抗震设计方法篇1
【关键字】：概念结构设计抗震
中图分类号：tU318文献标识码：a文章编号：
地震（earthquake），是一种普遍存在地壳快速释放能量过程中造成振动，期间会产生地震波的一种自然现象。地震是地球内部构造运动的产物,地壳在内、外营力作用下，集聚的构造应力突然释放，产生震动弹性波，从震源向四周传播引起。由于地震作用的随机性、复杂性,地震波波形各异，其对建筑物的作用各不相同,震对建筑物的作用与建筑物自身所固有的自振周期、场地土的动力特性有关,所产生的破坏程度也各不相同。中国是一个多地震国家，2008年5月12日发生在汶川的5.12大地震，近7万人丧生，1.8万人失踪，1600万间房屋倒塌，造成了极其惨重的人员伤亡和财产损失。通过对建筑地震震害实例进行分析，找到其原因，机理，并在设计中有效减少地震危害，意义重大。抗震设计概念设计方法是指一些在难以作出具体规定的问题，例如结构破坏机理的概念，力学概念以及由震害试验现象等总结提供的各种宏观和具体的经验等，必须由工程师运用“概念”进行分析，作出判断，以便采取相应的措施。未经抗震概念设计的结构不能称其为抗震结构。建筑结构的抗震设计，是以现有科学水平和经济条件为前提的。GB50011-2010《建筑抗震设计规范》对抗震概念设计的要求更全面、更合实际的规定，增加了“不规则建筑结构的概念设计”，使得概念设计在工程中的应用更具体更明确地落到实处，切实提高了结构的抗震能力。规范的修改说明“概念设计”愈来愈受到国内外工程界的普遍重视。
地震及结构所受地震作用机理，特性复杂，地震科学还有许多规律未被认识。抗震设计思路发展历程随着建筑结构抗震相关理论研究不断发展，结构抗震设计思路也经历了一系列的变化。结构抗震设计思路经历了从弹性到非线性，从基于经验到基于非线性理论，从单纯保证结构承载能力的“抗”到允许结构屈服，并赋予结构一定的非弹性变形性能力的“耗”的一系列转变。在当前抗震理论下形成的现代抗震设计思路，其主要内容是合理选择确定结构屈服水准的地震作用来进行结构的强度设计，从而确定了结构的屈服水准，制定有效的抗震措施使结构和抗震构造措施。现代抗震设计理念是基于对结构非弹性性能的研究上建立起来的，其核心在很大程度上取决于良好“的概念设计”。为了保证结构具有足够的抗震可靠性，建筑抗震概念设计主要考虑了以下因素：场地条件；建筑物的平、立面布置及其外形尺寸规则性要求；抗震结构体系要求-即抗震结构体系的选取、构件的布置以及结构质量的规则分布；非结构构件的布置，结构材料与施工质量等。
.场地条件正确地进行建筑场地选择和场地抗震性能评价,对于建筑物的结构抗震设计有十分重要的意义。影响建筑物震害的场地因素主要是局部地形特征、地质构造、地基土性质、地下水埋深等几方面,这些场地条件常常是造成震害显著差异的重要因素。建筑抗震概念设计，选择建筑场地时，应划分对建筑抗震有利、不利和危险的地段，选择建筑场地时，应根据工程需要，掌握地震活动情况、工程地质和地震地质的有关资料，对抗震有利、不利和危险地段做出综合评价。对不利地段应提出避开要求避开对建筑抗震不利的地段，当无法避开时，采取有效措施。对危险地段，严禁建造甲、乙类的建筑，不应建造丙类的建筑。选择对建筑抗震有利的场地，不应在危险地段建建筑。建筑基础与土质、强风化岩质边坡的边缘应留有足够的距离，其值应根据抗震设防烈度的高低确定，并采取措施避免地震时地基基础破坏。这就考虑了地震因场地条件间接引起结构破坏的原因，诸如地基土的不均匀沉陷、地震引起的地表错动与地裂等等。特别是有液化现象的场地，一定要按规范避开，加固处理。
建筑物的平、立面布置及其外形尺寸规则性要求建筑的平立面布置应符合概念设计的要求，结构体型(平立面)简单,结构抗侧力构件的刚度和承载力在平面内规则、对称,在竖向则上下连续且均匀,即在平面、竖向和抗侧力体系上没有明显的和实质上的不连续(突变)。建筑设计不应采用严重不规则的设计方案。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，结构的竖向刚度突交易造成抗震薄弱层（部位），薄弱层可用楼层的实际承载力与设计计算的弹性受力之比来判断，该比值在总体上应保持一个相对均匀的变化，避免大的起伏，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。不规则的建筑物的平、立面布置受力复杂,结构分析难度大,易造成较多的抗震薄弱部位,在抗震措施处理上难免顾此失彼而留下破坏隐患。而体型规则的结构受力简单、明确,容易判断其地震时的反应,便于采取抗震构造措施和进行细部处理。而体型复杂、特别或严重不规则的结构则受力复杂,结构分析难度大,易造成较多的抗震薄弱部位,在抗震措施处理上难免顾此失彼而留下破坏隐患。如不能避免，也应对薄弱部位采取有效的抗震构造措施，使我们的设计更加完善合理少出问题。丽江地震512汶川地震中用严重不规则的方案建筑遭受严重破坏，就是前车之鉴。
抗震结构体系的选取、构件的布置以及结构质量的规则分布抗震结构体系的选取受震级大小，震中远近，场地好坏以及建筑材料，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，须进行周密考虑确定。规范对建筑结构体系主要要求是达到体系受力明确，传力台理，传力线路不间断，具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。.保证结构延性能力的抗震措施合理选择了结构的屈服水准和延性要求后，就需要通过抗震结构体系的选取、构件的布置来保证结构确实具有所需的延性能力，从而保证结构在中震、大震下实现抗震设防目标。系统的构件的布置，质量的规则分布措施包括以下几个方面内容：1.“强柱弱梁”：人为增大柱相对于梁的抗弯能力，使钢筋混凝土框架在大震下，梁端塑性铰出现较早，在达到最大非线性位移时塑性转动较大；而柱端塑性铰出现较晚，在达到最大非线性位移时塑性转动较小，甚至根本不出现塑性铰。水平地震作用下，梁的屈服先于柱的屈服，。从而保证框架具有一个较为稳定的塑性耗能机构和较大的塑性耗能能力。2.“强剪弱弯”：剪切破坏基本上没有延性，一旦某部位发生剪切破坏，该部位就将彻底退出结构抗震能力，对于柱端的剪切破坏还可能导致结构的局部或整体倒塌。因此可以人为增大柱端、梁端、节点的组合剪力值，使结构能在大震下的交替非弹性变形中其任何构件都不会先发生剪切破坏。
非结构构件的布置建筑非结构构件主要包括附属结构构件如附属机械电气设备系统，装饰物如幕墙，围护墙和隔墙等。构件与其结构主体支座和连接等需符合地震时对使用功能的要求。
我国是一个多地震的国家,建筑抗震很重要.现在随着计算机的发展，各种结构设计软件大量涌现，但抗震结构设计概念非常重要，设计人员什么时候都不能丢掉概念而一味地相信计算机。不能丢掉概念而一味地相信计算机。概念设计决定建筑物的抗震性能，如果概念设计不适宜于抗震，那么不管多“精密”的计算也无济于事。要在明确结构抗震概念设计的基础上合理运用。目前我国在学习借鉴世界其他国家抗震研究成果的基础上，逐渐形成了自己的大部分内容都符合现代抗震设计理念先进的抗震结构设计概念思路，但是也有许多要改进的地方，需要我们今后加以完善，通过遵循抗震概念设计的原则，使建筑物具有更可靠的抗震性能。
参考文献
1.聂东方赵新英,浅谈建筑抗震概念设计，煤炭工程[J]，2009年11期
抗震设计方法篇2
1、桥梁抗震抗风设计原因。桥梁的抗震抗风设计作为一种设计理念并不是一开始就存在的，而是根据地震灾害、风灾和工程事故，以及对地震、风灾和安全事故的反思，进行科学的总结归纳，最终进行有计划、有目的的设计。可以说，桥梁抗震抗风设计是建立在实践的基础之上的。因此，我们必须了解风灾和地震这两种主要的自然灾害。地震是一种比较常见的灾害，地质层的活动导致地表发生横向或纵向的移动，以此对地表建筑物进行了破坏。而风灾一是通过风的侵蚀，逐渐对桥梁等建筑破坏；二是强风直接对地表建筑进行破坏，如台风。
