抗震设计论文(6篇)

抗震设计论文篇1

[关键词]汶川地震抗震设计教学改革工程结构

2008年5月12日14时28分,四川省发生了新中国成立以来破坏性最大、波及范围最广的里氏8.0级大地震,全国大部分地区有明显震感,震中位于四川阿坝州汶川县,无数房屋、桥梁在地震中垮塌,给人们的生命和财产带来了极大的损失。汶川地震主震过后,东南大学土木工程学院迅速组织科研人员深入绵竹城区进行震害调查和房屋鉴定加固工作,获得了很多宝贵的资料。调查结果表明,砖混、砖木结构破坏严重,框架结构破坏较轻。因此,深入研究建造震害特征,总结经验,如何让工程结构更抗震,是值得工程结构研究、设计、教学人员思索的问题。本文结合汶川地震建筑震害的特点,对工程结构抗震课程的教学改革进行了一些思考和探索。

一、汶川地震建筑震害情况

1.框架结构房屋震害情况。在地震区,框架结构房屋破坏较少,其破坏形式主要有3种:一是框架非受力构件的破坏,;二是房屋破坏严重,但没有倒塌;三是框架结构完全倒塌。

2.砖混结构房屋震害情况。汶川地震中,砖混结构房屋破坏十分严重,砖混结构房屋倒塌数量占总倒塌房屋数量的70%以上,破坏形式多种多样,主要震害现象有:墙体开裂、预制板脱落、楼梯间破坏、局部倒塌、窗间墙破坏等。

3.自建结构房屋震害情况。在偏远的山村,自建的低层住宅大多为砖土结构或砖木结构,我国对“农民自建低层住宅”的设计、施工并没有做出明确的规定。此类结构房屋的抗震性能完全取决于房屋本身的构造情况。如图1所示,有构造柱和圈梁的房屋在地震中完好无损,而图2所示的房屋由于墙体太薄(120mm)而倒塌。

二、《工程结构抗震与防灾》课程的特点及学科定位

工程结构抗震涉及到的学科很多,主要有工程地质学、地球物理学、结构力学、结构动力学等多方面的知识,具有内容多、综合性强、对专业基础知识要求高以及和工程实践结合紧密等特点。讲授这门课的主要目的是使学生了解地震产生机理和抗震设计的基本方法,使学生掌握抗震设计的基本理论和设计方法,并具备独立分析和解决工程抗震问题的能力。

三、《工程结构抗震与防灾》课程教学改革初探

1.将传统板书和现代化多媒体教学方式相结合。对于《工程结构抗震与防灾》这门课,由于课本内容相对较抽象,学生不易掌握,采用多媒体教学方式,充分发挥多媒体生动形象、节省课时、便于学生理解的教学优势,将汶川地震中建筑物的破坏特征总结后制成多媒体课件,结合实际来向学生传授知识,以加深学生对工程抗震重要性的认识,促进学生工程抗震概念及工程抗震意识的形成。

2.重视理论教学与实际震害的结合。教师在讲授《工程结构抗震与防灾》课程中,应该使学生深刻地认识到,某一确定地区的抗震设防烈度是不准确的,加上人们对结构地震破坏和倒塌机理认识的局限,在建筑结构设计中往往概念设计比计算设计更重要。对于工程结构抗震设计而言,大多数理论知识常来源于地震震害的深刻经验教训,然而当今高校的学生对震害认识明显不足。这就需要教师在讲课过程中能够结合地震灾害实例,加深学生对某些抽象概念的理解。

3.考核内容。本课程传统的考核方式主要是闭卷考试,也有人建议采用闭卷考试和开卷考试相结合的方式。无论哪种考核方式,其题型大都包括选择题、填空题、简答题和计算题,力求对本课程考核的更加全面,然而,这样往往导致学生更加注重某些具体问题的细节处理,从而忽视了从整体上去分析和解决实际抗震问题。撇开考试方式不说,如果能将选择题、填空题和简答题柔和成几道综合性较强的论述题,这样既增加了考试内容的综合性,又能做到不减少考试的内容,最重要的是能够考察学生整体运用知识的能力,提高学生的综合水平。

四、《工程结构抗震与防灾》教材优缺点及改进构想

1.教材优点。(1)由通常的“建筑结构抗震设计”拓展至“工程结构抗震与防灾”,新增了钢结构抗震、结构基础隔震和消能减震设计、桥梁结构抗震设计、结构抗风和抗火设计等内容,较大程度的增加了知识的广度和深度,从而更好的满足土木工程本科专业的教学需求。(2)以各类结构抗震为重点,同时介绍结构抗风和抗火等方面的内容。(3)注重基本概念、基本理论和基本方法,注重内容的系统性和先进性,注重理论和工程实践的结合。

