抗震概念设计探讨6篇

抗震概念设计探讨6篇（一）一、震害分析1.1砖混结构砖砌体结构因为造价低,经济性较好,在我国中小学校建筑里被广泛采用。砖砌体是一种脆性材料，其抗拉和抗剪水平较差,在强烈地震作用下,易发生剪切脆性破坏。所以，砌体教学楼不可避免地在地震中产生严重震害，甚至导致房屋的倒塌。砖混结构教学楼建筑的震害主要有：墙体因为抗剪不足产生了沿对角的交叉斜裂缝,这是比较常见的震害情况,几乎在所有的受损的教学楼建筑中都存有；教学楼横墙间距较大,同时为了满足采光的要求,纵墙上开洞较大且较多,导致墙体薄弱，破坏严重；建筑平、立面不规则，导致结构在地震作用下发生角部扭转破坏及薄弱层的破坏；砖混结构教学楼大多采用预制楼板，且有些没有设置构造柱、圈梁及其他拉结等构造措施提升其延性和抗倒塌水平,导致大地震中结构因为整体性不足发生倾斜倒塌。1.2框架结构钢筋混凝土框架结构一直以来被公认为抗震性能较好的结构类型，不过在地震中，即使绝大多数教学楼建筑主体基本完好，其抗震性能优于砖混结构，但部分该类教学楼结构破坏严重甚至倒塌。中、小学教学楼因为采光等要求通常采用单跨、外廊式单跨或外廊式双跨的框架结构形式，尤其大小跨三柱式外廊式教学建筑以其良好的自然通风、采能，抗震性能相对较好，而广泛应用。不过，此结构形式在罕遇地震下却产生倒塌。钢筋混凝土框架结构教学楼建筑的震害主要有：填充墙等非结构构件破坏严重，填充墙开裂严重，甚至产生了平面外倒塌；结构产生了明显的柱铰机制,而不是梁铰机制,框架柱和框架梁产生了大量斜裂缝,而不是受弯开裂“，强柱弱梁、强剪弱弯”抗震设计原则没有得到有效保证；结构因为布置不规则，平面凹进和突出的角部、L形的角部等局部破坏较严重，甚至出现局部垮塌；填充墙对框架的约束作用，窗间墙对框架柱产生了短柱破坏；结构底层薄弱，框架整体刚度不大，冗余度小，结构出现整体倒塌。二、抗震概念设计探讨通过地震震害分析表明，教学楼建筑的严重破坏排除施工质量的原因，抗震概念设计的忽视和不合理是其中很重要的原因，下面结合实际震害，对教学楼建筑的抗震概念设计从以下几个方面实行探讨。2.1建筑结构的规则性规则性是概念设计的一个重要概念，合理的建筑布置在抗震设计中是十分重要的，简单、对称的结构抗震性能较好。《抗震规范》对建筑方案的规则性提出了强制性要求，提倡平面布置基本对称，尽量缩小质量中心和刚度中心的差异，同时对结构的平面及竖向不规则做了定量判断，但并未对不对称的判断及抗侧力构件的布置等做明确规定。中小学教学楼建筑结构形式因为气候原因存有区域性，多跨抗震性能优于单跨，南方地区外廊式教学楼的应用比较广泛。该类结构形式因为教室跨度远大于走廊跨度，横向明显不对称，但根据规范，此类结构设计过程中通常作为普通的规则性结构处理。不过，通过对漩口中学同一场地的建筑震害对比可见，外廊式教学楼不利于实现大震不倒的设防目标。教学楼合理的结构形式是保证建筑抗震安全的重要因素，日本、美国等国家对中小学教学楼的抗震性能的要求较高，在平面布置方案上要求极其严格。所以，设计人员应该对所设计的结构的抗震性能有所估计，尤其对于多层教学楼建筑的结构形式更该慎重和严格地对待，实现对抗震有利的结构平面布置、立面布置,严格控制横墙的间距，对于薄弱部位能够采取设置构造柱等抗震构造措施，使结构布置更规则，受力更均匀。2.2多道抗震设防在地震往复荷载作用下，建筑结构体系宜具有多道抗震防线，以避免部分结构或构件破坏而导致整个体系丧失承载水平或倒塌。实际震害表明，地震中“强梁弱柱”式破坏机制普遍存有于框架结构体系中，中小学框架结构教学楼亦如此。当前，对于如何实现梁先于柱屈服，尚未有可行的办法，设计过程中楼板和填充墙的作用不容忽视。因为抗震墙及填充墙可提升框架结构的耗能水平，所以，对框架结构教学楼能够考虑合理布置抗震墙及轻质填充墙，作为结构的第一道抗震防线。另外，从多道抗震设防考虑，横向多跨结构抗震性能优于单跨结构，所以教学楼建筑中应采用多跨结构体系，外廊悬挑式结构及单跨结构在教学楼建筑中尽量不要采用。