淺談建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方法

1、淺談建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方法周偕賢廣東省輕紡建筑設(shè)計(jì)院510080摘要：我國(guó)處于環(huán)太平洋地震帶，近年來(lái)地震災(zāi)害給我國(guó)人民的生命財(cái)產(chǎn)造成了巨大的損失。我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的J、震不壞，中震可修，大震不倒”的三水準(zhǔn)抗震設(shè)防目標(biāo)保證了在地震災(zāi)害發(fā)生時(shí)由建筑破壞所造成的損失。本文概述概括現(xiàn)階段建筑抗震概念設(shè)計(jì)內(nèi)容，介紹底部剪力法、振型分解反應(yīng)譜法時(shí)程分析法的主要計(jì)算方法和步驟，并提出抗震構(gòu)造要求，供建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員參考。關(guān)鍵詞：抗震概念設(shè)計(jì)；底部剪

2、力法；振型分解法；時(shí)程分析法；抗震措施一、建筑抗震概念設(shè)計(jì)“建筑抗震概念設(shè)計(jì)”是對(duì)建筑結(jié)構(gòu)總體進(jìn)行布置并確定各個(gè)細(xì)部構(gòu)造的過(guò)程，它是根據(jù)地震災(zāi)害以及工程經(jīng)驗(yàn)等所形成的基本設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)原則。地震動(dòng)是一種隨饑振動(dòng)，具有復(fù)雜性和不確定性，因此，抗震問(wèn)題不能完全依賴計(jì)算結(jié)果。而是應(yīng)該立足于T程抗震基本理論和長(zhǎng)期下程抗震經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的工程抗震基本概念來(lái)優(yōu)化設(shè)計(jì)?？拐鸶拍钤O(shè)計(jì)主要有如下幾點(diǎn)：(一)盡量避開對(duì)建筑抗震不利自強(qiáng)地段，選擇對(duì)建筑抗震有利的地

3、段；(二)建筑的體型盡量做到觶、質(zhì)量、對(duì)稱、和剛度變化均勻；(三)抗震結(jié)構(gòu)體系，必須符合下面的要求：1必須具有合理的地震作用傳遞途徑和明確的計(jì)算簡(jiǎn)圖；z設(shè)置多道抗震防線，避免因構(gòu)件破壞或部分結(jié)構(gòu)而導(dǎo)致整個(gè)體系喪失對(duì)重力荷載的能力或抗震能力3剛度和強(qiáng)度務(wù)必做到合理化，避免因突變或局部削弱形成薄弱部位。產(chǎn)生過(guò)大的甥性變形集中或應(yīng)力集中；對(duì)可能出現(xiàn)的薄弱部位，應(yīng)采取具體提高抗震能力的措施。(四)抗震結(jié)構(gòu)的各類構(gòu)件必須具備變形能力和強(qiáng)度；(五)

4、抗震結(jié)構(gòu)的各類構(gòu)件之間應(yīng)注意連接的可靠性；(六)合理設(shè)置非結(jié)構(gòu)構(gòu)件。概念設(shè)計(jì)的主要原則是在總體上把握抗震設(shè)計(jì)，對(duì)由于地震作用及結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的復(fù)雜性而造成抗震計(jì)算不準(zhǔn)確的不足進(jìn)行彌補(bǔ)。同時(shí)還應(yīng)當(dāng)明確指出，強(qiáng)調(diào)抗震概念設(shè)計(jì)雖然重要，并不是不重視“數(shù)值計(jì)算”設(shè)計(jì)。目的是為抗震計(jì)算創(chuàng)造有利條件，使計(jì)算得出的分析結(jié)果更能準(zhǔn)確反映地震時(shí)結(jié)構(gòu)反應(yīng)的實(shí)際情況。二、建筑結(jié)構(gòu)抗震的分析方法(一)底部剪力法凡是能看作廣義單自由度體系的建筑物，均可用底部剪力法