2.教材不足。汶川地震中,学校、医院等公共建筑破坏严重,造成的人员伤亡十分惨重。根据这一教训,新一版的《建筑工程抗震设防分类标准》(GB50223-2008)提高了学校、医院、交通枢纽等人员密集的公共服务设施的抗震设防类别,也出版了《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001,2008年版)。现有教材则是结合《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)等国家规范进行编制的,而该教材缺乏建筑抗震鉴定及加固这部分的内容。

3.改进措施。针对教材存在的不足,建议结合新一版的《建筑工程抗震设防分类标准》(GB50223-2008)和《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001,2008年版)对该教材进行修订,并将抗震鉴定及加固部分的内容写进教材。在此之前,教师在讲课的过程中,可以通过网络资源等多种方式,查阅相关资料,在讲课的过程中将这部分内容补充给学生。

五、结束语

汶川地震已逐渐离我们远去,淡出人们的视线,但它给人们生命财产带来的损失却是前所未有的,我们应当从中总结经验教训,学会如何减轻地震灾害,学会与地震共存。随着科学技术的发展,工程结构抗震技术的不断进步,人们对结构地震破坏和倒塌机理有了更深刻的认识。作为一个教学工作者,应结合地震带给人们的深刻教训,积极对《工程结构抗震与防灾》这门课进行改革探索,将地震灾害和工程抗震结合起来,改变传统的教学内容、教学方式和考试内容,从而使学生能更好地理解和掌握这门课程,增强学生综合素质,为社会培养更多的优秀人才。

参考文献:

[1]李爱群,高振世.工程抗震设计与防灾[M].南京:东南大学出版社,2003.

[2]建筑抗震设计规范.GB50011-2001,2008.

[3]周奎,徐前卫,李惠平.土木工程专业“工程结构抗震”教学改革探索[J].土木建筑教育改革理论与实践,2008,(10).

抗震设计论文篇2

高层建筑是社会经济发展和科技进步的产物。随着大城市的发展，城市用地紧张，市区地价日益高涨，促使近代高层建筑的出现，电梯的发明更使高层建筑越建越高。宏伟的高层建筑是经济实力的象征，具有重要的宣传效应，在日益激烈的商业竞争中，更扮演了重要的角色。

自从1886年世界上第一栋近代高层建筑——美国芝加哥家庭保险公司大楼（HomeIuranceBuilding，10层，高55m）建成以来，至今已有100多年的历史了。高层建筑不仅在材料和结构体系上逐渐多样化，而且在高度上也有大幅度增长。而一次又一次地震灾难及教训，警示人们：防震减灾任重道远，刻不容缓。

从上个世纪开始，各国的专家、学者对抗震设计进行了一系列研究。进入90年代，结构抗震分析和设计已提到各国建筑设计的历史日程。特别是我国处于地震多发区（地震基本烈度6度及其以上的地震区面积约占全国面积的60%），高层抗震设计设防更是工程设计面临的迫切的任务。作为工程抗震设计的依据，高层建筑抗震分析更处于非常重要的地位。

二、材料的选用和结构体系问题在地震多发区，采用何种建筑材料或结构体系较为合理应该得到人们的重视。

我国高层建筑中常采用的结构体系有：框架、框架-剪力墙、剪力墙和筒体等几种体系，这也是其他国家高层建筑采用的主要体系。但国外，特别地震区，是以刚结构为主，而在我国钢筋混凝土结构几混合结构却占了90%.如此高的钢筋混凝土结构及混合结构，国内外都还没有经受较大的考验。钢结构同混凝土结构相比，具有优越的强度、韧性和延性，强度重量比，总体上看抗震性能好，抗震能力强。

震害调查表明，钢结构较少出现倒塌破坏情况。在高层建筑中采用框架-核心筒体系，因其比钢结构的用钢量少，又可减少柱子断面，故常被业主所看中。混合结构的钢筋混凝土内往往要承受80%以上的震层剪力，有的高达90%以上。由于结构以钢筋混凝土结构的位移值为基准。但因其弯曲变形的侧移较大，靠刚度很小的钢框架协同工作减小侧移，不仅增加了钢结构的负担，而且效果不大，有时不得不加大混凝土筒的刚度或设置伸臂结构，形成加强层才能满足规范侧移限值；

此外，在结构体系或柱距变化时，需要设置结构转换层。加强层和转换层都在本层形成刚度而导致结构刚度突变，常常会使与加强层或转换层相邻的柱构件剪力突然加大，加强层伸臂构件或转换层构件与外框架柱连接处很难实现强柱弱梁。因此在需要设置加强层及转换层时，要慎重选择其结构模式，尽量减小其本身刚度，减小其不利影响。

