抗震設(shè)計(jì)論文全文(5篇)

本文作者：崔玉萍、孫瑋澤、董軍、董飛 單位：中交路橋技術(shù)有限公司、北京建筑工程學(xué)院土木學(xué)院

本文擬結(jié)合北京地鐵10號(hào)線車站的工程背景，引用相關(guān)文獻(xiàn)提出的剛度折減理論，探索對(duì)結(jié)構(gòu)損傷缺陷的簡(jiǎn)化描述；同時(shí)基于數(shù)值模擬仿真，研究其在不同運(yùn)營階段的地震動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律。目的是為了揭示地鐵隧道在疲勞損傷積累作用下的抗震動(dòng)力學(xué)機(jī)理，并為進(jìn)一步合理地改進(jìn)和優(yōu)化地鐵隧道等地下結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工、地下結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的制定提供一定的參考依據(jù)。

初始損傷缺陷的描述與長(zhǎng)期累積效應(yīng)表達(dá)

根據(jù)相關(guān)的試驗(yàn)及文獻(xiàn)研究，在長(zhǎng)期的荷載及環(huán)境腐蝕等作用下，結(jié)構(gòu)的劣化過程是由于諸如微裂縫、微孔洞等這樣的初始損傷缺陷隨運(yùn)營時(shí)間的增加在不斷發(fā)展，最后導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效。事實(shí)上，對(duì)于既有地鐵隧道而言，引起結(jié)構(gòu)初始損傷缺陷的因素是多方面的，初始損傷缺陷的定義也是多方面的。例如，可以定義為施工質(zhì)量方面導(dǎo)致的初始缺陷、工后運(yùn)營過程中由于沉降導(dǎo)致的初始缺陷以及受鄰近或穿越施工影響帶來的初始缺陷等等。為了保證隧道結(jié)構(gòu)在運(yùn)營期間的安全，地鐵隧道結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)期運(yùn)營動(dòng)載作用下隨時(shí)間的動(dòng)力響應(yīng)及初始缺陷的演變機(jī)理在不斷得到人們的關(guān)注，尤其是初始缺陷長(zhǎng)期累積作用下結(jié)構(gòu)的抗震動(dòng)力學(xué)行為。這里不妨采用前人文獻(xiàn)試驗(yàn)研究，采用剛度折減理論來體現(xiàn)隧道結(jié)構(gòu)襯砌初始缺陷及其在列車不同運(yùn)營階段的抗震動(dòng)力特性。

力學(xué)模型與計(jì)算參數(shù)

1工程背景

本文以10號(hào)線雙井車站由于列車振動(dòng)所引起的隧道襯砌結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)為研究背景。10號(hào)線雙井站為地下三層兩跨（局部三跨）島式站臺(tái)車站，全長(zhǎng)181．0m。車站地下一層為設(shè)備層，地下二層為站廳層，地下三層為站臺(tái)層。車站南、北兩段為地下三層明挖結(jié)構(gòu)，中間段為地下一層暗挖結(jié)構(gòu)。在圖1中可以看出，北側(cè)三層結(jié)構(gòu)與中間暗挖段及中間暗挖段與南側(cè)三層結(jié)構(gòu)之間均有寬20mm的變形縫。由于變形縫的存在，因此，構(gòu)想以變形縫為界，只考慮對(duì)雙井站中間暗挖段結(jié)構(gòu)襯砌進(jìn)行動(dòng)力響應(yīng)分析。此舉目的在于，變形縫起著減振的作用，三段結(jié)構(gòu)彼此振動(dòng)影響不大；建立模型時(shí)能使計(jì)算單元的數(shù)量大大減少，即提高了計(jì)算運(yùn)行速度，又能得到較理想的計(jì)算精度。

1抗震設(shè)計(jì)中的若干問題分析

1.1技術(shù)滯后

我國建筑行業(yè)相比歐美一些建筑業(yè)比較發(fā)達(dá)的國家起步比較晚，而且在建筑行業(yè)起步初期人們只是一味的重視建筑的美觀性，認(rèn)為只有修建的奢華和富麗堂皇才能彰顯出自己的社會(huì)地位和身份象征。只有符合人們審美趨勢(shì)的建筑才是好的建筑，就比如蘇州園林和一些南方比較具有代表性的園林等等。因此在這樣的社會(huì)背景下一個(gè)階段中阻礙了建筑業(yè)的發(fā)展,局限了建筑業(yè)的發(fā)展方向。人們對(duì)他的牢固性和抗災(zāi)害性能沒有更高的要求，這也就使得一些建筑師為了迎合大眾的口味，不至于被社會(huì)所淘汰而沒有進(jìn)行創(chuàng)造設(shè)計(jì)，因此設(shè)計(jì)的建筑也沒有長(zhǎng)足的發(fā)展，抵擋不了天災(zāi)的發(fā)生，對(duì)人們的生命財(cái)產(chǎn)構(gòu)成了一定的威脅。

