一、關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計的概述

我國結(jié)構(gòu)計算理論經(jīng)歷了經(jīng)驗(yàn)報價、允許應(yīng)力法、破損階段計算、極限狀態(tài)計算，到目前為止普遍采用的概率極限狀態(tài)理論等階段�，F(xiàn)行的《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB50068-2001）則采用以概率理論為基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)設(shè)計準(zhǔn)則，以使建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計得以符合技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用的原則。概率極限狀態(tài)設(shè)計法更科學(xué)合理，但該法在運(yùn)算過程中有一定程度的近似性，只能視為近似概率法，僅憑極限狀態(tài)設(shè)計也難以估算建筑物的真正承載力。實(shí)際上，建筑物是空間結(jié)構(gòu)，各種部件以相當(dāng)復(fù)雜的方式共同工作，不是脫離結(jié)構(gòu)體系的單獨(dú)部件。

地震具有隨機(jī)性、不確定性和復(fù)雜性，要正確預(yù)測建筑物遭遇地震的特性和參數(shù)，目前很難。建筑物本身是一個巨大而復(fù)雜的系統(tǒng)，在地震后破壞機(jī)理和破壞過程非常復(fù)雜。另外，在結(jié)構(gòu)分析方面，由于結(jié)構(gòu)空間作用、非彈性性性質(zhì)、材料時效、減震變化等多種因素沒有充分考慮，也存在不確定性。因此，結(jié)構(gòu)工程抗震問題不能完全依靠計算設(shè)計來解決。立足于工程抗震基本理論和長期工程抗震經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的工程抗震基本概念，從概念設(shè)計的角度著眼于結(jié)構(gòu)的整體地震反應(yīng)，根據(jù)結(jié)構(gòu)破壞過程，靈活運(yùn)用抗震設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，全面合理解決結(jié)構(gòu)設(shè)計中的基本問題，注意整體布局上的大原則，考慮到重要部位的細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)，從根本上提高結(jié)構(gòu)的抗震能力。

二、抗震概念設(shè)計的基本原則和要求

1.選擇有利的場所。建筑物受災(zāi)的原因有很多，場所條件就是其中之一。由于場地因素引起的震害往往特別嚴(yán)重，而且有些情況僅僅依靠工程措施來彌補(bǔ)是很困難的。因此，選擇工程場址時，應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)勘察，搞清地形、地質(zhì)情況，挑選對建筑抗震有利的地段，盡可能避開對建筑抗震不利的地段，任何情況下均不得在抗震危險地段上建造可能引起人員傷亡或較大經(jīng)濟(jì)損失的建筑物。

有利于建筑抗震的地區(qū)，一般是指開放平坦地區(qū)的硬地區(qū)土或密實(shí)均勻的硬地區(qū)土。在這樣的場所建造的建筑物，一般不會發(fā)生基礎(chǔ)故障引起的振動，從根本上減輕地震對建筑物的影響。對建筑抗震不利的地區(qū)，在地形方面，一般指條狀突出的山口、孤立的山包和梁的上部、高差大的臺邊、非巖質(zhì)的陡坡、河岸和坡邊的邊緣，在場地的土質(zhì)方面，一般指弱土、易液化土、故河道、斷層破碎帶、池濱溝

2.采用合理的建筑平面。建筑物的動力性能基本上取決于其建筑布局和結(jié)構(gòu)布局。建筑布局簡單合理，結(jié)構(gòu)布置符合抗震原則，就能從根本上保證房屋具有良好的抗震性能。

經(jīng)驗(yàn)表明，簡單、規(guī)則、對稱的建筑抗震能力強(qiáng)，地震時不易破壞，相反，如果房屋體型不規(guī)則，平面凹陷，立面高低錯落，地震時容易發(fā)生沖擊。此外，簡單、規(guī)則、對稱結(jié)構(gòu)便于精確計算其地震反應(yīng)，保證地震作用具有明確直接的傳遞途徑，便于采取抗震結(jié)構(gòu)措施和細(xì)節(jié)處理。

