结构抗震概念设计论文

摘要：本文阐述了结构抗震概念设计的重要性，对结构抗震概念设计及其应用进行了研究，并对建筑抗震的不确定因素加以分析，为房屋建筑抗震设计提供理论依据。并根据抗震概念设计的基本原则，总结了其在建筑物各层面的运用情况及处理方案，以保证建筑物安全性能。以下是小编精心整理的《结构抗震概念设计论文(精选3篇)》相关资料，欢迎阅读！

结构抗震概念设计论文 篇1：

高层建筑结构抗震概念设计分析

摘要：本文从高层结构抗震概念设计的基本定义出发，阐述了现代高层建筑结构概念设计的意义和设计原则及方法，以提高结构整体抗震性能，从而建造出适用、安全、经济、美观的现代高层建筑。

关键词：高层结构；抗震；概念设计

一、引言

建筑工程的概念设计在我国应成为一个先于建筑工程的初步设计，以功能优越、造型美观、技术先进的总体方案为目标的设计阶段。建筑工程的概念设计一般有建筑方面的概念设计和结构方面的概念设计两大部分，它们之间相互影响、相互协调、相互结合。而结构方面的概念设计其中一个重要的组成部分就是建筑的抗震概念设计，这在高层建筑中表现尤为突出。

建筑抗震概念设计是根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想，进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程。概念设计涉及从方案、结构布置到计算简图的选取，从截面配筋到构件的配筋构造都存在概念设计的内容。强调结构概念设计的重要性，旨在要求建筑师和结构设计师在建筑设计中应特别重视规范、规程中有关结构概念设计的各条规定，设计过程中不能陷于只凭“结构软件计算”的误区。若结构严重不规则、整体性差，则按目前的结构设计及计算技术水平，很难保证结构的抗震、抗风性能，尤其是抗震性能。现结合工作的实践经验在以下几个方面浅谈一下结构抗震概念设计的基本原则

概念设计的定义、意义及一般原则，并从高层建筑的抗震抗风设计和延性设计两方面提出对高层结构抗震的措施，指出高层建筑在抗震设计中应处理得当，以取得理想结果。

二、概述

地震是一种突发性的自然灾害，也是一种突发性的随机振动。在地震最初几秒钟内地震加速度达到峰值，它们对高层建筑的影响不大，但地震将近结束时，地面运动的周期有可能接近高层建筑的基本周期，它的影响就会很大。另外地运动的强度又随震中距加大而减小，其中高频分量的衰减较低频分量快，这对高层建筑设计是一个重要因素，尽管高层建筑所处震中距较大，但是有时会比当地底层建筑承受的地震作用要大。面对地震作用的不确定因素很多，简单的依靠数值计算得出的结果不能充分解决现实中的抗震问题。到目前为止，抗震设计包括结构的概念设计、计算设计和构造设计三大部分。而抗震计算设计的计算模型与计算理论还未达到令人满意的程度，单纯依靠计算并不能保证结构具有可靠的抗震安全度：应用概念设计进行建筑结构总体布置并确定基本的抗震措施对高层结构的抗震设计来说是十分重要的。

三、概念设计的定义

所谓概念设计是相对于数值设计而言的，其着眼于结构的总体地震反应，可以理解成运用人的思维和判断能力，从宏观上决定结构设计中的基本问题。抗震概念设计是根据地震震害和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想，进行建筑结构总体布置并确定基本抗震措施的。

四、概念设计的意义

由于地震作用的随机性、复杂性、间接性和偶然性，尤其在高层建筑中结构自振周期、材料性能、阻尼变化和基础差异沉降等因素的影响，使结构在地震作用下表现出极大的复杂性和计算假定与实际情况的不符，且目前各国所制定的抗震设计规范差异较大，甚至反映在定性分析上其结论完全相反，使计算结果差距很大。因此，仅仅靠结构分析计算往往不能满足结构安全性、可靠性的要求，不能达到预期的设计目标。从某种意义上来说，结构概念设计比结构分析计算更为重要。

