抗震设计方法(6篇)
抗震设计方法篇1
【关键词】建筑结构；抗震方法；对策
一、建筑结构抗震的理论分析
（一）建筑结构抗震规范
建筑结构抗震规范实际上是各国建筑抗震经验带有权威性的总结，是指导建筑抗震设计（包括结构动力计算，结构抗震措施以及地基抗震分析等主要内容）的法定性文件它既反映了各个国家经济与建设的时代水平，又反映了各个国家的具体抗震实践经验。它虽然受抗震有关科学理论的引导，向技术经济合理性的方向发展，但它更要有坚定的工程实践基础，把建筑工程的安全性放在首位，容不得半点冒险和不实。正是基于这种认识，现代规范中的条文有的被列为强制性条文，有的条文中用了“严禁，不得，不许，不宜”等体现不同程度限制性和“必须，应该，宜于，可以”等体现不同程度灵活性的用词。
（二）抗震设计的理论
1、拟静力理论。拟静力理论是20世纪发展起来的一种理论，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，是加理工学院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年广为应用的地震动力理论。它的发展除了基于60年代以来电子计算机技术和试验技术的发展外，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，从而完成抗震设计工作。
二、常用建筑结构设计抗震方法
（一）根据建筑结构基本构造来设计抗震
一般情况下，建筑采取的混凝土结构，是通过建筑钢筋砼构件的截面高宽比来限制取值，那么，建筑要求的最小配筋率，是由承重柱的轴压比来控制的。建筑的砖混结构，一般比较常见的构造方法有限制建筑房屋的整体高度与建筑的层数与层高；在建筑的横纵墙中来设置一些钢筋混凝，并且还要设置一些防震缝等等。在经过修订以后的建筑结构抗震设计的规范标准中要求增加一些具有强制性的条例，要突出建筑屋顶的楼、电梯，要求建筑构造柱应该延伸到建筑的顶部，并且要与建筑顶部圈的粱连接在一起，以此来拉结建筑的填充墙来加入总体建筑结构的承受力，并且对建筑结构自身的刚度有着比较大的作用，这个应该在抗震设计中加以充分的思考。
（二）根据建筑结构性能目标来设计抗震
建筑物在发生地震的时候有高度的安全性，是在抗震设计中应该具有的很大特点，所以建筑结构的抗震设计要求以将要建设建筑物的地区可能会大地震的烈度为基本的标准。而且还要以建筑自身以及建筑物得室内物品没有造成破坏为最终目标来确定建筑结构的一些抗震性能指标。建筑结构的一些非抗震的下部结构以及建筑结构的一些基础部位也需要有一定程度上的抗震能力，在发生大地震的时候建筑结构要基本保持在所能承受的弹性范围之内。另外，建筑结构的抗风性能是因为抗震的建筑水平所具有的刚度比较小而容易发生一些比较小的波动，这个应该思考那些因为发生的季节风等所带来的作用发生的影响。所以由于风压所产生的建筑水平振动很有可能会导致建筑的安全使用性能以及建筑抗震部分的耐久性能受到破坏。
（三）根据建筑场地和建筑规划来设计抗震
建筑结构要有好的抗震性，需要选择比较有稳定性的场地，这样会有比较好的基础。另外，具有抗震性的建筑需要有抗震层的设置，而且建筑结构的外部空间应该做包括邻栋间距、建筑外观等等的一些舒适感以及安全性能的角度来考虑。而且在进行建筑结构的场地规划的时候，也应该从适应建筑上部结构的位移等特点与性能方面的角度来考虑。建筑物在经过长时间的使用后，建筑结构的整体可能发生移动的范围之内不应该堆放一些障碍杂物。在建筑结构可能发生移动的范围之内一般来说会设置一些建筑的出口与入口，并且还要注意不能因此而使得人受到一些伤害，最好为了避免人或者车辆比较容易通过出入口，应该设置一些门墙或者指示标记等等。
三、强化建筑工程抗震措施的对策
（一）采用合理的结构形式
目前我国建筑常用结构形式有砖混结构、钢筋混凝土结构、钢筋混凝土组合结构、钢结构。可根据不同的地区，不同设防烈度选择不同的结构形式。钢筋混凝土本身具有柔性，因而这种结构的建筑物变形能力好，承载能力高，一般来说抗震能力也强。在确定结构方案时，应根据建筑使用功能要求和抗震要求进行合理选择。从抗震角度来说，结构的侧移度是选择结构体系时要考虑的重要因素，特别是对于高层建筑的设计，这一点起控制作用，随着多层和高层房屋高度的增加，结构在地震作用以及其他荷载作用下产生的水平位移迅速增大，要求结构的抗侧移刚度必须随之增大。而不同类型的钢筋混凝土结构体系，由于构件及其组成方式的不同和受力特点的不同，在抗侧移刚度方面有很大差别，他们具有各自不同的合理使用高度。因此，为了满足结构的抗侧移刚度要求，避免不合理的设计，应对不同类型的钢筋混凝土结构体系的房屋总高度分别给予不同的限制，这是确定结构的一个重要因素。
