導(dǎo)語：如何才能寫好一篇抗震設(shè)防論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

摘要；文章闡述了抗震設(shè)計(jì)方法的轉(zhuǎn)變，并介紹了兩種不同設(shè)計(jì)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)能量分析方法在抗震結(jié)構(gòu)計(jì)算中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：推覆分析方法；結(jié)構(gòu)能量反應(yīng)分析；地震動(dòng)三要素；耗散能量

目前世界各國的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范大多數(shù)都以保障生命安全為基本目標(biāo)，即“小震不壞、中震可修、大震不倒”的設(shè)防水準(zhǔn)，據(jù)此制定了各種設(shè)計(jì)規(guī)范和條例。依此設(shè)計(jì)思想設(shè)計(jì)的各種建筑物在地震中雖然基本保證了生命安全，卻不能在大地震，甚至在中等大小的地震中有效的控制地震損失。特別是隨著現(xiàn)代工業(yè)社會(huì)的發(fā)展，城市的數(shù)量和規(guī)模不斷擴(kuò)大，城市變成了人口高度密集、財(cái)富高度集中的地區(qū)，一般的地震和1995年的日本阪神地震，造成了巨．大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。嚴(yán)重的震害引起工程界對(duì)現(xiàn)有抗震設(shè)計(jì)思想和方法上存在的不足進(jìn)行深刻的反思，進(jìn)一步探討更完善的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)思想和方法已成為迫切的需要。上個(gè)世紀(jì)九十年代，美國地震工程和結(jié)構(gòu)工程專家經(jīng)過深刻總結(jié)后，主張改進(jìn)當(dāng)前基于承載力的設(shè)計(jì)方法。加州大學(xué)伯克利分校的J.P.Moehlelll提出了基于位移的抗震設(shè)計(jì)理論；日本建設(shè)省建筑研究院根據(jù)建筑物的性能要求，提出了一個(gè)有關(guān)抗震和結(jié)構(gòu)要求的框架，內(nèi)容包括建議方案，性能目標(biāo)，檢驗(yàn)性能水準(zhǔn)等：我國學(xué)者已認(rèn)識(shí)到這一思潮的影響，并在各自研究領(lǐng)域加以引用和研究，如王亞勇、錢鎵茹、方鄂華、呂西林分別發(fā)表了有關(guān)剪力墻、框架構(gòu)件的變形容許值的研究成果，程耿東采用可靠度的表達(dá)形式，將結(jié)構(gòu)構(gòu)件層次的可靠度應(yīng)用水平過渡到考慮不同功能要求的結(jié)構(gòu)體系，王光遠(yuǎn)把這一理論引入到結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)領(lǐng)域，提出基于功能的抗震優(yōu)化設(shè)計(jì)概念。

我國現(xiàn)行的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)，主要是以承載力為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)，即用線彈性方法計(jì)算結(jié)構(gòu)在小震作用下的內(nèi)力、位移；用組合的內(nèi)力驗(yàn)算構(gòu)件截面，使結(jié)構(gòu)具有一定的承載力；位移限值主要是使用階段的要求，也是為了保護(hù)非結(jié)構(gòu)構(gòu)件；結(jié)構(gòu)的延性和耗能能力是通過構(gòu)造措施獲得的。結(jié)構(gòu)的計(jì)算分析方法基本上可以分為彈性方法和彈塑性方法。當(dāng)前在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)和研究中廣泛地采用底部剪力法和振型分解反應(yīng)譜法等。這些方法沒有考慮結(jié)構(gòu)屈服之后的內(nèi)力重分布。實(shí)際上結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震作用下往往處于非線性工作狀態(tài)，彈性分析理論和設(shè)計(jì)方法不能精確地反映強(qiáng)震作用下結(jié)構(gòu)的工作特性，讓結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震作用下處在彈性工作狀態(tài)下工作將造成材料的巨大浪費(fèi)，是不經(jīng)濟(jì)的。隨著人們認(rèn)識(shí)的提高，結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)分析設(shè)計(jì)方法經(jīng)過了兩個(gè)文獻(xiàn)的轉(zhuǎn)變：(1)靜力分析方法到動(dòng)力分析方法的轉(zhuǎn)變：(2)從線性分析方法到非線性分析方法的轉(zhuǎn)變。其中動(dòng)力分析方法就經(jīng)過了從振型分解反應(yīng)譜法到時(shí)程分析法、從線性分析到非線性分析、從確定性分析到非確定性分析的三個(gè)大的轉(zhuǎn)變。作為一種簡(jiǎn)化實(shí)用近似方法，目前的推覆分析方法(Push—overAnalysis)受到眾多學(xué)者的重視。它屬于彈塑性靜力分析，是進(jìn)行結(jié)構(gòu)在側(cè)向力單調(diào)加載下的彈塑性分析。具體做法是在結(jié)構(gòu)分析模型上施加按某種方式(研究中常用的有倒三角形、拋物線和均勻分布等側(cè)向力分布方式)模擬地震水平慣性力作用的側(cè)向力并逐步單調(diào)加大，使結(jié)構(gòu)從彈性階段開始，經(jīng)歷開裂、屈服直至達(dá)到預(yù)定的破壞狀態(tài)甚至倒塌。這樣可了解結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、變形特性和能量耗散及其相互關(guān)系，塑性鉸出現(xiàn)的順序和位置，薄弱環(huán)節(jié)及可能的破壞機(jī)制。這種方法彌補(bǔ)了傳統(tǒng)靜力線性分析方法如底部剪力法、振型分解法等的不足并克服了動(dòng)力時(shí)程分析方法過程中，計(jì)算工作量大的問題，僅用于近似評(píng)估結(jié)構(gòu)抵御地震的能力。但是，傳統(tǒng)的推覆分析方法基本上只適用于第一振型影響為主的多層規(guī)則結(jié)構(gòu)，對(duì)于高層建筑或不規(guī)則的建筑，高階振型的影響不容忽視，并且對(duì)于非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，還必須考慮正、反側(cè)反推覆的不同所帶來的影響。此外推覆分析方法無法得知結(jié)構(gòu)在特定強(qiáng)度地震作用下的結(jié)構(gòu)反應(yīng)和破壞情況，這限制了它在抗震性能設(shè)計(jì)中的使用地震動(dòng)能量是刻畫地震強(qiáng)弱的綜合指標(biāo)，它綜合體現(xiàn)了地面最大加速度和地震持時(shí)兩個(gè)反映地面運(yùn)動(dòng)特性的重要因素。結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的能量分析方法是一種能較好地反映結(jié)構(gòu)在地震地面運(yùn)動(dòng)作用下的非線性性質(zhì)及地震動(dòng)三要素(幅值、頻譜特性和持時(shí))對(duì)結(jié)構(gòu)抗震性能影響的方法。地震時(shí)，結(jié)構(gòu)處于能量場(chǎng)中，地面與結(jié)構(gòu)之間有連續(xù)的能量輸入、轉(zhuǎn)化與耗散。研究這種能量的輸入與耗散，以估計(jì)結(jié)構(gòu)的抗震能力，是結(jié)構(gòu)抗震能量分析方法所關(guān)心的問題。結(jié)構(gòu)在地震(反復(fù)交變荷載)作用下，每經(jīng)過一個(gè)循環(huán)，加載時(shí)先是結(jié)構(gòu)吸收或存儲(chǔ)能量，卸載時(shí)釋放能量，但兩者不相等。兩者之差為結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在一個(gè)循環(huán)中的“耗散能量”(耗能)，亦即一個(gè)滯回環(huán)內(nèi)所含的面積。能量等于力與變形的乘積。一個(gè)結(jié)構(gòu)(構(gòu)件)所耗散的地震能量多，不僅因?yàn)樗袚?dān)了較大的地震作用，還因?yàn)樗a(chǎn)生了較大的變形。從這個(gè)意義上來看，耗能構(gòu)件是用它自身某種程度破壞所作的犧牲，來維持整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全。所以，每次大的地震作用之后，人們看到那些沒有其它途徑耗散所吸收的地震作用的能量的結(jié)構(gòu)，只有通過結(jié)構(gòu)自身的破壞來釋放所有的多余能量。因此，結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)注意保證結(jié)構(gòu)剛度、強(qiáng)度和變形能力的協(xié)調(diào)與統(tǒng)一，如結(jié)構(gòu)的延性設(shè)計(jì)就是在傳統(tǒng)的單一強(qiáng)度概念條件下進(jìn)行的彈性抗震設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，充分考慮結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的塑性變形能力，在設(shè)防烈度下允許結(jié)構(gòu)出現(xiàn)可能修復(fù)的損壞，當(dāng)?shù)卣鹱饔贸^設(shè)防烈度時(shí)，利用結(jié)構(gòu)的彈塑性變形來存儲(chǔ)和消耗巨大的地震能量，保證結(jié)構(gòu)裂而不倒。

能量法在近半個(gè)世紀(jì)的研究中發(fā)現(xiàn)較快，但由于地震本身的復(fù)雜性能量與結(jié)構(gòu)反應(yīng)之間的關(guān)系仍需我們進(jìn)行進(jìn)一步的探索。

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關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；抗震設(shè)計(jì)；存在問題；改良方案；房屋建筑 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TU352 文章編號(hào)：1009-2374（2015）03-0044-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.0214

我國是一個(gè)地震災(zāi)害比較嚴(yán)重的國家。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國的建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的方法隨著結(jié)構(gòu)試驗(yàn)、結(jié)構(gòu)分析、地震學(xué)以及動(dòng)力學(xué)的發(fā)展也在不斷的進(jìn)步，在不斷學(xué)習(xí)國外經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，我國的震害調(diào)查、強(qiáng)震觀察的方法在不斷的成熟。但是，如何從我國的社會(huì)發(fā)展和地震環(huán)境的實(shí)際情況出發(fā)來提高建筑結(jié)構(gòu)抗震性能，從而保持建筑物更加合理經(jīng)濟(jì)、安全可靠，是結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要的任務(wù)。

1 建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中的問題

1.1 選擇建筑抗震場(chǎng)地的問題

如果施工的條件相同，不同工程地質(zhì)條件下的建筑物在地震時(shí)會(huì)受到明顯不同的破壞程度。所以，選擇一個(gè)好的建筑場(chǎng)地是提高建筑物抗震性能的重要基礎(chǔ)，在場(chǎng)地選擇的過程中，要降低地震災(zāi)害，盡可能地避開工程地質(zhì)不良的抗震場(chǎng)地（比如河岸、邊坡邊緣、高聳孤立的山丘、非巖質(zhì)陡坡、濕陷性黃土區(qū)域、液化土區(qū)域），選擇有利的建筑場(chǎng)地（比如中等風(fēng)化、微風(fēng)化的基巖，不含水的粘土層，密實(shí)的砂土層）。如果實(shí)在無法當(dāng)避開不利區(qū)域的話，應(yīng)該在場(chǎng)地采取抗震加強(qiáng)措施，應(yīng)根據(jù)抗震設(shè)防類別、濕陷性黃土等級(jí)、地基液化，來采取措施提高地基的剛度和整體穩(wěn)定性。比如，如果建筑地基的受力層范圍處在嚴(yán)重不均勻土層、軟弱粘性土層、新近填土?xí)r，要合理估計(jì)計(jì)算地基在地震時(shí)形成的不均勻沉降，從而采取加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)的處理措施或者加固地基、樁基的措施來加強(qiáng)地基的承

載力。

1.2 選取房屋結(jié)構(gòu)抗震機(jī)制的問題

1.2.1 房屋結(jié)構(gòu)機(jī)制應(yīng)有科學(xué)恰當(dāng)?shù)膹?qiáng)度與剛度，能夠有力地規(guī)避房屋結(jié)構(gòu)由于突然變化或者個(gè)別位置減弱構(gòu)成薄弱位置，引發(fā)太大的應(yīng)力聚集或者塑性產(chǎn)生變化聚集；對(duì)于或許形成的脆弱位置，應(yīng)采用提升抗震水平的手段。

1.2.2 在房屋架構(gòu)機(jī)制中應(yīng)設(shè)計(jì)有科學(xué)的地震功能傳送通道與確定清楚的核算簡(jiǎn)圖。另外，設(shè)置縱向房屋構(gòu)件時(shí)，應(yīng)盡量保持在垂直重力負(fù)荷作用下縱向房屋構(gòu)件的壓應(yīng)力多少平均；設(shè)置樓層蓋梁機(jī)制時(shí)，盡量保證垂直重力負(fù)載能夠通過距離最小的途徑傳送到縱向構(gòu)件墻或者柱子上；設(shè)置轉(zhuǎn)換架構(gòu)機(jī)制時(shí)，盡量保證從上面架構(gòu)縱向構(gòu)件傳過來的垂直重力負(fù)載能夠通過轉(zhuǎn)換層完成再次轉(zhuǎn)換。

1.2.3 在選取房屋架構(gòu)機(jī)制時(shí)，應(yīng)重視防止由于一些構(gòu)件或者架構(gòu)的損壞而讓總體房屋架構(gòu)失去對(duì)重力負(fù)載的承受性能與抗震性能。房屋架構(gòu)抗震設(shè)置的基本準(zhǔn)則是架構(gòu)應(yīng)該具備內(nèi)力再次分?jǐn)傋饔?、?yōu)秀的變形性能、一定的贅余度等。進(jìn)而在地震出現(xiàn)時(shí)，一些構(gòu)件即便出現(xiàn)問題，其他構(gòu)件仍然可以承載縱向負(fù)載，提升房屋架構(gòu)的總體抗震穩(wěn)固性。

