简述结构抗震设计原则篇1
关键词:结构设计抗震验算
一.合理的计算模型
结构设计直接关系结构安全，建立正确、合理的结构计算模型是进行结构设计的最基本前提，结构参数的合理选取是结构分析正确与否的重要保证。实际结构是很复杂的，完全按照结构的实际情况进行力学分析是不可能的，对工程设计而言，也是不必要的。因此，对实际结构进行力学计算以前，必须对其加以简化，略去不重要的细节，显示基本特点，用一个简化的图形来代替实际结构，这就是结构计算简图。
选择结构计算简图的原则是：(1)从实际出发。计算简图要反映实际结构的主要力学性能，与实际结构尽可能相吻合。(2)分清主次，略去细节。计算简图要能够进行结构计算。根据不同的计算手段，采用相应的计算简图。如果采用手算方法，则一般只能采用平面结构计算简图；若采用电算，则可以采用空间结构计算简图，或者采用实体模型进行有限元分析。(3)正确判断计算简图与实际结构的差异，以在后续的结构设计中做相应的调整。为使结构计算得以进行，必然采用大量的简化和假定以得到结构计算简图，这样就会使计算和实际产生差异，在确定结构计算简图时应清醒地意识到这一点，并正确判断这种差异对实际结构是偏于安全还是偏于危险，哪些是有利的，哪些是不利的，并在后续的结构设计中予以调整。
二.抗震计算振型数的确定
抗震计算振型数的确定在地震荷载计算中，擐型数取值的多少关系到结构计算结果的精度。对于平面不规则、刚度不均匀的复杂结构，尤其对于多塔结构在考虑扭转计算时，振型数的合理选取就更为重要，若振型数取少了，则会漏算某些高振型地震力；反之，则又会增加很多计算工作量。一般来说，抗震计算的振型组合数，对于高层建筑，当不考虑扭转耦联计算时，至少应取3；当振型数多于3时，宜取3的倍数，但不应多于结构的层数。对于不规则的结构，当考虑扭转耦联计算时，对于高层建筑，计算时振型数应不小于9；当结构层数较多或结构较复杂时，振型数应适当多取，如结构有转换层、顶部有小塔楼或多塔结构等，振型数不宜少于12，但也不能大于结构层数的三倍。
三.现行抗震计算模型的讨论
现行建筑抗震设计规范规定：一般情况下，应允许在建筑结构的两个主轴方向分别计算水平地震作用并进行抗震验算，各方向的水平地震作用应由该方向抗侧力构件承担。所以，在建筑结构计算中常常假设水平力作用在结构的主轴方向，对相互正交的两个主轴方向分别进行内力、变形分析及强度、刚度设计，同时认为通过上述方法设计的结构，在任意方向的水平荷载作用下，其强度和刚度均能满足设计要求。然而，实际的风荷载及地震作用方向是随机的、任意的，构件研究表明钢筋混凝土矩形截面构件在双向弯矩作用下，其强度及弹塑性变形性能均处于不利状态；震害调查及模型的试验研究也表明柱在双向弯矩作用下其抗震性能变差。任意方向地震作用下结构分析结果表明，当地震作用方向在Ct=45度方向上时，从统计意义上讲，结构中的大部分柱处于最不利受力状态，需将按两主轴方向进行抗震计算的柱的强度提高约百分之十五方能满足Ct=45度柱的强度要求；而梁端的最大弯矩为Ct=0度和90度时的0．736～0．929倍，这一数值的大小取决于竖向荷载下梁端弯矩所占的比例。若要使结构在这一地震作用方向上也实现强柱弱梁的抗震设计原则，需将地震作用沿两主轴方向时柱的强度再提高7．6％～35．9％，方可在计算设计上实现Q大于0度小于45度的横向梁铰机制和Ct大于45度小于90度纵向梁铰机制以及Ct等于45度时的纵、横向梁铰机制，以实现强柱弱梁的抗震思想。
简述结构抗震设计原则篇2
关键词：建筑结构抗震概念设计
一、建筑结构抗震概念设计概述
我国结构计算理论经历了经验估算、容许应力法、破损阶段计算、极限状态计算，到目前普遍采用的概率极限状态理论等阶段。现行的《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068-2001）则采用以概率理论为基础的结构极限状态设计准则，以使建筑结构的设计得以符合技术先进、经济合理、安全适用的原则。概率极限状态设计法更科学、更合理，但该法在运算过程中还带有一定程度近似，只能视作近似概率法，并且仅凭极限状态设计也很难估算建筑物的真正承载力。事实上，建筑物是一个空间结构，各种构件以相当复杂的方式共同工作，并非是脱离结构体系的单独构件。
地震具有随机性、不确定性和复杂性，要准确预测建筑物所遭遇地震的特性和参数，目前是很难做到的。而建筑物本身又是一个庞大复杂的系统，在遭受地震作用后其破坏机理和破坏过程十分复杂。且在结构分析方面，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，也存在着不确定性。因此，结构工程抗震问题不能完全依赖“计算设计”解决。应立足于工程抗震基本理论及长期工程抗震经验总结的工程抗震基本概念，从“概念设计”的角度着眼于结构的总体地震反应，按照结构的破坏过程，灵活运用抗震设计准则，全面合理地解决结构设计中的基本问题，既注意总体布置上的大原则，又顾及到关键部位的细节构造，从根本上提高结构的抗震能力。
二、抗震概念设计的基本原则与要求
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。由于场地因素引起的震害往往特别严重，而且有些情况仅仅依靠工程措施来弥补是很困难的。因此，选择工程场址时，应进行详细勘察，搞清地形、地质情况，挑选对建筑抗震有利的地段，尽可能避开对建筑抗震不利的地段，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。
对建筑抗震有利的地段，一般是指位于开阔平坦地带的坚硬场地土或密实均匀中硬场地土。建造于这类场地上的建筑一般不会发生由于地基失效导致的震害，从而可从根本上减轻地震对建筑物的影响。对建筑抗震不利的地段，就地形而言，一般是指条状突出的山嘴、孤立的山包和山梁的顶部、高差较大的台地边缘、非岩质的陡坡、河岸和边坡的边缘；就场地土质而言，一般是指软弱土、易液化土、故河道、断层破碎带、暗埋塘浜沟谷或半挖半填地基等，以及在平面分布上成因、岩性、状态明显不均匀的地段。
2.采用合理的建筑平立面。
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。
经验表明，简单、规则、对称的建筑抗震能力强，在地震时不易破坏；反之，如果房屋体形不规则，平面上凸出凹进，立面上高低错落，在地震时容易产生震害。而且，简单、规则、对称结构容易准确计算其地震反应，可以保证地震作用具有明确直接的传递途径，容易采取抗震构造措施和进行细部处理。
3.选择合理的结构形式。
抗震结构体系是抗震设计应考虑的关键问题。按结构材料分类，目前主要应用的结构体系有砌体结构、钢结构、钢筋混凝土结构、钢-混凝土结构等；按结构形式分类，目前常见的有框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、筒体结构等。结构体系的确定受到抗震设防烈度、建筑高度、场地条件以及建筑材料、施工条件、经济条件等诸多因素影响，是一个综合的技术经济问题，需进行周密考虑确定。
抗震规范对建筑结构体系主要有以下规定：①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；②结构体系宜具有多道抗震防线，应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或对重力荷载的承载能力；③结构体系应具有必要的抗震承载力，良好的变形能力和耗能能力；④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，产生过大的应力集中或塑性变形集中，对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高抗震能力；⑤结构在两个主轴方向的动力特性宜相近，在结构布置时，应遵循平面布置对称、立面布置均匀的原则，以避免质心和刚心不重合而造成扭转振动和产生薄弱层。
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。而结构延性和耗能的大小，取决于构件的破坏形态及其塑化过程，弯曲构件的延性远远大于剪切构件，构件弯曲屈服直至破坏所消耗的地震输入能量，也远远高于构件剪切破坏所消耗的能量。因此，结构设计应力求避免构件的剪切破坏，争取更多的构件实现弯曲破坏。始终遵循“强柱弱梁，强剪弱弯、强节点、弱锚固”原则。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，以避免地震卓越周期长时间持续作用引起的共振效应。
5.确保结构的整体性。
简述结构抗震设计原则篇3
关键词：桥梁工程；抗震设计；设防标准
1、桥梁工程抗震设防相关问题分析
