核心建筑工程師投稿論文建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計新政策技巧

　　在建筑設(shè)計中不僅要考慮到見著的美觀設(shè)計，還應(yīng)該考慮到建筑抗震性能以及對現(xiàn)在建筑工程的發(fā)展方面有所考慮，對于這些事項文章做了一些研究調(diào)查。本文選自：《吉林建筑大學學報》,《吉林建筑大學學報》辦刊嚴格遵寧黨和國家有關(guān)新聞出版的法律和規(guī)定，辦刊目的是為適應(yīng)社會經(jīng)濟、科學技術(shù)和教育發(fā)展的需要，堅持學報為教學、科研服務(wù)的辦刊宗旨和思想，進一步提高學報在信息化社會中的地位和作用，及時刊登本院師生的研究成果、學術(shù)論文，以及相關(guān)院校、企事業(yè)單位的符合我刊辦刊宗旨的稿件。

　　摘要：隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，基于性能的抗震設(shè)計雖然已經(jīng)取得了不錯的成果，但由于基于性能的抗震設(shè)計具有的復雜性以及人們在事物的認識上具有的局限性，我們在進行設(shè)計時，僅僅依靠計算得出的數(shù)據(jù)還不能為結(jié)構(gòu)的安全提供有效的保障。因此，細部構(gòu)造和結(jié)構(gòu)概念設(shè)計都是抗震性能化設(shè)計中不可或缺的構(gòu)成部分。所以，要將基于性能的抗震設(shè)計的理念與承載能力設(shè)計方法的優(yōu)點結(jié)合在一起。

　　關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu),抗震設(shè)計,建筑設(shè)計,建筑論文

　　一、確定抗震性能目標

　　一般來說，確定性能目標是基于性能的抗震設(shè)計中首要解決的問題，即應(yīng)該在限定的結(jié)構(gòu)破壞狀態(tài)下保持怎樣的水平，這種破壞狀態(tài)主要包括，結(jié)構(gòu)體系的耐久性、安全性、整體性以及適用性等各方面功能。通常，結(jié)構(gòu)的破壞狀態(tài)水平較高，就具有較強的安全性，但在一定程度上會增加建設(shè)成本;如果結(jié)構(gòu)的破壞狀態(tài)水平較低，雖可降低建設(shè)成本，但在一定程度上會導致使用風險增加，為人們的安全提供保障就較低。因此，在確定建筑結(jié)構(gòu)抗震性能目標時，通常采用“投資—效益”這個準則，也就是在對建筑的抗震性能進行設(shè)計時，針對破壞強度不同的地震，能夠?qū)�建筑物的破壞狀態(tài)進行有效的控制，從而體現(xiàn)不同建筑物的性能水平。采用此設(shè)計準則，在一定程度上能夠?qū)⒔ㄖ�物在使用周期�?nèi)所遭受的損失降低。一般地，降低工程造價，就會增加建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭受破壞的可能性，從而增加后期工程的修復和維修費用，所以存在一個最小費用值。由于發(fā)生地震以及后期維修費用的增加都具有不確定性，所以這筆費用也是可以變的。因此，在進行項目投資時，一定要充分考慮到各方面的因素，并將相對可靠的理論作為基于性能的抗震設(shè)計的基礎(chǔ)。

　　在上面的分析中，以不同等級地震所帶來的破壞程度作為依據(jù)來進行評價是整個問題的關(guān)鍵，由于地震具有隨機性的特點，對建筑結(jié)構(gòu)的破壞也存在著較大的差異性，結(jié)構(gòu)失效模式又具有復雜性，對于建筑結(jié)構(gòu)體系的可靠度還沒有一個明確的定義，并且，從當前的現(xiàn)狀來看，由于地震而導致的非結(jié)構(gòu)損失在一定程度上甚至超越了結(jié)構(gòu)損失，所以還比較難將這一理論運用在實際的工程設(shè)計中，還存在著較多的不確定因素。

　　二、基于性能的抗震設(shè)計方法探討

　　當前，國內(nèi)外都將基于性能的抗震設(shè)計方法作為重點研究對象，而學術(shù)界基本已就這種設(shè)計方法的目標和理念達成一定共識，國內(nèi)新一版的設(shè)計規(guī)范也對此開設(shè)了新的篇章闡述，作為綱領(lǐng)性的標準。但是，在實際的設(shè)計中，怎樣用好這一方法，還面臨著諸多的問題。下面主要探討一下典型的幾種設(shè)計方法。