1.3 房屋架構(gòu)平面設(shè)置的規(guī)則性與對(duì)稱性問題

房屋的平面與立體的設(shè)置應(yīng)遵照抗震理論基本設(shè)置準(zhǔn)則，通常運(yùn)用規(guī)則的房屋架構(gòu)設(shè)置方案。依照房屋結(jié)構(gòu)抗震設(shè)置規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)平面不規(guī)則或縱向不規(guī)則，或者兩者均不規(guī)則的房屋架構(gòu)，應(yīng)運(yùn)用空間架構(gòu)的核算模式；對(duì)樓板部分區(qū)域連接不暢或者表面凹凸不成規(guī)律時(shí)，應(yīng)運(yùn)用相對(duì)應(yīng)的貼合樓層強(qiáng)度剛度變動(dòng)的模型；脆弱位置應(yīng)當(dāng)注重相對(duì)應(yīng)的內(nèi)力加大系數(shù)，而且依照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)來對(duì)彈塑性形狀改變加以剖析，脆弱位置應(yīng)采用抗震構(gòu)造手段。

在房屋架構(gòu)的抗震中，對(duì)稱性是不容忽視的。對(duì)稱性包含房屋平面的對(duì)稱、品質(zhì)分布的對(duì)稱及房屋架構(gòu)抗側(cè)剛度的對(duì)稱三個(gè)部分。保證這三個(gè)方面的對(duì)稱中心為同樣的位置是最優(yōu)的抗震設(shè)置方案。國內(nèi)的房屋結(jié)構(gòu)中，架構(gòu)的對(duì)稱性通常指的是抗側(cè)力主要架構(gòu)的對(duì)稱。對(duì)稱的房屋架構(gòu)有框架架構(gòu)、簡(jiǎn)體框架架構(gòu)等。

房屋架構(gòu)的規(guī)則性體現(xiàn)在以下四點(diǎn)：

1.3.1 在平面設(shè)置房屋抗側(cè)力的主要架構(gòu)時(shí)，應(yīng)當(dāng)保證周圍結(jié)構(gòu)與中心的剛度與強(qiáng)度平均分布，讓房屋的主要架構(gòu)維持較強(qiáng)的強(qiáng)度與抗扭剛度，很大程度上防止了房屋在風(fēng)力較大或者地震的扭矩影響下而產(chǎn)生很大的形狀改變?cè)斐煞羌軜?gòu)構(gòu)件與架構(gòu)構(gòu)件的損壞。

1.3.2 在平面設(shè)置房屋抗側(cè)力的主要架構(gòu)時(shí)，還應(yīng)當(dāng)重視保證同一主軸方向的所有抗側(cè)力架構(gòu)剛度與強(qiáng)度位于平均形態(tài)。

1.3.3 建筑結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力主體結(jié)構(gòu)沿著構(gòu)成變化和豎向斷面也要保持均勻，避免出現(xiàn)突變。

1.3.4 建筑結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力主體結(jié)構(gòu)的兩個(gè)主軸方向也要有比較接近的強(qiáng)度和剛度，還要有比較相近的變形特性。

總體來說，在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，一定要對(duì)建筑平、立面布置的規(guī)則性加以重視，在實(shí)際的工程中還應(yīng)該對(duì)建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的規(guī)范規(guī)定給予高度的重視。

2 提高建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的改良方案

（1）對(duì)地震外力能量的吸收傳遞途徑進(jìn)行恰當(dāng)合理的布局，保證支墻、梁、柱的軸線處于同一平面，形成一個(gè)構(gòu)件雙向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系。在地震作用下構(gòu)件呈現(xiàn)出彎剪性破壞，有效地使建筑結(jié)構(gòu)的整體抗震能力得到提高。

（2）要按照抗震等級(jí)來對(duì)梁、柱、墻的節(jié)點(diǎn)采取抗震構(gòu)造措施，保證在地震作用下建筑物結(jié)構(gòu)可以達(dá)到三個(gè)水準(zhǔn)的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)。按照“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”、“強(qiáng)剪弱彎”、“強(qiáng)柱弱梁”的原則，來合理選擇柱截面的尺寸，注意構(gòu)造配筋要求，控制柱的軸壓比，確保結(jié)構(gòu)在地震作用下具有足夠的延性和承載力。

（3）進(jìn)行多道抗震防線的設(shè)置。在一個(gè)抗震結(jié)構(gòu)體系中，在地震作用下一部分延性好的構(gòu)件可以擔(dān)負(fù)起第一道抗震防線的作用，而在第一道抗震防線屈服后其他構(gòu)件才逐次形成第二、第三或更多道抗震防線，有效提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震安全性。各地區(qū)要根據(jù)所處區(qū)域的地質(zhì)特征，提高抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)。

（4）在可能發(fā)生破壞性比較強(qiáng)的地震區(qū)域，建設(shè)、地震、科技等部門要對(duì)建筑技術(shù)規(guī)范進(jìn)行嚴(yán)格的規(guī)定，從施工保障、材料選用、規(guī)劃設(shè)計(jì)、建房選址等方面來加強(qiáng)監(jiān)督檢查和技術(shù)指導(dǎo)，保證建筑設(shè)施能夠符合抗震設(shè)防的基本要求。

（5）根據(jù)地震地區(qū)本身建筑物的特點(diǎn)來積極引用抗震減災(zāi)新材料、新工藝、新技術(shù)，并且借鑒發(fā)達(dá)國家的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，將其推廣應(yīng)用到建筑抗震設(shè)計(jì)中。

（6）建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的管理者以及實(shí)施者也對(duì)建筑的抗震能力起到很大的作用。所以，必須提高抗震設(shè)計(jì)工作人員的整體素質(zhì)，提升整個(gè)建筑的抗震工程

質(zhì)量。

3 結(jié)語

經(jīng)過多年來對(duì)建筑結(jié)構(gòu)中抗震設(shè)計(jì)的研究，我國的抗震設(shè)計(jì)方法已經(jīng)逐漸趨于成熟，但是還有許多需要完善的地方。我們要在嚴(yán)格按照建筑抗震規(guī)范要求的基礎(chǔ)上上，科學(xué)地合理地進(jìn)行建筑抗震設(shè)計(jì)，保證建筑物的穩(wěn)定性和可靠性，促進(jìn)我國建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)向著高水平方向發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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[2] 胡潔.淺析建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012，（6）.

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論文摘要：《混凝土異型柱技術(shù)規(guī)程}(JGJ149—2006)的頒布為我國的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員提供了一本可以參照的國家標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)為廣大結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員指明了異型柱結(jié)構(gòu)與普通混凝土結(jié)構(gòu)的區(qū)別，現(xiàn)將其與《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 500l1-2001)的區(qū)別與廣大設(shè)計(jì)人員共同探討。

引言

新的《混凝土異型柱技術(shù)規(guī)程》(JGJl49—2006)(簡(jiǎn)稱異型柱規(guī)程)于2006年8月頒布，改變了異型柱設(shè)計(jì)只有地方性規(guī)定而沒有國標(biāo)的歷。隨之而來就是我們對(duì)規(guī)范的理解可能沒有比較深入的研究，另外《異型柱規(guī)程》有些規(guī)定比《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2~1)(簡(jiǎn)稱抗震規(guī)范)嚴(yán)格?，F(xiàn)就規(guī)范的幾點(diǎn)規(guī)定，談?wù)剛€(gè)人的一點(diǎn)看法：

(1)異型柱結(jié)構(gòu)最大適應(yīng)高度

由于異型柱是一種新型的結(jié)構(gòu)形式，只經(jīng)過十余年的實(shí)踐。綜合考慮現(xiàn)有的理論研究、實(shí)驗(yàn)研究成果及設(shè)計(jì)施工經(jīng)驗(yàn)，其房屋適用的最大高度較一般的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有所降低?，F(xiàn)就《異型柱規(guī)程》與《抗震規(guī)范》對(duì)比見下表：

沈陽市抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本加速度值為0．10g，超過40米的結(jié)構(gòu)，建議采用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)。

(2)異型柱的抗震等級(jí)

由于異型柱結(jié)構(gòu)的抗震性能相對(duì)于普通混凝土房屋較弱，異型柱結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)相對(duì)于普通混凝土房屋也應(yīng)較嚴(yán)格。由于異型柱結(jié)構(gòu)的適用范圍較普通混凝土結(jié)構(gòu)小，相應(yīng)《異型柱規(guī)程》的抗震等級(jí)分類較《抗震規(guī)范》詳細(xì)。對(duì)于丙類建筑抗震設(shè)計(jì)的房屋，《異型柱規(guī)程》給出了抗震等級(jí)的確定方法，現(xiàn)就《異型柱規(guī)程》與《抗震規(guī)范》的異《抗震規(guī)范》現(xiàn)澆鋼筋混凝土房屋的抗震等級(jí)

《異型柱規(guī)程》中表3．3—1注3，當(dāng)為7度(0．15g)時(shí)，建于Ⅲ、Ⅳ類聲地的異形柱框架結(jié)構(gòu)和框架一剪力墻結(jié)構(gòu)情形時(shí)，也按8度(O．20g)采取抗震構(gòu)造措施，但于括號(hào)內(nèi)所示的抗震等級(jí)形式來具體表達(dá)，需注意的是《異型柱規(guī)程》采取了“應(yīng)”按表中括號(hào)所示的抗震等級(jí)采取抗震構(gòu)造措施，比《抗震規(guī)范》的上述對(duì)應(yīng)部分規(guī)定(“宜”按……)有所加嚴(yán)

(3)不規(guī)則異型柱結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列要求

1．當(dāng)異型柱結(jié)構(gòu)樓層豎向構(gòu)件的最大水

平位移(或?qū)娱g位移)與該樓層層兩端彈性水平位移(或?qū)娱g位移)平均值之比大于1．20時(shí)，根據(jù)《抗震規(guī)范》有關(guān)規(guī)性，可界定為平面不規(guī)則的“扭轉(zhuǎn)不規(guī)則類型”，但《異型柱規(guī)程》規(guī)性此時(shí)控制該比值不應(yīng)大于1．45(第3．2．5條第1款)，較《抗震規(guī)范》相應(yīng)規(guī)定“不大于1．5”有所加嚴(yán)，目的是為了為嚴(yán)格控制異型柱結(jié)構(gòu)平面的不規(guī)則性，避免過大的扭轉(zhuǎn)

效應(yīng)而導(dǎo)致嚴(yán)重的震害。

2．當(dāng)異型柱結(jié)構(gòu)的層間受剪承載力小于上一樓層的80％時(shí)，根據(jù)《抗震規(guī)范》有關(guān)規(guī)性，可界定為豎向不規(guī)則中的“樓層承載力突變類型”，并規(guī)定其薄弱層的受剪承載力不應(yīng)小于上一層的65％，但《異型柱規(guī)程》規(guī)性此時(shí)乘以1．20的增大系數(shù)(第3．2．5條第2款)，較《抗震規(guī)范》相應(yīng)規(guī)定乘以增大系數(shù)1．15有所加嚴(yán)。

(4)異型柱的抗震作用計(jì)算規(guī)則

1．《抗震規(guī)范》第3．1．4條規(guī)定：“抗震設(shè)防為6度時(shí)，除本規(guī)范規(guī)定外，對(duì)乙、丙、丁類建筑可不進(jìn)行地震作用計(jì)算”及第5．1．6條規(guī)定：“6度時(shí)的建筑(建造于Ⅳ類場(chǎng)地上較高的高層建筑除外)，以及生土房屋及木結(jié)構(gòu)房屋，應(yīng)允許不進(jìn)行截面抗震驗(yàn)算?！钡懂愋椭?guī)程》第4．2．3條則以強(qiáng)制性條文方式規(guī)定：“抗震設(shè)防為6度、7度(0．1Og、0．15g)及8度(0．20g)的異型柱結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行地震作用計(jì)算及結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算?！北緱l是基于異型柱結(jié)構(gòu)的抗震性能特點(diǎn)而制定的，6度設(shè)防時(shí)設(shè)計(jì)者應(yīng)注意此條。

2．異型柱的雙向偏壓正截面承載力隨荷載(作用)方向不同而有較大的差異，在L形、T形和十字形三種異型柱中，以L形柱的差異最為顯著(設(shè)計(jì)者應(yīng)著重加強(qiáng)L形柱的構(gòu)造)。如根據(jù)《抗震規(guī)范》5．1．1條第一款(一般情況下(所有烈度)，應(yīng)允許在建筑結(jié)構(gòu)的兩個(gè)主軸方向分別計(jì)算地震作用并進(jìn)行抗震驗(yàn)算，各方向的水平地震作用應(yīng)由該方向抗側(cè)力構(gòu)件承擔(dān))，則可能在某些情況下造成結(jié)構(gòu)的不安全性，所以《異型柱規(guī)程》4．2．4條第一款規(guī)定， 7度(0．15g)及8度(0．20g)時(shí)尚應(yīng)對(duì)與主軸成45°方向進(jìn)行補(bǔ)充計(jì)算。

(5)異型柱的抗震變形驗(yàn)算

由于異型柱結(jié)構(gòu)的特殊性，《異型柱規(guī)程》對(duì)異型柱結(jié)構(gòu)的彈性層間位移角限值也較《抗震規(guī)范》嚴(yán)格，現(xiàn)比較如下：

考慮到異型柱結(jié)構(gòu)的特殊性，本人建議進(jìn)行異型柱設(shè)計(jì)時(shí)彈性層間位移角應(yīng)從嚴(yán)控制：框架結(jié)構(gòu)【】應(yīng)小于l，800，框架一剪力墻結(jié)構(gòu)【]應(yīng)小于1／I100。

(6)異型柱框架梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)受剪承載力驗(yàn)算。

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關(guān)鍵詞：農(nóng)村建筑，抗震設(shè)計(jì)，措施

 

1 引言

地震給人類造成的最大危害是房屋倒塌，危度生命和財(cái)產(chǎn)安全。磚房在歷次地震中的震害很嚴(yán)重，農(nóng)村、城鎮(zhèn)房屋建筑的主體為多層砌體結(jié)構(gòu)。在地震力的作用下，磚結(jié)構(gòu)易發(fā)生脆性的剪切破壞，從而導(dǎo)致房屋的破壞和倒塌。全國城鎮(zhèn)民用建筑中，以磚砌體作為墻體材料的占90％以上，多層砌體(含底框磚房)所占(面積)比例達(dá)89％。抓好抗震設(shè)防地區(qū)建設(shè)工程的抗震設(shè)計(jì)，對(duì)減輕地震災(zāi)害有積極的作用。因此加強(qiáng)抗震地區(qū)合理的進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)是十分重要的工作。

