淺談建筑結構的抗震設計方法

1、淺談建筑結構的抗震設計方法周偕賢廣東省輕紡建筑設計院510080摘要：我國處于環(huán)太平洋地震帶，近年來地震災害給我國人民的生命財產造成了巨大的損失。我國建筑結構設計中的J、震不壞，中震可修，大震不倒”的三水準抗震設防目標保證了在地震災害發(fā)生時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計內容，介紹底部剪力法、振型分解反應譜法時程分析法的主要計算方法和步驟，并提出抗震構造要求，供建筑結構設計人員參考。關鍵詞：抗震概念設計；底部剪

2、力法；振型分解法；時程分析法；抗震措施一、建筑抗震概念設計“建筑抗震概念設計”是對建筑結構總體進行布置并確定各個細部構造的過程，它是根據地震災害以及工程經驗等所形成的基本設計思想和設計原則。地震動是一種隨饑振動，具有復雜性和不確定性，因此，抗震問題不能完全依賴計算結果。而是應該立足于T程抗震基本理論和長期下程抗震經驗總結的工程抗震基本概念來優(yōu)化設計。抗震概念設計主要有如下幾點：(一)盡量避開對建筑抗震不利自強地段，選擇對建筑抗震有利的地

3、段；(二)建筑的體型盡量做到觶、質量、對稱、和剛度變化均勻；(三)抗震結構體系，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算簡圖；z設置多道抗震防線，避免因構件破壞或部分結構而導致整個體系喪失對重力荷載的能力或抗震能力3剛度和強度務必做到合理化，避免因突變或局部削弱形成薄弱部位。產生過大的甥性變形集中或應力集中；對可能出現(xiàn)的薄弱部位，應采取具體提高抗震能力的措施。(四)抗震結構的各類構件必須具備變形能力和強度；(五)

4、抗震結構的各類構件之間應注意連接的可靠性；(六)合理設置非結構構件。概念設計的主要原則是在總體上把握抗震設計，對由于地震作用及結構地震反應的復雜性而造成抗震計算不準確的不足進行彌補。同時還應當明確指出，強調抗震概念設計雖然重要，并不是不重視“數(shù)值計算”設計。目的是為抗震計算創(chuàng)造有利條件，使計算得出的分析結果更能準確反映地震時結構反應的實際情況。二、建筑結構抗震的分析方法(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、來確定水平地震作用?！督ㄖ拐鹪O計規(guī)范》(GBS0011201(“規(guī)定。對于高度不超過40m、以剪切變形為主，并且質量和剛度沿高度分布比較均勻的結構均呵用底部剪力法。采用底部剪力法來確定結構地震效應的計算步驟是：(1)可采用經驗公式、能量法、頂點位移法等來定結構的基本周期；(2)據場地的基奉烈度、近震或遠震、場地類別、結構基本周期得出地震影響系數(shù)；(3)計算出結構底部截面的水平地震力；(4)按照反應結構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，計算出各屋蓋或樓層高度處的水平地震作用；(5)計算結構各桿件截面的地震剪力和彎魎(6)與相應的靜力荷載效應組合，進行結構的抗震強度驗算。(二)振型分解反應譜法1振型分解反應譜的基礎是單自由度體系反應譜理論，多自由度體系地震反應的計算方法通常采用振犁分解原理來解決。它考慮結構的動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果；而且計算過程簡單，因而成為當前計算較復雜結構地震反應的常用方法。

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

8、的遇合法則，進行振型地震反應的遇合。得多質點系的地震總反應。2振型分解反應譜法計算步驟(1)據結構的動力特性，選擇合理的力學模型以及相應的多質點系或多層剛片系計算簡圖；(2)立無阻尼多質點體系的自由振動方程，即【m]／x／區(qū)M一(3)形成多質點系的動力矩陣k】Ih】或k】I【斛，并求解其特征值和特征向量，從而得結構的各階自振周期』i和振型刪‘(模態(tài)分析)；(4)選取若干個周期，按照建筑物所在地區(qū)的基本烈度(近震或遠震)和場地類別，查反應

