建筑結構抗震設計

+焦元其+史瑞彥

摘要：我國位于世界兩大地震帶的交匯區域，是世界上多地震的國家之一，地震活動頻度高、強度大、震源淺、分布廣，震災嚴重。地震帶給我國的損失是相當慘重的。1976年的唐山地震、2008年的汶川地震、2010年的玉樹地震等都給我國人民帶來了巨大的損失。因此，建筑結構的抗震設計成為一項根本性的減災措施。

關鍵詞：結構；抗震設計

1我國的地震情況現狀

我國東瀕環太平洋地震帶，西部和南部是歐亞地震帶所經過的區域，是世界上多地震的國家之一。20世紀以來，我國共發生6級以上地震近800次，遍布除貴州、浙江兩省和香港以外的所有的省、自治區、直轄市。我國位于6度區以上的城市占城市總數的70%以上，近60%的大城市位于7度及7度以上的地震區。《建筑抗震設計規范》（GB 50011-2001）規定，抗震設防烈度6度及以上地區的建筑必須進行抗震設計。

2建筑結構的抗震設計

2.1砌體結構房屋的抗震設計

由于砌體結構房屋的自重大、剛度大、地震時受到很大的地震作用，而且砌體材料抗彎抗剪及抗拉性能都很差，地震下極易出現裂縫。對于多層砌體房屋，結構的布置需要遵循以下幾點原則：（1）優先選取橫墻承重或縱橫墻共同和承重的結構體系；（2）上部的砌體抗震墻與底部的框架梁或抗震墻應基本對齊；（3）房屋的底部，應沿縱橫兩方向設置一定數量的抗震墻，并應對稱均勻布置；（4）當立面差在6 m以上，或房屋有錯層且樓板高差較大，或各部分結構剛度、質量截然不同時，宜設置抗震縫，縫兩側均應設置墻體，縫寬應根據設防烈度和房屋高度確定，可采用50-100 mm。

除了上述結構布置要求之外，還需采取一些抗震構造措施。（1）加強結構間的連接。如縱橫墻的連接，樓板間及樓板與墻體的連接，梁、屋架與墻、柱或圈梁的拉結。（2）鋼筋混凝土構造柱設置。《建筑抗震設計規范》規定：樓、電梯間四角，樓梯段上下端對應的墻體處；外墻四角和對應轉角；錯層部位橫墻與外縱墻交接處，大房間內外墻交接處，較大洞口兩側均應設置構造柱。構造柱的截面一般不小于240mm×380mm；構造柱必須與磚墻有可靠的連接，應先砌墻后澆柱；構造柱必須與圈梁相連，構造柱的縱筋穿過圈梁，保證構造柱縱筋上下貫通；構造柱的混凝土強度等級不宜低于C20，與之連接的磚的強度等級不宜低于MU10，砂漿強度等級不低于M5.0。（3）圈梁的布置。一般要求圈梁寬度宜與墻厚相同，圈梁高度不小于120mm，縱向鋼筋不應少于4Φ10，箍筋間距不大于300mm。

2.2鋼筋混凝土結構房屋的抗震設計

結構體系的選擇對混凝土結構建筑的抗震性能影響很大，目前應用比較廣泛的結構體系有一下幾種：框架結構體系、剪力墻結構體系、框架-剪力墻結構體系等。框架結構體系只使用于12層以下、體型簡單、剛度均勻的房屋；剪力墻結構體系試用于高烈度區20-30層的多高層居住建筑；框架-剪力墻結構體系多用于地震區10-20層的房屋。多層和高層鋼筋混凝土房屋結構布置時，應使傳力途徑盡量簡單而直接，力求結構的平面布置和豎向布置使質量和剛度均勻、對稱，剛度中心與質量中心接近，減少扭轉和應力集中，避免豎向形成過大的剛度突變，避免形成薄弱層。