1.2沒有處理好建筑設(shè)計(jì)與抗震設(shè)計(jì)之間的關(guān)系

建筑設(shè)計(jì)是在建筑施工之前就需要完成的工作,設(shè)計(jì)圖紙就像一張標(biāo)注明確的地圖，它會(huì)指導(dǎo)人們應(yīng)該去哪里，如何去哪里。因此建筑設(shè)計(jì)是十分重要的，一張表美的建筑圖紙就相當(dāng)于工程量完成了三分之一,將抗震理念融入到這張圖紙中也是對(duì)抗震設(shè)計(jì)提出了更高層次的要求。但是由于目前的技術(shù)有限，建筑師還不能很好的將抗震設(shè)計(jì)融人到建筑設(shè)計(jì)中去，不能使兩者更好的協(xié)作，發(fā)揮很好的作用。因此說不能協(xié)調(diào)建筑設(shè)計(jì)與抗震設(shè)計(jì)的關(guān)系是抗震設(shè)計(jì)常見的最根本問題。

1.3缺乏實(shí)踐

為了提高建筑的抗震性，一些建筑師盲目的從國外引進(jìn)先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù),并沒有結(jié)合我國建筑構(gòu)造的自身特點(diǎn)加以創(chuàng)新改造，而是為了講究工作效率，趕進(jìn)度,生搬硬套地將這些所謂的先進(jìn)前沿技術(shù)強(qiáng)加于一些本不符合的建筑物上，沒有起到應(yīng)有的抗震作用反而在一定程度上弄巧成拙，破壞了建筑本身的美感，更嚴(yán)重的還會(huì)使建筑物在地震時(shí)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)建筑物的作用，對(duì)人們的生命財(cái)產(chǎn)造成更大程度上的傷害。因此建筑師這種急于求成缺乏實(shí)踐精神的建造理念，不會(huì)對(duì)建筑物的抗震性能起到很好的作用。

1建筑設(shè)計(jì)方案

建筑設(shè)計(jì)方案是建筑設(shè)計(jì)的核心，建筑設(shè)計(jì)方案的初步確定，是建筑設(shè)計(jì)師根據(jù)使用者提出的建筑主要使用功能，結(jié)合該功能建筑的特點(diǎn)、建設(shè)地點(diǎn)及周邊環(huán)境特點(diǎn)等綜合因素考慮而形成的。同時(shí)方案設(shè)計(jì)也受到建設(shè)資金、使用方的一些想法等因素制約?，F(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)特點(diǎn)并不是一味地追求新奇特，而是讓外部立面設(shè)計(jì)上更能貼近現(xiàn)代審美要求，使內(nèi)部空間更適用于現(xiàn)代生活之需要。一個(gè)優(yōu)秀的建筑設(shè)計(jì)方案是在突出個(gè)性特點(diǎn)基礎(chǔ)上，更完善的處理解決各個(gè)方面產(chǎn)生的矛盾。

2抗震設(shè)計(jì)與建筑設(shè)計(jì)方案

抗震設(shè)計(jì)與建筑方案雖然在多方面表現(xiàn)是矛盾的，但不是不可協(xié)調(diào)的。設(shè)計(jì)師們廣開思路，運(yùn)用現(xiàn)代科技手段，是可以設(shè)計(jì)出優(yōu)秀的建筑作品的。

1）對(duì)于建筑外部整體平面布局的設(shè)計(jì)要求

可將復(fù)雜的建筑平面進(jìn)行分割設(shè)計(jì)，采用設(shè)置變形縫的方法，將其分成若干個(gè)規(guī)整單元，既能滿足抗震規(guī)范要求，也不會(huì)破壞平面使用功能和整體造型。對(duì)于有些觀點(diǎn)提出的變形縫不好看，影響立面效果，設(shè)計(jì)師可以通過將該部位兩側(cè)主體錯(cuò)位設(shè)計(jì)方法，即利用視覺差，弱化人們對(duì)變形縫的直觀感覺；對(duì)于要徹底消除變形縫影響，則需借助外裝飾構(gòu)件，可采取外裝飾幕墻等輕質(zhì)構(gòu)件對(duì)外立面的變形縫進(jìn)行裝飾處理?？拐鹪O(shè)計(jì)要求結(jié)構(gòu)主體設(shè)置變形縫，并規(guī)定相應(yīng)變形縫寬度，是防止在地震時(shí)建筑物間晃動(dòng)、碰撞造成結(jié)構(gòu)主體的破壞，由于輕質(zhì)外裝飾構(gòu)件會(huì)在地震時(shí)變形破壞，不會(huì)對(duì)建筑物主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生約束作用。所以，通過輕質(zhì)外裝飾材料的設(shè)置，可以解決由于設(shè)置變形縫引來的美觀問題，并且不會(huì)影響到結(jié)構(gòu)主體抗震性能。