2、桥梁抗震抗风设计理念。既然桥梁的抗震抗风设计来源于自然灾害和安全事故，桥梁的设计不能只具有实践合理的属性，其必须满足设计上的科学性。如针对因地震或风灾变形严重的部位，我们需要科学的选择延展性较高的材料进行加固；如对于桥梁的整体设计和系统分析。
3、桥梁抗震抗风设计现状。针对桥梁所受到的地震和风灾，我们当今的研究主要是关于中小型跨度的桥梁，主要是从延展性和减少地震作用力两个方向进行设计。但随着桥梁跨度的增加，侧向变形的可能性加大，对桥梁整体的抗风性能提出了更高的要求。
二、桥梁抗震抗风设计方法
1、桥梁抗震抗风设计原则。桥梁的抗震抗风设计是桥梁在地震和风灾等自然力量中的抗震抗风性能。因此，桥梁的抗震抗风设计可以大致分为两个方面，一是工程设计本身所需要的科学性和合理性，二是关于抗震属性和抗风属性的加强。我们可以从设计学的角度分析，桥梁的抗震抗风设计大致有以下原则：一是系统性原则。对于抗震属性和抗风属性的加强，我们不能脱离桥梁工程建设这一主体，不能过分的强调某一属性而忽略了整体性能的提高。二是协调性原则，对于工程设计，其需要具有工学美观，符合力学的特征。在尾端和跨距设计上都需要符合力学的协调性，只有这样，桥梁作为其交通的本质属性才不会被掩盖。三是针对性原则。对于具体的地形和地质，我们需要结合当地实际，针对某一方面的属性进行加强，如沙漠边缘带风蚀厉害，抗风属性需要加强。如沿海台风等特大风灾较多，需要加强抗风性能。
2、桥梁抗震设计方法。在谈到桥梁的抗震设计时，我们必须清楚地震破坏力和破坏范围。在桥梁的抗震设计中，我们一般是针对5级烈度到8级烈度之间。具体设计而言，一是根据我们的地震烈度表，选择合适的场地，即地基。尽量避开地震带和地质活跃层，避免地基在地震中损坏。二是注重桥梁的整体性和规则性设计，整体性越强，其抗震属性越高。而整体性的加强依赖于桥梁结构，如著名的赵州桥屹立千年不倒，其重要原因也是因为其结构的严密与整体性较强。整体结构的设计可以有多个指标，如关于延性指标，其是指同等强度下的非弹性变化能力，其计算是μ=Δmax/Δy，其中Δy表示结构的首次屈服，而Δmax则是表示其最大的变形。三是通过弹性的计算，运用弹性理论进行相关的设计。
3、桥梁抗风设计方法。而桥梁抗风设计，我们可以借鉴江苏省的苏通长江大桥进行分析。其采用的是2×100+300+1088+300+2×100的跨径，是世界上跨度最大的斜拉桥。并且，苏通大桥的主航道桥采用三维有限元模型进行分析计算，其中用梁单元和析架单元模拟主梁、边墩等，用来考虑垂直力度和几何刚度。通过对苏通长江大桥体系的深入分析，我们可以发现，抗风设计首先需要注意模型的选择，如苏通大桥在考虑风荷载时，针对三种不同的分析方式（Fixed-Free一侧限位装置生效；Fixed-Fixed—两侧限位装置生效和Free-Free—全桥纵飘体系）进行了比较，最终是决定采用效果最佳的Fixed-Fixed模型。其次则是针对斜拉索和桥梁震动以及结构进行科学的分析与模拟，最终优化结构设计，利用斜拉索对桥梁的各种震动和风力进行平衡，最终实现桥梁的高抗风属性。而关于阻尼系数的计算，我们可以通过CH=FH/0.5pU2D，其中FH是阻力，U为来流风速，p为空气密度，D则是桥塔塔柱横桥的迎风面宽度。主梁风荷载的计算则是通过一下公式进行计：其中，CD是主梁的阻力系数，CL是主梁升力系数，Cm是主梁升力矩系数，H是主梁的高度，B是主梁的宽度，GVa是顺桥方向的等效静阵风系数，GVt是横桥方向的等效静阵风系数。而斜拉索的风荷载则是通过一下计算公式：其中，CDX是斜拉索顺桥方向的阻力系数，CDZ是斜拉索横方向的阻力系数，α是斜拉索的倾斜角度，D是斜拉索直径。此外，还有桥墩的风荷载的计算方法，计算公式与上差不多，只需要将各个系数换成相对应的即可。通过对各种系数的计算，平衡风力，找出最佳的平衡方式，才能实现抗风属性最佳设计。
三、总结
抗震设计方法篇3
关键词：抗震概念设计；抗震设计方法；基于位移；基于性能
前言
根据我国多次大型地震中房屋的损坏位置与程度分析中得出:科学合理的建筑结构设计方法是房屋抗震能力提高的制胜法宝。然而完整的建筑结构抗震设计方法不仅包括建筑结构抗震分析计算法，还应有抗震概念设计。
一、建筑抗震概念设计
地震是一种难以把握的随机振动，其自身的复杂性和不确定性对于准确预测房屋遭遇的参数和特性无非是现代建筑科技的挑战。抗震在结构分析方面仍存在许多不确定性因素，例如未充分考虑非弹性性质,空间结构作用和阻尼变化，材料实效等诸多因素，因此抗震设计不能完全依赖计算得到的结果。长期抗震经验总结的抗震工程基本概念和抗震工程的基本理论应是抗震问题的基本立足点，同时也是良好结构性能的决定因素。
1建筑场地的选择
地震中经常出现的“轻灾区有重灾，重灾区有轻灾的现象，就是由于地震对房屋的破坏不只是在结构上还有对房屋周围场地条件的破坏。例如地基土的不均匀沉陷滑坡，粉土沙土液化，地表的错动与地裂。
抗震设防区的建筑工程场地选择应遵循以下几点原则:
1.1密实均匀的中硬场地土和开阔平坦的坚硬场地土是建筑抗震有利地段的最好选择。
1.2避开对建筑抗震的不利地段，例如突出的山嘴高耸孤立的山丘河岸和边坡边缘采矿区软弱场地土非岩质陡坡，在平面分布分布上岩性状态成因明显不均匀的场地土。
1.3不在地震时可能发生崩塌滑坡地陷地裂泥石流等地段和发震断裂带上建造房屋。
2建筑体型的设计
力求建筑的体型要对称简单规则刚度和质量变化均匀。
3抗震结构体系应遵循的原则
3.1采用多道抗震防护线，以防因部分结构或构件的损坏而导致整个抗震体系丧失对重力荷载的承载能力或丧失抗震能力。
3.2抗震结构应具有合理的强度和刚度分布，避免因局部削弱产生应力集中或是塑性变形集中，以防结构薄弱部位的出现。
4建筑结构构件设置
建筑结构各种构件应有良好的连接，各类构件具备必要的强度和变形能力
5非结构构件设置
合理设置非结构构件诸如隔墙填充墙维护墙。
二抗震结构设计方法
1基于位移的抗震设计方法
基于位移的抗震设计方法是以位移为前提的设计方法。它是在不同强度地震作用下，以位移响应为主要目标进行结构设计，从而使结构达到预期设定的性能和功能。它应包括构件截面承载力计算，构件截面变形能力设计等。基于位移的抗震设计具有以下优点
(1)首先能够满足多层次抗震要求。它通过不同的功能要求，设计出不同位移情况下的结构的强度和刚度
（2）基于位移的结构的设计是以目标位移为基准的，所以对破坏时结构的破坏状态有着确定的认识。
(3)不必考虑结构的非线性性质。弹性结构下的设计方法可以直接引用，可用线性系统代替原有结构。
(4)位移法同传统的设计过程相比可直接获得结构抗震要求所需要的截面参数。
集于众多优点于一身的位移法得到了越来越多的青睐，也广泛地应用于抗震设计理念。基于位移的抗震设计方法大致包括三个方法：能力谱方法控制延性的抗震设计方法直接基于位移的抗震设计方法。
1.1能力谱法
能力谱法按照对结构延性需求将规范设计的反离谱折减后转换为反应加速度¬―位移关系的需求谱。并且根据对静力弹塑性分析得到的力和位移关系曲线转换成等效单自由度体系加速度―位移关系能力谱。最后通过将能力谱和需求谱放在统一坐标系，可以分析评价结构的抗震性能。能力谱法的基本内容基本包括以下四个方面：
1.1.1以多自由度体系和单自由度的转换关系为依据，从而建立结构的等效单自由度体系。
1.1.2通过对分析研究结构的静力弹塑性得出结构基底剪力。
1.1.3在同一个坐标系下把能力曲线与需求曲线比较，如果能力曲线不与任何一条需求曲线相交，则得出建筑结构不满足抗震要求。如果两者相交，则可以通过运用插值图解法计算出二者的交点，寻求二者交点的对应阻尼比。该点确定了在设计反应谱作用下单自由度体系下最大反应和先对阻尼，因而可计算结构延性。