5、來(lái)確定水平地震作用?！督ㄖ拐鹪O(shè)計(jì)規(guī)范》(GBS0011201(“規(guī)定。對(duì)于高度不超過(guò)40m、以剪切變形為主，并且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的結(jié)構(gòu)均呵用底部剪力法。采用底部剪力法來(lái)確定結(jié)構(gòu)地震效應(yīng)的計(jì)算步驟是：(1)可采用經(jīng)驗(yàn)公式、能量法、頂點(diǎn)位移法等來(lái)定結(jié)構(gòu)的基本周期；(2)據(jù)場(chǎng)地的基奉烈度、近震或遠(yuǎn)震、場(chǎng)地類別、結(jié)構(gòu)基本周期得出地震影響系數(shù)；(3)計(jì)算出結(jié)構(gòu)底部截面的水平地震力；(4)按照反應(yīng)結(jié)構(gòu)變形形狀的地震作用倒i角形分布規(guī)律

6、或倒i角形加頂部集中力的規(guī)律，計(jì)算出各屋蓋或樓層高度處的水平地震作用；(5)計(jì)算結(jié)構(gòu)各桿件截面的地震剪力和彎魎(6)與相應(yīng)的靜力荷載效應(yīng)組合，進(jìn)行結(jié)構(gòu)的抗震強(qiáng)度驗(yàn)算。(二)振型分解反應(yīng)譜法1振型分解反應(yīng)譜的基礎(chǔ)是單自由度體系反應(yīng)譜理論，多自由度體系地震反應(yīng)的計(jì)算方法通常采用振犁分解原理來(lái)解決。它考慮結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性較全面除了特別不規(guī)貝I闞不均勻的建筑外，都能給出很滿意的結(jié)果；而且計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單，因而成為當(dāng)前計(jì)算較復(fù)雜結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的常用方法。

7、振型分解法的計(jì)算方法：多質(zhì)點(diǎn)體系中質(zhì)點(diǎn)i以幾何坐標(biāo)表示的位，、移x‘V，采取以振型在質(zhì)點(diǎn)i處的幅值劫為基底的廣義坐標(biāo)來(lái)描述，xO)=∑緲ek即：川(扣1，∞，n)由于這些振型構(gòu)成了n個(gè)獨(dú)立的位移模式，并可利用振型的正交特性，使以幾何坐標(biāo)描述多自由度體系振動(dòng)方程組中相互耦聯(lián)的方程式解耦而各自獨(dú)立，即分解為n個(gè)獨(dú)立的廣義單自由度體系的振動(dòng)方程。從而可以直接利用單自由度體系地震反應(yīng)譜，分別計(jì)算出相應(yīng)于各個(gè)振型的位移或加速度反應(yīng)。然后，按照一定

8、的遇合法則，進(jìn)行振型地震反應(yīng)的遇合。得多質(zhì)點(diǎn)系的地震總反應(yīng)。2振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算步驟(1)據(jù)結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性，選擇合理的力學(xué)模型以及相應(yīng)的多質(zhì)點(diǎn)系或多層剛片系計(jì)算簡(jiǎn)圖；(2)立無(wú)阻尼多質(zhì)點(diǎn)體系的自由振動(dòng)方程，即【m]／x／區(qū)M一(3)形成多質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)力矩陣k】Ih】或k】I【斛，并求解其特征值和特征向量，從而得結(jié)構(gòu)的各階自振周期』i和振型刪‘(模態(tài)分析)；(4)選取若干個(gè)周期，按照建筑物所在地區(qū)的基本烈度(近震或遠(yuǎn)震)和場(chǎng)地類別，查反應(yīng)

9、譜，得相應(yīng)于前若干個(gè)振型的地震影響系數(shù)口l口2口H(5)計(jì)算出前若干個(gè)振型的振型參與系數(shù)弘、工2、知；(6)分別計(jì)算出前若干個(gè)振型的體系各質(zhì)點(diǎn)的地震作用聰，即R=ar』XG(7)分別計(jì)算出前若干個(gè)振型的結(jié)構(gòu)地震變形或內(nèi)力；(8)按照一定的法則進(jìn)行結(jié)構(gòu)振型地震內(nèi)力或變形的組合，得結(jié)構(gòu)各構(gòu)件的實(shí)際內(nèi)力或變形。反應(yīng)譜片法是一種擬靜力方法，雖然能夠同時(shí)考慮結(jié)構(gòu)各頻段振動(dòng)的振幅最大值和頻譜兩個(gè)主要要素，但對(duì)于振動(dòng)持時(shí)這一要素未能得到體現(xiàn)，震害調(diào)查