国民经济的发展离不开公路交通，我国在大力发展交通时，对桥梁的建设也出现了很大的变化，有非常多的桥梁建设在地震带，所以，抗震设防对桥梁工程进行是非常重要的，因为桥梁对发展地方的经济承担着主要的责任。一旦大型桥梁工程被破坏了，将会导致难以估量的经济损失，因此，一般在建设重大桥梁的过程中，业主会提出提高抗震设防标准要求。然而，各国的抗震设计标准中规定的是最低的设防要求，并且只适合跨度不超过150m的桥梁，因此，抗震设防标准是所有重大桥梁的抗震设计必须要明确的，怎样来确定大型桥梁工程的设防标准，是设计人员面临的一个大难题。
《公路工程抗震设计规范》我国现行的规范，规定的设防水准为50年超越概率10%，也就是重现期是475年，设防烈度是基本烈度，依据抗震救灾的作用和结构重要性划分为四个抗震等级，并使用有关的修正系数对地震力进行调整，但是实际上并没有明确地确定抗震设防标准。由桥梁震害表明，我国的规范对于大型桥梁工程并不能达到安全的期望值，也不能有效地控制地震损失。我国的规范采用的是“单阶段设计、单水准设防”的设计思想，所以，“三阶段设计、三水准设防”或者“多阶段设计、多水准设防”的设计思想会在桥梁抗震设计的实践中孕育发展。
2、桥梁工程抗震设防标准
建立设防原则和设防标准及设防目标之间的关系是抗震设防标准的中心问题，设防标准中的一项很重要的内容是设防水准。确定设防水准其实是一个优化过程，应该考虑到设防目标、在设计基准期之内允许的损失总和以及设防的总投入，而不可以直接地简单地引用区划图给出的一些地震动参数当作设防水准。
2.1、设计基准期和重现期
关于描述地震的危险性一般有两种方法，一种是使用重现期进行描述，还有一种描述法是采用超越概率和设计基准期。但是在工作实践中，往往由于设计重现期与基准期会带来很多不必要的问题，分析这两个概念如下：通常设计公路桥涵结构的基准期是100年，它是通过分析统计可变荷载确定的。地震的重现期是地震重复发生的平均的时间间隔，指在一个场地出现地震，且大于或者等于给定的地震特征值。在安全评价地震的报告中，大多数采用第二种方法，就是由超越概率和设计基准期一起来表征地震的危险性。基准期可以设计成50年或者100年，各个国家没有统一的标准，超越概率可以是2%、5%或者10%等，不同的超越概率和设计基准期相组合后，按照上面的公式可以得出地震重现期，如：某场地100年超越概率19%和50年超越概率10%得出的地震重现期均是475年，就是平均每475年遇一次地震，也就是说两种表达代表的是同样的地震特征，因此不是设计基准期越大，对应的地震力就越大。为了防止混淆便于理解，建议描述场地的地震危险性时尽量使用重现期。
2.2、国内外的设防标准
从国内外桥梁的抗震设防水准可以得出欧洲、加拿大、美国在描述设防水准时都是用重现期。欧洲规范中设计的地震水平大约有475年的重现期。加拿大设计抗震按照1000年的重现期地震。美国规范中把50年超越概率10%，也就是重现期475年的地震水平当作设计地震动。美国准则还给出了两个地震动水准，即由地震危险性的分布图得到的安全评价地震动和由认可组织确定的功能评价地震动，重现期是1000-2000年。对于其他的桥梁设计地震水平按照475年重现期进行。日本不信任概率法，由于当地环境、地理等很多因素，对大部分地区的准确重现期是不明确的。我国的《公路工程抗震设计规范》把50年超越概率10%的地震作为抗震设防依据。我国已经建立的一些大型桥梁如杨浦大桥、虎门大桥、徐浦大桥、南澳大桥、南浦大桥、江阴长江大桥、南京长江二桥、苏通大桥以及润扬长江大桥均采取的双水准设防。
3、针对重大桥梁的设防水准
所谓的设防标准就是指依据地震背景，为保证地震所造成的工程结构损失在社会可接受的范围内或者在规定的限制内，规定工程结构必须具备的重要性――抗震能力。抗震设防标准的确定需要社会科学、工程科学以及自然科学等的配合，最起码保证经济效益和地震安全，然后找出一个最好的平衡点。设防标准包含很多内容，如：地震危险性、设防目标、设防原则、设防水准、设防参数和设防等级等，主要是怎样正确地确定设防原则与设防目标、设防水准之间的关系。
随着人们对抗震资料的积累和对地震的深入认识，原有的抗震设防水准由单一水准慢慢地发展成双水准、三水准以及多水准，并且经过研究建立设防原则与设防水准、目标之间的关系。在设计核电站的抗震时，最先提出分级设防的思路，其目的是在不一致的概率水准的震动下，保证正常和安全的生产，后来被逐渐应用到了大型桥梁等重大工程中。在结构抗震中，最基本的分级设防思路是“大震不倒、中震可修、小震不坏”。在世界各国的抗震标准中，大部分都采取了这个分级设防的思想，但是，在具体的实施保障和设防要求上还有一些差异。注意：在一般情况下，抗震规范只适合设计普通桥梁的抗震，一般大型的桥梁工程采用高于普通桥梁的抗震设防标准。但是，也不是越高越好。在目前，一般大型桥梁工程采用的标准都要参考其他的大型工程已经用过的标准，再综合考虑业主的经济能力、工程重要性及能承受的风险水平范围来最终确定。国内已经建好的一部分大型桥梁工程均是在第一个阶段计算地震作用下承载力，在第二个阶段验算地震作用下的变形、位移。随着逐渐提高认知水平，进而逐渐地明确和细化桥梁的抗震设防标准。
4、结语
工程抗震设防标准作为研究工程防灾减灾的主要内容，是设计地震区工程结构的基本问题，同时也是桥梁工程，特别是设计、分析重大桥梁工程在抗震的过程中必须解决的首要问题。在设计桥梁抗震的过程中应注意，第一，地震重现期的概念明确、简单易懂，用它来表征设防水准，可以避免与设计基准期相混淆，进而产生误解。第二，建造重大的桥梁时，需要分析地震的危险性，并且采用“多阶段设计，多水准设防”或“三阶段设计，三水准设防”的设计理念，参考其他已经建成的大型桥梁，明确性能目标与设防水准及其验算指标的关系，让设防标准明确、细化。
参考文献：
[1]李向阳，孙珉，梅春.探讨桥梁工程的抗震设计[J].才智，2010，（11）：27.
简述结构抗震设计原则篇4
关键词：桥梁抗震；静力法；弹性反应谱法；时程分析法；虚拟激励法
中图分类号：tU文献标识码：a文章编号：1672-3198（2009）01-0391-02
1静力法
早期结构抗震计算采用的是静力理论，1900年日本大房森吉提出静力法的概念，它假设结构物各个部分与地震动具有相同的振动。此时，结构物上只作用着地面运动加速度乘以结构物质量所产生的惯性力。即忽略地面运动特性与结构的动力特性因素，简单地把结构在地震时的动力反应看作是静止的地震惯性力（作为地震荷载）作用下结构的内力分析。1915年，佐野提出震度法，即根据静力法的概念提出以结构的10%的重量作为水平地震荷载，于1923年关东大地震后的次年建立了最早的桥梁下部结构工程的抗震分析方法。从动力学的角度分析，把地震加速度看作是结构破坏的单一因素有极大的局限性，因为它忽略了结构的动力特性这一重要因素。只有当结构物的基本固有周期比地面卓越周期小很多时，结构物在地震振动时才可能几乎不产生变形而被当作刚体，静力法才能成立。由于其理论上的局限性，现在已较少使用，但因为它概念简单，计算公式简明扼要，在桥台和挡土结构等质量较大的刚性结构的抗震计算中仍常常用到。
2弹性反应谱法
应用反应谱法进行抗震设计，最关心的是地震力的最大值。对于单质点体系最大地震力的计算式为：
p=m|δ¨g+y¨|max=kH•β•w
式中：KH――水平地震系数；
β――动力放大系数；
w――体系的总重量；
水平地震系数的取值根据抗震设防的烈度水准选用。对于一特定的地震波其加速度反应谱是不规则的，而且一个反应谱总相应于一定的体系阻尼比，实际上我们所使用的规范反应谱，是在输入大量的地震加速度记录后所绘制的很多反应谱曲线经过处理后得到的平均反应谱，平均反应谱在《公路工程抗震设计规范》（004-89）即是动力放大系数β。所以，结构的地震反应，是以卓越周期为主要成分的
地震波激励下的结构的强迫振动。由此即反映出具有不同特征周期的不同场地土对应的反应谱，《公路工程抗震设计规范》（004-89）根据场地土的分类分别规定了5%阻尼比的不同的反应谱曲线。对于多质点体系，其振动方程可用下式表达：
［m］{δ¨}+［C］δ•+［K］{δ}=-［m］{i}δ¨g（t）
式中：［m］――多质点体系的质量矩阵；
［C］――多质点体系的阻尼矩阵；
［K］――多质点体系的刚度矩阵。
上述振动方程一般通过转换到正则坐标和振型坐标用非耦合或正交振型反应叠加求解，将多质点体系分解为多个独立的广义单质点体系，广义单质点体系的最大反应可由反应谱曲线查出。由于地震地面运动更容易激起最低振型而不是较高振型的反应，因此仅仅需要几个振型叠加就能得到近似的而又很好的桥梁地震反应情况，尤其对于大量的少自由度桥梁体系更是如此。一般情况下，广义单质点体系的最大反应不同时发生，因此需要将它们组合起来；同时每个振型对地震反应的贡献也是不同的，每个振型的参与情况可以通过振型参与系数得到，
如下式所示
pi={φ}i［m］{i}{φ}i［m］{φ}i
