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1、论抗震概念设计在高层建筑结构设计中的应用摘要：随着建筑行业的快速发展，高层建筑的数量也越来越多。我国是地震频发地区，为了确保人们的生命财产安全，高层建筑设计中的抗震设计已经成为了一个重要的设计内容。作为结构设计的重要环节，抗震概念设计发挥着不可代替的作用。本文作者结合多年工作经验，阐述抗震概念设计的重要性和应把握的重点内容，提出结构设计师应具有的概念设计方面的理念。供同行参考。关键词：抗震概念设计；重要性；重点内容；设计理念前言在高层建筑设计中，首先要考虑到其安全问题，抗震能力对其安全性有着重要影响。然而由于高层建筑较为复杂、地震不好把握等诸多因素影响，设计工作有很大难度，就需要从宏观的角度出
2、发，在整个设计过程中，很好的运用概念设计理念。处理好结构各个方面的关系，从安全、经济、技术、建筑工程方面入手，设计出更高效适用经济的高层建筑。1抗震概念设计重要性首先，地震发生的概率和实际地震的大小是在现有科学水平难以准确预估的，虽然在确定地震烈度区划图时尽量体现了科学性、准确性，但由于可供统计分析的历史地震资料有限，在一定地区发生超过设防烈度的地震是完全有可能的。而同一建筑场地的地面运动的不确定性，不同性质的地面运动的建筑的破坏作用也不相同。其次，在我国高层建筑结构的设计中有许多的计算软件，而它们都有各自的适用范围和缺陷，结构设计软件并不能准确的反映出结构的受力状态。结构实际的受力状态不能通
3、过计算模型完全反映出来。因此，在进行高层建筑的结构设计时，不能仅仅只依靠设计软件计算建筑结构。还有建筑材料的性能、施工过程的变异性，及其他不可预测的因素，致使设计计算结构可能与实际相差较大，甚至有些作用至今尚无法定量计算出来。因此，在结构抗震设计中，不仅要分析计算，还要必须重视抗震概念设计，把地震及其影响的不确定性和规律性结合起来，设计时应着重于结构的总体反应，依据结构破坏机制和破坏过程，灵活运用抗震设计准则，从一开始就全面合理的把握好结构设计的本质问题（如把握好总体布置、结构体系、承载能力与刚度分布、结构延性等），顾及关键部位的细节，力求消除结构中的薄弱环节（或对关键部位制定明确的抗震性能目
4、标），从根本上保证结构的抗震性能。2抗震概念设计应把握的重点内容2.1场地和地基场地土层既是建筑物的支撑体，又是传播地震波的介质，场地土的土层条件将影响地表地震动的大小和特征，具有滤波和放大作用。坚硬场地的地震动以短周期为主，而软弱场地则以长周期为主，并直接影响建筑物的破坏程度。结构设计前，设计人员应仔细了解工程场地的地震地质状况，避开不利和危险地段，避免地震引起的地表错动与地裂、地基土不均匀沉陷、滑坡和粉土、砂土的液化等。选择合适的场地是结构抗震设计中结构抗震设计中一项十分有效、可靠而经济的方法。2.2结构体系结构体系是结构设计应把握的头等重要的问题，应注意体系的合理性问题，优先采用抗震能力
5、强、延性好、耗能能力强、便于施工的具有多道防线的结构体系（如采用设置耗能连梁的抗震墙结构、框架-抗震墙、框架-筒体结构等，避免采用抗震能力较低的板柱-抗震墙结构、框架结构、尤其是单跨框架结构等），注意对承载力和及延性的合理把握。2.3结构布置结构布置对建筑抗震性能影响很大，应采用概念清晰、传力路径明确的结构布置，避免造成结构扭转、平面和立面的里出外进、竖向传力构件的间断等其他不规则。建筑及其抗侧力结构的平面布置宜规则、对称，应具有良好的整体性；建筑的立面和竖向剖面宜规则，结构的侧向刚度宜均匀变化，不应采用严重不规则的方案。对于不规则的建筑结构，应从结构计算、内力调整、采取必要的加强措施等多方面
6、加以仔细考虑。2.4关键部位注意对结构体系的关键部位、结构构件等关键部位的把握，实现“强剪弱弯、墙柱弱梁、强节点弱杆件”等设计理念。注意对加强部位（竖向构件的加强部位、楼面结构的加强部位、地基基础的加强部位等）的把握。3设计师应具有的设计理念3.1在建筑方案设计阶段，结构工程师应综合运用自己掌握的结构概念，选择经济合理的结构方案。3.2抗震概念设计应依托抗震设计的基本理论、清晰的力学概念，运用正确的思考和判断力，正确和全面地把握结构的整体性能，并依托对结构特性（如承载能力、变形能力、耗能能力等）的正确把握，合理确定结构的总体布置和细部构造。3.3结构设计师不应对计算软件的计算结果过分依赖，以免
7、造成对结构工作性能的误解，使工程留下安全隐患。而应注重客观实际，分析正确的结构工作性能。3.4虽然地震影响具有不确定性，难以准确预估，但震害调查分析表明其也有一定的规律性。如一般情况下，震级大、震中距小时，对刚性建筑物的破坏大；震级大，震源深时，对远距离较柔性的建筑物影响较大。设计师应注重对地震灾害的调查及对地震经验的总结，注意发现并改进抗震设计方法，注重抗震设计的实效性。3.5在设计中应该增设多道抗震防线，利用赘余杆件的屈服和弹塑性变形来消耗尽可能多的地震输入能量；利用赘余杆件的破坏和退出工作，使结构从一种稳定体系过度到仍然稳定的另一种体系，实现周期的加大，从而减少地震力。多道抗震防线是实现
8、“大震不倒”这一目标的重要保障。以框架剪力墙结构为例，设计是不但要考虑小震和中震情况下结构基本完好，还要考虑在大震情况下，连梁失去作用，按单片墙肢计算，结构仍有承载能力而不倒；还有要求计算时框架柱承担的剪力不小于总剪力的20%，尽管实际上可能框架柱的剪力没这么大也要人为加大，这样即使剪力墙破坏后，框架柱仍具有一定的承载能力，可以保证结构不倒。3.6应具有合理的结构刚度和抗震能力。结构刚度选择时，虽可考虑场地特征，选择结构刚度，以减少地震作用效应，但也要注意控制结构变形的增大，过大的变形将会因P-效应过大而导致结构破坏。同时还应具有足够的抗扭刚度和抵抗扭转振动的能力，现有抗震设计计算中不考虑地震
9、地面运动的扭转分量，在概念设计中应注意提高结构的抗扭刚度和抵抗扭转振动的能力。3.7采取加强建筑结构的整体性的措施。比如加强楼盖的刚度和完整性，能有效抵抗建筑平面内变形，增强竖向构件的整体性。加强整体性，还必须要保证构件之间连接的可靠性，比如构件节点的破坏不应先于其连接的构件；预埋件的锚固破坏不应先于连接件等。4结语总之，只有保证高层建筑可以安全可靠的使用，才能保证建筑工程可以取得良好的经济效益和社会效益。参考文献：1GB50011-2010建筑抗震设计规范S2朱炳寅.建筑抗震设计规范应用与分析GB5001-2010M.北京：中国建筑工业出版社，20113钱兴伟.概念设计应用于建筑结构设计的分析J.建材与装饰，2012（28）