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篇1
根据相关的试验及文献研究，在长期的荷载及环境腐蚀等作用下，结构的劣化过程是由于诸如微裂缝、微孔洞等这样的初始损伤缺陷随运营时间的增加在不断发展，最后导致结构失效。事实上，对于既有地铁隧道而言，引起结构初始损伤缺陷的因素是多方面的，初始损伤缺陷的定义也是多方面的。例如，可以定义为施工质量方面导致的初始缺陷、工后运营过程中由于沉降导致的初始缺陷以及受邻近或穿越施工影响带来的初始缺陷等等。为了保证隧道结构在运营期间的安全，地铁隧道结构在长期运营动载作用下随时间的动力响应及初始缺陷的演变机理在不断得到人们的关注，尤其是初始缺陷长期累积作用下结构的抗震动力学行为。这里不妨采用前人文献试验研究，采用刚度折减理论来体现隧道结构衬砌初始缺陷及其在列车不同运营阶段的抗震动力特性。
力学模型与计算参数
1工程背景
本文以10号线双井车站由于列车振动所引起的隧道衬砌结构的动力响应为研究背景。10号线双井站为地下三层两跨（局部三跨）岛式站台车站，全长181．0m。车站地下一层为设备层，地下二层为站厅层，地下三层为站台层。车站南、北两段为地下三层明挖结构，中间段为地下一层暗挖结构。在图1中可以看出，北侧三层结构与中间暗挖段及中间暗挖段与南侧三层结构之间均有宽20mm的变形缝。由于变形缝的存在，因此，构想以变形缝为界，只考虑对双井站中间暗挖段结构衬砌进行动力响应分析。此举目的在于，变形缝起着减振的作用，三段结构彼此振动影响不大；建立模型时能使计算单元的数量大大减少，即提高了计算运行速度，又能得到较理想的计算精度。
2基于FLAC3D地震响应的三维模型的建立
考虑到边界效应和地下结构开挖所影响的范围，整体模型截取范围为61．3m×59．24m×41．55m的土体。网格大小划分满足Kuhlemeyer和Lysmer通过模型的波传播精度的表达式，就是单元的空间尺寸ΔL，必须小于与输入波的最大频率相应的波长的1／8～1／10。10号线双井站模型示意图如图2所示。
3模型边界条件及计算参数的确定
根据北京地铁10号线双井站的地质资料，将土体视为均匀介质，并取土性参数的加权平均值作为计算参数。计算中采用不同的本构模型模拟不同的材料，对于各层土体采用莫尔－库仑（M－C）本构模型，隧道衬砌应用线弹性本构模型。衬砌混凝土力学参数如下：密度为2．5g／cm3，剪切模量为15．28GPa，体积模量为11．46GPa。静力计算时，模型四周分别约束相应的水平向位移，底部为竖向固定、水平自由的边界，上表面为自由边界。在设置动力边界条件及阻尼前，应将静力计算模型中的初始位移及初始速度设置为0。动力计算时，在模型四周边界上施加自由场边界条件，底部边界取为静态边界，上表面为自由边界。模型采用瑞丽阻尼机制，使用时需要考虑两个参数，即自振频率和阻尼比。自振频率的确定是使模型不设置阻尼，在重力作用下求解一定的步数，使模型产生振荡，分析模型关键节点响应，使其完成至少一个周期振荡。本文求解的振荡周期为0．09s，由此计算出自振频率为11．11Hz。阻尼比的确定是根据经验方法，选取岩土体的阻尼比参数为0．005。
4地震波的选择
因工程建筑场地类别为Ⅱ类，且北京按8度设防，所以本文采用比较著名的埃尔森特（EICEN－TRO）波，截取包括峰值加速度在内的5s段进行分析，峰值加速度为1．96m／s2，满足建设部颁发的《关于统一抗震设计规范地面运动加速度设计取值的通知》规定的8度设防取0．2m／s2加速度峰值的要求。由于输入的EI波为频率范围很广的离散载荷形式，因此在地震反应分析中对EI波中的高频波进行滤波处理，以提高计算精度。图3为滤波前后加速度时程曲线的对比图。本文采用地震过程中对结构破坏最大的横波（X方向传播）和纵波（Z方向传播）共同作用于地下结构进行抗震性能研究。依据抗震设计规范中规定的水平向地震荷载设计谱乘以某一固定系数作为竖向设计抗震的说明，本文取竖向设计荷载为水平向的2／3。
地震动力响应分析
考虑在不同阶段下的3种工况对地铁车站结构进行抗震性能分析。在大量隧道震害调查中，发现隧道拱顶、拱肩及仰拱位置为薄弱部位，因此选取地铁结构衬砌的拱顶、拱肩和仰拱的X，Z方向位移和应力进行全程监测，研究在地震荷载作用下各运营阶段的位移、大小主应力的时程曲线规律。
1位移时程分析
采用刚度折减理论对不同运营阶段的隧道结构进行动力响应数值分析，部分结果如图4～图6所示。数值结果表明，隧道结构各控制点的位移波动趋势具有极大的相似性，说明了隧道结构在地震动力作用下的整体性；位移曲线和地震波的波形基本一致，因此时程曲线主要取决于输入地震波的特性；各控制点的竖向位移比水平位移要小，这是因为输入的竖向地震动加速度小于水平地震动，并且竖向变形受到土体及结构自重的约束较为明显；在3种不同刚度下，各控制点的位移均呈现出随刚度的减小反而增大的趋势，如在水平地震作用下，100％刚度下控制点（拱顶）的位移最大值为0．151m，80％刚度下变为0．154m，65％刚度下为0．157m，较100％刚度分别增大了1．9％和3．9％，这说明经长期损伤积累致使隧道衬砌刚度减小，增加了隧道变形破坏的风险。
2应力时程分析
在地震动力响应作用下，可以得到不同刚度条件下隧道结构在列车不同运营阶段的大小主应力时程效应，部分结果如图7和图8所示。数值结果表明，在列车运营不同阶段即不同刚度下应力时程曲线呈现出随刚度的减小而随之减小，但各控制点时程曲线趋势一致，可见，刚度变化与其曲线变化趋势无关。其中在80％刚度及65％刚度时拱肩的最大主应力分别较100％刚度下降了9％和15％，而最小主应力分别下降了4．7％和9．9％；仰拱的最大主应力分别较100％刚度下降了1．6％和5％，对应的最小主应力分别下降了2．9％和6．7％；拱顶的最大主应力分别较100％刚度下降了8．3％和18．6％，同时最小主应力分别下降了4．4％和8．7％。可见，各控制点随着刚度的减小而出现不同程度的内力衰减，最大主应力及最小主应力均为负值，说明各控制点以压应力的形式出现；柱顶随刚度的衰减其表现形式最明显，主应力时程曲线随着刚度的衰减均比其余控制点应力时程曲线差异明显，说明刚度的大小对柱顶的内力影响最大；从大小主应力的表现看，仰拱所承受的内力应是最大的，因此此处是车站在地震作用下易出现应力集中导致破坏的位置，应进行注浆加固等处理措施，使其与自身结构刚度相匹配，提高抗震能力。
3塑性区分析
篇2
在二十世纪五十年代，当美国的权威人士G.W.Houser导出了第一条地震反应谱和对地震激励下的弹性反应规律的研究很快被学术界接受后，人们很快发现了一个与当时的抗震设计方法相矛盾的问题，那就是例如对一个第一振型周期为0.5s~1.5s,阻尼比为0.05的结构，结构地震反应加速度约为地面运动峰值加速度的1.5~2.5倍，比如赋予上述结构一个不大的地面运动加速度0.15g,则根据反应谱导出的结构反应加速度已达到0.23g~0.375g，而世界各国当时的设计规定中一般用来确定水平地震力大小的加速度只有0.04g~0.15g，但让人不解是，震害表明，虽然设计用的反应加速度很小，但结构在地震中的损伤却不太大。这么大的差距是不能用安全性或设计误差来解释的，于是，各国的学术界加紧了对这一问题的研究，大家通过对单自由度体系的屈服水准、自振周期（弹性）以及最大非弹性动力反应之间的关系；同时还研究了当地面运动特征（包含场地土特征）不同时，给这种关系带来的变化，我们把这方面的研究工作关系其中R是指在一个地面运动下最大弹性反应力与非弹性反应屈服力之间的比值，称为弹塑性反应地震力降低系数，简称地震力降低系数或者反应调节系数；µ为最大非弹性反应位移与屈服位移的比值，称为位移延性系数；T则为按弹性刚度求得的结构自振周期。研究表明，对于长周期（指弹性周期且T>1.0s）的结构可以适用“等位移法则”，即弹性体系与弹塑性体系的最大位移反应总是基本相同的；而对于中周期（指弹性周期且0.12s<T<0.5s）的结构，则适用于“等能量法则”，即非弹性反应下的弹塑性变形能等于同一地震地面运动输入下的弹性变形能。
之所以存在上诉规律，我们应该注意到钢筋混凝土结构的一些相关特性。首先，通过人为措施可以使结构具有一定的延性，即结构在外部作用下，可以发生足够的非线性变形，而又维持承载力不会下降的属性。这样就可以保证结构在进入较大非线性变形时，不会出现因强度急剧下降而导致的严重破坏和倒塌，从而使结构在非线性变形状态下耗能成为可能。其次，作为非线弹性材料的钢筋混凝土结构，在一定的外力作用下，结构将从弹性进入非弹性状态。在非弹性变形过程中，外力做功全部变为热能，并传入空气中耗散掉。我们可以进一步以单质点体系的无阻尼振动来分析，在弹性范围振动时，惯性力与弹性恢复力总处于动态平衡状态，体系能量在动能、势能间不停转换，但总量保持不变。如果某次振动过大，体系进入屈服后状态，则体系在平衡位置的动能将在最大位移处转化为弹性势能和塑性变形能两部分，其中，塑性变性能将耗散掉，从而减小了体系总的能量。由此我们可以想到，在地震往复作用下，结构在振动过程中，如果进入屈服后状态，将通过塑性变性能耗散掉部分地震输给结构的累积能量，从而减小地震反应。同时，实际结构存在的阻尼也会进一步耗散能量，减小地震反应。此外，结构进入非弹性状态后，其侧向刚度将明显小于弹性刚度，这将导致结构瞬时刚度的下降，自振周期加长，从而减小地震作用。
2我国现行抗震设计规范中的不足之处
抗震规范规定，我国的抗震设防目标必须坚持“小震不坏，中震可修，大震不倒”的原则，而建筑应根据其使用功能的重要性分为甲类、乙类、丙类、丁类四个抗震设防类别。甲类建筑应属于重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑，地震作用应高于本地区抗震设防烈度的要求，其值应按批准的地震安全性评价结果确定；抗震措施，当抗震设防烈度为6-8度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求，当为9度时，应符合比9度抗震设防更高的要求。乙类建筑应属于地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑，抗震措施，一般情况下，当抗震设防烈度为6-8度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求，当为9度时，应符合比9度抗震设防更高的要求。丙类建筑应属于甲、乙、丁类以外的一般建筑，地震作用和抗震措施应符合本地区抗震设防烈度的要求。我们知道，一栋建筑在大震下能否不倒，已经不是看其承载力的大了了，而是看它的延性是否能够到达设计要求。由上面的建筑物抗震类别划分可以看出，我们对甲、乙、丙、丁建筑物延性的要求是依次从高到低的，此时，结构的延性实际上是由其抗震措施来决定的，现以一栋乙类建筑和丙类建筑为例：