（二）切实提高设计质量
地震尤其是震级和烈度高地震，危害性非常大，建筑物的抗震性能就显得尤为重要。目前我国抗震设计的目标是“小震不坏，大震不倒”。目前我国建筑结构设计水平还很低，大量的建筑所采用的建筑方案不是很合理，导致结构方案无法合理布置，增加材料用量，带来两个恶果：―是造价升高；二是自重增加，导致地震作用加大，从而布置更多材料。其实，从建筑设计的角度出发，在正确的抗震理论指导下，依据合理的设计原则，同样可提高甚至保证建筑结构的安全可靠性。其原则包括：结构构件应具备足够大的承载能力；结构应具有足够大的刚度以减小地震作用下的扭转和位移；结构应具有足够大的延性和耗能能力，这一点对结构在强震作用下的安全性尤为重要。延性是指构件和结构屈服后，具有承载力不降低或基本不降低且有足够塑性变形能力的一种性能。延性大，说明塑性变形能力大，强度或承载力的降低缓慢，从而有足够大的能力吸收和耗散地震能量，避免结构倒塌。
抗震设计方法篇2
关键词：抗震设计底部框-剪结构设计方法
0引言
底部框剪多层砌体房屋在我国地震区一些中小城市的临街建筑中已被广泛采用，并有继续扩大使用的趋势。房屋底部采用大空间的框剪结构，可用作商场、餐厅或停车场等，上部采用砌体结构，可用作住宅、办公用房或宾馆客房。底部框剪多层砌体房屋由钢筋混凝土框架—抗震墙和上部砌体结构两种承重和抗侧力体系构成，底部刚度小于上部，是一种上刚下柔结构。但是，上刚下柔结构房屋，抗震性能总体上较差，历次地震中破坏十分严重，如美国的SanFernando的OliveView医疗中心，在1971年2月9日的地震中，主楼底层柱严重酥裂，钢筋压曲。南斯拉夫科普耶市十月街的一幢五层楼房，1963年地震后，上面各层几乎没有震害，而底层严重歪斜。
2008年5月12日我国汶川特大地震中，很多底框房屋倒塌，造成巨大的损失。同时，震害调查结果也表明，在7，8度区甚至在9度区，砖混结构房屋受轻微损坏，或者基本完好的例子也不少。因此，在合理的抗震设计、良好的施工质量的前提下，底部框架抗震墙砌体房屋是可以获得满意的抗震能力的。本文将从房屋结构设计的角度对底部框架-抗震墙砌体房屋抗震设计方法的相关问题进行探索和研究。
1底部框剪多层砌体房屋的受力特点
底部框剪多层砌体房屋由钢筋混凝土框架—抗震墙和上部砌体结构两种承重和抗侧力体系构成，底部刚度小于上部，是一种上刚下柔结构。地震作用是一种惯性力，由于底部框剪多层砌体房屋层数较少，通常仅考虑其水平地震作用，因此结构这种“头重脚轻”的质量分布特征、及上刚下柔的刚度分布特点对房屋的抗震是不利的。研究表明，这种结构有两个较为薄弱的可能部位：一个是竖向刚度发生突变的第二层，此部位因变形超过极限容许变形值而发生破坏；另一个是底层，此部位由于承受较大的竖向荷载和地震作用，框架柱一般可能沿斜截面出现剪切开裂，发生脆性破坏，特别是P-Δ效应更可能使破坏加剧。因此，在结构设计上要有针对性在底部两层合理地设置抗震墙，以增强底部的抗侧移刚度是至关重要的。
抗震设计分为概念设计和计算设计。在底部框剪多层砌体房屋的设计中应结合此类房屋的受力特点在概念设计、地震作用分析计算、构造措施等多个方面综合考虑，才能获得良好的房屋抗震效果。
2概念设计中的关键问题
概念设计通过正确地解决总体方案、材料使用和细部构造，以达到合理抗震设计的目的。实践证明，由于地震及地震效应的不确定性和复杂性，以及计算模型和实际情况的差异，不能仅依赖计算设计，结构抗震性能的决定因素首先取决于良好的概念设计。对于底部框剪多层砌体房屋，进行概念设计和构造设计时，应特别注意以下问题：
2.1规则均匀的原则建筑的平、立面布置规则，对称，质量和刚度变化均匀避免楼层错层，楼层的高度应满足表1中的限值。为了避免薄弱底层因过度的变形(或应变)集中而发生严重破坏或倒塌，底层不宜采用纯框架结构，应该结合底层的平面布置，沿房屋的纵向和横向，对称、均匀地布置一定数量的抗震墙，使第二层与底层的纵、横向侧移刚度比，均不大于3。
2.2传力简单明确简单抗震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，应具备必要的承载能力、良好的变形能力和耗能能力，宜综合考虑结构体系的实际刚度和强度分布，避免因局部削弱或突变而形成薄弱部位，避免产生过大的应力集中或塑性变形集中。
2.3多道抗震设防设置多道防线，避免因部分结构或构件失效而导致整个体系丧失抗震能力或丧失对重力的承载能力；框架的抗侧移刚度远小于抗震墙的侧移刚度，因此在底部设置的抗震墙是第一道抗震防线，框架则作为第二道抗震防线，这样组成双重抗震防线。底部应采用全框架形式，沿纵、横两个方向对称布置一定数量的抗震墙，抗震墙宜布置在或靠近外墙处，以获得最大抗扭刚度。抗震墙的距离要符合新《规范》的规定，即6度时小于等于21m，7度时小于等于18m，8度时小于等于15m，以满足楼盖对传递水平地震力所需的刚度要求，嵌砌于框架之中的配筋砌块砌体墙具有较强的抗震能力。
