談工業(yè)與民用建筑工程結構抗震設計

1、<p>　　談工業(yè)與民用建筑工程結構抗震設計</p><p>　　摘要：工業(yè)與民用建筑的結構抗震一直是建筑工程設計中的重要課題，在抗震的研究中概念設計的提出，為建筑結構設計開拓了新的思路，在概念設計思想指導下從整體設計上增加建筑結構抗震的性能，從而增加了建筑的安全性。 </p><p>　　關鍵詞：工業(yè)與民用建筑；結構抗震；概念設計 </p><p>　　

2、中圖分類號：TU24文獻標識碼：A文章編號： </p><p><b>　　引言： </b></p><p>　　20 世紀 70 年代以來，人們在總結歷次地震災害的經驗中逐漸認識到，對建筑抗震設計而言，結構概念設計比結構計算設計更為重要。單憑微觀的數學力學計算還很難確保建筑物在遭遇地震時具有良好的抗震性能。概念設計在實際工程設計中，尤其是提高結構抗震能力方面發(fā)揮了重

3、要作用。 </p><p><b>　　1. 概念設計 </b></p><p>　　概念設計就是從結構總體方案設計開始，運用人們對建筑結構抗震已有的正確認識去處理結構設計中將要遇到的問題，諸如建筑體型、結構體系、剛度分布、構件延性等。從宏觀原則上進行評價、鑒別、選擇等處理，再輔以必要的計算和構造措施，以消除建筑物抗震的薄弱環(huán)節(jié)，達到合理抗震設計的目的。也就是說概念設

4、計是在特定的建筑空間及地理條件下，用整體概念來考慮結構的總體方案，依據結構總體系與分體系之間的力學關系、結構破壞機理、震害、試驗現象和工程經驗所獲得的基本設計原則和設計思想，從整體的角度來確定建筑結構的總體布置和抗震細部構造措施的宏觀控制。概念設計受到國內外工程界的普遍重視，并將發(fā)揮更大的作用。 </p><p>　　2.結構抗震設計理論 </p><p>　　2.1“多級”設防 <

5、/p><p>　　GBJ11-89《建筑抗震設計規(guī)范》采用多級設防的思想，提出了“三水準”的抗震設防目標，即“小震不壞，中震可修，大震不倒”，以保障人們生命安全為一級設防目標，但無法避免大震中巨大的經濟損失?；谛阅艿目拐鹪O計理論提出了多級目標設計理念，既要保證生命安全，又要避免經濟損失超過業(yè)主和社會的承受能力，更加注重非結構構件和內部設施的保護，因此根據投資---效益準則，引入經濟決策機制，它通過進行費效分析，在可

6、靠和經濟之間選擇一種合理的平衡，以確定最佳抗震設計方案，達到優(yōu)化設計的目的。 </p><p>　　2.2 強調“個性” </p><p>　　現行抗震設計需要依照規(guī)范按部就班，缺乏靈活性，結構設計人員處于被動狀態(tài)。基于性能的抗震設計除了滿足“共性”外，更加注重“個性”設計，增加了業(yè)主與設計人員的交流，根據結構的用途及業(yè)主的要求確定結構性能目標后,設計人員可以選擇實現該性能目標的設計方法，

7、采用相應的構造措施，既調動了設計人員的積極性，又有利于新材料的推廣應用和新技術的開發(fā)。同時，結構的抗震能力是按選定的抗震功能目標進行設計，具有可預見性。 </p><p>　　2.3 立足“性能” </p><p>　　目前還沒有統一的設計方法，很多學者提出采用結構層間變形或頂點位移作為性能指標，它是從傳統的以力為基礎設計轉變成以變形為基礎的設計，是從彈性設計方法轉變?yōu)閺椝苄缘脑O計方法，解

8、決了傳統設計理論上的不足，盡可能使結構的預期功能與實際地震作用下的功能相符合。 </p><p>　　3.概念設計的重要性和必要性 </p><p>　　隨著經濟的快速發(fā)展，人們的生活水平得到不斷的提高，對建筑結構的質量和性能也提出了新的更高的要求。采用先進的計算方法，加快新型建材的設計和開發(fā)，加強建筑結構的安全性、適用性、經濟性已逐漸成為當前的首要工作。面對當前建筑結構設計的狀況，通過概

9、念設計的理念來加強結構工程的創(chuàng)造性設計，促進結構設計的發(fā)展，是一項非常必要而且重要的事情。加強概念設計思想的推廣就是一種高效而實用的方法，具體分析如下: </p><p>　　3.1建筑結構的抗震設計規(guī)范是建立在可靠度理論的基礎上的，對延性設計思想有所借鑒和吸納。然而，其對于某些實際問題，例如“中震能修”的設計目標方面的規(guī)定表現的非常模糊。因而我們切勿墨守陳規(guī)，要將規(guī)范當成一種指導和參考，在實際運用過程中做出正確