振型组合方法是反应谱理论的另一重要问题，是影响桥梁地震反应预测精度的关键因素。目前各国抗震规范采用的组合方法主要是基于平稳随机振动理论的SRSS，CQC等一致激励振型组合方法。最普遍的SRSS法，对于频率分离较好的平面结构的抗震计算有良好的精度，为大多数国家的抗震设计规范所采用，如我国现行部规JtJ004-89，美国的aaSHto规范，欧洲的eurocode8规范。该方法对于中小桥梁的地震反应计算有较高精度，但对于频率密集的空间结构由于忽略了各振型间的耦合影响，通常会过高或过低地估计结构的地震反应。CQC法是80年代初wilson等人基于随机过程导出的比例阻尼线性多自由度体系振型组合规则。较好地考虑了密集频率时的振型相关性，克服了SRSS法的不足。
3时程分析法
时程分析可以进行有线弹性材料行为、非线性材料滞回特征、几何非线性效应的模型分析。但是，除了二维或三维空间坐标，必须考虑一个附加的时间坐标。
对桥梁模型进行地震时程分析，有三种可用的分析方法：①时域内的逐步积分，②时域内的标准振型时程的叠加；③频域反应的计算变换到时域内叠加。因为对于一个特定的地震地面运动，线弹性时程反应分析得到的设计信息总量很少，因此方法②和③在总体形式上因依赖于叠加原理而受到限制。进行时程分析可以得到数值上较为精确的分析结果，但是存在着在一些参数难以确定的问题，因而本质仍然比较模糊。其他问题如：输入地震动；简化结构分析模型是否与实际相符；结构-基础-土相互作用问题；结构构件的非线性动力特性和屈服后的行为；数值积分的精度及稳定性等都有待于解决时程分析不仅计算量大，建立模型复杂，而且对分析结果的整理要求也很高，结果的准确性很大程度上取决于输入的地面运动的情况。其主要缺点是计算结果过渡依赖于所选取的加速度时程曲线，离散性很大.为得到较可靠的计算结果常要计算许多时程样本，并加以统计评论，为此需要进行大量的计算.实际上只对特别重要的大跨度结构才使用该法
4push-over法
push-over分析方法是将地震荷载等效成侧向荷载，通过对结构施加单调递增水平荷载来进行分析的一种非线性静力分析方法，它研究结构在地震作用下进入塑性状态时的非线性性能。采用对结构施加呈一定分布的单调递增水平力的加载方式，用二维或伪三维力学模型代替原结构，按预先确定的水平荷载加载方式将结构“推”至一个给定的目标位移，来分析其进入非线性状态的反应，从而得到结构及构件的变形能力是否满足设计及使用功能的要求.尽管这一方法还有待进一步完善，但它基本可以满足工程要求。对于桥梁结构来说，push－over分析方法通常将相邻伸缩缝之间的桥梁结构当做空间独立框架考虑，上部结构通常假定为刚性，分析的初始阶段是对单独的排架墩在所考虑的方向上（顺桥向或横桥向）进行独立的倒塌分析，以获得构件在单调递增水平荷载作用下的整个破坏过程和变形特征，从而发现桥梁结构的薄弱环节。push-over方法作为一种非线性静力方法，其计算过程简便易于操作，结果可以以图形方式示出，能够计算结构从线弹性、屈服一直到极限倒塌状态的内力、变形、塑性铰位置及转角，找出结构的薄弱部位。
push-over方法由于其近似假定的存在及对支承条件的考虑等因素，影响了更大范围的推广应用，上述问题仍有待进一步研究。尽管push-over方法还有待完善，但是它对抗震分析的作用不可低估。push-over方法可以比较准确地给出构件的屈服顺序、承载的薄弱部位和可能发生的破坏形式等重要的信息，这些对抗震
分析来说十分重要。更重要的是，push-over方法可作为基于可靠度和功能的结构抗震设计的工具。从长远来看，我国规范中势必引入基于功能的抗震设计要求，因此，工程上需要简便而又有一定精度的地震响应分析方法。对于特定类型的结构，可以选择不同的设计方案，用push-over方法得到结构失效时能抵抗的最大的水平荷载以及相应的内力和变形状态。这些结果可以方便地用于可靠度指标的计算中。push-over方法以其方便、快捷、计算较准确、能反映抗震能力与需求的特点，在今后抗震设计方法的发展中有着较大的发展空间。
5虚拟激励法
随机振动是一门应用概率统计方法研究随机荷载作用下结构动力性态的技术学科.上世纪50年代末，由于航天工程的推动，在工程振动的研究中引入了概率和数理统计理论，极大的推动了对随机振动的研究.随机振动描述了客观存在的不确定性，在土木、机械、航空和航海等工程领域得到了广泛应用随机振动方法较充分地考虑了地震发生的统计特性，被广泛认为是一种较为先进合理的抗震分析工具.已被1995年颁布的欧洲桥梁规范采用.大连理工大学建立的虚拟激励法作为一种新的随机振动分析方法，已对被认为很困难的多点非均匀随机激励问题给出精确高效的计算方法，在普通微机上已可快速而精确地计算有数千自由度、几十个地面支座的大跨度多点地震激励问题，达到了实用要求。
虚拟激励法的基本原理
虚拟激励法的基本原理可用图1的单源激励问题予以阐述.
Sxx（ω）为一个零值平稳随机激励x（t）的自功率谱密度；H（ω）为结构频率响应函数，则任意输出响应量y（t）也为平稳随机过程，其功率谱密度如图1（a）右端.当线性系统作用单位简谐激励eiωt时，相应的响应为H•eiωt，如图1（b）.显然，当作用为简谐激励时~x=Sxxeiωt，其相应的响应必为~y=SyyHeiωt，如图1（c）.将带“~”的量称为虚拟量.考虑简谐激励~x=Sxxeiωt作用于该线性系统，容易证明响应量~y和自谱密度函数Syy有如下关系式
~y*~y=|~y|2=|H|2Sxx（ω）=Syy（ω）（1）
同样，容易证明互谱密度函数Sxy、Syx同激励x和响应y之间有如下等式成立
~x*~y=Sxx（ω）e-iωt•Sxx（ω）Heiωt=Sxx（ω）H=Sxy（ω）（2）
~y*~x=Sxx（ω）H*e-iωt•Sxx（ω）eiωt=H*Sxx（ω）=Syx（ω）（3）
在上述虚拟简谐激励~x=Sxx（ω）eiωt作用下，考虑两个响应量~y1、~y2，其相应的频率响应函数分别为H1和H2，如图1（d），则有
~y1*~y2=Sxx（ω）H1*e-iωt•Sxx（ω）H2eiωt=H*1Sxx（ω）H2=Sy1y2（ω）
~y2*~y1=Sxx（ω）H2*e-iωt•Sxx（ω）H1eiωt=H*2Sxx（ω）H1=Sy2y1（ω）（4）
由式（2）~（4）可以看出，通过引入虚拟激励~x=Sxxeiωt可以很方便地通过简谐振动分析计算结构随机响应的功率谱.以上通过对单源激励问题的说明对随机振动虚拟激励的基本原理进行了简要的介绍.
参考文献
简述结构抗震设计原则篇5
关键词:底部框架上刚下柔抗震概念设计规范
1、前言
根据我国现阶段的经济发展水平和人口、环境等因素的影响,在今后相当长的一段时间里,这类结构将是大部分城镇居民使用房屋的主要结构型式。我国有南北二条地震带,大部分城镇又位于地震烈度六度及六度以上地区。我国是地震多发国家和地区,也是房屋倒塌致人伤亡、财产损失最严重的国家之一。由于底部框架结构的上下部位分别采用不同的建筑材料和结构型式,因此有显著的上刚下柔的结构特性。从近些年来国内外发生的多次较大破坏性震害统计分析来看,这类建筑物同多层砌体结构一样,所遭受到的震害最为严重。过去国外的一些专家学者曾经认为,在底层设置的柔性框架理论上可以减轻上部结构的震动,从而能降低其动力效应,但是在不长的时间里经多次地震震害情况分析,即将“柔性框架理论”否定。在美国、日本和南斯拉夫等国家的地震中,柔性底框结构遭受到严重的破坏和倒塌;对于在同幢建筑物中上下层采用不同的建筑材料和结构形式,以日本最为典型,1995年日本阪神的地震中一部分这类结构的中间层遭到破坏倒塌。从震害的经验和理论研究都充分表明,底框架结构的抗震性能不是合理的结构形式,因此重视底框架结构的抗震设计是十分重要的。
2、对规范中的概念设计的认识
随着社会的不断发展和科技进步,地震学科的理论研究得到迅猛发展和深化,为防止和减轻地震作用对建构筑物的破坏积累了大量的宝贵实践经验。尽管如此,由地地震有灾害性的罕遇特点,且能量巨大,难以预知,给人类造成巨大的生命和财产损失,成为人类难以掌握的主要自然灾害之一。我国从编制第一本抗震设计规范到现在,进行了若干次的修订和完善,现行的抗震规范中提出了一系列非常重要的基本要求,首先对建筑师提出了强制性要求:“建筑设计应符合概念设计的要求,不应采用严重不规则的设计方案”。所谓的建筑抗震概念设计,就是根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想,进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程。同时也对结构师提出了结构体系的强制性要求:“(1)应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。(2)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。(3)应具备必要的抗震承载力,良好的变形能力和消耗地震能量的能力。4对可能出现的薄弱部位,应采取措施提高抗震能力。”从国家的标准中强制性地确定了概念设计在建筑抗震设计中的重要地位。底部框架与框架、框架—剪力墙及钢结构相比,底部框架结构的上部砌体为混合结构,属脆性材料,强度低、自重大、刚度大（因为整个结构上的荷载是按刚度进行分配,所以承受的地震作用也大）,从它的结构特点可看出,抗震性能与上述三种结构也相差很大。但是,它的底部框架比上部砌体自重、刚度相对又小得多的柔性框架,在地震作用时的加速反应谱非常复杂,比上述的单一结构型式更难以用量化指标来衡量;许多布置在城市繁华地带的建筑物的底部框架结构由于使用功能要求多样化,因此其平面布置也比较复杂,房屋的质量、刚度分布不均衡,在抗震设计时选取典型计算简图困难和不具有十分明确地震作用的传递路径,其计算结果也难以准确地描述实际地震作用情况。所以,在确定底部框架的建筑物抗震性能的复杂性时决定了建筑抗震概念设计,准确把握抗震设计基本原则在实际设计工作中的重要性,或者说,良好的建筑抗震概念设计是结构抗震性能的基本保证和主要抗震设计的有效措施之一。