混凝土結構的主要抗震措施是設置框架梁及框架柱。框架梁的截面尺寸宜符合下列要求：（1）截面寬度不宜小于200mm；（2）截面高寬比不宜大于4，以防止梁剛度降低后引起側向失穩；（3）凈跨與截面高度之比不宜小于4。框架柱的抗震設計應滿足以下原則：（1）控制最小截面尺寸及截面高寬比。柱截面尺寸過小會使框架側移剛度不足、側移過大，截面高寬比過大將導致框架結構兩個方向的側移剛度相差較大，且不利于柱短邊方向的穩定。故《規范》規定：截面的高度和寬度均不宜小于300mm，圓柱的直徑不宜小于350mm；截面長邊與短邊的邊長比不宜大于3。（2）控制剪跨比。《規范》規定框架柱的剪跨比宜大于2。（3）控制軸壓比。調整柱的軸壓比使柱盡量處于大偏心受壓狀態，避免出現延性較差的小偏心受壓破壞。（4）柱內縱向鋼筋配置要求。柱內縱向配筋不得小于最小配筋率的要求，且柱縱筋宜對稱配置。（5）加強柱的橫向約束。柱的橫向約束主要靠箍筋提供，當普通箍筋不能滿足要求時，可采用復合箍筋或螺旋箍筋。

2.3鋼結構房屋的抗震設計

鋼結構房屋的結構體系主要有框架體系、框架-抗震墻板體系、筒體體系和巨型框架體系等。根據結構總體高度和抗震設防烈度確定結構類型和最大適用高度，詳情如下：

剛結構房屋適用的最大高度（m）

結構類型 6、7度

（0.10g） 7度

（0.15g） 8度 9度

（0.20g） （0.30g） （0.40g）

框架 110 90 90 70 50

框架-中心支撐 220 200 180 150 120

框架-偏心支撐 240 220 200 180 160

筒體和巨型框架 300 280 260 240 180

剛結構房屋的平面布置應保證有良好的整體性和抗側移剛度。多層剛結構的平面布置應盡量滿足下列要求：（1）建筑平面宜簡單規則，并使結構各層的抗側力剛度中心與質量中心接近或重合，同時使各層剛心與質心接近同一豎直線；（2）建筑的開間、進深宜統一；（3）高層剛結構建筑不宜設置防震縫，但薄弱部位應采取措施提高抗震能力。結構的豎向布置宜規則，結構的質量與側向剛度沿豎向分布均勻連續，豎向抗側力構件的截面尺寸和材料強度宜自上而下逐漸減小，使得抗側力結構的側向剛度和承載力分布合理。

3結語

對于地震高發的我國來說，了解建筑結構的抗震設計的相關知識是很有必要的，只有在建筑工程的初期做好建筑抗震的措施，才能減輕地震帶來的損失。普及建筑結構抗震設計的知識才是應對地震的有效途徑。

參考文獻

[1] 建筑抗震設計規范(GB 50011-2001),2008版.

[2] 郭海燕,戴素娟,彭亞萍.建筑結構抗震[M].機械工業出版社,2007.

[3] 尚守平,周福霖.結構抗震設計(第二版)[M].高等教育出版社,2010.

作者簡介：焦元其，男，河南新鄉人，鄭州大學土木工程學院，2011級本科生，土木工程專業；史瑞彥，女，河南安陽人，鄭州大學土木工程學院，2011級本科生，土木工程專業。

摘要：我國位于世界兩大地震帶的交匯區域，是世界上多地震的國家之一，地震活動頻度高、強度大、震源淺、分布廣，震災嚴重。地震帶給我國的損失是相當慘重的。1976年的唐山地震、2008年的汶川地震、2010年的玉樹地震等都給我國人民帶來了巨大的損失。因此，建筑結構的抗震設計成為一項根本性的減災措施。

關鍵詞：結構；抗震設計

1我國的地震情況現狀

我國東瀕環太平洋地震帶，西部和南部是歐亞地震帶所經過的區域，是世界上多地震的國家之一。20世紀以來，我國共發生6級以上地震近800次，遍布除貴州、浙江兩省和香港以外的所有的省、自治區、直轄市。我國位于6度區以上的城市占城市總數的70%以上，近60%的大城市位于7度及7度以上的地震區。《建筑抗震設計規范》（GB 50011-2001）規定，抗震設防烈度6度及以上地區的建筑必須進行抗震設計。

