延性设计建筑结构论文

摘要：现在全国各地都有高层建筑，可是各地的地质条件不同，位置于地震区的高层建筑就很容易地震的影響，地震是不能控制的，而且级别较大的地震区会出现很严重的后果，这就需要对建筑加强抗震延性设计，本篇文章主要讲述高层建筑抗震延性的设计。下面是小编为大家整理的《延性设计建筑结构论文(精选3篇)》，希望对大家有所帮助。

延性设计建筑结构论文 篇1：

浅谈地震作用和建筑结构的延性设计

地震灾害具有突发性,至今可预报性很低,给人类社会造成的损失严重,是各类自然灾害中最严重的灾害之一。我国根据现有的科学水平和经济条件,对建筑抗震提出了“三个水准”的设防目标,即通常所说的“小震不坏,中震可修,大震不倒”。通常所讲的小震、中震、大震分别指的是50年超越概率为63%,10%,2~3%的多遇地震、设防烈度地震、罕遇地震。

1 结构设计地震力的确定

低地震力取值的可行性

到二十世纪八十年代,各国设计规范都承认这样一个事实,就是在地震作用下,结构在真正失效前,有一个较大的塑性变形能力(结构延性),即结构在一个较小的地震下可能达到或者接近屈服状态;而在较大的地震下,结构的若干部位将陆续进入屈服后的非弹性变形状态,并且随着地震力的增大,结构中进入弹塑性变形的部位增多,先进入屈服的部位弹塑性变形也增大。结构通过这种变形耗散较多的地震传来的能量,将其转换成热能。

对于“设计地震力-延性”联合法则,我们可以从地震力和结构相互关系上进行理解:一方面设计地震力低的结构,通过更大的非弹性变形耗散掉更多的地震能量;另一方面结构非弹性变形越大,刚度降低越严重,阻尼增大,周期比高设计地震力的结构增长越多,结构受到的总地震力也降低也越多。这就使得我们在设计过程中,在不降低构件竖向承载力保证结构延性的前提下,可以取用一个小于设防烈度地震反应水准作为设计中取用的地震作用。反过来讲,若采用的设计地震力越低,结构屈服部位在屈服后水平和竖向承载力不降低的前提下需要达到的非弹性变形就越大,也就需要结构有更好的延性性能。

2 以框架结构为例谈抗震概念设计

由于建筑抗震设计的复杂性,在实际工程中抗震概念设计就显得尤为重要。它主要包括以下内容:建筑设计应注意结构的规则性;选择合理的建筑结构体系;抗侧力结构和构件的延性设计。本文以框架为例重点介绍抗震概念设计中的能力设计法(capacity design)。

能力设计法是结构延性设计的主要内容,包括我国规范的内力调整和构造两个方面。它是二十世纪70年代后期,新西兰知名学者T.Paulay和Park提出的钢筋混凝土结构在设计地震力取值偏低的情况下具有足够延性的方法。其核心思想为:通过“强柱弱梁”引导结构形成“梁铰机构”或者“梁柱铰机构”;通过“强剪弱弯”避免结构在达到预计延性能力前发生剪切破坏;通过必要构造措施使可能形成塑性铰的部位具有必要的塑性转动能力和耗能能力。从以上三个方面保证使结构具有必要的延性。框架结构作为常见的结构形式,当然其延性设计也主要是从这三个方面来体现的。

2.1强柱弱梁

结构动力反应分析表明,结构的变形能力和破坏机制有关。常见有三种典型的耗能机构,“梁铰机构”、“柱铰机构”、“梁柱铰机构”。“梁铰机构” 和“梁柱铰机构”的梁先屈服,可使整个框架有较大的内力重分布和能量消耗能力,极限层间位移大,塑性铰数量多,不因个别塑性铰失效而结构整体失效。因而抗震性能好,是钢筋混凝土理想的耗能机构。我国规范采用的是允许柱子、剪力墙出铰的梁柱铰方案,采取相对的“强柱弱梁”措施,推迟柱子的出铰时间。但不能完全排除出现薄弱层的柱铰机构的可能性,因而需要限制柱子的轴压比,必要时通过时程分析法判断结构的薄弱层,防止出现柱铰机构。

2.2强剪弱弯

“强剪弱弯”是为了保证塑性铰截面在达到预期非弹性变形之前不发生剪切破坏。就常见的结构而言,主要表现在梁端、柱端、剪力墙底部加强区、剪力墙洞口连梁端部、梁柱节点核心区。与非抗震相比,增强措施主要表现在提高作用剪力;调整抗剪承载力两个方面。