唐山钢铁厂震害调查资料统计参数结构形式总建筑面积（万㎡）倒塌和严重破坏比例（%）中等破坏比例（%）钢结构3.6709.3钢筋混凝土结构4.0623.247.9砌体结构3.0941.220.9在高层建筑中，应注意结构体系及材料的优选。现在我国钢材产量已居世界前列，建筑钢材的类型及品种也在逐渐增多，钢结构的加工制造能力已有了很大提高，因此在有条件的地方，建议尽可能采用型钢混凝土结构（SRC）、钢管混凝土结构（CFS）或钢结构（S或），以减小柱断面尺寸，并改善结构的抗震性能。

在超过一定高度后，由于钢结构质量较轻而且较柔，为减小风振而需要采用混凝土材料，钢骨（钢管）混凝土，通常作为首选。工程经验表明：利用钢管混凝土承重柱自重可减轻65%左右，由于柱截面减小而相应增加使用面积，钢材消耗指标与钢筋混凝土结构相近，而工程造价和钢筋混凝土结构相比可降低15%左右，工程施工工期缩短1/2.此外钢管混凝土结构显示出良好的延性和韧性。

1995年日本阪神地震震害说明，在钢骨混凝土构件中，采用格构式的型钢时，震害严重，采用实腹式的大型型钢或焊接工字钢的，则震害轻微。因此，在高层建筑结构中，若用钢骨混凝土构件，建议使用后者。

抗震设计论文篇3

超高层建筑高度要求与结构类型和抗震烈度密不可分，超高层结构设计要进行两种方法以上的抗震核算，并且进行抗震设防专项审查。世界超高层建筑有迪拜哈利法塔，高828m；广州塔，高600m、上海环球金融中心，高492m等。超高层建筑因其超高的高度而具有不同于普通建筑和高层建筑的特点。首先，对于超高层建筑，传统的砖、石等材料已难以适用，其结构类型也更具选择多样性，如钢筋混凝土结构、全钢结构和混合结构等。其次，超高层建筑的垂直交通与消防，由于其超高的高度，较依赖于垂直交通，同时也给消防增加了困难，这就要求超高层建筑的每一层都需设置灵敏的烟雾报警器、自动喷淋和适当的避难所。最后，超高层建筑通过对风作用效应、重力荷载作用效应、施工过程的影响、空间整体工作计算、结构整体内力与位移、抗震性能等设计计算分析，进而提高超高层的抗震性和安全性。

2超高层建筑结构抗侧刚度设计与控制

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。

5结语

抗震设计论文篇4

关键词：

结构抗震设计；教学方法；课程联系；震害分析

中图分类号：TU3521；G6420文献标志码：A文章编号：

10052909（2018）02008004

中国属于地震多发国家，减轻地震灾害、保护人民生命安全，对保障社会经济发展和人民生活有着重要的作用，其中建筑结构抗震减震是减轻地震灾害的有效技术手段。建筑结构抗震设计是土木工程学科的专业课之一，是一门建立在震害调查基础上的理论性与实践性很强的课程[1]，该课程对培养抗震意识、理解抗震理念、掌握抗震设计的专门人才有重要作用，目前很多学校的建筑结构抗震设计都是必修课程。

地震具有很强的不确定性、结构地震反应的非线性以及地震作用属于动力荷载的特点，因此相对其他土木工程专业课程，结构抗震设计课程理论不够系统、成熟，课程实际教学效果中学生对抗震设计流程不熟练、抗震设计理念掌握得不扎实，不能灵活运用抗震知识。在建筑结构抗震设计课程改革方面，哈尔滨工业大学提出在教学改革中要坚持理论与实际相结合，坚持教学、科研一体化，强化师资队伍建设，注重互动、启发的教学方法，建立长效考核机制的建议[2]。同济大学提出形成以反应谱理论、概念设计为主线的教学理念，并突出结构变形能力的重要性，讨论了地震震害特点、抗震设防原则、地震作用计算和概念设计及构造措施等四个方面的教学要点[3]。湖南大学提出土木工程专业应按照“大土木”的思想，将建筑结构抗震设计课程拓展为结构抗震设计课程，在教材建设、课程教学等方面做出调整和改革建议[4]。武汉大学提出合

理安排教学内容、重视理论推导、教学与规范相结合以及重视实践教学的教学建议[5]。由此可见，突出“教、学、研”一体化，教学和科研紧密结合，课程教学和实践教学相结合是建筑结构抗震设计课程教学的共同认识，同时应充分调动学生的主动性和积极性，以达到培养建筑抗震综合素质型人才的教育目的[6]。

