构件在提高结构延性方面的作用已得到普遍的认可。
2高层建筑的抗震设计思想
在《建筑抗震规范》中有明文规定，建筑的抗震设防要符合“三水准、两阶段”的要求。所谓的“三水准”就是指“小震不坏，中震可修，大震不倒”。当遇到第一设防烈度地震即低于本地区抗震设防烈度的地震时，结构处于弹性变形阶段，建筑物可以正常使用。一般情况下，建筑物不会被损害，也不需要修理即可使用。所以，高层建筑结构的抗震设计要满足地震频发下的承载力极限，要求建筑的弹性变形不超过规定的弹性变形限值。当遇到第二设防烈度地震即相当于本地区抗震设防烈度的基本烈度地震时，结构屈服进入非弹性变形阶段，建筑物结构会发生损害，但是不经修理或者简单修理就可以继续使用。所以，建筑结构必须要有足够的延性能力，不会出现脆性破坏。当发生第三设防烈度地震的情况下，就是遇到本地区地震极限外的情况，结构会受到非常严重的损害，但是结构的非弹性变形距离倒塌仍有一段距离，不致产生危及生命的损害，保障了居住人员的安全。所以在进行高层建筑结构设计的过程中，要保证建筑的足够变形能力，其弹塑变形要在规范的数值之内，保证结构良好的抗震性能。三个水准烈度的地震作用水平是根据不同超越概率进行区分的，一般情况下是：多遇地震：50年超越概率63.2%，重现期50年；设防烈度地震(基本地震)：50年超越概率10%，重现期475年；罕遇地震:50年超越概率2%-3%，重现期1641-2475年，平均约为2000年。从高层建筑的抗震水准来看，设防的要求是通过“两个阶段”设计来实现的，具体方法如下：第一环节，第一步采用与第一水准烈度相应的地震动参数，提前计算出高层建筑结构在弹性状态下的地震作用效应，与风力、重力荷载进行高效组合。同时引入承载力抗震调整系数，进行构件截面的准确射击，进而达到第一水准的强度要求；然后是运用同一地震参数计算出结构的层间位移角，使其可以在抗震规范设定的限值之内；同时采用相应的抗震构造对策，确保结构可以有足够的延性、变形能力与塑形耗能，进而达到第二水准的变形目的。而第二阶段则是运用与第三水准对应的地震动参数，算出结构的弹塑性层间位移角，使其在抗震规范的限值之内，然后进行必要的抗震构造对策，进而实现第三水准的防倒塌目的。
防震设计论文篇8
一、案例概况
陇县县城城区有3.1万人口，总面积2km2，建筑物占地面积290万m2。自2002年元旦，即《建筑抗震设计规范》（GB50011）实施之后，陇县新建建筑工程共4万m2。
陇县县城地震地质环境复杂，即陇县位于龙山山断裂带，受控于陇西旋扭性活动断裂带，且县城北部有陇县-马召断裂带。针对这一情况，陇县提高抗震设防烈度势在必行。自从提高了抗震设防烈度，该地区抗震设防标准大大提高。下表比较了陇县县城抗震设防标准提高前后。
由图表可得，建筑物现行设计基本地震加速度值高出原加速度值的1倍；相对于调查估算工程造价，实际造价高出约13%；据，Ⅱ类场地内建筑结构地震影响系数高出原地震影响系数的2.3倍。
二、抗震设防管理工作
在实施《建筑抗震设计规范》（GB50011）之后，陇县面临新的问题，即如何解决原有建筑物抗震设防性能低、如何管理新建高抗震设防性能建筑物。这不仅仅只是陇县面临的问题，也是若干类似于陇县的地区共同面临的问题。在本案，笔者将针对以上问题做一系列探索性研究：
（一）加固原有抗震水平较低的建筑工程
2002年元月之前，陇县已建建筑物占地面积约280万m2，为96%总建筑面积。调查结果显示，陇县已建建筑物抗震设防性能均不符合《建筑抗震设计规范》，其严重影响了陇县城区建筑物总体抗震性能。针对这一问题，笔者认为应该坚持“详细调查已建建筑物实际抗震能力、针对性加固抗震性能不足建筑物结构”管理思路。
工程建设行政主管部门应积极配合工程技术人员普查鉴定已建建筑物抗震性能，并根据鉴定结果创建数据库。针对这一问题，笔者认为应该突出重点，即重点普查鉴定震时抗震指挥系统、生命线系统及震时次生灾害严重的建筑物等。从而对陇县已建建筑物进行综合性评估，制定针对性强、可操作性强的抗震加固计划，并分期、不步骤开展，以此提高陇县已建建筑物抗震水平。
此外，扩大抗震宣传范围，适时转变城区人民观念，并积极提高城区人民8度区抗震设防意识；新建工程抗震设防管理部门、强化建设行政主管部门监督检查力度，以此为施行《建筑抗震设计规范》保驾护航；加固已建建筑工程，提升其抗震设防标准。
（二）强化提高抗震设防宣传力度
提高抗震设防烈度事关该地区社会活动及经济活动的正常开展，且对人民生命财产安全也至关重要。所以，地区领导应该及时掌握所管辖地区建筑工程抗震性能，并针对发现的问题，制定切实可行的解决措施。此外，地区管理部门应该适时向设计单位、勘察单位及建筑施工企业传达中央相关思想及文件，并通过开展学习班，组织专业技术人员学习抗震规范，以此充分转变其观念及8度区抗震设防意识。充分利用大众传媒，向当地人民传达中央相关思想，以此提高当地人民抗震防灾意识。
（三）新建工程抗震设防管理部门