3、对抗震概念设计的理解
(1)我国现有的各类抗震设计规范都是基于对是震害的不断认识、试验和理论研究的大量成果而提出的设防要求的,是地震工程科学应用在实践中的国家标准,所以,设计时必须严格按照现行的国家或地区的各类抗震设计规范提出的基本原则和要求进行抗震概念设计,减轻地震灾害对建构筑物的破坏。
(2)当建筑物的平面形状复杂时,首先应根据抗震规范所规定的概念设计基本原则,判明各个计算单元在整个结构体系中所起的抗震作用,在布置时要适当加强薄弱区段的抗震性能,使各种抗侧力单元在平面上能够均匀地整体协调工作,避免在地震作用时出现较大的应力集中部位,造成建筑物局部的严重损坏。
(3)在建筑平面布置复杂时,结构应避免产生扭转作用。在平面布置时应合理地调整建筑物的质量和刚度的分布,最大限度地减轻地震力对结构的扭转作用,使抗侧力构件不会因地震作用产生的扭转与水平地震力的耦合作用而发生剪切破坏。
(4)设计时应严格按照筑抗震规范的规定,控制建筑物底部框架结构的“房屋的层数和总高度限值(m)”。而建筑物的底部框架结构地震时的震害直接与高度和层数成正比关系,层数越多,高度越高,则震害越严重;对于超限的建筑物的底部框架结构,虽然在地震研究的学术界进行广泛调查和研究,但是随着“超限”方式的多样不同,其抗震性能的量化关系也更加复杂。国家建设部已于近期颁发了超限建筑必须经过专家审查的部长令,因此,对于每一幢超限的建筑物的底部框架结构,在概念设计时更应采取有利的和有效的技术措施,确保其抗震性能。
(5)对于建筑物的底部框架结构的地震作用,抗震规范规定:“一般情况下,应允许在建筑结构的两个主轴方向分别计算水平地震作用并进行抗震验算,各方向的水平地震作用应由该方向抗侧力构件承担”等。因此,对于建筑物的底部框架抗震设计的特殊性,应采取有效措施保证上下不同结构型式的合理联结,有效地提高结构的整体性和空间刚度,所以,贯穿概念设计的全过程就是保证结构的抗震性能。
鉴于建筑物的底部框架结构已经是一种较为不利的抗震结构形式,因此在复杂平面布置时,应避免位于同一抗震单元内采用两种不同结构体系,使其平面抗震性能分布又趋于复杂化,造成抗震不利的隐患。
参考文献
简述结构抗震设计原则篇6
关键词:混凝土重力坝;反应谱;ansys软件分析;有限元;应力叠加
中图分类号:tV641文献标识码:a文章编号:1009-2374(2010)03-0030-03
随着计算机的飞速发展和广泛应用以及有限元理论的日益完善,anSYS等大型通用有限元分析软件被日益广泛地应用到水利水电工程结构设计中。anSYS软件作为一个大型通用有限元分析软件,可以对结构在各种外荷载条件下的受力、变形、稳定性及各种动力特性做出全面分析。
根据《水工建筑物抗震设计规范》(DL5073-2000),设计烈度为7、8、9度的1、2、3级的混凝土重力坝需要进行抗震设计。
云南省水利资源丰富,是水利大省,同时,也是地震多发区,很多电站的坝址区设计地震烈度≥7度,因而在水利工程设计中,抗震设计是不可忽视的部分。
一、结构的地震作用效应的计算方法
目前结构抗震设计规范所提到的结构的地震作用效应的计算方法有动力法和拟静力法两类。其中动力计算方法又包括:底部剪力法、振型分解反应谱法及时程动力分析法。
时程动力分析法是将表示地面加速度的地震波a0(t)直接输入结构的动力方程,求解结构振动时的位移x(t)。时程动力分析法在理论上比较精确,但也比较复杂。特别是目前结构抗震设计规范未对时程动力分析法所得结果的处理以及设计标准做详细规定。
振型分解反应谱法及底部剪力法都是动力法中的反应谱法,即按标准反应谱、考虑地震时的地面加速度a0(t)所引起的结构自身的加速度动力反应,并以作用在结构上的地震惯性力来表示,把动力问题转化为静力问题处理。振型分解反应谱法是综合考虑了结构在不同振型时的地震反应,而底部剪力法则只考虑结构的第一振型(基本振型)时的反应,是一种简化计算方法。
拟静力法是将结构的重力作用、设计地震加速度与重力加速度的比值、给定的动态分布系数三者乘积作为设计地震力的静力分析方法。在确定地震作用后,将其作为静力荷载施加于建筑结构,与静力荷载作用的情况一样进行结构分析。
根据《水工建筑物抗震设计规范》(DL5073-2000),工程抗震设防类别为甲类(场地基本烈度≥6度的1类壅水建筑物)时,地震作用效应的计算需采用动力法。目前采用振型分解反应谱法进行水工建筑物抗震设计相对简单易行,是采用最多的动力计算方法。
二、振型分解反应谱法
根据结构动力学的基本求解理论可得多自由度体系的弹性动力方程为:
(1)
对于无阻尼外荷载的自由振动问题,阻尼项和外力均为0,于是,动力方程改为:
(2)
由于弹性体的自由振动总可以分解为一系列的简谐振动的叠加,为了确定弹性体的自由振动的固有频率及相应的振型,可以考虑如下的简谐振动的解:
(3)
其中{g}是位移{x(t)}的振幅列向量,它与时间t无关,?棕是固有频率,将公式(3)代入公式(2)可得:
(4)
于是,要找如公式(4)的简谐振动就要转为?棕2和非零向量{g},使其满足公式(2)。这就是广义特征值问题。求得的?棕就是振动的固有频率,{g}就是给出的相应的振型。
三、振型分解反应谱法在的anSYS中的实现
根据《水工建筑物抗震设计规范》(DL5073-2000),除了窄河谷中的土石坝和横缝经过灌浆的重力坝外,重力坝、水闸、土石坝均可取单位宽度或单个坝(闸)段进行抗震计算。本文以某混凝土重力坝非溢流坝段典型剖面为例,介绍混凝土重力坝振型分解反应谱平面有限元计算过程。本工程基本设计烈度为8度,设计地震加速度为0.2g(重力加速度g=9.81m/s2)。
(一)模型及边界条件
在anSYS软件中,采用振型分解反应谱法进行结构的地震计算时,所有材料的非线性特性均失效,因而对于平面分析,可采用plan42单元进行计算;另外,除材料自重外,所有外加荷载均不参与计算,因而,计算模型不施加外荷载。
材料参数:采用线弹性模型,需要输入坝体混凝土及基岩的容重和弹性模量,在此,坝体混凝土的动态弹性模量采用静态弹性模量的1.3倍,而基岩的动态弹性模量与静态弹性模量相同。
计算范围:取坝体上、下游以及底面基岩均取约1.5倍坝高进行计算,基岩仅考虑弹性,因而采用无质量单元。
边界约束条件:基岩上下游边界和底部边界均施加法向约束。
单元类型:坝体采用平面四节点单元(plane42),考虑坝体纵缝不进行灌浆,坝体按平面应力问题进行计算,基岩按平面应变问题进行计算;考虑坝体上游面的动水压力,采用单质点质量单元(mass21)。
(二)模态分析
根据《水工建筑物抗震设计规范》(DL5073-2000),一般情况下,水工建筑物可只考虑水平向地震作用,设计烈度为8、9度的1、2级重力坝等壅水建筑物应同时计入水平向和竖向地震作用。当同时计算水平向和竖向地震作用效应时,总的地震作用效应也可将竖向地震作用效益乘以0.5的遇合系数后与水平向地震作用效应直接相加。
1.各阶振型和频率计算。采用anSYS计算软件中的模态分析选项:antype,modal。用子空间法提取前10节模态:modopt,subsp,10。求解后用ansys后处理模块post1即可得出前十阶振型和频率。
考虑水平向地震时,地震加速度采用设计地震加速度ah,用考虑上游面动水压力的计算模型(满库模型)进行模态分析,提取前十阶振型和各阶频率。
考虑竖向地震时,地震加速度采用设计地震加速度的2/3,即av=2an/3,用不考虑上游面动水压力的计算模型(空库模型)进行模态分析,提取前十阶振型和各阶频率。
2.反应谱谱值计算。《水工建筑物抗震设计规范》(DL5073-2000)给出的设计反应谱见图1:
其中,对于混凝土重力坝,?茁max=2.0,一类场地tg=0.2s。
由上节所述反应谱计算所得各阶振型求出前十阶周期,查设计反应谱,得出各阶反应谱值,作为下一阶段反应谱分析的输入数据。