五、概念设计的一般原则

高层建筑结构水平荷载是控制结构内力和变形的决定性因素，因此除考虑建筑功能要求外，结构单元抗震侧力结构的布置宜规则、对称，受力明确，力求简单，传力合理，传力途径不间断，并应具有良好的整体性，其大致应包括以下几点。

1、建筑体型应力求规则：在进行结构选型时，建筑物的体型应力求简单、规则、对称、质量和刚度变化均匀.尽量把抗侧力构件从中心布置和分散布置，改为沿建筑周边或四个角上布置，从而提高结构的抗扭能力，确保减少地震时地震作用产生的变形、应力集中及扭转反应。

2、结构应具有明确的传力途径：建筑结构体系应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径，竖向传力体系设计的建筑空间形态是由结构传力体系支撑的：传力体系的剖面形式，直接反映结构沿竖直方向传递荷载的路径，也关系到建筑物的使用性能。对于高层抗震来讲首先应注意控制建筑的高宽比和高层建筑的抗侧力结构刚度，尽量避免竖向上刚度发生突变的现象。在由于使用要求而造成刚度变化特别大或结构布置发生变化时，则应设置结构转换层。

3、结构构件连接应可靠：抗震结构的各类构件之间要有可靠的连接。只有通过可靠的连接才能充分发挥各构件的承载能力和变形能力，从而使整个结构获得更好的抗震性能。抗震支撑系统，应能在地震时保证结构稳定。

4、考虑非结构构件对主体的影响：在抗震设计中，处理好非承重结构构件与主体结构之间的关系，可防止附加震害，减少损失。因此，在处理上，附属结构构件应与主体结构有可靠的连接或锚固，避免倒塌伤人或砸坏重要设备。

5、结构体系应具有多道抗震防线：一个抗震结构体系应由若干个延性较好的分体系组成，并由延性较好的结构构件连接协同工作。例如框架-剪力墙结构、框架-核心筒结构。结构体系应具有多道抗震防线才能避免因部分构件破坏导致整个体系丧失抗震能力或对重力的承载能力。

六、高层建筑的抗震抗风设计

高层建筑的突出特点是高度高。根据一般的力学分析结果可知，高层建筑在均布水平荷载的作用下，竖向平面结构构件的弯矩与建筑的总高度呈二次方关系，侧移与总高度呈四次方关系，因此，高层建筑结构在承受竖向荷载的同时，抵御水平荷载，控制侧移，减少建筑在风荷载和地震作用下的摇晃和振动是高层建筑设计的决定性因素。增强高层的抗震抗风设计，可加大柱子截面、增加抗震墙到适量最能加强结构抗侧刚度。结构应在竖向平面内合理布置斜向支撑，形成组合桁架式结构是减小高层建筑侧移的既有效又经济的方法。

七、结构的延性设计

在延性设计中应努力做到“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强节点强锚固”、“强拉弱压”的设计要求。在设计中，也可以通过提高各个构件的延性来提高整体结构的延性。在设计上为提高梁的延性一般可采取的措施：梁上配置适量的受压钢筋；选取合适的梁断面；采用现浇结构，提高混凝土等级；；加密粱的箍筋。在设计上为提高柱的延性一般可采取的措施：严格控制柱的轴压比；2）尽量选取剪跨比较大的长柱；设计中应尽量避免采用短柱；尽量使柱受力处于大偏心受压状态；加密柱箍筋，采用复合箍筋；采用钢管混凝土柱、分体柱。

八、注意地震的减灾技术，进行隔震和消能减震设计

隔震和消能减震是建筑结构减轻地震灾害的有效措施。隔震体系通过延长结构的自振周期能够减少结构的水平地震作，从而消除或有效地减轻结构和非结构的地震损坏，提高建筑物及其内部设施和人员的地震安全性。增加了建筑物继续使用的功能。采用消能减震的方案，通过消能器增加结构阻尼来减少结构在风作用下的是公认的事实，对减少结构水平和竖向地震反应也是有效的。