2.4抗震结构构件应力求避免脆性破坏。对砌体结构宜采用钢筋混凝土圈梁和构造柱、芯柱、配筋砌体或钢筋混凝土和砌体组合柱；对钢筋混凝土构件，应通过合理的截面选择、配筋和构造措施，避免剪切破坏先于弯曲破坏、混凝土受压破坏先于钢筋屈服、钢筋锚固破坏先于构件破坏。
3计算设计中的两个关键
3.1水平地震剪力计算计算底部框剪多层砌体房屋的地震剪力时，当高度小于40m时，采用底部剪力法计算水平地震作用力，房屋高度超过40m时，采用振型分解法计算水平地震作用力。对底部纵向和横向地震剪力设计值，需根据侧移刚度比值的大小乘以1.2~1.5的增大系数。
在房屋极限承载能力的计算时，底部框架—抗震墙的抗震等级按设防烈度确定，6，7，8度时分别按三、二、一级采用。
3.2侧移刚度比底部框架—抗震墙的侧移刚度小于上部砌体部分的侧移刚度，才能保证这种房屋结构的薄弱层不致向上部转移，从而充分利用底部框架—抗震墙的耗能作用。参考已有的研究成果，在设计计算中应注意做到底层与底部第二层侧移刚度应接近；第三层与第二层侧移刚度比，6，7度时不应大于2.0，8度时不应大于1.5，且均不小于1.0。
4结语
底部框剪多层砌体房屋在结构体系上具有头重脚轻、上刚下柔的质量和刚度分布特点。文中的分析表明，在底部框剪多层砌体房屋抗震设计中，应保证结构规则均匀、传力途径简单明确、设置多道可靠的抗震防线。抗震计算分析要选择合理的分析计算方法，同时注意侧移刚度比对结构抗震的影响。文中对以上问题均作了较详细的分析，同时建议了部分参数的取值，这些可为工程实践提供必要的参考。
参考文献
[1]中华人民共和国国家标准.建筑抗震设计规范(GB50011-2001).京.中国建筑工业出版社.2002.26-81.266-278．
抗震设计方法篇3
关键词：桥梁工程；抗震设计；注意问题
1、桥梁抗震设计的基本原则
1.1严格选择桥梁建设地点，综合评估建设地安全指数
一般桥梁建设第一步就是要选择桥梁建设的地点，桥址的选择主要有以下几方面：一、要参照地震区划图，依据地震发生概率和震级来进行初步的判断和分析，选择一些不易发生地震或者在发生地震的时候不易受到影响的相对比较安全的区域；二、要结合区域地形地势，选择便于施工，并有利于人员以及财产在发生地震灾害时疏散和转移的区域；三、要充分考虑区域地质情况，尽量选择持力层较好的区域，避免地震时土质松软导致抗震失效。
1.2注重桥梁整体性设计，严格执行规范要求
一个良好的整体性桥梁设计可以增强桥梁的刚度，在地震发生时减少零碎的掉落。在进行桥梁设计的时候，不管是平面设计还是立面设计都要尽量遵守基本的科学规律，使用科学的几何尺寸，桥梁的刚度和材料的使用都必须要符合规范要求，从而来避免突然发生一些严重的物理性或者化学性变化。在进行结构设计时，桥梁的上部结构尽可能地采用连续结构。
2、桥梁抗震设计方法相关问题
2.1桥梁抗震概念设计。抗震概念设计是指根据地震灾害和工程经验等获得的基本设计原则和设计思想，正确地解决结构总体方案、材料使用和细部构造，以达到合理抗震设计的目的。合理抗震设计，要求设计出来的结构，在强度、刚度和延性等指标上有最佳的组合，使结构能够经济地实现抗震设防的目标。应当指出，强调概念设计重要，并非不重视数值计算，而是为了给抗震计算创造出有利条件，使计算分析结果更能反映地震时结构反应的实际情况。桥梁抗震概念设计阶段的主要任务是选择良好的抗震结构体系，主要根据桥梁结构抗震设计的一般要求进行。对于采用延性抗震概念设计的桥梁，还包括延性类型选择和塑性耗能机制选择。
2.2桥梁延性抗震设计。目前延性抗震验算所采用的破坏准则主要有：强度破坏准则、变形破坏准则、能量破坏准则、基于低周疲劳特征的破坏准则以及用最大变形和滞回耗能来表达的双重指标破坏准则等。Housner在对悬臂式单质点系统的非线性地震反应进行分析后，将其破坏机理总结为：在形成完全的塑性反应之前，出现某种程度的塑性应变，由此而消耗的能量自然的构成结构等效粘滞阻尼的一部分；当完全进入塑性变形后，产生塑性漂移，并在单方向发展直到倒塌发生。他认为塑性反应阶段，保证结构不破坏的条件是让其保有足够的耗能能力。
2.3地震响应分析及设计方法的改变。随着人们对地震动和结构动力特性理解的加深，目前已经发展了多种抗震设计理论和地震响应的分析设计方法。从地震动的振幅、频谱和持时三要素来看，抗震设计的静力理论只考虑了高频振动振幅的最大值；反应谱理论虽考虑了振幅和频谱，但持时则始终未能得到明确的反映；动力理论不但考虑了地震动的持时，而且还考虑了地震动中反应谱不能概括的其他特性。