本算例典型坝段各阶自振频率和反应谱值见表1:
(三)反应谱分析及模态扩展
分别将水平地震作用和竖向地震作用下模态分析得出的坝体各阶频率和反应谱谱值输入,进行反应谱分析,并进行10阶模态扩展,得出各阶反应谱分析结果。
设置分析类型为反应谱分析:antype,spectr。
设置地震作用方向:sed,x,y,z;其中x,y,z为分析开关,考虑该方向的地震作用时设置为1,不考虑该方向地震作用时设置为0。
输入各阶频率:Freq,f1,f2,……,f9;Freq,f10;其中f1～f10为坝体第1～第10阶频率。
输入各阶频率所对应的反应谱谱值:Sv,0.05,d1,d2,……,d9;Sv,0.05,d10,其中d1～d10为坝体第1～第10阶反应谱谱值。
进行模态扩展:expass,on;mxpand,10,yes,0.005
(四)合并模态
对各阶模态响应进行平方根组合,得到反应谱分析结果。将竖向地震作用的反应谱分析结果乘以0.5,并与水平地震作用叠加,得坝体动力分析结果。
用平方根法合并模态:srss,0.05,disp。
求解后读取模态合并结果文件file.mcom。即可得水平向或竖向的反应谱分析结果,又post1后处理模块可得出坝体各节点应力状态及位移状态。
四、计算结果的处理
由于任何水工结构都不可能仅受地震荷载作用,要完整考虑坝体的受力状态,通常考虑正常运行工况与地震工况的组合。由于振型分解反应谱法计算所得结果仅为坝体内某点在相应地震烈度的作用下的最大可能应力及位移,不计应力和位移的方向,因而需考虑动、静应力及位移的叠加。本文介绍了目前常用的最不利组合原则和全拉全压原则两种目前最常用的原则。
(一)最不利组合原则
按最不利组合原则组合静态反应和动态反应得到综合反应。
综合位移组合原则为:对于坝体同一结点,如果x轴方向(y轴方向和z轴方向相同)静态位移为正值时,就把x轴方向动态位移作为正值与静态位移进行叠加;如果x轴方向(y轴方向和z轴方向相同)静态位移为负值,就把x轴方向动态位移作为负值与静态位移进行叠加。静动态荷载作用下的综合位移,按照此原则进行组合最为不利。
综合应力组合原则为:对于坝体同一结点,如果静态某一应力分量为负时,该部位的动态相应应力分量数值小于其静态应力分量的绝对值时,把动态相应应力分量作为负值与静态应力分量进行叠加;其他条件下(包括静态某一应力分量为负时,该部位的动态相应应力分量数值大于其静态应力分量的绝对值和静态应力分量为正时两种情况)把动态应力分量作为正值与相应静态应力分量进行叠加。静、动态荷载作用下的综合应力按照上述原则进行组合对坝体的抗拉和抗压强队安全最为不利,在此称应力组合原则为“强度最不利应力叠加原则”。
最不利组合原则考虑了位移和强度在不同情况下使用不同的组合原则,理论上比较科学。但采用此方法需对结构每个节点的各方向应力及各方向位移一一进行判断,分别计算,计算较为复杂。
(二)全拉全压原则
全拉全压原则先将所用应力均看作是正值(拉)与静力状态下各节点的应力进行迭加,得出静+动的计算结果,然后将所有应力均看作是负值(压),与静力状态下的各结点应力进行迭加,得出静-动的计算结果,将两套迭加成果均列出来进行分析比较。同样,位移也采用同样的方法进行处理。
全拉全压原则计算时只需将反应谱计算结果与静力状态计算结果直接计算较为简便。
图2为由全拉全压法求得的坝体竖向位移等值线图,图3为坝体第一主应力等值线图。
五、结语
由于地震作用的复杂性和不可预见性,地震高烈度区混凝土重力坝的抗震设计、计算方法仍在实践中不断发展。作为设计人员,往往希望采用相对简单易行、计算成果可以指导设计的计算方法。本文简要介绍了混凝土重力坝抗震动力分析中最常用的动力计算方法――振型分解反应谱法的分析过程,并以某混凝土重力坝典型非溢流坝段为例,介绍了该计算方法在大型有限元软件anSYS中的应用,介绍了计算结果的两种常用处理方法,对一般大、中型混凝土重力坝进行快速抗震分析有一定的参考价值。
参考文献
[1]中华人民共和国电力行业标准.水工建筑物抗震设计规范(DL5073-2000)[S].北京:水利水电出版社,2000.
[2]周氐,张定国,钮新强.水工混凝土结构设计手册[S].北京:中国水利水电出版社,1999.
简述结构抗震设计原则篇7
关键词：高层结构；设计；选型
高层钢筋混凝土建筑主要承受有竖向荷载(包括恒荷载、活荷载)及水平荷载(主要包括风荷载、地震作用等)作用。结构设计要保证建筑既安全可靠又技术合理。必须依照国家相关设计规范具体限制和规定，并运用结构概念设计的理念,研究分析建筑的结构受力特点。对结构强度、刚度以及延性从整体角度考虑进行合理布置。以避免因结构布置方案欠周、先天不足。造成设计缺憾。如结构抗震性能较差或结构用材多,造价高等。在结构计算和施工图设计中，运用结构概念，按照规范规定，从整体结构到具体结构构件计算的各项指标数据加以分析。判定、调整、修改并以确认。使结构设计符合规范更加合理。下面简述设计中的几个主要问题。
1.概念设计
强调结构概念设计的重要性，是要求建筑师和结构师在建筑设计中应特别重视规范、规程中有关结构概念设计的各条规定，设计中不能陷入只凭计算的误区。若结构严重不规则、整体性别差，则仅按目前的结构设计水平，难以保证结构的抗震、抗风性能，尤其是抗震性能。概念设计要注重以下基本原则：
1.1结构的简单性
结构简单并不是指建筑物的功能简单，结构的简单是指结构在竖向荷载和水平荷载的作用下传力途径直接清晰明确，结构的计算模型、内力和位移分析以及限制薄弱部位出现都易于把握，对结构抗震性能的估计也比较准确。
1.2结构的规则和均匀性
结构的规则和均匀性是指建筑里面和平面造型规则，结构体系选择合理，梁板柱布置规则均匀，避免承载力和传力途径发生突变，限制结构不出现或仅在竖向某一层楼层或极少数几个楼层出现敏感的薄弱部位；建筑平面比较规则，平面内结构布置比较均匀，使建筑物分布质量产生的地震惯性力能以比较短和直接的途径传递，并使质量分布与结构刚度分部协调，限制质量与刚度之间的偏心。新旧规范在这方面的内容出现了较大的变动，新规范在这方面增添了相当多的限制条件，例如：平面规则性信息、嵌固端上下层刚度比信息等，而且，新规范采用强制性条文明确规定“建筑不应该采用严重不规则的设计方案”。因此，结构工程师在进行结构初步设计时就必须严格注意，以避免后期施工图设计阶段工作的被动。
3）结构的刚度和抗震能力。水平地震作用是双向的，结构布置应使结构能抵抗任意方向的地震作用，应使结构沿平面上两个主轴方向具有足够的刚度和抗震能力；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，但是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；结构除需要满足水平方向刚度和抗震能力外，还应具有足够的抵抗扭转震动的能力。
2.结构选型
对于高层结构而言，在工程设计的结构选型阶段，结构工程师应该注意以下几点：
2．1结构体系的选择。
根据抗侧力构件的不同，结构体系主要有框架、框架一剪力墙、剪力墙、框架一核心筒等。选择什么样的结构体系，应根据工程实际情况(层数、高度、跨度、使用功能、荷载等)而确定。
2．1．1框架适用于层数不多的住宅、办公楼及厂房等，对位移要求不是很严格的建筑物。
2．1.2框架一剪力墙、剪力墙(包括短肢剪力墙、框支剪力墙)、框架一核心筒结构适用于高层，这里需要注意的是框架一剪力墙结构中，在基本振型地震作用下，如果框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总底部地震倾覆力矩的50％，则框架部分的抗震等级应按框架确定。框架承担的地震剪力应大于结构底部总剪力的20％。以确保第二道防线的安全。墙不宜过多．满足位移限值即可，太刚了地震力相应增大且提高造价。短肢剪力墙结构应避免全部为短肢墙，简体或一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜小于结构总底部地震倾覆力矩的50％。短肢剪力墙的抗震等级应提高一级采用，有的设计者没有注意这个问题。导致抗震等级的错误确定，造成设计工作的大量修改。无论采用何种结构体系，都应使结构具有合理的刚度和承载能力。避免产生软弱层或薄弱层，保证结构的稳定和抗倾覆能力，使结构具有多道防线，提高结构和构件的延性，增强其抗震能力。
2．2嵌固端的设置问题。
由于高层建筑一般都带有一层或二层及二层以上的地下室，嵌固端有可能设置在地下室顶板，也有可能设置在人防顶板等位置；因此，在这个问题上，结构设计工程师往往忽视了由嵌固端的设置带来的一系列需要注意的方面，如：嵌固端楼板的设计、嵌固端上下层刚度比的限制、嵌固端上下层抗震等级的一致性、在结构整体计算时嵌固端的设置、结构抗震缝设置与嵌固端位置的协调等等问题，而忽略其中任何一个方面都有可能埋下安全隐患。
3.地基与基础设计