9、譜，得相應于前若干個振型的地震影響系數(shù)口l口2口H(5)計算出前若干個振型的振型參與系數(shù)弘、工2、知；(6)分別計算出前若干個振型的體系各質點的地震作用聰，即R=ar』XG(7)分別計算出前若干個振型的結構地震變形或內力；(8)按照一定的法則進行結構振型地震內力或變形的組合，得結構各構件的實際內力或變形。反應譜片法是一種擬靜力方法，雖然能夠同時考慮結構各頻段振動的振幅最大值和頻譜兩個主要要素，但對于振動持時這一要素未能得到體現(xiàn)，震害調查

10、表明，有砦按反應譜理論設計的結構，在未超過設防烈度的地震中。也遭受到了嚴重的破壞，這充分說明r持時要素在設計中應該被考慮。此外反應譜方法忽略了地震作用的隨機性，不能考慮結構在罕遇地震下逐步進入塑性時。因其周期、阻尼、振型等動力特性的改變，而導致結構中的內力重新分布這一現(xiàn)氦(三)時程分析法時程分析法分為彈塑性時程分析法和彈性時程分析法，如果在計算過程中剛度矩陣、阻尼矩陣保持不變則稱為彈性時程分析法，如果在計算過程中剛度矩陣、阻尼矩陣隨結構

11、及其構件所處的變形狀態(tài)，在不同時刻取不同的數(shù)值則稱為彈蝮性時程分析。時程分析法能在丁程結構抗震設計中更加真實地描述結構地震反應，校對補充反應譜分析的誤差與不足。在地震反應方程中，地面振動加速度是復雜的隨機函數(shù)，同時在萬方數(shù)據論土建工程預算審計方法與有效控制建筑工程結算楊春南寧澤通工程勘察設計有限責任公司廣西南寧530200摘要：本文結合作者的工程實例，首先對中國土建工程預算審計常用方法及現(xiàn)存的主要問題提出相應的強化措施；其次介紹我國建筑

12、工程結算及目前存在的主要問題。并提出相應的控制措施。關鍵詞：土建工程預算審計；建筑工程結算；工程預算管理1引言對土建工程預算進行審計是施丁單位為了更合理地規(guī)劃工程造價所進行的重要工作。土建T程預算審計需要采取有針對性的審核方法，因為施工預算審計的對象、投資規(guī)模、要求進度等都不同，其審核方法及步驟都存在一定差異。有效控制建筑工程結算不僅對控制工程造價有積極的作用，對抑制T程結算中的高估現(xiàn)象、規(guī)范建筑市場、保證工程結算準確、提高建設項目的審

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

14、程造價指標，最終發(fā)現(xiàn)同類1二料消耗和工程造價的規(guī)律。在工程預結算資料的基礎上進行總結分析然后根據所得指標對審核對象進行對比分析。例如，在做。r程造價的控制時總結r如下一些經驗：房地產項目同一個組團設計的圖紙戶型、建筑結構基本類似在基礎沒有出現(xiàn)特殊地質的情況下一般造價也應相似。因此在做預算或結算時應把相似結構的(即結構類型、基礎結構都類似，裝修標準也類似)同一個組團匯總在同一個表上，計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、成對有用的造價信息及經驗數(shù)據。(3)重點審核法。占投資比例較大或施工圖計算部分價值較高的分項工程量是審查工程預算中的重點。(4)全面審核法。這種方法實質上是重復勞動，缺點是工作量大。優(yōu)點是審核的預算差錯比較少，全面、細致，質量比較高。它適用于工程內容比較簡單的項目、投資不多的項目、建設單位審核施工單位的預算等。全面審核法也稱為逐項審查法它與編制施工圖預算具有基本相同的計算方法和審查過程。由于它能很好的控制工程造價，所以建設單佗常常采用這