2 農(nóng)村房屋設(shè)計(jì)中存在的主要問題

（1）在建多層砌體住宅中，房屋出現(xiàn)超高現(xiàn)象。有些底層還出現(xiàn)店面屋

（2）有的房屋為設(shè)置大客廳，犧牲門間墻寬度，開大門洞，大門洞間墻寬僅有240mm，并將陽臺(tái)做成大懸挑從而擴(kuò)展客廳面積，當(dāng)部分地方尺寸滿足不了要求，也不注意采取措施，采用增大截面及配筋的構(gòu)造柱替代磚墻肢，把布局改得亂七八糟的，不僅不美觀，平面改成層次不齊，墻體沿豎向布置上下不連續(xù)。

（3）在房屋設(shè)計(jì)中沒有對(duì)抗震承載力進(jìn)行計(jì)算。

（4）房屋在抗震設(shè)計(jì)中，采取的抗震措施不到位。很多設(shè)計(jì)不完整，設(shè)置不足，細(xì)節(jié)不清楚，不管能實(shí)效不，就靠圖紙來施行。

（5）在建多層樓房屋中，為了滿足部分大空間需要，底層或頂層采用“混雜”結(jié)構(gòu)體系的，在底層或頂層局部采用鋼筋砼內(nèi)框架結(jié)構(gòu)，有的僅將構(gòu)造柱和圈梁局部加大，當(dāng)作結(jié)構(gòu)的框架。

3.農(nóng)村建筑抗震設(shè)計(jì)的基本原則

(1)選擇對(duì)抗震有利的場(chǎng)地和地基，從地形地貌看，應(yīng)選擇地勢(shì)平坦開闊的地方作為建筑場(chǎng)地。

(2)合理規(guī)劃，避免地震時(shí)發(fā)生次生災(zāi)害。房屋不要建得太密，房屋的間距以不小于1～1.5倍房屋的高度為宜。

(3)抗震結(jié)構(gòu)方案一般應(yīng)采用矩形、方形、圓形的平面布置。要選擇經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)方案

(4)保證結(jié)構(gòu)的整體性，并使結(jié)構(gòu)和聯(lián)結(jié)部分具有較好的塑性。

(5)盡量不做建筑突出屋面的磚煙囪、女兒墻等，以免引起房屋破壞

(6)減輕建筑物的自重，降低它的重心位置。建筑物所受的地震荷載的大小和它的重量成正比。減輕建筑物的重量，是減少地震荷載最經(jīng)濟(jì)最有效措施。

(7)購置正規(guī)合格材料。材料強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，按設(shè)計(jì)圖紙施工，并嚴(yán)格按照施工規(guī)范施工。

4農(nóng)村房屋抗震設(shè)計(jì)

4.1房屋坐落設(shè)計(jì)，布局要合理

房屋布局要緊湊，美觀合理。盡量設(shè)計(jì)為正房，從而加大才光亮。區(qū)位選址要合理，建筑物與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，有足夠的人均建筑面積，充分利用土地資源，使住宅具有足夠的抵抗自然災(zāi)害能力。房間設(shè)備亮度足夠，通風(fēng)良好，南北朝向?yàn)榧眩虻拈g距在凈高1．5倍以上。房屋總高度與總寬度的最大比值，不能超過抗震規(guī)范要求。

4.2結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)

首先應(yīng)采用橫墻承重或縱橫墻共同承重的結(jié)構(gòu)體系?？v橫向應(yīng)應(yīng)具有合理的剛度和強(qiáng)度。對(duì)出現(xiàn)薄弱的地方應(yīng)采取相應(yīng)措施提高其抗震能力。墻體布置應(yīng)滿足地震作用有合理的傳遞途徑。同一結(jié)構(gòu)單元不應(yīng)采用磚房與底框磚房或內(nèi)框架磚房或框架結(jié)構(gòu)等“混雜”的結(jié)構(gòu)類型。應(yīng)采用相同的結(jié)構(gòu)類型。

4.2.1外墻維護(hù)設(shè)計(jì)。優(yōu)先采用陶?？招钠鰤K、陶粒聚苯砌塊作為外墻圍護(hù)。

4.2.2窗戶設(shè)計(jì)。要針對(duì)地區(qū)特點(diǎn)、窗的位置、朝向及室外遮擋等情況，進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。農(nóng)村住房可采用現(xiàn)行建筑設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定的窗地比?？萍颊撐?。窗應(yīng)布置在房間或開間中部。這樣可以使室內(nèi)照明度均勻，窗臺(tái)高度高度一般為900mm，不能過高或過低?？萍颊撐摹?/p>

4.2.3抗震設(shè)計(jì)。抗震性能好壞取決于建筑地點(diǎn)、地質(zhì)條件；建筑物的設(shè)計(jì)是否符合抗震設(shè)計(jì)規(guī)范；施工質(zhì)量的優(yōu)劣。建造中適當(dāng)配以構(gòu)造柱、圈梁及拉結(jié)筋，以增強(qiáng)建筑物的抗震能力。

4.2.4平、立面布置。有的沒抗震設(shè)計(jì)理念，為開大門洞，縮小門間墻寬度。建筑的平面布置和抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的平面布置要對(duì)稱，有規(guī)則?？v、橫墻沿平面布置不能對(duì)齊的墻體較少，樓梯間不宜設(shè)在房屋的轉(zhuǎn)角處，房屋轉(zhuǎn)角處的門窗間墻承受雙向側(cè)向應(yīng)力，其局部尺寸應(yīng)不小于lm；其余外縱墻的門窗間墻局部尺寸部分不滿足1m要求時(shí)，其限值可放寬到0.8m；內(nèi)墻門間墻局部尺寸不滿足要求時(shí)，可用設(shè)構(gòu)造柱來滿足。建筑的立面和豎向剖面力求規(guī)則，結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度宜均勻變化，墻體沿豎向布置上下應(yīng)連續(xù)，避免剛度突變。當(dāng)房屋的立面高差較大、錯(cuò)層較大，采用防震縫將結(jié)構(gòu)分割成平面和體形規(guī)則的獨(dú)立元。雖然磚砌體與構(gòu)造柱和圈梁可以增加房屋的延性。但它們不能同時(shí)發(fā)揮作用。

4.3抗震計(jì)算

抗震計(jì)算是抗震設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容，是保證滿足抗震承載力的基礎(chǔ)。對(duì)平面和豎向不規(guī)則的多層磚房采用考慮地震扭轉(zhuǎn)影響的分析程序。多層磚房的抗震計(jì)算可采用底部剪力法。

4.4抗震措施

為保證房屋在地震中有良好的抗震能力，以下介紹了幾點(diǎn)抗震措施內(nèi)容。

4.4.1構(gòu)造柱和圈梁的設(shè)置

現(xiàn)在農(nóng)村很多房屋是多層砌體房屋。對(duì)橫墻較多或較少的要采取不同設(shè)置，對(duì)橫墻較少的應(yīng)根據(jù)房屋增加一層或二層后的層數(shù)。對(duì)橫墻較多應(yīng)按要求設(shè)置構(gòu)造柱。對(duì)橫墻承重或縱橫墻共同承重的裝配式鋼筋砼樓、木樓、屋蓋應(yīng)按抗震規(guī)范要求設(shè)置圈粱。圈梁的截面和配筋不能太大。

4.4.2構(gòu)件間的連接措施

（1）構(gòu)造柱與樓、屋蓋連接：當(dāng)為現(xiàn)澆樓、屋蓋時(shí)，在樓、屋蓋處設(shè)240mmx120mm拉梁與構(gòu)造柱連接。為屋蓋時(shí)．構(gòu)造柱應(yīng)與每層圈梁連接。

（2）構(gòu)造柱與磚墻連接：構(gòu)造柱與磚墻連接處應(yīng)砌成馬牙槎。并沿墻高每隔500mm設(shè)2Φ6拉結(jié)鋼筋，每邊伸入墻內(nèi)不小于1m。

（3）墻與墻的連接：抗震設(shè)防烈度為7度時(shí)，層高超過3．6m或長度大于7．2m的大房間，外墻轉(zhuǎn)角及內(nèi)外墻交接處，當(dāng)未設(shè)構(gòu)造柱時(shí)，應(yīng)沿墻高每隔500mm設(shè)2Φ6拉結(jié)鋼筋，每邊伸入墻內(nèi)不小于lm。

（4）屋頂間的連接：突出屋面的樓梯間，構(gòu)造柱應(yīng)從下一層伸到屋項(xiàng)間頂部，并與頂部圈粱連接。

（5）后砌墻體的連接：應(yīng)沿墻商每隔500mm設(shè)2Φ6拉結(jié)鋼筋與承重墻連接。每邊伸入墻內(nèi)不小于0.5m?？拐鹪O(shè)防烈度為8度到9度時(shí)。長度大于5.1m的后砌墻頂，應(yīng)與樓、屋面板或梁連接?？萍颊撐?。

（6）欄板的連接：磚砌欄板應(yīng)配水平鋼筋，并且壓項(xiàng)臥梁應(yīng)與砼立柱相連。

（7）構(gòu)造柱底端連接：構(gòu)造柱可不單獨(dú)設(shè)基礎(chǔ)，但應(yīng)伸入室外地面下500mm，或錨入室外地面下不小于300mm的地圈梁。

4.4.3懸臂構(gòu)件的連接

(1)女兒墻的穩(wěn)定措施：抗震設(shè)防烈度為6~7度時(shí)，240mm厚無錨固女兒墻(非出入口處)的高度不能超過0.5m，當(dāng)超過時(shí)，女兒墻應(yīng)按抗震構(gòu)造圖集要求采取措施。女兒墻的計(jì)算高度可從屋蓋的圈梁頂面算起。當(dāng)屋面板周邊與女兒墻有鋼筋拉結(jié)時(shí)。計(jì)算高度可從板面算起。

(2)懸挑構(gòu)件：懸臂陽臺(tái)挑梁的最大外挑長度不能大于1.8m．不應(yīng)大于2m。并且不能采用墻中懸挑式踏步或豎肋插入墻體的樓梯。

5農(nóng)村新建房屋的措施

新建房屋要從當(dāng)?shù)丨h(huán)境、設(shè)計(jì)方案、機(jī)構(gòu)、材料、人員等方面進(jìn)行控制，從而提高房屋的施工質(zhì)量和房屋抗震水平。

對(duì)于當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境做一個(gè)系統(tǒng)的調(diào)查，做到因地制宜。合理采用設(shè)計(jì)方案，加強(qiáng)新型房屋結(jié)構(gòu)的抗震能力的技術(shù)措施。在房屋建造區(qū)域建立地勘資料，為農(nóng)民服務(wù)。作為地震行政主管部門應(yīng)加強(qiáng)對(duì)農(nóng)民地震知識(shí)的宣傳，加強(qiáng)地震防范意識(shí)。對(duì)于建筑的用料要嚴(yán)格進(jìn)行控制，防止使用不合格的建筑材料，以免建造質(zhì)量低劣的房屋。無論是村民還是施工人員應(yīng)具備一些基本的抗震知識(shí)。

6.結(jié)束語

隨著我國農(nóng)村經(jīng)濟(jì)水平的提高，農(nóng)村住宅數(shù)量越來越多，越來越多的農(nóng)民建新房，多層房屋，在建房中，應(yīng)重視房屋抗震設(shè)計(jì)中的各個(gè)環(huán)節(jié)，將工程質(zhì)量放在首位，嚴(yán)格按照施工規(guī)范要求施工，加強(qiáng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工方面的管理，從而降低房屋的地震程度。

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關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu),抗震設(shè)計(jì),設(shè)防目標(biāo),基本措施

Abstract: With requirements increasing of people on the building of the product, all kinds of new structure building gradually increases based on the performance of the seismic design thought aseismatic design, which is an effective path. This paper from the structure design of the seismic design, first to structure the seismic fortification basic goals for discussion and analysis, and then in structural seismic design of the basic principles and objectives, how to do well the seismic design of building structure were discussed. Some basic measures, trying to improve structural seismic performance, strengthen building structure design of the seismic capability.

