抗震設(shè)計論文全文(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，探索對結(jié)構(gòu)損傷缺陷的簡化描述；同時基于數(shù)值模擬仿真，研究其在不同運營階段的地震動力響應(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力學(xué)機理，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)計和施工、地下結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計規(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期累積效應(yīng)表達(dá)

根據(jù)相關(guān)的試驗及文獻(xiàn)研究，在長期的荷載及環(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營時間的增加在不斷發(fā)展，最后導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效。事實上，對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)在運營期間的安全，地鐵隧道結(jié)構(gòu)在長期運營動載作用下隨時間的動力響應(yīng)及初始缺陷的演變機理在不斷得到人們的關(guān)注，尤其是初始缺陷長期累積作用下結(jié)構(gòu)的抗震動力學(xué)行為。這里不妨采用前人文獻(xiàn)試驗研究，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營階段的抗震動力特性。

力學(xué)模型與計算參數(shù)

1工程背景

本文以10號線雙井車站由于列車振動所引起的隧道襯砌結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)為研究背景。10號線雙井站為地下三層兩跨（局部三跨）島式站臺車站，全長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，只考慮對雙井站中間暗挖段結(jié)構(gòu)襯砌進(jìn)行動力響應(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)彼此振動影響不大；建立模型時能使計算單元的數(shù)量大大減少，即提高了計算運行速度，又能得到較理想的計算精度。

1抗震設(shè)計中的若干問題分析

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地位和身份象征。只有符合人們審美趨勢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。因此在這樣的社會背景下一個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，不至于被社會所淘汰而沒有進(jìn)行創(chuàng)造設(shè)計，因此設(shè)計的建筑也沒有長足的發(fā)展，抵擋不了天災(zāi)的發(fā)生，對人們的生命財產(chǎn)構(gòu)成了一定的威脅。

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

建筑設(shè)計是在建筑施工之前就需要完成的工作,設(shè)計圖紙就像一張標(biāo)注明確的地圖，它會指導(dǎo)人們應(yīng)該去哪里，如何去哪里。因此建筑設(shè)計是十分重要的，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抗震設(shè)計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)計融人到建筑設(shè)計中去，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)計與抗震設(shè)計的關(guān)系是抗震設(shè)計常見的最根本問題。

1.3缺乏實踐

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)驗和技術(shù),并沒有結(jié)合我國建筑構(gòu)造的自身特點加以創(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)重的還會使建筑物在地震時產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)建筑物的作用，對人們的生命財產(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踐精神的建造理念，不會對建筑物的抗震性能起到很好的作用。

1建筑設(shè)計方案

建筑設(shè)計方案是建筑設(shè)計的核心，建筑設(shè)計方案的初步確定，是建筑設(shè)計師根據(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、建設(shè)地點及周邊環(huán)境特點等綜合因素考慮而形成的。同時方案設(shè)計也受到建設(shè)資金、使用方的一些想法等因素制約?，F(xiàn)代建筑設(shè)計特點并不是一味地追求新奇特，而是讓外部立面設(shè)計上更能貼近現(xiàn)代審美要求，使內(nèi)部空間更適用于現(xiàn)代生活之需要。一個優(yōu)秀的建筑設(shè)計方案是在突出個性特點基礎(chǔ)上，更完善的處理解決各個方面產(chǎn)生的矛盾。

2抗震設(shè)計與建筑設(shè)計方案

抗震設(shè)計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)計師們廣開思路，運用現(xiàn)代科技手段，是可以設(shè)計出優(yōu)秀的建筑作品的。

1）對于建筑外部整體平面布局的設(shè)計要求

可將復(fù)雜的建筑平面進(jìn)行分割設(shè)計，采用設(shè)置變形縫的方法，將其分成若干個規(guī)整單元，既能滿足抗震規(guī)范要求，也不會破壞平面使用功能和整體造型。對于有些觀點提出的變形縫不好看，影響立面效果，設(shè)計師可以通過將該部位兩側(cè)主體錯位設(shè)計方法，即利用視覺差，弱化人們對變形縫的直觀感覺；對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)件對外立面的變形縫進(jìn)行裝飾處理?？拐鹪O(shè)計要求結(jié)構(gòu)主體設(shè)置變形縫，并規(guī)定相應(yīng)變形縫寬度，是防止在地震時建筑物間晃動、碰撞造成結(jié)構(gòu)主體的破壞，由于輕質(zhì)外裝飾構(gòu)件會在地震時變形破壞，不會對建筑物主體結(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，并且不會影響到結(jié)構(gòu)主體抗震性能。