表1
设防烈度
抗震措施烈度
实际延性
6
7（6）
低
7
8（7）
中等
8
9（8）
稍高
9
比9度高（9）
高
说明：在抗震措施烈度中，括号外为乙类建筑，括号内的为丙类建筑。
由表1可以看出，如果按规范设计，就可能会出现9度（设防烈度）下的丙类建筑的延性比7度（设防烈度）下的乙类建筑延性还要高的情况出现，而根据上面所述的R-μ-T理论关系的研究可以知道，当R取值不变时，对结构的延性要求也应该是不变的，与处在什么烈度区没有关系，如果R-μ-T理论关系的研究结果是正确的，那么我国规范对甲、乙、丙三类建筑的要求就存在概念性矛盾。
我国取R＝3.33，与国外规范相比较，我们对乙类和丙类建筑的是比较合理，而对于甲类建筑则过于偏松，对丁类建筑过于严格了。
目前，国际上逐步形成了一套“多层次，多水准性态控制目标”的抗震理念。这一理念主要含义为：工程师应该选择合适的形态水准和地震荷载进行结构设计。建筑物的性态是由结构的性态，非结构构件和体系的性态以及建筑物内容物性态的组合。目前性态水准一般分为：损伤出现（damageonset）、正常运作（operational）、能继续居住（countinuedoccupancy）、可修复的（repairable）、生命安全（lifesafe）、倒塌（collapse）。性态目标指建筑物在一定程度的地震作用下对所期望的性态水准的表述。对建筑抗震设计应采用多重性态目标，比如美国的“面向2000基于性态工程的框架方案”曾对一般结构、必要结构、对安全起控制作用的结构分别建议了相应的性态目标―基本目标（常遇地震下完全正常运作，少遇地震下正常运作，罕遇地震下保证生命安全，极罕遇地震下接近倒塌，相当与中国的丙类建筑）、必要目标（少于地震下完全正常运作，罕遇地震下正常运作，极罕遇地震下保证生命安全，相当与中国的乙类建筑）、对安全其控制作用的目标（罕遇地震下完全正常运作，极罕遇地震下正常运作，相当与中国的甲类建筑），目前中国正在进行用地震动参数区划分图代替基本烈度区画图的工作。对重要性不同的建筑，如协助进行灾害恢复行动的医院等建筑，应该按较高的性态目标设计。此外，也可以针对业主对建筑提出的不同抗震要求
2．钢筋混凝土结构的核心抗震措施
我国抗震设计对钢筋混凝土结构提出的基本上是“高延性要求”，也就是要求结构在较大的屈服后塑性变形状态下仍保持其竖向荷载和抗水平力的能力，对于有较高延性要求的钢筋混凝土结构必须使用能力设计法进行有关设计。“能力设计法”的要求是在设计地震力取值偏低的情况下，结构具有足够的延性能力，具体做法是通过合理设计使柱端抗弯能力大于梁端从而使结构在地震作用下形成“梁铰机构”，即塑性变形或塑性铰出现在比较容易保证具有较大延性能力的梁端；通过相应提高构件端部和节点的抗剪能力以避免构件发生非延性的剪切破坏。其核心是：
（1）“强柱弱梁”措施：主要是通过人为增大相对于梁的抗弯能力，使塑性铰更多的出现在柱端而不是梁端，让结构在地震引起的动力反应中形成“梁铰机构”或“梁柱铰机构”，通过框架梁的塑性变形来耗散地震能量。
“强柱弱梁”措施是“能力设计法”的最主要的内容。
根据对构件在强震下非线线动力分析可知，强震下，由于构件产生塑性变形，因此可以耗散部分地震能量，同时根据杆系结构塑性力学的分析知道，在保证结构不形成机构的要求下，“梁铰机构”或“梁柱铰机构”相对与“柱铰机构”而言，能够形成更多的塑性铰，从而能耗散更多的地震能量，因此我们需要加强柱的抗弯能力，引导结构在强震下形成更优、更合理的“梁铰机构”或“梁柱铰机构”。
这一套抗震措施理念已被世界各国所接受，但是对于耗能机构却出现了以新西兰和美国为代表的两种不完全相同的思路。这两种思路都承认应该优先引导梁端出塑性铰，但是双方对柱端塑性铰出现的位置和数量有分歧。
新西兰追求理想的梁铰机构，规范中底层柱的弯距增大系数比其它柱的弯距增大系数要小一些，这么做的目的是希望在强震下，梁端塑性铰形成较为普遍，底层柱塑性铰的出现比梁端塑性铰迟，而其余所有的柱截面在大震下不出现塑性铰的“梁铰机构”。但是新西兰人也不认为他们的理想梁铰方案是唯一可用的方法，因此他们在规范中规定可以选用两种方法，一种是上述的理想梁铰机构法，另一种就是类似与美国的方法。
美国规范的做法则希望在强震下塑性铰出现较早，柱端塑性铰形成较迟，梁端塑性铰形成得较普遍，柱端塑性铰可能要形成得要少一些的“梁－柱塑性铰机构”（柱端塑性铰可以在任何位置形成，这一点是与新西兰规范的做法是不同的）。中国规范和欧洲EC8规范也是采用与美国类似的方法。
（2）“强剪弱弯”措施：用剪力增大系数增大梁端，柱端，剪力墙端，剪力墙洞口连梁端以及梁柱节点中的组合剪力值，并用增大后的剪力设计值进行受剪截面控制条件验算和受剪承载力设计，以避免在结构出现脆性的剪切破坏。
我们在上学期学过，钢筋混凝土的抗剪能力由混凝土自身的抗剪能力、裂缝界面的骨料咬合力、纵筋销栓力和箍筋的拉力4部分构成，而通过对框架梁在强震下的抗剪分析可知，混凝土的梁端抗剪能力在形成塑性铰后会比非抗震时有所下降，主要原因有几下几个：
1由结构力学和材料力学的分析可知，梁端总是正剪力大于负剪力，如果发生剪切破坏时，剪压区一般都在梁的下部，而此时混凝土保护层已经剥落，且梁下端又没有现浇板，所以混凝土剪压区的抗剪能力会比非抗震时偏低
2由于在强震下剪切破坏要发生在塑性铰充分转动的情况下，而非抗震时的剪切破坏往往发生在纵筋屈服之前，因此在抗震条件下混凝土的交叉裂缝宽度会比非抗震情况偏大，从而使斜裂缝界面中的骨料咬合效应慢慢退化，加之斜裂缝反复开闭，混凝土体破坏更严重，这使得混凝土的抗剪能力进一步被削弱。
3混凝土保护层的剥落和裂缝的加宽又会使纵筋的抗剪销栓作用有所退化。
我们一般在计算钢筋混凝土的抗剪能力时，只计算了混凝土自身的抗剪能力和箍筋的抗剪能力（V＝Vc+Vsv），而把斜裂缝界面中的骨料咬合能力及纵筋的销栓作用作为它多余的强度储备。在抗震下梁端的塑性铰的形成，使得骨料咬合力及纵筋的销栓作用有所下降，钢筋混凝土的抗剪强度储备也会下降，同时由于混凝土的抗剪能力(Vc)的下降，V也会比非抗震时小，如果咬使V不变，那么就只有使Vsv变大，即增加箍筋用量，所以我们可以得出这样的结论，在抗震情况下箍筋用量比非抗震时要大一些，这不是因为地震使梁的剪力变大了而增加箍筋用量，而是由于混凝土项的抗剪能力下降，相应的必须加大箍筋用量。其他构件的原理也相似。
（3）抗震构造措施：通过相应构造措施保证可能出现塑性铰的部位具有所需足够的延性，具体来说就是塑性转动能力和塑性耗能能力。
对于梁柱等构件，延性的影响因素最终可归纳为最根本的两点：混凝土极限压应变，破坏时的受压区高度。影响延性的其他因素实质都是这两个根本因素的延伸。
对于梁而言，无论是对不允许柱出现塑性铰（底层柱除外）的新西兰方案，还是允许柱出现塑性铰但控制其出现时间和程度的方案，梁端始终都是引导出现塑性铰的主要部位，所以都希望梁端的塑性变形有良好的延性（即不丧失基本抗弯能力前提下的塑性变形转动能力）和良好的塑性耗能能力。因此除计算上满足一定的要求外，还要通过的一系列严格的构造措施来满足梁的这种延性，如：
1控制受拉钢筋的配筋率。配筋率包括最大配筋率和最小配筋率，前者是为了使受拉钢筋屈服时的混凝土受压区压应变与梁最终破坏时的极限压应变还有一定的差距（梁的最终破坏一般都以受压区混凝土达到极限压应变，混凝土被压碎为标志的）；后者是保证梁不会在混凝土受拉区刚开裂时钢筋就屈服甚至被拉断。
2保证梁有一定的受压钢筋。受压钢筋可以分担部分剪力，减小受压区高度，另外在大震下，梁端可能出现正弯距，下部钢筋有可能受拉，。
3保证箍筋用量，用法。箍筋的作用有三个，一是抗剪，这在前文已经说过，这里不再充分；二是规定箍筋的最小直径，保证纵筋在受压下不会过早的局部失稳；三是通过箍筋约束受压混凝土，提高其极限压应变和抗压强度。
4对截面尺寸有一定的要求。规范规定框架梁截面尺寸宜符合下列要求：1>截面宽度不宜小于200mm；2>截面高度与宽度的比值不宜大于4；3>净跨与截面高度的比值不宜大于4。在施工中，如梁宽度太小，而梁上部钢筋一般都比较多，会使混凝土的浇注比较困难，容易造成混凝土缺陷；在震害和试验中多次发生过腹板较薄的梁侧向失稳的事例，因此提出要求了2；一般我们把跨高比小于5的梁称为深梁，深梁的抗弯和抗剪机理与一般的梁（跨高比大于5的梁）有所不同，所以我们在设计中最好能避免设计成深梁，如果实在不能避免，就要去看专门的设计方法和规造措施。
柱的构造措施也和梁差不多，但是柱除了受弯距和剪力以外，还要承受轴力（梁的轴力一般都很小，在设计中都不予以考虑），尤其是高层建筑，轴力就更大了，所以柱还有对轴压比的限制，其中对不同烈度下有着不同延性要求的结构有着不同的轴压比限值；另外，柱端箍筋用量的控制条件不是简单的用体积配箍率，而是用配箍特征值，它同时考虑了箍筋强度等级和混凝土强度等级对配箍量的影响。
高强度混凝土（C60以上）的极限压应变都比一般混凝土（C60及其以下）要小一些，而且强度越高，小的越多；另外，强度越高，混凝土破坏时脆性特征越明显，这些对于抗震来说是不利的。
3．常用的抗震分析方法
结构抗震设计的首要任务就是是对结构最大地震反应的分析，以下是一些常用的抗震分析方法：
1．底部剪力法
底部剪力法实际上时振型分解反应谱法的一种简化方法。它适用于高度不超过40m，结构以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的框架结构，此时假设结构的地震反应将以第一振型为主且结构的第一振型为线性倒三角形，通过这两个假设，我们可近似的算出每个平面框架各层的地震水平力之和，即“底部剪力”，此方法简单，可以采用手算的方式进行，但精确度不高。