(1)作用剪力

一、二、三级框架梁和抗震墙中跨高比大于2.5的连梁,剪力设计值其中, 一级取1.3,二级取1.2,三级取1.1,一级框架结构及9度尚应符合 。一、二、三级框架柱和框支柱,剪力设计值其中, 一级取1.4,二级取1.2,三级取1.1,一级框架结构及9度尚应符合 。一、二、三级抗震墙底部加强部位,剪力设计值其中, 一级取1.6,二级取1.4,三级取1.2, 9度尚应符合 。梁柱节点,一、二级抗震等级进行节点核心区抗震受剪承载力验算,三四级应符合抗震构造措施,对9度设防及一级抗震等级的框架结构,考虑到梁端已出现塑性铰,节点的剪力完全由梁端实际屈服弯矩决定,按梁端实配钢筋面积和材料强度标准值计算,同时乘以1.15的增大系数。其它一级按梁端弯矩设计值计算,剪力增大系数为1.35,二级为1.2。

(2)抗剪公式

国内外低周反复荷载作用下钢筋混凝土连续梁及悬臂梁受剪承载力实验表明,混凝土剪压区剪切强度的降低、斜裂缝间骨料咬合力及纵筋暗销力的降低是梁受剪承载力降低的主要原因。规范对混凝土的受剪承载力降为非抗震的60%,钢筋项没有降低。同样,对偏压柱受剪承载力实验表明,反复加载使柱受剪承载力降低10%~30%,主要由混凝土项引起,采取与梁相同的作法。对剪力墙的实验表明,其反复加载比单调加载受剪承载力降低15%~20%,采用非抗震受剪承载力乘以0.8的折减系数。梁柱节点的抗震受剪承载力由混凝土斜压杆和水平箍筋两部分受剪承载力组成,有关专家给出了相关公式。

为了防止梁、柱、连梁、剪力墙、节点发生斜压破坏,我们对受剪截面规定了受剪承载力上限,即规定了配箍率的上限值。

综上所述;框架结构主要就是通过计算和构造措施来实现“追求梁铰机构的能力设计方案”从而,进而实现“小震不坏,中震可修,大震不倒”的三水准设防目标的。

作者：胡新林 张培军

延性设计建筑结构论文 篇2：

浅谈高层建筑结构抗震延性设计要点

摘 要：现在全国各地都有高层建筑，可是各地的地质条件不同，位置于地震区的高层建筑就很容易地震的影響，地震是不能控制的，而且级别较大的地震区会出现很严重的后果，这就需要对建筑加强抗震延性设计，本篇文章主要讲述高层建筑抗震延性的设计。

关键词：高层建筑；结构；抗震；设计

现在建设的很多项目都是高层建筑，而且这些项目建设的时候，规模都很大而且还有一定的高度，在设计高层建筑结构的时候，对于抗震结构的设计很严格。随着建设项目的增多，抗震设计的方法也在变化，而且设计的结构越来越精确。在对高层结构设计的时候，先要在建筑的位置研究，勘查环境，使建筑结构具有抗震性。在保证建筑的抗震性上，要降低作用力这样才能达到抗震的目的。

1 影响高层建筑结构抗震效果的因素

1.1 高层建筑自身结构设计

高层建筑常用结构类型有钢结构和钢筋砼结构。钢结构整体自重轻、强度高、抗震性能好、施工工期短等特点，且截面相对较小，有很好延性，适合柔性方案，其缺点是造价较高。当场地土特征周期较长时易发生共振。钢筋砼结构刚度大、空间整体性能好、造价相对较低及材料来源也较丰富，较适用承载力大，控制塑性变形的刚性方案结构。不利因素是结构自重大、抵抗塑性变形能力差，施工周期较长。因此高层建筑采取何种形式应取决于结构体系和材料特性，同时取决于场地土类型，避免场地土和建筑发生共振，而使振害更加加重。

1.2 高层建筑结构施工材料和过程

建筑中的材料与建筑的抗震性是有一定影响的，在设计环节要保证材料的选择。当建筑的质量达到要求的时候，及时发生了地震，建筑的损害也会很小。因此在其他条件不变的情况下，要保证建筑的材料应该具有抗震性。如果使用的材料质量没有办法保证，那么在地震的时候建筑的破损情况严重，一般在高层建筑中使用的材料都是塑料板材还有混凝土板，这些材料对于建筑的抗震是有积极影响的。因此在高层建筑中可以使用这些材料。