2）對于住宅類型建筑

一、抗震概念設(shè)計重要性

高層建筑抗震設(shè)計應(yīng)當(dāng)非常重視概念設(shè)計，因為高層建筑結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，發(fā)生地震時動力的不確定性，人們對地震時結(jié)構(gòu)認(rèn)識的局限性，摸擬地震波的模糊性，材料性能與施工安裝時的變易性等因素，致使計算結(jié)果可能和實際相差較大。簡單地依賴數(shù)值計算得出的結(jié)果不能充分解決現(xiàn)實中的抗震問題，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)計在依據(jù)數(shù)值計算的基礎(chǔ)上，加入了實踐經(jīng)驗元素，使得這一設(shè)計理念更能滿足區(qū)域差別下從事高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計需求，結(jié)構(gòu)概念設(shè)計甚至比分析計算更重要。強調(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)計的各款規(guī)定，在具體工程設(shè)計中不能陷入只重視計算結(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)計計算水平，很難保證結(jié)構(gòu)的抗震性能。

二、抗震概念設(shè)計的基本原則及影響因素

完成高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，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)作對結(jié)構(gòu)體系的合理性進(jìn)行設(shè)計。針對地震形態(tài)，高層建筑結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計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。一是形狀簡單。簡單的設(shè)計形狀使建筑結(jié)構(gòu)明了，在對各構(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。簡單的建筑構(gòu)造減輕了地震對建筑物的破壞，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)對稱布局，包括立體剛度對稱和外形對稱，提高建筑抗側(cè)力。保證質(zhì)量對稱，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，增強整體結(jié)構(gòu)的剛度和強度，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?；A(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)件的剛度和強度。四是要按照抗震等級對梁，柱，墻的節(jié)點采取相應(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)到三個水準(zhǔn)的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)。

【摘要】本篇文章主要是對于《建筑抗震設(shè)計原理》這一門課程進(jìn)行教學(xué)討論，目的是為了培養(yǎng)符合社會需求的應(yīng)用型人才。主要是針對《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際的意義。最后對于課程學(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)問題一個有效的解答。

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

《建筑抗震設(shè)計原理》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，有很強的實用性，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)計的基本方法，掌握房屋建筑關(guān)于抗震方面的知識。這門課程綜合性強，要具備很多相關(guān)專業(yè)知識，如高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率論、結(jié)構(gòu)動力學(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，分析其主要的原因是這一課程知識量大、理論內(nèi)容難、專業(yè)術(shù)語較多、難以記憶，如學(xué)習(xí)地震作用計算時，要用到微分方程的求解、建立運動方程并求解等，這些都是在大二、大三學(xué)習(xí)的專業(yè)知識，部分學(xué)生對這些內(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、鋼結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計、砌體結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計，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，喪失對本課程的學(xué)習(xí)興趣；還有就是由于課程課時有限，但內(nèi)容較多，導(dǎo)致講授了理論知識，沒有足夠時間講述實踐運用，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)計原理》的相關(guān)知識，在有限的學(xué)時中提高知識的吸收效率，提高學(xué)生實際運用的能力，培養(yǎng)符合社會發(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)計原理》的重要性

1.地震的破壞

地震又被稱為地動或地震動，是自然界的一種地殼運動，在產(chǎn)生期間會產(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)無法對于地震這一自然現(xiàn)象進(jìn)行預(yù)測。而地震造成的傷害異常慘痛的，地震發(fā)生時強大的地震波會導(dǎo)致房屋倒塌，公路毀壞的建筑破壞；并且對于人員的傷亡更是慘重所造成的經(jīng)濟損失更是難以計算。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間和金錢去解決的。所以對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)計的重要性