2．振型分解反应谱法
振型分解反应谱法的理论基础是地震反应分析的振型分解法及地震反应谱概念，它的思路是根据振型叠加原理，将多自由度体系化为一系列单自由度体系的叠加，将各种振型对应的地震作用、作用效应以一定方式叠加起来得到结构总的地震作用、作用效应。此法计算精度高，但计算量大，必须通过计算机来计算。
3．弹性时程分析
弹性时程分析法，也称为弹性动力反应分析。所谓时程分析法就是将建筑物作为弹性或弹塑性振动系统，直接输入地面地震加速度记录，对运动方程直接积分，从而获得计算系统各质点的位移，速度，加速度和结构构件地震剪力的时程变化曲线。而弹性时程分析法就是把建筑物看成是弹性振动系统。
4．非线（弹）性时程分析
篇3
1.2没有处理好建筑设计与抗震设计之间的关系
建筑设计是在建筑施工之前就需要完成的工作,设计图纸就像一张标注明确的地图，它会指导人们应该去哪里，如何去哪里。因此建筑设计是十分重要的，一张表美的建筑图纸就相当于工程量完成了三分之一,将抗震理念融入到这张图纸中也是对抗震设计提出了更高层次的要求。但是由于目前的技术有限，建筑师还不能很好的将抗震设计融人到建筑设计中去，不能使两者更好的协作，发挥很好的作用。因此说不能协调建筑设计与抗震设计的关系是抗震设计常见的最根本问题。
1.3缺乏实践
为了提高建筑的抗震性，一些建筑师盲目的从国外引进先进的经验和技术,并没有结合我国建筑构造的自身特点加以创新改造，而是为了讲究工作效率，赶进度,生搬硬套地将这些所谓的先进前沿技术强加于一些本不符合的建筑物上，没有起到应有的抗震作用反而在一定程度上弄巧成拙，破坏了建筑本身的美感，更严重的还会使建筑物在地震时产生扭转建筑物的作用，对人们的生命财产造成更大程度上的伤害。因此建筑师这种急于求成缺乏实践精神的建造理念，不会对建筑物的抗震性能起到很好的作用。
1.4建筑设计问题
对于一些建筑的设计本身就存在不合理的问题，因此我们从以下几个方面进行探究：第一，建筑体型的设计，目前人们越来越追求建筑美感，因此将部分建筑的外立面都涉及成凹凸不平或者一些没有规则的不光滑表面，如果发生地震对这种建筑物的破坏是最大的,表面平滑的建筑则相对可以减少地震对他的破坏，尽可能的做到建筑物与钢架结构相对比较匀称。第二，平面设计，对于一些建筑物人们会使用一些柱子、内墙进行装饰。但是在确定柱子的数量与距离上就需要好好的下功夫去研究，比如人民大会堂的柱子多少根,每根之间的间隔距离是多少这都是很有讲究的，不对称性、不协调性对抗震起到了负面的作用。第三,竖向布置问题，越来越多的大型商场随着人们物质生活的需要而产生，并且大型商场是人们比较容易聚集的地方,如果没有很好的抗震性能则技术衾浼会对人们的生命财产造成很大的威胁。很多商场现在都是高层建筑，下层一般柱子相对较多、墙体较少，但是高层一般柱子较少、墙体较多，如果柱子与墙体分布不合理，这在地震中会起到特别不好的作用，也会加大对人们的伤害。下层柱子与上层柱子应该互相对齐，在空间上起到很好的支撑作用，对稳定整个商场的空间结构都起到了不可估量的作用。
篇4
近十年来，世界相继发生了多次重大地震，1989年美国LomaPrieta地震（M7.0）、1994年美国Northridge地震（M6.7)、1995年日本阪神地震（M7.2）、1999年土耳其伊比米特地震（M7.4）、1999年台湾集集地震（M7.6）等等。因此，专家们预测全球已进入一个新的地震活跃期。随着现代化城市人口的大量聚集和经济的高速发展，地震造成的损失越来越大。地震灾害不仅是大量地面构筑物和各种设施的破坏和倒塌，而且次生灾害中因交通及其他设施的毁坏造成的间接经济损失也十分巨大。以1995年日本版神地震为例，地震造成大量高速公路及高速铁路桥隧的毁坏，经济总损失高达1000亿美元。
近几次大地震造成的大量桥梁的破坏给了全世界桥梁抗震工作者惨痛的经验教训。各国研究机构纷纷重新对本国桥梁抗震规范进行反思，并进行了一系列的修订工作。日本1995年阪神地震后，对结构抗震的基本问题重新进行了大量的研究，并十分重视减振、耗能技术在结构抗震设计中的应用。桥梁、道路方面的抗震设计规范已经重新编写，并于1996年颁布实施。美国也相继在联邦公路局（FHWA）和加州交通部（CALTRANS）等的资助下开展了一系列的与桥梁抗震设计规范修订有关的研究工作，已经完成了ATC－18，ATC－32T和ATC-40等研究报告和技术指南。与旧规范相比，新规范或指南无论在设计思想，设计手法、设计程序和构造细节上都有很大的变化和深入。
中国现行《公路工程抗震设计规范》（JTJ004－89）在80年代中期开始修订，于1989年正式发行。随着中国如年代经济起飞，交通事业迅猛发展，特别是高速公路兴建、跨越大江，大河的大跨桥梁、大型立交工程以及城市中大量高架桥的兴建，规范已大大不能适应。但是目前所有国内的桥梁设计，对抗震设计均在设计书上标明的参照规范即是《公路工程抗震设计规范》和《铁道工程抗震设计规范》。与国外如日本、美国的同类规范相比，中国现行《公路工程抗震设计规范》水准远落后于国外同类规范。若不进行改进，则必将给中国不少桥梁工程留下地震隐患。
本文主要介绍了各国桥梁抗震设计规范中基础部分的抗震设计。基础部分对全桥的地震响应以及墩柱力的分布均有非常重要的影响。基础设计不当会导致桥梁墩柱在地震中发生剪断、变形过大不能使用等等，有时甚至是桩在根部直接剪断破坏。基础设计需要考虑的方面除了基础形式的选择以外还包括抗弯强度、抗剪强度桩基础连接部分的细部构造、锚固构造等方面。本文首先对中、美、日、欧洲、新西兰五国或地区抗震设计规范中有关基础的部分进行了一般性的比较。笔者认为，相对而言中国的规范在基础抗震设计方面较为粗糙、可操作性不强。而日本规范在这方面作的最为细致，技术也较为先进。因此，在随后的部分中详细介绍了日本抗震规范的基础设计方法。
二、主要国家桥梁抗震规范基础抗震设计的概况
本文将中国桥梁抗震规范与世界上的几种主要抗震规范（美国的AASHTO规范、Cal－tans规范、ATC32美国应用技术协会建议规范，新西兰规范NZ，欧洲规范EC8，日本规范JAPAN）进行基础抗震设计方面的比较。
中国桥梁抗震设计规范有关基础设计的部分十分笼统，只以若干定性的条款，从工程选址方面加以考虑，而对基础本身的抗震设计，特别是对于桩基础等轻型基础抗震设计重视不够。这方面，日本的桥梁抗震设计规范和准则规定得比较详细，是我们应当学乱之处。基于阪神地震的经验，地震后桥梁上部结构的修复和重建都比下部基础经济和省时、省力，因此桥梁基础的抗震能力的要求应比桥墩高。
三、日本桥粱基础抗震设计方法细节
1.按流程，先用震度法设计。震度法基本概念是把设计水平震度
Kh乘以结构Kh的计算方法如下：
其中Cz--地区调节系数；
Kh0--设计水平震度的标准值。
其中，δ是把抗震设计所确定的地基面以上的下部结构质量的80％或100％和该下部结构所支承的上部结构质量的100％之和作为外力施加到结构上在上部结构惯性力作用点位置发生的位移。
2．用震度法设计以后，如果基础结构是桥台基础或者桥墩的扩大基础，不需要用地震时保有水平耐力法设计。这是因为设计桥台基础时，地震时动力压力的影响非常大，此外结构背面存在的主体也使结构不容易发生振劾。而对于扩大基础来说一般地基条件非常好，因此，地震时基础某些部位转动而产生非线变形可以消耗许多地震能量。
3．用地震时保有水平耐力法设计时，首先要判断基础水平耐力有没有超过桥墩的极限水平耐力。这是因为地震时保有水平耐力法的基本概念是尽量使地震时在桥墩而不是在基础出现的塑性铰。如果在基础出现塑性铰，发生损伤后，修复很困难。所以，我们要把基础的行为控制在屈服范围内。
如果基础水平耐力小于桥墩的极限水平耐力，则要判断桥墩在垂直于桥轴方向的抗震能力是不是足够大（按式（3))。因为如果桥墩在垂直于桥轴方向具有足够大的抗震能力（例如壁式桥墩），而且基础的塑性反应在容许范围以内，则基础的非线能吸收大量的振动能量并且基础仍然是安全的。
桥墩的极限水平耐力Pu≥1.5KheW（3）
Khco--设计水平震度的标准值；
Cz--地区调节系数；
μa--容许塑性率；
W－一等价质量（W=Wu十CpWp）；
Wu--振动单位的上部结构质量；
Wp--振动单位的桥墩质量；
Cp--等价质量系数（剪断破坏时1.0，剪断破坏以外是0.5）。
4．桥墩的极限水平耐力满足Pu≥1.5KheW时，对基础塑性率进行对照检查。虽然基础的非线行为能吸收大量振动能量，但是对于有的基础部件来说，可能会遭受过大的损伤。所以要控制基础的反应塑性率，按如下要求：
μFR≤μFL（4）
式中μFR--基础反应塑性率；
μFL--基础反应塑性率的限度。
5．发生液化时，要降低土质系数。随后的计算（对照和检查）同上述方法基本一致。
篇5
在受力方面，因为剪力墙的刚度大，容易满足小震作用下结构尤其是高层结构的位移限值。在地震作用下，其变形小，破坏程度低，可以设计成延性抗震墙，大震时通过连梁和墙肢底部的塑性铰范围内的塑性变形，耗散地震能量，在与其他结构共同工作的同时，能吸收大部分的能量，降低其他结构的抗震要求，在设防较高的地区（8度及区以上地区）优点更为突出。
抗震墙由墙肢和连梁两部分组成。设计时应遵循强墙弱梁、强剪若弯的原则。即连梁的屈服先于墙肢，连梁和墙肢均应为弯曲屈服。与旧规范相比，新规范在剪力墙抗震设计特别是在抗震构造方面有比较大的变化。主要包括：
（1）底部加强区高度的变化；
（2）墙肢组合截面的弯矩、剪力设计值和连梁组合的设计值；
（3）分布钢筋的最小配筋率；
（4）增加了剪力墙的轴压比的限值；
（5）将边缘构件分为约束边缘构件和构造边缘构件；两种边缘构件的构造不同，加强了应加强的部位，放松了可放松的部位，使抗震墙的设计更具合理性；
（6）新规范取消了旧规范的“弱连梁”和“小墙肢”的术语，代之以“跨高比”和墙肢长度和厚度的比值，应当说在概念上是没有区别，但89规范虽然对“弱连梁”作了规定，但在设计中难以确定什么是弱连梁。
在进行抗震墙设计时应注意如下的要求：