10、表明，有砦按反應(yīng)譜理論設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，在未超過(guò)設(shè)防烈度的地震中。也遭受到了嚴(yán)重的破壞，這充分說(shuō)明r持時(shí)要素在設(shè)計(jì)中應(yīng)該被考慮。此外反應(yīng)譜方法忽略了地震作用的隨機(jī)性，不能考慮結(jié)構(gòu)在罕遇地震下逐步進(jìn)入塑性時(shí)。因其周期、阻尼、振型等動(dòng)力特性的改變，而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)中的內(nèi)力重新分布這一現(xiàn)氦(三)時(shí)程分析法時(shí)程分析法分為彈塑性時(shí)程分析法和彈性時(shí)程分析法，如果在計(jì)算過(guò)程中剛度矩陣、阻尼矩陣保持不變則稱為彈性時(shí)程分析法，如果在計(jì)算過(guò)程中剛度矩陣、阻尼矩陣隨結(jié)構(gòu)

11、及其構(gòu)件所處的變形狀態(tài)，在不同時(shí)刻取不同的數(shù)值則稱為彈蝮性時(shí)程分析。時(shí)程分析法能在丁程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中更加真實(shí)地描述結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)，校對(duì)補(bǔ)充反應(yīng)譜分析的誤差與不足。在地震反應(yīng)方程中，地面振動(dòng)加速度是復(fù)雜的隨機(jī)函數(shù)，同時(shí)在萬(wàn)方數(shù)據(jù)論土建工程預(yù)算審計(jì)方法與有效控制建筑工程結(jié)算楊春南寧澤通工程勘察設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司廣西南寧530200摘要：本文結(jié)合作者的工程實(shí)例，首先對(duì)中國(guó)土建工程預(yù)算審計(jì)常用方法及現(xiàn)存的主要問(wèn)題提出相應(yīng)的強(qiáng)化措施；其次介紹我國(guó)建筑

12、工程結(jié)算及目前存在的主要問(wèn)題。并提出相應(yīng)的控制措施。關(guān)鍵詞：土建工程預(yù)算審計(jì)；建筑工程結(jié)算；工程預(yù)算管理1引言對(duì)土建工程預(yù)算進(jìn)行審計(jì)是施丁單位為了更合理地規(guī)劃工程造價(jià)所進(jìn)行的重要工作。土建T程預(yù)算審計(jì)需要采取有針對(duì)性的審核方法，因?yàn)槭┕ゎA(yù)算審計(jì)的對(duì)象、投資規(guī)模、要求進(jìn)度等都不同，其審核方法及步驟都存在一定差異。有效控制建筑工程結(jié)算不僅對(duì)控制工程造價(jià)有積極的作用，對(duì)抑制T程結(jié)算中的高估現(xiàn)象、規(guī)范建筑市場(chǎng)、保證工程結(jié)算準(zhǔn)確、提高建設(shè)項(xiàng)目的審

13、計(jì)質(zhì)量和覆蓋范圍等都有一定的積極作用。2土建工程預(yù)算審計(jì)常用方法實(shí)際工程中，針對(duì)確定的工程其土建工程預(yù)算審計(jì)方法存在較大差異，具體采取哪種審計(jì)方法，要視具體情況而定。目前最常見(jiàn)的審計(jì)方法有以下幾種。(1)分組計(jì)算審核法。它把預(yù)算中的各數(shù)據(jù)和各項(xiàng)目分為若干組，過(guò)程相鄰有一定聯(lián)系的項(xiàng)日編成一組審查。(2)對(duì)比審核法。對(duì)比審核法是針對(duì)部分項(xiàng)目重新審核部分分項(xiàng)工程南于不符合投資規(guī)律從中被找出，從而整理出結(jié)構(gòu)形式、用途和地區(qū)等都不同的工料消耗及T

