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抗震设计方法范文1
关键词：推覆分析方法；结构能量反应分析；地震动三要素；耗散能量
中图分类号：TU352.11
文献标识码：B
文章编号：1008-0422(2007)07-0110-02
目前世界各国的抗震设计规范大多数都以保障生命安全为基本目标，即“小震不坏、中震可修、大震不倒”的设防水准，据此制定了各种设计规范和条例。依此设计思想设计的各种建筑物在地震中虽然基本保证了生命安全，却不能在大地震，甚至在中等大小的地震中有效的控制地震损失。特别是随着现代工业社会的发展，城市的数量和规模不断扩大，城市变成了人口高度密集、财富高度集中的地区，一般的地震和1995年的日本阪神地震，造成了巨．大的经济损失和人员伤亡。严重的震害引起工程界对现有抗震设计思想和方法上存在的不足进行深刻的反思，进一步探讨更完善的结构抗震设计思想和方法已成为迫切的需要。上个世纪九十年代，美国地震工程和结构工程专家经过深刻总结后，主张改进当前基于承载力的设计方法。加州大学伯克利分校的J.P.Moehlelll提出了基于位移的抗震设计理论；日本建设省建筑研究院根据建筑物的性能要求，提出了一个有关抗震和结构要求的框架，内容包括建议方案，性能目标，检验性能水准等：我国学者已认识到这一思潮的影响，并在各自研究领域加以引用和研究，如王亚勇、钱镓茹、方鄂华、吕西林分别发表了有关剪力墙、框架构件的变形容许值的研究成果，程耿东采用可靠度的表达形式，将结构构件层次的可靠度应用水平过渡到考虑不同功能要求的结构体系，王光远把这一理论引入到结构优化设计领域，提出基于功能的抗震优化设计概念。
我国现行的结构抗震设计，主要是以承载力为基础的设计，即用线弹性方法计算结构在小震作用下的内力、位移；用组合的内力验算构件截面，使结构具有一定的承载力；位移限值主要是使用阶段的要求，也是为了保护非结构构件；结构的延性和耗能能力是通过构造措施获得的。结构的计算分析方法基本上可以分为弹性方法和弹塑性方法。当前在建筑结构抗震设计和研究中广泛地采用底部剪力法和振型分解反应谱法等。这些方法没有考虑结构屈服之后的内力重分布。实际上结构在强震作用下往往处于非线性工作状态，弹性分析理论和设计方法不能精确地反映强震作用下结构的工作特性，让结构在强震作用下处在弹性工作状态下工作将造成材料的巨大浪费，是不经济的。随着人们认识的提高，结构的地震反应分析设计方法经过了两个文献的转变：(1)静力分析方法到动力分析方法的转变：(2)从线性分析方法到非线性分析方法的转变。其中动力分析方法就经过了从振型分解反应谱法到时程分析法、从线性分析到非线性分析、从确定性分析到非确定性分析的三个大的转变。作为一种简化实用近似方法，目前的推覆分析方法(Push―overAnalysis)受到众多学者的重视。它属于弹塑性静力分析，是进行结构在侧向力单调加载下的弹塑性分析。具体做法是在结构分析模型上施加按某种方式(研究中常用的有倒三角形、抛物线和均匀分布等侧向力分布方式)模拟地震水平惯性力作用的侧向力并逐步单调加大，使结构从弹性阶段开始，经历开裂、屈服直至达到预定的破坏状态甚至倒塌。这样可了解结构的内力、变形特性和能量耗散及其相互关系，塑性铰出现的顺序和位置，薄弱环节及可能的破坏机制。这种方法弥补了传统静力线性分析方法如底部剪力法、振型分解法等的不足并克服了动力时程分析方法过程中，计算工作量大的问题，仅用于近似评估结构抵御地震的能力。但是，传统的推覆分析方法基本上只适用于第一振型影响为主的多层规则结构，对于高层建筑或不规则的建筑，高阶振型的影响不容忽视，并且对于非对称结构，还必须考虑正、反侧反推覆的不同所带来的影响。此外推覆分析方法无法得知结构在特定强度地震作用下的结构反应和破坏情况，这限制了它在抗震性能设计中的使用。
抗震设计方法范文2
【关键词】建筑结构；抗震设计；方法；措施
中图分类号：U452.2+8 文献标识码：A 文章编号：
建筑结构抗震设计的好坏是建筑物能否取得良好抗震效果的前提，因此， 在进行抗震设计时，要根据理论分析，选择的结构布置和合理的材料运用，从多个方面慎重考虑，从而使高层建筑结构满足人们的使用要求，能够减轻甚至避免地震带来的危害。
一、建筑结构抗震设计方法
（一）抗震场地的选择