九、结束语

总之，高层建筑在抗震设计上存在许多问题，只有正确应用抗震设计概念，处理得当，才会取得较为理想的结果。而且，对于复杂体型的高层建筑，应该运用弹塑性时过程分析法对结构进行二次验算，检查存在的薄弱部位并进行必要的加强处理。

概念设计需要结构工程师和建筑师的密切配合与合作，做的“功能、结构、美观、建筑的统一”是概念设计的最高追求。

参考文献

[1]罗福午，张惠英，杨军编著 《建筑结构概念设计及案例》

[2]《建筑抗震设计规范》GB50011-2010

作者：董方

结构抗震概念设计论文 篇2：

结构抗震概念设计在房屋建筑中的应用分析

摘 要： 本文阐述了结构抗震概念设计的重要性，对结构抗震概念设计及其应用进行了研究，并对建筑抗震的不确定因素加以分析，为房屋建筑抗震设计提供理论依据。并根据抗震概念设计的基本原则，总结了其在建筑物各层面的运用情况及处理方案，以保证建筑物安全性能。

关键词： 房屋建筑；结构抗震；概念设计；

1 概述

随着国民经济的发展和建筑行业的技术进步，对房屋建筑的设计要求也不断严格，不仅满足综合功能的要求，还要美观和牢固，这给建筑设计的结构布置带来了极大的难度，而且很多建筑师缺乏对建筑结构抗震设计的了解，更为施工带来困难。建筑结构抗震概念设计是基础功能，也是关键部分，越来越受到建筑师的重视。

2 房屋建筑中抗震概念设计的定义

建筑抗震设计指的是按照一定的原则合理使用抗震设计准则，参考建筑结构的整体抗震反应与破坏机制、过程，对建筑物进行合理的结构布置。建筑物抗震性能受到多方面的影响，所以不能精确的估算地震作用，因此先对数值计算来说，概念设计发挥的作用更大。概念设计是结构抗震设计的核心内容，决定建筑物结构抗震性能。

3 影响建筑物结构抗震设计的不确定因素

由于近年来不断的地震灾害，使得人们越来越关注建筑物抗震性能，很多研究也由此展开。不过由于我国目前抗震设计各方面的水平还不很成熟和严密，因此目前要做好抗震概念设计工作就需要从大的方面出发，通过以往的经验和案例，找到建筑物的破坏规律，针对性的进行要点设计。

3.1 地面运动不确定性

地震发生时，地面会发生多维运动，即两个水平分量和一个竖向分量，这三个正交平动分量都能破坏建筑物。另外，除了这三个正交平动分量外，还有地面运动的转动分量。

3.2 结构分析影响

结构力特性和动力反应受很多因素的影响，如难以确定的质量分布、节点的非刚性转动、上部结构和基础结构的协同作用、扭矩和偏心效应、柱轴向变形等。节点非刚性转动和柱轴向变形对结构特性和动力反应的影响是巨大的，体现在自振周期、加速反应和位移等方面。

3.3 材料的影响

混凝土的弹性模量并不是一直不变的，随着时间的改变，弹性模量会逐渐降低，例如施工结束后会降低到 50%，并且还会持续降低，这样的结果是盐城自振周期达 25%，加速度反应减小10% 。

3.4 阻尼的变化

钢筋混凝土结构的阻尼比同样不是一成不变的，当受到地震影响后，阻尼比和自振周期会发生较大的改变。例如某项工程的一般阻尼比为8%，受到松动后阻尼比变为21%，而自振周期则高达 55%。

3.5 地基承载力

地震具有偶然性和短期突然加载的特点，根据这个特点，在地震对地基的影响计算时，往往会提高地耐力取值 33% ～ 55%，由于这个数值并不是科学计算出来的，而是人为估计的，因此在设计时也会出现不同的结果

4 抗震概念设计遵循的基本原则

4.1 整体合理性

首先各项基础设置必须符合建筑物相关的规定，然后为了实现建筑结构中不同荷载的有效传递，必须将结构刚度和承载力完美的结合起来。借助整体的构件布置，将一个个单独的建筑物部分组合成一个整体，从而很好的提高建筑物的整体抗震性。