新建工程抗震设防管理部门要求充分发挥建设行政主管部门监督检查职能，以确保《建筑抗震设计规范》落实到位。
笔者在结合多年研究结果及实践经验基础上，提出要强化建设行政主管部门监督检查职能应着手于以下三个方面：
1.强化管理新建工程场址选择
规范新建工程场址选择是提高设防烈度的要求，更是适应现代社会发展的需要。通过综合分析《建筑抗震设计规范》、《陇县县城抗震防灾规划》、地震地质资料及工程地质资料，根据分析结果综合评价抗震危险地段、不利地段及有利地段。新建工程场址应该尽可能避开抗震不利地段，若新建工程无法避开抗震不利地段，则应该制定针对性的、切实可行的工程抗震措施。关于新建工程场址选择相关事项，笔者认为应该适时纳入陇县城市总体规划。
2.建立健全工程施工图设计审查机制
施工图设计审查制度为建筑物抗震设防标准的保障措施之一，则应该将施工图设计审查作为新建工程抗震设防管理工作的重中之重来抓。施工图设计审查即检查抗震设防规范于建筑工程设计图的落实情况。据相关权威调查数据显示，工程项目设计均不同程度地存在问题，例如：就工程设计文件而言，设计单位说明该工程抗震设防烈度是8度，而就工程结构设计而言，该工程抗震构造措施均为7度。但针对这一问题，施工图审查机构往往不容易察觉，由此可得，施工图审查单位及工程设计单位均未完全转变抗震设防观念，且对提高建筑工程抗震设防标准概念认识不完全面。由此可得，抗震设防管理部门应该强化管理力度，并经常性监督检查施工图审查工作及施工图设计工作，以确保工程抗震设防标准落到实处。
3. 加大工程抗震设防管理部门与质量监督部门合作力度
质量监督部门应积极配合工程抗震设防管理部门跟踪检查新建工程抗震设防情况，并严格执行《中华人民共和国防震减灾法》，对减漏抗震构造措施致建筑工程抗震设防标准不达标的施工企业予以最严厉的惩罚。
结束语
综上，针对提高设防烈度地区抗震设防管理工作，笔者认为应该建立健全相关管理机制，并适时调整及探索新工作思路，以此确保提高设防烈度地区能够有效抵御未来破坏性地震灾害，并最大程度降低人民生命财产损失等。
参考文献：
[1] 叶献国，汪可，曹均锋等.皖东北部分地区民居抗震设防专项调研及震害预测[J].工程抗震与加固改造，2012，34（5）：126-131.
[2] 黄一天.浅述砌体结构中构造柱的作用[J].黑龙江科技信息，2012，（7）：278-278.
防震设计论文篇9
Keywords: seismic fortification; Three level; Two stage
中图分类号：TU973+.31文献标识码：A 文章编号：
一、引言
我国是一个自然灾害频发的国家，尤其是关于地震灾害，造成了我国严重的人员和经济的损失。在对于抗震设防方面，我国颁布了规范的抗震设计准则，在设计上，对建筑结构的抗震性能构建，予以明确的规定。其中关于三水准两阶段原则，是我国构建完善的抗震体系的基础，也是我国强化抗震设防的重要举措。基于三水准两原则，对于我国预防地震灾害起到重要的作用。
二、建筑抗震设计中的三水准原则
现代建筑结构，注重性能体系的构建，尤其是关于抗震体系构建，需要基于结构的负荷量，确保建筑结构良好的弹性形变。建筑结构在结构截面的设计中，往往出现配筋量过大，结构的延性削减，以至于弹性形变僵硬，影响结构的抗震设防。于此，在建筑结构的抗震设防构建中，基于三水准的设计理念，削减结构的震后损坏，以及做到建筑结构的经济适用，在抗震设防中，能够充分地发挥良好形变性能的优势。进而，在现代建筑产业中，以经济安全为指导思想，进行建筑结构的抗震性能设计。
（一）关于三水准原则的由来。我国是多自然灾害的国家，尤其是基于地震，造成了我国严重的人员和经济的损失。为了更好地规避地震，减小地震下的损失，我国颁布了规范的抗震设计准则，以强化建筑结构的抗震性能呢个。1978年，我国规定：建筑结构的抗震设计要在地震中满足抗震系数，允许建筑结构有一定的损坏，这是我国早期，自行明确规定建筑结构的抗震设计准则。对该规定进行分解，其主要阐述了以下几点：地震之中，允许有建筑结构结构的损坏；当地震强度大于抗震设计系数，建筑结构不能发生严重的倒塌。基于该几点，我国在1989年，形成了明确的三水准，关于建筑结构的抗震设计，有了明确的规定。
（二）三水准原则的内容。我国在抗震方面，做了多方面的工作，尤其是在建筑结构的抗震设计中，形成的三水准原则，规范地规定了建筑结构的抗震设计。
1.建筑结构具有一定的抗震性能，在较小强度的地震中，建筑结构不发生本质性的损坏。
2.在中等强度的地震下，建筑结构不发生整体性损坏，关于结构中的非受力结构，允许遭到一定程度的损坏。对于该水准，是建筑结构必须具有的抗震性能。
3.在高强度的地震下，建筑结构遭到整体性破坏，但结构不发生倒塌，以至于不危害人员的生命安全。
（三）三水准原则的深入阐析。三水准注重多地震强级别的设计，对于不同强度，建筑结构都能形成一定程度的抗震性能。
1.对于第一水准，即小震不坏原则。建筑结构在低于地区设防强度的地震下，不发生结构的损坏。其设计基准期内，关于小震烈度的在63.2%左右，地震重现期为50年。
