结构抗震概念设计论文范文第1篇
【摘要】面对当今世界自然灾害发生频率不断提高的事实，能够有效的提高房屋使用的建筑结构抗震能力，就显得十分的重要。由于亚欧、亚非板块的不断移动， 现阶段在世界各地发生的地震现象已经数不胜数，所以，为了提高人们的生存安全程度，将房屋的建造设计合理的应用抗震结构设计，将有助于提升房屋建筑的抗震性能，使其在使用的时候能够在一定程度上地域地震的威胁，为人们的生命求救提供一定的时间，是公民在最短的时间内能够得到保证生命安全的时间。可见，在房屋建筑结构中应用抗震结构设计是多么的重要。
【关键词】抗震设计 房屋建筑 结构设计
一、建筑结构抗震的重要性
在建筑结构中应用抗震结构的设计，首先能够保证人员的生命安全，为内部人员的逃生以及求救争取宝贵的时间；其次，强化了建筑结构的设计，增加了建筑结构的抗震性，也将是建筑结构的使用寿命得到提升，使其利用价值得到不同程度的飞跃。建筑的基本功能是供人们居住，随后才是审美价值的体现。就建筑的基本功能来说，其能够供人居住的首要前提是安全，包括使用安全以及建筑物自身的安全。也就是说，建筑物只有在保证了自身安全的前提之下，才能够供人们使用。因此，在建筑物的设计和建设过程中，往往需要对影响建筑安全性的因素作全方位考虑。地震作为一种不可预知的自然灾害，其对建筑物安全性能的影响极大。而建筑物的安全一旦遭受威胁，必然会出现倒塌事件，从而砸伤和掩埋生命，给人们带来物质和精神上的双重损失。因此，建筑物在建设初期就必须做好抗震的准备工作，从根本上确保人们的生命和财产安全。
二、房屋建筑结构设计中抗震设计需要遵循的基础性原则
为保障房屋建筑结构抗震设计质量，保证抗震设计方案的可操作性与可行性，要求在抗震设计中遵循以下基础性原则：
（一）确保建筑结构构件其性能符合设计要求在进行房屋建筑结构设计时，需要确保建筑结构构件的刚度、承载能力、延性、稳定性等属性参数可以满足抗震的基本要求。结构构件设计时，需要依据墙柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件的基本设计原则。在结构构件设计过程中，可能存在着构件薄弱问题，为此，需要采取措施提高其抗震能力，例如调整地震力系数。
（二）确保建筑结构设置抗震防线数量抗震结构体系是由若干具备一定延性的分体系构成，通过应用具备延性的结构构件进行分体系连接，从而实现抗震结构体系构建。如在该建筑工程中，其建筑为框剪结构，框剪结构是由延性框架与剪力墙两大分体部分构成，由多肢剪力墙体系组成。在出现地震后，多会伴随发生多次余震，如在建筑结构中仅仅设计有一道抗震防线，则该住宅建筑在经过第一次地震破坏影响后，还需要承受余震带来的损害，通过损伤积累，最终引起建筑物承载力不足，抗震能力丧失最终倒塌。
（三）确保房屋建筑结构构件强弱关系处理的科学性在房屋建筑结构抗震设计中，需要针对构件强弱关系进行科学化处理。在楼层内其耗能构件出现屈服后，剩余抗测力构件则仍处于弹性阶段，这种处理方式，能够确保有效屈服保持较长阶段，提高建筑结构抗倒塌能力与延性能力。如抗震设计中存在着部分构件超强，则会导致其他构件相对薄弱，为此，应科学处理构件强弱关系，保障建筑结构抗震性能。该住宅建筑在进行抗震设计时，综合考虑住宅建筑区域条件，考虑建筑工程实现，遵循抗震设计基础性原则，保障了住宅建筑抗震设计效果。
三、抗震设计在房屋建筑结构设计中的应用
房屋建筑的结构设计在整个房屋建筑施工中造价比重较大，建筑的结构设计中心理念在于\"实用、经济和安全\"，抗震设计在房屋建筑结构设计中的应用基于这一中心理念而产生。由于地震的不确定性和破坏性特点，因此在房屋建筑结构设计中应用抗震设计体现了设计的安全概念以及对自然灾害的预防措施。下面笔者从提高房屋建筑结构的抗震力和降低地震作用对房屋建筑的影响几个方面论述抗震设计在房屋建筑结构设计中的应用。
（一）提高房屋建筑结构的抗震力。出于对建筑结构抗震功能的保证，在房屋建筑结构设计中要特别注意做到以下几点：a.在房屋建筑结构设计中要考虑地基的稳定性因素，挑选对抗震有益的地基，防止地基变形影响抗震功能；b.同一房屋建筑结构单元要设计在性质一样的地基上，要把地基最大潜力融入房屋建筑的结构设计，有利于发挥地基的抗震功能；c.房屋建筑结构设计尽量做到规则、 对称，以降低地震作用导致的房屋建筑变形度以及避免地震作用力集中导致房屋建筑扭曲的状况发生；d.房屋建筑的整体结构设计中要多加几道抵抗防线，以提高房屋建筑结构的抗震力，同时建筑结构受力设计要明确，防止存在建筑结构局部薄弱；e.最大程度的减少房屋建筑结构自身重量，从而减小房屋建筑对地基的压力，达到缓解地震冲击作用对建筑体的影响力；f.注重房屋建筑结构空间的统一性，在房屋建筑结构的平面上强化连接，建筑的竖向结构刚度要达到能支撑整个建筑重力。
（二）降低地震作用对房屋建筑的影响。现最被工程界认可的一个办法是在建筑基础与建筑的主体部分之间加设一个隔震层，有的设计师在建筑物的顶端部分加设一个\"反摆\"。此反摆的作用是能够在地震时使建筑物的位移方向相反，由于建筑物在地震时受到震动使得阻尼作用加大，降低了加速度，降低地震的作用。根据试验得知，如果对\"反摆\"设置合理，那么对降低地震作用的概率可达 65%， 也能最大限度地减少建筑物内的物品受损程度。这一方式在国内外正被广泛地研究，并应用到了实际的工程建筑中，不负众望地取得了较好的成效。
（三）设防标准。我国明确规定，建筑的使用价值被区分成 4 个类别：甲乙丙丁。甲类和乙类建筑：当抗震设防的烈度是6度～8度时，应该符合本地的抗震设防再高1度；丙类建筑：丙类建筑的抗震措施以及抗震作用都应该要符合本地的抗震设防要求；丁类建筑：在通常情况之下，地震措施可以相对于本地抗震设防的要求适度降低，但地震作用必须符合本地的抗震設防要求。
（四）保证建筑的刚度。在建筑结构的设计过程中，合理地设计和确定建筑物的刚度非常重要。因此首先要考虑到的是采用大量的钢筋混凝土。主要是在已有的钢筋混凝土之上使用\"钢结构\"对其进行进一步加层加固。加固分为两种情况：a.如果所需要进行加层的建筑结构的体系是钢结构， 而国家规定：上部是钢结构、 下部是钢筋混凝土两种不同的体系结构是不符合抗震规范的。因为上下两部分结构的刚度以及阻尼比不一样，是属于不合理的设计。b.假设屋盖的部分是采用钢结构，而钢筋混凝土仍然是作为整个建筑结构的抗侧力的主要体系，则必须根据相关的规定进行抗震设计。
表1 按建筑类别和场地类别调整后的抗震措施（强度）
建筑类型
场地类型
设计基本地震加速度/g
0.05
0.10
0.15
甲、乙类
I～IV
7
8
8
丙类
I～IV
6
7
7
丁类
I～IV
6
7
7
需要注意的是建筑结构刚度一旦过硬，那么在地震时建筑结构所需要承受的地震作用就大，则后果严重，并且会对建筑材料造成大量的浪费；而如若建筑结构刚度过柔，那么在地震时建筑结构会过大的变形，影响到建筑的本身的强度以及正常使用功能。
（五） 把握建筑本身的抗震性能。抗震设计在房屋建筑设计中的应用主要是为了能够保证人类的生命安全及财产安全。根据抗震设计原则进行设计的大部分建筑基本都可以在地震作用下保证人类的生命安全。但是近些年来，由于美国、中国、日本等等许多国家相继发生\"破坏性地震\"，这些都不是传统的抗震设计思想所能够解决的。因此许多国家都开始深刻地反思当前抗震思想在房屋建筑设计中的应用方法。
抗震设计是根据地区的实际震害以及以往的工程经验所构成的基本设计原则 --\"小震时不能破坏建筑、中震时建筑可以维护加固、大震时建筑不倒\"。因为对于融入抗震设计的房屋建筑设计而言，抗震概念设计的正确性远远大于数值计算的正确性。房屋建筑在开始建设前会灵活地根据抗震原则对建筑地区进行实地勘察，主要勘察内容是建筑结构在发生地震时的整体反应以及预估将会被破坏的机制，这些都需要在建筑建设前仔细勘察，以便能够更好地提高建筑本身的抗震性能。
四、結束语
综上所述，在房屋的建设中，注重房屋建筑结构的抗震性能设计，对房屋的整体建造的影响是十分巨大的。完善房屋建筑的抗震设计以及抗震结构的施工调整，使建筑物具备真正的抗震能力，这是当代建筑产业发展中所必须重视的重要环节。
参考文献：
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[4] 马弯.浅谈房屋结构抗震设计[J].才智，2013（6）：183.