4.2 结构合理性原则

建筑物本身对称的布局是很重要的，只有这样实现整体质量布置的对称，当发生地震时，建筑物的各个结构才能均衡的承担地震的作用力，从而大大加强抗侧力和整体抗震能力。

4.3 形状简单原则

建筑物的形状简单会使结构更加明确，因此能够更好地对不同的结构进行针对性的受力分析。并且很多先例证明，形状简单的建筑物在发生地震时受到的破坏程度相对较轻，而且一些相对容易被破坏的地方也容易被控制和修复。

4.4 竖向均匀原则

建筑物在刚度不足时容易出现突发性结构扭曲现象，因此必须通过合理的设计增强建筑物的整体强度和刚度，而竖向均匀则能够很好的减小建筑外力作用。这就要求设计师在进行设计时，要重点考虑建筑物竖直向上的受力情况。合理的控制建筑物转换层所对应的上下部分的结构比例，以使得转换层所承受的荷载相均衡。另外，为了建筑物不同构件更好的吸收和传递地震产生的能量，不能忽视内部墙柱等承重结构上下连接的一致性，这样设计能够有效地减少地震产生的能量对建筑物的破坏。抗震缝能够保证结构的质量，在不影响建筑物整体受力情况下，在设置填充墙的时候要重点考虑墙柱之间的结构状况。

5 结构抗震概念设计在建筑物各层面的运用

5.1 选择科学的建筑方案

科学合理的建筑方案是至关重要的，建筑师在进行设计时不能单纯的依靠计算机等工具进行数据筛选，要结合自己的经验和掌握的理论知识来进行合理的选择。在平面选择的时候，要采用对称性较强的方案，因为这種方案会降低质量和刚度之间的偏差，提高建筑物的整体性，均匀地震时的破坏力，从而减少建筑物扭转现象的出现。目前很多建筑工程为了追求美感，建造了很多细腰型建筑，这种平面不规则的建筑如果是低层的话问题不明显，但是如果层数高以及发生地震的情况下，很容易发生腰部损坏的现象。因此在进行建筑设计的时候，要减少不对称或者过长的外凸内凹的形体，尽量选择抗震效果不错的对称形体。

5.2 选择合适的结构体系

建筑物各部分整体协调性和结构体系息息相关，结构体系合理的话，能够有效的抵抗变形和冲击，这就要求建筑物设计时必须选择合适、稳定的结构体系。不仅满足承受自身的荷载而不变形，还要在地震发生时不会发生局部受损的现象。为了避免地震发生时建筑物出现局部破坏和倾斜的状况，在选择结构时，要明确建筑物传力途径和受力计算。

5.3 布置科学的抗震防线

在选择结构抗震体系时，要减少单一抗震防线的使用。这种防线大多仅有一道，因此当地震多次发生时，如果防线破坏，就会出现很严重的坍塌现象。因此要合理的多设置抗震防线，针对不同构件的特点，设置强弱程度不同的防线，提高建筑物的整体抗震性。

5.4 选择高质量的结构材料

材料因素也是影响建筑物结构抗震能力的关键，因此在进行设计时，不能忽视材料的强度、刚度和延伸性，要根据不同材料的特性，进行合理的选择。另外还要考虑经济性能，在满足需要的情况下尽可能优化材料性能，实现单个性能和整体性能的完美结合。

5.5 处理建筑物中比较薄弱的部位

建筑各个部件的强度和延展性会直接影响整体的协调和配合，进而一项结构整体性，一个环节不达标则会使整体大打折扣，因此建筑薄弱环节的处理是结构概念设计的重要内容，必须采取合理的措施针对性的进行解决。强剪弱弯、强柱弱梁以及对柱、梁、节点与构件之间的关系是建筑物结构整体设计中需要注意的地方，另外为了防止随着构件的不断老化导致的承载力和刚度发生变化，在对构件节点的承载力设计时要保证连接构件的承载力小于建筑物构件节点的承载力。另外需要注意的是，选用符合规范的材料对建筑物梁、柱端部进行箍筋加密，砌体结构的建筑物整体性和延性加强的方式可以采用设置圈梁、构造柱等方法，建筑物预埋件的锚固承载力与连接件承载力之间的关系要把握好，避免因为预埋件的承载力不符合承载要求而出现影响建筑物整体性的现象。对于装配式构件整体性的考虑，装配式连接构件中的抗侧力构件一定要采取必要的措施对其结构空间的整体性进行处理。