2.对于第二水准，即中震又修原则。建筑结构在地区设防强度的地震下，允许非受力结构发生损坏，但经修缮后，又可以进行使用。其设计基准期内，关于中震烈度在10%左右，地震的重现期为475年。
3.对于第三水准，即大震不倒原则。建筑结构在高于地区设防强度的地震下，结构发生整体性损坏，但不发生倒塌。其设计基准期内，关于大震烈度在2.5%上下，地震的重现期为2000年左右。
三、结构设计中两阶段原则
在建筑结构的设计中，基于三水准原则，可以为抗震性能构建良好的设防体系。不过，在三水准目标的实现中，需要基于两阶段设计。关于抗震设计中的两阶段，其旨在规范抗震结构的设计，基于规范的结构设计，在结构强度和弹性上，满足抗震的性能的需求。
（一）两阶段原则的综述。我国在制定抗震设计准则时，关于建筑结构设计的三水准原则，有着明确的规定：其有效的实施，需要基于完善的两阶段。在第一阶段中，主要基于结构的受力，计算出其相应水准下的设计承载程度。对于第二阶段，主要基于结构的延性，尤其是关于结构的弹性形变进行验算，对于非受力结构或核心结构，进行验算和加固施工。基于两阶段的工程计算，对于构建建筑结构的三水准目标，起到主导性作用。
（二）两阶段的具体内容阐析。两阶段涉及结构的受力计算，是建筑抗震性能设计的核心，其对于计算方法和计算步骤有着严格的要求。
1.第一阶段的设防目标是小震不坏，进而在结构受力计算中，主要对核心结构的弹性形变量进行计算。具体是指：基于结构的截面设计，验算相应水准下，结构的负荷承载程度；结构的配筋量计算，确保结构具有良好的弹性形变系数。第二阶段的设防目标是大震不倒，进而在结构的计算中，基于建筑结构的整体弹性形变系数进行计算。具体是指：对于建筑结构构层间的弹性位移量进行验算，并且基于短期组合效应，实现结构整体弹性性能的良好。
2.两阶段的设计方法。对于第一阶段的设计方法，主要基于第一、二水准目标，在烈度的参数之上，计算出结构的弹性系数，尤其是基于其地震效应的计算。进而，基于风压、重力等因素，组建联合效应体系，对建筑结构的承载强度进行调整，以确保结构的抗震性能满足第一、二水准的目标要求。同时，基于烈度参数，对结构的弹性位移量进行计算，确保弹性系数在安全保准之内。并且，关于建筑结构的延性、形变性能验算，也是第一阶段的核心内容。而对于第二阶段，主要基于第三水准的烈度从参数，计算建筑结构的弹性角移量。同时，基于现代技术，对于建筑结构进行加固处理，以达到第三水准的目标要求。
四、结语
关于建筑结构的抗震设防，是建筑结构性能构建的主体。尤其是三水准两阶段原则，对抗震设计起到良好的规范作用。基于良好的抗震设防体系的构建，强化了我国的抗震工作，对于我国的抗震事业起到重要的作用。
参考文献：
[1]包红飞.浅论三水准设防目标和两阶段设计[J].建筑设计管理；2011（06）
防震设计论文篇10
Key Words: building structure, seismic design, fortify goal, basic measures
中图分类号：TU973+.31 文献标识码：A文章编号：
前言
近年来，一些国家和地区相继发生强烈地震，造成巨大损失。而我国又是一个地震多发的国家，要抵御、减轻地震灾害，必须对建筑结构进行必要的抗震设计。在结合建筑构造中的抗震设防理念，建筑结构的地震反应，地震反应特性、地震破坏模式等因素综合考虑的同时，为了努力减轻地震造成的破坏，减轻经济损失，我国政府和相关部委陆续颁布了一系列防震减灾的法律、法规条文，并强制规定设防强度为6度以上地区的建筑必须进行抗震设计。
一、建筑结构抗震设防的目标
抗震设防是指对建筑物进行抗震设计，并采取一定的抗震构造措施，以达到结构抗震的效果和目的。我国通常采用“三水准抗震设防”和“两阶段抗震设计”的设计方法。下面就对这两种设计方法进行阐述和分析。
1.三水准抗震设防
抗震设防的依据是抗震设防烈度，抗震设防烈度按不同的频率和强度可以分三个地震烈度水准。采用第三水准烈度的地震动参数，计算出结构的弹塑性层间位移角，以满足第三水准大震不倒的要求。目前，我国抗震设防为“三水准”目标通常将其概括为：“小震不坏、中震可修、大震不倒”。其中，“小震不坏”是指当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震时，建筑物一般不受损坏或不需修理仍可使用，建筑处于正常使用状态，从结构地震分析角度，可以视为弹性体系。第一水准对应抗震正常使用极限状态，就是在该状态下结构的功能和使用应不受影响，这意味着结构和非结构都不会发生需要修复的损伤。“中震可修”是指当遭受到相当于本地区抗震设防烈度的地震影响时，建筑物可能损坏，经一般修理或不需修理仍可继续使用，结构在地震影响时进入非弹性工作阶段。第二水准对应结构损伤控制极限状态，在该结构状态下结构中受力较充分的部位已经进入屈服后变形状态。“大震不倒”是指当遭受高于本地区抗震设防强度的罕遇地震时，建筑物不致倒塌或发生危机生命安全的严重破坏，此阶段结构有较大的非弹性变形，但人员可以逃离。第三水准对应人在地震中能够幸存的极限状态。在这一极限状态下虽然允许结构出现不可修复的损伤，但要求保持较好的整体性而不倒塌。