1、抗震墙的布置要求：作为主要的抗侧力构件，合理的布置是构建良好抗震性能的基础。应遵循“”即“对称、均匀、周边、连续”外，还须注意：
（1）将长墙分成墙段：对于抗震墙结构和部分框支抗震墙结构，若内纵墙很长，且连梁的跨高比小、刚度大，则墙的整体性好，在水平地震作用下，墙的剪切变形较大，墙肢的破坏高度可能超过底部加强部位的高度，新规范规定将长墙分成墙段，使墙的高宽比大于2。墙段由墙肢和连梁组成。旧规范也有相同的规定。二者的区别在于连梁。旧规范为弱连梁，而新规范为跨高比不小于6的连梁，其目的是：设置刚度和承载力较小的连梁，在地震作用下可能先破坏，使墙段成为抗侧力单元，且墙段以弯曲变形为主。
（2）避免墙肢长度突变：抗震墙和部分框支抗震墙结构的墙肢的截面长度，沿高度不宜有突变，当抗震墙的洞口比较大时，以及一、二级抗震墙的底部加强区，不宜有错洞布置的剪力墙。
2、框支层墙体的布置要求：
（1）对框支层刚度的要求：部分框支的抗震墙结构的框支层，抗震墙减少，侧向刚度降低，在地震作用时有可能将变形集中在框支层，框支层是使结构具有良好抗震性能的关键部位。对于矩形平面的部分框支抗震墙结构，为避免框支层成为薄弱层或软弱层，新规范第规定：框支层的侧向刚度不应小于上一层非框支层侧向刚度的50％（应该说规范的要求并不过分，设计时应尽量避免这种对抗震极为不利的结构形式。与建筑师一起努力，为建造牢固的建筑产品而共同奋斗）。新规范取消了旧规范对框支层落地剪力墙数量的规定，从设计上讲比原规范抽象但却更加合理，所以我建议：在平面布置时可以借用原规范的数量控制作为直观的手段，然后进行量化计算。
（2）框支墙落地的间距不宜过大：框支层的水平地震剪力主要由落地剪力墙承担，作用在紧邻框支层的上一层非落地剪力墙的水平力亦通过框支层楼板传到落地墙，为保证楼板有足够大的平面内刚度（传递水平力），新规范规定：落地墙的最大水平间距不宜大于24米，取消了原“四开间”的含糊概念。另外，新旧规范均对框支层楼板提出了具体的特殊规定（详见附录），希望能引起设计者的高度重视。
（3）部分落地墙宜设计成筒体，以增加抗扭刚度和抗侧刚度。此条在实践中似较难作到，但须与建筑专业很好协调的话，相信一定会有很明显的效果。
3、框架-抗震墙结构的抗震墙布置要求：框架-抗震墙结构在实际工程中运用最多（对高层而言）。布置要点是：位置和数量，抗震墙的数量以满足刚度即满足层间位移限值为宜，位置相对灵活，但应符合规范相关的具体规定。
（1）沿房屋高度，抗震墙宜连续布置，宜全长贯通，避免切断，且洞口宜上下对齐，避免墙肢长度的突变。对外墙而言较容易作到，这与上述的“”相统一，内墙有时相对较困难。
（2）不宜开大洞口，避免削弱抗震墙的刚度。虽然取消了旧规范对洞口面积的限值的规定，但在实际中对此条规定较难掌握，由此引起的争执亦屡见不鲜。
（3）洞边距柱端（指距柱内侧）不小于300㎜，以保证柱作为边缘构件的作用和约束边缘构件的长度。
（4）双向抗侧力的结构形式。且纵横墙宜相连，使彼此成为有翼缘的剪力墙，不但可以增加刚度，同时还能有效地提高塑性变形的能力。
（5）对于较长的房屋，不宜在房屋的端部设剪力墙，以避免温度应力对剪力墙的不利影响。
（6）对于一、二级抗震墙，其连梁的跨高比不宜大于5。且高度不小于400㎜。连梁有较大的刚度，可保证墙体的整体性能良好并能增大耗能能力。
（7）柱中线与梁、墙中线不宜大于柱宽的1/4，以减少地震作用对柱的扭转效应。否则应通过加水平腋的方法或者加强柱内配箍率等方法加以弥补。
4、抗震墙及连梁的截面尺寸的有关规定：新老规范基本相似，但具体数值并不相同。主要包括：截面尺寸、最大剪压比、最小墙体厚度等。
（1）最大剪压比限值：对剪跨比大于2的剪力墙和跨高比大于2.5的连梁，剪压比不应大于0.2；剪跨比小于2的剪力墙和跨高比小于2.5的连梁，剪压比不大于0.15。原因是：剪跨比小的墙和跨高比小的连梁其剪切变形较大，甚至以剪切变形为主，故对剪压比的要求应更严格一些。实验表明：剪压比超过一定值时，将过早出现斜向裂缝,增加水平筋和箍筋的方法没有作用，在箍筋水平筋未屈服前混凝土即已在剪压的共同作用下破碎。合理的方法是：加大混凝土强度等级，加厚墙梁或加长墙的长度，但不宜加高梁的高度。在计算墙肢的剪跨比时弯矩和剪力均取地震作用下的效应组合的计算值，当楼层上下端计算弯矩不同时，取较大值。
篇6
1．地震震害及其特点：
地震震害表明：6、7度区单层砖柱厂房破坏较轻，少数砖柱出现弯曲水平裂缝：8度区出现倒塌或局部倒塌，主体结构产生破坏；9度区厂房出现较为严重的破坏，倒塌率较大。
从震害特点看，砖柱是厂房的薄弱环节，外纵墙的砖柱在窗台高度或厂房底部产主水平裂缝，内纵墙的砖柱在底部产生水平裂缝，砖柱的破坏是厂肩倒塌的主要原因。山墙在地震时产生以水平裂缝为代表的平面外弯曲破坏，山墙外倾、檩条拔出，严重时山墙倒塌，端开间屋盖塌落。屋盖形式对厂房抗震性能有一定的影响，重屋盖厂房的震害普遍重子轻屋盖厂房，楞摊瓦和稀铺望板的瓦木屋盖，其纵向水平刚度和空间作用较差，地震时屋盖易产生倾斜。
2．适用范围及结构布置
2．1单跨和等高多跨的单层砖柱厂房，当无吊车且跨度和柱顶标高均不大时，地震破坏较轻。不等高厂房由于高振型的影响，变截面柱的上柱震害严重又不易修复，容易造成屋架塌落。因此规定砖柱厂房的适用范围为单跨或等高多跨且无桥式吊车的中小型厂房，6－8度时厂房的跨度不大子15m且柱顶标高下大于6．6m，9度时跨度不大于12m且柱顶标高不大于4．5m。
2．2厂房的平立面应简单规则。平面宜为矩形，当平面为L、T形时，厂房阴角部位易产生震害，特别是平面刚度不对称，将产生应力集中。对于立面复杂的厂房，当屋面高低错落时，由于振动的不协调而发主碰撞，震害更为严重。
2．3当厂房体型复杂或有贴建的房屋（或构筑物）时，应设置防震缝将厂房与附属建筑分割成各自独立、体型简单的抗震单元，以避免地震时产主破坏。针对中小型厂房的特点，钢筋混凝上无檀屋盖的砖柱厂房应设置防震缝，而轻型屋盖的砖柱厂房可不设防震缝。防震缝处宜设置双柱或双墙，以保证结构的整体稳定性和刚度，防震缝的宽度应根据地震时最大弹塑性变形计算确定。一般可采用50～70mm。
3．结构体系
3.1地震时厂房破坏程度与屋盖类型有关，一般来说重型屋盖厂房震害重，轻型屋盖厂房震害轻，在高烈度区影响更为明显。因此要求6－8度时宜采用轻型屋盖，9度时应采用轻型屋盖。人之地震震害调查表明：6、7度时的单跨和等高多跨砖柱厂房基本完好或轻微破坏，8、9度时排架柱有一定的震害甚至倒塌。因此《建筑抗震设计规范》（G8Jll一89）规定：6、7度时可采用十字形截面的无筋砖柱，8度1、2类场地应采用组合砖柱，8度3、4类场地及9度时边柱宣采用组合砖柱，中柱直采用钢筋混凝土柱。经过地震震害分析发现：非抗震设计的单层砖柱厂房经过8度地震也有相当数量的厂房基本完好，所倒塌的厂肩大部份在设计和施工上也存在先天不足，因此正常设计正常施工和正常使用的无筋砖柱单层厂后，在8度区仍然具有一定的抗震能力。可见对8度区的单层砖柱厂房都配筋的要求是偏严的，在抗震规范的修订稿中将8度1、2类场地“应”采用组合砖往改为“宜”采用组合砖柱，允许设计人员根据不同情况对是否配筋有所选择。一般来说，当单层砖柱厂房符合砌体结构刚性方案条件，经抗震验算承载力满足要求时，可以采用无筋砖柱。
3.3对于单层砖柱厂房的纵向仍然要求具有足够的强度和刚度，单靠砖柱做为抗侧力构件是不够的，如果象钢筋混凝土柱厂房那样设置柱间支撑，会吸引相当大的地震剪力。使砖拄剪坏。为了增强厂房的纵向抗震承载力，在柱间砌筑与柱整体连接的纵向砖墙，以代替柱间支撑的作用，这是经济有效的方法。
3.4当厂房两端为非承重山墙时，山墙顶部与檩条或屋面板恨难连接，只能依靠屋架上弦与防风柱上端连接做为山墙顶部的支点，这不仅降低了房屋整体空间作用，对防止山墙的出平面破坏也不利，因此厂房两端均应设置承重山墙。
3．5厂房的纵横向内隔墙宣做成抗震墙，其目的充分利用培体的功能，避免主体结构的破坏。当内隔墙不能做成抗震墙时，最好采用轻质隔墙，以避免墙体对柱及柱与屋架连接节点产生不利影响，如果采用非轻质隔墙，则应考虑隔墙对柱及其与屋架节点产生的附加剪力。
3.6无窗架不应通至厂房单元的端开间，以免过份削弱屋盖的刚度。天窗架采用砖壁承重时，将产生严重的震害甚至倒塌，地震区应避免使用。
4抗震承载力计算
4.1横向抗震计算
单层砖往厂房横向抗震计算的计算简图，可按下列规定选取：（1）当厂房柱为无筋砖柱或边柱为组合砖柱、中柱为钢筋混凝土柱时，可采用下端为固接、上端为铰接的徘架结构模型；（2）当厂肩边柱为无筋砖柱、中柱为钢筋混凝士柱，在确定厂房自振周期时，砖柱下端按固接考虑，在计算水平地震作用时，砖柱下端按铰接考虑。这主要是考宅到在地震作用下，随着变形的不断增加，无筋砖柱下端开裂并退出工作，囚而全部横向地震作用由中部的钢筋混凝土柱承担。轻型屋盖单层砖柱厂房的横向抗震计算，可以忽略空间工作影响·采用平面排架进、厅计算。对于钢筋混凝上屋盖和密铺望板的瓦木屋盖厂肩，其空间作用不能忽略，应按空间分析的方法进行计算：但为了简化，对于一定条件下的厂房可以按平面排架进行计算，考虑到其空间工作影响，对计算的地震作用效应要进行调整。
4.2纵向抗震计算
对于钢筋混凝土屋盖的等高多跨砖柱厂房，当考虑屋盖为刚性时，纵向地震作用在各柱列之间的分配与柱列的侧移刚度成正比：当考虑屋盖的弹性进行空间分析时，侧移刚度较大柱列分配的地震作用比按刚性屋盖分配的地震作用小，而侧移刚度较小柱列分配的地震作用比按刚性屋盖分配的地震作用大。设计中为了利用刚性屋盖假定时纵向地震作用分配形式简单的优点，可以针对不同屋盖形式对柱列的侧移刚度乘以修正系数，做为纵向地震分配时的柱列刚度，并对所计算的厂房自振周期进行修正，以考虑屋盖的弹性影响。
对于纵墙对称布置的单跨厂房，在厂房纵向沿跨中切开，取一个柱列单独进行纵向计算与对厂房进行整体分析结果是相同的。对于轻型屋盖的多跨厂房虽然屋盖仍具有一定的水平刚度，考虑到屋盖与砖墙的弹性极限变形值相差较大，为了计算简便，仍可假定各纵向往列在地震时独立振动，按柱列法进行计算。
5抗震构造措施
