试论建筑结构中的抗震概念设计

摘要：针对地震灾害及衍生灾难性影响进行建筑抗震设计的宏观控制措施，称为建筑结构的抗震概念设计。本文根据地震对建筑物破坏程度的理论分析，通过对比各国抗震设计理论、抗震实验、抗震设计原则的阐述，从建筑物的框架结构和构造延性方面论述了建筑结构设计中抗震概念设计的内容。

关键词：建筑结构；抗震；概念设计

Abstract: based on the analysis of earthquake disasters and derived the disastrous effects of the seismic design of building the macro control measures, called the construction structure in the anti-seismic concept design. In this paper, according to the earthquake damage to buildings of theoretical analysis, by comparing the seismic design theory, all countries seismic experiment and seismic design principle elaboration, from the building of the frame structure and structural ductility is also discussed in the building structural design of anti-seismic concept design content.

Keywords: building structure; Seismic; Concept design

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

地震是一种不可预见的、危害极大的自然灾害，它能造成惨重人员伤亡和巨大的财产损失，而最主要的损失是由于建筑物的损坏引起，抗震就是针对这种灾害进行必要的防震措施，以降低灾害损失率，减少人员伤亡及财产损失，但是由于地震的不可预见性及建筑物的系统复杂性，因此抗震也是房屋建筑乃至一切土木工程最为困难的课题。

一、建筑结构抗震概念设计的理论概述

1.何谓建筑结构的抗震概念设计

所谓的抗震概念设计就是指根据建筑设计者的经验和知识，运用其判断能力和思维能力，对建筑结构的细部构造和整体方案进行决定，从而达到合理的抗震设计。抗震概念设计是结构抗震设计的一种，结构抗震设计主要包括抗震概念设计、抗震构造措施以及抗震计算设计。其中，抗震概念设计以及抗震计算设计这两者应该与抗震构造措施进行有效地结合。在日常生活中，造成建筑物遭受震害的原因应该是多方面的，抗震概念设计应该针对各个方面的震害原因，保证建筑物抗震设计的效果。抗震概念设计的主要内容包括：采用隔震消能技术、保证非结构构件安全、提高结构延性、采用合理抗震结构体系、合理选用建筑体型、合理选用建筑结构布置以及有利场地的选择等等，其中，对非结构构件安全进行保证的目的在于确保建筑结构的整体性。

2.建筑结构的抗震概念设计的发展

我国在1990年1月颁发并开始施行的《建筑抗震设计规范》GBJ11-89中列出了工程设计中必须遵守的规定，来保证“抗震概念设计”在实际工程中的实现。2002年 1月实施的GB50011-2001《建筑抗震设计规范》对抗震概念设计的要求作了更全面、更符合实际的规定,尤其是增加了“不规则建筑结构的抗震概念设计”,在修订过程中，编制组总结了2008年汶川地震震害经验，在2010年5月了新的抗震规范GB50011-2010《建筑抗震设计规范》，这一系列的修订和总结使得抗震概念设计在工程中的应用更具体更明确地落到实处 ,切实提高了结构的抗震能力。

由此可见“抗震概念设计”愈来愈受到国内外工程界的普遍重视。

二、建筑物震害破坏形式分析

2008年，中国四川省汶川县发生8级地震，强度大，波及面广，北京、宁夏、云南、上海等十几个省区市均有震感。本次地震是继唐山大地震以来，我国发生的最为严重的地震，造成大面积房屋倒塌、道路破坏。从这次地震的震害资料中不难看出，许多房屋的破坏程度跟结构体系及抗震构造设计措施的合理性是密切相关的。以下就对建筑物震害破坏形式进行简单的结构分析。

1.场地条件限制首当其冲

在各种新闻报道中，专家们被问的最多的问题就是：“为什么在同一个地区，有些房子倒塌了，有些房子没有倒塌呢？”这其中一个很重要的因素就是场地条件。一般所说的场地条件指的是地下工程地质条件，例如基岩的分布比较复杂的，上面沉积的松散层也不均匀。而工程地质条件是造成这种破坏差异的主因，不同的场地条件造成地震波放大或减弱，因此在低烈度区也有高烈度的现象，造成房屋倒塌或严重破坏。而在高烈度区也有低烈度现象，房屋未倒塌或严重破坏，这就是同一区域内不同建筑受损情况不同的主要原因。

一般来说，基岩在震动的时候，基岩要把能量传给上面的介质叫土层，地震波在土层的传播跟在基岩的传播完全是另外一种方式，土一般对地震波有放大的作用，而且地形越复杂，那地震波传来后会形成反射和折射，会加剧放大的效果。

2.框架结构不是万能的

在现在的建筑结构设计领域，一直有结构师坚持应用“计算设计”的结果，认为框架结构的抗震性能铁定比砖混结构的要好，经资料显示在这次汶川大地震中，却出现了难以想象的情况。此次大地震中某建筑物整体倒塌，该建筑物为三层的框架结构，附近的办公楼虽然破坏严重，但是却并未倒塌，该办公楼为四层的砌体结构。

为什么抗震性能比较好的框架结构在这次大地震中的表现如此之差，甚至还不如抗震性能相对较差的砖混结构？通过对照这两个例子，可以发现纯框架结构也有结构弱点。尤其是教学楼这种相对大开间、大窗口、悬臂走廊的结构特点，一旦发生大的地震，纵、横方向的刚度不均匀，极容易发生扭转破坏。而且整个框架结构只有一道防线，就是它的框架，尤其是柱，一旦柱子发生破坏，没有其他约束措施，整个框架因丧失全部承载能力而倒塌。而砌体结构的住宅或办公楼，由于其开间小，所以纵、横墙体多，只要严格按照规范设置圈梁和构造柱，整体性和延性得到保障，结构不至于发生脆性破坏而倒塌。

3.砌体结构破坏源于缺乏结构完整性

地震灾区受损最严重的是砌体结构的房屋，其中又以未经设计的村镇砌体结构房屋居多，而这些村镇建筑都没有设置构造柱、圈梁。砖砌体本身是脆性材料，靠砂浆砌筑，整体性比较差，这些房屋又未严格按照规范采取抗震构造措施，所以一旦发生地震作用就很容易倒塌。震害资料显示很多砌体房屋都出现了墙体倒塌，预制空心板折断、坠落，那么墙体为什么会倒塌？就是因为整个房屋未经过设计，没有合理设置圈梁和构造柱，结构缺乏良好的整体性。圈梁和构造柱可以有效的将其所围起来的墙体限制在钢筋混凝土网格内，在地震资料中我们也发现不少房屋因为严格按照规范合理设置圈梁和构造柱，虽然受到严重损坏却并未倒塌，给里面的人员以逃生的机会。