　　(一)承載能力設(shè)計方法

　　從當前我國的抗震設(shè)計現(xiàn)狀看，這種方法是較常用的。對于經(jīng)常發(fā)生的地震，通過反應(yīng)譜將建筑的底部剪力計算出來，按照相應(yīng)的規(guī)則分配至結(jié)構(gòu)全高，并且和其它的荷載組合起來，然后進行結(jié)構(gòu)強度設(shè)計，使各部分的構(gòu)件都具備相應(yīng)的承載能力，最后通過變形驗算得出結(jié)論。一般來說，運用承載能力設(shè)計這種方法具有設(shè)計可靠、比較清晰的性能概念以及使用方便等優(yōu)點，能夠很好的實現(xiàn)預(yù)期性能目標。但這種方法也具有一定的缺點，比如，以彈性反應(yīng)為基礎(chǔ)，對于非彈性反應(yīng)的建筑就不能進行全面的計算。因此，新規(guī)范衍生出承載力按抗震等級調(diào)整地震效應(yīng)的設(shè)計值、不計抗震等級調(diào)整地震效應(yīng)的設(shè)計值、標準值、極限值的四種復核方法。

　　(二)抗震設(shè)計以位移為基礎(chǔ)

　　這種方法的結(jié)構(gòu)性能指標就是結(jié)構(gòu)位移，相比傳統(tǒng)的設(shè)計方法而言，將位移作為基礎(chǔ)的抗震設(shè)計方法實現(xiàn)了設(shè)計全過程的根本改變。這種方法與其它設(shè)計方法不同的地方主要是，將位移作為根本出發(fā)點，將層間位移和位移假設(shè)為控制建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的主要因素。將位移控制運用在設(shè)計過程中，并且利用對位移譜的設(shè)計計算出建筑結(jié)構(gòu)在發(fā)生位移時的有效周期，并得出結(jié)構(gòu)的基底剪力，進行結(jié)構(gòu)分析，進而對具體的配筋進行設(shè)計，用應(yīng)力來對完成后的設(shè)計進行驗算，如果出現(xiàn)不足的情況，修改時，應(yīng)該采用增大剛度的方法，而不能用增大強度的方法，并且將位移目標的基準作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件配置的依據(jù)。這種方法，充分考慮了抗震性能中位移的重要性，在剛開始進行設(shè)計時，就能夠了解結(jié)構(gòu)的性能水平，并且能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計和目標的統(tǒng)一，在性能設(shè)計理論中，是一種使用比較廣泛的方法。

　　(三)能量法

　　這種方法，主要是將破壞建筑結(jié)構(gòu)的原因假設(shè)為地震輸入的總能量，而內(nèi)部設(shè)施以及結(jié)構(gòu)遭受地震破壞的程度是由被結(jié)構(gòu)所消耗掉的能量和地震輸入的能量來共同決定的。這種方法所具有的優(yōu)點就是能夠?qū)�建筑結(jié)構(gòu)所具備的潛在破壞程度進行直接估計，對于結(jié)構(gòu)所具備的非線性和滯回特性的要求，都能夠滿足。除此之外，在結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置耗能元件，在一定程度上能夠?qū)�損失降到最低。當然，能量法也具有一定的缺點，那就是具備較多的不確定因素以及使用方法相對復雜。

　　三、混凝土結(jié)構(gòu)基于性能的抗震設(shè)計

　　1.對混凝土結(jié)構(gòu)目標性能水準進行明確的劃分，根據(jù)不同的要求分為多個水準，并且對量化指標進行細分和明確，而結(jié)構(gòu)性能水準不僅要考慮到工程施工階段的投資，還應(yīng)充分考慮到建筑使用階段可能會遭受到許多不確定因素的損失，比如地震等，通常可以采用全面考慮和可靠度理論來進行確定。

　　2.在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，一定要進一步加強設(shè)計控制，也就是在設(shè)計的過程中，一定要嚴格遵守結(jié)構(gòu)的規(guī)則性，對結(jié)構(gòu)體系進行合理的選擇，為結(jié)構(gòu)構(gòu)件和結(jié)構(gòu)的延性提供有效的保障。

　　3.在進行基于性能的混凝土抗震設(shè)計時，一定要考慮周全，要考慮到地震級別的不同對建筑損害程度的不同，將強度設(shè)計也分為多個等級，從而體現(xiàn)在建設(shè)初期的投資成本上。

　　4.在評估建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能時，可以將結(jié)構(gòu)的變形指標作為基本依據(jù)，對非建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件具備的性能水平和建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件遭受損傷的程度進行控制，以此作為未來建筑可能會因為地震而遭受損失的評估依據(jù)，得出結(jié)果之后，采用合理的方案，將建筑結(jié)構(gòu)在整個使用壽命期內(nèi)的花銷費用降到最低。這樣一來，就能讓整個設(shè)計具有準確有效、方便簡捷和定性定量的特點，有助于設(shè)計周期的縮短，提高工作效率，并且在一定程度上還能降低建設(shè)成本。