Key Words: building structure, seismic design, fortify goal, basic measures

中圖分類號(hào)：TU973+.31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：

前言

近年來，一些國家和地區(qū)相繼發(fā)生強(qiáng)烈地震，造成巨大損失。而我國又是一個(gè)地震多發(fā)的國家，要抵御、減輕地震災(zāi)害，必須對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行必要的抗震設(shè)計(jì)。在結(jié)合建筑構(gòu)造中的抗震設(shè)防理念，建筑結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，地震反應(yīng)特性、地震破壞模式等因素綜合考慮的同時(shí)，為了努力減輕地震造成的破壞，減輕經(jīng)濟(jì)損失，我國政府和相關(guān)部委陸續(xù)頒布了一系列防震減災(zāi)的法律、法規(guī)條文，并強(qiáng)制規(guī)定設(shè)防強(qiáng)度為6度以上地區(qū)的建筑必須進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。

一、建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防的目標(biāo)

抗震設(shè)防是指對(duì)建筑物進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，并采取一定的抗震構(gòu)造措施，以達(dá)到結(jié)構(gòu)抗震的效果和目的。我國通常采用“三水準(zhǔn)抗震設(shè)防”和“兩階段抗震設(shè)計(jì)”的設(shè)計(jì)方法。下面就對(duì)這兩種設(shè)計(jì)方法進(jìn)行闡述和分析。

1.三水準(zhǔn)抗震設(shè)防

抗震設(shè)防的依據(jù)是抗震設(shè)防烈度，抗震設(shè)防烈度按不同的頻率和強(qiáng)度可以分三個(gè)地震烈度水準(zhǔn)。采用第三水準(zhǔn)烈度的地震動(dòng)參數(shù)，計(jì)算出結(jié)構(gòu)的彈塑性層間位移角，以滿足第三水準(zhǔn)大震不倒的要求。目前，我國抗震設(shè)防為“三水準(zhǔn)”目標(biāo)通常將其概括為：“小震不壞、中震可修、大震不倒”。其中，“小震不壞”是指當(dāng)遭受低于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的多遇地震時(shí)，建筑物一般不受損壞或不需修理仍可使用，建筑處于正常使用狀態(tài)，從結(jié)構(gòu)地震分析角度，可以視為彈性體系。第一水準(zhǔn)對(duì)應(yīng)抗震正常使用極限狀態(tài)，就是在該狀態(tài)下結(jié)構(gòu)的功能和使用應(yīng)不受影響，這意味著結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)都不會(huì)發(fā)生需要修復(fù)的損傷。“中震可修”是指當(dāng)遭受到相當(dāng)于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的地震影響時(shí)，建筑物可能損壞，經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用，結(jié)構(gòu)在地震影響時(shí)進(jìn)入非彈性工作階段。第二水準(zhǔn)對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)損傷控制極限狀態(tài)，在該結(jié)構(gòu)狀態(tài)下結(jié)構(gòu)中受力較充分的部位已經(jīng)進(jìn)入屈服后變形狀態(tài)。“大震不倒”是指當(dāng)遭受高于本地區(qū)抗震設(shè)防強(qiáng)度的罕遇地震時(shí)，建筑物不致倒塌或發(fā)生危機(jī)生命安全的嚴(yán)重破壞，此階段結(jié)構(gòu)有較大的非彈性變形，但人員可以逃離。第三水準(zhǔn)對(duì)應(yīng)人在地震中能夠幸存的極限狀態(tài)。在這一極限狀態(tài)下雖然允許結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不可修復(fù)的損傷，但要求保持較好的整體性而不倒塌。

2.兩階段抗震設(shè)計(jì)

為實(shí)現(xiàn)上述三個(gè)烈度水準(zhǔn)的抗震設(shè)防要求，《抗震規(guī)范》提出了兩階段抗震設(shè)計(jì)方法。第一階段設(shè)計(jì)是多遇地震下的承載力驗(yàn)算和彈性變形計(jì)算。除了在確定結(jié)構(gòu)方案和進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置時(shí)考慮抗震要求外，還應(yīng)按照小震作用進(jìn)行抗震計(jì)算和保證結(jié)構(gòu)延性的抗震構(gòu)造設(shè)計(jì)。第一階段設(shè)計(jì)的第一步是，在方案布置符合抗震原則的前提下，采用第一水準(zhǔn)烈度的地震動(dòng)參數(shù)，用彈性反應(yīng)譜法求得結(jié)構(gòu)在彈性狀態(tài)下的地震作用標(biāo)準(zhǔn)值和相應(yīng)的地震作用效應(yīng)，然后與其他符合效應(yīng)按一定的組合系數(shù)進(jìn)行組合，對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面進(jìn)行承載力驗(yàn)算，從而滿足第一水準(zhǔn)的強(qiáng)度要求。第二步，采用同一地震參數(shù)計(jì)算出結(jié)構(gòu)的彈性層間位移角，使其不超過規(guī)定的限值，另外，采用相應(yīng)的抗震措施，保證結(jié)構(gòu)具有相應(yīng)的延性變形能力和塑性耗能能力，從而滿足第二水準(zhǔn)的變形要求。第二階段是罕遇地震下的彈塑性變形驗(yàn)算，主要針對(duì)甲級(jí)建筑和特別不規(guī)則的結(jié)構(gòu)用大震作用進(jìn)行結(jié)構(gòu)易損部位（薄弱層）的塑性變形驗(yàn)算。第二階段的設(shè)計(jì)主要表現(xiàn)在反應(yīng)譜理論的變化，反應(yīng)譜理論是根據(jù)彈性結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)得到的，因此一般也只能計(jì)算結(jié)構(gòu)處在彈性狀態(tài)下的最大地震反應(yīng)。當(dāng)結(jié)構(gòu)遇到強(qiáng)烈地震而進(jìn)入強(qiáng)塑性階段時(shí)，反應(yīng)譜將不能給出各構(gòu)件進(jìn)入強(qiáng)塑性狀態(tài)的內(nèi)力、變形，無法找出結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)。利用延性系數(shù)將彈性反應(yīng)譜變?yōu)樗苄苑磻?yīng)譜，從而使抗震設(shè)計(jì)理論進(jìn)入了非線性反應(yīng)階段。

二、做好建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的基本措施

由上述可見，抗震規(guī)范設(shè)計(jì)的方法已經(jīng)具有了基本的雛形，但在實(shí)現(xiàn)這一抗震設(shè)防目標(biāo)時(shí)，仍有一些問題需要認(rèn)真研究。因此做好建筑結(jié)構(gòu)中抗震設(shè)計(jì)的基本措施顯得至關(guān)重要，它是保證抗震設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)“三水準(zhǔn)”抗震設(shè)防目標(biāo)的基礎(chǔ)。

建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)立足于工程抗震基本理論，靈活運(yùn)用抗震設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，從根本上提高結(jié)構(gòu)的抗震能力。根據(jù)當(dāng)前抗震理論下形成的基本原則和要求，下面就對(duì)做好建筑結(jié)構(gòu)中抗震設(shè)計(jì)的基本措施進(jìn)行探討分析。

1.選擇有利場(chǎng)地

造成建筑物震害的原因是多方面的，場(chǎng)地條件是其中之一。在不同工程地質(zhì)條件的場(chǎng)地上，地震對(duì)建筑物的破壞程度是截然不同的。因此，選擇工程場(chǎng)址時(shí)，設(shè)計(jì)者必須結(jié)合工程的實(shí)際需要，盡可能避開對(duì)建筑抗震不利的地段，選擇對(duì)建筑抗震有利的地段，當(dāng)沒有辦法避開時(shí)，適當(dāng)?shù)目拐鸺訌?qiáng)措施應(yīng)被采用，任何情況下均不得在抗震危險(xiǎn)地段上建造可能引起人員傷亡或較大經(jīng)濟(jì)損失的建筑物。

2.優(yōu)化平立面布置

建筑布置的平立面應(yīng)規(guī)則，體型要求簡(jiǎn)單。建筑物的動(dòng)力性能基本上取決于其建筑布局和結(jié)構(gòu)布置。建筑布局簡(jiǎn)單合理，結(jié)構(gòu)布置符合抗震原則，就能從根本上保證房屋具有良好的抗震性能。建筑中的獨(dú)立單元及整個(gè)建筑應(yīng)力求質(zhì)量剛度對(duì)稱，使其剛心與質(zhì)心偏心很小甚至完全重合。此外，建筑沿豎向分布的剛度和質(zhì)量還須均勻，只有簡(jiǎn)單、規(guī)則、對(duì)稱結(jié)構(gòu)容易準(zhǔn)確計(jì)算其地震反應(yīng)。

3.選擇合理的結(jié)構(gòu)形式

選擇合理的抗震結(jié)構(gòu)體系，首先，應(yīng)有多道抗震防線，避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整個(gè)體系喪失抗震能力；其次，應(yīng)具備良好的耗能、變形能力和必要的強(qiáng)度。一個(gè)沒有足夠延性，只有較高的抗側(cè)力強(qiáng)度的抗震結(jié)構(gòu)體系，在地震時(shí)很容易遭到破壞；再次，結(jié)構(gòu)剛度和強(qiáng)度分布須合理。結(jié)構(gòu)體系宜具有合理的剛度和承載力分布，避免因局部削弱或突變形成薄弱部位，產(chǎn)生過大的塑性變形集中，對(duì)可能出現(xiàn)的薄弱部位，應(yīng)采取措施提高抗震能力。

4.提高結(jié)構(gòu)的延性

結(jié)構(gòu)的延性可定義為結(jié)構(gòu)在承載力無明顯降低的前提下發(fā)生非彈性變形的能力。結(jié)構(gòu)的延性反映了結(jié)構(gòu)的變形能力，是防止在地震作用下倒塌的關(guān)鍵因素之一。 結(jié)構(gòu)良好的延性有助于減小地震作用，吸收與耗散地震能量，避免結(jié)構(gòu)倒塌。構(gòu)件的破壞和退出工作，使整個(gè)結(jié)構(gòu)從一種穩(wěn)定體系過渡到另外一種穩(wěn)定體系，致使結(jié)構(gòu)的周期發(fā)生變化，以避免地震長時(shí)間持續(xù)作用引起的共振效應(yīng)。

5.確保結(jié)構(gòu)的整體性

結(jié)構(gòu)是由許多構(gòu)件連接組合而成的一個(gè)整體，并通過各個(gè)構(gòu)件的協(xié)調(diào)工作來有效地抵抗地震作用。若結(jié)構(gòu)在地震作用下喪失了整體性，則結(jié)構(gòu)各構(gòu)件的抗震能力不能充分發(fā)揮，這樣容易使結(jié)構(gòu)成為機(jī)動(dòng)體而倒塌。因此，結(jié)構(gòu)的整體性是保證結(jié)構(gòu)各個(gè)部分在地震作用下協(xié)調(diào)工作的重要條件，確保結(jié)構(gòu)的整體性是抗震概念設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。

結(jié)語

總的來講，結(jié)構(gòu)工程師在建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中，只有注重對(duì)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的方法總結(jié)和不斷完善，不斷提高建筑抗震等級(jí)，真正理解設(shè)計(jì)規(guī)范，嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真，才能設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)安全的建筑，才能確保人民生命財(cái)產(chǎn)安全。也就是說，在建筑結(jié)構(gòu)抗震體系中，只要使體系布局合理，計(jì)算正確，同時(shí)采取有效的加強(qiáng)措施，便可獲得結(jié)構(gòu)的最大抗震能力，達(dá)到防震減災(zāi)的目的。

參考文獻(xiàn)：

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篇6

【關(guān)鍵字】網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，抗震，設(shè)計(jì)方法

中圖分類號(hào)：U452.2+8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

前言

地震是一種破壞性極大的突發(fā)性自然災(zāi)害，能夠造成人員傷亡和社會(huì)物質(zhì)財(cái)富的巨大損失，對(duì)社會(huì)生活和地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著廣泛而深遠(yuǎn)的影響。為減輕地震所造成的生命與財(cái)產(chǎn)損失，人類與之進(jìn)行了長期不懈的斗爭(zhēng)，雖然科學(xué)技術(shù)和工程技術(shù)的突飛猛進(jìn)，地震工程的理論和實(shí)踐得到了很大發(fā)展，但是，就近20余年來說，全球發(fā)生的許多大地震，仍然造成大量嚴(yán)重的工程破壞和慘重的生命財(cái)產(chǎn)損失。例如1976年我國的唐山地震、1994年美國的Northridge地震、1995年日本的阪神地震及1999年臺(tái)灣的集集地震。隨著城市現(xiàn)代化和經(jīng)濟(jì)的高度發(fā)展，地震所造成的損失，平均每幾十年翻一番。因此，了解地震災(zāi)害的特點(diǎn)，采取正確的對(duì)策，方能保證防震減災(zāi)收到實(shí)效。鑒于地震預(yù)報(bào)和地震轉(zhuǎn)移分散均不能很好的實(shí)現(xiàn)，因此，工程抗震成為目前最有效、’最根本的措施，建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)也成為當(dāng)前最被關(guān)注的課題之一。

常見的建筑結(jié)構(gòu)防震措施

目前，用于建筑結(jié)構(gòu)防御地震的措施主要有:傳統(tǒng)的抗震設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)控制理論(如減震、隔震等)。傳統(tǒng)的抗震設(shè)計(jì)是適當(dāng)增加結(jié)構(gòu)的剛度，以抵抗地震作用，或合理布置結(jié)構(gòu)的剛度，使結(jié)構(gòu)部件在地震時(shí)不同步地進(jìn)入非彈性狀態(tài)，具有較大的延性，消耗地震能量。上述方法存在以下缺陷:

安全性難以保證。當(dāng)突發(fā)地震超出設(shè)防烈度時(shí)，房屋會(huì)嚴(yán)重破壞

適應(yīng)性有限制。當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，雖然結(jié)構(gòu)本身的破壞可以控制，但是房屋內(nèi)的重要設(shè)備可能會(huì)遭到破壞

經(jīng)濟(jì)性欠佳。它通過增大構(gòu)件斷面，加大配筋來抵抗地震。斷面越大，剛度越大，地震作用也越大，所需斷面及配筋也越大。如此惡性循環(huán)，大大提高了建筑造價(jià)，并且隨著設(shè)防烈度的提高，造價(jià)也急劇增加，通過增加結(jié)構(gòu)剛度來抵御地震作用，其材料用量大，不經(jīng)濟(jì)。一種主動(dòng)的抗震策略是對(duì)結(jié)構(gòu)施加控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)共同抵御地震作用，盡可能減輕對(duì)結(jié)構(gòu)自身的損傷。這種主動(dòng)策略也就是結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制對(duì)于網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行振動(dòng)控制是保證結(jié)構(gòu)安全、減小地展災(zāi)容損失的一種重要途徑。

三．網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用

網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)是一種曲面形結(jié)構(gòu)，是大跨度空間結(jié)構(gòu)中一種舉足輕重的主要結(jié)構(gòu)形式。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)具有一系列突出的優(yōu)點(diǎn)，大體可以歸納如下：

1、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)兼有桿系結(jié)構(gòu)和薄殼結(jié)構(gòu)的主要特性，桿件比較單一，受力比較合理。

2、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的剛度大、跨越能力強(qiáng)，在跨度超過100m的結(jié)構(gòu)中仍有大量的應(yīng)用。

3、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)可以用小型構(gòu)件組裝成大型空間，小型構(gòu)件和連接節(jié)點(diǎn)可以在工廠預(yù)制；而且現(xiàn)場(chǎng)安裝簡(jiǎn)便，不需要大型的機(jī)具設(shè)備，因而綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較好。

4、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析可以借助于通用有限元計(jì)算程序和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，不會(huì)有多大難度。