地基与基础设计一直是结构工程师比较重视的方面，不仅仅由于该阶段设计过程的好与坏将直接影响后期设计工作的进行，同时，还因为地基基础也是整个工程造价的决定性因素，因此，在这一阶段，所出现的问题也有可能更加严重甚至造成无法估量的损失。在地基与基础设计中要注意地方性规范的重要性。由于我国占地面积较广，地质条件相当复杂，作为国家标准，仅仅一本《地基基础设计规范》无法对全国各地的地基基础都进行详细的描述和规定，因此，作为建立在国家标准之下的地方标准一地方性的“地基基础设计规范”，能够将各地方的地基基础类型和设计处理方法等一些成熟的经验描述和规定得更为详细和准确。所以，在进行地基基础设计时，一定要对地方规范进行深入地学习。
4.结构计算与分析
在结构计算与分析阶段，如何准确，高效地对工程进行内力分析并按照规范要求进行设计和处理，是决定工程设计质量好坏的关键。
4．1结构整体计算的软件选择。
由于各软件在采用的计算模型上存在着一定的差异，因此导致了各软件的计算结果有或大或小的不同。所以，在进行工程整体结构计算和分析时必须依据结构类型和计算软件模型的特点选择合理的计算软件。对计算结果的合理性、可靠性进行判断是十分必要的，是结构工程师最主要的任务之一，这项工作要以结构工程师的力学概念和丰富的工程经验为基础。
4．2结构整体计算需控制的几个参数。
高层设计的难点在于竖向承重构件(柱，剪力墙等)的合理布置，而布置的是否合理，可通过以下几个参数进行控制。
4．2．1轴压比：控制结构延性。
4．2．2剪重比：控制各楼层最小地震剪力，确保结构安全性。若过小，说明底部剪力过小，这时应注意结构位移和结构稳定是否满足要求。若过大，应检查输入信息是否有误或剪力墙过多。结构太刚。无论大小，都要找出原因，将其控制在适宜的范围内，其计算的位移、内力才有意义。对于6度抗震设计的结构，规范没有规定其最小值，设计中一般可考虑控制在0．08―0．01。
4．2．3刚度比：控制结构竖向规则性。避免产生刚度突变。
4．2．4位移比：控制结构平面规则性，以免产生扭转。它反映的是质心与刚心的偏离程度。平面布置宜规则，对称，使质心和刚心尽量重合。
4．2．5周期比：控制结构扭转效应。结构扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比．a级高度高层建筑不应大于0．9，B级高度高层建筑不应大于0．85。反映的是抗扭刚度与抗侧刚度之间的关系。如计算出的第一振型为扭转振型，表明结构的抗侧力构件布置的不尽合理，抗扭刚度不足，解决的办法就是加大抗扭刚度，或减少对抗扭贡献不大的其他构件的刚度。必要时设置防震缝，将结构划分为较规则的若干个独立单元。
4．2．6层间受剪承载力比：控制竖向不规则。
4．3是否需要地震力放大，考虑建筑隔墙等对自振周期的影响。
新高规中根据大量工程的实测周期明确提出了各种结构体系下高层建筑结构计算自振周期折减系数，已列为强制性条文，需特别注意。
4．4多塔结构和分缝结构的计算分析。
一段时间以来，大底盘，多塔楼的高层建筑类型大量涌现，而在计算分析该类型高层建筑时，是将结构作为一个整体并按多塔类型进行计算，还是将结构人为地分开进行计算，是结构工程师必须注意的问题。如果分开计算，下部裙房及基础计算误差较大，且各塔之间相互影响无法考虑。应先进行整体计算，但计算周期比时应将各塔分开。值得一提的是，与多塔不同的是分缝结构，对于分缝结构，最好将各独立单元分开计算，如一定要合在一起，也可按多塔模型计算，计算周期比时也应同多塔一样分开计算，但与多塔不一样的是，对于整体的配筋计算，多塔应以不切开的模型为准，而分缝结构则无此限制。此外还应注意的是如分缝结构按多塔处理，则由于其分缝处不是真正的独立迎风面，其风荷与实际受力状态不符，应注意修正风荷载数值。
4．5非结构构件的计算与设计。
在高层建筑中，往往存在一些由于建筑美观或功能要求且非主体承重骨架体系以内的非结构构件。对这部分内容，尤其是高层建筑屋顶处的装饰构件进行设计时，由于高层建筑的地震作用和风荷载均较大，因此，必须严格按照规范中的非结构构件的计算处理措施进行设计。
简述结构抗震设计原则篇8
【关键词】建筑结构设计；抗震设计
建筑设计应符合抗震概念设计的要求，不应采用严重不规则的设计方案。合理的建筑布置在抗震设计中是头等重要的，提倡平、立面简单对称。因为震害表明，此种类型建筑在地震时较不容易破坏，容易估计出其地震反应，易于采取相应的抗震构造措施和进行细部处理。“建筑结构的规则性”包含了对建筑的平立面外形尺寸，抗侧力构件布置、质量分布，承载力分布等诸多因素的综合要求。“规则建筑”体现在体形(平面和立面的形状)简单;抗侧力体系的刚度承载力上下变化连续、均匀;平面布置基本对称
1建筑结构设计
1.1建筑结构设计的概念及内容：
结构设计简而言之就是用结构语言来表达建筑师及其它专业工程师所要表达的东西。结构语言就是结构师从建筑及其它专业图纸中所提炼简化出来的结构元素。包括基础，墙，柱，梁，板，楼梯，大样细部等等。然后用这些结构元素来构成建筑物或构筑物的结构体系，包括竖向和水平的承重及抗力体系。把各种情况产生的荷载以最简洁的方式传递至基础。结构设计的内容由上可知为：基础的设计，上部结构的设计和细部设计。
1.2建筑结构设计的阶段：
结构设计的阶段大体可以分为三个阶段，结构方案阶段，结构计算阶段和施工图设计阶段。方案阶段的内容为：根据建筑的重要性，建筑所在地的抗震设防烈度，工程地质勘查报告，建筑场地的类别及建筑的高度和层数来确定建筑的结构形式。确定了结构的形式之后就要根据不同结构形式的特点和要求来布置结构的承重体系和受力构件。
结构计算阶段的内容为：一：荷载的计算。荷载包括外部荷载（如，风荷载，雪荷载，施工荷载，地下水的荷载，地震荷载等等）和内部荷载（如，结构的自重荷载，使用荷载，装修荷载等等）上述荷载的计算要根据荷载规范的要求和规定采用不同的组合值系数和准永久值系数等来进行不同工况下的组合计算。二：构件的试算。根据计算出的荷载值，构造措施要求，使用要求及各种计算手册上推荐的试算方法来初步确定构件的截面。三：内力的计算，根据确定的构件截面和荷载值来进行内力的计算，包括弯矩，剪力，扭矩，轴心压力、拉力等等。四：构件的校核。根据计算出的结构内力及规范对构件的要求和限制（如，轴压比，剪跨比，跨高比，裂缝和挠度等）来复核结构试算的构件是否符合规范规定和要求。如不满足要求则要调整构件的截面或布置直到满足要求为止。
施工图设计阶段的内容为：根据上述计算结果，来最终确定构件布置和构件配筋以及根据规范的要求来确定结构构件的构造措施。
2建筑结构设计的基本要求
2.1结构的规则性
2.1.1不应采用严重不规则的结构体系。建筑设计应符合抗震概念设计的要求，应采用规则的设计方案，应符合下列要求：
（1）具有必要的承载能力、刚度和变形能力；
（2）避免因部分结构或构件的破坏而导致整个结构丧失承受重力荷载、风荷载和抗地震作用的能力；
（3）对可能出现的薄弱部位，应采取多重措施予以加固。
2.1.2建筑的结构体系宜符合下列要求：
（1）结构的竖向和水平布置宜具有合理的刚度和承载力分布，避免因局部突变和扭转效应而形成薄弱部位；
（2）应具备多道抗震防线。
2.2规则结构的主要特征
建筑及其抗侧力结构的平面布置应该规则、对称，并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，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小，避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。
规则结构一般指：体型规则、结构平面布置均匀、对称并具有较好的抗扭刚度；结构竖向布置均匀，结构的刚度、承载力和质量分布均匀。
2.3规则平面布置需满足的要求
结构平面布置必须考虑有利于抵抗水平和竖向荷载，受力要明确，传力要直接，均匀对称，减少扭转的影响。在地震作用下，建筑平面要力求简单规则，风力作用下则可适当放宽。抗震设防的建筑，平面形状宜简单、对称、规则，以减少震害。
在建筑的一个独立结构单元内，宜使结构平面形状简单、规则，刚度和承载力分布均匀。不应采用严重不规则的平面布置。
地震效应与建筑的重量成正比，减轻房屋自重是提高结构抗震能力的有效办法。建筑重量大了，不仅作用于结构上的地震剪力大，还由于重心高地震作用力矩大，对竖向构件产生很大的附加轴力，从而造成附加弯矩更大。
3建筑结构设计中的抗震设计
3.1建筑抗震结构设计的基本原则
3.1.1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。
3.1.2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。
3.1.3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，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。