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。地震造成建筑物的破坏,除地震直接引起的结构破坏外,场地条件也是一个重要的原因。地震引起的地表错动与地裂,地基土的小均匀沉陷,滑坡和粉、砂土液化等。因此,应选择对建筑抗震有利的地段,应避开对抗震不利地段,如软弱场地土、易液化土、状态明显不均匀等地段;当无法避开时,应采取适当的抗震加强措施,应根据抗震设防类别、地基液化等级,分别采取加强地基和上部结构整体性和刚度、部分消除或全部消除地基液化沉陷的措施;当地基主要受力层范围内存在软弱粘性土层、新近填土和严重不均匀土层时,估计地震时地基不均匀沉降或其他不利影响,采用桩基、地基加固和加强基础和上部结构的处理措施;对于地震时可能导致滑移或地裂的场地,应采取相应的地基稳定措施。
（二）建筑结构体系的合理选择
建筑结构体系的合理选择是结构设计应考虑的一个重要问题,结构方案的选取是否合理,对安全性和经济性起决定的作用。具体而言,应注重以下几方面的设计:第一,结构体系应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。抗震设计的一个重要原则是结构应具有必要的赘余度和内力重分配的功能,即使地震中部分构件退出工作,其余构件仍能将竖向荷载承担下来,避免整体结构失效或失稳。第二,结构体系应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。在这过程中,竖向构件的布置,应尽量使竖向构件在垂直重力荷载作用下的压应力水平按近均匀;楼屋盖梁系的布置,应尽量使垂直重力荷载以最短的路径传递到竖向构件墙、柱上去;转换结构的布置,应尽量做到使上部结构竖向构件传来的垂直重力荷载通过转换层一次至多二次转换。与此同时,整体抗侧力结构体系也必须明确,抗侧力结构一由框架、剪力墙、简体、支撑等组成,它们宜尽量贯通连续,若它们沿竖向要有变化,则变化要缓慢均匀。第三,结构体系应具备必要的承载能力,良好的变形能力和消耗地震能量的能力。钢筋混凝土结构具有良好的塑性内力重分布能力,能较充分地发挥吸收和耗散地震能量的作用。第四,结构体系应具有合理的刚度和强度。宜具有合理的刚度和强度分布,避免因局部削弱或突变形成薄弱部位,产生过大的应力集中或塑性变形集中;框架结构设计应使节点基本不破坏,底层柱底的塑性铰宜晚形成,应当使梁、柱端的塑性铰出现得尽可能分散;对于可能出现的薄弱部位,应采取措施提高抗震能力。
（三）重视建筑平面布置的规则性
建筑的平、立面布置应符合抗震概念设计原则,宜采用规则的建筑设计方案,不应采用严重不规则的设计方案。抗震设计规范规定,对平面不规则或竖向不规则,或平面、竖向均不规则的建筑结构,应采用空间结构计算模型;对凹凸不规则或楼板局部不连续时,应采用符合楼板平面内的实际刚度变化的计算模型;对薄弱部位应乘以内力增大系数,应按规范有关规定进行弹塑性变形分析,并应对薄弱部位采取有效的抗震构造措施。在我国建筑中,结构的对称性主要指的是抗侧力主体结构的对称。对称的建筑如平面对称的简体框架结构、筒中筒结构、简体结构、框剪结构、剪力墙结构、框架结构等,一般比较容易实现结构的对称性。结构的规则性主要体现在以下四个方面:一是建筑主体抗侧力结构两个主轴方向的刚度要比较接近、变形特性要比较相近;二是建筑主体抗侧力结构沿竖向断面、构成变化比较均匀,不要突变;三是建筑主体抗侧力结构的平面布置,应注意同一主轴方向各片抗侧力结构刚度尽量均匀;四是建筑主体抗侧力结构的平面布置还应注意中央核心与周边结构的刚度协调均匀,保证主体结构具有较好的抗扭刚度,以避免建筑在地震或风的扭矩作用下产生过大的扭转变形,从而引起结构或非结构构件的破坏。可以说,重视建筑平面布置的规则性在建筑结构设计中相关重要,在实践中应高度重视这方面的规范。
二、提高建筑结构抗震能力的措施
（一）选址要科学合理
《中华人民共和国防震减灾法》规定，对于重大建设工程和可能发生严重次生灾害的建设工程，必须进行地震安全性评价；并根据地震安全性评价的结果，确定抗震设防要求，进行抗震设防。建筑物建造在软弱地基或可液化场地或临近地震断层，地震对场地的液化作用导致地基失效，建筑物倾斜而易于倒塌。务必重视社会经济系统的安全，规划时应注意避免导致地震次生灾害或使次生灾害限于局部。新设计建筑物时，要选择对抗震有利的地段，避开对建筑不利的地段，不应在危险地段建造各类工业与民用建筑。
（二）采用合理的结构形式