14、程造價(jià)指標(biāo)，最終發(fā)現(xiàn)同類1二料消耗和工程造價(jià)的規(guī)律。在工程預(yù)結(jié)算資料的基礎(chǔ)上進(jìn)行總結(jié)分析然后根據(jù)所得指標(biāo)對(duì)審核對(duì)象進(jìn)行對(duì)比分析。例如，在做。r程造價(jià)的控制時(shí)總結(jié)r如下一些經(jīng)驗(yàn)：房地產(chǎn)項(xiàng)目同一個(gè)組團(tuán)設(shè)計(jì)的圖紙戶型、建筑結(jié)構(gòu)基本類似在基礎(chǔ)沒(méi)有出現(xiàn)特殊地質(zhì)的情況下一般造價(jià)也應(yīng)相似。因此在做預(yù)算或結(jié)算時(shí)應(yīng)把相似結(jié)構(gòu)的(即結(jié)構(gòu)類型、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)都類似，裝修標(biāo)準(zhǔn)也類似)同一個(gè)組團(tuán)匯總在同一個(gè)表上，計(jì)算每一棟樓的建筑面積，然后分析主材每平米的含量，逐漸形

15、成對(duì)有用的造價(jià)信息及經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。(3)重點(diǎn)審核法。占投資比例較大或施工圖計(jì)算部分價(jià)值較高的分項(xiàng)工程量是審查工程預(yù)算中的重點(diǎn)。(4)全面審核法。這種方法實(shí)質(zhì)上是重復(fù)勞動(dòng)，缺點(diǎn)是工作量大。優(yōu)點(diǎn)是審核的預(yù)算差錯(cuò)比較少，全面、細(xì)致，質(zhì)量比較高。它適用于工程內(nèi)容比較簡(jiǎn)單的項(xiàng)目、投資不多的項(xiàng)目、建設(shè)單位審核施工單位的預(yù)算等。全面審核法也稱為逐項(xiàng)審查法它與編制施工圖預(yù)算具有基本相同的計(jì)算方法和審查過(guò)程。由于它能很好的控制工程造價(jià)，所以建設(shè)單佗常常采用這

16、種方法。3我國(guó)土建工程預(yù)算審計(jì)存在的主要問(wèn)題我國(guó)土建工程預(yù)算審計(jì)工作中存在的問(wèn)題主要有以下幾點(diǎn)：(1)T程預(yù)算管理的專業(yè)意識(shí)欠缺『2】。管理意識(shí)薄弱，難以對(duì)預(yù)算項(xiàng)目進(jìn)行必要的調(diào)研論證，預(yù)算編制部fJ調(diào)動(dòng)各個(gè)職能部門積極參與預(yù)算是比較困難的平實(shí)較少關(guān)注預(yù)算的執(zhí)行情況，在編制預(yù)算時(shí)，預(yù)算管理部門編制預(yù)算純粹為獲取預(yù)算結(jié)果，存在不切實(shí)際和不科學(xué)的問(wèn)題，導(dǎo)致資金使用效率低下。一些企業(yè)則把預(yù)算僅當(dāng)作是控制費(fèi)用的一種手段，把預(yù)算僅僅看作是財(cái)務(wù)部門的