结构抗震概念设计论文范文第2篇
摘要：我国由于幅员辽阔，许多地方都非常容易发生地震，因此，在工程建设当中，加强工程结构的抗震性设计是工程师在设计时主要考虑的问题之一。特别是近年来我国的工程建设脚步逐渐加快，为了应付日益频繁的地震灾害，必须要使建筑结构具有非常高的震能力，减少地震带来的损失。本文从抗震性在工程结构设计中应用的背景及表现等方面，探讨加强工程结构抗震性能的相关措施。
关键字：抗震性；工程结构；结构设计
近年来我国饱受地震灾难所带来的伤害，不管是多年前的唐山大地震还是近年来的汶川地震、玉树地震以及雅安地震，都对我国的经济发展以及人民的正常生活带来了难以磨灭的恶劣影响。因此，在当今的工程建设当中，更要加大建筑结构防震能力的提升力度，使我国的地震灾害所带来的影响能够控制在一个很小的范围之内。
一、我国抗震性在工程结构设计中的应用现状
一直以来，我国就比较重视工程结构的抗震性能，在工程建设过程中最首要考虑的要求就是要保持建筑结构的牢固，只有牢固的结构才能抵抗高强度的地震影响。为了减小地震带来的危害，我国的许多建筑在修建之前，施工人员都会对地基进行仔细的勘察，查看建筑区域是否适合抗震，能否起到很好的抗震效果。并且随着科技的发展，我国在工程建设时加大了钢筋混凝土结构的使用范围，在现代的建筑当中，已经形成了以钢筋混凝土结构为主，以钢结构以及砌体结构为辅的建筑结构组成，在很大程度上提升了我国建筑的整体抗震性能。
但从横向的角度来看，我国工程结构中的抗震性设计应用依然处在较为落后的水平，与日本等有着丰富抗震设计经验的国家相比，我国在抗震设计上还存在着许多的不足。一些设计师在设计时考虑到了建筑的抗震性，但却没有根据实际情况进行合理的结构设计，比如抗震墙的质量不合格以及分布不合理造成建筑抗震系数降低，或者建筑地形的高低不平情况没有得到妥善处理从而造成了建筑承重能力的减弱。
二、几种常见的工程结构中的抗震性特点
目前城市中主要的建筑类型按照建筑材料来划分可以分为三类，分别是砖混建筑结构、钢筋混凝土建筑结构以及钢建筑结构三种类型，其中数量最多，占据城市建筑的主导地位的结构类型为钢筋混凝土结构，而钢结构则是加强建筑稳定与牢固性的一种结构类型。这三种工程结构类型具有各自不同的抗震性特点，需要在行抗震设计的时候区别对待。
（一）砖混建筑结构中的抗震性设计应用
砖混结构是我国比较传统的一种结构类型，拥有较为深厚的建筑底蕴，是我国城市边缘地带以及乡村地区应用得最为广泛的一种结构类型。砖混建筑结构主要用在建筑高度较低的情况下，对建筑的承重能力要求并不是很高，并且建筑材料廉价，施工过程较为简单，得到了许多小型建筑设计的广泛使用。但砖混结构由于本身的建筑材料所影响，其抗震性能一般很难达到非常高的水平，是在遭遇强烈地震的时候最容易倒塌的一种工程结构。
（二）钢筋混凝土结构中的抗震设计应用
作为城市建筑中最主要的一种结构类型，钢筋混凝土结构具有非常多的优点，比如说空间布局设计灵活、容易节省材料、建筑重量较小、承压能力较强，能够降低冲击力等特点都使得钢筋混凝土结构成为了许多设计师的工程结构设计首选。钢筋混凝土结构的抗震性设计主要体现在框架结构以及混凝土剪力墙体上面，当发生地震时，建筑所受到的主要冲击力都是依靠框架结构以及混凝土剪力墙体来承受。因此，在建筑的设计阶段，要尤其注意对钢筋混凝土的质量的要求，保证框架结构和剪力墙结构能够具有非常强的承压及抗剪能力，能够抵抗一定等级地震的冲击力。目前我国采用钢筋混凝土结构进行合理设计的建筑，几乎都具有六级以上地震强度的承受能力，在一定程度上防范了地震带来的危害。
（三）钢建筑结构中的抗震性设计应用
随着现代建筑行业的发展进步，钢结构的应用越来越普遍，许多建筑为了达到较高的强度要求，就会选择钢结构。钢建筑结构的主要建筑材料就是钢筋以及不同类型的钢材料，这种结构在承压方面表现得非常出色。因此，通常情况下，钢建筑结构所能承受的地震强度要远远高于传统的砖混结构以及钢筋混凝土结构，是一些水平跨度大的超高建筑设计首选的结构类型。同时，要保证钢建筑结构的抗震性能，就必须要增强铆接、焊接等部位的稳定性，平衡节点的应力强度，使建筑不会出现由平面外弯曲造成的结构破坏情况。
三、加强工程结构抗震性设计的几点建议
从不同建筑结构类型的抗震性设计表现可以看出，要保证工程结构的抗震性能，就必须要从建筑的承压部位入手，增强承压部位的承受能力，才能够在最大程度上使建筑达到预期的抗震要求。因此，要加强工程结构的抗震性设计，可以从建筑中主要的承压部位入手，增加承压部位的抗震强度。
（一）抗震柱的强度设计
抗震柱是很多建筑中影响其抗震能力最关键的因素，抗震柱的设计不合理往往会影响到整个建筑的抗震性能。增加抗震柱的强度的设计思路有许多种，但最可行的设计思路主要有两种类型，一种是直接增加抗震柱的抗剪承载力，一种是通过减弱抗震柱的抗弯承载力来降低地震的影响。抗剪承载力的提高主要可以从建筑材料的强度等级入手，使材料的强度等级达到相应的抗震标准。而抗弯承载力的减弱则是为了通过较小的抗弯承载力来达到降低地震对建筑的破坏程度的目的。
（二）承重墙的强度设计
承重墙是建筑中进行抗震设计的又一决定性因素，对建筑的抗震性能具有非常明显的影响作用。增加承重墙强度的设计除了从建筑材料的高规格角度入手，还可以通过增加墙体占地面积来达到增加承压能力的目的，通常建筑越高，就应该设计越厚的承重墙，当厚度达到一定标准之后，则改变墙体的材料类型，比如砖混结构应用于低层建筑，钢筋混凝土结构应用于高层建筑。
（三）抗震垫的应用
抗震垫是建筑上部结构与底部之间设置的隔震层，可以减少地震来袭时对地面建筑物的破坏。这就相当于给这个建筑加了一个弹簧，可以把地震波大量的能量消减掉，减少破坏力度与水平地震力，隔离地震能量，达到地动房不动。一般采用隔震技术的建筑，地震反应和震害明显降低，能够有效提高建筑物及其内部设施和人员的地震安全性，减轻地震灾害损失。实验数据显示，加了“抗震层”的建筑地震反应仅为常规抗震结构地震反应的8%～15%。
四、结束语
抗震性在工程结构设计中的应用是当今建筑工程着重讨论的话题，随着我国工程建筑行业的飞速发展，人们对建筑的使用需求的提升，其抗震性能要求也会更高。以高强度、高规格的建筑材料，用合理的结构设计来增强建筑的抗震性能，可以让人们生活得更放心，也是我国工程建筑行业腾飞的标志。
参考文献
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[4]汪权. 建筑结构振动控制理论与計算方法研究[D].合肥工业大学，2010.