2建筑結構的抗震設計

2.1砌體結構房屋的抗震設計

由于砌體結構房屋的自重大、剛度大、地震時受到很大的地震作用，而且砌體材料抗彎抗剪及抗拉性能都很差，地震下極易出現裂縫。對于多層砌體房屋，結構的布置需要遵循以下幾點原則：（1）優先選取橫墻承重或縱橫墻共同和承重的結構體系；（2）上部的砌體抗震墻與底部的框架梁或抗震墻應基本對齊；（3）房屋的底部，應沿縱橫兩方向設置一定數量的抗震墻，并應對稱均勻布置；（4）當立面差在6 m以上，或房屋有錯層且樓板高差較大，或各部分結構剛度、質量截然不同時，宜設置抗震縫，縫兩側均應設置墻體，縫寬應根據設防烈度和房屋高度確定，可采用50-100 mm。

除了上述結構布置要求之外，還需采取一些抗震構造措施。（1）加強結構間的連接。如縱橫墻的連接，樓板間及樓板與墻體的連接，梁、屋架與墻、柱或圈梁的拉結。（2）鋼筋混凝土構造柱設置。《建筑抗震設計規范》規定：樓、電梯間四角，樓梯段上下端對應的墻體處；外墻四角和對應轉角；錯層部位橫墻與外縱墻交接處，大房間內外墻交接處，較大洞口兩側均應設置構造柱。構造柱的截面一般不小于240mm×380mm；構造柱必須與磚墻有可靠的連接，應先砌墻后澆柱；構造柱必須與圈梁相連，構造柱的縱筋穿過圈梁，保證構造柱縱筋上下貫通；構造柱的混凝土強度等級不宜低于C20，與之連接的磚的強度等級不宜低于MU10，砂漿強度等級不低于M5.0。（3）圈梁的布置。一般要求圈梁寬度宜與墻厚相同，圈梁高度不小于120mm，縱向鋼筋不應少于4Φ10，箍筋間距不大于300mm。

2.2鋼筋混凝土結構房屋的抗震設計

結構體系的選擇對混凝土結構建筑的抗震性能影響很大，目前應用比較廣泛的結構體系有一下幾種：框架結構體系、剪力墻結構體系、框架-剪力墻結構體系等。框架結構體系只使用于12層以下、體型簡單、剛度均勻的房屋；剪力墻結構體系試用于高烈度區20-30層的多高層居住建筑；框架-剪力墻結構體系多用于地震區10-20層的房屋。多層和高層鋼筋混凝土房屋結構布置時，應使傳力途徑盡量簡單而直接，力求結構的平面布置和豎向布置使質量和剛度均勻、對稱，剛度中心與質量中心接近，減少扭轉和應力集中，避免豎向形成過大的剛度突變，避免形成薄弱層。

混凝土結構的主要抗震措施是設置框架梁及框架柱。框架梁的截面尺寸宜符合下列要求：（1）截面寬度不宜小于200mm；（2）截面高寬比不宜大于4，以防止梁剛度降低后引起側向失穩；（3）凈跨與截面高度之比不宜小于4。框架柱的抗震設計應滿足以下原則：（1）控制最小截面尺寸及截面高寬比。柱截面尺寸過小會使框架側移剛度不足、側移過大，截面高寬比過大將導致框架結構兩個方向的側移剛度相差較大，且不利于柱短邊方向的穩定。故《規范》規定：截面的高度和寬度均不宜小于300mm，圓柱的直徑不宜小于350mm；截面長邊與短邊的邊長比不宜大于3。（2）控制剪跨比。《規范》規定框架柱的剪跨比宜大于2。（3）控制軸壓比。調整柱的軸壓比使柱盡量處于大偏心受壓狀態，避免出現延性較差的小偏心受壓破壞。（4）柱內縱向鋼筋配置要求。柱內縱向配筋不得小于最小配筋率的要求，且柱縱筋宜對稱配置。（5）加強柱的橫向約束。柱的橫向約束主要靠箍筋提供，當普通箍筋不能滿足要求時，可采用復合箍筋或螺旋箍筋。