1.2控制延性的抗震设计方法
控制延性的抗震设计方法就是通过考察结构屈服以后的整个反应过程进而研究构件和结构的延性问题。
控制延性抗震设计方法主要包涵以下几个方面：
（1）分析计算出在小震下结构的承载力，并且运算出截面内力和配筋。
（2）依据大地震和经验度计算选定的截面和配筋，得到结构的实际强度，求出结构整体所需要的位移延性系数。
（3）通过研究结构位移延性系数与结构体系的塑形变化机制来确立构件的延性需求，进而运算出临界截面所需的曲率延性系数。
(4)最后的截面的延性设计依据箍筋的确立进行。
1.3直接基于位移的抗震设计方法
直接基于位移的抗震设计方法，即直接以位移作为设计参数，根据不同地震设防水准，确立相应的目标位移。并且通过进一步的设计，使结构在制定地震强度下达到预先的目标位移，因而有效控制结构地震行为。直接基于位移的抗震设计方法目前在文献中较为广泛应用，其实用性在逐步提升。
2、基于性能的抗震结构设计
近几年来由于传统的抗震设计思想与方法已经无法满足人们对结构抗震功能的深层次要求，许多专家开始纷纷
关注怎样强化结构的抗震安全目标和如何提高抗震的功能要求，并且在理论研究和实践设计中有所转变和突破。基于性能的抗震结构设计概念作为时代的产物，不仅继承了传统抗震设计理念的精华部分而且实现效益与投资的优化平衡和满足结“个性”的要求。
基于性能的抗震设计主要有以下三个方面的内容
（1）地震设防水准的确立
传统的设防水准为小震中震大震三级抗震设防依据，它们是依据全国基本裂度设防区划图同时采用概率的方法得出的。而基于性能的抗震设计为了掌控不同强度地震下结构的破坏状态，在传统的抗震设计水准基础上深度细化抗震设防水平，同时采用地震动参数，从而实现多级设防标准。
（2）确定结构性能参数
基于性能抗震设计要求在不同水平地震作用下得到结构的反应性能指标，因此需要运用合理的结构模型，科学的分析方法进行结构的受力分析。在低强度的地震下一般采用弹性动力分析手段进行结构的弹性分析，高强度地震下时常采用弹塑性静力分析法进行非线性受力分析。
（3）确定结构的性能水准和性能目标。
性能水准即对建筑结构的性能进行划分不同的等级和不同的层次。而明确的结构性能目标则是基于性能抗震设计的核心内容。二者是确定合理的设计方法不可或缺的重要环节。
抗震设计方法篇4
关键词：抗震概念设计；底部剪力法；振型分解法；时程分析法；抗震措施
一、建筑抗震概念设计
“建筑抗震概念设计”是对建筑结构总体进行布置并确定各个细部构造的过程，它是根据地震灾害以及工程经验等所形成的基本设计思想和设计原则。地震动是一种随机振动，具有复杂性和不确定性，因此，抗震问题不能完全依赖计算结果。而是应该立足于工程抗震基本理论和长期工程抗震经验总结的工程抗震基本概念来优化设计。
抗震概念设计主要有如下几点：
（一）尽量避开对建筑抗震不利的地段，选择对建筑抗震有利的地段；
（二）建筑的体型尽量做到简单、质量、对称、和刚度变化均匀；
（三）抗震结构体系，必须符合下面的要求：
1.必须具有合理的地震作用传递途径和明确的计算简图；
2.设置多道抗震防线，避免因构件破坏或部分结构而导致整个体系丧失对重力荷载的能力或抗震能力；
3.刚度和强度务必做到合理化，避免因突变或局部削弱形成薄弱部位，产生过大的塑性变形集中或应力集中；对可能出现的薄弱部位，应采取具体提高抗震能力的措施。
（四）抗震结构的各类构件必须具备变形能力和强度；
（五）抗震结构的各类构件之间应注意连接的可靠性；
（六）合理设置非结构构件。概念设计的主要原则是在总体上把握抗震设计，对由于地震作用及结构地震反应的复杂性而造成抗震计算不准确的不足进行弥补。同时还应当明确指出，强调抗震概念设计虽然重要，并不是不重视“数值计算”设计，目的是为抗震计算创造有利条件，使计算得出的分析结果更能准确反映地震时结构反应的实际情况。
二、建筑结构抗震的分析方法
（一）底部剪力法
凡是能看作广义单自由度体系的建筑物，均可用底部剪力法来确定水平地震作用。《建筑抗震设计规范》(GB5001l-2010)规定，对于高度不超过40m、以剪切变形为主，并且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构均可用底部剪力法。
采用底部剪力法来确定结构地震效应的计算步骤是：
（1）可采用经验公式、能量法、顶点位移法等来定结构的基本周期；（2）据场地的基本烈度、近震或远震、场地类别、结构基本周期得出地震影响系数；（3）计算出结构底部截面的水平地震力；（4）按照反应结构变形形状的地震作用倒三角形分布规律或倒三角形加顶部集中力的规律，计算出各屋盖或楼层高度处的水平地震作用；（5）计算结构各杆件截面的地震剪力和弯矩；（6）与相应的静力荷载效应组合，进行结构的抗震强度验算。
（二）振型分解反应谱法
1.振型分解反应谱的基础是单自由度体系反应谱理论，多自由度体系地震反应的计算方法通常采用振型分解原理来解决。它考虑结构的动力特性较全面，除了特别不规则和不均匀的建筑外，都能给出很满意的结果；而且计算过程简单，因而成为当前计算较复杂结构地震反应的常用方法。
振型分解法的计算方法：多质点体系中质点i以几何坐标表示的位移采取以振型在质点i处的幅值为基底的广义坐标来描述，即：（i=1,2,3，…n）
由于这些振型构成了n个独立的位移模式，并可利用振型的正交特性，使以几何坐标描述多自由度体系振动方程组中相互耦联的方程式解耦而各自独立，即分解为n个独立的广义单自由度体系的振动方程，从而可以直接利用单自由度体系地震反应谱，分别计算出相应于各个振型的位移或加速度反应。然后，按照一定的遇合法则，进行振型地震反应的遇合，得多质点系的地震总反应。
2.振型分解反应谱法计算步骤
（1）据结构的动力特性，选择合理的力学模型以及相应的多质点系或多层刚片系计算简图；
（2）立无阻尼多质点体系的自由振动方程，即；
（3）形成多质点系的动力矩阵或，并求解其特征值和特征向量，从而得结构的各阶自振周期和振型（模态分析）；
（4）选取若干个周期，按照建筑物所在地区的基本烈度（近震或远震）和场地类别，查反应谱，得相应于前若干个振型的地震影响系数、、…
（5）计算出前若干个振型的振型参与系数、、…；
（6）分别计算出前若干个振型的体系各质点的地震作用Fji，即；
（7）分别计算出前若干个振型的结构地震变形或内力；
（8）按照一定的法则进行结构振型地震内力或变形的组合，得结构各构件的实际内力或变形。反应谱方法是一种拟静力方法，虽然能够同时考虑结构各频段振动的振幅最大值和频谱两个主要要素，但对于振动持时这一要素未能得到体现，震害调查表明，有些按反应谱理论设计的结构，在未超过设防烈度的地震中，也遭受到了严重的破坏，这充分说明了持时要素在设计中应该被考虑。此外反应谱方法忽略了地震作用的随机性，不能考虑结构在罕遇地震下逐步进入塑性时，因其周期、阻尼、振型等动力特性的改变，而导致结构中的内力重新分布这一现象。
（三）时程分析法
时程分析法分为弹塑性时程分析法和弹性时程分析法，如果在计算过程中刚度矩阵、阻尼矩阵保持不变则称为弹性时程分析法，如果在计算过程中刚度矩阵、阻尼矩阵随结构及其构件所处的变形状态，在不同时刻取不同的数值则称为弹塑性时程分析。时程分析法能在工程结构抗震设计中更加真实地描述结构地震反应，校对补充反应谱分析的误差与不足。在地震反应方程中，地面振动加速度是复杂的随机函数，同时在弹塑性反应中刚度矩阵与阻尼矩阵亦随时间变化，因此不可能求出解析解，只能采取数值分析法求解。常用的数值分析方法有线性加速度法、威尔逊wilson-θ法、纽马克newmark-β法等。
三、抗震措施要求
