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摘要：概念设计是建筑结构设计中的一种区别于理论设计的方法，尤其针对那些比较难以精确计算的问题，可以根据架构体系和力学关系等设计原则进行总体设计和控制。本文介绍了抗震概念设计的含义和抗震概念设计原则，探讨了抗震概念设计的实现。
关键词：建筑抗震概念涵义设计原则实现
中图分类号：TU973+.31文献标识码： A 文章编号：
地震是复杂的，鉴于目前人们对地震认识的局限性，要想精确地计算出地震作用是不现实的。因此，完全靠计算保证建筑物的抗震性能是不可能的。实践证明，只要人们把握抗震设计的原则，重视概念设计，再辅助以抗震验算，就能收到事半功倍的效果， 而且能够实现抗震设防的目标，即“小震不坏，中震可修，大震不倒”的抗震设防思想，也是目前建筑抗震设计的必由之路。
一、抗震概念设计的含义
建筑结构的抗震概念设计是指在进行结构抗震设计时，根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想，从概念上，特别是从结构总体上考虑抗震的工程决策，即正确地解决总体方案、材料使用和细部构造，以达到合理抗震设计的目的。
二、抗震概念设计原则
地震动及其影响是不确定的，结构计算模型的假定与地震时的实际工作有很大的差异，但是地震动及其影响又具有一定的规律性。一个合理的抗震设计，需要建筑师和结构工程师的密切配合，不能仅仅依赖于“ 计算设计”，而往往在很大程度上取决于良好的概念设计。抗震概念设计的基本内容有三个部分：一是建筑设计应重视结构的规则性；二是建筑设计应选择合理的结構体系；三是结构设计应考虑构件和整体结构的延性。对于第三项内容主要由结构工程师来把握，对于第一、第二项要求，则必须由有经验的、有抗震知识素养的建筑师和结构工程师在方案设计阶段中共同考虑，并讨论几种可供选择的结构形式，以便在结构专业开始设计之前，就能把不合要求的几何图形排除在体系之外。
建筑物的体形是否对抗震有利是抗震设计首先遇到的问题。结构布置的不规则常常难以避免，但不规则的布置却使结构性能复杂化，如果不认识到这一点，可能导致始料不及的破坏，甚至倒塌。对不规则结构布置的识别和为避免或减缓其负面影响而采取补救措施的概念依赖于对结构性能的正确理解。
1 、建筑形状力求规则和简单
历次地震震害经验表明：简单和规则的结构遭遇地震后的破坏较轻。通常认为简单的结构其受力性能比较明确，设计时容易分析结构在地震作用下的反应和内力分布规律，且结构细部的构造也好处理。形状的简单和复杂又是怎样区别呢？通常认为简单的平、立面图形是方形或圆形的，而复杂的图形是有凹角的，容易造成有应力集中或变形集中的薄弱环节。抗震设计能做到平、立面简单当然是较理想的，但实际工作中，建筑的平、立面出现凹角是经常的，比较现实的做法是要求建筑体型规则一些，规则的意思是有一定的对抗震有利的要求，也允许带有一定限度区的复杂性质。区分规则与不规则的界限很难划定。我国新的高层建筑结构设计规程给出了一些划分原则。
2 、建筑结构尽量对称
建筑的平、立面刚度和质量的分布不对称，地震时往往产生扭转破坏，为此在设计上做到对称是十分必要的，但实际工作中常常由于建筑的要求而做不到这一点。不对称的情况通常表现在以下几个方面：一是建筑周边构件的强度和刚度不对称；二是建筑外形对称而抗侧力系统不对称；三是具有细长伸出翼的平面；四是质量偏心。
3 、尽可能满足建筑竖向均匀性
均匀性问题存在于建筑的竖向布置中，无论是几何图形还是楼层刚度变化，其规则匀称应该是立面设计中优先考虑的。布置不均匀的结果产生了刚度、强度的突变，引起竖向的应力集中或变形集中，以致在中小型地震中损坏，在大震时倒塌。但是，要使结构做到完全均匀性，在实际设计中也有一定的困难。均匀性问题表现如下：
其一，竖向收进问题。竖向收进是常见的建筑处理方式，结构上产生的问题是在凹角处应力集中。由于房屋的不同部分其振动特征不同，所以在收进处的横隔（楼盖或屋面板）产生应力突变。为此，在抗震设计时，可考虑几种处理方法：限制收进尺寸；当设置防震缝有利时，可设缝把复杂的体型划分成若干简单、规则的独立单元，分割后的建筑体型应是均衡的，不能过分细高；不设缝时应进行较细致的空间动力分析；对刚度突变的构件采取加强措施。