2.两阶段抗震设计
为实现上述三个烈度水准的抗震设防要求，《抗震规范》提出了两阶段抗震设计方法。第一阶段设计是多遇地震下的承载力验算和弹性变形计算。除了在确定结构方案和进行结构布置时考虑抗震要求外，还应按照小震作用进行抗震计算和保证结构延性的抗震构造设计。第一阶段设计的第一步是，在方案布置符合抗震原则的前提下，采用第一水准烈度的地震动参数，用弹性反应谱法求得结构在弹性状态下的地震作用标准值和相应的地震作用效应，然后与其他符合效应按一定的组合系数进行组合，对结构构件截面进行承载力验算，从而满足第一水准的强度要求。第二步，采用同一地震参数计算出结构的弹性层间位移角，使其不超过规定的限值，另外，采用相应的抗震措施，保证结构具有相应的延性变形能力和塑性耗能能力，从而满足第二水准的变形要求。第二阶段是罕遇地震下的弹塑性变形验算，主要针对甲级建筑和特别不规则的结构用大震作用进行结构易损部位（薄弱层）的塑性变形验算。第二阶段的设计主要表现在反应谱理论的变化，反应谱理论是根据弹性结构的地震反应得到的，因此一般也只能计算结构处在弹性状态下的最大地震反应。当结构遇到强烈地震而进入强塑性阶段时，反应谱将不能给出各构件进入强塑性状态的内力、变形，无法找出结构的薄弱环节。利用延性系数将弹性反应谱变为塑性反应谱，从而使抗震设计理论进入了非线性反应阶段。
二、做好建筑结构抗震设计的基本措施
由上述可见，抗震规范设计的方法已经具有了基本的雏形，但在实现这一抗震设防目标时，仍有一些问题需要认真研究。因此做好建筑结构中抗震设计的基本措施显得至关重要，它是保证抗震设计实现“三水准”抗震设防目标的基础。
建筑结构应立足于工程抗震基本理论，灵活运用抗震设计准则，从根本上提高结构的抗震能力。根据当前抗震理论下形成的基本原则和要求，下面就对做好建筑结构中抗震设计的基本措施进行探讨分析。
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。在不同工程地质条件的场地上，地震对建筑物的破坏程度是截然不同的。因此，选择工程场址时，设计者必须结合工程的实际需要，尽可能避开对建筑抗震不利的地段，选择对建筑抗震有利的地段，当没有办法避开时，适当的抗震加强措施应被采用，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。
2.优化平立面布置
建筑布置的平立面应规则，体型要求简单。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。建筑中的独立单元及整个建筑应力求质量刚度对称，使其刚心与质心偏心很小甚至完全重合。此外，建筑沿竖向分布的刚度和质量还须均匀，只有简单、规则、对称结构容易准确计算其地震反应。
3.选择合理的结构形式
选择合理的抗震结构体系，首先，应有多道抗震防线，避免因部分结构或构件破坏而导致整个体系丧失抗震能力；其次，应具备良好的耗能、变形能力和必要的强度。一个没有足够延性，只有较高的抗侧力强度的抗震结构体系，在地震时很容易遭到破坏；再次，结构刚度和强度分布须合理。结构体系宜具有合理的刚度和承载力分布，避免因局部削弱或突变形成薄弱部位，产生过大的塑性变形集中，对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高抗震能力。
4.提高结构的延性
结构的延性可定义为结构在承载力无明显降低的前提下发生非弹性变形的能力。结构的延性反映了结构的变形能力，是防止在地震作用下倒塌的关键因素之一。 结构良好的延性有助于减小地震作用，吸收与耗散地震能量，避免结构倒塌。构件的破坏和退出工作，使整个结构从一种稳定体系过渡到另外一种稳定体系，致使结构的周期发生变化，以避免地震长时间持续作用引起的共振效应。
5.确保结构的整体性
结构是由许多构件连接组合而成的一个整体，并通过各个构件的协调工作来有效地抵抗地震作用。若结构在地震作用下丧失了整体性，则结构各构件的抗震能力不能充分发挥，这样容易使结构成为机动体而倒塌。因此，结构的整体性是保证结构各个部分在地震作用下协调工作的重要条件，确保结构的整体性是抗震概念设计的重要内容。
结语
总的来讲，结构工程师在建筑结构的抗震设计中，只有注重对结构抗震设计的方法总结和不断完善，不断提高建筑抗震等级，真正理解设计规范，严谨认真，才能设计出经济安全的建筑，才能确保人民生命财产安全。也就是说，在建筑结构抗震体系中，只要使体系布局合理，计算正确，同时采取有效的加强措施，便可获得结构的最大抗震能力，达到防震减灾的目的。
参考文献：
[1]陈翠荣.关于工程抗震设计中应注意的问题[J].山西建筑，2007（11）.
