混凝土結構抗震設計方案初探

王伶燕

（浙江新中環建筑設計有限公司，浙江 西湖 310013）

概念設計是經過無數的事故分析、試驗模擬及對國內外經驗的歸納總結出來的，有的概念設計要求設置二道防線，以保障建筑物的安全可靠。人們對大地震災害進行總結后，得出了如下看法：對于結構抗震設計來說，“概念設計”比“計算設計”更重要。因為地震作用、地基土影響、結構體系的復雜性以及計算模型同實際情況的差別，“計算設計”難以有效控制地震作用下結構的薄弱環節。概念設計不僅能夠堅持正確的設計原則，還可以解決設計中存在的問題，提升設計水平。實踐證明，從設計開始就把握好房屋體形、結構體系、剛度分布、能量輸入、構件延性等主要方面，在根本上消除抗震薄弱環節，再輔以必要的計算和構造措施，才能具有良好的抗震性能及合格的抗震可靠度。

一、場地與地基的選擇

根據需要掌握工程地質、地震活動的相關資料，對抗震的有利、不利、危險地段作出全面評價。選擇有利的地段，避開不利的地段，無法避免時要采用有效措施，不在危險地段建甲、乙、丙類建筑。有利地段指:堅硬土，開闊、平坦、密實、均勻的中硬土等。不利地段指:液化土、軟弱土、孤立高聳的山丘、非巖質的陡坡、狀態明顯不均勻的土層等。危險地段是指：地震時可能崩塌、滑坡、地裂、地陷、泥石流等地段。

同一結構單元不應設置在截然不同性質的地基上；也不能部分采用樁基、部分采用天然地基。當地基有液化土、新近填土、軟弱黏土層或嚴重不均勻土層時要估計地震時地基的不均勻沉降和其他不利因素，并采取應對措施。當建筑物處于截然不同的地基上時,應該設置沉降縫。

大量震害表明，場地條件對建筑物的震害影響比較大，場地條件影響震害的主要因素是土的堅硬程度和場地覆蓋層的厚度。覆蓋層越厚、土越軟,震害則越大，反之越輕。另外，設計前應初步估計建筑結構的自振周期，且應與場地的地震動的卓越周期錯開，避免二者引起共振，使結構地震反應更強。不然要更改房屋類型和層數，使其自振周期與地震卓越周期分離開。

二、建筑結構的規則性

“建筑結構的規則性”包括對建筑平立面的外形尺寸、質量分布、承載力分布、抗側力構件布置等多方面的綜合要求。規則的建筑體現在其體形簡單；抗側力體系剛度承載力上下變化均勻、連續；平面的布置對稱。合理的結構布置和建筑布局在抗震設計時是舉足輕重的。震害調查及理論分析顯示，對稱、簡單、規則的建筑抗震性能強，地震時不易被破壞；反之，復雜、不對稱、不規則的建筑存有抗震薄弱環節，在地震時容易破壞。建筑設計師應按照抗震概念設計要求，不采用嚴重不規則的設計。只有結構工程師同建筑師互相配合與共同努力時，設計出的建筑才會具有良好的抗震性能。對于平立面很不規則、且體型復雜的建筑，可以適當的設置防震縫，這樣就形成了多個規則、簡單的單元，從而大大提高建筑的抗震能力，且能夠降低抗震設計難度。

三、合理的建筑結構體系

結構體系是抗震設計中的關鍵，如何確定體系是一個綜合的技術和經濟問題，應當周密考慮后決定。抗震結構體系應盡可能減少自重，高層建筑中各樓層面板自重約占建筑物地面以上重量40%，因此，減少板的重量是減輕建筑總重的有效途徑，如采用現澆多孔板、密肋樓板等都是很好的辦法。此外，減少結構自重還可以應用高強混凝土以減小構斷面，輕質隔墻、加氣混凝土等輕質材料也是很好的選擇。在體形復雜和不規則結構中，必須設置自上而下連續貫通的有較大承載力和剛度的抗側力結構。盡量避免扭轉，扭轉對結構有很大危害，也要加大結構的抗扭轉剛度。二者的關鍵都在于剪力墻的設置，沿結構外圍布置剛度大的抗側力結構，有益于抗扭。

抗震結構中，單一體系不如雙重體系，適宜的處理構件之間的關系，形成多道抗震防線，是增強抗震能力的關鍵措施。結構是由很多構件組合而成的整體，是通過各構件相互協調來有效抵抗地震的作用。如果結構因地震作用失去了整體性，那么將不能充分發揮結構各構件的抗震效果，這樣就容易使結構變成機動體而坍塌。因此，結構的完整性是保障結構各部分在地震作用中協調工作的首要條件，保證結構的完整性是抗震概念設計的主要內容。

四、結構的延性和剛度

建筑物是否抗震，取決于結構能夠吸收的地震能量大小，結構的抗震能力是由承載力和變形能力兩者共同決定的。抗震設計里，結構的延性與承載力同等重要，尤其是對大的地震作用，必須應用提升延性的措施。延性是指結構或構件有承載力不減少或基本不變的變形能力的性能。在“小震不壞，中震可修，大震不倒”的設計原則下，結構都應設計為延性結構。

為實現抗震的目標，結構構件須具有足夠的承載力，結構及構件須具備足夠的延性、剛度和耗能能力。表面上，結構的剛度與構件的承載力是為了達到小震時的抗震目標，而實質上，又與中震、大震時的抗震目標密切聯系。在合適范圍內增加結構剛度，能夠降低結構在大震時的破壞程度。依靠概念設計與結構構造使結構體系具備必要的剛度、承載力、穩定性和足夠的延性，能夠使建筑具有良好的抗震性能。

結語

隨著人們對地震不斷深入的認識及震害經驗的累積，抗震概念設計也不斷得以補充和深化，同時也不斷認識到概念設計在抗震設計中的重要性，雖然之前一直在強調概念設計的重要性,但是抗震計算也是必不可少的,概念設計是抗震計算的前提和基礎。只有建立在正確的概念設計基礎上并輔以必要的抗震計算而完成的抗震設計才能使建筑物或構筑物具有較可靠的抗震性能。

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