3.選擇合理的結(jié)構(gòu)形式�？拐鸾Y(jié)構(gòu)體系是抗震設(shè)計應(yīng)考慮的重要問題。按結(jié)構(gòu)材料分類，目前主要應(yīng)用的結(jié)構(gòu)體系有結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼混凝土結(jié)構(gòu)等，按結(jié)構(gòu)形式分類，目前常見的有框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)、簡體結(jié)構(gòu)等。結(jié)構(gòu)體系的確定受抗震設(shè)置防烈度、建筑高度、場所條件、建筑材料、施工條件、經(jīng)濟(jì)條件等多個因素的影響，是綜合的技術(shù)經(jīng)濟(jì)問題，需要仔細(xì)考慮確定。

抗震規(guī)范對建筑結(jié)構(gòu)體系主要有以下規(guī)定:①結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具有明確的計算簡單圖和合理的地震作用傳遞途徑②結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具有多條抗震防線，部分結(jié)構(gòu)和部件破壞，整個體系應(yīng)失去抗震能力或?qū)χ亓ω?fù)載的負(fù)載能力③結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具有必要的抗震負(fù)載能力，具有良好的變形能力和消耗能力④結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具有合理的剛性和負(fù)載能力分布，部分削弱或突變形應(yīng)具有較弱的部分，產(chǎn)生過大的應(yīng)力集中或塑性變形集中，對可能出現(xiàn)的弱部分應(yīng)具有較高的抗震能力和軸扭轉(zhuǎn)能力。④結(jié)構(gòu)體布局部分應(yīng)采取合理的適度和軸扭轉(zhuǎn)能力，以避免相對較弱的結(jié)構(gòu)組織。

4.提高結(jié)構(gòu)延展性。結(jié)構(gòu)的延展性可定義為結(jié)構(gòu)在承載能力沒有明顯下降的前提下發(fā)生非彈性變形的能力。結(jié)構(gòu)的延展性反映了結(jié)構(gòu)的變形能力，是防止地震倒塌的重要因素之一。

結(jié)構(gòu)良好的延展性有助于減少地震作用，吸收和消耗地震能量，避免結(jié)構(gòu)倒塌。結(jié)構(gòu)延展性和能耗的大小取決于部件的破壞形態(tài)及其塑化過程，彎曲部件的延展性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于剪切部件，部件的彎曲直到破壞所消耗的地震輸入能耗，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于部件的剪切破壞所消耗的能耗。因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計要避免部件的剪切破壞，努力實(shí)現(xiàn)更多部件的彎曲破壞。始終遵循強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)、弱錨的原則。構(gòu)件的破壞和退出工作，使整個結(jié)構(gòu)從穩(wěn)定系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到另一個穩(wěn)定系統(tǒng)，使結(jié)構(gòu)周期發(fā)生變化，避免地震優(yōu)良周期長時間持續(xù)作用引起的共振效果。

5.確保結(jié)構(gòu)的整體性。結(jié)構(gòu)是由多個部件連接組合而成的整體，通過各部件的協(xié)調(diào)作業(yè)有效地抵抗地震作用。如果結(jié)構(gòu)在地震作用下失去整體性，各部件的抗震能力無法充分發(fā)揮，結(jié)構(gòu)容易成為機(jī)動體倒塌。因此，結(jié)構(gòu)的整體性是保證結(jié)構(gòu)各部分在地震作用下協(xié)調(diào)工作的重要條件，確保結(jié)構(gòu)的整體性是抗震概念設(shè)計的重要內(nèi)容。

為了充分發(fā)揮各構(gòu)件的抗震能力，確保結(jié)構(gòu)的整體性，在設(shè)計的過程中應(yīng)遵循以下原則：

①結(jié)構(gòu)應(yīng)具有連續(xù)性。結(jié)構(gòu)的連續(xù)性是使結(jié)構(gòu)在地震作用時能夠保持整體的重要手段之一。

②保證構(gòu)件之間的可靠連接。提高建筑物的抗震性能，保證各部件充分發(fā)揮承載力，重要的是加強(qiáng)部件之間的連接，滿足傳遞地震力時的強(qiáng)度要求和適應(yīng)地震時大變形的延展性要求。

③提高房屋的縱向剛度。設(shè)計時，應(yīng)使結(jié)構(gòu)沿縱橫兩個方向具有足夠的整體縱向剛性，使住宅基礎(chǔ)具有較強(qiáng)的整體性，抵抗地震時可能發(fā)生的基礎(chǔ)不均勻沉降和地面裂縫通過住宅時的危害。

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