防震设计论文篇11
2008年汶川地震、2009年智利太子港地震、2010年玉树地震、2011年新西兰克莱斯特彻奇均对受灾地区的生命、财产造成了损坏，供水管网亦遭受了重大损失。因此对于地震的损坏影响进行科学合理的预测估计就显得尤为重要，但迄今为止的损失估计方法多集中在震后详细统计评价，少量的预测估计统计提出了一些方法，但因为其对于资料要求比较高而不大适用于供水系统的抗震规划工作，因此建立适应和尤其是对于宏观方面的损失进行战略性的估计是非常必要的。
1研究现状
M. D. Trifunac水利论文，M. I. Todorovska对于Northridge-California地震中的管道损坏密度进行了分析，研究了其与表面土体应变之间的关系，其研究中所采用的指标是每km2的管道损坏数，因素为土壤的峰值应变或者场地土震动强度，通过分析其相关关系，建立起了预测模型，可以对San Fernando Valley和Los Angeles的管网在假设的地震场景下的损坏估计其地震损坏概率，对地震危机的应急预案（例如地震后的消防规划）具有重要的指导意义[[1]]。
Walter W. Chen， Ban-jwu Shih，Yi-Chih Chen等人对Ji-Ji地震进行分析，利用GIS的数据库，在研究中建立了修复率RR和地震峰值地动加速度、峰值地动速度、地震谱强度之间的关系[[2]]。
Yarg?c?Volkan对于埋地管线进行了深入研究水利论文，针对1999年的DüZCE地震进行了基于经验的埋地管线地震反应概率分析评价方法研究。该研究建立了管线损坏指标基于土壤液化敏感性、场地土厚度（如果存在的话）、峰值地动加速度、场地变形值等因素的有限状态函数，由此建立了管线系统的修复与前述因素的相关关系，这些成果均有助于供水系统运营者做好抗震规划[[3]]。
IainTromans也研究了埋地管线在地震区的损坏特征。该研究在欧洲51次实际地震的资料基础上建立了经验公式，着重探索了管线震害率与峰值地动速度之间的关系，并认为峰值地动速度为因素建立管线震害率损坏指标的关系比较合理[[4]]。
Takao Adachi1, Bruce R. Ellingwood等人[[5]]研究认为管道损坏率（以抢修率近似）与管道损坏烈度存在关系：
（1）
RR——抢修率（RepairRatios），处/1000ft（处/305m）。
k——取决于管材、管径、土地条件的常数。
PGV——峰值地动速度（Peak Ground Velocity），in/s（2.5cm/s）。
但一般情况下地震区的地震烈度容易为供水系统的管理人员了解且直观明了，峰值地动速度比较专业且资料不易获取，故该模型应用受到限制。
2 管网损失宏观估计模型研究
2.1 地震烈度值单变量模型
管网损坏的程度采用以每km修复数目的“修复密度”和以产销差震前震后变化程度衡量的“恢复难度”两项指标来衡量，相关的影响因素考虑设防等级高于地震烈度的设防富余度、柔性管材与接头比例两项因素，对汶川各城镇的损失情况分析如图1、图2所示。可见按照修复密度损坏指标衡量的管网损失与各个因素相关度不高，如图1、图3所示；而柔性管材与接头比例也与两项损坏指标相关性不强水利论文，如图2、图4所示。故考虑基于恢复难度损坏指标与地震烈度、设防富余度因素的管网损失宏观估计模型。
图1修复密度与设防富余度关系图
图2 恢复难度与设防富余度关系图
图3 修复密度与柔性比例关系图
图4 恢复难度与柔性比例关系图
表1表明按照恢复难度指标计算的管网损失也与地震烈度基本呈正相关，因此同时考虑建立由基于地震烈度因素和恢复难度指标的单变量管网损失宏观估计模型, 利用表1的第2行与第4行的数据进行单变量非线性回归分析，借助于Microsoft Excel的散点图进行“加载趋势线”实现，趋势线选用多项式类型，得到结果如图5所示。
表1 恢复难度与设防富余度关系表
城镇名称
绵竹
青川
都江堰
绵阳
原来管网设防烈度
8
8
8
7
汶川地震实际烈度
9.5
9
9
7.5
设防富余度
-1.5
-1
-1
-0.5
恢复难度
2.53
1.8
0.67
0.42
城镇名称
江油
宁强
广元
成都
原来管网设防烈度
8
7
7
8
汶川地震实际烈度
8
7
7
7
设防富余度
1
恢复难度
防震设计论文篇12