5．1单层砖柱厂房采用钢筋混凝上屋盖时的抗震构造措施可参照钢筋混凝土柱厂房的有关规定。采用瓦木屋盖时，设有满铺望板的抗震能力比无望板强得多，望板能起到阻止屋架倾斜的作用。地震震害表明，未设上弦及下弦水平支撑的楞摊瓦屋盖，屋架产主倾斜甚至倒塌的震害较多，因此要有足够的屋盖支撑系统，保证屋盖沿纵向有足够的刚度和稳定，以满足抗震的要求。
5．2圈梁对增强厂房的整体性起到了重要作用，但预制圈梁抗震性能差，地震时在连接外容易拉断，因此要求圈梁应现浇且在厂房柱顶标高处沿房屋外墙及承重内墙闭合。对于8、分度区还应沿墙高每隔3－4m增设一道圈梁，可提高砖墙的抗震性能，并能够限制地震时墙体裂缝的开展，减轻墙体破坏。当地基为软弱粘性土、液化土、新近填土或严重不均匀土层时，地震易出现裂缝，如果裂缝穿过厂房将使房屋撕裂，基础顶面应设置基础圈梁，以减轻地震灾害。当圈梁兼做门窗过梁或抵抗不均匀沉降影响时，圈梁的截面和配筋除满足抗震构造要求外，还应根据实际受力计算确定。采用钢筋混凝土无檩屋盖的砖柱厂房，地震时在屋盖处圈梁下一至四皮砖的砖墙上易出现水平裂缝，因此8、9度时，在墙顶沿墙长每隔1m左右埋设1根8竖向钢筋，并插入顶部圈梁内，以避免上述震害的产生。
5．3地震中屋架与砖柱连接不牢，柱头产主破坏甚至屋盖坍落的震例是较多的。为了加强屋架与砖柱的连接，柱顶垫块应与墙顶圈梁整体浇注，屋架与垫块的预埋件采用螺栓连接或焊接。当垫块厚度或配筋过小时。预埋件的锚固不能满足要求，垫块厚度丁应小于240mm，井配置两层直径不小于8间距不大于100mm的钢筋网。烈度较高时，屋盖承受的地震作用较大，与垫块整体浇注的圈粱受到较大的扭矩，垫块两侧各500mm范围内圈梁的箍筋应加密，其间距不应大子100mm。
篇7
从我们现在的经济发展状况来讲，城市人口越来越密集，房屋建筑也越来越多，若突然发生大的地震灾难就会造成难以估量的损失。房屋建筑根本性质就是为了给人们提供一个安全舒适的住宿，为人们的一个防护所，避免人们经受风吹日晒以及其他极端天气。地震则是我们目前所知的自然灾害中最严重的一个灾害，它所给人们造成极大的影响，地震不仅是简单的震动，也会引起一系列海啸、泥石流等自然灾害，其破坏性不可小觑。由此可见，当一个破坏性极大的灾难发生在人们最需要安全的避难所时，我们就不得不重视对于这一灾难的防护。再加上我们目前生活水平的提高，我们目前对于房屋建筑的要求应该是更为舒适，使用寿命更强，这就进一步要求我们对于房屋建筑的整体抗震性有更加完善的技术从而更好地保证我们生活的舒适性。
二、房屋建筑结构抗震设计规定
在我国，房屋建筑结构抗震设计的标准一般分为特殊设防类、重点设防类、标准设防类、适度设防类等四个类别，简称甲、乙、丙、丁。在甲乙类建筑体系设计中应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施，9度时应按比9度更高要求采取抗震措施。而丙类建筑应按本地区抗震设防确定其抗震措施。在丁类建筑中地震作用应按本地抗震设防烈度确定，但抗震措施（6度除外）允许比本地抗震设防烈度的要求适当降低。在多层和高层现浇钢筋混凝土房屋的结构类型中，当平面和竖向均不规则的结构或建造于Ⅳ类场地的结构出现时，适用最大高度应适当减少。在钢筋混凝土房屋抗震等级的要求中，它的抗震设计一般要满足，如果是框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50％的话，那么它的框架抗震等级应按框架结构来定。另外当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下一层的抗震等级应与上部结构相同，地下一层一下抗震构造措施的抗震等级可逐层降低一级，但不应低于四级。地下室中无上部结构的部分，抗震构造措施的抗震等级可根据具体情况采用三级或者四级。对于那些筒体房屋结构抗震的设计要求来说，筒体部分与框架部分楼板一般采用梁板体系。在施工程序及连接构造上我们采取减小结构竖向温度变形及轴向压缩对加强层影响措施来解决。当低于9度采用加强层时，加强层的大梁或桁架与周边框架柱的连接宜采用铰接或半刚性连接。需要注意的是如果是9度的情况出现时就不要采用加强层了。
三、抗震设计在房屋建筑结构设计中的运用
抗震的设计在整个建筑中可以说是十分关键的一环，我们可以从一下几个方面进行理解，从而体会抗震设计时如何在房屋建筑结构设计中进行运用，进而理解抗震设计在房屋建筑中的重要性。（1）提高房屋建筑结构的抗震力。抗震设计，顾名思义，就是保障房屋建筑能够在地震时将其破坏程度保障到最小范围。所以在进行房屋建筑结构的设计师，首先就要保障有一个稳固的地基。地基是整个建筑的基础，其抗震性能也就在一定程度上决定着整个建筑的抗震能力。其次，房屋的整体结构上要建造抗震能力强的结构。比如我们知道的一些几何图形具有稳定的效能，我们就可以将其运用在房屋的结构当中。规则、对称的建筑结构也能有利于保障房屋的稳定性，从而减少地震对于房屋建筑变形的影响。在房屋建筑中的一些小细节上注意到对于抗震的作用。（2）我们完善了房屋的抗震设计之后，可以再从地震一方面来思考如何降低地震作用对房屋建筑的影响。我们目前所采取的办法就是在建筑物的基础与主体之间加一个隔震层，也有人提出在建筑物的顶端部分设立一个“反摆”。这样的设计首先能够有效避免发生地震时建筑物之间互相碰撞，并且能够有效缓解在地震来临时房屋的震动幅度，从而保障房屋内部物品的安全。这样的设想我们目前已经有所应用，在一些实际的经验中我们也发现了这一方法的可行性。（3）保证建筑的刚度，建筑结构上的防护以及外部的防护之后，还有保障房屋建筑自身的坚硬程度。首先，就需要考虑到在进行建筑时，使用钢筋混凝土材料，保障房屋的稳固。其次，就是在我们已有的建筑结构上对整个建筑进行进一步的加固。这一方面我们目前已经有相关的规定，明确告诉我们如何对于不同建筑类型进行不同的外层加固。目前，我们也仍需对于房屋建筑的使用材料进行进一步的探究，努力寻找优化建筑材料的办法，能够帮我们在建造房屋时一方面减少不必要的材料浪费，另一方面就是将优质的材料的性能充分地体现在房屋建筑整体的抗震性能上。
四、房屋建筑结构抗震设计措施
1.房屋建筑位置的选择，房屋建筑位置的选择在一定意义上来说决定着房屋质量的好坏，一般地地震可以导致房屋建筑周围地表变化，这样就会造成地基的开裂，导致房屋出现问题。因此在地理位置的选择上，设计人员要对房屋建筑进行合理化选择：如选择开阔的坚硬场地，考虑场地土的刚度大小和场地覆盖层的厚度等。2.房屋建筑材料的选择，抗震性房屋建筑材料要选择那些质量优等的材料。要综合考虑保暖、防火等多种因素的存在，比如良好的钢、铝合金结构、木质结构及轻型复合材料等建筑材料作为主体材料。3.选择合适的建筑结构体系，结构体系要满足稳定性，要与建筑结构相配套。此外要注意建筑物传力途径的明确性，以及受力计算的明确性，保障在建筑体系中不使用转换层，这样就会保障有地震发生时候避免建筑倾斜或局部受损等现象的发生。4.做好底层框架抗震墙设计，鉴于我国的地震灾害多数发生在底层，一般突出表现为“上轻下重”的这样一个现象，所以在设计时候要突出底层的墙体比框架柱重，框架柱又要比梁重。这样的设计就会在发生地震时底层破坏的程度比房屋的底层轻得多。5.钢筋混凝土框架抗震内力设计。我们尽可能做到在地震作用下的框架呈现梁铰型延性机构，为减少梁端塑性铰区发生脆性剪切破坏的可能性，对梁端的剪力适当调整，使斜截面受剪承载力高于正截面受弯承载力，做到“强剪弱弯”。在实际运用中如不采取这个措施，柱端很可能比梁端先出现塑性铰。因此适当调整柱计算内力并增大配筋，使塑性铰首先出现在梁端，抗震性能较好。
五、结语
地震是人类生活面临的重要的自然灾害，危及着人民的生命与财产安全。在我国，目前人们对于房屋建筑无论是安全性还是舒适性的要求越来越高，房屋建筑行业不断改善自己的设计和技术，不断为人们提供更好更优质的服务。在建筑结构设计的时候，必须充分考虑抗震设计，并有采取适当的抗震措施，尽最大可能确保房屋质量，才能减少地震的危害。我们要进行不断地探索，对于抗灾设计有所重视，不断改善我们的技术，建造更优质的建筑。
篇8
2)建筑结构的体系选择。高层建筑结构设计中，就优先采用具有多道防线的结构体系。例如:框架—剪力墙结构、剪力墙结构和筒体结构。这三种结构可以作为地震区高层建筑的首选体系。当建筑物高度不高且层数不多时，可采用框架结构。但当建筑物位于地震区，且高度均较高时，应避免采用框架结构、板柱剪力墙结构。因为，地震具有强破性且持续时间很长，往复次数较多，能够对建筑物造成累积破坏。单一的结构体系在遭遇地震时，一旦发生破坏，很容易造成房屋倒塌，危及人们的生命及财产的安全。当结构体系具有多道防线时，当遭遇地震时，第一道防线遭破坏后，后续的防线仍然能抵抗地震的冲击力，可以最低限度的防止建筑物的倒塌，给人们以充分的时间进行逃生，保证人民的生命安全。因此，高层建筑结构抗震设计中的多道防线是进行抗震设计时所必须设置的。
3)结构薄弱层。当建筑结构的侧向刚度分布不均匀、竖向抗侧力构件不连续和楼层承载力突变时，容易产生薄弱层。薄弱层在地震中是最先遭受破坏的部位。因此，对有明显薄弱层的结构，应采用相应的抗震构造措施来提高其抗震能力。结构构件的实际承载能力是判断薄弱层部位的基础，有意识、有目的地控制薄弱层部位，让它有足够的变形能力，而且不使薄弱层发生转移是提高结构抗震性能的重要手段。
2高层建筑抗震设计常见问题
1)高层建筑结构的地基问题。高层建筑结构在设计阶段，应有完善的岩土工程勘察报告，为结构工程提供基本的设计依据。建筑结构场地应选择在有较稳定的基岩、开阔、平坦、土层坚硬或较密实的有利地段，不应建造在容易发生滑坡、地陷、崩塌和泥石流等不利地段及抗震的危险地段，有利地段的建造对建筑物的抗震是十分有利的。有时由于建设单位工期要求，在确定方案后设计人员就直接进入了施工图设计阶段，从而忽略了岩土工程勘察资料和场地的选择，从而给后续工作带来不必要的麻烦。
2)高层建筑结构平面布置问题。高层建筑为了追求外立面效果的美观而设计成平面不规则、不对称且有较大凹进或较大开洞的结构，这种结构对抗震十分不利。因此，在建筑方案正式确定前，结构工程师就应对建筑平面布置、体型方面的内容提出自己的见解，及时和建筑师进行沟通，尽量选用平面、竖向规则对称、质量和刚度、承载力均匀的平面布置，这对抗震十分有利。
