導語：如何才能寫好一篇抗震設防論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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摘要；文章闡述了抗震設計方法的轉(zhuǎn)變，并介紹了兩種不同設計方法的優(yōu)缺點，對能量分析方法在抗震結(jié)構(gòu)計算中的應用進行了分析。

關鍵詞：推覆分析方法；結(jié)構(gòu)能量反應分析；地震動三要素；耗散能量

目前世界各國的抗震設計規(guī)范大多數(shù)都以保障生命安全為基本目標，即“小震不壞、中震可修、大震不倒”的設防水準，據(jù)此制定了各種設計規(guī)范和條例。依此設計思想設計的各種建筑物在地震中雖然基本保證了生命安全，卻不能在大地震，甚至在中等大小的地震中有效的控制地震損失。特別是隨著現(xiàn)代工業(yè)社會的發(fā)展，城市的數(shù)量和規(guī)模不斷擴大，城市變成了人口高度密集、財富高度集中的地區(qū)，一般的地震和1995年的日本阪神地震，造成了巨．大的經(jīng)濟損失和人員傷亡。嚴重的震害引起工程界對現(xiàn)有抗震設計思想和方法上存在的不足進行深刻的反思，進一步探討更完善的結(jié)構(gòu)抗震設計思想和方法已成為迫切的需要。上個世紀九十年代，美國地震工程和結(jié)構(gòu)工程專家經(jīng)過深刻總結(jié)后，主張改進當前基于承載力的設計方法。加州大學伯克利分校的J.P.Moehlelll提出了基于位移的抗震設計理論；日本建設省建筑研究院根據(jù)建筑物的性能要求，提出了一個有關抗震和結(jié)構(gòu)要求的框架，內(nèi)容包括建議方案，性能目標，檢驗性能水準等：我國學者已認識到這一思潮的影響，并在各自研究領域加以引用和研究，如王亞勇、錢鎵茹、方鄂華、呂西林分別發(fā)表了有關剪力墻、框架構(gòu)件的變形容許值的研究成果，程耿東采用可靠度的表達形式，將結(jié)構(gòu)構(gòu)件層次的可靠度應用水平過渡到考慮不同功能要求的結(jié)構(gòu)體系，王光遠把這一理論引入到結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計領域，提出基于功能的抗震優(yōu)化設計概念。