地震灾害是一种常见并且多发的自然灾害现象，它是人类面临的主要灾害之一。地震的发生具有随机性和偶然性的特点，其发生的时间和空间、强度和持续的时间等均不确定。随着大量的震害分析和工程抗震理论及实践经验的积累，人们对工程抗震的认识不断深入，并且基于目前的抗震设计思想采取了相应的抗震措施，在正常设计的情况下能够做到在一定程度上保障结构在遭遇高于预期地震的情况下不至于瞬间倒塌，其抗震设防的目标尚局限在基本保障人员安全的水准内，但其破坏没有得到有效的控制，震后的人员和财产损失是巨大的，往往超过了社会所能承受的范围。由于地震和地面运动有很大的不确定性，结构在其有效使用期限内可能遭遇预期强度等级的地震，也有可能遭遇远远大于预期强度等级的地震，如何确定符合经济社会发展的抗震设防目标、并采取行之有效抗震设计方法保证设防目标的实现，进而有效的控制地震灾害发生的范围和程度，是地震学界和工程抗震界亟需解决的问题。
目前国内外工程界，在结构抗震设计实践中，传统的结构抗震思想和手段，有其明显的局限性，其可靠水准不能与现代社会发展的需求相适应。在此背景下，基于性能的抗震设计被提出和广泛研究，并被认为是未来房屋建筑抗震设计的主要发展方向和建筑抗震设计规范的主要指导思想。对结构采用多级性能水平和多级抗震设防目标的基于性能的抗震设计具有重要的理论意义和实用价值。
一、基于结构性能的抗震设计理论的主要内容
基于结构性能的抗震设计理论的主要内容应包括确定地震设防水准、结构性能水准、结构抗震性能目标、结构抗震分析和设计方法等方面。
1、地震设防水准
地震设防水准是指工程设计中如何根据客观的设防环境和已定的设防目标, 并考虑具体的社会经济条件来确定采用多大的设防参数。我国现行规范采用“ 三水准” 的地震设防水准。它的问题在于虽然考虑了基于性能理论中的多级设防水准, 但是由于第一和第二水准的重现期和超越概率相差很大, 那么在处于二者中间的重现期和超越概率的房屋设计就变得不经济或者是不安全。美国加州结构工程师协会的放眼二十一世纪委员会建议采用新的地震设防水准。
2、结构性能水准
结构性能水准是指结构在特定的某一级地震设防水准下预期损伤的最大程度。20 0 4 年, 我国研究机构和学者在积累总结以往世界各国的大震经验的基础上, 参考了相关外国文献, 结合本国的实际情况, 编写了《建筑工程抗震设计性态通则(试用)》。《通则》对结构性能水准提出了新的建议, 这表明我国在考虑结构性能水准上从原来的定性考虑逐渐向定量考虑过渡, 其发展的方向将逐渐与国际接轨。但是, 该《通则》所建议采用的结构性能水准仍然没有对结构或者构件的具体力学指标以及具体设备的运行情况给出明确的说明, 只给出了一般性的建议。
按照美国联邦紧急救援署提供的资料建议, 基于性能的抗震研究可以采用四个性能水准: 水准1 基本完好: 无永久侧移; 结构基本保持原有强度和刚度; 结构构件以及非结构构件基本不损坏。所有重要设备仍正常工作。水准2 , 轻微破坏: 无永久侧移; 结构基本保持原有强度和刚度; 结构构件与非结构构件有轻微破坏。电梯能够重新启动,防火措施得力。水准3 , 生命安全: 所有楼层都有残留强度和刚度; 承受重力荷载的构件仍起作用; 不发生墙体平面外失效或女儿墙倒塌; 有永久侧移。隔墙破坏,建筑修复费用可能很高。水准4 , 不倒塌: 几乎没有残留刚度和强度; 但承受荷载的柱子和墙体仍起作用; 有大的永久侧移。每个性能水准都对应了具体的控制指标, 如: 结构的侧移、刚度、强度, 结构和非结构构件的损伤情况, 设备的运行情况。
3、结构抗震性能目标
结构性能目标是针对某一级地震设防水准而期望建筑物能够达到的性能水准或等级。性能目标的建立需要综合考虑人员居住情况、场地效应、结构功能与重要性、投资与效益、震后损失与恢复重建、潜在的历史或文化价值、社会效益, 社会公众的反应以及业主的承受能力。它是抗震设防水准与结构性能水准的综合反应。
加州工程师协会的Vision2000报告建议将结构性能目标划分为3 个等级(基本目标、重要目标、最高目标)。
二、基于性能的抗震设计方法
1、性能抗震设计阶段
（1）概念设计。根据用途和业主的要求，合理确定设防目标，通过场地、建筑平面等进行初步设计。
（2）计算设计。根据预定的设防目标，计算出能影响各类因素的抗震参数，参数与预定目标不符要及时修改，直至满足参数需求。以基于位移的抗震性能设计为例，主要包括步骤有确定不同强度地震作用下性能目标；根据初步设计，确定结构内的位移的极限值；通过等效阻尼比等各类等效数值，确定等效刚度；设计采用必需的构造措施；评价结构强度要求和变形能力。以严谨、科学、合理的态度进行评估，如计算阶段有不符合，则需重复计算设计步骤，以不断完善结构设计。
（3）性能评估。通过各类的分析法得出设计结果来确定该建筑结构的性能。
2、性能抗震设计方法
基于性能的抗震设计方法自提出以来, 在国内外都受到广泛重视和研究, 对基于性能的抗震设计的主要理念和目标, 学术界也基本形成一致的认识. 但是怎样把基于性能的抗震设计思想合理并且简单有效地应用到实际设计中, 目前尚无统一方法和标准. 概括起来, 基于性能的抗震设计方法主要有承载能力设计方法、直接基于位移进行抗震设计方法、能量设计法.