结构抗震概念设计论文范文第3篇
【摘要】本文从房屋建筑结构抗震设计原则及要求、设计体系选型、具体设计内容等方面，探究了堂屋建筑结构设计体系的选型及抗震设计。从理论基础和工程实践等方面对现有技术做出了总结，对我国未来房屋建筑结构设计体系选型和抗震设计做出了展望。
【关键词】房屋建筑;结构设计;体系选型;抗震设计
我国幅员辽阔，自然灾害多发，保障人民群众的基本生命、财产安全成为最基本、最迫切、最长期的攻坚任务。因此，我国的房屋建筑中必须充分考虑其抗震设计，从结构设计体系选型之初便应该充分选择能够提升建筑结构强度、保证房屋质量的设计。因此，本文就房屋建筑结构设计体系选型及抗震设计方面进行粗浅探讨，以期为本领域设计建造理论添砖加瓦，从而进一步保障我国人民群众的生命、财产安全，维护国家长治久安。同时，在满足抗风、抗震、抗洪等一切自然灾害的同时，还应满足国家对于居住建筑的使用时间规定，除考虑结构稳固性和耐久性以外，还必须满足居住者的舒适性要求。
1、房屋建筑结构抗震原则及要求
1.1房屋建筑结构抗震设计原则
（1）保证房屋建筑结构完整性
建筑结构的完整性体现在建筑能够具有较为优秀的承载力、延展性、稳定性，在建筑的全生命周期的设计阶段强调强柱弱梁、强剪弱弯等基本原则。根据文献资料和实际项目情况，预估危害房屋建筑结构稳定性的易失稳区域，提前在设计阶段进行早期预防，比如使用较为坚固的物料、多层加固等方法。
（2）抗震防线合理性
对于地震高发区，或历史上发生过大震的地理分区，在进行房屋建筑结构设计的时候必须增设抗震防线，如增设延性框架、剪力墙所构成的框剪结构，其稳定性较一般结构更加稳定，且对于地震频发的地区，针对余震可进行更多层地震防线布设的措施增加结构稳定性，降低经济财产损失及人员伤亡。
（3）系统研判筑结构构件之间的耦合关系
分析其强度，区分其强弱水平，对针对地震波的主要耗能构件受地震波影响发生形变后，次要抗震构件可以保证建筑结构稳定性，并能展现出一定弹性。
1.2房屋建筑结构抗震设计要求
（1） 水平荷载
通常来说，水平荷载承受度对建筑物抗震、防风能力起到关键决定性作用。
根据大量文献分析结果，结合工程实践，弯矩、轴力设计参数是与建筑楼层高度相关。对于高层建筑，经过实践和模拟验证，可认为具有相对稳定的高度荷载，相较于竖向荷载，水平荷载的影响相对较低。在对风荷载进行地震参数模拟时发现，两者之间往往出现一定的变化关系。
（2） 侧向位移。
侧向位移在建筑的稳定性中起到关键性作用，在建筑结构设计过程中，必须保证其处于安全数值。理由如下：结合水平荷载的影响，随着建筑层数的升高，侧向位移的数值与之呈现正相关性。因此，对于高层、超高层建筑，必须严格控制其侧向位移参数。
（3）轴向变形
轴向变形来源于竖向荷载过大，由于外部不稳定因素，竖向荷载超过房梁受力极限，往往伴随房梁的轴向变形，长时间的轴向变形会影响连续梁弯矩数值，从而进一步影响连续梁中部支座处的负弯矩数值，使之持续降低。对于高层建筑，竖向荷载量趋于稳定，但如果竖向荷载持续超出房梁受力极限，加之遭遇地震影响，竖向荷载在短时间内急剧增加，则很难保证房屋的稳定性，建筑构件将无法保持稳固，建筑物很有可能被地震摧毁。
2、房屋建筑结构抗震设计体系选型
2.1选型影响因子
对于房屋建筑结构抗震设计体系选型，首先应该确定其选型影响因子，具体分为周边环境影响、建筑功能需求、结构材料特性三点，具体如下：
（1）周边环境
在进行建筑结构抗震设计之前，设计师必须仔细研判基地周边环境。房屋结构与大地直接相接，因此设计师对周边地质条件应有一定认识，包括浅层的地质参数及周边地形地貌，分别对应建筑结构设计中的稳定性和建筑风貌设计。
（2）建筑功能需求
随着人民生活水平的提高，城市居民对建筑的审美要求也提升到了一个新的层次，以往只注重建筑实用性的设计思路已经跟不上时代。根据建筑的不同使用功能，可对建筑内部空间布局做更为细致的划分，在进行建筑结构体系选型的过程中，应考虑从建筑内部空间功能出发，多样化选型。
（3）建筑材料特性
建筑结构的设计依托于建筑结构材料，因此在房屋建筑结构抗震设计体系选型的过程中，应合理考量建筑材料的特性，充分发挥不同建筑材料的物理特性，结合材料工程，既考虑新材料的优势，又以审慎的态度为结构安全负责，从多方面为建筑结构设计提供新思路。
2.2设计体系分析
（1）竖向承重结构
竖向承重结构一般适用于中、低层，抗裂能级低的建筑中，其对建筑材料的强度、刚度要求较高，承重点较低，需加强建设工程中竖向结构的承重能力控制。竖向承重结构不适用于高层建筑。
（2）水平承重结构
水平承重结构一般适用于高层建筑中，由水平结构强化建筑的重力承载力，具体类型包括：无梁楼盖结构、平板体系和密肋楼盖结构等。
（3）下部结构（基础结构）
下部结构（基础结构）是目前建筑工程，特别是高层建筑施工中作为关键的部分，合理的下部结构的选型是上部结构以及造型得以实施的保障，是整个房屋建筑建设安全以及建筑经济效益的前提。因此，对于下部结构的选型应合理分类，具体处理：
①交叉梁基础结构（十字交叉基础结构）：交叉梁基础结构适用于地基软弱、柱网荷载不均、需具有空间刚度调整不均匀沉降的案例，一般适用于层数不多的框架剪力墙结构或框架中，计算相对复杂，具体指在柱网的双向布置并于柱位处相交的柱下交叉条形基础。
②柱下独立基础结构：柱下独立基础结构是指为单个柱子设置且不与其他基础联系的钢筋混凝土基础，此类结构适用于层数不高且地基土质较好的建设项目中，一般適用于框架结构中。特殊地，对于岩石地基，需要使用地锚以稳固建筑基础。
③片筏基础结构（筏形基础结构）：片筏基础结构分为平板式和肋梁式，是一种适用于土质条件比较差（承载力较差）的地基上，为了增加地基土承载力，减小基地压力，提升基础整体性，将墙或柱下基础相连形成一整块版，将建筑物较高的上部荷载负担在此板上的一种满堂式板式基础。这种基础也可以调整不均匀沉降。但此类基础由于基础刚度较差，设计环节需做好裂缝、地下水位、基础沉降变形量的勘察和验算工作，计算筏形基础结构抗浮能力。特殊地，对于富藏地下水的地区，地表浅处持力层厚度较大，承载力较好，为降低成本，减少工期，往往使用片筏基础。
3、房屋建筑结构抗震设计内容
3.1抗震设计要求
对于建筑抗震设计的要求要从建筑构件承载力和结构变形时是否能够满足弹性设计要求的角度进行。根据现有文献、建设项目实践积累、模拟计算和实际地震检验，主轴方向的振动是相似的，因此，通过建筑结构设计和建筑材料选择，控制结构周期、振型和位移是满足抗震设计的要点。根据相关规范要求，应从实际出发，对楼层剪力与质量系数严格选取，使建筑指标特别是建筑高度严格对应相应建筑结构，从选型上符合抗震规范。