5、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)造型豐富多彩，不論是建筑平面，還是空間曲面外形，都可以根據(jù)創(chuàng)作要求任意選取。正是因?yàn)橐陨线@些優(yōu)點(diǎn)，近幾十年來，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在各種大型體育場(chǎng)館、劇院、會(huì)議展覽中心、機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓、干煤棚等公共建筑中得到了廣泛應(yīng)用，尤其是近十年，我國的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)向著跨度更大、體系更復(fù)雜、設(shè)備更昂貴的方向發(fā)展，這些建筑結(jié)構(gòu)新穎、規(guī)模宏大，往往成為一個(gè)城市或國家的標(biāo)志性建筑，并為世人矚目。

四．網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

經(jīng)以上網(wǎng)殼自振特性分析可知，與一般傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)動(dòng)力特征不同，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)頻率與振型具有以下特點(diǎn):

1、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)自振頻率密集

單層球面網(wǎng)殼、柱面網(wǎng)殼的自振頻率均非常密集，單層球面網(wǎng)殼還有數(shù)個(gè)周期相同的振型，這是由于結(jié)構(gòu)有多個(gè)對(duì)稱軸所致。由于頻率密集，在網(wǎng)殼地震響應(yīng)計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮各振型間的相關(guān)性。在用振型分解反應(yīng)譜法進(jìn)行動(dòng)力分析時(shí)，若仍采用平方開方公式進(jìn)行振型禍合則導(dǎo)致誤差較大。

2、網(wǎng)殼以水平振型為主，第一振型一般為水平振型

網(wǎng)殼振型呈現(xiàn)水平振型與豎向振型參差出現(xiàn)，水平振型較多，一般網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)第一振型均為水平振型。這是由于網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)起拱后，其豎向剛度增大而水平剛度減弱的緣故。

3、地震響應(yīng)貢獻(xiàn)較大的振型出現(xiàn)較晚

一般框架動(dòng)力計(jì)算可選前幾個(gè)振型效應(yīng)進(jìn)行組合，即可滿足使用精確度。而經(jīng)過對(duì)網(wǎng)殼振型分析，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)第一振型均為反對(duì)稱振型，對(duì)地震響應(yīng)貢獻(xiàn)較大的對(duì)稱振型出現(xiàn)較晚，所以采用振型分解法計(jì)算網(wǎng)殼地震響應(yīng)時(shí)，不能僅取前幾個(gè)振型，至少應(yīng)選取前20階振型進(jìn)行組合，否則計(jì)算結(jié)果不安全。對(duì)復(fù)雜大跨度網(wǎng)殼，還需取超過20個(gè)振型響應(yīng)進(jìn)行組合。

五．網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的形式與分類

油罐罐頂網(wǎng)殼招標(biāo)有兩種結(jié)構(gòu)，分別為三角形結(jié)構(gòu)和子午線結(jié)構(gòu)。為了便于更好地選擇滿足現(xiàn)場(chǎng)及工期需要的投標(biāo)單位，現(xiàn)對(duì)兩種結(jié)構(gòu)網(wǎng)殼進(jìn)行如下比。

1、兩種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

（一）子午線式網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)

（1）工藝特點(diǎn)

子午線網(wǎng)殼主體由球面上分別以x軸及以z軸為旋轉(zhuǎn)軸的兩組子午線相交而成。網(wǎng)殼桿件全部采用不等邊角鋼。兩組子午線網(wǎng)桿間采用搭接，搭接面采用連續(xù)滿角焊；單根子午線的連接采用對(duì)接，須保證對(duì)接接頭全焊透和全熔合以保證焊接質(zhì)量。錐板是網(wǎng)殼的沿邊構(gòu)件，采用加厚鋼板與罐壁頂板成20～30。角度焊接，將罐壁與罐頂連成整體。每道網(wǎng)桿的兩端采用墊板及連接板將網(wǎng)桿與罐壁及邊環(huán)梁連成一體；連接件采用鋼板組焊而成。結(jié)構(gòu)形式如圖1所示。

圖1：子午線網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)形式

（2）邊節(jié)點(diǎn)及上、下網(wǎng)桿安裝

照給出的各邊節(jié)點(diǎn)的弧長值，在罐壁上作各邊節(jié)點(diǎn)垂線長度為500mm，再用水準(zhǔn)儀找出X、z軸水平基準(zhǔn)面，與等分垂線交成十字線，十字中點(diǎn)就是連接件的交點(diǎn)位置，然后分別將A、B、C、D各連接件按編號(hào)點(diǎn)焊在位置上，同時(shí)檢查通過中心的兩只連接件是否完全一樣。

拼接X方向的第一根長網(wǎng)桿，且按焊接要求焊接完成。

裝X方向的第一根網(wǎng)桿著落在中間n根支撐桿上，測(cè)量各節(jié)點(diǎn)的Y值應(yīng)為該節(jié)點(diǎn)的Y+DY值，差值允許±8ram，n根都測(cè)量合格后，網(wǎng)桿兩端再邊節(jié)點(diǎn)與罐壁板分段焊接。

然后分別x方向第二根、第三根以z軸為對(duì)稱，兩邊安裝；然后安裝Z軸方向的第一根長網(wǎng)桿，節(jié)點(diǎn)1與X方向的長網(wǎng)桿節(jié)點(diǎn)l重合，依次的節(jié)點(diǎn)位置必須重合點(diǎn)焊固定，兩端點(diǎn)也與邊節(jié)點(diǎn)連接件點(diǎn)焊固定，分別用同樣的方法，以X軸線為對(duì)稱軸線兩邊對(duì)稱安裝點(diǎn)焊。

（二）三角形式網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)

（1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

三角形式網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)由長度相同的網(wǎng)桿承插組成三角形，三角形之間同樣采用承插形式連接，網(wǎng)桿材料采用工字／槽鋼等結(jié)構(gòu)型鋼，安裝時(shí)從外向里逐罔進(jìn)行安裝，組裝完畢后將最外側(cè)與邊梁連接進(jìn)行焊接固定。結(jié)構(gòu)形式如圖2所示。

圖2：三角形網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)形式

（2）現(xiàn)場(chǎng)安裝

組裝工作在搭建的腳手架上進(jìn)行，腳手架必須牢固可靠，即保證安全，又要便于組裝操作。由于節(jié)點(diǎn)種類多，為便于安裝定位，按安裝標(biāo)記線組裝。安裝標(biāo)記線是所在節(jié)點(diǎn)的球面切線，

此線垂直于頂部節(jié)點(diǎn)與該節(jié)點(diǎn)的連線，并指向所在1／6區(qū)域?qū)ΨQ線，以此來確定轂形件的安裝方位。網(wǎng)殼桿件的組順序，由下而上，對(duì)稱進(jìn)行。局部超前不得多余一圈。三人為一組，分成三組。對(duì)稱由下而上。注意邊節(jié)點(diǎn)找正，根據(jù)圖紙要求確定網(wǎng)殼直徑及中心點(diǎn)，分六個(gè)區(qū)，首先確定的五個(gè)點(diǎn)，然后確定六區(qū)之間的中界點(diǎn)，最終確定一個(gè)區(qū)域P點(diǎn)。這時(shí)可根據(jù)第一圈桿件驗(yàn)證其點(diǎn)的位置。

六、兩種網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的防腐施工比較

1、子午線式結(jié)構(gòu)網(wǎng)殼：網(wǎng)桿在安裝過程中采用焊接方式連接，對(duì)防腐層的損害很大，因此一般在預(yù)制過程中不對(duì)網(wǎng)桿進(jìn)行防腐處理，而是在網(wǎng)殼施工完后整體進(jìn)行防腐。這種施工防腐給儲(chǔ)罐施工增加了施工工序，且防腐施工難度較大。

2、三角形式結(jié)構(gòu)網(wǎng)殼：網(wǎng)桿在預(yù)制完后立即進(jìn)行防腐處理，到施工現(xiàn)場(chǎng)后只進(jìn)行組裝即可，然后對(duì)局部防腐層破壞位置進(jìn)行補(bǔ)防處理，這種方式要求在運(yùn)輸過程中加強(qiáng)對(duì)防腐層的保護(hù)，對(duì)供貨商的運(yùn)輸包裝應(yīng)提出要求。

七、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)下的地震強(qiáng)度的變形驗(yàn)算

根據(jù)基于性能抗震設(shè)計(jì)思想，常遇地震作用下可對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算，而強(qiáng)震作用下應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行多級(jí)性能水準(zhǔn)的變形驗(yàn)算和性能評(píng)估。

1、常遇地震作用下的強(qiáng)度驗(yàn)算

鑒于地震內(nèi)力系數(shù)法具有多方面優(yōu)勢(shì)，常遇地震作用下的強(qiáng)度驗(yàn)算可采用這種方法，但需要在原有基礎(chǔ)上完善地震內(nèi)力系數(shù)定義，考慮桿件的彎曲效應(yīng)，具體計(jì)算公式如下：

截面驗(yàn)算時(shí)，取同類桿件中組合應(yīng)力最大的桿件，乘相應(yīng)的地震內(nèi)力系數(shù)，即為地震荷載對(duì)桿件應(yīng)力的放大值，加上靜應(yīng)力值，便可驗(yàn)算該類截面應(yīng)力是否滿足要求。改進(jìn)的地震內(nèi)力系數(shù)法，比振型分解反應(yīng)譜法和時(shí)程分析法簡(jiǎn)便，可簡(jiǎn)化復(fù)雜計(jì)算，易于為工程設(shè)計(jì)人員接受。目前已有文獻(xiàn)在大量參數(shù)分析基礎(chǔ)上給出該方法定義的地震內(nèi)力系數(shù)建議取值，可供常規(guī)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)參考使用。

2、罕遇地震作用下的變形驗(yàn)算

罕遇地震作用下網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的抗震驗(yàn)算是網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題。研究表明，將動(dòng)力強(qiáng)度破壞和動(dòng)力失穩(wěn)破壞兩種失效模式建立在統(tǒng)一的動(dòng)力破壞框架內(nèi)，確定網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的動(dòng)力極限荷載及各級(jí)性能水準(zhǔn)的量化驗(yàn)算指標(biāo)是完全可行的。因此，設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)人員可參網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行全過程非線性動(dòng)力響應(yīng)分析，通過逐漸增大地震輸入的烈度深入考察其在強(qiáng)震作用下的位移、能量、塑性發(fā)展程度等響應(yīng)情況，確定對(duì)應(yīng)不同性能水準(zhǔn)的各項(xiàng)響應(yīng)值，正確評(píng)估結(jié)構(gòu)強(qiáng)震作用下的響應(yīng)和損傷情況，判斷其是否滿足業(yè)主所期望的強(qiáng)度、剛度、延性等性能，并加以適當(dāng)調(diào)整，最終達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。

基于對(duì)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)彈塑性地震響應(yīng)規(guī)律的理解，我們還可以通過有目的性的調(diào)整結(jié)構(gòu)剛度分布，引導(dǎo)和控制這種高次超靜定結(jié)構(gòu)在地震作用下實(shí)現(xiàn)延性破壞機(jī)制，有效保證和達(dá)到結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防目標(biāo)，使設(shè)計(jì)更為經(jīng)濟(jì)合理。綜上所述，采用基于性能抗震設(shè)計(jì)思想，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)應(yīng)遵循圖1中的基本過程。

圖3：網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖

八．網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)基于性能抗震設(shè)計(jì)研究意義

基于性能的設(shè)計(jì)思想和投資一效益準(zhǔn)則雖然已得到專家學(xué)者的廣泛關(guān)注，并進(jìn)行了大量的研究，但由于網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的失效機(jī)理與其它結(jié)構(gòu)差異很大，結(jié)構(gòu)全壽命總費(fèi)用計(jì)算和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法都不盡相同，因此有必要結(jié)合網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的具體特點(diǎn)進(jìn)行深入研究。將基于性能的設(shè)計(jì)理論引入到網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，可以深化網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理論，為網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的抗震和抗風(fēng)研究提供技術(shù)支持，為網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供方法，為網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的性能評(píng)估提供手段，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)更加科學(xué)合理的設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。將基于性能的設(shè)計(jì)思想引入到網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)研究中，按基于性能的設(shè)計(jì)思想，對(duì)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)的研究，建立科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方法，研究出具體的設(shè)計(jì)方法和適用程序，將對(duì)社會(huì)生產(chǎn)提供良好的技術(shù)支持，取得巨大的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。

結(jié)束語

綜上所述，子午線結(jié)構(gòu)網(wǎng)殼施工工序相對(duì)較多，不利于變形控制，且網(wǎng)桿在長途運(yùn)輸過程中容易造成變形，且工期長，工人數(shù)量和工種比較多，因此本工程中采用三角形網(wǎng)殼的結(jié)構(gòu)形式。通過詳細(xì)介紹和對(duì)比兩種網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)形式，向大家推薦在網(wǎng)殼選型時(shí)，采用三角形網(wǎng)殼的結(jié)構(gòu)形式，特別是鋁合金三角形網(wǎng)殼，即減輕重量，節(jié)省工期，又相對(duì)變形小，運(yùn)輸方便。

基于性能抗震設(shè)計(jì)研究的關(guān)鍵內(nèi)容是對(duì)應(yīng)多級(jí)性能水準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)計(jì)算分析方法及性能水準(zhǔn)的定性和定量描述。因此，今后需要通過試驗(yàn)和大量理論分析，改進(jìn)不同階段的結(jié)構(gòu)計(jì)算分析方法，使其更為合理、簡(jiǎn)便；逐步完善網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)動(dòng)力破壞準(zhǔn)則，確定不同結(jié)構(gòu)形式所對(duì)應(yīng)的各級(jí)水準(zhǔn)的量化性能標(biāo)準(zhǔn)；更為準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)性能和強(qiáng)震作用下的安全程度，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)基于性能的抗震設(shè)計(jì)目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]劉啟剛 考慮上下部結(jié)構(gòu)協(xié)同工作的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)多維地震響應(yīng)分析 [學(xué)位論文]2008 -浙江大學(xué)建筑工程學(xué)院 浙江大學(xué)：結(jié)構(gòu)工程