从组成结构抗震设计理论的四个方面内容（输入地震动、结构和构件的动力模型，一实用的地震反应分析方法，以及设计原则）来看，静力理论对四个方面都做了极大的简化，反应谱理论也做了较大的简化，而动力理论则有比较全面的考虑：动力理论的输入地震动要求给出符合场地情况的、具有概率含义的加速度时间函数，对于复杂结构要求给出三个分量及其空间相关性；结构和构件的动力模型更为接近实际，包括了非线性特性；地震反应分析方法考虑了结构反应的全过程，包括变形和能量损耗的积累；设计原则考虑到多种使用状态和安全的概率保证。
2.4多阶段设计方法。随着对地震产生机理、地震动特性以及地震作用下各类结构动力特性、破坏机理、构件能力研究认识的加深以及对结构在不同发生概率地震作用下预期性能目标的不同，促使结构设计在设计原则、设防水准等各个方面进行不断改进。由原来的单一设防水准一阶段设计逐渐改进为双水准或三水准两阶段设计、三阶段设计，以及多水准设防、多性能目标准则的基于结构性能的设计等。
但目前关于基于性能设计的含义及设计方法的具体应用还存在许多分歧和难点，要实现基于性能的抗震设计过程，目前仍需要在以下一些方面进行大量的研究：①不同场地、不同超越概率设计地震的确定；②性能目标―性能水平的定量描述，大多数情况下，性能目标的描述是借助于一些定性的术语给出的，如“倒塌”、“生命安全”、“维持一定的使用功能”、“完全保持正常使用功能”等，但用于工程设计时，工程人员需要的是可用于设计的由工程术语明确表达的性能指标，如强度、变形、延性等，而这两者之间的对应关系，目前还没有得到很好的解决，仍需进行大量的研究；③在设计和性能校核过程中，涉及需求计算与能力计算的各个方面，目前仍有许多方面值得研究，如不同设计阶段所适宜采用的分析方法和与之相协调的分析模型的建立、不同性能水平下结构构件、附属物以及整个结构体系各力学参数的定量计算等。
3、桥梁抗震设计需要注意的问题
3.1针对桥梁抗震性设计的基本参数的选择需要谨慎认真
当前我国桥梁抗震设计的关键参数有3个，分别是桥梁结构的强度、桥梁的刚度以及桥梁本身的延展性，因为在进行桥梁设计的时候，结构只有具有足够的强度才能够抵抗地震时产生的巨大的震力和破坏力，才能部倒塌陷落，因为桥梁的结构在必须要具有足够的弹性，才能在地震反应时有足够的延展性能，才能不被拉坏或者发生断裂，所以只有严格的选择桥梁的基本参数，在设计桥梁的时候就能够保证桥梁基本的抗震性能，必须要在设计之前进行正确可靠的计算，对于桥梁的结构要有非常清晰的认识，才能防止桥梁在地震侧向力作用下发生严重的变形，所以需要进行抗震参数的选择，并且进行基本的规划，才能保证桥梁的抗震性能。
3.2注重桥梁设计的实用性以及稳固性
地震是自然灾害中毁灭性非常强的一种，在发生的时候虽然有征兆，但是却很难进行提前的预防，并且一旦发生就会造成非常大的损失，是一种比较严重的自然灾害，并且非常有爆发力，会在一瞬间爆发，具有突发性，虽然地震的危害非常大，但是地震发生时持续的时间却非常的短，最长的也不过几分钟，一般的只有短短的几十秒，所以一旦地震发生就很难进行逃离，没有足够的逃生时间，因此会造成非常巨大的损失，一旦发生，几乎没有救援的可能性，只能在震后进行补救，所以地震被认为是有史以来严重危害人类的大灾害。在其他自然灾害发生的时候，有可能是指损失一定的财产，但是地震不是如此，地震发生后就会造成财产以及无数生命的损失。
3.3注意桥梁的刚度和延展性能的结合，综合各种条件设计性能卓越的桥梁
在进行桥梁设计的时候，桥梁的刚度不能太大，如果刚度的变化太大那么桥梁就会容易发生断裂，所以在刚度有所保证的前提下，要注重桥梁的延展性的设计，因为一旦发生地震，桥梁就会发生左右前后不一的晃动，只有具备良好的延展性，才能不在晃动的时候发生断裂，所以必须要保证桥梁的刚度和延展性是相互协调的。
抗震设计方法篇4
关键词：抗震概念设计；底部剪力法；振型分解法；时程分析法；抗震措施
一、建筑抗震概念设计
“建筑抗震概念设计”是对建筑结构总体进行布置并确定各个细部构造的过程，它是根据地震灾害以及工程经验等所形成的基本设计思想和设计原则。地震动是一种随机振动，具有复杂性和不确定性，因此，抗震问题不能完全依赖计算结果。而是应该立足于工程抗震基本理论和长期工程抗震经验总结的工程抗震基本概念来优化设计。
抗震概念设计主要有如下几点：
（一）尽量避开对建筑抗震不利的地段，选择对建筑抗震有利的地段；
（二）建筑的体型尽量做到简单、质量、对称、和刚度变化均匀；
（三）抗震结构体系，必须符合下面的要求：