我國現(xiàn)行的結(jié)構(gòu)抗震設計，主要是以承載力為基礎的設計，即用線彈性方法計算結(jié)構(gòu)在小震作用下的內(nèi)力、位移；用組合的內(nèi)力驗算構(gòu)件截面，使結(jié)構(gòu)具有一定的承載力；位移限值主要是使用階段的要求，也是為了保護非結(jié)構(gòu)構(gòu)件；結(jié)構(gòu)的延性和耗能能力是通過構(gòu)造措施獲得的。結(jié)構(gòu)的計算分析方法基本上可以分為彈性方法和彈塑性方法。當前在建筑結(jié)構(gòu)抗震設計和研究中廣泛地采用底部剪力法和振型分解反應譜法等。這些方法沒有考慮結(jié)構(gòu)屈服之后的內(nèi)力重分布。實際上結(jié)構(gòu)在強震作用下往往處于非線性工作狀態(tài)，彈性分析理論和設計方法不能精確地反映強震作用下結(jié)構(gòu)的工作特性，讓結(jié)構(gòu)在強震作用下處在彈性工作狀態(tài)下工作將造成材料的巨大浪費，是不經(jīng)濟的。隨著人們認識的提高，結(jié)構(gòu)的地震反應分析設計方法經(jīng)過了兩個文獻的轉(zhuǎn)變：(1)靜力分析方法到動力分析方法的轉(zhuǎn)變：(2)從線性分析方法到非線性分析方法的轉(zhuǎn)變。其中動力分析方法就經(jīng)過了從振型分解反應譜法到時程分析法、從線性分析到非線性分析、從確定性分析到非確定性分析的三個大的轉(zhuǎn)變。作為一種簡化實用近似方法，目前的推覆分析方法(Push—overAnalysis)受到眾多學者的重視。它屬于彈塑性靜力分析，是進行結(jié)構(gòu)在側(cè)向力單調(diào)加載下的彈塑性分析。具體做法是在結(jié)構(gòu)分析模型上施加按某種方式(研究中常用的有倒三角形、拋物線和均勻分布等側(cè)向力分布方式)模擬地震水平慣性力作用的側(cè)向力并逐步單調(diào)加大，使結(jié)構(gòu)從彈性階段開始，經(jīng)歷開裂、屈服直至達到預定的破壞狀態(tài)甚至倒塌。這樣可了解結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、變形特性和能量耗散及其相互關系，塑性鉸出現(xiàn)的順序和位置，薄弱環(huán)節(jié)及可能的破壞機制。這種方法彌補了傳統(tǒng)靜力線性分析方法如底部剪力法、振型分解法等的不足并克服了動力時程分析方法過程中，計算工作量大的問題，僅用于近似評估結(jié)構(gòu)抵御地震的能力。但是，傳統(tǒng)的推覆分析方法基本上只適用于第一振型影響為主的多層規(guī)則結(jié)構(gòu)，對于高層建筑或不規(guī)則的建筑，高階振型的影響不容忽視，并且對于非對稱結(jié)構(gòu)，還必須考慮正、反側(cè)反推覆的不同所帶來的影響。此外推覆分析方法無法得知結(jié)構(gòu)在特定強度地震作用下的結(jié)構(gòu)反應和破壞情況，這限制了它在抗震性能設計中的使用地震動能量是刻畫地震強弱的綜合指標，它綜合體現(xiàn)了地面最大加速度和地震持時兩個反映地面運動特性的重要因素。結(jié)構(gòu)地震反應的能量分析方法是一種能較好地反映結(jié)構(gòu)在地震地面運動作用下的非線性性質(zhì)及地震動三要素(幅值、頻譜特性和持時)對結(jié)構(gòu)抗震性能影響的方法。地震時，結(jié)構(gòu)處于能量場中，地面與結(jié)構(gòu)之間有連續(xù)的能量輸入、轉(zhuǎn)化與耗散。研究這種能量的輸入與耗散，以估計結(jié)構(gòu)的抗震能力，是結(jié)構(gòu)抗震能量分析方法所關心的問題。結(jié)構(gòu)在地震(反復交變荷載)作用下，每經(jīng)過一個循環(huán)，加載時先是結(jié)構(gòu)吸收或存儲能量，卸載時釋放能量，但兩者不相等。兩者之差為結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在一個循環(huán)中的“耗散能量”(耗能)，亦即一個滯回環(huán)內(nèi)所含的面積。能量等于力與變形的乘積。一個結(jié)構(gòu)(構(gòu)件)所耗散的地震能量多，不僅因為它承擔了較大的地震作用，還因為它產(chǎn)生了較大的變形。從這個意義上來看，耗能構(gòu)件是用它自身某種程度破壞所作的犧牲，來維持整個結(jié)構(gòu)的安全。所以，每次大的地震作用之后，人們看到那些沒有其它途徑耗散所吸收的地震作用的能量的結(jié)構(gòu)，只有通過結(jié)構(gòu)自身的破壞來釋放所有的多余能量。因此，結(jié)構(gòu)的抗震設計應當注意保證結(jié)構(gòu)剛度、強度和變形能力的協(xié)調(diào)與統(tǒng)一，如結(jié)構(gòu)的延性設計就是在傳統(tǒng)的單一強度概念條件下進行的彈性抗震設計的基礎上，充分考慮結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的塑性變形能力，在設防烈度下允許結(jié)構(gòu)出現(xiàn)可能修復的損壞，當?shù)卣鹱饔贸^設防烈度時，利用結(jié)構(gòu)的彈塑性變形來存儲和消耗巨大的地震能量，保證結(jié)構(gòu)裂而不倒。

能量法在近半個世紀的研究中發(fā)現(xiàn)較快，但由于地震本身的復雜性能量與結(jié)構(gòu)反應之間的關系仍需我們進行進一步的探索。

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關鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；抗震設計；存在問題；改良方案；房屋建筑 文獻標識碼：A

中圖分類號：TU352 文章編號：1009-2374（2015）03-0044-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.0214

我國是一個地震災害比較嚴重的國家。隨著科學技術的不斷發(fā)展，我國的建筑結(jié)構(gòu)抗震設計的方法隨著結(jié)構(gòu)試驗、結(jié)構(gòu)分析、地震學以及動力學的發(fā)展也在不斷的進步，在不斷學習國外經(jīng)驗的基礎上，我國的震害調(diào)查、強震觀察的方法在不斷的成熟。但是，如何從我國的社會發(fā)展和地震環(huán)境的實際情況出發(fā)來提高建筑結(jié)構(gòu)抗震性能，從而保持建筑物更加合理經(jīng)濟、安全可靠，是結(jié)構(gòu)抗震設計中的一項重要的任務。