2.3结构的延性及整体性结构的延性是指结构在承载力无明显降低的前提下发生塑性变形的水平，是防止在地震作用下倒塌的关键因素之一。结构的整体性是指在结构产生很大水准破坏时，结构构件能协调工作，结构中所有的构件能够充分发挥各自的承载水平和塑性变形水平，整体性与延性二者密切相关。对于教学楼建筑结构，应优先选择钢筋混凝土框架结构，其延性及整体性均优于砌体结构。对于框架结构的延性影响因素较多，主要取决于构件的破坏形态及其塑化过程，弯曲破坏的延性远远大于剪切破坏。在框架结构设计中,应始终遵循“强柱弱梁”“、强剪弱弯”“、强节点,强锚固”的抗震设计原则，严格控制柱的轴压比，提升柱的延性，增强构造措施，从而改善结构体系的延性及整体性。在砌体结构设计中，优先采用现浇楼板，各个抗侧力构件必须保证可靠的连接措施，确保空间协同工作。2.4填充墙的布置框架结构设计过程中，填充墙通常作为非结构构件考虑，忽视填充墙与框架之间的相互作用。实际地震震害表明，填充墙的破坏严重，填充墙对框架结构的抗震性能产生了较大影响，填充墙的作用不容忽视。一方面，填充墙对框架结构具有刚度效应，对于结构平面布置本身就不对称的教学楼建筑结构，不合理地布置填充墙时，更易引起结构的薄弱部位的产生，对抗震性能产生更加不利的影响。另一方面，填充墙对框架结构具有约束效应，易导致框架柱顶的脆性剪切破坏及窗间墙处的短柱破坏。所以，为避免填充墙对框架结构教学楼建筑产生不利影响，应该合理考虑填充墙的布置，尽量使结构质量及刚度均匀，严格控制轻质填充墙墙材料的性能，对于易产生短柱破坏的部位增强配箍，同时保证填充墙与框架间柔性连接。三、结束语中小学校是培养祖国希望的摇篮，教学楼的抗震设计关系着亿万生命的安全。在中小学教学楼抗震设计过程中，对于多发地震地区，增强结构的抗震概念设计至关重要。首先,优先选择双跨或多跨的钢筋混凝土框架结构或带剪力墙的延性及整体性好的结构体系；其次，合理布置抗侧力构件及非结构构件，尽量选择规则、对称的结构布置形式；最后，严格执行“强柱弱梁”“、强剪弱弯”“、强节点,强锚固”的抗震设计原则。通过增强综上抗震概念设计，教学楼建筑一定能较好地实现结构“小震不坏”“、中震可修”“、大震不倒”的三水准抗震设防目标，使中小学建筑地震来临时成为坚固的避难所。（二）一、建筑结构抗震概念设计的原则及主要内容1.1抗震概念设计的原则。场地应选在对建筑抗震有利的位置，避开危险地段或抗震不利的地段；建筑的平立面布置不应采用严重不规则的方案；结构材料选择与结构体系的确定应符合抗震结构的要求；应遵循“强剪弱弯”（避免剪切破坏先于弯曲破坏）的设计原则，“强柱弱梁”（避免柱子破坏先于梁的破坏）设计原则。1.2概念设计应重视结构规律。建筑抗震概念设计，是保证结构具有优良抗震性能的一种方法，通过度析结构薄弱部位，设计延性结构，采取减少扭转和增强抗扭刚度的措施，避免薄弱部位过早遭受破坏，避免设计静定结构。在建筑的概念设计中首要思考的问题是建筑和结构的布局是否对抗震有利，质量和刚度上要求分布应均匀，建筑体型设计力求合理的概念化修正，简单、规则、对称。凹凸的立面和错层设计即使艺术效果较好，但在地震时产生的地震效应较为复杂，抗震效果也较差。而地震时，简单对称的建筑结构的实际反映和应力分析都比较容易，所以实际的概念设计中应做好结构布局的设计。1.3概念设计在结构体系上的应用。建筑结构的空间结构是由水平构件和竖向构件组成，水平构件承担着竖向荷载，并往竖向构件传递，最后往基础传递。水平构件和竖向构件共同组成的抗侧力体系承担着水平荷载，并直接传递给基础。竖向构件不同所组成的抗侧力体系也不同，如剪力墙、筒中筒、框架—剪力墙等。抗侧力体系决定了结构的安全性、合理性、经济性。概念设计在结构体系中的应用就是通过选择合适的抗侧力体系然后合理布置，确定设计结构方案的可行性和主要构件的基本尺寸。并且建筑结构中承载力和延性是对立的，但延性在建筑结构有占有重要地位，所以利用概念设计合理布置结构体系，能够很好的协调承载力和延性的矛盾。