一、關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)的概述

我國結(jié)構(gòu)計(jì)算理論經(jīng)歷了經(jīng)驗(yàn)報(bào)價(jià)、允許應(yīng)力法、破損階段計(jì)算、極限狀態(tài)計(jì)算，到目前為止普遍采用的概率極限狀態(tài)理論等階段。現(xiàn)行的《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB50068-2001）則采用以概率理論為基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，以使建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)得以符合技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用的原則。概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法更科學(xué)合理，但該法在運(yùn)算過程中有一定程度的近似性，只能視為近似概率法，僅憑極限狀態(tài)設(shè)計(jì)也難以估算建筑物的真正承載力。實(shí)際上，建筑物是空間結(jié)構(gòu)，各種部件以相當(dāng)復(fù)雜的方式共同工作，不是脫離結(jié)構(gòu)體系的單獨(dú)部件。

地震具有隨機(jī)性、不確定性和復(fù)雜性，要正確預(yù)測建筑物遭遇地震的特性和參數(shù)，目前很難。建筑物本身是一個(gè)巨大而復(fù)雜的系統(tǒng)，在地震后破壞機(jī)理和破壞過程非常復(fù)雜。另外，在結(jié)構(gòu)分析方面，由于結(jié)構(gòu)空間作用、非彈性性性質(zhì)、材料時(shí)效、減震變化等多種因素沒有充分考慮，也存在不確定性。因此，結(jié)構(gòu)工程抗震問題不能完全依靠計(jì)算設(shè)計(jì)來解決。立足于工程抗震基本理論和長期工程抗震經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的工程抗震基本概念，從概念設(shè)計(jì)的角度著眼于結(jié)構(gòu)的整體地震反應(yīng)，根據(jù)結(jié)構(gòu)破壞過程，靈活運(yùn)用抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，全面合理解決結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的基本問題，注意整體布局上的大原則，考慮到重要部位的細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)，從根本上提高結(jié)構(gòu)的抗震能力。

二、抗震概念設(shè)計(jì)的基本原則和要求

1.選擇有利的場所。建筑物受災(zāi)的原因有很多，場所條件就是其中之一。由于場地因素引起的震害往往特別嚴(yán)重，而且有些情況僅僅依靠工程措施來彌補(bǔ)是很困難的。因此，選擇工程場址時(shí)，應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)勘察，搞清地形、地質(zhì)情況，挑選對(duì)建筑抗震有利的地段，盡可能避開對(duì)建筑抗震不利的地段，任何情況下均不得在抗震危險(xiǎn)地段上建造可能引起人員傷亡或較大經(jīng)濟(jì)損失的建筑物。

有利于建筑抗震的地區(qū)，一般是指開放平坦地區(qū)的硬地區(qū)土或密實(shí)均勻的硬地區(qū)土。在這樣的場所建造的建筑物，一般不會(huì)發(fā)生基礎(chǔ)故障引起的振動(dòng)，從根本上減輕地震對(duì)建筑物的影響。對(duì)建筑抗震不利的地區(qū)，在地形方面，一般指條狀突出的山口、孤立的山包和梁的上部、高差大的臺(tái)邊、非巖質(zhì)的陡坡、河岸和坡邊的邊緣，在場地的土質(zhì)方面，一般指弱土、易液化土、故河道、斷層破碎帶、池濱溝

2.采用合理的建筑平面。建筑物的動(dòng)力性能基本上取決于其建筑布局和結(jié)構(gòu)布局。建筑布局簡單合理，結(jié)構(gòu)布置符合抗震原則，就能從根本上保證房屋具有良好的抗震性能。

經(jīng)驗(yàn)表明，簡單、規(guī)則、對(duì)稱的建筑抗震能力強(qiáng)，地震時(shí)不易破壞，相反，如果房屋體型不規(guī)則，平面凹陷，立面高低錯(cuò)落，地震時(shí)容易發(fā)生沖擊。此外，簡單、規(guī)則、對(duì)稱結(jié)構(gòu)便于精確計(jì)算其地震反應(yīng)，保證地震作用具有明確直接的傳遞途徑，便于采取抗震結(jié)構(gòu)措施和細(xì)節(jié)處理。

