淺談建筑抗震概念設計

摘要：作為設計中的重要環節，建筑抗震對一個安全可靠的結構來說是必不可少的，本文通過對建筑抗震設計中概念設計的簡單介紹，期望能為設計和施工單位提供可靠的參考。

關鍵詞：建筑抗震，概念設計

一、地震相關概念簡介

1）地震：地震又稱地動、地振動，是地殼快速釋放能量過程中造成振動，期間會產生地震波的一種自然現象。全球每年發生地震約五百五十萬次。地震常常造成嚴重人員傷亡，能引起火災、水災、有毒氣體泄漏、細菌及放射性物質擴散，還可能造成海嘯、滑坡、崩塌、地裂縫等次生災害。地震分為三大類：火山地震，誘發地震和構造地震，目前世界上90%的地震是構造地震。

2）震級：是指地震的大小，是以地震儀測定的每次地震活動釋放的能量多少來確定的。中國目前使用的震級標準，是國際上通用的里氏分級表，共分9個等級，在實際測量中，震級則是根據地震儀對地震波所作的記錄計算出來的。地震愈大，震級的數字也愈大，震級每差一級，通過地震被釋放的能量約差32倍。由于其與震源的物理特性沒有直接的聯系，因此現在多用矩震級來表示。

3）烈度：地震烈度是表示地面及房屋等建筑物遭受地震影響破壞的程度。同一地震發生后，不同地區受地震影響的破壞程度不同，地震烈度也不同。判斷烈度的大小，是根據人的感覺、家具及物品振動情況、房屋及建筑物受破壞的程度，以及地面出現的破壞現象等。

4）地震基本烈度：地震基本烈度是指未來50年內在一般場地條件下可能遭遇的超越概率為10%的地震烈度值。。

二、建筑設防目的和要求

1）設防目的：在一定經濟條件下， 最大限度地限制和減輕建筑物的地震破壞。

2）設防要求：“小震不倒，中震可修，大震不倒”---三水準設防要求。

3）三水準設防具體要求：

a）第一水準：當遭受低于本地區抗震設防烈度的多遇地震（重現期約50年）影響時，一般不受損壞或不需修理可繼續使用。結構仍處于彈性狀態，可以用彈性反應譜進行地震作用計算，按承載力要求進行截面設計，并控制結構彈性變形符合要求。

b）第二水準：當遭受相當于本地區抗震設防烈度的地震（重現期約475年）影響時，可能損壞，經一般修理或不需修理仍可繼續使用。結構產生塑性變形，依靠塑性耗能能力，使結構保持穩定得以保存下來，此時結構抗震設計應按變形要求設計。

c）第三水準：當遭受高于本地區抗震設防烈度的預估的罕遇地震（重現期約1600～2400年）影響時，不致倒塌或發生危及生命的嚴重破壞。結構進入彈塑性大變形狀態，此時應考慮防倒塌設計。

三、建筑抗震的概念設計

1）抗震概念設計是指一些在計算中或在規范中難以作出具體規定的問題，必須由工程師運用“概念”進行分析，作出判斷，以便采取相應的措施。例如結構破壞機理的概念，力學概念以及由震害試驗現象等總結提供的各種宏觀和具體的經驗等，這些概念及經驗要貫穿在方案確定及結構布置過程中，也體現在計算簡圖或計算結果的處理中。建筑結構的抗震設計，是以現有科學水平和經濟條件為前提的。

2）概念設計主要內容：

a）.選擇對建筑抗震有利的場地，宜避開對建筑抗震不利的地段，不應在危險地段建造 甲、乙、丙類建筑。對于不利地段，結構工程師應提出避開要求，當無法避開時，應采取有 效措施，這就考慮了地震因場地條件間接引起結構破壞的原因，諸如地基土的不均勻沉陷、 地震引起的地表錯動與地裂。

b）.建筑的平立面布置應符合概念設計的要求，不應采用嚴重不規則的方案。不規則的 建筑，在結構設計時要進行水平地震作用計算和內力調整，并應對薄弱部位采取有效的抗震 構造措施。借鑒國際的通行做法，參考外國規范，使我們的設計更加完善合理。

c）.結構材料選擇與結構體系的確定應符合抗震結構的要求。采用哪一種結構材料，什么樣的結構體系，經技術經濟條件比較綜合確定。同時力求結構的延性好、強度與重力比值 大、勻質性好、正交各向同性，盡量降低房屋重心，充分發揮材料的強度，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。4.盡可能設置多道抗震防線。地震有一定的持續時間，而且可能多次往復作用，根據 地震后倒塌的建筑物的分析，我們知道地震的往復作用使結構遭到嚴重破壞，而最后倒塌則是結構因破壞而喪失了承受重力荷載的能力。適當處理構件的強弱關系，使其形成多道防線，是增加結構抗震能力的重要措施。例如單一的框架結構，框架就成為唯一的抗側力構件，那么采用“強柱弱梁”型延性框架，在水平地震作用下，梁的屈服先于柱的屈服，就可 以做到利用梁的變形消耗地震能量，使框架柱退居到第二道防線的位置。

d）具有合理的剛度和承載力分布以及與之匹配的延性。提高結構的抗側移剛度，往往 是以提高工程造價及降低結構延性指標為代價的。要使建筑物在遭受強烈地震時，具有很強 的抗倒塌能力，最理想的是使結構中的所有構件及構件中的所有桿件都具有較高的延性，然 而實際工程中很難做到。有選擇地提高結構中的重要構件以及關鍵桿作的延性是比較經濟有 效的辦法。例如上剛下柔的框支墻結構，應重點提高轉換層以下的各層的構件延性。對于框架和框架筒體，應優先提高柱的延性。在工程設計中另一種提高結構延性的辦法是結構承載 力無明顯降低的前提下，控制構件的破壞形態，減小受壓構件的軸壓比（同時還應注意適當降低剪壓比），提高柱的延性。

e）確保結構的整體性。各構件之間的連接必須可靠，符合下列要求 ：1 ）構件節點的承 載力不應低于其連接構件的承載力，當構件屈服、剛度退化時，節點應保持承載力和剛度不變。2 ）予埋件的錨固承載力不應低于連接件的承載力。3 ）裝配式的連接應保證結構的整體 性，各抗側力構件必須有可靠的措施以確?？臻g協同工作。4）結構應具有連續性，注重施 工質量，避免施工不當使結構的連續性遭到削弱甚至破壞。

四、結語

建筑抗震概念設計是根據地震災害和工程經驗等所形成的基本設計原則和設計思想，進行建筑和結構總體布置并確定細部構造的過程，是一種基于震害經驗建立的抗震基本設計原則和思想。設計人員應在工程中應靈活運用概念設計，設計出經濟可靠的建筑。

參考文獻

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