要想保证高层建筑的抗震效果，在建筑的设计环节就要保证所有的环节都是合理的，通过科学的设计方便建筑的施工也方便建筑的管理。要有人员去检查建筑的设计，保证设计图纸以及设计内容科学，从而让建筑的抗震效果达到要求。

1.3 场地选择

场地选择对高层建筑至关重要。地震造成的破坏除地震直接引起结构破坏外还有场地条件原因。当地震来临时，其对高层建筑结构破坏的原因有很多方面，最主要的是地表滑坡、山体崩塌及岩石断层等导致地表发生运动，使建筑结构受到破坏，而水灾和海啸等地震带来的次生灾害也会破坏建筑物。因此选择有利抗震建筑场地，是减轻地震灾害的第一道工序，抗震设防区建筑工程应选有利地段，应避开不利的地段。

2 高层建筑结构抗震延性设计要点

2.1 选择有利场地

在对高层建筑设计的时候，首先要选择一个正确的位置，这个位置地震活动少，在设计前要在建筑的位置收集资料，包括当地的地质以及地质活动等等，然后根据材料对建筑的抗震性作出合理的判断。规划建筑的位置对建筑的抗震有什么影响，例如地质条件稳定的位置对建筑的抗震有利，地震频繁的地区对建筑的抗震不利。如果建筑的位置经常出现地震，那么设计单位在设计的时候，要提出要求，尽量避开这些地方。如果没有恰当的方式可以避开，就要有合理的措施保证建筑的稳定。非常危险的地方最好不要建筑高层。

2.2 合理建筑结构体系及参数设计计算分析

建筑结构应据建筑抗震设防类别、抗震设防烈度、建筑高度、场地条件、地基、结构材料和施工等因素，经技术、经济和使用条件综合比较确定。结构体系应满足：（1）应具有明确计算简图和合理地震作用传递途径；（2）应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗振能力或对重力荷载的承载能力；（3）应具备必要抗震承载力，良好变形能力和消耗地震能量能力。

对复杂结构进行多遇地震作用下的内力和变形分析时采用不少于两个不同力学模型。目前主要有两种计算理论：剪摩理论和主拉应力理论，它们有各自适用范围：砖砌体一般采用主拉应力理论，而砌块结构可采用剪摩理论。对计算机计算结果应经分析判断确认其合理、有效后方可用于工程设计。结构计算控制主要计算结果有结构自振周期、位移、平动及扭转系数、层间刚度比、剪重比、有效质量系数等。

2.3 层间位移限制

在出现地震的时候，高层建筑中的某些楼层会有位移，在出现位移的时候，建筑中的楼层会有错位，当错位超过一定程度的时候，建筑就会坍塌。根据某些研究发现，建筑的楼层出现位移，有建筑的材料有关，此外，还与建筑的结构联系。现在建筑的结构有钢筋混凝土，也有一部分是纯钢结构。但是钢筋混凝土结构对建筑位移的限制要比钢结构严格，尤其是对于建筑的抗风能力。现在对建筑的抗震设计主要是从位移出发，而且还要检查结构的强度，将各个部件所能承受的能力都作为设计的一个标准。这样才能保证设计的高层建筑有强度而且还有承载力。

在控制建筑位移的时候应该从两个方面出发，一个是平面体型；一个是建筑的里面变化。这样才能保证建筑的刚度没有变化，在设计结构的时候，要讲究结构的整体性。建筑结构之间的构件连接要保证有效。在设计地基的时候，也要保证地基有整体性，这样可以控制建筑发生位移，还能保证建筑结构稳定。对于建筑的某些薄弱环节要各位的注意，在设计的时候严格要求。建筑的宽度以及高度都要保证在合理的范围内，这样可以使建筑在发生位移的时候能够在一个可以控制范围内。

2.4 减小地震能量输入

在设计的过程中通常采用的是在位移结构抗震的方法，同时还要对方案开展定量分析工作，从而使得结构的弹性形变能够很好的满足地震作用力下位移的基本要求，在对建筑构件的承载力开展验算的同时，还需要对建筑结构受到地震作用之下所产生的位移极限值进行有效的控制和调整，同时还要按照建筑构件构造的实际要求来对构件变形值和地震发生时候的能量输入进行有效的控制，这样也就能在很大程度上减弱了地震对高层建筑产生的不利影响。高层建筑在建设的过程中一定要具备非常强的变形能力，这样就可以更好的吸收地震过程中所产生的能量，从而减少了地震破坏所产生的影响，在必要的时候我们还需要采取一定的手段来减少地震能量对结构的不利影响。