笔者在承担该课程的教学过程中，根据本专业学生思维特点和学习情况，总结了该课程的教学过程应主要强调基本概念、基本理论以及知识体系的宽度，尤其要重视与相关课程知识体系间的衔接，使学生系统性地掌握抗震知识。

一、建筑结构抗震设计课程现状

在土木工程专业四年制本科教学中，建筑结构抗震设计课程通常安排在第六学期或第七学期开展，一般为32学时。该课程不仅要求学生有较好的数学（微分方程、概率论）、力学（材料力学、结构力学）以及动力学（单自由度、多自由度结构动力分析）基础，而且要求学生熟知建筑材料（砌体、混凝土、钢材）、地基基础、砌体结构、混凝土结构以及钢结构等专业课程知识。如何综合运用这些知识，理解掌握抗震设计理论和方法是课程学习的关键。

建筑结构抗震设计课程的教材通常包含了大量中国抗震设计规范[7]的条文、公式以及表格，条文涉及了许多调整系数和抗震构造措施，内容相对乏味且规律性不强。另外，由于建筑结构抗震设计课程与其他课程存在联系，检验教学效果需要涉及很多其他课程的知识，过多的知识重复容易降低学生课堂注意力，且学生对相关知识掌握程度的差异影响课程教学效果。

总的来说，建筑结构抗震设计课程具有以下特点：理论难度较大、知识面广、综合性强、实践教学少。

二、建筑结构抗震设计教学方法探索

（一）加强课程间联系，拓展知识和能力的深度和宽度

结构抗震设计是土木工程专业本科生阶段以结构动力学作为主要理论基础的专业课，其前继专业基础课程有理论力学、材料力学、结构力学、混凝土结构设计原理和钢结构基本原理及设计等，它们主要以结构的静力分析和设计为主，与结构的动力分析有很大差别，而且在工程抗震设计实践中仍主要采用等效静力的设计方法。因此强调结构抗震设计课程与前继专业基础课程之间的联系和区别尤为重要。

结构抗震设计的首要任务是确定地震作用，它与混凝土结构和钢结构的设计流程完全相同，相当于结构设计的最不利荷载。反应谱理论是结构抗震设计中的核心概念，其目的就是确定结构的地震作用，同时反应谱理论又是结构动力分析和等效静力分析的联系纽带（如图1所示），是与其他课程的重要区别。因此，授课老师不仅要讲清楚反应谱理论的基本概念，更要清晰阐述如何通过反应谱理论从结构动力分析转换为等效静力分析。

单条地震动时程记录的反应谱曲线是通过单自由度结构动力时程分析直接得到，规范中的设计谱是通过统计大量地震动时程记录的加速度反应谱曲线，并结合经验进行平滑处理得到。因此通过规范中的设计谱可以近似得到单自由度结构在设计基准期内最大恢复力，将该力作为侧向荷载作用到单自由度结构的质点处进行设计，即完成了结构动力分析转换为等效静力分析的过程。

规范中的设计谱本质上是用来预估结构在设计基准期内可能遭受的地震作用，在前继课程混凝土结构设计原理和钢结构基本原理及设计中，荷载汇集同样是为了确定结构在设计基准期内的最不利荷载，其区别为恒荷载和活荷载是静力荷载，地震作用是动力荷载。因此，荷载汇集可以作为这些课程间的桥梁和纽带，以荷载汇集为课程间知识联系点讲授反应谱理论，一定程度上可拓展学生知识和能力的深度和宽度，加强课程间在培养学生知识、能力和素质等方面的内在联系，将各门课程粘合成一个联系紧密的整体。

（二）重视震害系统性分析，點面结合形成知识体系

地震给人类带来灾难的同时也给人类呈现出宝贵的抗震资料，抗震设计理论是在大量实际经验和教训的基础上发展的，几乎每经历一次大地震，都将呈现出未曾显现或重视的震害现象，抗震设计理论就会随之得到发展。由于地震的随机性和结构地震反应的滞回非线性，抗震设计理论经过一个世纪的发展，仍未形成系统成熟的理论。结构的震害，尤其是砌体结构和钢筋混凝土结构的震害还不能准确解释。因此，历史上成熟的震害经验就显得尤为宝贵，了解抗震设计理论的发展史将有助于加深学生对抗震理论的认识，拓展学生知识面。

例如，2008年汶川8.0级特大地震和2010年玉树71级地震中，中小学校舍建筑破坏较为严重，并导致许多中小学生伤亡。根据2010年玉树地震震害调查资料，中小学校舍建筑是所有调查建筑物中破坏最严重的建筑类型，严重破坏和倒塌的占76%，其中倒塌占21%。汶川地震中钢筋混凝土框架校舍建筑的震害现象为：框架柱震害明显比框架梁严重，不符合一般框架结构“强柱弱梁”原则，而且结构底层柱顶破坏比柱脚严重。通过震害照片、数值模拟分析结果系统阐述这一震害，指出震害的原因和解决方案：必须提高校舍建筑的设防标准，深化落实“强柱弱梁”的抗震措施，对学生产生知识点“爆炸冲击”，让学生从震害分析中获取抗震知识，牢固掌握结构的抗震设计理念。