3.選擇合理的結(jié)構(gòu)形式。抗震結(jié)構(gòu)體系是抗震設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的重要問題。按結(jié)構(gòu)材料分類，目前主要應(yīng)用的結(jié)構(gòu)體系有結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼混凝土結(jié)構(gòu)等，按結(jié)構(gòu)形式分類，目前常見的有框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)、簡體結(jié)構(gòu)等。結(jié)構(gòu)體系的確定受抗震設(shè)置防烈度、建筑高度、場所條件、建筑材料、施工條件、經(jīng)濟(jì)條件等多個(gè)因素的影響，是綜合的技術(shù)經(jīng)濟(jì)問題，需要仔細(xì)考慮確定。

抗震規(guī)范對(duì)建筑結(jié)構(gòu)體系主要有以下規(guī)定:①結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具有明確的計(jì)算簡單圖和合理的地震作用傳遞途徑②結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具有多條抗震防線，部分結(jié)構(gòu)和部件破壞，整個(gè)體系應(yīng)失去抗震能力或?qū)χ亓ω?fù)載的負(fù)載能力③結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具有必要的抗震負(fù)載能力，具有良好的變形能力和消耗能力④結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具有合理的剛性和負(fù)載能力分布，部分削弱或突變形應(yīng)具有較弱的部分，產(chǎn)生過大的應(yīng)力集中或塑性變形集中，對(duì)可能出現(xiàn)的弱部分應(yīng)具有較高的抗震能力和軸扭轉(zhuǎn)能力。④結(jié)構(gòu)體布局部分應(yīng)采取合理的適度和軸扭轉(zhuǎn)能力，以避免相對(duì)較弱的結(jié)構(gòu)組織。

4.提高結(jié)構(gòu)延展性。結(jié)構(gòu)的延展性可定義為結(jié)構(gòu)在承載能力沒有明顯下降的前提下發(fā)生非彈性變形的能力。結(jié)構(gòu)的延展性反映了結(jié)構(gòu)的變形能力，是防止地震倒塌的重要因素之一。

結(jié)構(gòu)良好的延展性有助于減少地震作用，吸收和消耗地震能量，避免結(jié)構(gòu)倒塌。結(jié)構(gòu)延展性和能耗的大小取決于部件的破壞形態(tài)及其塑化過程，彎曲部件的延展性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于剪切部件，部件的彎曲直到破壞所消耗的地震輸入能耗，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于部件的剪切破壞所消耗的能耗。因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要避免部件的剪切破壞，努力實(shí)現(xiàn)更多部件的彎曲破壞。始終遵循強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)、弱錨的原則。構(gòu)件的破壞和退出工作，使整個(gè)結(jié)構(gòu)從穩(wěn)定系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)穩(wěn)定系統(tǒng)，使結(jié)構(gòu)周期發(fā)生變化，避免地震優(yōu)良周期長時(shí)間持續(xù)作用引起的共振效果。

5.確保結(jié)構(gòu)的整體性。結(jié)構(gòu)是由多個(gè)部件連接組合而成的整體，通過各部件的協(xié)調(diào)作業(yè)有效地抵抗地震作用。如果結(jié)構(gòu)在地震作用下失去整體性，各部件的抗震能力無法充分發(fā)揮，結(jié)構(gòu)容易成為機(jī)動(dòng)體倒塌。因此，結(jié)構(gòu)的整體性是保證結(jié)構(gòu)各部分在地震作用下協(xié)調(diào)工作的重要條件，確保結(jié)構(gòu)的整體性是抗震概念設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。

為了充分發(fā)揮各構(gòu)件的抗震能力，確保結(jié)構(gòu)的整體性，在設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)遵循以下原則：

①結(jié)構(gòu)應(yīng)具有連續(xù)性。結(jié)構(gòu)的連續(xù)性是使結(jié)構(gòu)在地震作用時(shí)能夠保持整體的重要手段之一。

②保證構(gòu)件之間的可靠連接。提高建筑物的抗震性能，保證各部件充分發(fā)揮承載力，重要的是加強(qiáng)部件之間的連接，滿足傳遞地震力時(shí)的強(qiáng)度要求和適應(yīng)地震時(shí)大變形的延展性要求。

③提高房屋的縱向剛度。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使結(jié)構(gòu)沿縱橫兩個(gè)方向具有足夠的整體縱向剛性，使住宅基礎(chǔ)具有較強(qiáng)的整體性，抵抗地震時(shí)可能發(fā)生的基礎(chǔ)不均勻沉降和地面裂縫通過住宅時(shí)的危害。

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