目前我国建筑常用结构形式有砖混结构、钢筋混凝土结构、钢-混凝土组合结构、钢结构。可根据不同的地区，不同设防烈度选择不同的结构形式。钢筋混凝土本身具有柔性，因而这种结构的建筑物变形能力好，承载能力高，一般来说抗震能力也强。在确定结构方案时，应根据建筑的功能要求和抗震要求进行合理选择。从抗震角度来说，结构的侧移度是选择结构体系时要考虑的重要因素，特别是对于高层建筑的设计，这一点起控制作用，随着多层和高层房屋高度的增加，结构在地震作用以及其他荷载作用下产生的水平位移迅速增大，要求结构的抗侧移刚度必须随之增大。而不同类型的钢筋混凝土结构体系，由于构件及其组成方式的不同和受力特点的不同，在抗侧移刚度方面有很大差别，他们具有各自不同的合理使用高度。
（三）切实提高设计质量
地震尤其是震级和烈度较高地震，危害性非常大，建筑物的抗震性能就显得尤为重要。目前我国抗震设计的目标是"小震不坏，大震不倒"。目前我国建筑结构设计水平还很低，大量的建筑所采用的建筑方案不是很合理，导致结构方案无法合理布置，增加材料用量，带来两个恶果：一是造价升高；二是自重增加，导致地震作用加大，从而进一步增加材料用量。其实，从建筑设计的角度出发，在正确的抗震理论指导下，依据合理的设计原则，同样可提高甚至保证建筑结构的安全可靠性。其原则包括：结构构件应具备足够大的承载能力；结构应具有足够大的刚度以减小地震作用下的扭转和位移；结构应具有足够大的延性和耗能能力，这一点对结构在强震作用下的安全性尤为重要。延性是指构件和结构屈服后，具有承载力不降低或基本不降低且有足够塑性变形能力的一种性能。延性大，说明塑性变形能力大，强度或承载力的降低缓慢，从而有足够大的能力吸收和耗散地震能量，避免结构倒塌。
总之，综合运用抗震原则，以提高承载力、刚度和延性为主导目标，多道防线刚柔结合，同时保证结构体型简单，结构受力和传力途径直接，整体结构与结构构件共同作用，如此一来就可以从设计上确保建筑结构在地震作用下的安全性。
【参考文献】
[1]蔡金兰.浅谈建筑中抗震设计理念的发展[J]. 价值工程. 2010(23)
[2]黄浙青,朱小德.浅谈结构设计中的抗震设计[J]. 科技创新导报. 2008(28)
抗震设计方法范文3
关键词：斜张桥 抗震 技术 设计
0 引言
斜张桥也称斜拉桥。用锚在塔上的多根斜向钢缆索吊住主梁的桥。斜张桥是第二次世界大战以后新发展起来的重要桥梁之一，因主梁为缆索多点悬吊，内力小，建筑高度低，施工方便，跨越能力大，现跨度已建到465米。可用于公路桥、铁路桥、城市桥、人行桥以及管造桥等。同时，现代斜张桥的抗震问题已受到关注，美国1978年建成的帕斯卡-开讷维克(Pasco-Kenewick)预应力混凝土斜张桥位于强震区，它是典型的三跨斜张桥。主梁在塔柱位置，无竖向支承，仅有侧向约束，锚固墩上，一端为固定支座，另一端设置伸缩缝。当遭遇超过抗震设计要求的纵向地面加速度的强烈地震时，设在固定支座上的钢杆就被剪断，此时主梁仅由拉索悬挂于塔上，在地震荷载作用下，主梁呈纵向悬浮状，在悬浮过程中消耗了能量，加大了振动周期，减小了结构的反应，这就是现在应用十分广泛的“悬浮体系”。它的减震作用是明显的，但结构的纵向位移也是相当可观的。这种设计构思很快被世界各国桥梁工程师接受，在我国地震地区大部分斜张桥都设计为悬浮体系。
1 桥梁抗震设计的总体思想
在以上各国的抗震规范中，其共同点是在强震情况下不容许出现坍塌，但一定程度的损坏是可以接受的，即我们所说的“大震不倒，中震可修”，AASHTO规范中定义了可接受的破坏程度，即指柱子中的挠曲屈服(没有剪力破坏)，而且此破坏必须是可以检测及修复的(在地面及水平线以上)，所有其它的破坏(指基础、桥台、剪力键、连接构造、支座、上部结构的梁及桥面板的破坏)都是不能接受的。这一定义被其它规范广泛采用，尤其在挠曲破坏的类型方面。然而一些规范放松了对位置的要求，特别是容许在桩身、桩排架、桥台台背翼墙处的屈服。对强震的定义，即使在AASHTO规范中都很模糊，但一般认为是475年一遇的地震可称为强震。在频繁出现但规模小得多的情况下，要求桥梁基本上保持弹性运营状态(无破坏)，对于这种状态没有特别的校核规定。