3.2提高短柱抗震性能的应对措施
有抗震设防要求的建筑除应满足强度、刚度要求外，还要满足延性的要求。钢筋混凝土材料本身自重较大，所以对于高层建筑的底层柱，随着建筑物高度的增加，其所承担的轴力不断增加，而抗震设计对结构构件有明确的延性要求，在层高一定的情况下，提高延性就要将轴压比控制在一定的范围内而不能过大，这样则必然导致柱截面的增大，从而形成短柱，甚至成为剪跨比小于1.5的超短柱。短柱的延性很差，尤其是超短柱几乎没有延性，在建筑遭受本地区设防烈度或高于本地区设防烈度的地震影响时，很容易发生剪切破坏而造成结构破坏。
混凝土短柱的延性主要受轴压比的影响，同时配箍率、箍筋的形式对混凝土短柱的影响也很大。高层混凝土结构短柱，特别是结构低层的混凝土短柱，其轴压比很大，破坏时呈脆性破坏，其塑性变形能力很小。提高混凝土短柱的抗震性能，主要也就是提高混凝土短柱的延性。因此，可以从以下方面，采取措施提高混凝土结构的抗震性能。
3.2.1提高短柱的受压承载力
提高短柱的受压承载力可减小柱截面、提高剪跨比，从而改善整个结构的抗震性能。减小柱截面和提高剪跨比，最直接的方法就是提高混凝土的强度等级，即采用高强混凝土来增加柱子的受压承载力，降低其轴压比；但由于高强混凝土材料本身的延性较差，采用时须慎重或与其他措施配合使用。此外，可以采用钢骨和钢管混凝土柱以提高短柱的受压承载力。
3.2.2采用钢管混凝土柱
钢管混凝土是套箍混凝土的一种特殊形式，由混凝土填入薄壁圆形钢管内而形成的组合结构材料。由于钢管内的混凝土受到钢管的侧向约束，使得混凝土处于三向受压状态，从而使混凝土的抗压强度和极限压应变得到很大的提高，混凝土特别是高强混凝土的延性得到显著改善。同时，钢管既是纵筋，又是横向箍筋。当选用了高强混凝土和合适的套箍指标后，柱子的承载力可大幅度提高，通常柱截面可比普通钢筋混凝土柱减小一半以上，消除了短柱，并具有良好的抗震性能。
3.2.3采用分体柱
由于短柱的抗弯承载力比抗剪承载力要大得多，在地震作用下往往是因剪坏而失效，其抗弯强度不能完全发挥。因此，可人为地削弱短柱的抗弯强度，使抗弯强度相应于或略低于抗剪强度，这样，在地震作用下，柱子将首先达到抗弯强度，从而呈现出延性的破坏状态。人为削弱抗弯强度的方法，可以在柱中沿竖向设缝将短柱分为2或4个柱肢组成的分体柱，分体柱的各柱肢分开配筋。在组成分体柱的柱肢之间可以设置一些连接键，以增强它的初期刚度和后期耗能能力。
现阶段，建筑结构抗震设计理论的研究与发展使建筑抗震分析在概念上进一步走向完善，如果可以在结构材料特性，动力响应，计算理论，稳定标准诸方面得到符合实际的发展，自然会在建筑结构抗震领域内起到重要的作用。
参考文献：
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[3]杨琦。高层建筑结构特点及其体系[J]。沿海企业与科技，2007，（1）
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[5]混凝土结构设计规范（GB50010－2002）[S]
[6]建筑抗震设计规范(GB50011-2010)[S]
简述结构抗震设计原则篇9
关键词：高层结构；抗震；概念设计
一、引言
建筑工程的概念设计在我国应成为一个先于建筑工程的初步设计，以功能优越、造型美观、技术先进的总体方案为目标的设计阶段。建筑工程的概念设计一般有建筑方面的概念设计和结构方面的概念设计两大部分，它们之间相互影响、相互协调、相互结合。而结构方面的概念设计其中一个重要的组成部分就是建筑的抗震概念设计，这在高层建筑中表现尤为突出。
建筑抗震概念设计是根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想，进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程。概念设计涉及从方案、结构布置到计算简图的选取，从截面配筋到构件的配筋构造都存在概念设计的内容。强调结构概念设计的重要性，旨在要求建筑师和结构设计师在建筑设计中应特别重视规范、规程中有关结构概念设计的各条规定，设计过程中不能陷于只凭“结构软件计算”的误区。若结构严重不规则、整体性差，则按目前的结构设计及计算技术水平，很难保证结构的抗震、抗风性能，尤其是抗震性能。现结合工作的实践经验在以下几个方面浅谈一下结构抗震概念设计的基本原则
概念设计的定义、意义及一般原则，并从高层建筑的抗震抗风设计和延性设计两方面提出对高层结构抗震的措施，指出高层建筑在抗震设计中应处理得当，以取得理想结果。
二、概述
地震是一种突发性的自然灾害，也是一种突发性的随机振动。在地震最初几秒钟内地震加速度达到峰值，它们对高层建筑的影响不大，但地震将近结束时，地面运动的周期有可能接近高层建筑的基本周期，它的影响就会很大。另外地运动的强度又随震中距加大而减小，其中高频分量的衰减较低频分量快，这对高层建筑设计是一个重要因素，尽管高层建筑所处震中距较大，但是有时会比当地底层建筑承受的地震作用要大。面对地震作用的不确定因素很多，简单的依靠数值计算得出的结果不能充分解决现实中的抗震问题。到目前为止，抗震设计包括结构的概念设计、计算设计和构造设计三大部分。而抗震计算设计的计算模型与计算理论还未达到令人满意的程度，单纯依靠计算并不能保证结构具有可靠的抗震安全度：应用概念设计进行建筑结构总体布置并确定基本的抗震措施对高层结构的抗震设计来说是十分重要的。
三、概念设计的定义
所谓概念设计是相对于数值设计而言的，其着眼于结构的总体地震反应，可以理解成运用人的思维和判断能力，从宏观上决定结构设计中的基本问题。抗震概念设计是根据地震震害和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想，进行建筑结构总体布置并确定基本抗震措施的。
四、概念设计的意义
由于地震作用的随机性、复杂性、间接性和偶然性，尤其在高层建筑中结构自振周期、材料性能、阻尼变化和基础差异沉降等因素的影响，使结构在地震作用下表现出极大的复杂性和计算假定与实际情况的不符，且目前各国所制定的抗震设计规范差异较大，甚至反映在定性分析上其结论完全相反，使计算结果差距很大。因此，仅仅靠结构分析计算往往不能满足结构安全性、可靠性的要求，不能达到预期的设计目标。从某种意义上来说，结构概念设计比结构分析计算更为重要。
五、概念设计的一般原则
高层建筑结构水平荷载是控制结构内力和变形的决定性因素，因此除考虑建筑功能要求外，结构单元抗震侧力结构的布置宜规则、对称，受力明确，力求简单，传力合理，传力途径不间断，并应具有良好的整体性，其大致应包括以下几点。
1、建筑体型应力求规则：在进行结构选型时，建筑物的体型应力求简单、规则、对称、质量和刚度变化均匀.尽量把抗侧力构件从中心布置和分散布置，改为沿建筑周边或四个角上布置，从而提高结构的抗扭能力，确保减少地震时地震作用产生的变形、应力集中及扭转反应。
2、结构应具有明确的传力途径：建筑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，竖向传力体系设计的建筑空间形态是由结构传力体系支撑的：传力体系的剖面形式，直接反映结构沿竖直方向传递荷载的路径，也关系到建筑物的使用性能。对于高层抗震来讲首先应注意控制建筑的高宽比和高层建筑的抗侧力结构刚度，尽量避免竖向上刚度发生突变的现象。在由于使用要求而造成刚度变化特别大或结构布置发生变化时，则应设置结构转换层。
3、结构构件连接应可靠：抗震结构的各类构件之间要有可靠的连接。只有通过可靠的连接才能充分发挥各构件的承载能力和变形能力，从而使整个结构获得更好的抗震性能。抗震支撑系统，应能在地震时保证结构稳定。
4、考虑非结构构件对主体的影响：在抗震设计中，处理好非承重结构构件与主体结构之间的关系，可防止附加震害，减少损失。因此，在处理上，附属结构构件应与主体结构有可靠的连接或锚固，避免倒塌伤人或砸坏重要设备。
5、结构体系应具有多道抗震防线：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、框架-核心筒结构。结构体系应具有多道抗震防线才能避免因部分构件破坏导致整个体系丧失抗震能力或对重力的承载能力。
六、高层建筑的抗震抗风设计
高层建筑的突出特点是高度高。根据一般的力学分析结果可知，高层建筑在均布水平荷载的作用下，竖向平面结构构件的弯矩与建筑的总高度呈二次方关系，侧移与总高度呈四次方关系，因此，高层建筑结构在承受竖向荷载的同时，抵御水平荷载，控制侧移，减少建筑在风荷载和地震作用下的摇晃和振动是高层建筑设计的决定性因素。增强高层的抗震抗风设计，可加大柱子截面、增加抗震墙到适量最能加强结构抗侧刚度。结构应在竖向平面内合理布置斜向支撑，形成组合桁架式结构是减小高层建筑侧移的既有效又经济的方法。