（三）比较各国抗震设计方法，强化抗震设计思想

中国抗震规范采用两阶段设计方法来实现“小震不坏，中震可修，大震不倒”的三个水准基本设防目标，大部分结构只需要进行第一阶段设计，即采用小震的地震作用进行截面承载力验算和弹性层间位移验算；通过抗震措施来实现第二和第三水准的性能要求。日本建筑基准法规定了两个水准的抗震设计，第一水准相当于中国的中震水平，按照容许应力验算结构的弹性强度；第二水准相当于中国的大震水平，进行结构层间变形、极限层剪力、刚度率和偏心率验算。美国抗震设计规范按照设计地震（相当于中国的中震水平）进行结构的抗震承载力验算和变形验算，通过选择结构的不同延性等级来满足相应设防水准的要求，采用结构反应调整系数R来折减弹性地震作用，从而考虑结构的弹塑性变形能力对弹性反应谱进行折减。

通过横向对比中、日、美抗震设计方法的异同，突出抗震設计的核心理念和中国抗震设计方法的特点。中国第二水准和第三水准抗震目标的实现属于定性设计，虽然简化了计算过程，表面上降低了运用设计方法的难度，但要求更深入地理解和掌握，务必强调第二水准和第三水准是结构抗震设计的重中之重，是保护结构抗震安全性的关键手段。通过对比各国抗震设计方法可以有助于学生理解、掌握抗震设计的关键点，更好地理解、运用中国的抗震设计方法。建筑结构的抗震设计应巧妙地顺应自然、适应自然，充分发挥结构体系、关键构件的塑性变形和耗能能力，才是降低地震灾害损失最有效的手段。

（四）加强实践教学，全方位体验抗震知识

学生对地震的认识主要通过教材和教学PPT，渠道相对单一，教学手段应充分利用网络资源和实验室资源。首先，让学生观看地震视频形成视觉冲击，如观看美国国家地理频道出品的《终极灾难·地震》片段，宏观感受地震对地球、大地、结构、室内物品的影响；观看日本E-Defense振动台的足尺结构试验录像，细致观察结构在地震作用下的振动、变形以及破坏情况。然后，利用实验室中模拟地震振动台真实再现地震过程，让学生如身临其境般感受地震，以及让学生观看结构或结构构件的静力推覆试验，了解结构抗震试验的基本情况。通过上述途径让学生全面了解地震、认识结构在地震下破坏情况，增强学生对于抗震知识的兴趣和好奇心，以便带着问题在课堂上学习抗震知识。

三、结语

抗震设计论文篇5

关键词：桥梁结构；抗震；设计理论；综述

中图分类号：K928文献标识码：A

桥梁是生命线工程的重要组成部分，是交通运输的枢纽工程，在抗震救灾中处于极其重要的地位。因此，如何提高桥梁的抗震能力，使桥梁在地震时能起到安全疏散、避难的作用，地震后确保抗震救灾重建家园的交通需要，是桥梁工程中的重要研究课题。中国的桥梁抗震的发展远远落后与其它西方国家。在参考国内外桥梁抗震的主要设计思想与方法后，笔者主要介绍了震害形式的和抗震理论的发展。

1.桥梁主要的震害形式

1.1上部结构震害

桥梁上部结构震害按照产生原因的不同，可以分为结构震害、碰撞震害和位移震害。其中最常见的是移位，最严重的是落梁。桥梁碰撞震害包括：桥面伸缩缝位置混凝土裂缝及压碎变形，混凝土伸缩缝位置护栏混凝土撞损。桥梁位移震害主要表现为上部结构的纵向位移、横向位移以及扭转。一般来说，设置伸缩缝的地方比较容易发生位移震害。

1.2支座震害

支座的破坏形式主要表现为支座的位移，锚固螺栓拔出、剪断，活动支座脱落，以及支座本身构造上的破坏等。在汶川地震中，桥梁支座损坏较多，支座存在位移，剪切变形，鼓包等震害。这是因为汶川的中小跨度梁桥一般均采用板式橡胶支座，支座与墩台和粱体间无连接措施，地震中出现了梁体与支座间的相对滑动。