（1）承载能力设计方法
这是我国规范现阶段采用的设计方法, 对于常遇地震, 利用反应谱计算底部剪力, 然后按一定规则分配至结构全高并与其它荷载组合, 进行结构的强度设计, 使结构各部分都具有足够的承载能力, 然后再进行变形验算. 承载能力设计方法的优点是易于使用, 性能概念清楚,细部设计可靠, 通过非线性静力分析验算, 进一步增强了对结构非线性反应的控制, 可以更好地达到预期性能目标; 缺点是该方法基于弹性反应, 对于非弹性反应仅用与结构类型有关的系数加以折减, 表面上它控制整个性能目标, 实际上却只是保证了一种性能目标.
（2）直接基于位移进行抗震设计
该方法采用结构位移作为结构性能指标, 与传统设计方法相比, 基于位移的抗震设计方法从根本上改变了设计过程. 主要的不同是, 该方法用位移作为整个抗震设计过程的起点, 假定位移或层间位移是结构抗震性能的控制因素. 设计时用位移控制, 通过设计位移谱得出在此位移时的结构有效周期, 求出此时结构的基底剪力, 进行结构分析, 并且进行具体配筋设计. 设计后用应力验算, 不足的时候用增大刚度而不是强度的方法来改进, 以位移目标为基准来配置结构构件. 该法考虑了位移在抗震性能中的重要地位,可以在设计初始就明确设计的结构性能水平, 并且使设计的结构性能正好达到目标性能水平, 是性能设计理论中很有前途的一种方法.
（3）能量法
假设结构破坏的原因是地震输入的总能量,地震对结构物及其内部设施的破坏是由其输入的能量与结构物所消耗的能量共同决定的. 能量设计法的优点就在于能够直接估计结构的潜在破坏程度, 对结构的滞回特性以及结构的非线性要求概念清楚. 另外, 耗能元件的设置可以更好地控制损失. 缺点在于应用方法不够简化, 不确定因素较多.
参考文献：
[1] 孙俊,刘铮,刘永芳. 工程结构基于性能的抗震设计方法研究[J]. 四川建筑科学研究, 2005,(03) .
[2] 沈章春,王全凤. 基于性能抗震设计理论与实用方法[J]. 四川建筑科学研究, 2008,(03) .
[3] 熊二刚,梁兴文,张倩. 钢框架结构基于位移的抗震设计方法[J]. 四川建筑科学研究, 2010,(03) .
防震设计论文篇13
地震是人类在地震区建筑结构设防与不设防,震后结果大不一样。要使工程建设真正达到能够减轻以至避免地震灾害,把握好抗震设计关是减轻地震灾害的根本措施。 地震是人类在繁衍生息、社会发展过程中遇到的一种可怕的自然灾害。强烈地震常常以其猝不及防的突发性和巨大的破坏力给社会经济发展、人类生存安全和社会稳定、社会功能带来严重的危害。据统计,历史上各种自然灾害曾毁灭了世界各地52个城市,其中因地震而毁灭的城市有27个。地震之外的其它各种灾害,如水灾、火灾、火山喷发、风灾、沙灾、旱灾等毁灭的城市为25座。因此,地震占灾害总数的52%。可见地震灾害确系“群害之首”。研究表明,在地震中造成人员伤亡和经济损失最主要的因素就是房屋倒塌及其引发的次生灾害(约占95%)。无数次的震害告诉我们,抗震设防是防御和减轻地震灾害最有效、最根本的措施。
另一方面,我国作为发展中国家,人口稠密,建筑物抗震能力低。因此,我国的地震灾害可谓全球之最。上个世纪,全球因地震而死亡的人数为110万人,其中我国就占55万人之多,为全球的一半。因此,粗略地说,我国的国土面积占全球的1/14,人口占1/4,地震占1/3,地震灾害占1/2。因此,建筑物的抗震设防问题是我国减轻自然灾害、保障国民经济建设和社会持续发展,特别是保障人民群众生命安全的一个重要问题。
1.震害多发点
地震作用具有较强的随机性和复杂性,要求在强烈地震作用下结构仍保持在弹性状态,不发生破坏是很不实际的;既经济又安全的抗震设计是允许在强烈地震作用下破坏严重,但不倒塌。。因此,依靠弹塑性变形消耗地震的能量是抗震设计的特点,提高结构的变形、耗能能力和整体抗震能力,防止高于设防烈度的“大震”不倒是抗震设计要达到的目标。
1.1结构层间屈服强度有明显的薄弱楼层
钢筋混凝土框架结构在整体设计上存在较大的不均匀性,使得这些结构存在着层间屈服强度特别薄弱的楼层。在强烈地震作用下,结构的薄弱层率先屈服,弹塑性变形急剧发展,并形成弹塑性变形集中的现象。如1976年唐山大地震中,13层蒸吸塔框架,由于该结构楼层屈服强度分布不均匀,造成第6层和第11层的弹塑性变形集中,导致该结构6层以上全部倒塌。