我国现行的桥梁抗震设计规范还很不完善，无论是铁路桥或公路桥，还是采用基于强度设防基础上的设计方法，即根据折减后的弹性地震反应进行抗震设计，而结构的延性要求没有明确规定，仅从墩柱的箍筋配筋率及构造方面提出要求，以保证结构的延性。因此对我国现行震规进行修订和补充，使其提高到一个新的先进水平已是刻不容缓。90年代初在上海南浦大桥的抗震设计中，首次提出了二水平的抗震设计方法。之后，用同样方法先后对20余座大桥、城市立交桥和城市高架桥进行了抗震研究，20余年来积累了很多科研成果，对桥梁抗震的设计思想也日趋成熟。在此基础上于1998年开始，范立础教授将正式主持“城市桥梁抗震设计规范”的制订工作。
减震和隔震设计思想是利用材料或装置的耗能性能，达到减小结构地震反应的目的，是一种经济有效的方法。近年来世界各国在结构的减隔震设计方面也做了很多研究，如弹性支座隔震体系是目前能采用的最简单的隔震方法，其中普通板式橡胶支座构造简单、性能稳定，已在桥梁上广泛应用，法国跨度320m的伯劳东纳(Brotonne)预应力混凝土斜张桥的两个塔墩顶上各用了12块橡胶支座，该桥已通车20年，使用情况良好。
2 斜张桥梁抗震设计方法
常用的结构抗震设计方法有震度法和动态分析法两种，动态分析法中又包括反应谱法和时程分析法。
动态分析法比震度法有了较大的改进，它同时考虑了地面运动和结构的动力特性。其中反应谱方法中一个重要概念是动力放大系数，或称标准化反应谱。其定义为：β(ω，ξ)=|U+Ug|max/Ug，max
抗震设计方法范文4
【关键词】抗震设计；整体性；结构布置；轻质材料
砖混结构中承重墙体采用烧结砖或者其它块体材料，楼盖采用钢筋混凝土梁板。这种结构形式广泛应用于我国中小城市，适用于多层住宅、公寓以及中小医院病房楼等建筑类型。
1.砖混结构特点
在砖混结构中，墙体承受着楼盖传来的竖向荷载。目前我国烧结砖和其它承重块材的生产和加工工艺都非常成熟，产品具有较高的强度，可以承受楼盖传来的恒载和楼面活荷载。砖混结构面临的主要问题是抗震能力较差，块材和砂浆均为脆性材料，在地震作用下，墙体承受很大的水平作用力，但却缺乏足够的延性，无法有效消耗地震能量，墙体一旦发生破坏，造成的后果往往非常严重。要想使墙体能够有效抵御地震作用，需要墙体具有很高的强度才可以，而墙体中的砂浆强度较低，对块材的粘结力有限，在遇到高烈度地震作用时容易破坏。
2.影响砖混结构抗震性能的因素
要做好建筑结构抗震设计工作，需要进行合理的结构布置，增强建筑物整体性，减小地震作用，进行构件的抗震验算以及做好抗震构造措施。
2.1结构布置
建筑设计人员在方案设计阶段要有抗震的概念，尤其是对于住宅，平面布置的合理性非常重要，建筑设计师进行平面布置时往往侧重于户型的要求，从满足使用功能角度考虑问题，而对结构问题考虑较少。如果建筑方案中墙体零散，分布不合理，结构也就无法具有良好的抗震性能，所以 对于砖混结构的设计来说，建筑与结构设计人员应尽早做好沟通工作。
合理的结构布置，可以让建筑物具有良好的抗震能力。砖混结构中墙体是抵抗地震作用的主要构件。其承重方案包括横墙承重、纵墙承重以及纵横墙共同承重。优先采用纵横墙共同承重的结构体系，地震作用的传递是通过楼板进行的，纵横墙共同承重意味着两个方向的墙体均能够承担地震作用。由于使用功能的要求，纵向墙体上会有较多门窗洞口，洞口的存在会破坏墙体的完整性，抗震能力受到削弱。横墙数量通常较多，且开洞较少，墙体完整性好，抗震能力一般能够满足要求。所以提高砖混结构的抗震能力主要是提高纵向墙体的抗震能力。建筑立面减少凹进凸出，使纵墙尽量沿轴线布置，避免错位，墙体洞口尺寸要有限制，避免为追求时尚开过大的门窗洞口。横向墙体的布置也要注意尽量规则对称，墙体的间距不要过大。建筑物整体形状不规则时设置抗震缝，对结构进行合理划分，以便形成不同的抗震单元。
2.2建筑物自重
要提高建筑物的抗震能力，应想办法减少结构承受的地震作用。在抗震设防烈度不变的情况下，地震作用发生时，建筑物承受的作用力随着建筑物自身重量的增大而增大。减少地震作用可从减轻建筑物自身重量入手。可选取轻质的墙体材料，比如烧结多孔砖和空心砖，这种类型的块材重量轻而强度较高。控制建筑物的高度和楼层数量也是减轻建筑重量的有效措施。不同抗震设防烈度下，砖混结构房屋的最高层数和最大高度在抗震设计规范中均有明确的规定，限定了结构的这两个指标，就控制了建筑物的体量，也就把地震作用限制在一定范围之内了，在此基础上再提高墙体的抗震能力，就可以有效抵抗地震作用。
2.3结构整体性