结束语

综上，结构抗震设计要达到的总体要求是“小震不坏，中震可修，大震不倒”这一目的，必须进行严格的选型、分析和计算。高层建筑是当下建筑发展的主要趋势，其抗震设计是高层建筑设计的重中之重。

参考文献

[1]闫旭梅.高层建筑结构抗震设计分析[J].科技传播，2010.8.

[2]于险峰.高层建筑结构抗震设计[J].中国新技术产品，2010.1.

[3]马一鸣，李红.浅谈高层建筑结构的抗震设计[J].中国新技术新产品，2010.10.

作者：颜鹏

延性设计建筑结构论文 篇3：

建筑结构层等位移延性反应抗震设计方法

摘 要：随着人们对建筑物需求量的增大，建筑企业的数量不断增多，建筑行业的竞争也愈加激烈，为了在市场中稳占一席之地，企业管理者一定要不断的提高管理技术，还要在保证建筑质量的前提下，加快工程进度，从而提高企业的经济效益。人们的生活质量不断提高，对居住环境的舒适性、安全性也有了更高的要求，针对建筑结构层等位移延性反应抗震设计方法进行了介绍，希望可以有效降低建筑震动带来了损失，提高建筑居住的安全性。

关键词：建筑结构；等位移延性；抗震设计；原则；因素；措施

地震等自然灾害对建筑的危害性较强，建筑结构层地震反应是指，在地震作用下，建筑结构发生的变化，其可以导致建筑地基出现位移，也可能破坏建筑结构的稳定性，还可能使建筑结构中间出现内力现象或者变形问题，增加了建筑的安全隐患，必须对其进行防治。为了降低地震反应对建筑的磨损情况，必须对建筑结构层等位移延性反应进行抗震设计，针对设计的方法措施进行了介绍，希望对相关工作人员有所帮助。

1 建筑结构层抗震设计的基本原则

1.1 建筑施工时，对建筑结构层的构件有着特殊的要求，其必须具有一定的平衡力与刚硬度，可以承受较大的荷载，还要具有一定的延伸性能，保证建筑的结构可以承受最大限度的重力等作用力。

1.2 建筑结构构件的剪力墙、节点等特殊位置要进行加固处理，保证其性能达到最佳状态，还要降低建筑结构的弯度以及梁柱的数量。

1.3 建筑结构的不同位置，性能也着较大差异，在性能比较低的位置，要对其剪力墙、节点进行加强加固处理，提高其延伸能力与适应性，这样可以保证建筑在地震反应中，将地震损耗降到最低。

1.4 由于建筑构件在竖向荷载的作用下，无法代替最重要的消耗能源，所以，建筑设计人员必须在需要防护的地方加筑抗震防线，提高其抗震的能力。

1.5 一般在较为强烈的地震过后，还会出现多次余震，所以，在建筑结构的内部，一定要设计出合理的冗余度，使其形成屈服区，可能对抗多次震动，由于建筑结构的构件有着一定差异，所以在设计时必须处理好构件之间的关系。在同一楼层内，重要的消耗构件不能超过其他构件的弹性阶段，否则其构件无法发挥出延性。

1.6 剪力墙是建筑结构的重要组成，在设计剪力墙时，要考虑连梁的跨度以及截面尺寸，剪力墙承载的荷载不能超过其最大限度，连梁的截面也要满足设计的要求，设计师为了提高建筑结构的稳定性，还可以增加结构层位移延性。

2 影响建筑结构层位移延性的因素

建筑结构层等位移延性反应影响着其抗震效果，延性反应的高低关系着抗震设计的内容，在设计的过程中，设计人员一定要了解影响结构层位移延性反应的因素，这样才能提高设计的质量。建筑一般是由混凝土结构构件组成，混凝土结构构件主要有两类，一类是梁，另一类是柱。梁与柱对建筑的抗震性有着较大影响，为了提高建筑结构的延性，必须改进梁柱的设计，还要注意混凝土的种类。