3.2房屋建筑结构抗震设计的原则
房屋建筑结构抗震设计首先应对建筑侧拉力进行考量，从建筑整体布局和结构出发，保证建筑结构稳定性，防止建筑失稳坍塌。房屋建筑结构抗震设计还应遵循整体合理性原则。随着人民生活水平的提高，仅仅满足建筑结构要求已经无法满足城市居民对住房的需要，在结构设计环节应统筹考虑建筑空间的合理性，不能舍本逐末，设计出不舒适的建筑空间。这就要求设计师拥有较高的学术素养，了解建筑设计和结构设计两个学科的知识并融会贯通。
3.3抗震设计步骤
抗震设计除了考虑建筑结构方面，首先更应了解地震的加速度特点、地震力参数、地震荷载等数据的变化曲线，最后参照具体核算结果和结构自重，确保建筑结构的稳定。其次应从整体刚度、墙体布置、建筑层数、抗震加固四个方面对建筑结构进行处理。
钢筋混凝土结构具有较好的整体刚度，对地震的防护能力较好，可设置构造柱和构造钢筋以进一步提升结构稳定性。
多层砖混结构建筑在抗震设计方面则应更多的考虑将建筑内部横墙、纵墙共同布置为承重墙，同时使用钢筋混凝土加固易损部位，如在横纵交接处设置构造柱。
随着建筑技术的发展，许多城市热衷于建造高层、超高层建筑，目前国家以对类似行为做出了规范，限制超高层建筑的建设。这是由于随着建筑层数的增加，其稳定性逐步降低，抗震难度直线增加，受地震影响也比普通建筑大得多，建筑倒塌后的影响也更大。因此对建筑层数做出限制，建立审批制度是对建筑抗震的制度保障。
目前较为成熟和普遍使用的抗震加固方式为结构阻尼，在满足企业控制成本的要求下，尽量在关键部位增加结构阻尼的设置数量，能够最大限度的增加建筑结构整体阻尼，降低各个方向下的地震波影响，从而在地震情况下保证建筑的整体完整性。
结语：
目前建筑结构的稳定性越来越受到国家的关注，“豆腐渣工程”已淡出人们的视线，并且高强度环保材料的推陈出新，为未来建筑构造技术的革新积累着基础技术。设计师在现有材料、技术规范的指导下，应统筹好业主和社会间的关系，既为业主负责考虑经济效益做足空间，也担负起设计师的社会责任，在设计师负责制的社会背景下做好房屋建筑结构设计，从选型开始，做好建筑全生命周期的抗震设计工作。
参考文献：
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作者简介：
邓超（1981-），男，高级工程師，硕士，湖南宁乡人，主要从事建筑设计工作。
结构抗震概念设计论文范文第4篇
1 地震作用下高层建筑结构的破坏特点
近几十年国内外发生的多次大地震资料中可以得出, 在静荷载下受力合理的结构, 在地震作用下就呈现出受力不合理而破坏, 这是因为在地震作用下建筑物的动力反应有其特殊性, 主要表现在以下几个方面。
1.1 地基方面
(1) 在具有较厚软弱冲积土层场地, 高层建筑的破坏率显著增高; (2) 地基土液化导致地基不均匀沉降, 从而引起上部结构损坏或整体倾斜; (3) 建造在不利或危险地段的房屋建筑, 因地基破坏导致房屋损坏。 (4) 当建筑结构的基本周期与场地自振周期相近时, 因共振效应破坏程度将加重。
1.2 结构体系方面
(1) 采用“填墙框架”的房屋结构, 钢筋混凝土框架结构平面内柱上端易发生剪切破坏, 外墙框架柱在窗洞处因受窗下墙的约束而发生短柱型剪切型破坏; (2) 采用框架—抗震墙体系的房屋结构, 破坏程度较轻; (3) 采用“底框结构”体系的房屋, 刚度柔弱的底层破坏程度十分严重;采用“填墙框架”体系的房屋, 当底层为敞开式框架间未砌砖墙, 底层同样遭到严重破坏; (4) 采用钢筋混凝土板、柱体系结构的建筑, 因楼板冲切或因楼层侧移过大、柱脚破坏, 各层楼板坠落重叠在地面。
1.3 刚度分布方面
(1) 矩形平面布置的建筑结构, 电梯井等抗侧力构件的布置当存在偏心时, 因发生扭转振动而使震害加重; (2) 采用三角形、L形等不对称平面的建筑结构, 同样在地震作用因发生扭转振动而使震害加重。
1.4 构件形式方面
(1) 在框架结构中, 通常柱的破坏程度重于梁、板; (2) 钢筋混凝土多肢剪力墙的窗下墙通常会出现斜向或交叉裂缝; (3) 配置螺旋箍筋的混凝土柱, 当层间位移角达到较大数值时, 核心混凝土仍保持完好, 柱仍具有较大的抵抗能力; (4) 钢筋混凝土框架如在同一楼层出现长、短柱并用的情况, 短柱破坏较为严重。
1.5 房屋体形方面
(1) L形、T形、Y形等不规则平面房屋建筑破坏率显著增高; (2) 有大底盘的高层建筑, 裙房顶面与主楼相接处面积突然减小的楼层, 即相邻楼层质量突变较大时, 破坏程度加重; (3) 防震缝设置宽度太小导致建筑物间发生碰撞破坏; (4) 楼层平面形心与重心偏移越大, 震害越严重。
2 结构抗震概念设计
地震作用影响因素极为复杂, 是一种随机、尚不能准确预见、计算的外部作用。目前规范给出的计算方法还是一种半经验半理论的方法, 要进行精确的抗震计算还有一定的困难, 因此人们在工程实践中提出了“建筑抗震概念设计”。抗震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进行宏观的控制。结构的抗震设计应该是综合概念设计、计算和结构措施等完整的一系列设计。概念设计强调在工程设计应把握好场地选择、能量输入、房屋体型、结构体系、刚度分布、构件延性等方面, 从根本上消除建筑中的抗震薄弱环节, 再辅以必要的计算和构造措施, 使设计出的房屋建筑具有良好的抗震性能和足够的抗震可靠度。
3 建筑结构刚度、承载力和延性设计的合理匹配
当建筑结构具有较高的抗力时, 其总体延性的要求可有所降低;反之, 较低的抗力需要较高的延性与其相配合。因此, 对结构提出了“综合抗震能力”的概念, 就是要综合考虑整个结构的承载力和构造等因素衡量结构抵抗地震作用的能力。地震时建筑物所受地震作用的大小与其动力特性密切相关, 与其具有合理的刚度和承载力分布以及与之匹配的延性密切相关。但是, 提高结构的抗侧力刚度, 通常是以提高工程造价及降低结构延性指标为代价的。因此, 提高建筑物的抗震性能, 最理想的措施是使结构中的所有构件都具有较高的延性, 然而实际工程中很难做到。工程实践中, 有选择的提高结构中的重要构件以及关键杆件的延性是比较经济而行之有效的方法。综上可见, 在确定建筑结构体系时, 需要在结构刚度、承载力及延性之间寻找一种较好的匹配关系。
4 采取相应的构造措施加强薄弱环节