3)高层建筑结构的高度问题。如今的高层建筑结构的高度越来越高，甚至出现了很多超高层的高层建筑，这就对结构工程师的专业知识提出了更高的要求。不同的高度对应不同的结构体系，规范上有明确规定。一旦结构超过了规范规定的限制高度，就应通过专门的审查、论证进行更严格的计算分析和研究。
4)高层建筑抗震设防等级的选取问题。抗震等级是结构抗震设计的重要依据，抗震等级选取不当将给建筑物的安全带来许多隐患，对工程造价也会带来不必要的浪费。抗震等级根据房屋的场地类别、抗震设防烈度、建筑高度、结构类型等因素综合评定。每个结构工程师应当熟练掌握结构的抗震概念设计和规范知识，做到该提高的应当提高其抗震等级，该降低则应适当降低。
5)计算软件的合理应用。高层建筑结构抗震设计时，应该应用正规的结构设计软件进行设计，软件中的各个参数指标能够正确反映建筑物的特征。结构工程师能正确分析结构软件所计算的结果，并做出正确的判断。但有时计算机设计会给结构工程师带来一种错觉，有的结构工程师往往过分依赖计算结果，而减少了结构的概念学习。一旦选择了错误的计算参数，就会导致结构设计出现问题，对结构的安全和经济方面造成影响。因此，结构工程师应加强自身的业务学习和抗震概念设计的理解，做到熟练掌握相关的结构概念设计，并且根据自身的专业知识配合计算结果选择最佳的结构设计方案。
篇9
为了提高超高层建筑的抗震性，其足够的结构侧向刚度必不可少。足够的结构侧向刚度不仅可以保障建筑物的安全性、抗震性，还可在一定程度上有效抵抗建筑结构构件的不利受力情况及极限承载力下的安全稳定性。设计超高层建筑的结构抗震侧向刚度，应重点从其结构体系和刚度需求进行。
2.1结构设计。结构初步设计根据建筑高度和抗震烈度确定高度级别和防火级别。超高层结构设计首先满足规范要求的高宽比限值和平面凹凸尺寸比值限值，其次控制扭转不规则发生：在考虑偶然偏心影响的规定水平地震力作用下，扭转位移比不大于1.4；最大层间位移角不大于规范限值的0.4倍时，扭转位移比不大于1.6；混凝土结构扭转周期比不大于0.9，混合结构及复杂结构扭转周期比大于0.85。最后设计过程中严格控制偏心、楼板不连续、刚度突变、尺寸突变、承载力突变、刚度突变等现象。满足结构设计规范的同时，还应考虑建筑师的设计意图和功能需求，同时满足设备专业设计要求。结构平面的规整程度直接影响着抗震设计的强弱，尽量采用筒体结构，以使得承受倾覆弯矩的结构构件呈现为轴压状态，且其中的竖向构件应最大程度的安置在建筑结构的外侧。各竖向构件和连接构件的受力合理、传力明确，降低剪力滞后效应，杜绝抗震薄弱层产生。
2.2结构侧向刚度控制。超高层建筑的抗震性能设计主要与结构侧向刚度的最大层间位移角和最小剪力限制相关。对于层间位移角限值，其是衡量建筑抗震性的刚度指标之一，地震作用应使得建筑主体结构具有基本的弹性，保证结构的竖向和水平构件的开裂不会过大。同时，因超高层建筑的底部楼层、伸臂加强层等特殊区域的弯曲变形难以起主导作用，所以应采取剪切层间位移或有害层间位移对其变形进行详细的分析与判断。对于最小地震剪力，其最重要的两个影响因素是建筑结构的刚度和质量，当超高层建筑难以达到最小地震剪力要求时，设计人员应该结合具体情况适度的增加设计内力，提高其抗震能力和稳定性，然而，当不能满足最小地震剪力时，还需通过重新设计或调整建筑结构的具体布置或提高刚度来提高建筑物在地震作用下的安全性，而非单纯增高地震力的调整系数。
3超高层建筑的性能化抗震设计
超高层建筑的抗震性能设计，国内主要根据“三个水准，两个阶段”，即“小震不坏、中震可修、大震不倒”。超高层建筑来说，其建筑工程复杂、高度极高、面积大、成本高，一旦受到地震损害，其损失程度会更高，因此，必须充分考虑各方理论、实际情况和专家意见，兼顾经济、安全原则，定量化的展开超高层建筑的性能化抗震设计。同时，相关文件虽针对超高层建筑结构的性能化设计制定了较具体且系统的指导理念，涉及宏观与微观两个层面。但是，由于结构构件会受到损坏，且损坏与整体形变情况的分析计算都需进行专业的弹塑性静力或动力时程计算，而目前我国尚未形成相关的定量化的评价体系，因此，设计人员应在积极参考ATC-40和FEMA273/274等规范。此外，对于弯曲变形为主导的建筑结构，在大震作用后应尤其注重构件承载力的复核。
4超高层建筑多道设防抗震设计
除了上述注意事项外，针对超高层建筑进行抗震性设计时，还因注重设计多道的抗震防线。多道抗震防线是指一个由一些相对独立的自成抗侧力体系的部分共同组成的抗震结构系统，各部分相互协同、相互配合，一同工作。当遭遇地震时，若第一道防线的抗侧移构件受到损害，其后的第二道和第三道防线的抗侧力构件即会进行内力的重新调整和分布，以抵御余震，保护建筑物。目前，我国超高层建筑主要依靠内筒和外框的协同工作来达到提供抗侧刚度的目的，包含两种受力状态：首先，建筑的内外结构通过楼板和伸臂析架来协调作用，进而使得外部结构承受了较多的倾覆弯矩和较少的剪力，而内筒则承受了较大的剪力和一些倾覆弯矩，广州东塔就是此受力方式的典型；其次，以交叉网格筒或巨型支撑框架为代表的建筑外部结构，其十分强大，依靠楼板的面内刚度，外部结构即可同时承受较大的倾覆弯矩和剪力，如广州西塔。
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【中图分类号】TU318【文献标识码】A【文章编号】2236-1879（2017）20-0217-01
引言：随着我国经济快速发展，一栋栋高楼大厦拔地而起，但与此同时，在我国是地震多发国家的背景下，建筑抗震等安全因素成为设计需要考虑的因素之一，现阶段，我国的建筑抗震水平较高，但因地震导致房屋倒塌的情况时有发生，为了能更好的提高建筑抗震水平，在建筑抗震设计方面更加合理，作为中学生了解建筑结构的抗震设计中关键问题、具体的抗震设计举措是很有必要的。建筑结构抗震设计关键问题
（一）场地的科学选择。
建筑场地的科学选择，直接关系到建筑结构抗震设计的水平与质量。因此，有关的工程设计人员需要对于建筑物建设的场地进行全面的考察工作，选择具有土质松软、地质元素分布不均衡的区域来进行地段的选择，避免地震发生时产生出地裂或者是地表错动问题。
（二）建筑结构的合理化抗震设计。
建筑结构的合理化设计也对于提升建筑抗震设计的质量与水平发挥着重要的作用。比如：使用高强度的建筑材料使得建筑物的结构框架具有完整性的构造。而高质量设计图纸的应用，可以使得建筑物的各个部位进行更加合理、科学的布局，最终形成强有力的抗震效果。
（三）建筑平面布置的规则性。
进行满足有关抗震设计要求的施工，可以极大提高建筑的抗震水平与能力。比如：综合的考虑到各个方面的因素，应用现代的网络信息技术进行对称性的结构设计，将会对于建筑的抗震实际效果进行科学的提升。同时，我们需要清楚的了解到各种科学的设计需要真正的落实到施工实践中，使得设计的成果真正转变为实际的应用成果[1]。
一、建筑结构抗震设计的具体举措
（一）基础隔震措施。
所谓的基础隔震指的是应用各种各样的减震装置来完成有关建筑物的结构抗震设计。具体来讲，将有效的抗震、隔震的装置应用到建筑物自身的部位中，从而达到保护建筑物，使其具有良好抗震、隔震效果的一种方式。但是，这种方式不适用于高大的建筑物中。原因在于，在高大建筑物中应用抗震装置会导致建筑物产生出自振周期问题，无法达到应有的抗震效果。在我国的生活中常见的抗震装置有橡胶垫装置、混合隔震装置等。对于这些装置应用摩擦移动或者是粘弹性隔震的方式就可以进行有效的防震，保障建筑物具有良好的防震要求[2]。
（二）特殊材料在地基隔震中的应用。
应用特殊的材料全面保障建筑物的地基具有良好的防震性能，也是一个重要的防震举措。具体来讲，应用高效的沥青原料与粘土、砂子等进行混合性的应用，可以提高建筑物整体的质量与水平，保障建筑物的安全。目前这种方法已经在建筑物的防震设计中进行了一定程度的应用，并且取得了不错的应用效果[3]。
（三）建筑结构悬挂隔震。
所谓的建筑结构悬挂隔震指的是在进行建筑物结构设计工作中，应用悬挂的方式来对于建筑物大部分结构或者是整体的结构进行有效减震处理，使得地震发生时地震灾害的破壞力量对于悬挂的建筑结构没有非常大的影响，最终减轻地震对建筑的破坏程度，避免重大的人员伤亡与财产损失。比如：在一些大型钢结构建筑中应用悬挂的方式来进行有关的设计，使得有关的子框架通过锁链或者是吊杆方式的应用悬挂在主框架上。这种设计方式应用的意义在于地震发生之后，地震一部分破坏力量会传导在这些锁链或者是吊杆上，降低了地震对于建筑物地基以及墙面的影响，提高了建筑物地基抗震的实际效果[4]。
（四）建筑层间的隔震。
对于建筑物层间进行有效的隔震是一种操作简单、工序简单的应用方式。但是，这种方式与其它方面的隔震使用举措比较起来只能对于地震破坏力量的10%到30%进行有效的预防，无法从根本上形成强有力的抗震效果。因此，这种方式需要与其它模式的抗震举措进行综合性的应用，形成对于建筑物的有力保护，全面提高其应对地震破坏力量的能力。
（五）建筑结构的加固隔震。
为了全面提高建筑物结构的抗震能力，我们需要采取各种的方式对于建筑物进行必要的加固处理，提升建筑物的质量。具体来讲，第一，在建筑物竣工之后，有关的工程施工技术人员可以应用阻尼的方式对于建筑物进行全面的加固，最终使得建筑结构的抗震效果得到加强。第二，为了提高高层建筑的抗震效果，我们可以应用消能减震装置来提高其抗震的能力，使得高层建筑也可以在地震发生时具有对地震破坏力的抵御能力，避免重大的财产损失与人员伤亡。比如：消能减震装置在建筑物隔震夹层中进行应用，可以极大提高建筑物结构的抗震效果[5]。
二、结论：
通过上述几个方面，对于建筑物结构抗震若干问题进行科学的研究与探讨，有利于建筑物施工的企业应用众多的具体方法全面提高建筑物结构抗震的质量与水平，保障建筑物在地震发生时具有强有力抵御地震的能力，减少人员的伤亡与财产上的损失。如今总体的设计理念与方式比较先进，但也需要与时俱进，不断提高建筑抗震等级，为人们的生命和财产安全提高保障。
参考文献
[1] 古力铭. 关于建筑结构抗震设计若干问题的讨论[J]. 四川水泥，2015，06：60.