16、種方法。3我國土建工程預算審計存在的主要問題我國土建工程預算審計工作中存在的問題主要有以下幾點：(1)T程預算管理的專業(yè)意識欠缺『2】。管理意識薄弱，難以對預算項目進行必要的調研論證，預算編制部fJ調動各個職能部門積極參與預算是比較困難的平實較少關注預算的執(zhí)行情況，在編制預算時，預算管理部門編制預算純粹為獲取預算結果，存在不切實際和不科學的問題，導致資金使用效率低下。一些企業(yè)則把預算僅當作是控制費用的一種手段，把預算僅僅看作是財務部門的

17、事。經營計劃與預算管理有著本質的區(qū)別，這是由國內實行預算管理較好的企業(yè)以實踐經驗證明，的。目前有些企業(yè)以為只要將各個時期的經營計劃安排好，就是做好了預算管理，還將經營計劃與預算管理混為一談，其實這都是認識上的誤區(qū)。這些片面的認識都會消弱預算管理功效，這樣的預算結果與實際經常會有很大差異。(2)部分土建工程預算人員的素質較低。對于建筑t程而言，部分單位沒有配備專f1的預算人員，即使配備但多數(shù)預算人員對業(yè)務了解不深。對預算審計人員而言，豐富

18、的經驗最重要，不僅要熟悉了解相關法律政策，還需要熟練掌握大量預算專業(yè)知識，并且還需要具彈魍性反應中剛度矩陣與阻尼矩陣亦隨時間變化，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力調整和抗震構造措施這兩個方面。內力調整主要包括強剪弱彎、強柱弱梁、調整底部內力等思路。為保證粱段塑性鉸區(qū)不發(fā)生剪切破壞，需按“強剪弱彎”的設

19、計原則，增大地震作用組合后的剪力設計值。為保證柱不先于粱發(fā)生破壞就要求同一節(jié)點處上下端彎矩承載力大于梁兩側彎矩承載力，因此采用增大柱端彎矩設計的方法和粱相似，框架柱也要采用增大剪力設計值。對底層柱底截面，還需采用增大彎矩和剪力的方法，對角柱還應再繼續(xù)放大?？拐饦嬙齑胧┌ǎ鹤钚〗孛娉叽缦拗疲褐鶋Φ淖钚∽畲笈浣盥实南拗?，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。對混凝土柱還應控制軸壓比限制等措施保

20、證抗震要求。此外，近年來國內外隔震減震設計也成為抗震設計的重要研究方向之一。目前較成熟的橡膠墊隔震技術已經積累了豐富的經驗。我國的《建筑抗震設計規(guī)范》對此也有根關的規(guī)定。結語：建筑結構的抗震設計是一個完整的、系統(tǒng)的概念，不論從場址的選擇，還是到建筑物的結構設計，抗震設計始終貫穿了整個過程?？拐鹪O計是衡量建筑物的建筑結構設計是否符合要求的重要指標。因此如何合理準確的運用不同的抗震設計方法，是非常重要的，針對不同的建筑、不問的情況應區(qū)別對待

21、，以尋找出最合理的抗震設計，有效地控制地震對社會所帶來的巨大經濟損失。參考文獻：【il沈聚敏周錫元，高小旺劉晶波抗震工程學【M塒E京：中國建筑T業(yè)出版社2000【2舸玉紅我周建筑工程結構抗震設計探討fJl中外企業(yè)家2009，(09冽舉參考一些最新的文章，以顯示文章技術觀點的創(chuàng)新性)【3附列平，經杰論結構抗震設計方法c悌六屆全國地震工程會議論文集，2002【4廊小旺建筑抗震設計規(guī)范理解與應用【Ml中國建筑工業(yè)出版社。加觀作者簡介：周偕賢，