2）對(duì)于住宅類型建筑

一、抗震概念設(shè)計(jì)重要性

高層建筑抗震設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)非常重視概念設(shè)計(jì)，因?yàn)楦邔咏ㄖY(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，發(fā)生地震時(shí)動(dòng)力的不確定性，人們對(duì)地震時(shí)結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)的局限性，摸擬地震波的模糊性，材料性能與施工安裝時(shí)的變易性等因素，致使計(jì)算結(jié)果可能和實(shí)際相差較大。簡(jiǎn)單地依賴數(shù)值計(jì)算得出的結(jié)果不能充分解決現(xiàn)實(shí)中的抗震問題，特別是地質(zhì)特征差異性原因，致使許多國家所制定的抗震規(guī)范有很大差距。高層建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)在依據(jù)數(shù)值計(jì)算的基礎(chǔ)上，加入了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)元素，使得這一設(shè)計(jì)理念更能滿足區(qū)域差別下從事高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需求，結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)甚至比分析計(jì)算更重要。強(qiáng)調(diào)其重要性，目的在于結(jié)構(gòu)工程師在高層建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)特別重視結(jié)構(gòu)規(guī)范及規(guī)程中有關(guān)結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)的各款規(guī)定，在具體工程設(shè)計(jì)中不能陷入只重視計(jì)算結(jié)果的誤區(qū)。若結(jié)構(gòu)平面或豎向出現(xiàn)嚴(yán)重不規(guī)則或整體性差，則僅按現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算水平，很難保證結(jié)構(gòu)的抗震性能。

二、抗震概念設(shè)計(jì)的基本原則及影響因素

完成高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，要建筑師與工程師的通力配合。結(jié)構(gòu)工程師要統(tǒng)籌全面地考慮工程構(gòu)件、整體結(jié)構(gòu)及延性。工程師和建筑師要全程協(xié)作對(duì)結(jié)構(gòu)體系的合理性進(jìn)行設(shè)計(jì)。針對(duì)地震形態(tài)，高層建筑結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)的基本原則及影響結(jié)構(gòu)抗震性能的因素主要包括以下幾方面。一是形狀簡(jiǎn)單。簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)形狀使建筑結(jié)構(gòu)明了，在對(duì)各構(gòu)件進(jìn)行受力情況分析上易于把握，保證了受力數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度。簡(jiǎn)單的建筑構(gòu)造減輕了地震對(duì)建筑物的破壞，減少了工程整體的薄弱環(huán)節(jié)，提高了建筑物的整體抗震能力。二是結(jié)構(gòu)規(guī)則。保證建筑結(jié)構(gòu)對(duì)稱布局，包括立體剛度對(duì)稱和外形對(duì)稱，提高建筑抗側(cè)力。保證質(zhì)量對(duì)稱，使建筑物能均衡抵御外力，避免重心偏離。三是豎向均勻。這在設(shè)計(jì)上要優(yōu)先考慮，在建筑橫隔層的上下結(jié)構(gòu)比例上要嚴(yán)控豎向收進(jìn)尺寸，詳細(xì)進(jìn)行豎向受力分析，避免因分隔層導(dǎo)致的薄弱環(huán)節(jié)和承重不均、超標(biāo)。洞口開設(shè)應(yīng)保持規(guī)則整齊，增強(qiáng)整體結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度，避免外力突發(fā)下剛度突變而導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)扭曲。保證剛度和延性，同一層面支柱和其他連接結(jié)構(gòu)剛性要一致，剛度趨于均衡，增加結(jié)構(gòu)延性，使構(gòu)件更能吸收和發(fā)散地震能量。合理設(shè)計(jì)抗震墻間距，上下連續(xù)受力均勻。設(shè)置填充墻將墻與柱分開，不影響整體結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，根據(jù)需要設(shè)置防震縫并保證其質(zhì)量。四是整體合理。基礎(chǔ)要符合建筑要求，保證基礎(chǔ)的承載能力完全達(dá)到剛度強(qiáng)度指標(biāo)，與上部構(gòu)件連接可靠。柱體與基礎(chǔ)和隔板到樓蓋的連接上有足夠的剛度和抗力，各部件牢固連接緊密協(xié)同，增強(qiáng)豎向和水平的抗震能力。