其二，柔性层框架。建筑上往往因底层需要开敞或任意层需要大的空间，使结构处于上下不连续状况，产生竖向刚度突变，特别是柔性底层建筑，在历次大地震中，震害都很普遍，甚至完全倒塌。分析研究表明，这类构件的应力和变形集中是非常严重的，所以在抗震设计时应力求避免，底层应尽可能配置具有相当强韧性的构件以承受大的侧移。
其三，同一层间的柱子刚度不同。建筑上由于空间需要或由于艺术构思，使得同一层间柱子的刚度差异较大，通常在刚性较大的柱子上产生较大的内力。为此设计时宜从抗震的角度重新安排结构系统，以使刚度尽量均衡。
其四，抗震墙的不连续。由于建筑上的需要，可能出现上下不连续的抗震墙，这就产生了不均匀性，为此在设计时，应考虑限制上下层的刚度以及连续抗震墙的间距。
其五，填充墙设置的影响。框架内的填充墙若设置不当，地震时往往会改变结构的受力状态而产生不利影响。例如，由于填充墙设置不当，可使框架柱形成短柱而造成破坏。为此在设计时，应把墙同柱分开或采用轻质墙以使框架柱连续。
4 、洞口的开设要整齐
建筑上往往由于门、窗、管道等开洞不规则、不整齐，削弱了结构的强度和刚度，形成了有应力集中的薄弱环节，这在设计的初期必须引起重视。
5 、防震缝
同建筑体型密切相关的问题是防震缝的设置。因为防震缝在不同程度上影响建筑的立面效果。防震缝的设置与否应根据建筑物的体型、结构体系等具体情况区别对待，不提倡一切都设，也不主张不设，分要分得彻底，连要连得牢固。不宜采用似分不分，似连不连的结构方案。
三、抗震概念设计的实现
1、场地要求
地震对建筑物的破坏作用是通过场地、地基和基础传给上部结构体系的。在具有不同工程地质条件的场地上, 建筑物在地震中的破坏程度是明显不同的, 故对于场地条件的选择是抗震设计的第一步。一般选择有利地段、避开不利地段, 重要建筑不应建在地震断裂带、条状凸出的山嘴、高耸孤立的山丘等危险地段, 同一结构单元不宜设置在性质截然不同的地基土上, 当地基有软黏性土、液化土、新近填土或严重不均匀土层时, 应加强基础的整体性和刚度。
2、平、立面布置
大量震害事实表明, 规则、简单、对称的建筑平、立面布置震害较轻, 原因在于规则、简单、对称的结构体系受力明确, 荷载传递路径合理, 结构体系在地震作用下, 始终保持良好的整体性, 结构构件在地震作用下共同、协调承受地震作用, 从而提高建筑物承受地震作用的能力。根据规范的要求, 平面宜简单、规则、对称、减少偏心, 刚度中心与质量中心尽量重合; 质量大的跨间不宜布置在结构单元的边缘, 质量大的设备宜布置在距刚度中心较近的部位; 尽量少采用大悬挑结构; 围护结构宜采用轻质材料。
3、多道抗震防线
“89规范”第一次提出了多道抗震防线的抗震设计要求, 所谓多道抗震防线即指结构体系是由若干个延性较好的分体系组成, 并由延性好的连接构件连接起来协同工作。
具有多道抗震防线的结构体系具有最大可能数量的内部、外部赘余度和耗散大量地震能量的能力, 在遭受罕遇地震时第一道防线可能遭受破坏, 部分结构退出工作(如框架结构的填充墙、砖混结构的砖砌体等), 多道抗震防线将会避免因部分构件破坏而导致结构体系丧失抗震能力和承受荷载的能力, 从而实现“大震不倒”的设防目标。
4、构件之间的连接
结构构件之间连接的可靠性必须得到保证, 结构体系的整体性和稳定性才能得到保障。例如: 按照规范要求, 砌体结构中的预制空心板应与圈梁或楼面大梁可靠拉结, 否则在地震作用下楼面板极易脱落, 造成结构局部或整体倒塌。
建筑结构抗震概念设计是一个系统工程, 其将从根本上改变以计算设计为核心的设计、校核与评估手段, 它将结构抗震的基本理论、国内国际通用的设计规范与多年来在结构抗震第一线设计、施工与检测的工作者们总结出的经验切实结合。无论是规划选址、总体布置还是建筑方案、细节构造都紧密的配合起来发挥出最优的抗震能力。
参考文献：
[1] 郭宗斌.高层建筑结构抗震概念设计原则探讨[J]. 山西建筑. 2009(33)
[2] 欧成弟,陈天镭.高层建筑结构抗震设计中的几个重要概念[J]. 甘肃冶金. 2006(03)
[3] 丰定国, 王社良. 抗震概念设计[M ] . 武汉: 武汉工业大学出
版社, 2001.