2.3鋼結構房屋的抗震設計

鋼結構房屋的結構體系主要有框架體系、框架-抗震墻板體系、筒體體系和巨型框架體系等。根據結構總體高度和抗震設防烈度確定結構類型和最大適用高度，詳情如下：

剛結構房屋適用的最大高度（m）

結構類型 6、7度

（0.10g） 7度

（0.15g） 8度 9度

（0.20g） （0.30g） （0.40g）

框架 110 90 90 70 50

框架-中心支撐 220 200 180 150 120

框架-偏心支撐 240 220 200 180 160

筒體和巨型框架 300 280 260 240 180

剛結構房屋的平面布置應保證有良好的整體性和抗側移剛度。多層剛結構的平面布置應盡量滿足下列要求：（1）建筑平面宜簡單規則，并使結構各層的抗側力剛度中心與質量中心接近或重合，同時使各層剛心與質心接近同一豎直線；（2）建筑的開間、進深宜統一；（3）高層剛結構建筑不宜設置防震縫，但薄弱部位應采取措施提高抗震能力。結構的豎向布置宜規則，結構的質量與側向剛度沿豎向分布均勻連續，豎向抗側力構件的截面尺寸和材料強度宜自上而下逐漸減小，使得抗側力結構的側向剛度和承載力分布合理。

3結語

對于地震高發的我國來說，了解建筑結構的抗震設計的相關知識是很有必要的，只有在建筑工程的初期做好建筑抗震的措施，才能減輕地震帶來的損失。普及建筑結構抗震設計的知識才是應對地震的有效途徑。

參考文獻

[1] 建筑抗震設計規范(GB 50011-2001),2008版.

[2] 郭海燕,戴素娟,彭亞萍.建筑結構抗震[M].機械工業出版社,2007.

[3] 尚守平,周福霖.結構抗震設計(第二版)[M].高等教育出版社,2010.

作者簡介：焦元其，男，河南新鄉人，鄭州大學土木工程學院，2011級本科生，土木工程專業；史瑞彥，女，河南安陽人，鄭州大學土木工程學院，2011級本科生，土木工程專業。

摘要：我國位于世界兩大地震帶的交匯區域，是世界上多地震的國家之一，地震活動頻度高、強度大、震源淺、分布廣，震災嚴重。地震帶給我國的損失是相當慘重的。1976年的唐山地震、2008年的汶川地震、2010年的玉樹地震等都給我國人民帶來了巨大的損失。因此，建筑結構的抗震設計成為一項根本性的減災措施。

關鍵詞：結構；抗震設計

1我國的地震情況現狀

我國東瀕環太平洋地震帶，西部和南部是歐亞地震帶所經過的區域，是世界上多地震的國家之一。20世紀以來，我國共發生6級以上地震近800次，遍布除貴州、浙江兩省和香港以外的所有的省、自治區、直轄市。我國位于6度區以上的城市占城市總數的70%以上，近60%的大城市位于7度及7度以上的地震區。《建筑抗震設計規范》（GB 50011-2001）規定，抗震設防烈度6度及以上地區的建筑必須進行抗震設計。

2建筑結構的抗震設計

2.1砌體結構房屋的抗震設計

由于砌體結構房屋的自重大、剛度大、地震時受到很大的地震作用，而且砌體材料抗彎抗剪及抗拉性能都很差，地震下極易出現裂縫。對于多層砌體房屋，結構的布置需要遵循以下幾點原則：（1）優先選取橫墻承重或縱橫墻共同和承重的結構體系；（2）上部的砌體抗震墻與底部的框架梁或抗震墻應基本對齊；（3）房屋的底部，應沿縱橫兩方向設置一定數量的抗震墻，并應對稱均勻布置；（4）當立面差在6 m以上，或房屋有錯層且樓板高差較大，或各部分結構剛度、質量截然不同時，宜設置抗震縫，縫兩側均應設置墻體，縫寬應根據設防烈度和房屋高度確定，可采用50-100 mm。

除了上述結構布置要求之外，還需采取一些抗震構造措施。（1）加強結構間的連接。如縱橫墻的連接，樓板間及樓板與墻體的連接，梁、屋架與墻、柱或圈梁的拉結。（2）鋼筋混凝土構造柱設置。《建筑抗震設計規范》規定：樓、電梯間四角，樓梯段上下端對應的墻體處；外墻四角和對應轉角；錯層部位橫墻與外縱墻交接處，大房間內外墻交接處，較大洞口兩側均應設置構造柱。構造柱的截面一般不小于240mm×380mm；構造柱必須與磚墻有可靠的連接，應先砌墻后澆柱；構造柱必須與圈梁相連，構造柱的縱筋穿過圈梁，保證構造柱縱筋上下貫通；構造柱的混凝土強度等級不宜低于C20，與之連接的磚的強度等級不宜低于MU10，砂漿強度等級不低于M5.0。（3）圈梁的布置。一般要求圈梁寬度宜與墻厚相同，圈梁高度不小于120mm，縱向鋼筋不應少于4Φ10，箍筋間距不大于300mm。

