论建筑抗震的设计理念与设计方法　

抗震状态下的结构受力特点分析

1.地震作用下结构最突出的表现即变形大。如柱的二阶效应附加弯矩显著增大，不但会引起构造缝相邻的结构发生碰撞，甚至会引起整个结构失稳、倾覆，使结构本身存在极大的安全隐患。另一方面，非结构部件也会随之收到严重的损坏。抗震设计的核心即控制变形的总量。

2.动力响应和变形性能的影响因素。建筑结构是否具有实际的抗震能力而保证稳定和安全，结构物的静承载力只是决定性因素的一部分，在地震作用中对于结构上产生的实际荷载作用并不是理想模型中静荷载那样的定值，而是结构反应加速度和质量共同产生的一个综合惯性力。刚性大，变形性能相对较小的，延性差的结构无法消耗点容许范围内地震产生的能量，建筑物产生的地震反映显著增大，对建筑整体损害大，稳定性极为降低。反之，则能够最大程度的避免地震对结构的损伤，保证整体不会出现严重破坏，对于部分受损构件也可保证在可控范围以内。

3.屈服后临界状态。虽然地震达到或超出建筑抗震设计设防烈度的情况不多见，但考虑此种临界状态是非常必要的，按我国现行规范的设计原则与设计方法，钢筋混凝土结构构件均会产生不同程度的损伤，尤其在节点受力较大的位置普遍出现结构裂缝，且部分裂缝宽度较大，构件局部表面出现剥落和破损，受拉区钢筋屈服且有残余变形，但仍不至于使整个结构物发生破坏性倒塌。

4.地震作用分项系数选取的科学性与实用性。前文指出，在一般地震作用下随着与震源距离的变化，水平和垂直地震作用在不同范围内变化的特点，然而地震作用其实在实际发生时并无明显的界限而是无规律的发生综合运动，对于表内的分项系数选取需要反复计算与验算。

5.低周期的荷载反复作用。基于一般地震作用持续时间并不是很长，地震发生时建筑结构在水平方向往复振动，结构内部的剪力与弯矩甚至轴力出于正负交变状态，其交变反复次数不多，意即周期较低，由此可见在设计时考虑钢筋混凝土构件在低周期交变荷载的作用下滞回的特性是非常必要的。

高层抗震的设计理念与设计方法

正在应用中的《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）中对于结构体系抗震设计要求其应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径；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；应具备必要的抗震承载力，良好的变形能力和消耗地震的能力；对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高其抗震能力。处于不同设防烈度地震条件下，建筑结构物受损后经修理可用时需要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，而地震作用接近本地区设防烈度条件下结构屈服进入非弹性变形阶段时要求结构具有相当的延性能力，严格避免发生不可修复的脆性破坏，最后当遭遇最高级别设防烈度的罕遇地震情况下，要求建筑结构的变形能力使其弹塑性变形不超过规定的弹塑性变形极值，最大程度的保证不发生倒塌等危及生命的严重破坏。

通过以往经验的总结：三个水准烈度的地震作用水平,按三个不同重现期来划分。多遇地震:50年重现期63.2%,重现期50年；基本地震（设防烈度地震）:50年重现期10%,重现期475年；罕遇地震:50年重现期2%～3%,重现期1641～2475年,平均约为2000年。

以不同的设防标准应运而生的设计方法通过科学实践证明是合理的，其具体设计方法如下:首先，采用一般烈度为极限进行初步计算，根据相应的地震作用动参数计算建筑结构在弹性状态下的地震效应，合理选择承载力抗震调整系数，结合中重力荷载与风荷载进行组合计算，从而设计构件截面。接着，保持地震动参数不变来计算建筑结构层间的位移角，并采用适合本地区的抗震构造措施增大建筑结构的变形能力、塑性耗能和延性。最后，采取最高条件下的地震动参数来计算建筑结构的弹塑性层间位移角，这里尤其指出要注意抗震薄弱环节如柔弱楼层处，保证在各种状态下的计算都满足层间位移角小于抗震规范的极限值。并附加必要的抗震构造以满足最终水准的防倒塌要求。

不规则建筑空间建模的抗震设计要求

（1）平面不规则而竖向规则的建筑在扭转不规则时应计入扭转影响。各层竖向构件弹性水平位移极值与层间位移宜小于等于楼层两端水平位移和层间位移均值的1.5倍（最大层间位移远小于规范限值时可放宽要求）；楼板局部不连续或凹凸不均时要考虑平面内刚度的实际变化；综合上述两种情况的要根据实际情况分块计算扭转位移比，对扭转较大的部位应采用局部内力增大系数。

（2）竖向不规则而平面规则刚度小的楼层的地震剪力应乘以不小于1.15的增大系数，其薄弱层应按本规范有关规定进行弹塑性变形分析。竖向抗侧力构建不连续时需考虑实际情况乘以1.25～2.0的增大系数；楼层承载力存在突变时，薄弱层抗侧力结构的受剪承载力不应小于相邻上一楼层的65%。

（3）平面竖向均不规则的建筑采取不低于5.1和5.2要求进行有针对性的具体设计。

建筑结构抗震措施

概念设计与结构抗震验算固然重要，建筑限高、提高结构延性也不容忽视，将构造措施合理融入，建立设计地震力与结构延性要求相互协调的双重设计指标与方法,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。（本文作者：宋传洲 单位：亚泰都会(北京)城市规划设计研究院股份有限公司）

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