建筑结构整体性的好坏对房屋抗震性能影响很大。传统的砖混结构整体性较差。唐山地震后，在承重墙体中设置构造柱和圈梁成为普遍做法，借助于构造柱和圈梁的约束，结构的整体性有很大程度提高。我们可以从相关的资料中看到，按照规范规定合理设置了圈梁和构造柱的砖混结构在2008年汶川地震中表现出了较好的抗震性能。构造柱和圈梁的设置会在一定程度上提高工程造价，不同抗震条件下有不同的布置要求，需要精心考虑合理布置。
现浇楼板整体性好于预制楼板，在平面内刚度可以看作无限大，能够将地震作用有效传递到承重墙体，在抗震设防区应优先采用现浇梁板体系。另外，规范中的构造措施是有效抗震手段，结构设计时必须要严格遵守。
进行抗震验算是保证结构抗震能力的重要手段。选取合理的计算分析软件，合理设置参数，进行抗震验算，并对验算结果进行正确的分析判断，结构构件的抗震能力必须要超过其所承受的地震作用。
3.墙体抗震承载力不足解决方法
抗震验算时经常会遇到结构构件承载力不足的问题，在不同情况可以分别采取以下措施解决。
提高砂浆强度等级可以提高砂浆本身强度，并增强块材之间的粘结力，提高墙体整体性，抗震能力提高。但是要注意砂浆强度不能盲目提高，一般情况下最高采用M10强度等级的砂浆，更高强度的砂浆在提高墙体抗震能力方面作用有限。
砖混结构房屋抗震承载力不足主要发生在底部楼层，这种情况下可以适当加厚墙体，能够提高抗震能力。采用配筋砌体也是一种有效措施。配筋砌体包括设置构造柱以及在水平灰缝中铺设钢筋网片等措施。构造柱除按照构造要求设置外，对于部分抗震能力不足的墙体，可在墙体适当位置增设构造柱，所需构造柱截面尺寸以及配筋量按照配筋砌体计算确定。
采用现浇楼盖的砖混房屋结构，地震作用在墙体中的分配是根据各墙体刚度大小进行的。部分墙体长度较大，其刚度在结构总刚度中所占比重大，承受的地震作用也较大，墙体容易破坏。此时可以采取措施降低该墙体刚度，使地震作用在各墙体中重新分配。如果建筑设计中确实需要该较长墙体，可以在墙体中适当位置开设结构洞口，削弱墙体刚度，从而可以减小该墙体承受的地震作用。所设置的结构洞口可在承重墙体砌筑完成后用轻质块材填充。
结束语
砖混结构通常用于多层建筑，随着经济的发展，在大中城市用的越来越少，但是在我国城镇化建设的过程中，仍然会有较多的应用。结构设计人员需要全面了解砖混结构的特点，掌握好抗震设计方法，才能够做好砖混结构的抗震设计工作。
参考文献
[1]《砌体结构设计规范》中国建筑工业出版社2011
[2]《建筑抗震设计规范》中国建筑工业出版社2010
抗震设计方法范文5
关键词：抗震设计，Push-over
Abstract: mainly wrote the seismic design of the Push-over analysis method to solve the existing problems and measures
Keywords: seismic design, Push-over
中图分类号： TU352.1+1 文献标识码：A 文章编号：
前言：Push-over analysis静力弹塑性分析，它是相对于动力弹塑性分析（弹塑性时程分析）的另外一种结构弹塑性分析方法。
在罕遇地震作用下，抗震结构会部分进入塑性状态，而弹性分析不能预测屈服后内力和变形的分布，必须进行弹塑性分析，才能知道结构的弹塑性变形能力，检验结构是否满足大震作用下的功能要求。
Push-over分析方法较弹塑性动力分析，易于为工程设计人员所掌握。这种方法既可得到有用的静力分析结果，又可很方便地利用其得到的层剪力―层间位移骨架曲线进行动力时程分析。Push-over分析方法在现阶段是可行的、而且在定量分析上是具有积极意义的，在应用过程中也会逐步完善。新的抗震规范已经明确的提出采用Push-over分析方法进行大震下的弹塑性变形验算。
关于Push-over分析方法的研究和工程实例已经很多，但由于其本身计算假定的局限性，有很多问题尚未解决，有很多结构形式也并不适用于Push-over方法进行分析。如果盲目的采用Push-over方法进行设计，会产生较大隐患。本文从Push-over原理出发，对一些Push-over分析中容易产生的问题做一简单介绍，希望引起设计者的重视。
1、几种Push-over分析方法的适用范围
Push-over分析中有两个关键的环节：结构目标位移的确定、水平荷载模式的选择。这些将直接影响静力弹塑性分析方法对结构抗震性能的评估结果。而目前各种Push-over分析方法的不同，也主要集中于这两个方面。主要的分析方法有等效单自由度时程分析、能力谱法、适应谱法。