1.3下部结构和基础震害

汶川地震中大量桥梁盖梁抗震挡块（剪力键）的剪断或剪裂现象较为普遍。桥台的震害一般比桥墩多，由于地基土液化，使桥台向河心滑移，下沉，倾斜等；由于台背动土压力，使桥台倾斜，倾倒，台身断裂等。桥墩的震害主要是墩身下沉，倾斜及倾倒和墩身开裂，切断等。基础的震害主要表现是基础的整体移动倾斜，下沉或桩身或沉井的开裂或断裂。

2.桥梁抗震设计理论的发展

2.1一阶段抗震设计思想（基于强度抗震设计方法）

我国《公路工程抗震设计规范》（1989）和美国AASHTO（2005）等规范对于规则桥梁的抗震设计和验算均采用基于强度的抗震设计方法。其主要的设计过程为：首先，计算结构的自振周期T0，并根据弹性加速度反应谱计算结构的弹性地震力Fe0；然后，考虑结构进入塑性状态后与弹性工作状态的差别采用一个强度折减系数R（我国采综合影响系数Cz）对弹性地震力进行折减，得到结构的设计地震力Fd0；最后，取结构的屈服力与设计地震力相等，并据此来进行结构的配筋设计。

2.2基于强度的抗震设计方法的局限性

从以上可以看出，在基于强度抗震设计方法中，仅体现了结构对强度的要求，但没有明确提出结构的设计目标。基于强度的抗震设计过程和强度折减系数的取值具有较大的模糊性，这主要表现在以下几方面：

1）基于强度设计理论需首先确定结构的自振周期，结构的自振周期与结构的初始刚度直接相关，一般在进行桥梁的抗震设计时，取墩柱的毛截面刚度作为截面的弹性刚度或者通过采用一个常系数对毛截面刚度进行折减来考虑混凝土开裂的影响。这种方法，实际上隐含假定截面的刚度是与强度互不相关的。

2）影响结构的位移延性能力的因素很多，但由结构位移延性能力所确定的强度折减系数非常模糊。对桥墩，结构的位移延性能力不仅与墩底截面的轴压比、配箍率有关，而且还要受到墩柱本身的形状比L/D基础变形和橡胶支座柔性等因素的影响。

3）在基于强度抗震设计方法中，没有明确提出结构的设计目标，在设计过程中又仅体现了结构对强度的要求，从而容易造成工程技术人员偏重于保证结构的强度而忽略了对变形的要求。基于强度抗震设计方法存在的这些局限性，使得工程技术人员很难对结构的抗震性能进行有效地把握和控制，不利于实现基于性能的抗震设计思想。

2.3基于性能抗震设计

2.3.1发展概况

在抗震设防的早期阶段，抗震设防是以单一设防水准，采用基于强度设计方法来保证结构安全为标准的。1989年美国的洛马・普里埃塔（LomaPrieta）地震（M7.0）虽然都是中等震级的地震，但却造成了极为惨重的经济损失。基于对上述问题的深刻反思，引发了地震工程界对设防水准、结构安全和经济性之间合理关系的重新认识，美国学者于20世纪90年代初提出了基于性能的抗震设计思想。

基于性能的抗震设计理论以结构抗震性能分析为基础，针对每一种抗震作用水准，将结构的抗震性能划分成不同等级，设计者根据结构的用途，业主、使用者及邻居的特殊要求，采用合理的抗震性能目标和合适的结构抗震措施进行设计，使结构在各种水准地震作用下的破坏损失，能为业主选择和承受，通过对工程项目进行生命周期的费效分析后达到一种安全可靠和经济合理的优化平衡。

2.3.2基于性能抗震设计的目的

基于性能的抗震设计的目的是将所设计的结构在指定强度地震下的破损状态及其造成的经济损失、人员伤亡等控制在预期的目标范围内，使结构震后的功能得以延续、维持。其中，基于性能的抗震设计方法是性能设计理论的重要内容，近年来国内外不少学者对此进行深入研究。

2.3.3基于性能抗震设计的方法

基于性能的抗震设计方法主要有承载能力设计方法、直接基于位移进行抗震设计方法、能量设计法。（此方法最先运用于建筑结构上，可以作为桥梁结构的一种参考）

2.3.4基于性能抗震设计的特点

与基于强度的抗震设计思想相比，基于性能的抗震设计思想主要有以下几个特点：

1）性能目标的多级性，即在不同的地震设防水准下，结构应满足不同等级的性能要求；对重要的结构，其性能目标要高于一般结构。

2）性能目标的可选性。在基于性能的抗震设计中，可以在满足规范的前提下，根据结构的用途及业主、使用者等的特殊要求，由工程师同业主、使用者共同研究制订结构的性能目标。