抗震措施主要是指内力调整和抗震构造措施这两个方面。内力调整主要包括强剪弱弯、强柱弱梁、调整底部内力等思路。为保证梁段塑性铰区不发生剪切破坏，需按“强剪弱弯”的设计原则，增大地震作用组合后的剪力设计值。为保证柱不先于梁发生破坏，就要求同一节点处上下端弯矩承载力大于梁两侧弯矩承载力，因此采用增大柱端弯矩设计的方法和梁相似，框架柱也要采用增大剪力设计值。对底层柱底截面，还需采用增大弯矩和剪力的方法，对角柱还应再继续放大。
抗震构造措施包括：最小截面尺寸限制，梁柱墙的最小最大配筋率的限制，梁端柱端箍筋加密区的布置，梁箍筋最小配筋率，核心区的配筋率限值，柱最小体积配筋率。对混凝土柱还应控制轴压比限制等措施保证抗震要求。
抗震设计方法篇5
关键字：高层建筑、结构抗震设计
引言
高层建筑的高度在一定程度上反映了一个国家的综合国力和科技水平,世界著名的建筑更是建筑史上的纪念碑。但是如果高层建筑因结构设计不清,而造成结构布置不合理,不仅会造成大量的浪费,更重要的是给高层建筑留下了结构质量的安全隐患。因此高层建筑的结构设计就显得尤为重要了。
一结构设计特点
笔者以为，水平载荷是设计的主要因素，高层结构总是要同时承受竖向载荷和水平载荷作用。载荷对结构产生的内力是随着建筑物的高度增加而变化的,随着建筑物高度的增加,水平载荷产生的内力和位移迅速增大。
侧向位移是结构设计控制因素。随着楼房高度的增加,水平载荷作用下结构的侧向变形迅速增大,结构顶点侧移与建筑高度的四次方成正比,设计高层建筑结构时要求结构不仅要具有足够的强度,还要具有足够的抗推强度,使结构在水平载荷下产生的侧移被控制在范围之内。
结构延性是重要的设计指标。高层建筑还必须有良好的抗震性能,做到“小震不坏,大震能修。”为此,要求结构具有较好的延性,也就是说,结构在强烈地震作用下,当结构构件进入屈服阶段后具有较强的变形能力,能吸收地震作用下产生能量,结构能维持一定的承载力。
轴向变形不容忽视，高层结构竖向构件的变位是由弯曲变形、轴向变形及剪切变形三项因素的影响叠加求得的。在计算多层建筑结构内力和位移时,只考虑弯曲变形,因为轴力项影响很小,剪力项一般可不考虑。但对于高层建筑结构,由于层数多,高度大,轴力值很大,再加上沿高度积累的轴向变形显著,轴向变形会使高层建筑结构的内力数值与分布产生明显的变化。
二建筑抗震的理论探讨
1、建筑结构抗震规范
建筑结构抗震规范实际上是各国建筑抗震经验带有权威性的总结,是指导建筑抗震设计(包括结构动力计算,结构抗震措施以及地基抗震分析等主要内容)的法定性文件它既反映了各个国家经济与建设的时代水平,又反映了各个国家的具体抗震实践经验。它虽然受抗震有关科学理论的引导,向技术经济合理性的方向发展,但它更要有坚定的工程实践基础,把建筑工程的安全性放在首位,容不得半点冒险和不实。正是基于这种认识,现代规范中的条文有的被列为强制性条文,有的条文中用了“严禁,不得,不许,不宜”等体现不同程度限制性和“必须,应该,宜于,可以”等体现不同程度灵活性的用词。
2、抗震设计的理论
拟静力理论。拟静力理论是20世纪10～40年展起来的一种理论,它在估计地震对结构的作用时,仅假定结构为刚性,地震力水平作用在结构或构件的质量中心上。地震力的大小当于结构的重量乘以一个比例常数(地震系数)。
反应谱理论。反应谱理论是在加世纪40～60年展起来的,它以强地震动加速度观测记录的增多和对地震地面运动特性的进一步了解,以及结构动力反应特性的研究为基础。动力理论是20世纪70-80年广为应用的地震动力理论。进一步动力理论也称地震时程分析理论,它把地震作为一个时间过程,选择有代表性的地震动加速度时程作为地震动输入,建筑物简化为多自由度体系,计算得到每一时刻建筑物的地震反应,从而完成抗震设计工作。
三高层建筑结构抗震设计
1、抗震措施
在对结构的抗震设计中,除要考虑概念设计、结构抗震验算外,历次地震后人们在限制建筑高度,提高结构延性(限制结构类型和结构材料使用)等方面总结的抗震经验一直是各国规范重视的问题。当前,在抗震设计中,从概念设计,抗震验算及构造措施等三方面入手,在将抗震与消震(结构延性)结合的基础上,建立设计地震力与结构延性要求相互影响的双重设计指标和方法,直至进一步通过一些结构措施(隔震措施,消能减震措施)来减震,即减小结构上的地震作用使得建筑在地震中有良好而经济的抗震性能是当代抗震设计规范发展的方向。而且,强柱弱梁,强剪弱弯和强节点弱构件在提高结构延性方面的作用已得到普遍的认可。
2、高层建筑的抗震设计理念
我国《建筑抗震规范》(GB50011-2001)对建筑的抗震设防提出“三水准、两阶段”的要求,“三水准”即“小震不坏,中震可修,大震不倒”。当遭遇第一设防烈度地震即低于本地区抗震设防烈度的多遇地震时,结构处于弹性变形阶段,建筑物处于正常使用状态。建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用。因此,要求建筑结构满足多遇地震作用下的承载力极限状态验算,要求建筑的弹性变形不超过规定的弹性变形限值。当遭遇第二设防烈度地震即相当于本地区抗震设防烈度的基本烈度地震时,结构屈服进入非弹性变形阶段,建筑物可能出现一定程度的破坏。但经一般修理或不需修理仍可继续使用。因此,要求结构具有相当的延性能力(变形能力)不发生不可修复的脆性破坏。当遭遇第三设防烈度地震即高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震时,结构虽然破坏较重,但结构的非弹性变形离结构的倒塌尚有一段距离。不致倒塌或者发生危及生命的严重破坏,从而保障了人员的安全。因此,要求建筑具有足够的变形能力,其弹塑性变形不超过规定的弹塑性变形限值。
对建筑抗震的三个水准设防要求,是通过“两阶段”设计来实现的,其方法步骤如下:第一阶段:第一步采用与第一水准烈度相应的地震动参数,先计算出结构在弹性状态下的地震作用效应,与风、重力荷载效应组合,并引入承载力抗震调整系数,进行构件截面设计,从而满足第一水准的强度要求;第二步是采用同一地震动参数计算出结构的层间位移角,使其不超过抗震规范所规定的限值;同时采用相应的抗震构造措施,保证结构具有足够的延性、变形能力和塑性耗能,从而自动满足第二水准的变形要求。第二阶段:采用与第三水准相对应的地震动参数,计算出结构(特别是柔弱楼层和抗震薄弱环节)的弹塑性层间位移角,使之小于抗震规范的限值。并采用必要的抗震构造措施,从而满足第三水准的防倒塌要求。
3、高层建筑结构的抗震设计方法
我国的《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)对各类建筑结构的抗震计算应采用的方法作了以下规定:高度不超过40m,以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构,以及近似于单质点体系的结构,可采用底部剪力法等简化方法;除1款外的建筑结构,宜采用振型分解反应谱方法;特别不规则的建筑、甲类建筑和限制高度范围的高层建筑,应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算,可取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值。
总结
随着城市人口的不断增加建设可用地的减少,高层建筑继续向着更高发展,结构所需承担的荷载和倾覆力矩将越来越大。在确保高层建筑物具有足够可靠度的前提下,为了进一步节约材料和降低造价,高层建筑结构够构件正在不断更新,设计理念也在不断发展。高层建筑结构也正朝着结构立体化,布置周边化,体型多样化,结构支撑化,体型多样化,材料高强化,建筑轻量化,组合结构化,结构耗能减震化等方向发展。
参考文献
[1]朱镜清.结构抗震分析原理[m].地震出版社,2002.11.