能力谱方法分析时，必须进行等效单自由度的过程和等效线性化的过程。多自由度体系等效成单自由度体系的过程中，意味着结构响应仅有结构的第一振型控制，而且在整个地震反应过程中，不管结构的变形大小，振型向量保持不变。对于较低的结构且塑性变形不是很大的情况下，该假设还可以成立，对于高层结构塑性发展比较大，高振型的成分占的比例很大，这种假设引起的误差将会很大。另外在能力谱方法中，将非线性结构用一系列线性体系来代替，以求得修正的阻尼比，进而求需求曲线，这部分等效关系也会引起一定的误差。为了满足工程设计需要的精度，仍需经过进一步的修正。
基于Push-over的等效单自由度时程分析方法虽然回避了等效线性化的问题，但等效单自由度的问题同样存在。进行等效单自由度弹塑性时程分析时，必然涉及到地震波的选择问题。输入地震波应能反映场地的近、中、远地震环境，应能反映场地的主要特征。作为输入地震波，应以修改的实际地震波为主，人造地震波为补充。在进行结果统计或组合时，可以从这些地震波可能发生的概率入手，综合评定结构的目标位移。
适应谱Push-over方法本质上是一种适应性调整水平力分布的方法。每一步施加的荷载增量都是基于结构瞬时的动力特性。只要有某一层或某几层达到屈服，就需要修正刚度，重复以上的反应谱分析。即使对于强度或刚度分布不均匀的结构，这样的加载模式也可以合理地反映出结构在各瞬间的反应特性。而且这一方法考虑了多振型的组合，因而给出的惯性力的分布形式是可信的，该方法不需要进行一系列的等效过程，所得到的是多自由度体系的能力曲线，但所用到的荷载特征是基于弹性反应谱的，这同样是这种方法的不足之处，而且这种适应性调整水平力分布的方法，它的工作量比固定分布的工作量自然会加大很多。
2、需要进一步讨论的问题
2.1水平荷载形式的选择
结构在地震过程中经受的地震作用是不规则变化的，特别是结构构件屈服后，地震作用更复杂。静力弹塑性分析的结果在很大程度上与所选择的水平荷载分布模式有关。
通常采用固定分布的形式。按照我国结构抗震规范的观点，均匀分布只适用于刚度相对较大的少数结构体系;倒三角形分布适用于以第一振型为主的结构体系，但在结构的顶部几层需加大侧向力作用。较为合理的水平荷载加载模式应当是在建筑底部采用倒三角形加载模式，而在建筑顶部选幂级数加载模式。
2.2、结构的弹塑性计算模型
2.2.1、变轴力双向受弯RC柱的恢复力骨架曲线
结构力学模型如果采用二维模型，进行Push-over分析已没有多大问题，但对于不规则的结构，二维模型不能反映由于偏心等造成的扭转，会低估结构反应，所以要进行三维模型的分析。在Push-over分析中，因为需要判断构件是否进入了塑性阶段，所以在三维模型中还存在许多问题。由于双向偏心受力的柱子，它的M-N关系是一个三维曲面，这个曲面的方程如何确定就是应用中必须回答的问题。
2.2.2、剪力墙的计算模型
剪力墙非线性的研究和模拟是较困难的。目前提出的几种剪力墙模型，在结构静力弹塑性分析中，问题较多。剪力墙的计算模型应该能反应弯、剪、压的共同作用，自由度和运算量足够小，可用于结构在水平力作用下的弹塑性分析；此外，目前的剪力墙模型计算结果都存在刚度偏大的问题。
2.2.3、非线性下降段的计算处理
用混凝土应力-应变关系计算结构构件截面的弯矩-曲率关系，通过弯矩-曲率关系计算结构基底剪力-顶点位移、层剪力-层间位移关系时，都会遇到下降段的负刚度问题。如果不能解决静力弹塑性分析中的负刚度问题，得到的能力曲线的基底剪力或层剪力是随着顶点位移或层间位移的增大而增大，并不能反映结构的实际承载能力和屈服后变形能力。目前虽然在处理非线性下降段有很多算法，比如位移控制法、硬化刚度法等，特别是弧长法在很多程序中应用很广。但在实际的静力弹塑性分析中，负刚度的处理问题仍然难度很大。
2.3、弹塑性反应谱的建立和等效阻尼比的问题
能力谱方法中得到需求曲线的方法有两种，一是直接建立不同延性比的弹塑性Sa-Sd反应谱曲线，另外一种是使用等效阻尼比的弹性Sa-Sd谱曲线，以此来反应结构的弹塑性。
对于第一种方法，国外一些学者建立了不同延性比的弹塑性Sa-Sd反应谱曲线，但这些谱未反应中国的地震地面运动的特性，因此有必要建立中国自己的弹塑性Sa-Sd反应谱曲线。
对于等效阻尼比的问题，也没有完成成熟。结构构件屈服后进入塑性，构件滞回耗能的滞回阻尼可以用等效粘滞阻尼比来表示。阻尼比的增大减小了结构的地震响应，也就是减小了结构的需求。构件滞回耗能的大小与构件的弹塑性位移即延性比有关，还与滞回环的饱满程度有关，而主要的影响因素还是构件的纵向配筋、轴压比以及配箍特征值等。建立构件、结构的滞回耗能与等效阻尼比的关系，也是值得进一步深化研究的问题。