1.必须具有合理的地震作用传递途径和明确的计算简图；
2.设置多道抗震防线，避免因构件破坏或部分结构而导致整个体系丧失对重力荷载的能力或抗震能力；
3.刚度和强度务必做到合理化，避免因突变或局部削弱形成薄弱部位，产生过大的塑性变形集中或应力集中；对可能出现的薄弱部位，应采取具体提高抗震能力的措施。
（四）抗震结构的各类构件必须具备变形能力和强度；
（五）抗震结构的各类构件之间应注意连接的可靠性；
（六）合理设置非结构构件。概念设计的主要原则是在总体上把握抗震设计，对由于地震作用及结构地震反应的复杂性而造成抗震计算不准确的不足进行弥补。同时还应当明确指出，强调抗震概念设计虽然重要，并不是不重视“数值计算”设计，目的是为抗震计算创造有利条件，使计算得出的分析结果更能准确反映地震时结构反应的实际情况。
二、建筑结构抗震的分析方法
（一）底部剪力法
凡是能看作广义单自由度体系的建筑物，均可用底部剪力法来确定水平地震作用。《建筑抗震设计规范》(GB5001l-2010)规定，对于高度不超过40m、以剪切变形为主，并且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构均可用底部剪力法。
采用底部剪力法来确定结构地震效应的计算步骤是：
（1）可采用经验公式、能量法、顶点位移法等来定结构的基本周期；（2）据场地的基本烈度、近震或远震、场地类别、结构基本周期得出地震影响系数；（3）计算出结构底部截面的水平地震力；（4）按照反应结构变形形状的地震作用倒三角形分布规律或倒三角形加顶部集中力的规律，计算出各屋盖或楼层高度处的水平地震作用；（5）计算结构各杆件截面的地震剪力和弯矩；（6）与相应的静力荷载效应组合，进行结构的抗震强度验算。
（二）振型分解反应谱法
1.振型分解反应谱的基础是单自由度体系反应谱理论，多自由度体系地震反应的计算方法通常采用振型分解原理来解决。它考虑结构的动力特性较全面，除了特别不规则和不均匀的建筑外，都能给出很满意的结果；而且计算过程简单，因而成为当前计算较复杂结构地震反应的常用方法。
振型分解法的计算方法：多质点体系中质点i以几何坐标表示的位移采取以振型在质点i处的幅值为基底的广义坐标来描述，即：（i=1,2,3，…n）
由于这些振型构成了n个独立的位移模式，并可利用振型的正交特性，使以几何坐标描述多自由度体系振动方程组中相互耦联的方程式解耦而各自独立，即分解为n个独立的广义单自由度体系的振动方程，从而可以直接利用单自由度体系地震反应谱，分别计算出相应于各个振型的位移或加速度反应。然后，按照一定的遇合法则，进行振型地震反应的遇合，得多质点系的地震总反应。
2.振型分解反应谱法计算步骤
（1）据结构的动力特性，选择合理的力学模型以及相应的多质点系或多层刚片系计算简图；
（2）立无阻尼多质点体系的自由振动方程，即；
（3）形成多质点系的动力矩阵或，并求解其特征值和特征向量，从而得结构的各阶自振周期和振型（模态分析）；
（4）选取若干个周期，按照建筑物所在地区的基本烈度（近震或远震）和场地类别，查反应谱，得相应于前若干个振型的地震影响系数、、…
（5）计算出前若干个振型的振型参与系数、、…；
（6）分别计算出前若干个振型的体系各质点的地震作用Fji，即；
（7）分别计算出前若干个振型的结构地震变形或内力；
（8）按照一定的法则进行结构振型地震内力或变形的组合，得结构各构件的实际内力或变形。反应谱方法是一种拟静力方法，虽然能够同时考虑结构各频段振动的振幅最大值和频谱两个主要要素，但对于振动持时这一要素未能得到体现，震害调查表明，有些按反应谱理论设计的结构，在未超过设防烈度的地震中，也遭受到了严重的破坏，这充分说明了持时要素在设计中应该被考虑。此外反应谱方法忽略了地震作用的随机性，不能考虑结构在罕遇地震下逐步进入塑性时，因其周期、阻尼、振型等动力特性的改变，而导致结构中的内力重新分布这一现象。
（三）时程分析法
时程分析法分为弹塑性时程分析法和弹性时程分析法，如果在计算过程中刚度矩阵、阻尼矩阵保持不变则称为弹性时程分析法，如果在计算过程中刚度矩阵、阻尼矩阵随结构及其构件所处的变形状态，在不同时刻取不同的数值则称为弹塑性时程分析。时程分析法能在工程结构抗震设计中更加真实地描述结构地震反应，校对补充反应谱分析的误差与不足。在地震反应方程中，地面振动加速度是复杂的随机函数，同时在弹塑性反应中刚度矩阵与阻尼矩阵亦随时间变化，因此不可能求出解析解，只能采取数值分析法求解。常用的数值分析方法有线性加速度法、威尔逊Wilson-θ法、纽马克Newmark-β法等。
三、抗震措施要求