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[4]莊鵬 空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)支座隔震的理論和試驗(yàn)研究 [學(xué)位論文]2006 - 北京工業(yè)大學(xué)：結(jié)構(gòu)工程

[5]殷占忠 帶有約束屈曲支撐桿件空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)抗震性能分析與試驗(yàn)研究 (被引用 2 次) [學(xué)位論文]2008 - 蘭州理工大學(xué)：結(jié)構(gòu)工程

[6]邢佶慧 沈世釗 網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法探討 [期刊論文] 《低溫建筑技術(shù)》 ISTIC -2005年5期XING Ji-huiSHEN Shi-zhao

篇7

關(guān)鍵詞：地震、學(xué)校建筑、安全結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、重建、

中圖分類號(hào)：S611 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

以往的各大地震災(zāi)害中，許多學(xué)校建筑展示出各大學(xué)校中建筑的安全問題。在每次的反思及總結(jié)，從吸取不足之處轉(zhuǎn)換成對(duì)災(zāi)害各方面有益的變化，往后災(zāi)害中不再出現(xiàn)悲傷。以下從各方面分析大地震之后對(duì)學(xué)校建筑規(guī)劃與設(shè)計(jì)上的一些個(gè)人想法供社會(huì)同行一起探討。

1 各界對(duì)震后學(xué)?？拐鸢踩爸亟ㄏ嚓P(guān)問題的探討

各大地震后，學(xué)校建筑安全和災(zāi)后重建受到各界的關(guān)注，為總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)并為地震災(zāi)后恢復(fù)重建提供科學(xué)技術(shù)支撐，各高等學(xué)校、科學(xué)技術(shù)研究開發(fā)機(jī)構(gòu)等的學(xué)者積極展開了對(duì)學(xué)?？拐鸢踩椭亟ㄓ嘘P(guān)問題的專題研究，成果文獻(xiàn)的數(shù)量激增。

1.1震害調(diào)查

很多專業(yè)機(jī)構(gòu)和研究人員奔赴地震災(zāi)區(qū)做了大量的震后房屋應(yīng)急評(píng)估和震害情況實(shí)地調(diào)研，對(duì)包括學(xué)校建筑在內(nèi)的災(zāi)區(qū)建筑震害調(diào)查分析的研究結(jié)論主要有：建筑設(shè)計(jì)和施工嚴(yán)格執(zhí)行抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的必要性和有效性，多跨鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系抗震性能較好，學(xué)校建筑設(shè)計(jì)在規(guī)劃選址、平面設(shè)計(jì)、空間造型設(shè)計(jì)、疏散設(shè)計(jì)、構(gòu)造設(shè)計(jì)等方面亟須改進(jìn)。

1.2經(jīng)驗(yàn)介紹

為了應(yīng)對(duì)地震災(zāi)害，中國政府部門和研究機(jī)構(gòu)與聯(lián)合國機(jī)構(gòu)、國際援助機(jī)構(gòu)等聯(lián)合召開了多次關(guān)于地震災(zāi)后重建國際經(jīng)驗(yàn)、政策建議、交流合作的研討會(huì)，分享國際社會(huì)災(zāi)后重建和恢復(fù)規(guī)劃的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。各國學(xué)校防震經(jīng)驗(yàn)研究方面的文獻(xiàn)介紹分析了世界經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（OECD）、日本、美國加州和中國臺(tái)灣地區(qū)的國際經(jīng)驗(yàn)，作為順利開展災(zāi)后恢復(fù)和重建活動(dòng)、制定災(zāi)后重建規(guī)劃方案的借鑒。這些研究主要從教育管理及發(fā)展、建筑安全與防災(zāi)等學(xué)科角度，側(cè)重于對(duì)國際上學(xué)校建筑地震安全和災(zāi)后重建的政策、法律、法規(guī)層面上的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)介紹，并提出了對(duì)我國的借鑒建議。

2 震后及時(shí)制定、修訂了學(xué)?？拐鸢踩蜑?zāi)后重建相關(guān)法律、法規(guī)和設(shè)計(jì)規(guī)范學(xué)校

地震災(zāi)害暴露出現(xiàn)有法律法規(guī)體系的不足，地震災(zāi)害給現(xiàn)行法律觀念和法律制度提出了挑戰(zhàn)和要求，需要積極完善相關(guān)法律制度，須嚴(yán)格執(zhí)行工程建設(shè)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，并符合教育部與住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部等的導(dǎo)則要求。

以上震后學(xué)?？拐鸢踩椭亟ㄏ嚓P(guān)法律依據(jù)對(duì)指導(dǎo)災(zāi)區(qū)恢復(fù)重建，提高學(xué)校建筑工程抗震設(shè)防能力，保證建筑工程質(zhì)量，保護(hù)師生生命安全具有重要意義，這些法律法規(guī)主要通過實(shí)施以下政策保證將學(xué)校等公共服務(wù)設(shè)施建成“最安全、最牢固、群眾最放心的建筑”。

①優(yōu)先重建：在重建計(jì)劃上優(yōu)先安排學(xué)校、醫(yī)院等公共服務(wù)設(shè)施的恢復(fù)重建。

②科學(xué)規(guī)劃：根據(jù)工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的進(jìn)程和人口流動(dòng)的基本趨勢(shì)，合理調(diào)整災(zāi)后學(xué)校布局，進(jìn)一步整合教育資源，提高教育質(zhì)量。

③保證資金：災(zāi)后重建資金由中央財(cái)政支出、各省對(duì)口援建、港澳特區(qū)政府支持、社會(huì)捐贈(zèng)、銀行信貸支持和社會(huì)投入等構(gòu)成，優(yōu)先保證學(xué)校建筑等公共服務(wù)設(shè)施和民生工程的快速恢復(fù)重建。

④安全第一：提高了學(xué)校建筑抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，要求災(zāi)區(qū)新建學(xué)校嚴(yán)格執(zhí)行強(qiáng)制性建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和各行業(yè)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，保證施工質(zhì)量。災(zāi)區(qū)對(duì)口支援城市和援建企業(yè)為此不惜成本打造“最堅(jiān)固、最安全，經(jīng)得起歷史檢驗(yàn)的建筑”。

⑤提高標(biāo)準(zhǔn)：修訂后的國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范特別加強(qiáng)了對(duì)未成年人在地震等突發(fā)事件中的保護(hù)，對(duì)教育建筑中幼兒園、小學(xué)、中學(xué)的教學(xué)用房以及學(xué)生宿舍和食堂抗震設(shè)防類別均予以提高，即不低于重點(diǎn)設(shè)防乙類，這意味著學(xué)校建筑將按高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度一度的要求加強(qiáng)其抗震措施。

3學(xué)校建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)理念

3.1設(shè)計(jì)和建造堅(jiān)固安全的學(xué)校建筑物是規(guī)劃設(shè)計(jì)的首要目標(biāo)和保護(hù)師生生命的根本措施

歷次地震反復(fù)證明，地震災(zāi)害中建筑物的損毀是人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失的直接原因，沒有進(jìn)行足夠抗震設(shè)防設(shè)計(jì)或施工質(zhì)量不合格的建筑非但起不到“庇護(hù)所”的作用，反而成為“殺人兇手”，人員傷亡95％以上是由房屋倒塌造成的。學(xué)校建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)的第一目標(biāo)應(yīng)該是保護(hù)學(xué)校建筑使用者的生命安全，盲目追求形式和造型上的新、奇、特而犧牲結(jié)構(gòu)上安全性的設(shè)計(jì)潮流應(yīng)予以糾正。而且應(yīng)將浪費(fèi)在華而不實(shí)、無中生有的各種架構(gòu)上的寶貴投資用于提高結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)，回歸建筑設(shè)計(jì)安全、實(shí)用、美觀的基本目標(biāo)。

3.2 將學(xué)校作為緊急避難場(chǎng)所設(shè)計(jì)的必要性

如果借鑒日本和美國的經(jīng)驗(yàn)，將學(xué)校作為緊急避難場(chǎng)所或緊急求助中心進(jìn)行設(shè)計(jì)，一方面較高的建筑抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)可保護(hù)學(xué)生和老師的生命安全，另一方面學(xué)校里大空間的教室和體育場(chǎng)館以及較大的空地可供災(zāi)民避難和臨時(shí)安置，學(xué)校操場(chǎng)還可供救援直升機(jī)降落用，充分發(fā)揮公共建筑在城市防災(zāi)安全體系中的社會(huì)公益性和緊急避難的重要作用。

4 震后學(xué)校重建工程成功實(shí)踐了新的規(guī)劃與設(shè)計(jì)理念和法規(guī)要求

4.1嚴(yán)格執(zhí)行新的法規(guī)規(guī)范，確保建筑抗震安全

在抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)上，根據(jù)新修訂的編號(hào)為GB50223-2008的國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》，學(xué)校建筑將按高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度1度的要求加強(qiáng)其抗震措施。在按新的《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范局部修訂》規(guī)定抗震設(shè)防烈度為8度、設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.20g的都江堰市，新援建的崇義鎮(zhèn)土橋小學(xué)、光明團(tuán)結(jié)小學(xué)等均執(zhí)行了最新抗震標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)為9度抗震構(gòu)造。

往年我國學(xué)校舍建筑多為磚混結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)，震害調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)在經(jīng)抗震設(shè)計(jì)房屋中，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)所受地震損傷相對(duì)較輕，其抗震能力優(yōu)于底框架砌體結(jié)構(gòu)和磚混砌體結(jié)構(gòu)，而多跨框架結(jié)構(gòu)優(yōu)于單跨框架結(jié)構(gòu)。在結(jié)構(gòu)抗震安全上，重建的學(xué)校建筑吸取了地震災(zāi)害的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，在建設(shè)資金充足的前提下紛紛采用抗震性能較好的鋼結(jié)構(gòu)、現(xiàn)澆鋼筋混凝土框-剪結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)等。

4.2 應(yīng)用新理念和新技術(shù)

為確保學(xué)校建筑安全和充分發(fā)揮公共建筑在城市防災(zāi)安全體系中的社會(huì)公益性，日本和美國的經(jīng)驗(yàn)是將學(xué)校作為緊急避難場(chǎng)所或緊急求助中心進(jìn)行設(shè)計(jì)，一方面較高的建筑抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)可保護(hù)學(xué)生和老師的生命安全，另一方面學(xué)校里大空間的教室和體育場(chǎng)館以及較大的空地可供災(zāi)民避難和臨時(shí)安置。

企業(yè)捐建的遵道學(xué)校不僅應(yīng)用了先進(jìn)的隔震技術(shù)，而且在規(guī)劃設(shè)計(jì)上考慮了地震疏散和避難場(chǎng)所的要求：如廣泛采用固定式設(shè)計(jì)的學(xué)校家具和設(shè)施，可防止傾倒傷人及造成撤離障礙。學(xué)校教學(xué)樓每層有多達(dá)6個(gè)樓梯疏散出口，樓梯也加寬至可通行4股人流的2.4m，提升了緊急通道的疏散能力，經(jīng)過防災(zāi)演習(xí)和訓(xùn)練，全校1600名師生可在90s左右疏散至安全場(chǎng)地。經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)并提高了堅(jiān)固程度的教室課桌，必要時(shí)可形成緊急避難空間。在學(xué)校的避難中心，供水系統(tǒng)無負(fù)壓水箱自動(dòng)蓄水，常年儲(chǔ)備15m3備用水，按每人每天3cm3配備用水，在與市管網(wǎng)中斷的情況下可保證1000人的5天緊急用水需要。

重建的遵道學(xué)校應(yīng)用了成熟而先進(jìn)的“隔震技術(shù)”，即通過在教學(xué)樓上部結(jié)構(gòu)與建筑基礎(chǔ)中安裝疊層橡膠隔震支座，顯著提升建筑物整體抗震性能。非承重墻體選用延性抗傾覆輕鋼材料輔助抗震，輕鋼墻體與主體結(jié)構(gòu)之間“柔性連接”使墻體不易傾覆并易于修復(fù)。

此外，遵道學(xué)校還適應(yīng)信息時(shí)代新要求，率先配備了突發(fā)事件監(jiān)控中心報(bào)警系統(tǒng)和 “二十一世紀(jì)校園網(wǎng)絡(luò)”系統(tǒng)，為孩子們創(chuàng)造了更安全、更現(xiàn)代、更靈活的學(xué)習(xí)環(huán)境。

篇8

關(guān)鍵詞：延性；承載力；穩(wěn)定性

Abstract: discusses local ductility, the overall structure of building and structure ductility capacity effect on the stability of the structure.