结构设计中始终要遵循“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点强锚固”的设计原则, 重视构件的延性性能, 加强薄弱部位;合理控制钢筋的锚固长度, 尤其是钢筋的直线段锚固长度, 考虑温度应力的影响。除此之外, 还应注意按规整、均匀、对称等原则考虑平、立面的布置。综合考虑抗震的多道防线, 尽量避免薄弱层的出现, 以及正常使用极限状态的验算等等都需要概念设计作指导。加强薄弱环节设计具体要求如下。
(1) 在抗震设计中要有意识、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, 这是提高结构抗震性能的重要手段; (2) 结构在强烈地震作用下不存在强度安全储备, 构件的实际承载力分析 (而不是承载力设计值的分析) 是判断薄弱层的基础; (3) 要使楼层 (部位) 的实际承载力和设计计算的弹性受力之比在总体上保持一个相对较为均匀的变化, 一旦楼层 (部位) 比例出现突变时, 会由于塑性内力重分布导致塑性变形的集中。 (4) 要防止在结构局部加强而忽视整个结构各部位刚度、承载力的协调。
5 结构隔震与消震设计
为了提高结构的整体抗震性能, 隔震和消能减震等抗震技术应用于设计使用功能有特殊要求的建筑, 耗能元件及其体系可错开地震动卓越周期, 从而防止共振破坏, 减轻地震振动效应以及风振。隔震即隔离地震, 即在建筑物基础与上部结构之间设置一层隔震层, 使房屋与基础隔离开来隔离地面运动能量向建筑物的传递, 以减小房屋结构的地震反应, 实现地震时建筑物只发生较轻微运动和变形, 从而保证建筑物的安全。消能减震则是通过在建筑物中设置消能部件, 使地震输入到建筑物的能量一部分被消能部件所消耗, 一部分由结构的动能和变形能承担, 以此达到减少结构地震反应的目的。
随着社会的不断发展, 对各种建筑物和构筑物的抗震减震要求越来越高, 使“延性结构体系”的应用日益局限, 传统的抗震结构体系和理论越来越难以满足要求。而由于隔震消能和各种减震控制体系具有传统抗震体系所难以比拟的优越性, 在未来的建筑结构中将得到越来越广泛的应用。阻尼器在隔震与消震设计技术中应用而生, 阻尼器的性态应通过在最大地震和最大风荷载下的足尺试验得到验证。同时提高结构阻尼, 采用高延性构件, 能够提高结构的耗能能力, 减轻地震作用。
6 结语
结构抗震设计方法的研究与进展, 尤其是各国历次大地震对人类造成的严重灾害的经验教训, 使世界各国地震工程学者及抗震设计人员逐步取得了较为一致的认识, 经济与安全的关系, 是结构抗震设计的重要技术政策。从长远观点看, 如何从我国高层建筑抗震设计现状及国际高层建筑抗震设计发展的趋势出发, 探求一种实用可行的合理抗震设计分析方法, 是处于地震设防区域高层建筑发展的新方向。
摘要：建筑设计为了追求多功能、多变的使用空间及丰富的立面设计效果, 常采用较为复杂的高层建筑结构体系, 从而使高层建筑抗震工作成为结构设计的重点。本文分析和探讨了现行高层建筑结构抗震分析和设计中应注意的一些问题, 并采取必要的抗震措施, 给出了高层建筑抗震设计中与工程设计实践和研究工作方向有关的参考。
关键词：高层建筑,抗震,概念设计,隔震与消震
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结构抗震概念设计论文范文第5篇
摘要： 为了获得混凝土重力坝在强地震动作用下的损伤情况，基于耐震时程法提出了一种损伤指标分析方法。耐震时程分析（ETA）法表征了耐震时程与峰值加速度的线性增长关系，可以获得坝体在不同峰值加速度下的动力响应。依据耐震时程分析法的基本理论，合成了一组耐震时程加速度曲线;建立KOYNA混凝土重力坝有限元模型，以耐震时程加速度曲线作为坝体基底输入，通过谐响应分析方法得到了KOYNA混凝土重力坝在ETA激励下响应随峰值加速度变化的频谱曲线;采用坝体顶部中点和下游折坡点作为主要特征点，分析主要特征点的不同指标（位移、应变、加速度响应、固有周期）与耗散能、损伤体积的拟合关系，提出了可以宏观刻画坝体损伤扩展情况的损伤指标——响应频谱差面积。研究结果表明，坝体顶部中点位移频谱差面积和一阶频率的固有周期可以很好地表征坝体的损伤情况，且具有良好的精度，为工程设计提供了可靠的依据。
关键词： 混凝土重力坝; 损伤指标; 耐震时程法; 谐响应分析; 固有周期
引 言
近幾十年来，中国水利事业蓬勃发展，为中国的经济发展和人民的生活提供了保障[1]，然而这些水工建筑物大多建设在地震多发的西部地区，混凝土重力坝在强地震动作用下的响应是一个复杂的问题，大坝抗震稳定安全关系着国家经济以及下游居民生命财产安全，因此，选取合适的指标在坝体发生破坏前评估失事的概率是十分重要的。大坝的抗震安全评价和损伤指标的选取已经成为水工结构工程中不可缺少的一部分。
目前，混凝土坝在地震作用下的动力响应分析技术已经取得了很大的进步，国内外学者广泛关注坝体在强地震作用下的损伤扩展情况，合理地确定坝体基底的地震动输入是确保抗震安全的主要前提[2];在混凝土重力坝安全评估中，采取适当的损伤评价指标衡量结构在地震动作用下的损伤程度可以提前采取措施，减少不必要的损失，因此本文着重研究耐震时程分析法的加速度时程输入以及KOYNA混凝土重力坝在耐震时程加速度曲线下的损伤指标的选取。Estekanchi等[34]首次提出耐震时程分析（ETA）法，基于耐震时程分析法的基本原理合成了耐震时程加速度曲线（ETAs），采用ETA分析坝体结构、钢框架结构的动力响应，并与增量动力分析（IDA）法作对比，验证该方法的合理性;白绍良等[5]对能量研究方法的现状做了综合分析;王振宇等[6]从材料、构件和结构三个方面对国内外建筑结构在地震作用下损伤评估的研究结果进行了总结;邱战洪等[7]提出了脆性动力损伤模型和黏弹性动力损伤破坏模型，并应用两种损伤模型分析了地震动作用下龙滩混凝土重力坝及其岩基的破坏过程;杜成斌等[8]采用建立的动态本构模型对KOYNA混凝土重力坝进行非线性地震响应分析并采用损伤分布指标衡量坝体的破坏程度;杜荣强等[9]分别分析了KOYNA大坝、三峡大坝在地震动作用下的损伤分布情况，提出损伤、应力可以作为混凝土结构的安全评价标准;沈怀至等[10]提出坝体需求能力比、超应力累积持时、损伤因子大小及分布范围，初步建立了一个重力坝地震破坏评价模型，通过KOYNA破坏事例验证了该模型的合理性。