关键词：建筑抗震概念涵义设计原则实现
中图分类号：TU973+.31文献标识码： A 文章编号：
地震是复杂的，鉴于目前人们对地震认识的局限性，要想精确地计算出地震作用是不现实的。因此，完全靠计算保证建筑物的抗震性能是不可能的。实践证明，只要人们把握抗震设计的原则，重视概念设计，再辅助以抗震验算，就能收到事半功倍的效果， 而且能够实现抗震设防的目标，即“小震不坏，中震可修，大震不倒”的抗震设防思想，也是目前建筑抗震设计的必由之路。
一、抗震概念设计的含义
建筑结构的抗震概念设计是指在进行结构抗震设计时，根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想，从概念上，特别是从结构总体上考虑抗震的工程决策，即正确地解决总体方案、材料使用和细部构造，以达到合理抗震设计的目的。
二、抗震概念设计原则
地震动及其影响是不确定的，结构计算模型的假定与地震时的实际工作有很大的差异，但是地震动及其影响又具有一定的规律性。一个合理的抗震设计，需要建筑师和结构工程师的密切配合，不能仅仅依赖于“ 计算设计”，而往往在很大程度上取决于良好的概念设计。抗震概念设计的基本内容有三个部分：一是建筑设计应重视结构的规则性；二是建筑设计应选择合理的结構体系；三是结构设计应考虑构件和整体结构的延性。对于第三项内容主要由结构工程师来把握，对于第一、第二项要求，则必须由有经验的、有抗震知识素养的建筑师和结构工程师在方案设计阶段中共同考虑，并讨论几种可供选择的结构形式，以便在结构专业开始设计之前，就能把不合要求的几何图形排除在体系之外。
建筑物的体形是否对抗震有利是抗震设计首先遇到的问题。结构布置的不规则常常难以避免，但不规则的布置却使结构性能复杂化，如果不认识到这一点，可能导致始料不及的破坏，甚至倒塌。对不规则结构布置的识别和为避免或减缓其负面影响而采取补救措施的概念依赖于对结构性能的正确理解。
1 、建筑形状力求规则和简单
历次地震震害经验表明：简单和规则的结构遭遇地震后的破坏较轻。通常认为简单的结构其受力性能比较明确，设计时容易分析结构在地震作用下的反应和内力分布规律，且结构细部的构造也好处理。形状的简单和复杂又是怎样区别呢？通常认为简单的平、立面图形是方形或圆形的，而复杂的图形是有凹角的，容易造成有应力集中或变形集中的薄弱环节。抗震设计能做到平、立面简单当然是较理想的，但实际工作中，建筑的平、立面出现凹角是经常的，比较现实的做法是要求建筑体型规则一些，规则的意思是有一定的对抗震有利的要求，也允许带有一定限度区的复杂性质。区分规则与不规则的界限很难划定。我国新的高层建筑结构设计规程给出了一些划分原则。
2 、建筑结构尽量对称
建筑的平、立面刚度和质量的分布不对称，地震时往往产生扭转破坏，为此在设计上做到对称是十分必要的，但实际工作中常常由于建筑的要求而做不到这一点。不对称的情况通常表现在以下几个方面：一是建筑周边构件的强度和刚度不对称；二是建筑外形对称而抗侧力系统不对称；三是具有细长伸出翼的平面；四是质量偏心。
3 、尽可能满足建筑竖向均匀性
均匀性问题存在于建筑的竖向布置中，无论是几何图形还是楼层刚度变化，其规则匀称应该是立面设计中优先考虑的。布置不均匀的结果产生了刚度、强度的突变，引起竖向的应力集中或变形集中，以致在中小型地震中损坏，在大震时倒塌。但是，要使结构做到完全均匀性，在实际设计中也有一定的困难。均匀性问题表现如下：
其一，竖向收进问题。竖向收进是常见的建筑处理方式，结构上产生的问题是在凹角处应力集中。由于房屋的不同部分其振动特征不同，所以在收进处的横隔（楼盖或屋面板）产生应力突变。为此，在抗震设计时，可考虑几种处理方法：限制收进尺寸；当设置防震缝有利时，可设缝把复杂的体型划分成若干简单、规则的独立单元，分割后的建筑体型应是均衡的，不能过分细高；不设缝时应进行较细致的空间动力分析；对刚度突变的构件采取加强措施。