抗震设计方法范文6
Abstract: The high-rise buildings seismic methods has been the focus of the architectural design, the development of the theory of shallow high-rise building, the architecture of the seismic necessary theoretical analysis, and to explore the high-rise building design idea, method, thus the seismic measures must be taken. Avoid brittle failure problems occurred in high-rise buildings, improve the ductility of the component and seismic performance.
Key Words: high building seismic design method measures
中图分类号：[TU208.3]文献标识码：A 文章编号：
引言 现在社会高速发展，城市里不断兴建越来越高的建筑，就对我们的高层设计不断提出了更高的要求。结构工程师按抗震设计规范要求进行结构分析与设计，其目标是希望使所设计的结构在强度、刚度、延性及耗能能力等方面达到最佳，从而经济地实现“小震不坏，中震可修，大震不倒”的目的。但是，由于地震作用是一种随机性很强的循环、往复荷载，建筑物的地震破坏机理又十分复杂，存在着许多模糊和不确定因素，在结构内力分析方面，由于未能充分考虑结构的空间作用、非弹性性质、材料时效、阻尼变化等多种因素，计算方法还很不完善，单靠微观的数学力学计算还很难使建筑结构在遭遇地震时真正确保具有良好的抗震能力。 1 高层建筑抗震结构设计的基本原则 1.1 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①结构构件应遵守“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件、强底层柱(墙)”的原则。②对可能造成结构的相对薄弱部位，应采取措施提高抗震能力。③承受竖向荷载的主要构件不宜作为主要耗能构件。 1.2 尽可能设置多道抗震防线①一个抗震结构体系应由若干个延性较好的分体系组成，并由延性较好的结构构件连接协同工作。例如框架―剪力墙结构由延性框架和剪力墙两个分体组成，双肢或多肢剪力墙体系组成。②强烈地震之后往往伴随多次余震，如只有一道防线，则在第一次破坏后再遭余震，将会因损伤积累导致倒塌。抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部冗余度，有意识地建立一系列分布的屈服区，主要耗能构件应有较高的延性和适当刚度，以使结构能吸收和耗散大量的地震能量，提高结构抗震性能，避免大震时倒塌。③适当处理结构构件的强弱关系，同一楼层内宜使主要耗能构件屈服后，其他抗侧力构件仍处于弹性阶段，使“有效屈服”保持较长阶段，保证结构的延性和抗倒塌能力。④在抗震设计中某一部分结构设计超强，可能造成结构的其他部位相对薄弱，因此在设计中不合理的加强以及在施工中以大带小，改变抗侧力构件配筋的做法，都需要慎重考虑。 1.3 对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高其抗震能力①构件在强烈地震下不存在强度安全储备，构件的实际承载能力分析是判断薄弱部位的基础。②要使楼层(部位)的实际承载能力和设计计算的弹性受力的比值在总体上保持一个相对均匀的变化，一旦楼层(部位)的比值有突变时，会由于塑性内力重分布导致塑性变形的集中。③要防止在局部上加强而忽视了整个结构各部位刚度、承载力的协调。④在抗震设计中有意识、有目的地控制薄弱层(部位)，使之有足够的变形能力又不使薄弱层发生转移，这是提高结构总体抗震性能的有效手段。 2 高层建筑抗震设计常见的问题 在高层建筑的建设中，其中最主要的问题是对它的抗震问题的研究，其中又以中短柱问题为最主要的问题。