抗震设计方法篇6
关键词：桥梁工程；抗震设计；注意问题
1、桥梁抗震设计的基本原则
1.1严格选择桥梁建设地点，综合评估建设地安全指数
一般桥梁建设第一步就是要选择桥梁建设的地点，桥址的选择主要有以下几方面：一、要参照地震区划图，依据地震发生概率和震级来进行初步的判断和分析，选择一些不易发生地震或者在发生地震的时候不易受到影响的相对比较安全的区域；二、要结合区域地形地势，选择便于施工，并有利于人员以及财产在发生地震灾害时疏散和转移的区域；三、要充分考虑区域地质情况，尽量选择持力层较好的区域，避免地震时土质松软导致抗震失效。
1.2注重桥梁整体性设计，严格执行规范要求
一个良好的整体性桥梁设计可以增强桥梁的刚度，在地震发生时减少零碎的掉落。在进行桥梁设计的时候，不管是平面设计还是立面设计都要尽量遵守基本的科学规律，使用科学的几何尺寸，桥梁的刚度和材料的使用都必须要符合规范要求，从而来避免突然发生一些严重的物理性或者化学性变化。在进行结构设计时，桥梁的上部结构尽可能地采用连续结构。
2、桥梁抗震设计方法相关问题
2.1桥梁抗震概念设计。抗震概念设计是指根据地震灾害和工程经验等获得的基本设计原则和设计思想，正确地解决结构总体方案、材料使用和细部构造，以达到合理抗震设计的目的。合理抗震设计，要求设计出来的结构，在强度、刚度和延性等指标上有最佳的组合，使结构能够经济地实现抗震设防的目标。应当指出，强调概念设计重要，并非不重视数值计算，而是为了给抗震计算创造出有利条件，使计算分析结果更能反映地震时结构反应的实际情况。桥梁抗震概念设计阶段的主要任务是选择良好的抗震结构体系，主要根据桥梁结构抗震设计的一般要求进行。对于采用延性抗震概念设计的桥梁，还包括延性类型选择和塑性耗能机制选择。
2.2桥梁延性抗震设计。目前延性抗震验算所采用的破坏准则主要有：强度破坏准则、变形破坏准则、能量破坏准则、基于低周疲劳特征的破坏准则以及用最大变形和滞回耗能来表达的双重指标破坏准则等。Housner在对悬臂式单质点系统的非线性地震反应进行分析后，将其破坏机理总结为：在形成完全的塑性反应之前，出现某种程度的塑性应变，由此而消耗的能量自然的构成结构等效粘滞阻尼的一部分；当完全进入塑性变形后，产生塑性漂移，并在单方向发展直到倒塌发生。他认为塑性反应阶段，保证结构不破坏的条件是让其保有足够的耗能能力。
2.3地震响应分析及设计方法的改变。随着人们对地震动和结构动力特性理解的加深，目前已经发展了多种抗震设计理论和地震响应的分析设计方法。从地震动的振幅、频谱和持时三要素来看，抗震设计的静力理论只考虑了高频振动振幅的最大值；反应谱理论虽考虑了振幅和频谱，但持时则始终未能得到明确的反映；动力理论不但考虑了地震动的持时，而且还考虑了地震动中反应谱不能概括的其他特性。
从组成结构抗震设计理论的四个方面内容（输入地震动、结构和构件的动力模型，一实用的地震反应分析方法，以及设计原则）来看，静力理论对四个方面都做了极大的简化，反应谱理论也做了较大的简化，而动力理论则有比较全面的考虑：动力理论的输入地震动要求给出符合场地情况的、具有概率含义的加速度时间函数，对于复杂结构要求给出三个分量及其空间相关性；结构和构件的动力模型更为接近实际，包括了非线性特性；地震反应分析方法考虑了结构反应的全过程，包括变形和能量损耗的积累；设计原则考虑到多种使用状态和安全的概率保证。
2.4多阶段设计方法。随着对地震产生机理、地震动特性以及地震作用下各类结构动力特性、破坏机理、构件能力研究认识的加深以及对结构在不同发生概率地震作用下预期性能目标的不同，促使结构设计在设计原则、设防水准等各个方面进行不断改进。由原来的单一设防水准一阶段设计逐渐改进为双水准或三水准两阶段设计、三阶段设计，以及多水准设防、多性能目标准则的基于结构性能的设计等。
但目前关于基于性能设计的含义及设计方法的具体应用还存在许多分歧和难点，要实现基于性能的抗震设计过程，目前仍需要在以下一些方面进行大量的研究：①不同场地、不同超越概率设计地震的确定；②性能目标―性能水平的定量描述，大多数情况下，性能目标的描述是借助于一些定性的术语给出的，如“倒塌”、“生命安全”、“维持一定的使用功能”、“完全保持正常使用功能”等，但用于工程设计时，工程人员需要的是可用于设计的由工程术语明确表达的性能指标，如强度、变形、延性等，而这两者之间的对应关系，目前还没有得到很好的解决，仍需进行大量的研究；③在设计和性能校核过程中，涉及需求计算与能力计算的各个方面，目前仍有许多方面值得研究，如不同设计阶段所适宜采用的分析方法和与之相协调的分析模型的建立、不同性能水平下结构构件、附属物以及整个结构体系各力学参数的定量计算等。
3、桥梁抗震设计需要注意的问题
3.1针对桥梁抗震性设计的基本参数的选择需要谨慎认真
当前我国桥梁抗震设计的关键参数有3个，分别是桥梁结构的强度、桥梁的刚度以及桥梁本身的延展性，因为在进行桥梁设计的时候，结构只有具有足够的强度才能够抵抗地震时产生的巨大的震力和破坏力，才能部倒塌陷落，因为桥梁的结构在必须要具有足够的弹性，才能在地震反应时有足够的延展性能，才能不被拉坏或者发生断裂，所以只有严格的选择桥梁的基本参数，在设计桥梁的时候就能够保证桥梁基本的抗震性能，必须要在设计之前进行正确可靠的计算，对于桥梁的结构要有非常清晰的认识，才能防止桥梁在地震侧向力作用下发生严重的变形，所以需要进行抗震参数的选择，并且进行基本的规划，才能保证桥梁的抗震性能。
3.2注重桥梁设计的实用性以及稳固性
地震是自然灾害中毁灭性非常强的一种，在发生的时候虽然有征兆，但是却很难进行提前的预防，并且一旦发生就会造成非常大的损失，是一种比较严重的自然灾害，并且非常有爆发力，会在一瞬间爆发，具有突发性，虽然地震的危害非常大，但是地震发生时持续的时间却非常的短，最长的也不过几分钟，一般的只有短短的几十秒，所以一旦地震发生就很难进行逃离，没有足够的逃生时间，因此会造成非常巨大的损失，一旦发生，几乎没有救援的可能性，只能在震后进行补救，所以地震被认为是有史以来严重危害人类的大灾害。在其他自然灾害发生的时候，有可能是指损失一定的财产，但是地震不是如此，地震发生后就会造成财产以及无数生命的损失。
3.3注意桥梁的刚度和延展性能的结合，综合各种条件设计性能卓越的桥梁
在进行桥梁设计的时候，桥梁的刚度不能太大，如果刚度的变化太大那么桥梁就会容易发生断裂，所以在刚度有所保证的前提下，要注重桥梁的延展性的设计，因为一旦发生地震，桥梁就会发生左右前后不一的晃动，只有具备良好的延展性，才能不在晃动的时候发生断裂，所以必须要保证桥梁的刚度和延展性是相互协调的。
抗震设计方法篇7
【关键词】建筑结构；抗震方法；对策
一、建筑结构抗震的理论分析
（一）建筑结构抗震规范
建筑结构抗震规范实际上是各国建筑抗震经验带有权威性的总结，是指导建筑抗震设计（包括结构动力计算，结构抗震措施以及地基抗震分析等主要内容）的法定性文件它既反映了各个国家经济与建设的时代水平，又反映了各个国家的具体抗震实践经验。它虽然受抗震有关科学理论的引导，向技术经济合理性的方向发展，但它更要有坚定的工程实践基础，把建筑工程的安全性放在首位，容不得半点冒险和不实。正是基于这种认识，现代规范中的条文有的被列为强制性条文，有的条文中用了“严禁，不得，不许，不宜”等体现不同程度限制性和“必须，应该，宜于，可以”等体现不同程度灵活性的用词。
（二）抗震设计的理论
1、拟静力理论。拟静力理论是20世纪发展起来的一种理论，它在估计地震对结构的作用时，仅假定结构为刚性，地震力水平作用在结构或构件的质量中心上。地震力的大小当于结构的重量乘以一个比例常数（地震系数）。
2、反应谱理论。反应谱理论是以强地震动加速度观测记录的增多和对地震地面运动特性的进一步了解，以及结构动力反应特性的研究为基础，是加理工学院的一些研究学者对地震动加速度记录的特性进行分析后取得的一个重要成果。
3、动力理论。动力理论是20世纪70-80年广为应用的地震动力理论。它的发展除了基于60年代以来电子计算机技术和试验技术的发展外，人们对各类结构在地震作用下的线性与非线性反应过程有了较多的了解，同时随着强震观测台站的不断增多，各种受损结构的地震反应记录也不断增多。进一步动力理论也称地震时程分析理论，它把地震作为一个时间过程，选择有代表性的地震动加速度时程作为地震动输入，建筑物简化为多自由度体系，计算得到每一时刻建筑物的地震反应，从而完成抗震设计工作。
二、常用建筑结构设计抗震方法
（一）根据建筑结构基本构造来设计抗震
一般情况下，建筑采取的混凝土结构，是通过建筑钢筋砼构件的截面高宽比来限制取值，那么，建筑要求的最小配筋率，是由承重柱的轴压比来控制的。建筑的砖混结构，一般比较常见的构造方法有限制建筑房屋的整体高度与建筑的层数与层高；在建筑的横纵墙中来设置一些钢筋混凝，并且还要设置一些防震缝等等。在经过修订以后的建筑结构抗震设计的规范标准中要求增加一些具有强制性的条例，要突出建筑屋顶的楼、电梯，要求建筑构造柱应该延伸到建筑的顶部，并且要与建筑顶部圈的粱连接在一起，以此来拉结建筑的填充墙来加入总体建筑结构的承受力，并且对建筑结构自身的刚度有着比较大的作用，这个应该在抗震设计中加以充分的思考。
（二）根据建筑结构性能目标来设计抗震
建筑物在发生地震的时候有高度的安全性，是在抗震设计中应该具有的很大特点，所以建筑结构的抗震设计要求以将要建设建筑物的地区可能会大地震的烈度为基本的标准。而且还要以建筑自身以及建筑物得室内物品没有造成破坏为最终目标来确定建筑结构的一些抗震性能指标。建筑结构的一些非抗震的下部结构以及建筑结构的一些基础部位也需要有一定程度上的抗震能力，在发生大地震的时候建筑结构要基本保持在所能承受的弹性范围之内。另外，建筑结构的抗风性能是因为抗震的建筑水平所具有的刚度比较小而容易发生一些比较小的波动，这个应该思考那些因为发生的季节风等所带来的作用发生的影响。所以由于风压所产生的建筑水平振动很有可能会导致建筑的安全使用性能以及建筑抗震部分的耐久性能受到破坏。
（三）根据建筑场地和建筑规划来设计抗震
建筑结构要有好的抗震性，需要选择比较有稳定性的场地，这样会有比较好的基础。另外，具有抗震性的建筑需要有抗震层的设置，而且建筑结构的外部空间应该做包括邻栋间距、建筑外观等等的一些舒适感以及安全性能的角度来考虑。而且在进行建筑结构的场地规划的时候，也应该从适应建筑上部结构的位移等特点与性能方面的角度来考虑。建筑物在经过长时间的使用后，建筑结构的整体可能发生移动的范围之内不应该堆放一些障碍杂物。在建筑结构可能发生移动的范围之内一般来说会设置一些建筑的出口与入口，并且还要注意不能因此而使得人受到一些伤害，最好为了避免人或者车辆比较容易通过出入口，应该设置一些门墙或者指示标记等等。
三、强化建筑工程抗震措施的对策
（一）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、钢筋混凝土组合结构、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，应根据建筑使用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。因此，为了满足结构的抗侧移刚度要求，避免不合理的设计，应对不同类型的钢筋混凝土结构体系的房屋总高度分别给予不同的限制，这是确定结构的一个重要因素。
（二）切实提高设计质量
地震尤其是震级和烈度高地震，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：―是造价升高；二是自重增加，导致地震作用加大，从而布置更多材料。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。
抗震设计方法篇8
关键词：桥梁；震害；原则；方法
abstract:inthispaperthebridgeseismicdamagephenomenonwasanalyzed,thebasicprincipleofseismicdesignofthebridge,thispaperdiscussesthemethodofbridgeseismicdesign.