抗震措施主要是指内力调整和抗震构造措施这两个方面。内力调整主要包括强剪弱弯、强柱弱梁、调整底部内力等思路。为保证梁段塑性铰区不发生剪切破坏，需按“强剪弱弯”的设计原则，增大地震作用组合后的剪力设计值。为保证柱不先于梁发生破坏，就要求同一节点处上下端弯矩承载力大于梁两侧弯矩承载力，因此采用增大柱端弯矩设计的方法和梁相似，框架柱也要采用增大剪力设计值。对底层柱底截面，还需采用增大弯矩和剪力的方法，对角柱还应再继续放大。
抗震构造措施包括：最小截面尺寸限制，梁柱墙的最小最大配筋率的限制，梁端柱端箍筋加密区的布置，梁箍筋最小配筋率，核心区的配筋率限值，柱最小体积配筋率。对混凝土柱还应控制轴压比限制等措施保证抗震要求。
抗震设计方法篇5
关键词：抗震概念设计；抗震设计方法；基于位移；基于性能
前言
根据我国多次大型地震中房屋的损坏位置与程度分析中得出:科学合理的建筑结构设计方法是房屋抗震能力提高的制胜法宝。然而完整的建筑结构抗震设计方法不仅包括建筑结构抗震分析计算法，还应有抗震概念设计。
一、建筑抗震概念设计
地震是一种难以把握的随机振动，其自身的复杂性和不确定性对于准确预测房屋遭遇的参数和特性无非是现代建筑科技的挑战。抗震在结构分析方面仍存在许多不确定性因素，例如未充分考虑非弹性性质,空间结构作用和阻尼变化，材料实效等诸多因素，因此抗震设计不能完全依赖计算得到的结果。长期抗震经验总结的抗震工程基本概念和抗震工程的基本理论应是抗震问题的基本立足点，同时也是良好结构性能的决定因素。
1建筑场地的选择
地震中经常出现的“轻灾区有重灾，重灾区有轻灾的现象，就是由于地震对房屋的破坏不只是在结构上还有对房屋周围场地条件的破坏。例如地基土的不均匀沉陷滑坡，粉土沙土液化，地表的错动与地裂。
抗震设防区的建筑工程场地选择应遵循以下几点原则:
1.1密实均匀的中硬场地土和开阔平坦的坚硬场地土是建筑抗震有利地段的最好选择。
1.2避开对建筑抗震的不利地段，例如突出的山嘴高耸孤立的山丘河岸和边坡边缘采矿区软弱场地土非岩质陡坡，在平面分布分布上岩性状态成因明显不均匀的场地土。
1.3不在地震时可能发生崩塌滑坡地陷地裂泥石流等地段和发震断裂带上建造房屋。
2建筑体型的设计
力求建筑的体型要对称简单规则刚度和质量变化均匀。
3抗震结构体系应遵循的原则
3.1采用多道抗震防护线，以防因部分结构或构件的损坏而导致整个抗震体系丧失对重力荷载的承载能力或丧失抗震能力。
3.2抗震结构应具有合理的强度和刚度分布，避免因局部削弱产生应力集中或是塑性变形集中，以防结构薄弱部位的出现。
4建筑结构构件设置
建筑结构各种构件应有良好的连接，各类构件具备必要的强度和变形能力
5非结构构件设置
合理设置非结构构件诸如隔墙填充墙维护墙。
二抗震结构设计方法
1基于位移的抗震设计方法
基于位移的抗震设计方法是以位移为前提的设计方法。它是在不同强度地震作用下，以位移响应为主要目标进行结构设计，从而使结构达到预期设定的性能和功能。它应包括构件截面承载力计算，构件截面变形能力设计等。基于位移的抗震设计具有以下优点
(1)首先能够满足多层次抗震要求。它通过不同的功能要求，设计出不同位移情况下的结构的强度和刚度
（2）基于位移的结构的设计是以目标位移为基准的，所以对破坏时结构的破坏状态有着确定的认识。
(3)不必考虑结构的非线性性质。弹性结构下的设计方法可以直接引用，可用线性系统代替原有结构。
(4)位移法同传统的设计过程相比可直接获得结构抗震要求所需要的截面参数。
集于众多优点于一身的位移法得到了越来越多的青睐，也广泛地应用于抗震设计理念。基于位移的抗震设计方法大致包括三个方法：能力谱方法控制延性的抗震设计方法直接基于位移的抗震设计方法。
1.1能力谱法
能力谱法按照对结构延性需求将规范设计的反离谱折减后转换为反应加速度¬―位移关系的需求谱。并且根据对静力弹塑性分析得到的力和位移关系曲线转换成等效单自由度体系加速度―位移关系能力谱。最后通过将能力谱和需求谱放在统一坐标系，可以分析评价结构的抗震性能。能力谱法的基本内容基本包括以下四个方面：
1.1.1以多自由度体系和单自由度的转换关系为依据，从而建立结构的等效单自由度体系。
1.1.2通过对分析研究结构的静力弹塑性得出结构基底剪力。
1.1.3在同一个坐标系下把能力曲线与需求曲线比较，如果能力曲线不与任何一条需求曲线相交，则得出建筑结构不满足抗震要求。如果两者相交，则可以通过运用插值图解法计算出二者的交点，寻求二者交点的对应阻尼比。该点确定了在设计反应谱作用下单自由度体系下最大反应和先对阻尼，因而可计算结构延性。
1.2控制延性的抗震设计方法
控制延性的抗震设计方法就是通过考察结构屈服以后的整个反应过程进而研究构件和结构的延性问题。
控制延性抗震设计方法主要包涵以下几个方面：
（1）分析计算出在小震下结构的承载力，并且运算出截面内力和配筋。