3）结构抗震性能的可控制性。在基于性能抗震设计中，在设计初始就明确结构的性能目标，并且使通过设计，使结构在各级地震作用的反应能够达到预先确定的性能目标，因而结构的抗震性能是可以预测和控制的。

3结语

中国桥梁结构抗震规范现在经历一个由基于强度抗震思想过渡到基于性能抗震思想的过渡阶段。在这关键的过渡时期，设计人员应该逐步适应基于性能的设计方法。并且应该对抗震设防水准进行比较清晰的规定，还应该对性能有合理的指标来规范（特别是在基本地震作用情况下）。

对桥梁结构抗震设计，还应该同样重视延性设计（即加强构造措施）。以此来消除或者减弱计算结果与实际情况的误差。

通过对桥梁地震灾害的研究，当前引起地震灾害主要原因是由落梁，引起落梁原因是墩梁相对位移过大，限制相对位移过大措施有：加长支撑面，纵向设计连接装置，横向设置挡块（横挡纵联）。

参考文献（References）：

[1]卓卫东，范立础.从震害教训中反思我国桥梁抗震现状[D].福州：福州大学，1999.

[2]程耿东，李刚.基于功能的结构抗震设计中一些问题的讨论[D].大连：大连理工大学，2000.

[3]范立础，王君杰.桥梁抗震设计规范的现状与发展趋势[D].上海：同济大学，2001.

[4]梁兴文.结构抗震性能设计理论与方法[M]北京：科学出版社.2011：41-44.

[5]小谷俊介.日本基于性能结构抗震设计方法的发展[D].东京：日本东京大学，2000.

[6]王亚勇.汶川地震建筑震害启示抗震概念设计[D].北京：中国建筑科学研究院，2008.

[7]王亚勇.我国2000年工程抗震设计模式规范基本问题研究综述[D].北京：中国建筑科学研究院，2000.

[8]刘勇生.桥梁结构抗震研究的文献综述[D].北京：国家地震局.

[9]李建中，管仲国.基于性能桥梁抗震设计理论发展[D].上海：同济大学，2011.

[10]陈虎.桥梁抗震概念设计[D].武汉：武汉理工大学，2004.

[11]孙俊，刘铮，刘永芳.工程结构基于性能的抗震设计方法研究[D].昆明：昆明理工大学，2005.

[12]周定松，吕西林，蒋欢军.钢筋混凝土框架结构基于性能的抗震设计方法[D].成都：中国建筑西南设计研究院，2005.

[13]刘艳辉，赵世春.城市高架桥抗震性能水准的量化[D].成都：西南交通大学，2010.

[14]欧进萍，吴斌.耗能减振结构的抗震设计方法[D].哈尔滨：哈尔滨建筑大学，1998.

[15]朱唏，江辉.桥梁墩柱基于性能的抗震设计方法[D].北京：北京交通大学，2009.

抗震设计论文篇6

关键词：地震理论、建筑抗震设计

中图分类号：U452文献标识码：A

我国的城市化建设非常迅速且规模巨大，人们大量涌入城市成为其中的一员。地震作为一种破坏性很强的自然灾害，对建筑结构安全的影响尤其重大，也直接关系到每个人的安全。本文在这里就建筑结构抗震设计作一概述，使人们对抗震设计有一个初步而又清晰的认识。

地震理论概述

我国处于世界两大地震带，东部的环太平洋地震带和西部、西南部的欧亚地震带之间，据统计我国大陆地震约占世界大陆地震的三分之一。因此我国是一个多震国家。建筑的抗震设计非常重要。

地震多发生在距地表几十公里内的地壳层和地幔层的上部。按成因地震可分为四种类型：构造地震、火山地震、冲击地震、诱发地震。其中构造地震占绝大多数。地震的破坏程度与震级、震源深度都有关系。震级是地震发生强度的一种度量，地震越强，震级就越大。震级相差一级，能量相差约30倍。地震震级和地震烈度不同，震级代表地震本身强弱，烈度表示同一次地震在地震波及的各个地点所造成的影响程度，它与震源深度、震中距、方位角、地质构造以及土壤性质等因素有关。地震烈度是在没有仪器记录的情况下，凭地震时人们的感觉或地震后工程建筑物破坏程度、地表的变化状况而定的一种宏观尺度。一般来说震级越大、震源越浅、震中距越近，地震烈度越大。宏观的地震烈度加上各国抗震规范规定的与之相应的地震加速度，就成为指导抗震设计的依据。

二、建筑抗震理论分析的进程

1、拟静力理论。拟静力理论是20世纪10~40年展起来的一种理论，它在估计地震对结构的作用时，仅假定结构为刚性，地震力水平作用在结构或构件的质量中心上。地震力的大小相当于结构的重量乘以一个比例常数(地震系数)。