Keywords:bridge;earthquakedamage;principle;methods
中图分类号：K928.78文献标识码：a文章编号：
随着经济建设步伐的加快,抗震防灾日趋重要。桥梁是交通的枢纽,在国家建设中起着举足轻重的作用,而在地震发生后为了紧急救援和抗震救灾的需要,其重要性就更为明显。因此,作为桥梁工程的抗震设计与研究便成为重中之重,各国学者对桥梁结构的减震进行了广泛、深入的研究。
一、地震对桥梁的危害现象分析
1、地基与基础震害
地基与基础的严重破坏是导致桥梁倒塌,并在震后难以修复使用的重要原因。地基破坏主要表现为砂土液化、地基失效、基础沉降和不均匀沉降破坏及由于上承载力和稳定性不够,导致地面产生大变形,地层发生水平滑移、下沉、断裂。基础的破坏与地基的破坏紧密相关,几乎所有地基的破坏都会是基础的破坏,主要表现为移位、倾斜、下沉、折断和屈曲失稳。
2、桥台位移、沉陷
地震时,桥台与台后填土是不完全固结的。填土的纵向土压力增大,桥梁与桥台之间的冲撞产生相当大的被动土压力,造成桥台有向桥跨方向移动的趋势。又由于桥面的支撑作用,桥台将发生以桥台顶端为支点的竖向旋转,导致基础破坏。建造在液化土上的桥台还可能垂直沉陷,这又将造成桥台承受过大的扭矩而破坏。
3、墩柱破坏
墩柱是桥梁抗侧向力的主要构件,因此墩柱的破坏是最普遍的。墩柱破坏的主要表现形式有:弯曲强度不足、弯曲延性不足、纵筋搭接区的抗弯能力以及剪切强度不足等。墩柱的破坏往往引起一系列的连锁反应,如落梁、整个结构的倒塌等。而落梁对墩台侧壁的撞击又对下部结构造成新的破坏。
4、盖梁破坏
不论是悬臂结构的盖梁,还是两端刚结于柱的盖梁,破坏形式主要表现为抗剪强度不足或锚固筋不能满足抗拉要求,从而引起锚固端破坏。
5、支撑连接构件破坏
支座、伸缩缝和剪力键等连接件在外力作用下最易受损,是桥梁整体抗震性能上的一个薄弱环节。地震时,如果上、下部结构的相对位移过大而超过支座的变形能力或支承面宽度,或超出梁间纵向约束装置的强度,将导致锚固螺栓拔出或剪断,支撑连接构件失效。还可导致支座附近混凝土发生裂缝、活动支座脱落等现象。
6、结点破坏
桥梁结点区域钢筋大量相交,在施工上总是一个薄弱环节,地震时结点区域应力复杂而有变化,常导致结点区域混凝土的压碎和锚固筋的破坏,一旦受损将难以修复。
二、桥梁抗震设计原则
1、桥梁抗震设计,应结合地形、地质条件、工程规模及震害经验,选择合理的桥型及墩台、基础型式。
2、利于抗震,同一座桥中,尽量避免高墩与大跨的结合,桥梁宜采用减少上部结构自重并有利于抗震的结构形式。
3、桥梁宜体形简单、自重轻、刚度和质量分布均匀、重心低、便于施工。在构造上尽量避免截面突变及“头重脚轻”的现象。大跨度钢桁梁、空心桥墩是地震区桥梁设计的重点。
4、桥梁宜采用有利于提高结构整体性的连接方式,墩台结构采取提高其延性、震动衰减快的相关措施,必要时设置减隔震支座,塑性铰等防震装置。
5、桥梁宜尽可能采用技术先进、经济合理、便于修复加固的结构体系。
6、在抗震、防震措施方面,应进一步开展减震、隔震支座的研究和应用;加强钢筋混凝土桥墩的延性分析与计算,确定桥墩塑性铰区域的范围。
三、桥梁抗震设计方法
1、总体设计中应注意的问题
(1)桥位选择。
选择桥址时,桥梁位置应选在良好和稳定的河段,应避开地震时可能发生地基失效的松软场地,选择坚硬场地。如果必须在稳定性差的软弱场地上河段通过时,应尽量采用桥梁中线与河流正交,这样即使地震产生河岸滑移,影响也较小;若采用斜交,地震时极易产生河岸向河心滑移,会使桥梁随之发生错动或扭转破坏。拱桥应尽量避免跨越断层,特殊困难情况下应进行地震安全性评价。
(2)桥型选择。
桥梁应结合地形、地质条件、工程规模及震害经验,选择合理的桥型及墩台、基础型式。宜尽可能采用技术先进、经济合理、便于修复加固的结构体系。可以考虑采用减震的新结构,比如型钢混凝土结构等。
(3)桥孔布置。
桥孔宜选用有利于抗震的等跨布置,并尽量避免高墩与大跨的结合。宜体形简单、自重轻、刚度和质量分布均匀、重心低、便于施工。位于地震后可能形成泥石流沟谷上的桥梁,孔跨和桥下净高宜根据流域内的地形、地质情况酌情加大。
2、基础处理
对于不良地质，可以根据不同的具体地质情况采用不同的方法进行处理。对于岩层较浅的地方，采用较大扩基或固定在基岩上。或者在扩基处砌筑厚度为1.5-2m的围裙。对于地基软硬不均，或砂层较厚地下水位较高地区要特别注意沙土液化，喷沙冒水现象的发生，可适当增加桥长，合理布孔，使桥墩、桥台避开地震时可能发生滑动的岸坡或地形突变的不稳定地段。或采用深桩、排桩穿过液化层，并采用系梁、承台等加强联结，或减轻结构自重，在非冲测线下一米处，设置围裙或条形基础，加大基础基底面积、减少基底偏心，并适当增加理置深度。亦可在台前或墩两侧设斜撑。并在考虑采用时，将水平地震力和竖向地震力加以组合验算。换士或采用砂桩也是一种常用的方法。
3、桥墩处理
对于震区的桥墩，最好采用等截面，不宜做锥形截面墩，因为变截面的桥墩的纵波应力较大，而等截面桥墩的纵波应力相对较小，这样可以减少波应力。
在桥墩较粗能够承受较大拉力时(一般用于大桥)，为了防止桥面在地震时上抛，落下砸坏桥墩(桥台)，一般用高强螺栓或预理钢筋将桥梁及桥墩(台)联结起来。
对于中小桥，一般采用简支板(或预应力板)。它允许桥面与桥墩能够自由分开。地震时，为了防止桥面自由上抛时桥墩承受过大的拉力，同时，为了防止桥面落下时冲坏桥墩，在支座处安放弹簧或橡胶支座等缓冲的东西。
4、桥梁抗震构造措施
(1)对常规的简支桥梁结构应加强桥面的连续构造,以及需提供足够的加固宽度以防止主梁发生位移落梁,另外还应适当的加宽墩台顶盖梁及支座的宽度,并增设防止位移的隔挡装置。对采用橡胶支座而无固定支座的桥跨,应加设防移角钢或设挡轨,作为支座的抗震设计。
(2)在地震区的桥梁结构以采用跨度相等、每联连续跨内下部墩身刚度相等为宜。跨度不均,墩身刚度不等极易发生震害。对各墩高度相差较大的情况可采用调整墩顶支座尺寸和桩顶设允许墩身位移的套筒来调整各墩的刚度,以便使之刚度尽量保持一致。地震区桥跨不宜太长,大跨度意味着墩柱承受的轴向力过大,从而降低墩柱的延性力。
(3)对高烈度区的桥梁设计应在纵向设置一定的消能装置,如采用减、隔震支座,以及在梁体和墩台的连接处增加结构的柔性和阻尼以便共同受力和减小水平桥梁荷载。
(4)由于拱桥对支座水平位移十分敏感,而两边桥台的非同步激振会引起较大的伪静力反应,有时甚至会大于惯性力所引起的动力反应,因此要求震区的拱桥墩台基础务必设置于整体岩盘或同一类型的场址以保证震时各支座的同步激振。
(5)桥梁的基础应尽可能的建在可靠的地基上,应加强基础的整体性和刚度,同时采取减轻上部荷载等相应措施,以防止地震引起动态和永久的不均匀变形。在可能发生地震液化的地基上建桥时,应采用深基础,使桩或沉井穿过可能液化的土层埋人较稳定密实的土层内一定深度。并在桩的上部,离地面1~3m的范围内加强钢筋布设。
(6)墩柱设计中应尽可能的使用螺旋形箍筋,以便为墩柱提供足够的约束。另外墩身及基础的纵向钢盘伸入盖梁和承台应有一定的锚固长度以增强连接点的延性,并且,桥墩基脚处应有足够的抵抗墩柱弯矩与剪切力的能力,不允许有塑性铰接。