本文提出了基于ETA的损伤指标预测方法，选取具有代表性的震害实例——KOYNA混凝土重力坝实际案例，采用耐震时程分析法合成满足KOYNA混凝土重力坝所在场地波要求的ETAs，分析坝体在不同地震动强度下的动力响应和损伤分布，得到能量耗散、损伤体积等响应结果并作为基本指标;随后，采用谐响应法分析混凝土重力坝的非线性损伤演化过程以及响应的频谱演化历程，提出新的指标——响应频谱差面积衡量结构的损伤程度，并与基本指标作对比，验证指标选取的合理性，为实际工程提供了可靠的依据。
1 耐震时程法
通常情况下，大坝易损性分析采用增量动态分析（IDA）法进行计算。本文采用一种新的加速度时程合成方法——ETA。ETA旨在合成满足一定特性的耐震时程加速度曲线，其具有以下性质：1）随着时间增加，耐震时程加速度曲线峰值加速度逐渐变化且随时间增大;2）不同耐震时程下的反应谱与目标谱成一定比例;基于以上两点特性，耐震时程加速度曲线可以作为不同峰值加速度下的加速度时程输入，能够了解坝体从弱强度到强地震动强度下的响应变化情况，不需要经过大量调幅计算，对于大型混凝土坝结构有较为明显的优势。
采用的加速度时程为ETA时程，用ETA方法表征了不同峰值加速度，得到了坝体在不同峰值加速度下的动力响应与损伤信息。ETA不是真实的地震动，在本文对KOYNA坝施加的ETA时程中，05 s表征了0.15g峰值加速度;010 s表征了0.3g峰值加速度;015 s表征了0.45g峰值加速度;020 s表征了0.6g的峰值加速度。通过一条ETA时程进行分析，表示了不同峰值加速度下的坝体的响应，在不同时刻（对应不同峰值加速度）对应不同的损伤分布与响应信息。
耐震时程法具有两方面的特性，其一是峰值加速度随时间持续增加，其二是不同时程下的反应谱与标准反应谱成倍数关系，也就是说，耐震时程法的峰值加速度是与ETA的时刻有关的，一条ETA时程包含了许多条反应谱特性。对于传统时程分析法，需要反复调幅生成地震动进行非线性时程分析，计算量大。通过图1可以看出增量动态分析（IDA）法与耐震时程分析（ETA）法的不同，耐震时程法的优点在于不同时刻对应不同峰值加速度，可以得到不同峰值加速度下的动力响应且计算量小，便于分析。
2 基于ETA法的谐响应分析
由于ETA法生成的耐震时程加速度曲线具有随时间增大的特性，且任一时间的反应谱与目标谱成倍数放大关系，本文利用此方法的良好性质，采用KOYNA混凝土重力坝模型进行动力分析和谐响应分析，得到坝体在不同峰值加速度（ETAs）下的动力响应，从而得到不同时程下的损伤扩展情况，以及不同指标的时程曲线，具体步骤如下：
1）建立如图2所示的有限元模型，对坝体施加自重、静水压力、动水压力以及ETA时程，进行动力分析，得到坝体在以上荷载下的动力响应;
2）选取模型输出响应塑性耗散能、损伤耗散能作为能量损伤指标[1114]，通过单元中心损伤值和单元面积计算损伤体积（相当于坝体厚度为1），选取单元中心损伤值0.7作为基准损伤值，得到基准损伤体积，通过以上得到了4种损伤指标，即塑性耗散能、损伤耗散能、损伤体积、基准损伤体积4种指标;
3）KOYNA混凝土重力坝基底输入为ETA时程，采用ETA时程进行计算，得到不同时刻下的损伤因子与响应，输出ETA不同时程（对应不同峰值加速度）下的损伤响应结果，将折减后的弹性模量付给对应的单元，得到具有损伤的单元特性;
4）采用ANSYS有限元分析软件进行谐响应分析[14] ，计算坝体顶部中心点和下游折坡处的水平向位移、水平向应变、主拉应变、Von Mises应变、水平向加速度频谱曲线，得到了具有不同峰值加速度损伤分布特性的频谱响应;
5）通过分析得出不同时刻与初始时刻下的频谱响应指标的频谱差面积作为损伤指标，以及不同时程下的1阶固有频率，得出位移、应变、加速度等指标与固有频率随耐震时程的变化曲线;
6）将以上损伤指标（水平位移频谱差面积、X向应变频谱差面积、主拉应变频谱差面积、Von Mises应变频谱差面积、水平加速度频谱差面积、固有周期）归一化，使其处于01之间，并将塑性耗散能、损伤耗散能、损伤体积、基准损伤体积4种指标归一化，比较位移、应变、加速度、固有周期等6种指标与4种响应指标的拟合情况。
通过以上步骤，采用ETA法与谐响应分析法相结合，可以有效地获取坝体在不同峰值加速度下响应的频谱时程曲线以及不同时刻下的频谱差面积演化过程，从而获得坝体结构损伤指标的对应关系。
3 数值分析
KOYNA混凝土重力坝是在地震作用下遭到破坏的典型案例之一，国内外许多学者都在原有地震动基础上进行了深入的研究，对其破坏形态以及坝体损伤裂缝扩展情况都有一定的了解，因此具有一定的代表性[812]。KOYNA混凝土重力坝坝体高度103 m，坝顶宽度14.8 m，坝底宽度70 m，坝体高度66.5 m处下游坡面折坡。为了提高计算精度，更好地观察坝体损伤扩展情况，文章采用坝体下游折坡处和坝踵处网格加密的有限元模型，坝体有限元模型示意图如图2所示。材料参数如下：混凝土弹性模量为31 GPa，泊松比0.2，密度2643 kg/m3，膨胀角36.31°，初始压缩屈服应力13 MPa，抗压强度24.1 MPa，初始抗拉强度2.9 MPa，断裂能为200 N/m，瑞利阻尼系数α=0，β=0.00323，本构关系采用混凝土塑性本构模型。坝体受到的荷载有自重、静水压力、动水压力以及ETA加速度时程，其中静水压力的静水位为91.75 m，动水压力按照Westergaard附加质量形式加载，采用附加质量的形式模拟不可压缩水体对结构的动水压力，通过此种方法模拟流固耦合的作用。在坝体顶部以1000 N为幅值，在05 Hz频域内加载谐波载荷（如图2所示），进行谐响应分析。
3.1 加速度时程输入
KOYNA混凝土重力坝在水平向峰值加速度为0.474g，竖直向地震动峰值加速度为0.312g下发生损伤，下游折坡处出现裂缝并发生漏水现象。本文采用KOYNA水平向和竖直向地震动生成场地谱，采用场地谱合成一组20 s的耐震时程加速度曲线，地震动时间间隔为0.01 s，其水平向、竖直向峰值加速度分别为0.6g，0.4g，图3为合成的一组ETAs时程曲线。
通过公式（3）可以看出，ETA时程的优化过程需要对不同耐震时程、不同周期下的反应谱进行优化，由于ETA持续时间为20 s，时间间隔为0.01 s，则需要优化2000个点，工作量大、计算时间十分长，为了增加工作效率，文章采用05，010，015，020 s共4个时间段下的反应谱拟合，拟合关系如图4所示。