2.2鋼筋混凝土結構房屋的抗震設計

結構體系的選擇對混凝土結構建筑的抗震性能影響很大，目前應用比較廣泛的結構體系有一下幾種：框架結構體系、剪力墻結構體系、框架-剪力墻結構體系等。框架結構體系只使用于12層以下、體型簡單、剛度均勻的房屋；剪力墻結構體系試用于高烈度區20-30層的多高層居住建筑；框架-剪力墻結構體系多用于地震區10-20層的房屋。多層和高層鋼筋混凝土房屋結構布置時，應使傳力途徑盡量簡單而直接，力求結構的平面布置和豎向布置使質量和剛度均勻、對稱，剛度中心與質量中心接近，減少扭轉和應力集中，避免豎向形成過大的剛度突變，避免形成薄弱層。

混凝土結構的主要抗震措施是設置框架梁及框架柱。框架梁的截面尺寸宜符合下列要求：（1）截面寬度不宜小于200mm；（2）截面高寬比不宜大于4，以防止梁剛度降低后引起側向失穩；（3）凈跨與截面高度之比不宜小于4。框架柱的抗震設計應滿足以下原則：（1）控制最小截面尺寸及截面高寬比。柱截面尺寸過小會使框架側移剛度不足、側移過大，截面高寬比過大將導致框架結構兩個方向的側移剛度相差較大，且不利于柱短邊方向的穩定。故《規范》規定：截面的高度和寬度均不宜小于300mm，圓柱的直徑不宜小于350mm；截面長邊與短邊的邊長比不宜大于3。（2）控制剪跨比。《規范》規定框架柱的剪跨比宜大于2。（3）控制軸壓比。調整柱的軸壓比使柱盡量處于大偏心受壓狀態，避免出現延性較差的小偏心受壓破壞。（4）柱內縱向鋼筋配置要求。柱內縱向配筋不得小于最小配筋率的要求，且柱縱筋宜對稱配置。（5）加強柱的橫向約束。柱的橫向約束主要靠箍筋提供，當普通箍筋不能滿足要求時，可采用復合箍筋或螺旋箍筋。

2.3鋼結構房屋的抗震設計

鋼結構房屋的結構體系主要有框架體系、框架-抗震墻板體系、筒體體系和巨型框架體系等。根據結構總體高度和抗震設防烈度確定結構類型和最大適用高度，詳情如下：

剛結構房屋適用的最大高度（m）

結構類型 6、7度

（0.10g） 7度

（0.15g） 8度 9度

（0.20g） （0.30g） （0.40g）

框架 110 90 90 70 50

框架-中心支撐 220 200 180 150 120

框架-偏心支撐 240 220 200 180 160

筒體和巨型框架 300 280 260 240 180

剛結構房屋的平面布置應保證有良好的整體性和抗側移剛度。多層剛結構的平面布置應盡量滿足下列要求：（1）建筑平面宜簡單規則，并使結構各層的抗側力剛度中心與質量中心接近或重合，同時使各層剛心與質心接近同一豎直線；（2）建筑的開間、進深宜統一；（3）高層剛結構建筑不宜設置防震縫，但薄弱部位應采取措施提高抗震能力。結構的豎向布置宜規則，結構的質量與側向剛度沿豎向分布均勻連續，豎向抗側力構件的截面尺寸和材料強度宜自上而下逐漸減小，使得抗側力結構的側向剛度和承載力分布合理。

3結語

對于地震高發的我國來說，了解建筑結構的抗震設計的相關知識是很有必要的，只有在建筑工程的初期做好建筑抗震的措施，才能減輕地震帶來的損失。普及建筑結構抗震設計的知識才是應對地震的有效途徑。

參考文獻

[1] 建筑抗震設計規范(GB 50011-2001),2008版.

[2] 郭海燕,戴素娟,彭亞萍.建筑結構抗震[M].機械工業出版社,2007.

[3] 尚守平,周福霖.結構抗震設計(第二版)[M].高等教育出版社,2010.

作者簡介：焦元其，男，河南新鄉人，鄭州大學土木工程學院，2011級本科生，土木工程專業；史瑞彥，女，河南安陽人，鄭州大學土木工程學院，2011級本科生，土木工程專業。