(7)采用将桥墩某些部位设计成具有足够的延性,以使在强震作用下使该部位形成稳定的延性塑性铰,并产生弹塑性变形来延长结构的振动周期,耗散地震力。
(8)采用上部结构和桥墩完全连接的刚构体系,并且桩尖穿过可液化层达到坚硬土层上,由于结构的超静定次数增大和坚实的桩尖承载能力的保证,减少了由于土壤变形而失效的可能性。
综上所述,目前地震虽然是不可控制的,但是只要我们加强对桥梁震害及抗震机理的深入研究,制定先进的抗震设防原则,采取科学有效的抗震设防措施,严格控制工程质量,就一定能将地震灾害降到最小,确保交通运输线的畅通。
参考文献：
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[2]齐文艳.浅谈公路桥梁震害、抗震设计及抗震措施[J].吉林省教育学院学报(学科版).2011(02)
[3]刘蕾蕾.混凝土梁式桥典型震害及抗震措施研究[J].西南公路.2008(04)
[4]于淑兰.桥梁抗震设计[J].辽宁交通科技.2004(04)
[5]罗志坚,李木荣.桥梁抗震的构造措施[J].中国新技术新产品.2009(24)
抗震设计方法篇9
【关键词】砌体建筑抗震设计加固
中图分类号：U457+.3文献标识码：a文章编号：
砌体结构是以砌体为主制作的结构，它包括砖结构、石结构和其它材料的砌块结构。分为无筋砌体结构和配筋砌体结构。砌体结构可以就地取材，具有很好的耐久性及较好的化学稳定性和大气稳定性，有较好的保温隔热性能。但是自重大、体积大，砌筑工作繁重。
1、多层砌体结构房屋在地震作用下的破坏分析
在地震作用影响下，结构类型和抗震措施不同，多层砌体结构房屋的破坏情况则不同。其破坏情况主要有以下两种：一是由构件连接不好而造成的破坏。有些结构构件由于连接不牢，支撑系统不完善，或者整体性差而导致破坏。二是由构件承载力不足而造成的破坏。当水平地震沿房屋纵向作用于房屋时，其主要是通过楼盖传至纵墙，然后再传至基础和地基。若窗间墙很宽，纵墙则以剪切破坏为主，若窗间墙很窄，纵墙则以压弯破坏为主；当水平地震沿房屋横向作用于房屋时，其主要通过楼盖传至横墙，然后再传至基础和地基，此时横墙承受剪切，当墙体内的剪力超过砌体抗剪承载力时，砌体、墙体就会产生交叉裂缝或者斜裂缝。
二、抗震设计
1、建筑体型和结构布置
（1）平、立面布置和防震缝的设置。多层砌体房屋的平、立面布置力求简单、规整；尽量减少平面上凹凸曲折、立面上的高低错落与局部的突出、错层；纵横墙要均匀、对称、贯通，避免水平地震作用下的扭转影响和鞭梢效应。
（2）承重结构的布置。多层砌体房屋的横向地震力主要由横墙承担，不仅要求横墙具有足够的承载力，而且楼盖必须具有足够的水平刚度，以便将地震力传给横墙。因此对横墙最大间距应加以限制，以使楼盖满足传递水平地震力所需的刚度要求。
（3）房屋的高度、层数及层高.多层砌体房屋的总高度和层数是业主和设计人员最关注的问题，但历次地震的宏观调查表明，房屋的总高度和层数与震害成正比。因此对房屋的高度和层数作为强制性条文加以限制。对医院、教学楼等横墙较少(同一楼层内开间大于4.2m的房屋占该层总面积的40%以上)的多层砌体，要适当降低总高度，减少层数；并规定多层砌体层高不宜超过3.6m，底框-抗震墙砌体房屋层高不应超过4.5m。
（4）房屋高宽比。抗震规范对多层砌体房屋不要求作整体弯曲的承载力验算。为了使多层砌体房屋有足够的稳定性和整体抗弯能力，对房屋的高宽比进行限制。
（5）楼梯间的布置。楼梯间空间刚度较差，不宜设在房屋的尽端或平面转角处。由于水平地震作用为横向和纵向2个方向，所以在多层砌体房屋转角处纵横2个墙面常出现斜裂缝。不仅房屋两端的2个外墙角容易发生破坏，而且平面上的其他凸出部位的外墙阴角同样容易破坏。楼梯间比较空敞，顶层外墙的无支承高度为一层半，在地震中的破坏比较严重，尤其是楼梯间设置在房屋尽端或房屋转角部位时其震害更为剧烈。
（6）对地基和基础的要求。同一结构单元的基础不宜设置在性质截然不同的地基土上；同一结构单元宜采用同一类型的基础；基础底面宜埋设在同一标高上，如设置在同一标高处困难时，则基础圈梁应按1∶2的台阶逐步放坡过渡，高差不宜有过大的突变。在软弱地基上的房屋应在外墙及所有承重墙下增设圈梁以加强抵抗不均匀沉降和增强房屋基础部分的整体性。
2、钢筋混凝土构造柱、芯柱的设置
钢筋混凝土构造柱虽然对墙体的抗剪强度提高有限，约为10%~20%左右，提高幅度与墙高宽比、竖向压力和开洞情况有关，但对墙体的约束和防止墙体开裂后的散落起非常显著的作用。构造柱与圈梁一起形成带钢筋混凝土边框的抗侧力体系，大大增强了砌体结构的整体作用。构造柱一般应设置在震害较重、连接构造比较薄弱和易于应力集中的部位。
3、钢筋混凝土圈梁的设置
设置钢筋混凝土圈梁可以加强多层砖房纵横向各墙体与楼盖间连接，增强房屋的整体性和空间刚度。圈梁形同一个箍紧楼盖、屋盖的水平横箍;圈梁连同构造柱一起，不仅加强了楼屋盖、墙体的整体性与稳定性，还可以缓解因地震和其他因素引起的不均匀沉降对房屋带来的破坏。
三、加固技术与方法
1、高强钢丝网片抹压聚合物砂浆法
在墙体两侧裂缝出现处，垂直裂缝方向或构件开裂表面铺设高强钢丝网片、抹压20~30mm厚的聚合物砂浆的一种裂缝修补技术。其多适用于开裂不严重的门洞上方及窗洞四角等部位，墙面裂缝宽度通常不超过0.2mm，可以双面施工.施工技术上，要求铲除墙面原有抹灰层，剔凿灰缝砌筑砂浆10mm，清除浮灰，洒水湿润两边，抹压聚合物砂浆至规定厚度，其墙体裂缝修补示意图及实地墙体加固情况如图1所示。
图1高强钢丝网片抹压聚合物砂浆加固窗洞四角裂缝
2、压力灌浆配合钢筋网水泥砂浆面层加固法
去除原受损墙面抹灰层，采用专用灌浆设备或工艺，将裂缝修补专用胶、水泥乳胶砂浆或高强无收缩灌浆料等浆液在一定压力下注入砌体裂缝内；浆液固化后裂缝两侧重新粘结在一起，在开裂墙体表面绑扎直径φ4或φ6、间距200mm×200mm的钢筋网，与原构件固定，以提高墙体抗剪承载力和延性目的。此法主要针对裂缝较多但开裂不严重(裂缝宽度在0.2~1mm之间)、原砂浆强度等级不高于m2.5的墙体.施工时不用支模板，所需配筋量少。
图2钢筋网水泥砂浆面层加固示意图
需要指出的是钢筋网水泥砂浆面层加固墙体的强度，主要是通过砂浆与旧墙体间的粘结形成的，并不是靠钢筋拉接而成.如果旧墙面清除不干净，就会影响两者之间的粘结效果。施工技术上特别强调，施工前必须铲除原有墙面再灌浆，待浆液凝固后才可绑扎钢筋网。抹灰层的砂浆强度等级宜采用m10，注意分层抹灰、养护。其墙面裂缝加固方法如图2所示。
3、钢筋混凝土面层加固法
此加固方法与钢筋网水泥砂浆面层加固法在加固思路上是一致的。待加固砖墙表面除去粉刷层后，单面或两面铺设钢筋网，间距宜为150~200mm，竖向钢筋可采用φ12，横向钢筋可采用φ6，然后喷射混凝土。此法主要针对开裂严重(裂缝宽度通常大于1mm)、原砂浆强度等级不低于m2.5的墙体.施工时需要支模板，所需配筋量较多。钢筋网应与原结构有可靠连接，竖向钢筋应与楼板和屋面板连接，沿竖向贯通所有加固楼层。实地常见做法是以高于加固钢筋两个级别以上的(φ14~φ18)、间距为1000mm的钢筋加强楼板处的连接，底层钢筋网需锚固在基础上。水平钢筋亦应与原墙体有可靠连接，墙体两侧的钢筋网节点需间隔交错设置拉结筋。