2、反应谱理论。反应谱理论是在20世纪40~60年展起来的，它以强地震动加速度观测记录的增多和对地震地面运动特性的进一步了解，以及结构动力反应特性的研究为基础。是美国的一些研究学者对地震动加速度记录的特性进行分析后取得的一个重要成果。

3、动力理论。动力理论是20世纪70－80年代广为应用的地震动力理论。它的发展基于60年代以来电子计算机技术和试验技术的发展，以及人们对各类结构在地震作用下的线性与非线性反应过程有了较多的了解。同时随着强震观测台站的不断增多，各种受损结构的地震反应记录也不断增多。进一步动力理论也称地震时程分析理论，它把地震作为一个时间过程，选择有代表性的地震动加速度时程作为地震动输入，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，从而完成建筑抗震设计工作。

三、建筑抗震设计

（一）建筑的抗震措施

在建筑的抗震设计中，除要考虑概念设计、结构构件抗震验算外，历次地震后人们在限制建筑高度，提高结构延性(限制结构类型和结构材料使用)等方面总结的抗震经验一直是各国规范重视的问题。当前，在抗震设计中，从概念设计，抗震验算及构造措施等三方面入手。在将抗震与消震(结构延性)结合的基础上，建立计算地震力与结构延性要求相互影响的双重设计指标和方法，直至进一步通过一些结构措施(隔震措施，消能减震措施)来减震，即减小结构上的地震作用。使得建筑在地震中有良好而经济的抗震性能，是当代抗震设计发展的方向。而且，强柱弱梁，强剪弱弯和强节点弱构件等要求在提高结构延性方面的作用已得到普遍的认可。

（二）建筑的抗震设计理念

我国《建筑抗震规范》（GB50011-2010）对建筑的抗震设计提出“三水准、两阶段”的要求。“三水准”即“小震不坏，中震可修，大震不倒”。当遭遇第一设防烈度地震即低于本地区抗震设防烈度的多遇地震时，结构处于弹性变形阶段，建筑物处于正常使用状态。建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用。因此，要求建筑结构满足多遇地震作用下的承载力极限状态验算，要求建筑的弹性变形不超过规定的弹性变形限值。当遭遇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，建筑物可能出现一定程度的破坏。但经一般修理或不需修理仍可继续使用。因此，要求结构具有相当的延性能力（变形能力）不发生不可修复的脆性破坏。当遭遇第三设防烈度地震即高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震时，结构虽然破坏较重，但结构的非弹性变形离结构的倒塌尚有一段距离。不致倒塌或者发生危及生命的严重破坏，从而保障了人员的安全。因此，要求建筑具有足够的变形能力，其弹塑性变形不超过规定的弹塑性变形限值。

三个水准烈度的地震作用水平，按三个不同超越概率（或重现期）来区分的：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1642－2475年，平均约为2000年。实际应用上，多遇地震烈度可取比基本地震约低1度多，罕遇地震烈度比基本地震约高1度。

对建筑抗震的三个水准设防要求，是通过“两阶段”设计来实现的。其方法步骤如下：第一阶段：第一步采用与第一水准烈度相应的地震动参数，先计算出结构在弹性状态下的地震作用效应，与风、重力荷载效应组合，并引入承载力抗震调整系数，进行构件截面设计，从而满足第一水准的强度要求；第二步是采用同一地震动参数计算出结构的层间位移角，使其不超过抗震规范所规定的限值；同时采用相应的抗震构造措施，保证结构具有足够的延性、变形能力和塑性耗能能力，从而自动满足第二水准的变形要求。第二阶段：采用与第三水准相对应的地震动参数，计算出结构（特别是薄弱楼层）的弹塑性层间位移角，使之小于抗震规范的限值。并采用必要的抗震构造措施，从而满足第三水准的防倒塌要求。

（三）建筑的抗震设计方法

我国的《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）对各类建筑结构的抗震计算应采用的方法作了以下规定：1、高度不超过40m，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。2、除1款外的建筑结构，宜采用振型分解反应谱法。3、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，当取3组加速度时程曲线输入时，计算结构宜取时程法的包络值和振型分解反应谱法的较大值；当取7组及7组以上时程曲线时，可取时程法的平均值和振型分解反应谱法的较大值。

总之，建筑的抗震设计是一个浩大而复杂的问题，也是关系到每个人切身安全的问题。本文就其作一概述，希望对人们对建筑抗震设计理解的加深有所帮助。

[1]建筑抗震设计规范

北京：中国建筑工业出版社

[2]高层建筑混凝土结构技术规程

北京：中国建筑工业出版社

[3]黄世敏杨沈.建筑震害与设计对策

北京：中国计划出版社

[4]赵西安.现代高层建筑结构设计【M】.