[2] 曹振. 关于建筑结构抗震设计若干问题的讨论[J]. 门窗，2015，06：126.
[3] 邱子龙. 关于建筑结构抗震设计若干问题的讨论[J]. 建材与装饰，2016，08：76-77.
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随着科学和工程技术的发展，新材料和新技术的运用大大提高了房屋建筑抵御灾害的能力。在我国，依据《建筑抗震设计规范》设计建造的城市建筑基本上能够满足规范中抗震设防目标的要求，简单地说即“小震不坏、中震可修、大震不倒”，可以有效地减轻建筑的地震破坏，避免伤亡、减少损失。但对于大部分村镇地区来说，房屋通常是由本地的建筑工匠，根据房主的经济情况，按照本地的传统习惯建造的，一般不经过建筑设计单位设计。这类房屋结构的特点是结构简单，造价低廉，易于就地取材。但大部分房屋都不具备足够的抗震防灾能力。受经济发展状况局限，要完全按照《建筑抗震设计规范》对村镇房屋提出要求显然是不切实际的。因此，我们在研究提高村镇建筑抗震防灾能力时，主要不是要求农民放弃某种传统的建筑型式选择另一种结构类型，而是应按照“当遭受相当于本地区设防烈度的地震影响时，墙体与屋架不致倒塌或发生危及生命的严重破坏’’为抗震设计目标，针对现有房屋的结构类型在灾害中表现出的整体性不足、构造不合理、习惯做法存在的缺陷等方面予以改进，或在构造措施方面予以加强等。
一、村镇房屋的震害及破坏规律
震害调查表明，砖结构房屋破坏常常是因为受剪和连接不好而引起的，一般在低烈度区破坏较轻或局部破坏，随着烈度的增加破坏加重甚至全部倒塌，砖砌体的构造及施工质量的好坏是影响震害的重要因素之一，因此必须予以重视，下面为几种典型震害及其破坏规律。
（1）承重墙的破坏
水平地震作用按照墙体所处的位置分为横向水平地震作用和纵向水平地震作用，前者方向垂直于纵墙，后者平行于纵墙。
当水平地震平行于墙体时，水平地震作用主要通过楼盖传至墙体，再传至基础和地基，这时墙体主要承受剪力，当墙内产生主拉应力超过墙体所能承受的应力的时候，发生剪切破坏，即沿墙体水平方向450角方向产生斜裂缝，因地震作用是往复的，所以裂缝是交叉的。
因为地震作用所产生的剪力是越往下部越大，所以斜裂缝或交叉裂缝多数发生在下层墙体。顶层若采用强度较低的砂浆砌筑或者砌筑质量不高时，斜裂缝有时也很明显。斜裂缝或交叉裂缝是地震时墙体破坏最常见的一种形式，一般在7―8度地震区的内外墙或窗间墙、窗肚墙上均有发生，当水平地震垂直于纵墙时，而横墙的间距又很大，楼盖或屋盖没有足够的刚度把全部地震力传给横墙时，纵墙承受部分垂直于墙体的水平地震作用，墙体承受平面外弯曲，大开间的墙体就是这种情况。因墙体在平面外的刚度很小，砌体抗弯强度低，首先在薄弱部位产生水平裂缝，如在窗口下沿窗间墙产生贯穿的水平裂缝，水平裂缝主要发生在灰缝处。
（2）内外墙连接不牢的破坏
由于砌体强度低，或者由于施工质量差如墙体砌筑时不同时咬槎砌筑，施工时留有马牙槎，内外墙连接不牢，外墙在水平作用下容易拉脱，一般在7度区开始有破坏，在8度区普遍开裂，有时纵横墙拉裂10余厘米，裂缝一般上宽下窄，破坏情况与有无内外圈梁及砌筑质量密切相关。
（3）转角墙的破坏
墙体的转角处刚度较大，承受的地震力也较大，又因位于房屋的端部，还承受的地震的扭转作用，这样，该处容易产生应力集中，容易破坏，一般在7度区就有破坏现象，在8度区有明显破坏。
（4）外墙外闪与倒塌
不论是实心墙还是空斗墙的外纵墙和山墙在地震作用下，外闪甚至倒塌是砖墙承重房屋的较为普遍的震害形式之一，这除了与墙体的连接不牢有关外，还与组成建筑物的各种构件，如墙体、楼盖、屋盖等的质量、刚度、互相间的锚固有关系，由于地震作用为上大下小，所以墙体上部裂缝较宽，外闪较多，如檩条搁在山墙上又不采取锚固措施则在纵向水平地震作用下山墙就会外闪。
（5）门窗洞口及过梁的破坏
门窗洞口的破坏比较普遍，在六度以上地区就会出现倒八字形裂缝或砖过梁中间的垂直裂缝，砖砌平过梁或砖砌拱形过梁，在地震时裂缝出现较早，严重时过梁脱落。钢筋砖过梁，在7、8度抗震区损坏较少，但当跨度超过1．5米时亦有破坏，在9度地震区损坏较普遍。在地震调查中未发现钢筋混凝土过梁本身有损坏，一般在过梁支撑处墙体有遂平裂缝或过梁上部墙体有倒八字形裂缝，个别由于支座长度不够而破坏，因此地震区过梁支撑长度应该在24厘米以上。
各种过梁，凡位于建筑的尽端处其破坏比在中部重，而且一般上层比下层重，因此，尽端和上层过梁，只要建筑设计上允许，门窗上口到楼板的标高相差30―50cm以内，可与圈梁合并设置，这对减小过梁的破坏有利。
门窗上口砌体破坏的主要原因是该直角部位在地震作用下容易产生应力集中，加之上部砌体开裂，破坏了砌体的起拱作用，因而加重了过梁的负担，其破坏形式一般呈倒八字形斜裂缝。
二、我国村镇住宅抗震设计中存在的问题
随着我国农村经济的迅速发展，村镇住宅建设继上世纪80年代中期之后，掀起了又一轮新。但透过目前村镇住宅建设火爆的场面，不难看出不少地方的村镇住宅建设工程还存在着质量隐患多、住房使用寿命短等问题，质量事故时有发生。其中抗震设计尤其容易受到忽视，抗震设计不合理的现象十分严重，主要体现在以下几个方面。
（1）基础不规范
很多地方在住宅建设中，受技术、资金的制约，对住宅地基的地质构造、水文资料、承载力等缺乏了解，有的虽然在村镇体系规划中有说明，但可供选址建房的位置却未标明，导致了建筑物选址的盲目性和基础确定的不科学性，如基础的形式、断面、埋置深度的确定，在没有第一手资料的情况下，只能凭经验办事，不是造成资金和材料的浪费，就是基础的强度与稳定性不够，遇到较大风灾、水灾、震灾往往一击即溃；有些基础砌筑不合理，如有的砖基础底面用立砖摆砌；有的在用石头打基础时，只是把石头简单地相累叠，用沙土填缝，中间不用混凝土粘结，这些错误的施工方式严重影响了地基的整体强度，为后续的建设埋下隐患。
（2）结构体型不规则
农民在自建住宅时基本上没有请正规的设计单位设计，仍按传统的方式建房，只考虑实用、美观、气派，住房建多大，建多高，搞什么样的造型，一般都是别人怎么搞我也怎么搞，没有考虑自己住宅的使用功能和所处的地质结构；而不考虑结构体系的抗震问题，抗震性能差。
（3）墙体存在较多质量问题
(1)在砖墙砌筑中，出现留槎、接槎错误较多。按常规的砌筑方法，砖墙的转角处和内外墙的交接处均应同时砌筑，否则应按规定留斜槎，可是在不少住宅建设过程中，既不同时砌筑，也不留斜槎，而是先砌外墙，后砌内墙、转角处留直槎。空心墙的砌筑不符合规范要求，石砌墙也没有按要求坐浆砌筑，有的砌成夹心墙，影响整体性能。另外，房屋四角以及较大洞口两侧墙体没有设构造柱和拉结筋。
(2)墙体开的窗户的尺寸太大，窗间墙的宽度和窗边到墙边距离达不到规范要求，形成薄弱环节。
(3)部分墙体作为结构大梁的支座，但是作为支座的墙体较短，墙体实际的轴压力很大，对抗震非常不利。
(4)砂浆没有配合比，经常还干砖上墙，吸收砂浆的水份，导致砂浆的强度
更达不到，严重影响了墙体的整体强度。
（4）混凝土强度不够
(1)大部分现浇混凝土无配合比，搅拌时材料随意增减，造成所拌的混凝土的强度波动性较大。
(2)浇注混凝土时不按规范、规程操作，振捣不密实，有的根本不振捣。
(3)有的模板强度和刚度不够，造成构件几何尺寸不规则、错位，出现麻面、蜂窝、狗洞，甚至整个构件报废。有的现浇筑构件，凝固期不到就提前拆模，影响了构件的强度。
（5）圈梁、构造柱楼盖、结构和布置不合理
村镇建筑基本上都不设置圈梁和构造柱，即使有截面尺寸配筋都没有根据，随意性很大，起不到实际应该达到的效果。楼板大多采用预制板，无圈梁时预制板直接搁置在墙体上，深入墙体的偏小，导致房屋的整体性较差。
（6）选址不合理
农村住宅建造时，无统一规划，或有规划时也没有考虑抗震防灾的要求。不少农村住宅随意乱建，房子间距过小，道路弯曲而狭窄，使村镇建设散而乱，不利于地震时避震疏散和进行抗震救灾。
三、砌体房屋的地震作用计算及设计措施
在日常生活中，当火车突然起动时，人们会向火车运动相反的方向晃动，这种作用在物体学上成为惯性作用。地震的作用也是这样，地震时地面猛烈颠晃，地面上的建筑会受到由地震作用而引起的惯性力，这个力会使建筑物遭到破坏。由于地震时地面水平晃动和上下颠簸，所以地震的作用有水平作用和竖向作用，村镇建筑一般为砖石结构，层数低，一般只考虑水平方向的地震作用，即在建筑平面的两个主轴方向上分别进行抗震验算。
3.1水平地震作用的计算
高度不超过40米的，质量和刚度沿高度分布比较均匀的、以剪切为主的结
构，以及近似于单质点体系的结构，可采用底部剪力法进行简化计算。村镇建筑多为单层及低层的砖石结构砌体房屋，可按底部剪力法进行计算，在运用底部剪力法计算时，每层楼只考虑一个自由度，结构的计算简图如图3.1所示。
图3.1结构水平地震作用下计算简图图3.2水平地震作用示意图
结构水平地震作用标准值按下式计算：
式中，足FEK为结构总水平地震力作用标准值，α1为相应于结构基本自振周期的水平地震影响系数值，对多层砌体房屋取水平地震影响系数最大值，即α1=αmax，见表3-1，Geq为结构等效总重力荷载，对于单质点应取总重力荷载代表值，对于多质点应取总重力荷载代表值的85％，Fi为质点i的水平地震作用标准值，Gi、Gj分别为集中于质点i、j的重力荷载代表值，按规范规定。Hi、Hj分别为质点i、j的计算高度。
采用底部剪力法计算突出屋面的顶层间、女儿墙、烟囱等的地震作用效应时，宜乘以增大系数3，此增大部分作用不向下传递。
表3-1：截面抗震验算的水平地震影响系数最大值
3.2 砌体结构的抗震设计措施
与水平地震作用平行的墙体是承受地震作用的主要抗侧力构件，从以往的地震调查资料可以看出，承重横墙的破坏主要是剪切破坏，并且一般是底层比上层严重。纵墙的破坏往往是因为横墙间距过大或者楼、屋盖刚度较差而在平面外受弯受剪，在窗台上下截面处出现水平裂缝。
分析地震时砌体结构的种种破坏，我们可以从构造上对这些容易破坏的地方采取一些加强措施，提高建筑物的抗震能力，下面是几个比较重要的方面。