（2）依据大地震和经验度计算选定的截面和配筋，得到结构的实际强度，求出结构整体所需要的位移延性系数。
（3）通过研究结构位移延性系数与结构体系的塑形变化机制来确立构件的延性需求，进而运算出临界截面所需的曲率延性系数。
(4)最后的截面的延性设计依据箍筋的确立进行。
1.3直接基于位移的抗震设计方法
直接基于位移的抗震设计方法，即直接以位移作为设计参数，根据不同地震设防水准，确立相应的目标位移。并且通过进一步的设计，使结构在制定地震强度下达到预先的目标位移，因而有效控制结构地震行为。直接基于位移的抗震设计方法目前在文献中较为广泛应用，其实用性在逐步提升。
2、基于性能的抗震结构设计
近几年来由于传统的抗震设计思想与方法已经无法满足人们对结构抗震功能的深层次要求，许多专家开始纷纷
关注怎样强化结构的抗震安全目标和如何提高抗震的功能要求，并且在理论研究和实践设计中有所转变和突破。基于性能的抗震结构设计概念作为时代的产物，不仅继承了传统抗震设计理念的精华部分而且实现效益与投资的优化平衡和满足结“个性”的要求。
基于性能的抗震设计主要有以下三个方面的内容
（1）地震设防水准的确立
传统的设防水准为小震中震大震三级抗震设防依据，它们是依据全国基本裂度设防区划图同时采用概率的方法得出的。而基于性能的抗震设计为了掌控不同强度地震下结构的破坏状态，在传统的抗震设计水准基础上深度细化抗震设防水平，同时采用地震动参数，从而实现多级设防标准。
（2）确定结构性能参数
基于性能抗震设计要求在不同水平地震作用下得到结构的反应性能指标，因此需要运用合理的结构模型，科学的分析方法进行结构的受力分析。在低强度的地震下一般采用弹性动力分析手段进行结构的弹性分析，高强度地震下时常采用弹塑性静力分析法进行非线性受力分析。
（3）确定结构的性能水准和性能目标。
性能水准即对建筑结构的性能进行划分不同的等级和不同的层次。而明确的结构性能目标则是基于性能抗震设计的核心内容。二者是确定合理的设计方法不可或缺的重要环节。
抗震设计方法篇6
【关键词】砌体建筑抗震设计加固
中图分类号：U457+.3文献标识码：A文章编号：
砌体结构是以砌体为主制作的结构，它包括砖结构、石结构和其它材料的砌块结构。分为无筋砌体结构和配筋砌体结构。砌体结构可以就地取材，具有很好的耐久性及较好的化学稳定性和大气稳定性，有较好的保温隔热性能。但是自重大、体积大，砌筑工作繁重。
1、多层砌体结构房屋在地震作用下的破坏分析
在地震作用影响下，结构类型和抗震措施不同，多层砌体结构房屋的破坏情况则不同。其破坏情况主要有以下两种：一是由构件连接不好而造成的破坏。有些结构构件由于连接不牢，支撑系统不完善，或者整体性差而导致破坏。二是由构件承载力不足而造成的破坏。当水平地震沿房屋纵向作用于房屋时，其主要是通过楼盖传至纵墙，然后再传至基础和地基。若窗间墙很宽，纵墙则以剪切破坏为主，若窗间墙很窄，纵墙则以压弯破坏为主；当水平地震沿房屋横向作用于房屋时，其主要通过楼盖传至横墙，然后再传至基础和地基，此时横墙承受剪切，当墙体内的剪力超过砌体抗剪承载力时，砌体、墙体就会产生交叉裂缝或者斜裂缝。
二、抗震设计
1、建筑体型和结构布置
（1）平、立面布置和防震缝的设置。多层砌体房屋的平、立面布置力求简单、规整；尽量减少平面上凹凸曲折、立面上的高低错落与局部的突出、错层；纵横墙要均匀、对称、贯通，避免水平地震作用下的扭转影响和鞭梢效应。
（2）承重结构的布置。多层砌体房屋的横向地震力主要由横墙承担，不仅要求横墙具有足够的承载力，而且楼盖必须具有足够的水平刚度，以便将地震力传给横墙。因此对横墙最大间距应加以限制，以使楼盖满足传递水平地震力所需的刚度要求。
（3）房屋的高度、层数及层高.多层砌体房屋的总高度和层数是业主和设计人员最关注的问题，但历次地震的宏观调查表明，房屋的总高度和层数与震害成正比。因此对房屋的高度和层数作为强制性条文加以限制。对医院、教学楼等横墙较少(同一楼层内开间大于4.2m的房屋占该层总面积的40%以上)的多层砌体，要适当降低总高度，减少层数；并规定多层砌体层高不宜超过3.6m，底框-抗震墙砌体房屋层高不应超过4.5m。
（4）房屋高宽比。抗震规范对多层砌体房屋不要求作整体弯曲的承载力验算。为了使多层砌体房屋有足够的稳定性和整体抗弯能力，对房屋的高宽比进行限制。
（5）楼梯间的布置。楼梯间空间刚度较差，不宜设在房屋的尽端或平面转角处。由于水平地震作用为横向和纵向2个方向，所以在多层砌体房屋转角处纵横2个墙面常出现斜裂缝。不仅房屋两端的2个外墙角容易发生破坏，而且平面上的其他凸出部位的外墙阴角同样容易破坏。楼梯间比较空敞，顶层外墙的无支承高度为一层半，在地震中的破坏比较严重，尤其是楼梯间设置在房屋尽端或房屋转角部位时其震害更为剧烈。