现在首先介绍一下抗震设计中常见的一些问题。 2.1 缺乏岩土工程勘察资料或资料不全。有的在扩初设计阶段还缺建筑场地岩土工程的勘察资料，有的在扩初设计会审之后就直接进入了施工图设计，有的在规划设计或方案设计会审后就直接进入了施工图设计。无岩土工程勘察资料，设计缺少了必要的依据。 2.2 结构的平面布置。外形不规则、不对称、凹凸变化尺度大、形心质心偏心大，同一结构单元内，结构平面形状和刚度不均匀不对称，平面长度过长等2.3 一个结构单元内采用两种不同的结构受力体系。如一半采用砌体承重，而另一半或局部采用全框架承重或排架承重；底框砖房中一半为底框，而另一半为砖墙落地承重，这种情况常发现在平面纵轴与街道轴线相交的住宅，其底层为商店，设计成一半为底框砖房(有的为二层底框)，而另一半为砖墙落地自承，造成平面刚度和竖向刚度二者都产生突变，对抗震十分不利。 2.4 底框砖房超高超层。如2006年，对某设计单位作的一次专题普查，发现有69幢底框砖房超高超层。新项目亦普遍存在此现象，2009块住宅竣工交付使用验收中发现有三幢底框砖房超高超层，甚至有超三层的。 2.5 抗震设防标准掌握不当。有一些项目擅自提高了设防标准，按照《建筑抗震设防分类标准(GB 50223-2008)属六度设防的，但设计中提高了一度,按7度设防构造，提高了建筑抗震设防标准，将会增加工程投资；有的项目严格应按七度采取抗震措施的，但设计中又按六度设防，减低了抗震设防标准，不利抗震。
2.6 结构的竖向布置。在高层建筑中，竖向体型有过大的外挑和内收，立面收进部分的尺寸比值B1/B不满足≥0.75的要求。 2.7 抗震构造柱布置不当。如外墙转角处，大厅四角未设构造柱或构造柱不成对设置；以构造柱代替砖墙承重；山墙与纵墙交接处不设抗震构造柱；过多设置抗震构造柱等。 2.8 框架结构砌体填充墙抗震构造措施不到位。砌体护墙砌筑在框架柱外又没有设置抗震构造柱，框架间砌体填充墙高度长度超过规范规定要求又没有采取相应构造措施。 2.9 结构其他问题。有的底层无横向落地抗震墙，全部为框支或落地墙间距超长；有的仅北侧纵墙落地，南侧全为柱子，造成南北刚度不均；有的底层作汽车库，设计时横墙都落地，但纵墙不落地，变成了纵向框支；还有的底框和内框砌体住宅采用大空间灵活隔断设计，其中几乎很少有纵墙。不少地方都采用钢筋混凝土内柱来承重以代替砖墙承重，实际上将砖混结构演变为内框架结构，这比底框砖房还不利，因内框砖房的层数、总高度控制比底框砖房更严，因此存在着严重抗震隐患。更为严重的是这种情况并未引起目前大多数结构工程师的重视。 2.10 平面布局的刚度不均。抗震设计要求建筑的平、立面布置宜规正、对称，建筑的质量分布和刚度变化宜均匀，否则应考虑其不利影响。但有的平面设计存在严重的不对称：一边进深大，一边进深小；一边设计大开间，一边为小房间；一边墙落地承重，一边又为柱承重。平面形状采用L、π形不规则平面等，造成了纵向刚度不均，而底层作为汽车库的住宅，一侧为进出车需要，取消全部外纵墙，另一侧不需进出车辆，因而墙直接落地，造成横向刚度不均。这些都对抗震极为不利。 2.11 防震缝设置。对于高层建筑存在下列三种情况时，宜设防震缝：①平面各项尺寸超过《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程中表2.2.3的限值而无加强措施；②房屋有较大错层；③各部分结构的刚度或荷载相差悬殊而又未采取有效措施；但有的竟未采取任何抗震措施又未设防震缝。 2.12 结构抗震等级掌握不准。有的提高了，而有的又降低了，主要是对场地土类型、结构类型、建筑高度、设防烈度等因素综合评定不准造成。 上述这些问题的存在，倘若不能得到改正，势必对建筑物的安全带来隐患。上述这些问题的存在，倘若不能得到改正，势必对建筑物的安全带来隐患。上述这些问题的原因是多方面的，有认识方面的原因有计划经济向市场经济转化过程中出现的原因，有设计人员忽视了抗震概念设计方面的原因(未能从整体、全局上把握好)，有法律建设方面的原因(在工程抗震设防管理方面缺乏国家政府法律依据，特别是处罚方面)，通过这些问题来研究中短柱的问题。
最后，高层抗震设计是一个复杂的体系，需要多方面考虑，多方面设防。
参考文献: [1]《建筑抗震设计规范》(CB5011-2010)
[2] 《高层建筑混凝土结构设计规程》(JGJ3-2010)