通过图4可以看出，ETAs时程曲线在05，010，015，020 s 4个时间下的反应谱与目标反应谱有着十分好的拟合关系，在上升段以及平稳段，无明显波动，与目标反应谱基本重合;长周期下，在目标反应谱周围有较小波动。此方法生成的ETAs即满足随时间强度增大，又满足不同时刻的ETAs反应谱与目标反应谱有着良好的拟合关系，因此，此ETAs满足要求，且具有良好的精度要求。
3.2 动力损伤分析
混凝土在地震动作用下的破坏过程是内部细小裂缝萌生、扩展、贯通直至失稳的过程，采用损伤力学研究混凝土的动态破坏行为已经逐渐被广大学者所接受[8]。混凝土材料在拉应力小于抗拉强度下，处于线弹性状态;当拉应力大于抗拉强度时，材料出现非线性行为，即出现软化阶段，采用弹性模量的折减表征损伤，即如下式所示
（4）式中 d为損伤因子，E为损伤后的弹性模量（有效弹性模量），E0为混凝土未损伤的弹性模量（初始弹性模量），损伤因子介于0，1之间，处于0时代表坝体未出现损伤，即有效弹性模量与初始弹性模量相等;处于1时代表坝体完全损伤，即有效弹性模量为0。ABAQUS软件里面的混凝土弹塑性损伤本构迭代过程如图5所示。
本文采用KOYNA混凝土重力坝有限元模型，分析结构在自重、静水压力、动水压力、ETA时程下的损伤情况，图6为不同时刻的损伤分布图（和振动台实验结果[13]相似），分别对应不同峰值加速度。通过ETA法计算，不同时刻对应不同峰值加速度，即得到了不同时刻下的损伤因子与分布，计算出坝体损伤后的弹性模量，将损伤后的弹性模量利用ANSYS有限元分析软件付给每个单元，得到具有损伤的单元特性，对KOYNA混凝土重力坝进行谐响应分析，可以得到不同峰值加速度下的坝体损伤条件的频谱信息与响应。
通过圖6可以看出，随着时间增加，混凝土重力坝的损伤逐渐加剧，裂缝逐渐扩展。在6 s时刻，坝体下游折坡处和坝踵处开始出现损伤;814 s时间内，坝体下游折坡处的裂缝逐渐扩展，14 s时，下游折处的裂缝已经贯穿;1620 s，裂缝扩展情况十分剧烈，坝头出现许多条贯穿型裂缝，坝体损伤情况十分严重，此时坝体已经完全失效，损伤分布位置与KOYNA重力坝实际损伤情况相同，验证了模型以及方法的合理性。
选取合适的响应指标是评估坝体损伤的重要依据，文[11]采用局部能耗作为权重进行加权处理得到整体损伤指数评价坝体的损伤程度;文[14]采用包含能量特性的损伤指标评价结构的损伤程度。因此，坝体结构的能量耗散值可以在一定范围内反映坝体的损伤情况，选取塑性耗散能、损伤耗散能、损伤体积作为响应指标，损伤体积选取原损伤体积和基准损伤体积（损伤临界值为0.7）。
能量曲线的物理意义以及求解思想如图7所示。
可通过ABAQUS有限元分析软件自动输出结果。分析坝体在ETAs下全过程的动力响应，选取以上4种动力响应作为评价坝体损伤程度的指标，图8为4种响应指标的时程曲线。
3.3 指标演化分析
由于结构的能量指标、损伤体积指标只能通过有限元模拟得到，不能观测出来，文献[15]提出压电传感技术损伤健康指数，文献[16]采用峰值位移指标，文献[17]建立了地震动加速度参数与损伤指标之间的关系。基于以上指标的选取，本文选取位移、应变以及加速度频谱曲线这些可以通过传感器测量出来的量作为损伤指标进行损伤评价，并与能量、损伤体积指标做比较，提出新的物理指标来衡量坝体结构的损伤情况。在得到结构动力响应的基础上，文章选取两个主要特征点，即坝体顶部中点和下游折坡处，分别分析两个主要特征点的水平向位移、水平向应变、主拉应变、Von Mises应变、水平向加速度频谱随时间的演化过程如图9，10所示。
通过图9，10可以看出，随着时间的推移，频谱响应峰值逐渐向频率较小的一方移动，且峰值逐渐增加，这意味着随着时间的增大，ETA峰值加速度逐渐增加，坝体受到损伤的程度也在加剧，因此响应频谱曲线可以反映结构在ETA加速度时程下的损伤程度。4 新指标——频谱差面积
通过以上分析，文章提出新的指标即频谱差面积用于评价结构的损伤情况，频谱差面积是指不同时程下的响应与初始时程（0 s）在频率空间下响应的差的面积，如图11所示。阴影部分即为频谱差面积指标。
从其含义中可以了解到，在ETA加速度时程作用下，随着时间增加，坝体损伤逐渐增大，响应逐渐向左移动且峰值逐渐增加，则频谱差面积也随之增加。因此频谱差面积指标是评价结构在ETA加速度时程下损伤程度的有效指标。为了验证哪种指标评价结构的损伤程度较好，将响应的频谱差面积与能量、损伤体积指标归一化，使其处于01之间，比较新指标的拟合程度。图12为坝体顶部中点响应指标归一化时程曲线，图13为下游折坡处响应指标归一化时程曲线。
分别比较图12，13中的时程曲线，在坝顶中点处，水平向位移和固有周期与能量、损伤体积拟合关系好，水平向应变、主拉应变、Von Mises应变以及加速度指标有一定的安全裕度;下游折坡处，固有周期与耗散能、损伤体积拟合关系好，水平向位移频谱差面积指标保守地估计了结构的损伤状态。因此，通过以上分析，固有周期和顶部中点水平向位移频谱差面积指标可以表征损伤体积变化、塑性耗散能以及损伤耗散能，其中，固有周期效果最好，顶部中点水平向位移频谱差面积指标偏保守。
5 结 论
本文基于耐震时程分析法的基本原理，由KOYNA地震动反演得到反应谱，合成了一组ETAs时程。采用KOYNA混凝土重力坝典型震害实例进行有限元模拟，分析了KOYNA坝在ETAs（不同峰值加速度）作用下的损伤情况，并选取塑性耗散、损伤耗散能、损伤体积以及基准损伤体积作为基本指标，其中KOYNA大坝的损伤情况与实际震害裂缝位置一致，验证了该方法的合理性;采用ANSYS进行谐响应分析，模拟坝体在荷载下的振动情况，得出顶部中点、下游折坡处的水平向位移、水平向应变、主拉应变、Von Mises应变以及水平向加速度频谱演化三维曲面和固有周期时程曲线，经过分析得到并提出新的损伤指标——响应频谱差面积以及一阶频率的固有周期，并将以上6种指标与基本指标做比较。结果表明，一阶频率的固有周期和顶部中点位移频谱差面积能够表征损伤体积、塑性耗散能、损伤耗散能的变化，其中，固有周期效果最好，顶部中点位移频谱差面积指标偏于保守，与能量、损伤体积指标有一定的等价性。
文章提取了损伤因子，得到了各单元拉损伤后的弹性模量进行谐响应分析，忽略了塑性及压损伤对于结构响应的影响，方法存在一定的局限性，有待进一步研究。