不同的混凝土有着不同的性能，其压应变与受压区的高度与钢筋的配比率有直接关系，配筋率的高度提高后，混凝土极限压应变以及受压区的高度也会随着增大。对于柱的轴压力，在构建受压区高度增加时，其延性会随着降低，而增加箍筋这类构件的数量，可以提高混凝土的应变能力，其结构的延性也会越来越强。

3 保证结构层延性能力的抗震措施

对结构的延性进行科学选择，利用抗震措施来测试结构是否具有足够的延性能力，在不同程度的地震中，实现抗震系统的标准性。全面的抗震措施如下。

3.1 强柱弱梁：在抗弯能力的设置方面，柱子应该要大于梁的抗弯能力，就算在比较危险的地震中，梁端塑性铰会第一时间出现，塑性会随着最大非线性位移而增大，接着柱端塑性铰会出现，塑性会随着最大非线性位移而减小，或者是基本上不会出现塑性铰，充分保证框架塑性耗能机构的稳定性以及塑性耗能能力的最大化。

3.2 强剪弱弯：剪切破坏一般都不会具有延性，局部出现剪切破坏后，那这个位置就完成失去了结构抗震能力，要是柱端出现了剪切破坏情况，甚至还会造成结构的局部或整体倒塌。所以可以最大程度地提高柱端、梁端、节点的组合剪力值，无论是任何强度的地震中，其任何构件都不可能出现剪切破坏情况。

3.3 为了防止将刚度折减后会降低连梁受弯或受剪承载力。我们可以采取两种科学的方法预防此现象。首先是增大梁洞口宽度、降低连梁高度，从而降低连梁的刚度；其次是增大剪力墙厚度来降低连梁的刚度。在连梁的设计中的影响因素是多种多样的，但是在连梁的设计中的内力和剪力墙的刚度和强度，都必须遵循"强剪弱弯"的原则，以提高高层剪力墙的连梁设计水平。把强剪弱弯、强柱弱梁、强节点弱杆件的设计原则灵活地应用到结构层延性的抗震设计之中。通过受弯构件的压力和构件变形的作用，集中武器爆炸动荷载作用的能量，从而减轻支座截面中抗剪与柱子的承载能力，在屈服前结构不会发生剪切破坏，在屈服后保证充足的延性，最终形成塑性破坏，提高结构的整体承载能力。或者是受弯构件应双面配筋，在承受动荷载作用发挥下，可能会造成构件坍塌，所以在节点区要保证充足的抗剪、抗压能力、钢筋锚固长度等。

3.4 材料性能：材料延性在构件延性的确定中起到关键性的作用。为了达到材料的规范性，它也有相应的讲究。比如：使钢铁的强度比需要更合理，限制延伸率及混凝土强度等级等方面。对于用来承受拉压外力的材料的选择，最重要的是考虑构件材料内部对拉压外力引起的反向应力。在目前的建筑业来讲，钢材是现代建筑中最为理想的构件材料。砖头的抗压能力远远大于抗拉能力，因此砖头长久以来被用来当做墙体材料和建筑基础。而混凝土是易脆性材料，只能抗压而不能抗拉，所以混凝土是在钢筋混凝土技术发明后，才在现代建筑中被广泛使用。因此，综合来讲，钢材、砖头、混凝土和木材，每一种材料都有其各自的抗拉压能力的优缺点，所以现代建筑物中，考虑合理的材料选择，让建筑构建达到最佳效果。

结束语

提高建筑结构的稳定性，可以提高建筑的抗震效果，也可以有效延长建筑的使用年限。建筑的承载能力与弹性受力有着紧密关系，其也是建筑抗震设计的重要工作。为了优化建筑抗震设计，需要掌握多种抗震措施，还要了解建筑结构构件的性能，使其之间配合更加协调。建筑的梁与柱也是抗震设计的关键，对剪力墙、节点等主要位置要进行加固处理，加强建筑结构层构件的延性，使其在地震反应中，发挥出最大的效用，降低地震对建筑的损耗。

参考文献

[1]马宏旺.建筑结构层等位移延性反应抗震设计方法[J].上海交通大学学报，2008，（6）.

[2]刘齐茂，燕柳斌.多高层建筑结构层间位移和层剪力的动力可靠度计算[J].西北地震学报，2009，（3）.

[3]刘建立，周育生.基于建筑结构层等位移延性反应的抗震设计探究[J].建材发展导向，2012，（17）.

作者：孟昭