七、结构的延性设计
在延性设计中应努力做到“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强节点强锚固”、“强拉弱压”的设计要求。在设计中，也可以通过提高各个构件的延性来提高整体结构的延性。在设计上为提高梁的延性一般可采取的措施：梁上配置适量的受压钢筋；选取合适的梁断面；采用现浇结构，提高混凝土等级；；加密粱的箍筋。在设计上为提高柱的延性一般可采取的措施：严格控制柱的轴压比；2）尽量选取剪跨比较大的长柱；设计中应尽量避免采用短柱；尽量使柱受力处于大偏心受压状态；加密柱箍筋，采用复合箍筋；采用钢管混凝土柱、分体柱。
八、注意地震的减灾技术，进行隔震和消能减震设计
隔震和消能减震是建筑结构减轻地震灾害的有效措施。隔震体系通过延长结构的自振周期能够减少结构的水平地震作，从而消除或有效地减轻结构和非结构的地震损坏，提高建筑物及其内部设施和人员的地震安全性。增加了建筑物继续使用的功能。采用消能减震的方案，通过消能器增加结构阻尼来减少结构在风作用下的是公认的事实，对减少结构水平和竖向地震反应也是有效的。
九、结束语
总之，高层建筑在抗震设计上存在许多问题，只有正确应用抗震设计概念，处理得当，才会取得较为理想的结果。而且，对于复杂体型的高层建筑，应该运用弹塑性时过程分析法对结构进行二次验算，检查存在的薄弱部位并进行必要的加强处理。
概念设计需要结构工程师和建筑师的密切配合与合作，做的“功能、结构、美观、建筑的统一”是概念设计的最高追求。
参考文献
简述结构抗震设计原则篇10
关键词：建筑结构设计；结构概念；应用
中图分类号：S611文献标识码：a文章编号：
随着社会经济水平的发展，人们对于建筑的安全性、环保性以及舒适性等方面也有了更高的要求。因此将结构概念应用于新时代的建筑设计工作当中已经成为了建筑行业的重要趋势。深入研究结构概念在建筑结构设计中的应用，将更好的推动建筑设计工作的发展。
一、结构概念应用于建筑结构设计当中的意义
（一）具有更全面、更立体、更精准的先进意义。
1.在目前普遍采用的概率极限状态理论前，我国结构计算理论经历了经验估算、容许应力法、破损阶段计算、极限状态计算等阶段。现行的GBJ68-84《建筑结构设计统一标准》则采用以概率理论为基础的结构极限状态设计准则。概率理论虽具有一定的先进性，但也有一定的局限性，比如在运算过程只能视作近似概率法，带有一定的局限性。并且要准确估计建筑物的真正承载力光凭极限状态设计是很难做到的[1]。
2.结构概念设计是指不经复杂的数值计算,从整体角度来确定建筑结构的总体布置和结构措施，其主要依据为整体结构体系和结构子体系之间的力学关系,相对刚度关系,结构破坏机理,实验现象和工程经验所获得的结构设计原则和设计思想,。高质量的设计工作要求我们着眼在具体空间结构体系整体研究上。一个结构工程师只有根据专业理论知识和工程实践经验,结合简单估算对一个结构工程进行整体优化同时，应把结构概念应用到实际建筑结构设计工作中去，这要求对整体结构体系与各基本分体系之间的力学关系有透彻的认识[2]。
（二）对建筑的抗震能力起到关键作用。
为了保证准确性，在进行结构分析时必须充分考虑结构的空间作用、结构材料的非弹性性质和时效、阻尼变化等多种因素。因此，工程抗震问题必须立足于结构概念，而不是完全依赖计算设计来解决，通过结构概念的应用，可以避免结构出现敏感的薄弱部位，使整体建筑结构发挥减震的关键作用。在隔震设计中,灵活运用悬吊隔震可以很好地降低水平地震作用,极大程度上减轻震害。
（三）掌握和运用结构概念的设计方法，是提高设计水平的一种有效途径。
二、建筑结构设计中的结构概念应用
（一）拓宽设计思路的应用。
结构工程师对计算工作准确性往往缺少清醒的认识,过分相信控制解,忽略更为重要的概念设计方法。传统的结构计算理论的研究和结构设计存在很大的缺陷，过分关注如何提高结构抗力R，容易导致因混凝土使用等级增高、配筋量增大，产生的高额造价。结构工程师在工程建设过程中往往只注意到不超过最大配筋率，造成胖柱、肥梁、深基础等一系列问题。
比如抗震设计，传统的方法先是根据初定的尺寸、混凝土等级算出结构刚度，再由结构刚度算出地震力，然后算配筋。这样将会增加结构的刚度，反而使地震作用效应增强。
因此可考虑将结构概念应用在抗震设计中，降低作用效应S。结构耗能减震技术是在结构物某些部位（如支撑、剪力墙、连接缝戒连接件）设置耗能（阻尼）装置（戒元件），通过该装置产生摩擦，弯曲（戒剪切、扭转）弹塑性（戒粘弹性）滞回变形来耗散戒吸收地震输入结构的能量，以减小主体结构的地震反应，从而避免结构产生破坏戒倒塌，达到减震控制的目的。60%的地震作用效应可通过合理设计降低，有效提高屋内物品的安全性[3]。
不是一味的加强建筑的坚固度，而是以科学的建筑建构减小地震的作用效应S，这样可以起到事半功倍的作用。事实证明合理应用结构概念，就能拓宽思路，
（二）在建筑抗震结构设计中的应用。
通过在设计中应用结构概念，从宏观上控制结构的抗震性能，保证建筑具有足够的抗震能力应充分考虑以下环节：
1.基础是整个房屋、建筑物的组成部份和基本承重结构。它将房屋的全部荷载与基础自重均匀地传达给地基。所以基础工程必须具有足够的抗震性能。根据地基的地质、水文、冰冻等条件；上部结构材料及施工等因素，采取不同的基础砌筑。
2.重视建筑物结构的设计，在进行建筑结构抗震能力测试时，应尽可能充分发挥构件的延性，实现结构整体足够的延性和变形能力，从而有效降低地震的作用，提高建筑结构的抗震能力。
3.避免不合理设置导致对主体结构的不利影响，强调结构空间整体性，重视对非结构构件的处理，充分利用其对主体结构的有利影响。
4.保证建筑材料的优质性，抗震性能的高低主要取决于建材质量的好坏，包括钢材的抗拉强度、构造柱、芯柱、圈梁等各类构件要求的不同，都会影响房屋的抗震性[5]。
三、结构概念在建筑结构设计中应用原则
（一）合理选择结构方案的原则。
只有一个合理的结构形势和结构体系才能造就一个成功的设计，同一结构单元不宜混用不同的结构体系，结构体系应力求平面和竖向规则，做到受力明确，传力简捷。因此，选择构型之前必须综合分析工程的设计规则、地理环境、材料供应及施工条件等情况，并与其他专业相互协调，最终确定结构方案。
（二）精选计算简图的原则。
结构简图是结构计算的基础，选用不当的计算简图很可能会导致结构事故的发生，因此必须通过分析结构简图采取恰当的结构计算，选择合适的计算简图。另外，计算简图通过相应的构造措施来保证。实际结构允许与设计简图有偏差，但应在误差允许的范围内。
（三）正确分析计算结果的原则。
正确分析计算结果必须通过一定的建筑结构设计软件，目前市场上有关软件种类繁多，而不同的设计软件所计算出的结果也不尽相同，选择合适的设计软件，还应对计算结果认真分析，慎重校核，做出合理判断，这就要求设计师对程序的设计原理及技术条件有广泛的了解。
（四）结构构件设计的原则。
各种结构构件都应进行必要的抗弯、抗剪、抗扭等计算，并采取相应的构造措施。保证构件延性的同时对框架做到“强柱弱梁、强剪弱弯、强节电弱杆件”。
强柱弱梁：使梁端的塑性铰先出、多出，尽量减少或推迟柱端塑性铰的出现。适当增加柱的配筋可以达到上述目的。强剪弱弯：在进行抗震设计中，剪力是通过弯距计算得出的。该原则的目的是防止梁、柱子在弯曲屈服之前出现剪切破坏。适当增加抵抗剪切力的钢筋可以达到上述目的。强节点弱构件：增大节点核心区的组合剪力设计值进行计算。
（五）精选基础方案的原则。
为了确保结构安全和降低工程造价，必须选择合适的基础方案。这就要求设计师根据精确的地质资料来决定。包括工程地质和水文地质条件、建筑体型、有无地下室、上部结构类型和荷载大小等因素，据此做出综合分析，选择经济合理的基础方案，最大限度的发挥地基的潜力。
（六）特殊工程领域应用结构概念的必须性原则。
对特殊工程领域的工程设计，目前我国尚无成熟的规范可遵循，例如风力发电工程，这就需要设计者应用结构概念设计的方法，对一些很难准确计算的因素，可通过结构概念性的分析，采取相应的结构措施来解决。采取理论和实际相结合的方式，分析结构的受力、变形和振动情况，做出合理的结构设计方案。
四、结语
随着工程项目规模的增大，技术越来越复杂，不确定性因素增多，对工程设计的要求也越来越高，运用结构概念设计的思想使得建筑结构设计更加安全、可靠、经济。结构工程师作为结构设计革命的推动者和执行者，必须提高自身的创新能力，真正做到将结构设计广泛运用于建筑设计中。
参考文献：
[1]刘慧芝,李福来.浅析建筑结构设计中的概念设计与技术措施[J].河北省中小企业服务中心,2009(4).
[2]袁明.浅谈结构概念设计[J].江西省建材科研设计院,2008(2).
[3]包乐琪，郭玉霞，陈旭坤.概念设计在建筑结构设计中的应用[J].科技致富导报.2011（14）
[4]周莹辉.浅谈建筑结构设计中概念设计与结构措施[J].商品与质量.2011（6）