10、的抉擇。所以，這就要求在整體體系與分體系的力學關系上有清晰而深刻的了解，在實際工作中充分運用概念設計。傳統觀念影響下，人們都不夠重視結構設計，認為只要遵循設計規(guī)范，在建筑設計完成后，憑借計算機就能完成結構設計。然而，這種方式不但難以充分地利用好設計者的設計技能，而且會跟建筑設計方案格格不入，造成分歧和矛盾的產生。因此，我們要認真思考如何在結構設計中做好對概念設計的運用。 </p><p>　　3.2概念設計是非常

11、重要的，這在方案的設計階段也有很好的體現。開始時的設計是不允許通過計算機來完成的，這也就要求結構工程師充分運用好結構概念，設計出可靠而經濟的結構方案。鑒于此點，就要求工程師加強設計理念上的思考和創(chuàng)新，潛心探索各種結構的特點性能，并能靈活運用。通過對概念性估算的方式的運用，就能夠在方案的設計階段快速高效地構思結構體系，并對其進行比較與選擇。這樣設計出來的方案，概念清楚、定性精確，消除了后期設計階段的不必要運算，因而可靠性很強。與此同時，這

12、也能夠判斷計算機分析出的數據的可靠性。 </p><p>　　3.3新抗震規(guī)范提出了在建筑物內設置地震反應觀測系統的要求，并提出了結構兩個主軸方向的動力特性（周期和振型）相近的抗震概念。所以在結構概念設計中還應該注意結構與場地的共振問題。例如在唐山地震時，天津塘沽地區(qū)的 7~10 層框架結構房屋破壞嚴重，而 3~5層的磚混結構住宅卻只有輕微損壞。后來經調查發(fā)現，框架房屋的自振周期和場地的卓越周期一致導致共振，而

13、3~5 層磚混住宅的自振周期遠低于場地的卓越周期，因此破壞較輕。 </p><p>　　3.4建筑結構的抗震設計，存在著許多模糊而且不確定的因素。例如地震作用是一種隨機性很強而且循環(huán)往復的荷載，建筑物的地震破壞機理又十分復雜，要準確計算或預測建筑物所遭遇的地震特性和參數，還難以做到。風荷載的脈動性與渦流作用情況也是如此。因為建筑物受到的地震作用難以確定，所以適用、安全、經濟的結構體系必須注重概念設計。 </

14、p><p>　　4.概念設計的理解與應用 </p><p>　　加強結構抗震設計是為了使結構在強度、剛度、延性以及節(jié)能等各方面都能獲得優(yōu)化組合，進而達到在地震中增強穩(wěn)定性的要求。為了增強結構的抗震性能，概念設計要涉及到以下因素:場地的穩(wěn)定性，結構模型的計算，抗震結構的選擇，材料的效能，結構的空間作用等。 </p><p>　　4.1對現行抗震計算模型的理解和應用。 &l

15、t;/p><p>　　新抗震規(guī)范中有規(guī)定:通常情況下，可以允許在建筑結構的兩個主軸方向對地震作用進行驗算，各方向的水平地震作用要由該方向的抗側力來承擔。然而實際情況下，結構無法實現強化的根本原因是計算模型問題。因此，運用概念設計的基本原理，聯系到地震災害與試驗研究的結果，可以得到這樣的結論：建筑的最不利受力狀態(tài)會根據建筑與地震相互作用的方向而發(fā)生變化。 </p><p>　　4.2對建筑結構的

16、薄弱部位抗震構造措施的理解和應用 </p><p>　　對建筑薄弱部位的改造，比如建筑平面內轉角處的轉角窗，對角部豎向抗側力結構的設置有很大的限制，但按照概念設計的思想，解決這一問題的方法是在豎向構件之間設置厚板和梁柱等可靠構造。 </p><p>　　4.3 建筑結構抗震設計的展望 </p><p>　　如今，結構抗震體系已經從之前的以“硬抗”理念為主的抗震體系，

17、逐漸發(fā)展成以“柔抗”理念為主的減震控制系統。結構減震體系運用的“以柔克剛”的全新理念，通過對結構進行隔震、減能或者控制方式來達到抗震效果，在未來的工業(yè)與民用建筑中結構抗震的思路將向著減輕危害的方向發(fā)展。 </p><p><b>　　5.結語 </b></p><p>　　經過工業(yè)與民用建筑中多年的抗震探索和研究，總結設計經驗引入了概念設計的設計新理念。這種設計理念從

18、宏觀角度對建筑抗震結構進行設計，在某些方面彌補了以往設計思路對抗震結構思考的不足之處，為今后的工業(yè)與民用建筑結構抗震設計開辟了新路。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1]劉鵬.建筑結構概念設計淺析[J].山西建筑，2004(11). </p><p>　　[2]郝婷王月.淺議結構抗震設計思想的發(fā)展[J]