17、事。經(jīng)營(yíng)計(jì)劃與預(yù)算管理有著本質(zhì)的區(qū)別，這是由國(guó)內(nèi)實(shí)行預(yù)算管理較好的企業(yè)以實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，的。目前有些企業(yè)以為只要將各個(gè)時(shí)期的經(jīng)營(yíng)計(jì)劃安排好，就是做好了預(yù)算管理，還將經(jīng)營(yíng)計(jì)劃與預(yù)算管理混為一談，其實(shí)這都是認(rèn)識(shí)上的誤區(qū)。這些片面的認(rèn)識(shí)都會(huì)消弱預(yù)算管理功效，這樣的預(yù)算結(jié)果與實(shí)際經(jīng)常會(huì)有很大差異。(2)部分土建工程預(yù)算人員的素質(zhì)較低。對(duì)于建筑t程而言，部分單位沒(méi)有配備專f1的預(yù)算人員，即使配備但多數(shù)預(yù)算人員對(duì)業(yè)務(wù)了解不深。對(duì)預(yù)算審計(jì)人員而言，豐富

18、的經(jīng)驗(yàn)最重要，不僅要熟悉了解相關(guān)法律政策，還需要熟練掌握大量預(yù)算專業(yè)知識(shí)，并且還需要具彈魍性反應(yīng)中剛度矩陣與阻尼矩陣亦隨時(shí)間變化，因此不可能求出解析解，只能采取數(shù)值分析法求解。常用的數(shù)值分析方法有線性加速度法、威爾遜wil80l卜O法、紐馬克NewmarkB法等。三、抗震措施要求抗震措施主要是指內(nèi)力調(diào)整和抗震構(gòu)造措施這兩個(gè)方面。內(nèi)力調(diào)整主要包括強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)柱弱梁、調(diào)整底部?jī)?nèi)力等思路。為保證粱段塑性鉸區(qū)不發(fā)生剪切破壞，需按“強(qiáng)剪弱彎”的設(shè)

19、計(jì)原則，增大地震作用組合后的剪力設(shè)計(jì)值。為保證柱不先于粱發(fā)生破壞就要求同一節(jié)點(diǎn)處上下端彎矩承載力大于梁兩側(cè)彎矩承載力，因此采用增大柱端彎矩設(shè)計(jì)的方法和粱相似，框架柱也要采用增大剪力設(shè)計(jì)值。對(duì)底層柱底截面，還需采用增大彎矩和剪力的方法，對(duì)角柱還應(yīng)再繼續(xù)放大。抗震構(gòu)造措施包括：最小截面尺寸限制，梁柱墻的最小最大配筋率的限制，梁端柱端箍筋加鐐Ⅸ的布置，梁箍筋最小配筋率，核心醫(yī)的配筋率限值，柱最小體積配筋率。對(duì)混凝土柱還應(yīng)控制軸壓比限制等措施保

20、證抗震要求。此外，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外隔震減震設(shè)計(jì)也成為抗震設(shè)計(jì)的重要研究方向之一。目前較成熟的橡膠墊隔震技術(shù)已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。我國(guó)的《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)此也有根關(guān)的規(guī)定。結(jié)語(yǔ)：建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)是一個(gè)完整的、系統(tǒng)的概念，不論從場(chǎng)址的選擇，還是到建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，抗震設(shè)計(jì)始終貫穿了整個(gè)過(guò)程?？拐鹪O(shè)計(jì)是衡量建筑物的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否符合要求的重要指標(biāo)。因此如何合理準(zhǔn)確的運(yùn)用不同的抗震設(shè)計(jì)方法，是非常重要的，針對(duì)不同的建筑、不問(wèn)的情況應(yīng)區(qū)別對(duì)待

21、，以尋找出最合理的抗震設(shè)計(jì)，有效地控制地震對(duì)社會(huì)所帶來(lái)的巨大經(jīng)濟(jì)損失。參考文獻(xiàn)：【il沈聚敏周錫元，高小旺劉晶波抗震工程學(xué)【M塒E京：中國(guó)建筑T業(yè)出版社2000【2舸玉紅我周建筑工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)探討fJl中外企業(yè)家2009，(09冽舉參考一些最新的文章，以顯示文章技術(shù)觀點(diǎn)的創(chuàng)新性)【3附列平，經(jīng)杰論結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法c悌六屆全國(guó)地震工程會(huì)議論文集，2002【4廊小旺建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范理解與應(yīng)用【Ml中國(guó)建筑工業(yè)出版社。加觀作者簡(jiǎn)介：周偕賢，