Keywords: ductility; bearing capacity; stability

中圖分類號(hào)：TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：

在地震作用下,結(jié)構(gòu)的延性是非常重要的

地震分為小震、中震和大震。所謂小震指的是常遇地震,50 年出現(xiàn)的概率大約為63% ,重現(xiàn)期為50年。中震是指50年出現(xiàn)的概率約為10 % ,重現(xiàn)期為475年。而大震指的是罕遇地震,50年出現(xiàn)的概率為2 %～3 % ,重現(xiàn)期為1641～2475年。對(duì)于偶然性和隨機(jī)性很大的地震荷載,要想使結(jié)構(gòu)強(qiáng)度一定大于結(jié)構(gòu)反應(yīng),幾乎是不可能的,而且是十分不經(jīng)濟(jì)的。受社會(huì)承受犧牲的能力和經(jīng)濟(jì)制約的因素,我們只能從概率的角度出發(fā),使結(jié)構(gòu)在一定的概率保證下能安全正常地發(fā)揮作用。這就決定了抗震設(shè)計(jì)的基本原則,在我國即通常所說的“小震不壞,中震可修,大震不倒”。

在“小震”作用下,要求結(jié)構(gòu)不受損傷或不需修理仍可繼續(xù)使用。從結(jié)構(gòu)抗震分析角度來說,就是要求結(jié)構(gòu)在“小震”作用下保持準(zhǔn)彈性反應(yīng)狀態(tài),而不進(jìn)入使建筑物中斷使用和產(chǎn)生非結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞的非彈性反應(yīng)狀態(tài);同時(shí)結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形應(yīng)控制在合理的限制范圍以內(nèi),目的是使結(jié)構(gòu)具有足夠的抗側(cè)向力剛度。

中震大概相當(dāng)于我們的設(shè)防烈度地震,當(dāng)遭遇到中震作用時(shí),結(jié)構(gòu)可以有一定程度的損壞,經(jīng)修復(fù)或不經(jīng)修復(fù)仍可繼續(xù)使用。從經(jīng)濟(jì)角度來說,維修費(fèi)用不能太高。

對(duì)發(fā)生概率極小的罕遇大震(“大震”的烈度比設(shè)防烈度約高一度左右) 。要求當(dāng)結(jié)構(gòu)在遭遇“大震”作用時(shí),不應(yīng)倒塌或發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞。

這樣一個(gè)抗震設(shè)防目標(biāo)是非常經(jīng)濟(jì)合理的。因?yàn)榈卣鸬陌l(fā)生太偶然,如果我們一味地追求結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度以保證中震甚至是大震作用下結(jié)構(gòu)不壞,這將會(huì)使極大量的材料在絕大部分時(shí)間里,甚至在整個(gè)壽命期內(nèi)都處于不能充分發(fā)揮作用的狀態(tài),這樣做是不明智的。

在上述設(shè)計(jì)原則指導(dǎo)下,就要求結(jié)構(gòu)處于這樣一種狀況:當(dāng)小震來臨,應(yīng)確保所有的結(jié)構(gòu)構(gòu)件在抵抗地震作用力時(shí),具有足夠的強(qiáng)度,使其基本上處于彈性狀態(tài)；并通過驗(yàn)算小震作用下的彈性位移共同來保證結(jié)構(gòu)不壞。處于這個(gè)階段的結(jié)構(gòu)構(gòu)件不會(huì)發(fā)生明顯的非線性變形,也不需要采取特殊的構(gòu)造措施。在中震作用下,結(jié)構(gòu)的某些關(guān)鍵部位超過彈性強(qiáng)度,進(jìn)入屈服,發(fā)生較大變形,達(dá)到非線形階段,這時(shí)我們就需要提出延性要求(延性指當(dāng)?shù)卣鹌仁菇Y(jié)構(gòu)發(fā)生較大的非線性變形時(shí),結(jié)構(gòu)仍能維持其初始強(qiáng)度的能力,是結(jié)構(gòu)超過彈性階段的變形能力,它是結(jié)構(gòu)抗震能力強(qiáng)弱的標(biāo)志。它包括承受極大變形的能力和靠滯回特性吸收能量的能力,它是抗震設(shè)計(jì)當(dāng)中一個(gè)非常重要的特性) 。當(dāng)中震來臨的時(shí)候,因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)具有非彈性特征,某些關(guān)鍵部位超過其彈性強(qiáng)度,進(jìn)入塑性狀態(tài)。由于它有一定的延性,它的非線性能夠承擔(dān)塑性變形,使它在變形中能夠耗費(fèi)和吸收地震能量。代價(jià)是可能導(dǎo)致較寬的裂縫,混凝土表皮起殼、脫落,可能有一定的殘余變形,但不至于導(dǎo)致安全失效,以達(dá)到中震可修的設(shè)防目標(biāo)。處于這個(gè)階段的結(jié)構(gòu),對(duì)延性就會(huì)提出相應(yīng)的要求,而延性就要靠精心設(shè)計(jì)的細(xì)部構(gòu)造措施來保證。當(dāng)大震來臨的時(shí)候,結(jié)構(gòu)的非線性變形非常大,也可能發(fā)生不可修復(fù)的破壞；處于這個(gè)階段的結(jié)構(gòu)就需要通過計(jì)算它的彈塑性變形來保證結(jié)構(gòu)不致倒塌。

所以,通常我們只需要按小震作用效應(yīng)和其它荷載效應(yīng)的基本組合,驗(yàn)算構(gòu)件截面抗震承載力及結(jié)構(gòu)的彈性變形；而中震作用效應(yīng)則需要結(jié)構(gòu)靠一定的塑性變形能力(即延性) 來抵抗；所以結(jié)構(gòu)延性對(duì)建筑抗震是極其重要的。

需引起注意的問題是,在討論結(jié)構(gòu)延性問題時(shí),不能僅僅局限于延性系數(shù),而要將結(jié)構(gòu)的延性與結(jié)構(gòu)的破壞模式聯(lián)系起來。對(duì)于抗震結(jié)構(gòu)來說,整體結(jié)構(gòu)的延性比局部構(gòu)件的延性更為重要。通常,構(gòu)件的延性是保證出現(xiàn)塑性鉸部位的變形能力和耗能能力,而結(jié)構(gòu)的延性與構(gòu)件的延性既有聯(lián)系、又有區(qū)別,它反映的是整體結(jié)構(gòu)在某種荷載下的宏觀變形能力。具有整體型破壞模式的結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)中大部分構(gòu)件的延性得以充分發(fā)揮,結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性大;而局部型破壞模式,即使局部破壞部位構(gòu)件的延性很大,其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性也可能不好。因此,結(jié)構(gòu)延性也只有對(duì)具有整體型破壞模式的結(jié)構(gòu)才具有意義。比如說,延性系數(shù)達(dá)到6的全框支結(jié)構(gòu)或形成柱鉸機(jī)制的框架結(jié)構(gòu),其抗震性能和穩(wěn)定性不可能好于延性系數(shù)只有3的剪力墻結(jié)構(gòu)。

長期以來,人們將承載力安全儲(chǔ)備和變形安全儲(chǔ)備簡(jiǎn)單地割裂,而沒有從兩方面同時(shí)予以考慮。即通常在討論安全儲(chǔ)備時(shí)往往只考慮承載力儲(chǔ)備,而在討論延性時(shí)又指是在承載力基本保持不變情況下的變形能力。合理的結(jié)構(gòu)安全儲(chǔ)備定義應(yīng)該是,結(jié)構(gòu)破壞時(shí)的承載力和變形之積與結(jié)構(gòu)滿足正常使用條件下的承載力和變形之積之比；也可以采用結(jié)構(gòu)破壞時(shí)的變形能與結(jié)構(gòu)滿足正常使用條件下的變形能之比。

強(qiáng)調(diào)提高結(jié)構(gòu)承載力對(duì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有以下幾方面:

1) 對(duì)于關(guān)鍵構(gòu)件,特別是對(duì)結(jié)構(gòu)整體至關(guān)重要的構(gòu)件,提高承載力安全儲(chǔ)備比提高變形能力安全儲(chǔ)備更重要,因?yàn)檫@些構(gòu)件一旦達(dá)到其屈服承載力,即使其隨后的變形能力再大,也難以避免結(jié)構(gòu)的整體破壞,且破壞后果往往較嚴(yán)重,至少是難以修復(fù)的。而對(duì)于次要構(gòu)件,增加延性則是十分重要的。

2) 現(xiàn)行的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)理論,是在傳統(tǒng)低強(qiáng)材料結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，在罕遇地震下,仍要求低強(qiáng)材料結(jié)構(gòu)處于彈性狀態(tài)是不經(jīng)濟(jì)的。因此,現(xiàn)行的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)理論容許結(jié)構(gòu)在罕遇地震下產(chǎn)生一定程度的損壞,以利用損壞結(jié)構(gòu)構(gòu)件的塑性變形能和滯回耗能來耗散地震能量,避免結(jié)構(gòu)的倒塌。隨著經(jīng)濟(jì)材料技術(shù)的發(fā)展,高強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料逐漸應(yīng)用于工程結(jié)構(gòu)。高強(qiáng)材料的應(yīng)用可以使得結(jié)構(gòu)(特別是結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵構(gòu)件)具有更高的承載力安全儲(chǔ)備；同時(shí),將高強(qiáng)材料應(yīng)用于結(jié)構(gòu)中整體型關(guān)鍵構(gòu)件,更有利于形成整體型破壞模式(對(duì)結(jié)構(gòu)破壞模式的控制) ,增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

總語：近幾年，全國各地地震頻發(fā)，如汶川大地震，雅安地震。很多建筑物破壞形式都是整體失穩(wěn)，而建筑物的延性以及承載力對(duì)于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性具有很大的影響，因此必須引起各方面的重視以減輕地震災(zāi)害的影響。

參 考 文 獻(xiàn)

[ 1 ] 柳承茂,劉西拉. 基于剛度的構(gòu)件重要性評(píng)估及其與冗余度的關(guān)系. 上海交通大學(xué)學(xué)報(bào),2005 ,39(5) :7462750.

[ 2 ] 陳瑞金, 劉西拉. 結(jié)構(gòu)體系可靠性與可靠度[ C ]PP工程結(jié)構(gòu)可靠性,全國第二屆學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集,1989 :43247.

[ 3 ] 葉列平,康勝,曾勇. 雙重抗震結(jié)構(gòu)體系[J ] .建筑結(jié)構(gòu),2000 ,30(4) : 58260.

[ 4 ] 葉列平,ASAD ULLAH QAZI ,馬千里等. 高強(qiáng)鋼筋對(duì)框架結(jié)構(gòu)抗震破壞機(jī)制和性能控制的研究[J ] .工程抗震與加固改造,2006 ,28(1) :18224.

篇9

關(guān)鍵詞: 人字形中心支撐鋼框架；Pushover分析；彈塑性時(shí)程分析

中圖分類號(hào)：TU392 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Research on the elastic-plastic Performance of 12 stories Inverted-V concentrically braced steel frame (CBSF)

Yin Tao，Ma zhengwei

(Department of Civil and Architecture Engineering, Xi'an University of Science and Technology, ,Xi’an 710054, China)

Abstract: Firstly, the paper designs four different kinds of 12 stories inverted-V concentrically braced steel structure. After preliminary design and adjustment, the paper determines the size of structural members. When four different models under pushover analysis and under the lateral loading, the paper uses capacity spectrum method to get load-displacement curves, the plastic hinge generated sequence and the weakest position of the structure. Then the paper summarizes the influence of the pushover curve and the plastic hinge location of the hinge sequence under the lateral load patterns. Considering preventing the rare eight occurred earthquake intensity, obtains performance point of the structure and the top structure’s maximum, displacement and maximum angular displacement between layers on performance points, and evaluates seismic performance under the rare eight occurred earthquake of the structure. Then choose which model is best,which model is most weakness.

Keywords: the inverted-V concentrically braced steel frame; Pushover analysis; Non-linear time-history analysis

1引言

現(xiàn)代高層建筑鋼結(jié)構(gòu)是反映一個(gè)城市經(jīng)濟(jì)繁榮和社會(huì)進(jìn)步的重要標(biāo)志，它是隨著社會(huì)的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)進(jìn)步和人們的生活需要而發(fā)展起來的，是商業(yè)化、工業(yè)化和城市化的結(jié)果。計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)在建筑領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用以及鋼結(jié)構(gòu)加工制作技術(shù)的進(jìn)步，為高層建筑鋼結(jié)構(gòu)提供了廣闊的發(fā)展空間。

結(jié)構(gòu)模型的設(shè)計(jì)概況

本文研究的一組人字形支撐鋼框架結(jié)構(gòu)模型如圖1所示

圖1 一組人字形支撐鋼框架結(jié)構(gòu)模型

四個(gè)結(jié)構(gòu)跨數(shù)取三跨，結(jié)構(gòu)的縱向跨度取10m，層數(shù)12層，橫向跨度均取為10m，層高為3.6m。樓屋面恒荷載3.5，樓面活荷載2.0，屋面活荷載2.0(上人屋面)，基本風(fēng)壓0.3，雪荷載0.4，地面粗糙度C類，抗震設(shè)防烈度為8.5度，場(chǎng)地類別為II類，設(shè)計(jì)地震分組為第二組，采用Q235鋼材。不考慮東西向的抗側(cè)力體系，南北向的抗側(cè)力體系為兩榀中心支撐鋼框架，每榀中心支撐鋼框架抵抗整個(gè)結(jié)構(gòu)一半的側(cè)力。由于對(duì)稱性，不考慮結(jié)構(gòu)的平面內(nèi)扭轉(zhuǎn)。本文采用有限元計(jì)算程序Sap2000對(duì)模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，四個(gè)模型柱材料及尺寸相同，梁柱略有差異，結(jié)構(gòu)的梁柱材料及尺寸見下表1。

表1 模型4的截面尺寸及材料（8度）

表2 模型1的截面尺寸及材料（8度）

表3 模型2的截面尺寸及材料（8度）

表4 模型3的截面尺寸及材料（8度）

表512層人字形鋼框架柱截面尺寸及材料（8度）

3 Pushover分析

3.1 四個(gè)模型的基底剪力-頂點(diǎn)位移曲線

圖4模型1基底剪力-頂點(diǎn)位移曲線圖5 模型2基底剪力-頂點(diǎn)位移曲線

圖6模型3基底剪力-頂點(diǎn)位移曲線 圖7 模型4基底剪力-頂點(diǎn)位移曲線

圖8 基底剪力—頂點(diǎn)位移曲線

由圖4~7可以看出，在線彈性階段，曲線斜率最大的是模型2，模型4次之，模型3排在第三位，模型1的斜率最小，而曲線的斜率則反映了整體結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度，這說明模型1的鋼框架結(jié)構(gòu)的剛度相對(duì)偏低，變形最大，而模型2的側(cè)向剛度最大，變形最小。隨著側(cè)向均布加載的繼續(xù)增加，結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性階段后，整體剛度逐漸降低，基底剪力最大的也是模型2，模型4的基底地剪力僅次于模型2，模型1排在第三位，模型3的基地剪力最小。從基底剪力-頂點(diǎn)位移曲線的角度可以的出結(jié)論：模型2的結(jié)構(gòu)抗震性能更好，模型1的結(jié)構(gòu)抗震性能最弱。