三、提高抗震構(gòu)造措施

保證建筑的抗震能力，一是要保證支柱、墻和梁的軸線處于同一平面，合理布局地震外力能量的傳遞吸收途徑，形成構(gòu)件雙向抗側(cè)力體系。二是要設(shè)置多道抗震防線，在某一構(gòu)件損壞吸收部分地震能量后，其他構(gòu)件仍能起到防線作用。三是增強(qiáng)建筑延性，保證構(gòu)件能夠有效吸收地震能量，合理布局構(gòu)件的剛度和強(qiáng)度。四是要按照抗震等級(jí)對(duì)梁，柱，墻的節(jié)點(diǎn)采取相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施確保高層建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下達(dá)到三個(gè)水準(zhǔn)的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)。

【摘要】本篇文章主要是對(duì)于《建筑抗震設(shè)計(jì)原理》這一門課程進(jìn)行教學(xué)討論，目的是為了培養(yǎng)符合社會(huì)需求的應(yīng)用型人才。主要是針對(duì)《建筑抗震原理》這一門課程進(jìn)行分析，討論這一門課程在學(xué)習(xí)中的一些教學(xué)困難，并且做出分析，然后闡釋這一門重要的建筑抗震課程的重要性和實(shí)際的意義。最后對(duì)于課程學(xué)習(xí)中導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果不好的原因進(jìn)行綜合的分析，并且結(jié)合培養(yǎng)應(yīng)用型人才的方法和提高學(xué)習(xí)效率的方法給出了一些課程教學(xué)建議課程學(xué)習(xí)問題一個(gè)有效的解答。

【關(guān)鍵詞】應(yīng)用型人才；建筑抗震原理設(shè)計(jì)；教學(xué)探討

《建筑抗震設(shè)計(jì)原理》這一學(xué)科作為高等院校專業(yè)的一土木工程門重要課程，有很強(qiáng)的實(shí)用性，能幫助學(xué)生了解地震的基本原理，理解結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的基本方法，掌握房屋建筑關(guān)于抗震方面的知識(shí)。這門課程綜合性強(qiáng)，要具備很多相關(guān)專業(yè)知識(shí)，如高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率論、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、土力學(xué)與地基基礎(chǔ)等。在實(shí)際的學(xué)習(xí)當(dāng)中，這一門重要的專業(yè)課學(xué)習(xí)效果卻不盡人意，經(jīng)過多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，分析其主要的原因是這一課程知識(shí)量大、理論內(nèi)容難、專業(yè)術(shù)語較多、難以記憶，如學(xué)習(xí)地震作用計(jì)算時(shí)，要用到微分方程的求解、建立運(yùn)動(dòng)方程并求解等，這些都是在大二、大三學(xué)習(xí)的專業(yè)知識(shí)，部分學(xué)生對(duì)這些內(nèi)容已經(jīng)遺忘，這讓學(xué)生上課感到課程難度較大、聽不懂，影響學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情；課程里包括多高層混凝土房屋的抗震設(shè)計(jì)、鋼結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)、砌體結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)，這些章節(jié)有很多直接引用規(guī)范的條文，內(nèi)容較為枯燥，喪失對(duì)本課程的學(xué)習(xí)興趣；還有就是由于課程課時(shí)有限，但內(nèi)容較多，導(dǎo)致講授了理論知識(shí)，沒有足夠時(shí)間講述實(shí)踐運(yùn)用，也影響了本門課程的教學(xué)效果。如何讓學(xué)生學(xué)好《建筑抗震設(shè)計(jì)原理》的相關(guān)知識(shí)，在有限的學(xué)時(shí)中提高知識(shí)的吸收效率，提高學(xué)生實(shí)際運(yùn)用的能力，培養(yǎng)符合社會(huì)發(fā)展需要的應(yīng)用型人才，是我們需要探討的。

一、《建筑抗震設(shè)計(jì)原理》的重要性

1.地震的破壞

地震又被稱為地動(dòng)或地震動(dòng)，是自然界的一種地殼運(yùn)動(dòng)，在產(chǎn)生期間會(huì)產(chǎn)生一種地震波，屬于一種自然現(xiàn)象。其產(chǎn)生的原因主要是板塊的相互碰撞和擠壓。每年大約產(chǎn)生500多萬次地震，其中讓人有感知的不多，會(huì)造成傷害的約有十幾次，能夠造成嚴(yán)重傷害的平均一年有一兩次。目前人類所掌握的技術(shù)無法對(duì)于地震這一自然現(xiàn)象進(jìn)行預(yù)測(cè)。而地震造成的傷害異常慘痛的，地震發(fā)生時(shí)強(qiáng)大的地震波會(huì)導(dǎo)致房屋倒塌，公路毀壞的建筑破壞；并且對(duì)于人員的傷亡更是慘重所造成的經(jīng)濟(jì)損失更是難以計(jì)算。地震發(fā)生所導(dǎo)致的一系列災(zāi)后重建問題也是需要大量的時(shí)間和金錢去解決的。所以對(duì)于地震提前做好防范準(zhǔn)備，提高建筑的抗震能力無疑是最好的選擇。

2.抗震設(shè)計(jì)的重要性