1.2柱端与节点的破坏较为突出
框架结构的构件震害一般是梁轻柱重,柱顶重于柱底,尤其是角柱和边柱易发生破坏。。除剪跨比小的短柱易发生柱中剪切破坏外,一般柱是柱端的弯曲破坏,轻者发生水平或斜向断裂;重者混凝土压酥,主筋外露、压屈和箍筋崩脱。当节点核芯区无箍筋约束时,节点与柱端破坏合并加重。当柱侧有强度高的砌体填充墙紧密嵌砌时,柱顶剪切破坏严重,破坏部位还可能转移至窗洞上下处,甚至出现短柱的剪切破坏。
1.3砌体填充墙的破坏较为普遍
砌体填充墙刚度大而变形能力差,首先承受地震作用而遭受破坏,在8度和8度以上地震作用下,填充墙的裂缝明显加重,甚至部分倒塌,震害规律一般是上轻下重,空心砌体墙重于实心砌体墙,砌块墙重于砖墙。
2.抗震结构设计
较合理的框架地震破坏机制,应该是节点基本不破坏,梁比柱屈服可能早发生、多发生,同一层中各柱两端的屈服历程越长越好,底层柱底的塑性铰宜最晚形成。即:框架的抗震设计应使梁、柱端的塑性铰出现尽可能分散,充分发挥整个结构的抗震能力。
2.1抗震计算中的延性保证
从用楼层水平地震剪力与层间位移关系来描述楼层破坏的全过程可反映出,在抗震设防的第二、三水准时,框架结构构件已进入弹塑性阶段,构件在保持一定承载力条件下主要以弹塑性变形来耗散地震能量,所以框架结构需有足够的变形能力才不致抗震失效。试验研究表明,“强节点”、“强柱弱梁’、“强底层柱底”和“强剪弱弯”的框架结构有较大的内力重分布和能量消耗能力,极限层间位移大,抗震性能较好。
综合大量实验研究成果,影响不同受力特征节点延性性质的主要综合因素有:相对作用剪力、相对配筋率、贯穿节点的梁柱纵筋的粘结情况。
2.2构造措施上的延性保证
四川大地震实践证明,当建筑结构在大地震中要求保持足够的承载能力来吸收进入塑性阶段而产生的巨大能量,因为此时的结构在震中进入到一个塑性阶段,容易产生变形。所以,根据这种特点和抗震的要求,多发地震的国家钢筋混凝土结构抗震设计均要求按延性框架结构进行设计,所以建筑结构的设计必须保证结构局部薄弱区的承载力与刚度,保证了建筑构造的整体性,延性的增加也就提高了变形能力,这样可以减少地震的破坏性,提高了建筑的抗震能力。
在结构布置上,按扩大了的柱端抗弯承载力进行设计,理论上可将柱屈服的可能性减少,保证“强柱弱梁”的设计原则。但因各种原因,如梁的实际抗弯承载力可能增大,高振型使柱中反弯点的转移等综合因素影响,要使柱中完全避免塑性铰是困难的,同时为实现“强剪弱弯”的要求,保证塑性铰区域的局部延性,也必须通过一定的构造措施来保证结构的延性,具体做法如下:
（1）限制轴压比与纵筋最大配筋率合理的受力过程可明显提高构件延性,为实现受拉钢筋的屈服先与受压区混凝土压碎的破坏形态,以提高塑性铰区域的转动能力,规范限制轴压比与纵筋最大配筋率,同时对混凝土受压区高度也提出相应要求。。
（2）限制约束配筋和配筋形式。加密塑性铰区内的箍筋间距是很重要的一点,为保证“强节点”、“强柱弱梁”、“强底层柱底”和“强剪弱弯”的设计原则及塑性铰区域的局部延性,有必要加密塑性铰区内的箍筋间距,这不但可提高柱端抗剪能力,还可约束核心区内混凝土,对纵向钢筋提供侧向支承,防止大变形下纵筋压曲,从而改善塑性铰区域的局部延性。
（3）限制材料。拒绝豆腐渣工程的第一关就是把握好材料质量,材料延性对确保构件(结构)延性极为重要。
3.结语
钢筋混凝土框架结构是我国大量存在的建筑结构形式之一,历年震害资料表明:钢筋混凝土框架结构的柱端与节点的破坏较为严重,其抗震设计中必须满足“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强节点”、“强底层柱底”等延性设计原则和有关规定。在多层及高层钢筋混凝土房屋抗震设计的实践中,由于设计人员对规范的理解和掌握尺度上,以及因地因人在结构选型、布置以及计算方法上相互差异较多而对设计产生较多的争议,抗震设计方法值得深入研究。
参考文献
[1]李鸿晶,宗德玲.关于工程结构抗震设防标准的几个问题的讨论[J].防灾减灾工程学报,2003,(2).
[2]陈天虹,李家康,马晓董.对“高层混凝土结构与抗震”课程教学问题的探讨[J].浙江科技学院学报,2005,(1).