3.2性能點(diǎn)的比較與分析

四個(gè)模型的能力譜-需求譜曲線圖見下圖8~11。

圖8模型1在罕遇地震作用下的 圖9 模型2在罕遇地震作用下的

能力譜-需求譜曲線圖能力譜-需求譜曲線圖

圖10 模型3在罕遇地震作用下的 圖11 模型4在罕遇地震作用下的

能力譜-需求譜曲線圖 能力譜-需求譜曲線圖

結(jié)構(gòu)模型在罕遇地震作用下的性能點(diǎn)分析

從各結(jié)構(gòu)模型在罕遇地震作用下性能點(diǎn)的值表明：四個(gè)結(jié)構(gòu)模型的能力譜曲線均與需求譜曲線相交，交點(diǎn)是八度設(shè)防、Ⅱ類場(chǎng)地類別下結(jié)構(gòu)的性能點(diǎn)，且交點(diǎn)位置均處于能力譜曲線的彈塑性階段，四個(gè)結(jié)構(gòu)的位移反應(yīng)能力大于結(jié)構(gòu)的位移需求能力，結(jié)構(gòu)的抗震性都能滿足八度罕遇地震作用下的彈塑性變形要求。經(jīng)過四個(gè)結(jié)構(gòu)模型性能點(diǎn)的比較可知：模型1達(dá)到性能點(diǎn)時(shí)的基底剪力最小，頂點(diǎn)位移最大，結(jié)構(gòu)的變形最大，模型2達(dá)到性能點(diǎn)時(shí)的基底剪力最大，頂點(diǎn)位移最小，結(jié)構(gòu)的變形最小。表明模型2的剛度最大，模型1的延性最好。

3. 3層間位移及層間位移角的分布

(1) 層間位移及層間位移角

圖12為模型1，模型2，模型3及模型4在八度抗震設(shè)防時(shí)，結(jié)構(gòu)達(dá)到性能點(diǎn)時(shí)的層間位移沿豎向樓層的線分布圖。

圖128度罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)樓層層間位移曲線分布圖

在罕遇地震時(shí)，模型1、2、3、4的最大層間角位移為1/70.8、1/64、1/76、1/78，均小于《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]GB50011—2010中規(guī)定的彈塑性層間位移角的最大值1/50。在罕遇地震作用下，模型1~模型4的最大層間位移角均發(fā)生在結(jié)構(gòu)的第三層，表明第三層為結(jié)構(gòu)的薄弱層。

3.4 塑性鉸的分布及破壞形式

模型1、模型2、模型3、模型4在罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)達(dá)到性能時(shí)，各個(gè)結(jié)構(gòu)的塑性鉸均首先出現(xiàn)在一到四層的支撐上，并逐漸向上發(fā)展，模型4有八層的支撐出現(xiàn)了塑性鉸，模型2也有七層的支撐出現(xiàn)了塑性鉸，而其他兩個(gè)模型的支撐只有五層出現(xiàn)塑性鉸，這說明支撐作為防御地震的第一道耗能構(gòu)件沒有在模型1和模型3上較好利用；四個(gè)模型在支撐出現(xiàn)塑性鉸后，隨著荷載的繼續(xù)增加，梁端相繼出現(xiàn)塑性鉸，四個(gè)模型中梁的塑性鉸均出現(xiàn)在一到四層，而模型2的梁端出現(xiàn)塑性鉸的數(shù)量最多，發(fā)展最充分。綜合分析，模型2的結(jié)構(gòu)形式最好，模型4次之，模型1最不好。

模型1模型2

模型3 模型4

3.5 總結(jié)

綜上所述，模型1、模型2、模型3、模型4綜合研究得出以下結(jié)論：模型2的結(jié)構(gòu)抗震性能略好于模型4，這可以表明模型2的支撐布置形式不遜于我們通常把所有支撐都放在中間跨的結(jié)構(gòu)形式即模型4。模型1的結(jié)構(gòu)抗震性能最弱，應(yīng)盡量避免此種支撐布置形式。

4結(jié)束語

論文先是對(duì)四種不同結(jié)構(gòu)形式的12層人字形支撐鋼框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了Pushover靜力分析，然后對(duì)Pushover分析的結(jié)果進(jìn)行比較研究得出結(jié)論，由于Pushover是靜力分析，還可以用動(dòng)力時(shí)程分析加以分析，因此可以進(jìn)一步的研究靜力和動(dòng)力分析后結(jié)果的比較。

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1.1震災(zāi)的嚴(yán)重性

本世紀(jì)世界陸地7級(jí)以上地震，中國有66次占1／3，人口死亡200多萬，中國有115萬占1／2。在最近期的1978年唐山大地震中死24萬，死傷40萬，經(jīng)濟(jì)損失100億人民幣。在國內(nèi)的各種災(zāi)難中，屬災(zāi)死人占54％。經(jīng)濟(jì)損失占6％。

1.2震災(zāi)預(yù)告的艱難性

至今世界上發(fā)生了無數(shù)次的大小地震，據(jù)資料介紹，只有海城與墨西哥兩次地震的臨震預(yù)告稍準(zhǔn)，由于中長期預(yù)告不準(zhǔn)，海城與墨西哥城的建筑物損壞與震災(zāi)還是嚴(yán)重的。關(guān)于地震發(fā)生的機(jī)理目前總說紛壇，例如，斷裂帶錯(cuò)動(dòng)、地殼板塊插入、整板變形斷裂，學(xué)說越多說明可靠的學(xué)說尚未形成。日本是震災(zāi)較多，研究地震機(jī)理及預(yù)告人員最多、水平最高的國家，可是1995年1月17日偏偏在其預(yù)告安全區(qū)西部的阪神發(fā)生大地震，死5oo0多人，經(jīng)濟(jì)損失1000億美元，全國一遍震動(dòng)。因此在1994年在西班牙召開的國際地震會(huì)議上有關(guān)專家指出，目前地震是不可預(yù)告的，因此各國應(yīng)將重點(diǎn)放在建造耐震的建筑上。

1.3如何吸取唐山大震的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)

海城地震后，天津市有些工程搞了抗震加固。在唐山大地震時(shí)，這些加固過的工程表現(xiàn)了明顯的耐震性能，因此唐山地震后全國開始了大規(guī)模的現(xiàn)有建筑抗震加固與新建建筑抗震設(shè)防工作。我國的抗震設(shè)防是按地區(qū)設(shè)防烈度劃分等級(jí)的，例如按六度設(shè)計(jì)的房屋的設(shè)防目標(biāo)是：遭迂從值烈度（5．5度）時(shí)建筑不損壞；遭迂基本烈度（7度）時(shí)建筑有些損壞，但可修復(fù)使用；遭遇罕遇地震（8度強(qiáng)）時(shí)，破壞嚴(yán)重，但下例塌。海城地震時(shí)海城是9度，唐山地震時(shí)唐山中心區(qū)是10度。7度設(shè)計(jì)的房屋迂海城、唐山那樣的9度、10度大震就要破壞倒塌了。全國把大多數(shù)地區(qū)均劃為七度、六度區(qū)，由于經(jīng)濟(jì)的原因及技術(shù)的困難，尚無法按10度的條件設(shè)計(jì)這些地區(qū)的房屋結(jié)構(gòu)，因此無法避免唐山地震的悲劇重演。我國地震工程科技人員尋找新的方法，也就是開始研究隔震、減震。消能與控制技術(shù)，從”硬抗”轉(zhuǎn)到“軟消”。我院滑移減震建筑技術(shù)就是在這種形勢(shì)下從1985年開始列題研究的項(xiàng)目。

2滑移減震技術(shù)研究的主要成果及水平

為了避免唐山大地震的悲劇重演，為了尋求抵御十度大震的建筑技術(shù)，在1985年開展了滑移減震技術(shù)的研究。從1985年至1990年為項(xiàng)目研究，以機(jī)理為主；第二階段1995年至1997年結(jié)合試點(diǎn)建筑，進(jìn)行設(shè)計(jì)、構(gòu)造及施工等配套技術(shù)研究。

2.1項(xiàng)目研究成果

（1）石墨是較理想的助滑劑材料：它耐久、構(gòu)造簡(jiǎn)單、適宜的上部結(jié)構(gòu)抗震構(gòu)造與適宜的最大錯(cuò)動(dòng)位移值。

（2）最大錯(cuò)動(dòng)位移是54mm；殘存錯(cuò)動(dòng)位移小于20mm；

（3）高寬比控制為2，能保證只滑不搖擺；

（4）能起到保險(xiǎn)絲作用，滑譽(yù)減震房7度強(qiáng)時(shí)起滑，10度時(shí)上部建筑只滑不破壞倒塌。

1990年經(jīng)全國聞名抗震專家宋秉譯、周福霖、劉季、李桂肴、霍自正等組成的鑒定委員會(huì)鑒定認(rèn)為課題成果具有重大的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益，成果的廣度和深度達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平，有關(guān)計(jì)算參數(shù)均可為滑移減震消能多層磚房的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

然后根據(jù)研究報(bào)告編寫的論文在第十屆世界地震工程會(huì)議（西班牙）與國內(nèi)“建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)”上發(fā)表。均獲較高評(píng)價(jià)。

2.2試點(diǎn)建筑的研究成果

（1）上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度，橫墻安全度是相應(yīng)按7度抗震設(shè)計(jì)的1.5倍；縱墻是1.8倍。這與遼寧地區(qū)目前7度區(qū)的七層磚混住宅結(jié)構(gòu)相當(dāng)；

（2）配套研究了上、下水管、煤氣管及暖氣管穿過滑移層的柔性接頭或柔性構(gòu)造；

（3）構(gòu)造簡(jiǎn)單施工方便；

（4）采用挖孔樁基礎(chǔ)時(shí)，由于樁的配筋減少使總造價(jià)不增加；采用其它基礎(chǔ)時(shí)總造價(jià)增加較少。

試點(diǎn)建筑研究成果在1997年經(jīng)楊玉成、梁發(fā)云與省內(nèi)專家組成的鑒定委員會(huì)鑒定，認(rèn)為該試驗(yàn)建筑可達(dá)到相當(dāng)于6一7度地震不壞，7度強(qiáng)地震時(shí)，滑動(dòng)層剛開始動(dòng)作，9～10度地震時(shí)下倒塌。這是一項(xiàng)防止房屋倒塌、減輕地震災(zāi)難的有效的創(chuàng)新途徑。用石墨作分隔層材料建成六層住宅在國內(nèi)、國際上屬首創(chuàng)。

3滑移減震建筑在市場(chǎng)中經(jīng)過檢驗(yàn)得到房產(chǎn)育及用戶歡迎

（1）同行專家認(rèn)可——技術(shù)上過硬；

（2）政府部門支持——適合我國、我省情況；

（3）符合市場(chǎng)法則一一房產(chǎn)商能掙錢；用戶歡迎。

滑移減震建筑技術(shù)就是闖過以上三關(guān)于1998年進(jìn)入遼寧市場(chǎng)，并獲得了成功。

3.1同行專家認(rèn)可

研究項(xiàng)目及試驗(yàn)性建筑的兩次鑒定會(huì)文件及有關(guān)于中、外重要學(xué)術(shù)會(huì)議及國內(nèi)重要刊物均表明該項(xiàng)成果的學(xué)術(shù)水平是高的，獲得了同行專家的認(rèn)可與好評(píng)。

3.2政府部門支持

滑移減震研究項(xiàng)目經(jīng)1990年至1995年近5年等停后，在全國橡膠墊隔震技術(shù)發(fā)展的形勢(shì)促進(jìn)與1995年初日本阪神地震震災(zāi)的推動(dòng)下，我于1995年5月給原遼寧省省長聞世震寫了一封信，呼吁”我省應(yīng)加快新型建筑隔震技術(shù)的發(fā)展”省長很重視批示支持，省建設(shè)了廳長也批示支持，隨之?dāng)M定了推廣規(guī)劃，并具體落實(shí)到遼寧省建設(shè)事業(yè)“九五”科技成果重點(diǎn)推廣項(xiàng)目和2010年科技成果轉(zhuǎn)化規(guī)劃綱要中。這就為項(xiàng)目的應(yīng)用獲得了可靠的紅頭文件。

3.3符合市場(chǎng)法則

因?yàn)榈卣痤A(yù)告不準(zhǔn)，而按預(yù)告劃分的烈度設(shè)計(jì)抗震建筑，其安全性不高的現(xiàn)實(shí)不但科技人員明白，一般百姓亦理解。因此1997年夏季在遼寧省錦州市，1998年春季在丹東市當(dāng)有地震傳言時(shí)、百姓就人心慌慌，盡力想法躲避。錦州屬下的凌海市與丹東屬下的東港市有的房產(chǎn)公司抓住百姓的怕震心態(tài)，建了一些現(xiàn)澆樓板的磚混住宅，造價(jià)增加40一50元／m2，但有購房自的百姓還是爭(zhēng)先選購了此種住宅。

滑移減震建筑技術(shù)就是在這種百姓對(duì)現(xiàn)有抗震建筑心有余悸，并且自己有了購房權(quán)，可以購買優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)房的形勢(shì)下于1998年走進(jìn)市場(chǎng)的、在東港市及海城市推廣了約六萬平方米，當(dāng)年建成3萬平方米。經(jīng)幾棟樓的施工實(shí)踐，采用滑移減震技術(shù)后，房屋價(jià)格僅增加12一20元／m2，每戶也只增加1000多元。因此滑移減震建筑深受房產(chǎn)商與用戶歡迎。

在1998年12月初在東港市召開的”遼寧省滑移減震建筑現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)交流會(huì)”上，省建設(shè)廳領(lǐng)導(dǎo)認(rèn)為滑移減震技術(shù)應(yīng)成為建筑業(yè)的新增長點(diǎn)。目前政府與群眾積極性均很高：領(lǐng)導(dǎo)重視、地方支持、專家認(rèn)可與有震情百性需要，因此這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)開始成熟，可以走向市場(chǎng)，經(jīng)濟(jì)實(shí)用性較高。房建公司的經(jīng)理認(rèn)為這項(xiàng)技術(shù)施工方便，造價(jià)增加較少，耐震概念易懂，滑移減震建筑技術(shù)是加快住宅業(yè)更新?lián)Q代，使之更好地為人民免災(zāi)造福。