4、新增钢筋混凝土构造柱和圈梁加固法
当砌体结构房屋的整体性不满足要求时，可采用外加钢筋混凝土构造柱连同圈梁加固。外加构造柱加固墙体后，抗剪强度提高不大，但其与圈梁共同作用，大大提高了墙体的延性和变形能力，对防止结构发生突然倒塌有显著的效果，是提高砌体结构抗震能力最有效的措施之一。外加构造柱设置的位置，应在房屋四角、纵横墙交接处、楼梯间四角及不规则平面转角处等应力集中的部位；外加构造柱应沿房屋全高设置，由底层设起，不得错位，与圈梁或钢拉杆连成封闭系统。外加构造柱、圈梁可通过设置拉结钢筋、销键、胀管螺栓或压浆锚杆与原墙体连接，新增圈梁和构造柱应与原构造柱、圈梁体系统形成整体。此法的施工难点主要集中在新增构造柱、圈梁与原有墙体的可靠连接、连接构件如何穿过原有楼板及新增构造柱基础施工等技术环节。
结束语
由于砌体结构具有就地取材、施工方便、造价低廉、良好的保温性能等优点，结合我国的基本国情，砌体结构仍是近期或相当一段时期内被广泛使用的结构形式。实践证明，按照国家规范正规设计、施工的砌体房屋同样具有良好的抗震性能。
参考文献
[1]于红杰，姚艳红.砌体结构抗震分析及防震措施[J].科技创新导报.2009(01)
抗震设计方法篇10
关键词：抗震设计底部框-剪结构设计方法
0引言
底部框剪多层砌体房屋在我国地震区一些中小城市的临街建筑中已被广泛采用，并有继续扩大使用的趋势。房屋底部采用大空间的框剪结构，可用作商场、餐厅或停车场等，上部采用砌体结构，可用作住宅、办公用房或宾馆客房。底部框剪多层砌体房屋由钢筋混凝土框架—抗震墙和上部砌体结构两种承重和抗侧力体系构成，底部刚度小于上部，是一种上刚下柔结构。但是，上刚下柔结构房屋，抗震性能总体上较差，历次地震中破坏十分严重，如美国的SanFernando的oliveView医疗中心，在1971年2月9日的地震中，主楼底层柱严重酥裂，钢筋压曲。南斯拉夫科普耶市十月街的一幢五层楼房，1963年地震后，上面各层几乎没有震害，而底层严重歪斜。
2008年5月12日我国汶川特大地震中，很多底框房屋倒塌，造成巨大的损失。同时，震害调查结果也表明，在7，8度区甚至在9度区，砖混结构房屋受轻微损坏，或者基本完好的例子也不少。因此，在合理的抗震设计、良好的施工质量的前提下，底部框架抗震墙砌体房屋是可以获得满意的抗震能力的。本文将从房屋结构设计的角度对底部框架-抗震墙砌体房屋抗震设计方法的相关问题进行探索和研究。
1底部框剪多层砌体房屋的受力特点
底部框剪多层砌体房屋由钢筋混凝土框架—抗震墙和上部砌体结构两种承重和抗侧力体系构成，底部刚度小于上部，是一种上刚下柔结构。地震作用是一种惯性力，由于底部框剪多层砌体房屋层数较少，通常仅考虑其水平地震作用，因此结构这种“头重脚轻”的质量分布特征、及上刚下柔的刚度分布特点对房屋的抗震是不利的。研究表明，这种结构有两个较为薄弱的可能部位：一个是竖向刚度发生突变的第二层，此部位因变形超过极限容许变形值而发生破坏；另一个是底层，此部位由于承受较大的竖向荷载和地震作用，框架柱一般可能沿斜截面出现剪切开裂，发生脆性破坏，特别是p-Δ效应更可能使破坏加剧。因此，在结构设计上要有针对性在底部两层合理地设置抗震墙，以增强底部的抗侧移刚度是至关重要的。
抗震设计分为概念设计和计算设计。在底部框剪多层砌体房屋的设计中应结合此类房屋的受力特点在概念设计、地震作用分析计算、构造措施等多个方面综合考虑，才能获得良好的房屋抗震效果。
2概念设计中的关键问题
概念设计通过正确地解决总体方案、材料使用和细部构造，以达到合理抗震设计的目的。实践证明，由于地震及地震效应的不确定性和复杂性，以及计算模型和实际情况的差异，不能仅依赖计算设计，结构抗震性能的决定因素首先取决于良好的概念设计。对于底部框剪多层砌体房屋，进行概念设计和构造设计时，应特别注意以下问题：
2.1规则均匀的原则建筑的平、立面布置规则，对称，质量和刚度变化均匀避免楼层错层，楼层的高度应满足表1中的限值。为了避免薄弱底层因过度的变形(或应变)集中而发生严重破坏或倒塌，底层不宜采用纯框架结构，应该结合底层的平面布置，沿房屋的纵向和横向，对称、均匀地布置一定数量的抗震墙，使第二层与底层的纵、横向侧移刚度比，均不大于3。
2.2传力简单明确简单抗震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，应具备必要的承载能力、良好的变形能力和耗能能力，宜综合考虑结构体系的实际刚度和强度分布，避免因局部削弱或突变而形成薄弱部位，避免产生过大的应力集中或塑性变形集中。
2.3多道抗震设防设置多道防线，避免因部分结构或构件失效而导致整个体系丧失抗震能力或丧失对重力的承载能力；框架的抗侧移刚度远小于抗震墙的侧移刚度，因此在底部设置的抗震墙是第一道抗震防线，框架则作为第二道抗震防线，这样组成双重抗震防线。底部应采用全框架形式，沿纵、横两个方向对称布置一定数量的抗震墙，抗震墙宜布置在或靠近外墙处，以获得最大抗扭刚度。抗震墙的距离要符合新《规范》的规定，即6度时小于等于21m，7度时小于等于18m，8度时小于等于15m，以满足楼盖对传递水平地震力所需的刚度要求，嵌砌于框架之中的配筋砌块砌体墙具有较强的抗震能力。
2.4抗震结构构件应力求避免脆性破坏。对砌体结构宜采用钢筋混凝土圈梁和构造柱、芯柱、配筋砌体或钢筋混凝土和砌体组合柱；对钢筋混凝土构件，应通过合理的截面选择、配筋和构造措施，避免剪切破坏先于弯曲破坏、混凝土受压破坏先于钢筋屈服、钢筋锚固破坏先于构件破坏。
3计算设计中的两个关键
3.1水平地震剪力计算计算底部框剪多层砌体房屋的地震剪力时，当高度小于40m时，采用底部剪力法计算水平地震作用力，房屋高度超过40m时，采用振型分解法计算水平地震作用力。对底部纵向和横向地震剪力设计值，需根据侧移刚度比值的大小乘以1.2~1.5的增大系数。
在房屋极限承载能力的计算时，底部框架—抗震墙的抗震等级按设防烈度确定，6，7，8度时分别按三、二、一级采用。
3.2侧移刚度比底部框架—抗震墙的侧移刚度小于上部砌体部分的侧移刚度，才能保证这种房屋结构的薄弱层不致向上部转移，从而充分利用底部框架—抗震墙的耗能作用。参考已有的研究成果，在设计计算中应注意做到底层与底部第二层侧移刚度应接近；第三层与第二层侧移刚度比，6，7度时不应大于2.0，8度时不应大于1.5，且均不小于1.0。
4结语
底部框剪多层砌体房屋在结构体系上具有头重脚轻、上刚下柔的质量和刚度分布特点。文中的分析表明，在底部框剪多层砌体房屋抗震设计中，应保证结构规则均匀、传力途径简单明确、设置多道可靠的抗震防线。抗震计算分析要选择合理的分析计算方法，同时注意侧移刚度比对结构抗震的影响。文中对以上问题均作了较详细的分析，同时建议了部分参数的取值，这些可为工程实践提供必要的参考。
参考文献
[1]中华人民共和国国家标准.建筑抗震设计规范(GB50011-2001).京.中国建筑工业出版社.2002.26-81.266-278．