6 结语

近年来多发的地震灾害和人们生活水平提高后对建筑物的多样化和高水平化的要求，使得加强建筑物的抗震结构设计成为很多建筑工程的首要任务，给建筑设计师带来了更为严格的挑战。建筑师在进行建筑设计时，要熟练运用概念设计，贯穿到结构设计的方方面面，把握整体，不放过任何一个环节，保证设计的科学严谨，创造更多的精品工程，保证建筑物的安全性能。

参考文献：

[1] 聂铜光. 房屋建筑工程抗震设计[J]. 城市建设理論研究（ 电子版） ，2012，9（ 22） ：35-37.

[2] 易方民，高小旺，苏经宇. 建筑抗震设计规范理解与应用[M]. 第 2 版. 北京： 中国建筑工业出版社，2011.

[3] 李永安. 试论房屋建筑中结构抗震概念设计的运用[J].中国房地产业，2012，6（ 3） ：16-18.

作者：张海峰

结构抗震概念设计论文 篇3：

建筑结构抗震概念设计浅谈

[摘要]中國是世界上地震灾害最严重的国家之一，而且地震灾害具备分布广、频率高、震源浅等特征。人类现在还不能控制地震，对自然灾害的预测误差也相对大，所以建筑抗震概念设计对于有效保证广大人民群众的安全具备特别关键的意义。经过对建筑结构震害认识的持续加深，大部分的抗震学者在建筑构造上更加重视对抗震概念的设计与运用。

[关键词]建筑；结构设计；抗震；设计；策略

建筑抗震设计中建筑设计是一个特别关键的程序，它和建筑物的抗震能力紧密相关，对建筑抗震起到一个基础功能。所以一定要注重建筑结构抗震概念设计，要求设计人员要有机地结合起结构抗震概念设计和计算分析以及构造措施来考虑，而且同时也要把有关方面的其他各项工作做好，以确保设计构思的完成。

1、建筑抗震结构设计的基本原则

1.1要尽最大的可能性安排很多的抗震防线，产生完整的抗震的构造与系统，应用这样一个具备延展性的结构构件实施一定的合作，也能够让这样的框架产生一个优良的结构。在通过了级数相对大的地震以后，随后还会有余震。假如只设计了第一道防线，那么余震非常可能会给建筑物再带来非常大的风险，也有可能会导致建筑物的倒塌。假如设计得当，能够在极大程度上对建筑物抗震的程度实施提高。

1.2使用相关的措施在可能发生的薄弱位置增强其抗震能力。

对于薄弱位置判断基本的原因是构件承载能力，在出现地震的过程之中，构件并没有一定强度的安全的储备，所以在设计的过程里面，还需要实施楼层现实承载能力与设计上计算承受弹力的比值也在一个平均的转变趋势。并且不可以过分的注重部分的强度与承载力对整体的协调程度。从整体式实施抗震功能的方法实施增强，效果相对明显的方法是对层次的设计，还能够对变形的能力实施转化。