其二，柔性层框架。建筑上往往因底层需要开敞或任意层需要大的空间，使结构处于上下不连续状况，产生竖向刚度突变，特别是柔性底层建筑，在历次大地震中，震害都很普遍，甚至完全倒塌。分析研究表明，这类构件的应力和变形集中是非常严重的，所以在抗震设计时应力求避免，底层应尽可能配置具有相当强韧性的构件以承受大的侧移。
其三，同一层间的柱子刚度不同。建筑上由于空间需要或由于艺术构思，使得同一层间柱子的刚度差异较大，通常在刚性较大的柱子上产生较大的内力。为此设计时宜从抗震的角度重新安排结构系统，以使刚度尽量均衡。
其四，抗震墙的不连续。由于建筑上的需要，可能出现上下不连续的抗震墙，这就产生了不均匀性，为此在设计时，应考虑限制上下层的刚度以及连续抗震墙的间距。
其五，填充墙设置的影响。框架内的填充墙若设置不当，地震时往往会改变结构的受力状态而产生不利影响。例如，由于填充墙设置不当，可使框架柱形成短柱而造成破坏。为此在设计时，应把墙同柱分开或采用轻质墙以使框架柱连续。
4 、洞口的开设要整齐
建筑上往往由于门、窗、管道等开洞不规则、不整齐，削弱了结构的强度和刚度，形成了有应力集中的薄弱环节，这在设计的初期必须引起重视。
5 、防震缝
同建筑体型密切相关的问题是防震缝的设置。因为防震缝在不同程度上影响建筑的立面效果。防震缝的设置与否应根据建筑物的体型、结构体系等具体情况区别对待，不提倡一切都设，也不主张不设，分要分得彻底，连要连得牢固。不宜采用似分不分，似连不连的结构方案。
三、抗震概念设计的实现
1、场地要求
地震对建筑物的破坏作用是通过场地、地基和基础传给上部结构体系的。在具有不同工程地质条件的场地上, 建筑物在地震中的破坏程度是明显不同的, 故对于场地条件的选择是抗震设计的第一步。一般选择有利地段、避开不利地段, 重要建筑不应建在地震断裂带、条状凸出的山嘴、高耸孤立的山丘等危险地段, 同一结构单元不宜设置在性质截然不同的地基土上, 当地基有软黏性土、液化土、新近填土或严重不均匀土层时, 应加强基础的整体性和刚度。
2、平、立面布置
大量震害事实表明, 规则、简单、对称的建筑平、立面布置震害较轻, 原因在于规则、简单、对称的结构体系受力明确, 荷载传递路径合理, 结构体系在地震作用下, 始终保持良好的整体性, 结构构件在地震作用下共同、协调承受地震作用, 从而提高建筑物承受地震作用的能力。根据规范的要求, 平面宜简单、规则、对称、减少偏心, 刚度中心与质量中心尽量重合; 质量大的跨间不宜布置在结构单元的边缘, 质量大的设备宜布置在距刚度中心较近的部位; 尽量少采用大悬挑结构; 围护结构宜采用轻质材料。
3、多道抗震防线
“89规范”第一次提出了多道抗震防线的抗震设计要求, 所谓多道抗震防线即指结构体系是由若干个延性较好的分体系组成, 并由延性好的连接构件连接起来协同工作。
具有多道抗震防线的结构体系具有最大可能数量的内部、外部赘余度和耗散大量地震能量的能力, 在遭受罕遇地震时第一道防线可能遭受破坏, 部分结构退出工作(如框架结构的填充墙、砖混结构的砖砌体等), 多道抗震防线将会避免因部分构件破坏而导致结构体系丧失抗震能力和承受荷载的能力, 从而实现“大震不倒”的设防目标。
4、构件之间的连接
结构构件之间连接的可靠性必须得到保证, 结构体系的整体性和稳定性才能得到保障。例如: 按照规范要求, 砌体结构中的预制空心板应与圈梁或楼面大梁可靠拉结, 否则在地震作用下楼面板极易脱落, 造成结构局部或整体倒塌。
建筑结构抗震概念设计是一个系统工程, 其将从根本上改变以计算设计为核心的设计、校核与评估手段, 它将结构抗震的基本理论、国内国际通用的设计规范与多年来在结构抗震第一线设计、施工与检测的工作者们总结出的经验切实结合。无论是规划选址、总体布置还是建筑方案、细节构造都紧密的配合起来发挥出最优的抗震能力。
参考文献：
[1] 郭宗斌.高层建筑结构抗震概念设计原则探讨[J]. 山西建筑. 2009(33)
[2] 欧成弟,陈天镭.高层建筑结构抗震设计中的几个重要概念[J]. 甘肃冶金. 2006(03)
[3] 丰定国, 王社良. 抗震概念设计[M ] . 武汉: 武汉工业大学出
版社, 2001.