1．采用简单规整的平面立面布局
结构的总体布置是影响建筑抗震性能的关键问题。建筑抗震计算本来就是复杂而且不是非常成熟的科学，只有结构布局简单规整，才能尽量准确地确定结构计算简图，并计算和分配地震作用。尽量采用横墙承重体系或者纵横墙共同承重体系。而且纵横墙在平面内尽量连续对齐，错位墙体不宜过多。
2．合理确定圈梁和构造柱的位置
设置圈梁和构造柱，砌体结构的抗震性能可以大大的改善。配筋墙体两端设置构造柱，由于水平钢筋锚固于柱中，使钢筋的效应发挥的更为充分，则可比无构造柱同样配筋率的墙体的承载能力可提高13％左右。而且设置了构造柱和圈梁的砌体结构形成两道防御：第一道是砌体培只出现宽度不大的裂缝，层间变形不大，构造柱尚未开裂：第二道是砌体裂缝大幅度的发展，靠构造柱及圈梁对砌体约束使墙体大变形消耗输入的地震能量。实验研究表明柱除了能够约束培体的变形，提高砌体的抗剪强度外，还能增加墙体之间的连接。这些对砌体的抗震都是十分有力的。要确保构造柱和圈梁的有效发挥他们的作用，合理确定它们的位置是至关重要的。
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二、基于建筑抗震设计的建筑设计措施
（一）建筑结构设计的对称原则
我国出台的建筑抗震设计规范中指出，我国建筑抗震的设计目标是小震不坏，中震可修，大震不倒。对于建筑师和结构工程设计师来说，在进行建筑工程设计师应该秉持着简单、规则的建筑结构原则。一般方形、圆形、为主。建筑的竖向形态的变化要规则，一般可以选择矩形、梯形等变化均匀的形状。对称结构建筑在地震地面平动作用下一般只会出现平移震动，建筑内部构件出现测位移量，内部构件受力均衡；而非对称结构的建筑则会由于刚心和质心不重合，在地面平动的过程中也会出现扭转振动。如建筑内部的构建离刚心较远就会由于超出变形极限而出现损坏，进而导致结构一侧失效而倒塌。
（二）注重建筑构件与连接点处质量
在建筑工程设计和施工过程中建筑构件的合理配置以及连接点处的质量与建筑施工安全质量存在直接的联系。并且在新型建筑材料问世的同时建筑物的外部设计大都汇采用新型建筑材料，例如大理石、瓷砖等。而建筑室内装饰也会使用到吊顶等技术。这些室内以及立面装饰本身存在抗震性能的问题，并且其与建筑主体的牢固连接也是抗震设计的关键。近几年有部分国外高层建筑在发生地震时下起了“玻璃雨”，建筑的玻璃幕墙由于地震导致破损。这是由于当前所使用的玻璃幕墙还无法适应地震中产生变形和扭转。因此建筑如要采用玻璃幕墙则必须保证玻璃幕墙的强度与变形能力。在其与建筑主体连接处要设计为能够在水平向实现变位能力的构造，从而在地震时玻璃幕墙能够与建筑物地震变形脱离，减少玻璃幕墙的损坏。另外，在建筑设计中内隔墙、玻璃隔断等结构件的设计中也要充分考虑其与建筑主体连接点的牢固性，保证其抗震性能。
（三）关注建筑顶部抗震
在高层或超高层的建筑设计过程中，建筑的顶部抗震设计是十分关键的。当前高层或超高层建筑的屋顶普遍存在过高和过重的问题。屋顶过高或过重会导致建筑变形加重，进而强化了地震的破坏作用。对于屋顶建筑以及下层建筑物的安全性能有着极大的负面影响。如建筑的屋顶与下层建筑的重心没有位于同一条直线上，那么建筑屋顶的抗侧力墙也会与下层建筑的抗侧力墙出现分离，当地震出现时则会加剧损坏。因此在高层或超高层建筑设计中应该使用新型高强度轻质的建筑材料，尽可能保证屋顶的重心与下层建筑的重心位于通一条直线。当建筑屋顶的较高时要保证其抗震定性，缓解地震带来的变形作用。
（四）建筑竖向布置
建筑竖向布置主要体现在建筑物的高度结构质量以及刚度的设计中，特别是在高层或超高层建筑中建筑的竖向布置对于建筑抗震设计来说更加重要。建筑楼层的使用功能差异导致建筑物楼层分布的质量和刚度均不一致，例如楼层包括游泳池、会议室、健身房等。楼层的功能需求导致楼层上下之间的刚度差异过大。高层建筑中刚度最差的楼层的抗震性能最为薄弱，在出现地震时即为变形严重的薄弱层。在建筑设计中由于楼层功能不同导致的墙体不连续，柱子不对称等极大的限制了抗震性能。因此在建筑抗震设计中应该尽量保证竖向的刚度分布靠近，尤其是在结构上刚度转换层更加要着重注意。
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1 我国的高层建筑发展历程
上世纪80年代，我国高层建筑在设计计算机施工技术等领域快速发展，100m左右及以上的将建筑快速发展，多以钢筋为主要材料，在层数与高度增加的同时，功能与类型也日益增多。各大城市几乎都建立了具有各自特色的建筑，以上海锦江饭店为代表：高度达到153.52m，全部采用的钢结构体系；而深圳的发展中心大厦有43层，高度达到165.3m，算上天线高度达到185.3m，是我国第一幢大型的高层钢结构建筑。到了90年代，我国的高层建筑结构从设计到施工进入到一个新的阶段，除了体系与材料的多样化，高度上也有了质的飞跃。在1995年完工的深圳地王大厦，共有81层，高度达到385.95m，居世界第四高。
2 建筑抗震的理论
2.1 建筑结构的抗震规范
一般的抗震规范都是各国结合具体的情况进行的经验总结，是指导抗震设计的法定文件，及反应国家经济与建设的发展水平，也反映了各个国家的抗震经验。尽管抗震理论不断完善，技术水平也在不断地提高，但是必须要有实践的指导，要将建筑工程的安全性放在首要位置，容不得任何的大意与疏忽。基于这一认识，现代建筑部分条文被列为强制条文，使用了“严禁、不得”等绝对性的字眼，同时也有不同条文有较大的自由空间。
2.2 建筑抗震设计的理论
当前建筑抗震设计的理论主要分为拟静力理论、反应谱理论及动力理论。拟静力理论起源于20世纪10～40年代出现的理论，在估测地震对结构的影响时，假设结构为刚性，地震水平作用在结构或构件的质量中心，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）。
反应谱理论是在上世纪40-60年展起来的，以强地震动加速度观测记录的增多与对地震地面运动特性的进一步了解，及结构动力反应特性的研究为基础，是加理工学院的学者对地震加速度记录的特性进行分析后获得的成果。
动力理论是上世纪70-80年代的应用较为广泛的地震动力理论，是在60年代以来电子计算机技术与试验技术的发展为基础，人们对各类结构在地震作用下的线性与非线性的反应过程也有了较多的了解，随着强震观测台的增加，各种受损结构的地震反应记录也在不断地增加。进一步动力理论也称地震时程分析理论，它将地震作为一个时间过程，选择具有代表性的地震加速度时过程作为地震动输入，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，完成设计工作。
3 高层建筑的抗震结构设计
3.1 必要的抗震对策
在高层建筑结构的抗震设计中国，出了要考虑到概念的设计，还要进行验算，结合地震的情况，要在高度允许的范围内建造，增加结构的延性。在当前的抗震设计中，抗震验算及构造与措施等角度入手进行分析，提高结构的抗震性与消震性能。建立地震力与结构延性互相影响的双重设计指标，直到达到预期的抗震效果。当前强柱弱梁，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。
3.2 高层建筑的抗震设计思想
在《建筑抗震规范》中有明文规定，建筑的抗震设防要符合“三水准、两阶段”的要求。所谓的“三水准”就是指“小震不坏，中震可修，大震不倒”。当遇到第一设防烈度地震即低于本地区抗震设防烈度的地震时，结构处于弹性变形阶段，建筑物可以正常使用。一般情况下，建筑物不会被损害，也不需要修理即可使用。所以，高层建筑结构的抗震设计要满足地震频发下的承载力极限，要求建筑的弹性变形不超过规定的弹性变形限值。当遇到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，建筑物结构会发生损害，但是不经修理或者简单修理就可以继续使用。所以，建筑结构必须要有足够的延性能力，不会出现脆性破坏。当发生第三设防烈度地震的情况下，就是遇到本地区地震极限外的情况，结构会受到非常严重的损害，但是结构的非弹性变形距离倒塌仍有一段距离，不致产生危及生命的损害，保障了居住人员的安全。所以在进行高层建筑结构设计的过程中，要保证建筑的足够变形能力，其弹塑变形要在规范的数值之内，保证结构良好的抗震性能。三个水准烈度的地震作用水平是根据不同超越概率进行区分的，一般情况下是：
多遇地震：50年超越概率63.2%，重现期50年；设防烈度地震（基本地震）：50年超越概率10%，重现期475年；罕遇地震：50年超越概率2%-3%，重现期1641-2475年，平均约为2000年。
从高层建筑的抗震水准来看，设防的要求是通过“两个阶段”设计来实现的，具体方法如下：第一环节，第一步采用与第一水准烈度相应的地震动参数，提前计算出高层建筑结构在弹性状态下的地震作用效应，与风力、重力荷载进行高效组合。同时引入承载力抗震调整系数，进行构件截面的准确射击，进而达到第一水准的强度要求；然后是运用同一地震参数计算出结构的层间位移角，使其可以在抗震规范设定的限值之内；同时采用相应的抗震构造对策，确保结构可以有足够的延性、变形能力与塑形耗能，进而达到第二水准的变形目的。而第二阶段则是运用与第三水准对应的地震动参数，算出结构的弹塑性层间位移角，使其在抗震规范的限值之内，然后进行必要的抗震构造对策，进而实现第三水准的防倒塌目的。
3.3 现代高层建筑结构的抗震设计方法
在《建筑抗震设计规范》中对各类的建筑结构的抗震计算应该采用的方法都有明确的规定：高度要在40m之内，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。
结语
地震是威胁较大的天灾之一，必须要加强防御，从上文的分析中我们可以看到，高层建筑的抗震结构设计必须要在要求的限值之内，保证结构的良好性能，提高建筑的使用性能。
参考文献
[1]朱镜清.结构抗震分析原理[M].地震出版社，2002.