（6）对地基和基础的要求。同一结构单元的基础不宜设置在性质截然不同的地基土上；同一结构单元宜采用同一类型的基础；基础底面宜埋设在同一标高上，如设置在同一标高处困难时，则基础圈梁应按1∶2的台阶逐步放坡过渡，高差不宜有过大的突变。在软弱地基上的房屋应在外墙及所有承重墙下增设圈梁以加强抵抗不均匀沉降和增强房屋基础部分的整体性。
2、钢筋混凝土构造柱、芯柱的设置
钢筋混凝土构造柱虽然对墙体的抗剪强度提高有限，约为10%~20%左右，提高幅度与墙高宽比、竖向压力和开洞情况有关，但对墙体的约束和防止墙体开裂后的散落起非常显著的作用。构造柱与圈梁一起形成带钢筋混凝土边框的抗侧力体系，大大增强了砌体结构的整体作用。构造柱一般应设置在震害较重、连接构造比较薄弱和易于应力集中的部位。
3、钢筋混凝土圈梁的设置
设置钢筋混凝土圈梁可以加强多层砖房纵横向各墙体与楼盖间连接，增强房屋的整体性和空间刚度。圈梁形同一个箍紧楼盖、屋盖的水平横箍;圈梁连同构造柱一起，不仅加强了楼屋盖、墙体的整体性与稳定性，还可以缓解因地震和其他因素引起的不均匀沉降对房屋带来的破坏。
三、加固技术与方法
1、高强钢丝网片抹压聚合物砂浆法
在墙体两侧裂缝出现处，垂直裂缝方向或构件开裂表面铺设高强钢丝网片、抹压20~30mm厚的聚合物砂浆的一种裂缝修补技术。其多适用于开裂不严重的门洞上方及窗洞四角等部位，墙面裂缝宽度通常不超过0.2mm，可以双面施工.施工技术上，要求铲除墙面原有抹灰层，剔凿灰缝砌筑砂浆10mm，清除浮灰，洒水湿润两边，抹压聚合物砂浆至规定厚度，其墙体裂缝修补示意图及实地墙体加固情况如图1所示。
图1高强钢丝网片抹压聚合物砂浆加固窗洞四角裂缝
2、压力灌浆配合钢筋网水泥砂浆面层加固法
去除原受损墙面抹灰层，采用专用灌浆设备或工艺，将裂缝修补专用胶、水泥乳胶砂浆或高强无收缩灌浆料等浆液在一定压力下注入砌体裂缝内；浆液固化后裂缝两侧重新粘结在一起，在开裂墙体表面绑扎直径φ4或φ6、间距200mm×200mm的钢筋网，与原构件固定，以提高墙体抗剪承载力和延性目的。此法主要针对裂缝较多但开裂不严重(裂缝宽度在0.2~1mm之间)、原砂浆强度等级不高于M2.5的墙体.施工时不用支模板，所需配筋量少。
图2钢筋网水泥砂浆面层加固示意图
需要指出的是钢筋网水泥砂浆面层加固墙体的强度，主要是通过砂浆与旧墙体间的粘结形成的，并不是靠钢筋拉接而成.如果旧墙面清除不干净，就会影响两者之间的粘结效果。施工技术上特别强调，施工前必须铲除原有墙面再灌浆，待浆液凝固后才可绑扎钢筋网。抹灰层的砂浆强度等级宜采用M10，注意分层抹灰、养护。其墙面裂缝加固方法如图2所示。
3、钢筋混凝土面层加固法
此加固方法与钢筋网水泥砂浆面层加固法在加固思路上是一致的。待加固砖墙表面除去粉刷层后，单面或两面铺设钢筋网，间距宜为150~200mm，竖向钢筋可采用φ12，横向钢筋可采用φ6，然后喷射混凝土。此法主要针对开裂严重(裂缝宽度通常大于1mm)、原砂浆强度等级不低于M2.5的墙体.施工时需要支模板，所需配筋量较多。钢筋网应与原结构有可靠连接，竖向钢筋应与楼板和屋面板连接，沿竖向贯通所有加固楼层。实地常见做法是以高于加固钢筋两个级别以上的(φ14~φ18)、间距为1000mm的钢筋加强楼板处的连接，底层钢筋网需锚固在基础上。水平钢筋亦应与原墙体有可靠连接，墙体两侧的钢筋网节点需间隔交错设置拉结筋。
4、新增钢筋混凝土构造柱和圈梁加固法
当砌体结构房屋的整体性不满足要求时，可采用外加钢筋混凝土构造柱连同圈梁加固。外加构造柱加固墙体后，抗剪强度提高不大，但其与圈梁共同作用，大大提高了墙体的延性和变形能力，对防止结构发生突然倒塌有显著的效果，是提高砌体结构抗震能力最有效的措施之一。外加构造柱设置的位置，应在房屋四角、纵横墙交接处、楼梯间四角及不规则平面转角处等应力集中的部位；外加构造柱应沿房屋全高设置，由底层设起，不得错位，与圈梁或钢拉杆连成封闭系统。外加构造柱、圈梁可通过设置拉结钢筋、销键、胀管螺栓或压浆锚杆与原墙体连接，新增圈梁和构造柱应与原构造柱、圈梁体系统形成整体。此法的施工难点主要集中在新增构造柱、圈梁与原有墙体的可靠连接、连接构件如何穿过原有楼板及新增构造柱基础施工等技术环节。
结束语
由于砌体结构具有就地取材、施工方便、造价低廉、良好的保温性能等优点，结合我国的基本国情，砌体结构仍是近期或相当一段时期内被广泛使用的结构形式。实践证明，按照国家规范正规设计、施工的砌体房屋同样具有良好的抗震性能。
参考文献
[1]于红杰，姚艳红.砌体结构抗震分析及防震措施[J].科技创新导报.2009(01)
