谈谈多层和高层建筑结构抗震设计思路.doc

山东齐鲁石化工程有限公司◆专业论文2009年5月

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浅谈多层高层建筑结构抗震设计思路

青岛分公司李文全

摘要：本文根据对建筑结构抗震设计的重要性关系，依次从选定结构抗震设计的大方向、着重结构抗震概念设计、加强结构抗震构造设计、谨慎考虑结构抗震计算分析方法等四个方面对多层和高层建筑结构抗震设计思路进行了综述。“定方向、重概念、强构造、慎计算”的结构抗震设计思路只是对结构抗震设计工作的一点新思考，期望起到抛砖引玉的作用。

关键词：建筑结构抗震设计概念设计

我国是一个地震多发的国家，发生在四川的5.12汶川大地震造成了大量的房屋倒塌和人员伤亡，给社会发展带来了极大的损失，同时也给笔者留下很深的启示，因此建筑结构抗震设计的重要性日益凸显。结构抗震设计的理论也在不断的经验教训中得到了长足的发展，经历了从弹性到非线性，从基于经验到基于非线性理论，从单纯保证结构承载能力的“抗”到允许结构屈服、并赋予结构一定的非弹性变形性能力的“耗”的一系列转变。我国现行抗震规范确立的“三水准的设防目标”与美国等发达国家“性能设计”的设防目标也十分相似，但是我们的许多房屋在地震面前还是显得非常脆弱！

这固然有经济上的因素，我们的社会没能正确定位和理解“技术先进、经济合理”与“安全适用”之间的关系；也是因为我们在具体的空间结构体系整体研究上还有一定的局限性，在设计过程中采用了许多假定与简化，结构工程师对整体结构体系与各基本分体系之间的力学关系没有透彻的认识。因此，要作出合格的结构抗震设计，就要求结构工程师有正确的结构抗震设计大思路，能把握住具体的设计项目的唯一性特点，根据规范要求作出正确的选择。

结构抗震设计思路在多层和高层建筑的抗震设计中具有典型代表性，可以概括为“定方向、重概念、强构造、慎计算”。

定方向，即选定结构抗震设计的大方向

传统的结构计算理论的研究和结构设计似乎只关注如何提高结构抗力R，以至混凝土的等级越用越高，配筋量越来越大，造价越来越高。结构工程师往往只注意到不超过最大配筋率，结果肥梁、胖柱、深基础处处可见。在结构抗震设计中，一般是根据初定的尺寸、砼等级算出结构的刚度，再由结构刚度算出地震力，然后算配筋。但是大家知道，结构刚度越大，地震作用效应越大，配筋越多，刚度越大，地震力就越强。这样为抵御地震而配的钢筋,增加了结构的刚度,反而使地震作用效应增强。即使是赋予结构一定的非弹性变形性能力而形成耗能构件，效果也是有限的，并且是以无形中增加结构本身造价成本作为代价的，传统的抗震设计思路是乎走到了尽头。

当一条路不能满足发展的需求，人们通常会寻求另外的途径，大禹治水的故事就是最为形象的诠释。相应于结构抗震设计，基于近年来国内外大量的研究成果和地震经验，抗震规范增加了“隔震和消能减震设计”的内容，这是抗震设计思路大方向上的抛砖引玉，表现了抗震设计从传统意义的注重结构本身的“抗”向减少地震作用对结构的输入的转变。

隔震消能根据应用部位不同大致有三种途径：一是沿建筑物四周一定距离内，在基础底面到地面的位置设置建筑物消震装置，试图从任一方向完全切断地震波冲击基础的传力路线，使基础处于安全保护之中；二是基础的隔震设计；三是在上部结构某些部位设置消能（阻尼）装置的消能减震设计。相关经验和研究表明，合理设计可降低地震作用效应高达60%，并提高屋内物品的安全性。这一研究在国内外正广泛地深入展开。在日本，研究成果已经广泛应用于实际工程中，取得良好的经济、适用效果。而我国由于经济、技术和人们认识的限制，在工程界还未被广泛地应用，规范规定“隔震和消能减震设计，应主要应用于使用功能有特殊要求的建筑及抗震设防烈度为8、9度的建筑”。

综上所述，多层和高层建筑结构抗震设计应改变传统的设计思路，首先根据建筑抗震设防类别、抗震设防烈度、场地条件、建筑结构方案和建筑使用要求,与采用抗震设计的设计方案进行技术、经济可行性的对比分析后，确定是采用隔震设计和消能减震设计，还是采用传统的结构抗震设计，这是现代结构抗震设计应首先考虑的大方向。

重概念，即着重结构抗震概念设计

由于地震是一种复杂的随机振动，有着难于把握的不确定性，不能做到准确的预测建筑物所要遭受的地震特性和参数，而且人们还不能完全把握建筑结构的空间作用，这就导致纯理论的结构计算尚难使建筑物具有良好的令人满意的抗震效果，因此在建筑结构理论上逐步发展了着眼于建筑总体抗震能力的抗震概念设计。

所谓的概念设计一般指不经数值计算，尤其在一些难以作出精确理性分析或在规范中难以规定的问题中，依据整体结构体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想，从整体的角度来确定建筑结