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Key words： concrete gravity dam; damage factor; endurance time method; harmonic response analysis; natural period
作者簡介： 徐 强（1982），男，副教授。Email： xuqiang528826@dlut.edu.cn
通讯作者： 徐舒桐（1994），女，硕士研究生。Email： xushutong@mail.dlut.edu.cnZ ··y^
结构抗震概念设计论文范文第6篇
1 建筑结构的抗震设计原则概述
1.1 建筑结构规整性
在对建筑结构进行设计之时, 抗震性能是要重点关注的, 要对抗侧力结构展开合理的规划, 从而使得结构更加的规整、匀称, 同时要保证相关的构件强度由上至下变低。这也就是说, 在完成设计工作之时, 相关人员在确定平面结构构造形式之时, 最好采用与规则相吻合的, 且具有对称性的形状, 并通过楼盖对结构进行适当的调整, 这样可使得惯性力能够有效聚集、传递, 竖向抗侧力构件能够有效的将地震过程中产生的破坏力更为均匀的分散, 此时, 建筑结构的抗震性能就会有大幅的提升。
1.2 建筑的结构刚度
地震发生时, 其所产生的作用力通常具有双向性, 因此在进行设计之时, 一定要确保建筑能够切实抵抗每个方向的作用力。若想切实达成目的, 设计人员则要切实把控好水平面主轴两个方向结构的刚度, 确保其处于最佳状态。另外来说, 在进行结构刚度设计之时, 若想使得结构不会出现太大的变形, 就要增加一些柔性结构, 这样就算是在短时间出现加大的破坏力, 结构也不会有较大的变形, 更不会出现倒塌的问题。对结构的刚柔度进行分析可以得知, 抗侧力结构应该要比要求的稳定性以及水平位移度稍大一些就可以了。
1.3 布设抗震的防线
建筑抗震结构体系当中所涵盖的结构分体是相对较多的, 只有结构分体能够形成紧密的协作关系, 建筑的抗震性能才能得到强化。一般来说, 主震之后会伴有次数较多的余震, 震级或大或小, 因而在设计之时要增加抗震防线的数量, 这样才能使得余震带来的影响降至最低。当然, 在设置抗震防线之时, 必须要确保布设的方式是最为恰当的, 建筑结构的内外均要设置, 并要保证结构刚柔适当, 如此方可使得结构的延展性得到增强, 不会出现倒塌的状况。
2 建筑结构设计对抗震理念的具体运用
2.1 恰当处理结构荷载
在对建筑结构进行设计之时, 抗震理念是必须要融入其中的, 这是保证建筑具备较高抗震性能的基础所在。当然, 设计中还要将强弱协调原则予以有效落实。这也就是说, 要确保柱、剪、节点以及压力中心的强度得到进一步提升, 而梁、弯、杆件以及拉力中心的强度则要湿度减弱。简单来说, 就是要确保柱端的承载力要大于梁端, 杆件抗剪能力要高于抗弯能力, 同时要保证节点不会出现提前损坏, 杆件受到破坏, 但受压区混凝土承载力要超出受拉区钢筋承载力。
2.2 合理选择抗震位置
在进行抗震设计之时, 抗震场地的选择一定要慎之又慎, 尽量选择那些地震危害相对较小的地方, 这可以可使得地震对建筑物造成的损害降至最低。那些地质相对较软的地区, 或是地质分布不太均匀的地区最好不要作为抗震场地。在这些地区进行建设之时, 那么就先要完成地基处理的相关设计工作, 当地基强度达到设计标准之后, 再进行建筑结构的抗震设计。
2.3 优化设计整体结构
在进行整体结构设计之时, 必须要对设计进行优化。这也就是说, 在对结构展开设计的过程中, 一定要确保结构余度是最为合适的, 这样在出现地震之时, 单个结构被破坏以后, 剩下来的结构依然能够具备一定的承载力, 能够对作用力予以均匀分散, 此时, 建筑结构的抗震性能并不会受到太大的影响。在结构简图当中, 设计人员一定要将地震影响力的传递路径标准清除, 要确保结构设计中是切实将抗震的相关标准予以有效的落实, 这样方可使得竖向构件的实际受力是非常均匀的, 保证相关构件能够连续传递应力。
2.4 抗震设计具体构造
建筑结构的类型有很多, 因而在确定抗震构造之时必须要将建筑类型作为主要的考虑方面, 这样可使得建筑结构与抗震构造形成整体关系, 共同抵挡地震的破坏, 抗震效果也会得到强化。比方说, 建筑如果采用的是砖混结构, 那么在抗震设计之时, 就要采用水平圈梁加上内外连续墙构造, 这样一来, 水平圈梁就能够对相关的构建产生一定的约束力, 就算是表面结构因为地震而变得散乱, 内外结构墙依然能够确保建筑不会出现太大的塑性变化, 结构的延展性以及整体性均能够得到保证, 墙体也不会有开裂的情况产生。
2.5 非结构部件处理
这里所说的非结构部件通常就是那些不需要对承载能力予以重点关注的部件, 比方说内隔板、楼梯踏步板以及框架填充墙等。当然, 这并不是说对这些非结构部件就不需要关注的。就从填充墙角度来看, 其对框架结构是有一定程度的影响的, 其能够切实增强结构抗侧移刚度, 而自振周期则会变短, 这样一来, 地震之时建筑所承受的水平作用力会变大。砌体填充墙和轻型隔墙是有着一定的差别的, 填充墙的抗侧移刚度明显是要大一些的, 因而布置一定要合理, 要确保呈现出对称均匀的特性, 这样可确保结构不会出现偏心的状况。沿着房屋的竖向, 填充墙一定要连续贯通, 这样方可使得框架剪力不会出现显著增加的状况。另外, 还可将砌体填充墙作为围护墙来使用, 此时要通过一定的方法来确保床裙墙不会对框架柱产恒嵌固作用, 避免短柱的情况产生。
3 结论
总之, 在当前我国建筑行业发展的过程中, 对建筑物进行相应的抗震结构设计是很有必要的, 这可使得建筑物的安全性和稳定性得到进一步的提升。不过, 从当前我国建筑抗震结构设计的实际情况来看, 其中还存在着许多的问题, 为此我们还要在不断的实践过程中, 来对其设计理念进行相应的优化和改进, 并且严格根据工程施工的实际情况, 来对其进行处理, 从而使得建筑工程的施工质量得到保障, 促进我国建筑行业的稳定发展。
摘要：众所周知, 地震的破坏力是很大的, 除了会造成人员伤亡之外, 对建筑的破坏程度也是很大的。在当前时期, 国内的建筑工程中对建筑结构的稳定性予以了切实关注, 并将抗震理念融入到了结构设计之中, 这样一来, 就使得建筑结构的抗震性能有了很大的提高。本文即对建筑抗震设计展开深入的探析, 对可采用的抗震措施予以详细阐述, 以期能够为大家提供可借鉴的建议。
关键词：建筑,结构设计,抗震理念,讨论
参考文献
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