1.4概念设计在结构构件上的应用。构件合理的强度和刚度对于抗震的实现至关重要，所以抗震结构中各种构件要形成可靠性连接。抗震结构的设计应保证在部分构建损害时，剩余结构仍能够独立的承受竖向荷载和地震力。结构概念设计的理念就是合理控制薄弱部位，协调各部位的强弱关系增加抗震性能。概念设计就是为了提升建筑的抗震效果，所以为不影响到整个结构的受力情况，要避免非结构构件的不合理设置，可从以下方面考虑：避免非结构构件直接进入抗震体系，增强细部构造设计；要避免非结构性构件的连续损坏；避免地震作用时非结构性构件平面性损坏。1.5概念设计的新发展。随着时代的发展和科技的进步，抗震概念设计也在持续的创新，如：隔振和消能的设计思路，隔振是通过增设柔性结构（增设钢板橡胶隔振垫、阻尼器等）抵消地震部分能量，以此降低地震波对对建筑的破坏作用；消能是利用科学的结构或者方法削弱地震对建筑的危害。二、结语分析、预见、控制结构的耗能和薄弱部位是概念设计中最重要的问题。结构工程师在使用抗震概念设计时必须要做到：利用先进的设计理念；充分发挥结构功能和经济的协调性；利用概念和定量计算，判断计算的合理性和实行抗震分析；保证结构功能和外部条件的一致性。同时，因为客观事物处于持续的变化发展中，所以概念也应随着理解的加深而持续深化，从而为进一步做好抗震概念设计奠定坚实的基础。（三）一、建筑结构抗震的概念设计重要性建筑结构抗震概念的设计首先就是必须要遵守准确的建筑结构抗震概念设计的思绪，尽可能的满足概念设计的要求。在这样的基础上，加上必要的抗震计算，抗震计算是非常重要的，不可缺少的一部分。在建筑结构抗震设计的计算是抗震的前提和基础条件，概念的设计和抗震的计算相比，有着决定性的作用，主要原因有：1.1地震及其地面运动的不稳定性我国当代的科学技术水平受到限制，抗震计算的依据很难确定，地震发生时，震波根据震源传到地球表面，经过岩石的折射，在土层中实行非线性传播，这个非线性传播是非常复杂、多变的过程，造成地面的运动的不稳定。如美国一位学者以前研究Elcentro台站上发生的15次地震记录之后指出，不同的震源所造成地震的加速度的差别很大。近些年来，我国发生的大地震，绝大多数已经超过了原定的设防强烈度，不同水准的造成了社会经济的影响和损失。如1966年3月22日在河北邢台发生的地震，高达10级；1967年7月26日在广东阳江发生的地震，高达8级；1976年7月28日在河北唐山发生得地震，高达11级。所以，设计者如果单单是根据设防烈度来实行建筑结构的抗震设计计算是很难确保人们的居住安全的。1.2地震时地面运动的复杂性地震发生时，地面运动一般分解为6个自由度，但是世界上到当前为止还没有记载最简单的地面运动记录。地震对建筑结构的破坏并没有记载，对于复杂的地表运动分量很少人会掌握。在当前的抗震计算中，只要根据最简单的水平和竖向方向实行计算，它与复杂的地表运动的作用有所差别。在地震发生时，不同地表运动可能会造成建筑结构的破坏的复杂性好没人掌握。1.3抗震计算对反映建筑结构破坏的复杂过程在发生地震时，建筑结构的破坏是持续地在变化、改动、非线性的复杂过程，只要有结构和构建出现的裂缝的现象及其损害的水准的非线性变化，在建筑结构薄弱层容易出现变形或者转移而造成的建筑结构上的强度和内力的分布结构。不同构件的空间的作用和填充墙和其他的结构构件都会产生影响。现在的抗震计算理论和相关的计算程序这些影响都被忽略，造成某些建筑结构抗震计算分析的结果和实际的反差很大。综上所述，能够看出根据抗震的计算结果来完成建筑结构抗震概念的设计时片面的，可能还会不安全。只有建立准确的建筑结构的抗震概念设计并且和抗震计算相结合来完成，财会是建筑结构具有一定可靠的抗震水平。二、建筑结构抗震的概念设计主要内容2.1对建筑面布置的要求建筑平立面布置应该符合建筑设计的理念要求，不能采用不合格的方案，不合格的建筑在建筑结构的设计上，要实行水平计算和