2、建筑结构设计的抗震设计策略

2.1选择有利场地。

导致建筑物震害的因素是多方面的，其中之一是场地条件。因为场地原因引发的震害往往非常严重，并且有些状况单单凭借项目措施来弥补是非常困难的。所以，选择项目场址时，要实施具体的勘察，搞清地形、地质状况，挑选有利于建筑抗震的地段，尽可能避开对建筑抗震不利的地段，任何状况下都不能在抗震危险地段上建造也许会引起人员伤亡或相对大经济损失的建筑物。对建筑抗震有利的地段，通常是指位于平坦开阔地带的坚硬场地土或密实平均中硬场地土。建造于这种场地上的建筑通常不会出现因为地基失效造成的震害，从而能从基本上使地震对建筑物的影响减轻。对建筑抗震不利的地段，就地形来说，通常是指条状突出的山嘴、孤立的山包与山梁的顶部、高差相对大的台地边缘、非岩质的陡坡、河岸与边坡的边缘；就场地土质来说，通常是指软弱土、容易液化土、故河道、断层破碎带、暗埋塘浜沟谷或半挖半填地基等，还有在平面分布上成因、岩性、状态显著不平均的地段。

2.2结构要规则

结构规则可以确保建筑构造有一个对称的整体布局，包含立体刚度对称与外形对称，提升建筑抗侧力。而且确保质量对称，可以让建筑物均衡抵御外力，很好的防止重心偏离，从而加强构造的稳定性。依据抗震设计标准要求，建筑结构方式的选择要遵循规则、对称的基本原则，让建筑构造的受力均匀，并且楼层不能错层，这都是全面布置结构整体的要求。多次地震灾害表明，房屋结构外形愈不规则，地震灾害所导致的影响愈大，所以，建筑结构的质量重心不能和整体刚度中心偏差太大，不然将会加剧地震导致的扭转震害。因此，就需要结构设计的平面、立面整体规则对称。

2.3控制建筑结构平、立面布置的规则性

据有关地震调查研究可知，地震灾害一般出现于建筑构造的突变处。如果刚度中心和质量中心出现相对大的偏离，则非常容易导致结构出现扭转或者平移的情况，从而造成严重地震破坏产生。在建筑不具有相对高的整体性，传力途径受到阻碍的状况下，结构的抗震功能就会受到非常大的影响。规则的结构，明确的传力路径，计算分析时容易正确估计地震功能的大小和抗震不利的位置，设计时有可靠度相对高的根据。而不规则的建筑构造，传力路径比较复杂，计算分析时不容易正确估计地震作用的大小和容易破坏的位置，设计根据不是非常明确，结构安全存在一定的问题。如果结构设计方案缺少合理性和科学性，不但会造成资源的浪费，还会给构造的安全性带来相对大的隐患。所以，在方案阶段设计平立面时，要注重对称与规则，为提升结构抗震功能奠定优良的基础，对建筑在地震灾害中有效规避也许会受损的状况有利。在抗震设计时，要尽量防止不规则的结构设计。如果建筑方案设计不得已使用了不规则的结构布置，则要运用空间结构计算模型实施科学、认真的计算和分析，在设计时对结构对薄弱位置实施加强设计，提升结构的延性、抗压能力、抗倾覆能力、抗倒塌能力等抗震功能。

2.4增强抗震防线的建设

抗震防线是运用可以完成多重抗侧力的结构让建筑物部分的延性获得加强，设置多道这样的抗震防线能够让抗震结构系统的抗震能力大大的增强，可以把大多数地震传递来的能量消耗殆尽。假如地震能量太大，造成击破第一道抗震防线，建筑物设计的自震周期与卓越周期具备一段间距，这样就能很好地消除建筑物共振的可能性，使地震带来的危害减少。第一道防线多使用负载相对小的纵向支撑，有必要时还能够在建筑物中设置冗余部件，地震能量传递过来时这些冗余部件产生屈服变形，同样能够巧妙地错开建筑物自震周期，使共振的危害降低。

结语：

这些年来频发的地震灾害已经造成了太大的生命财产损失，增强建筑构造的抗震能力变得愈来愈关键。传统的建筑结构设计太过信赖计算设计的结果，疏忽了建筑结构的现实状况，计算设计在建筑抗震设计中的作用没能充分的发挥出来。这就需要建筑结构的工程师们依据抗震的规则而且应用好建筑结构抗震概念的设计，做到结构功能与外部的条件保持相同，更好的对建筑结构的抗震设计实施解决处理，运用定量的计算方法对建筑实施抗震的数据分析。

作者：韩刘