1 建筑結(jié)構(gòu)抗震設計中的問題

1.1 選擇建筑抗震場地的問題

如果施工的條件相同，不同工程地質(zhì)條件下的建筑物在地震時會受到明顯不同的破壞程度。所以，選擇一個好的建筑場地是提高建筑物抗震性能的重要基礎，在場地選擇的過程中，要降低地震災害，盡可能地避開工程地質(zhì)不良的抗震場地（比如河岸、邊坡邊緣、高聳孤立的山丘、非巖質(zhì)陡坡、濕陷性黃土區(qū)域、液化土區(qū)域），選擇有利的建筑場地（比如中等風化、微風化的基巖，不含水的粘土層，密實的砂土層）。如果實在無法當避開不利區(qū)域的話，應該在場地采取抗震加強措施，應根據(jù)抗震設防類別、濕陷性黃土等級、地基液化，來采取措施提高地基的剛度和整體穩(wěn)定性。比如，如果建筑地基的受力層范圍處在嚴重不均勻土層、軟弱粘性土層、新近填土時，要合理估計計算地基在地震時形成的不均勻沉降，從而采取加強上部結(jié)構(gòu)和基礎的處理措施或者加固地基、樁基的措施來加強地基的承

載力。

1.2 選取房屋結(jié)構(gòu)抗震機制的問題

1.2.1 房屋結(jié)構(gòu)機制應有科學恰當?shù)膹姸扰c剛度，能夠有力地規(guī)避房屋結(jié)構(gòu)由于突然變化或者個別位置減弱構(gòu)成薄弱位置，引發(fā)太大的應力聚集或者塑性產(chǎn)生變化聚集；對于或許形成的脆弱位置，應采用提升抗震水平的手段。

1.2.2 在房屋架構(gòu)機制中應設計有科學的地震功能傳送通道與確定清楚的核算簡圖。另外，設置縱向房屋構(gòu)件時，應盡量保持在垂直重力負荷作用下縱向房屋構(gòu)件的壓應力多少平均；設置樓層蓋梁機制時，盡量保證垂直重力負載能夠通過距離最小的途徑傳送到縱向構(gòu)件墻或者柱子上；設置轉(zhuǎn)換架構(gòu)機制時，盡量保證從上面架構(gòu)縱向構(gòu)件傳過來的垂直重力負載能夠通過轉(zhuǎn)換層完成再次轉(zhuǎn)換。

1.2.3 在選取房屋架構(gòu)機制時，應重視防止由于一些構(gòu)件或者架構(gòu)的損壞而讓總體房屋架構(gòu)失去對重力負載的承受性能與抗震性能。房屋架構(gòu)抗震設置的基本準則是架構(gòu)應該具備內(nèi)力再次分攤作用、優(yōu)秀的變形性能、一定的贅余度等。進而在地震出現(xiàn)時，一些構(gòu)件即便出現(xiàn)問題，其他構(gòu)件仍然可以承載縱向負載，提升房屋架構(gòu)的總體抗震穩(wěn)固性。

1.3 房屋架構(gòu)平面設置的規(guī)則性與對稱性問題

房屋的平面與立體的設置應遵照抗震理論基本設置準則，通常運用規(guī)則的房屋架構(gòu)設置方案。依照房屋結(jié)構(gòu)抗震設置規(guī)范的標準，對平面不規(guī)則或縱向不規(guī)則，或者兩者均不規(guī)則的房屋架構(gòu)，應運用空間架構(gòu)的核算模式；對樓板部分區(qū)域連接不暢或者表面凹凸不成規(guī)律時，應運用相對應的貼合樓層強度剛度變動的模型；脆弱位置應當注重相對應的內(nèi)力加大系數(shù)，而且依照規(guī)范標準來對彈塑性形狀改變加以剖析，脆弱位置應采用抗震構(gòu)造手段。

在房屋架構(gòu)的抗震中，對稱性是不容忽視的。對稱性包含房屋平面的對稱、品質(zhì)分布的對稱及房屋架構(gòu)抗側(cè)剛度的對稱三個部分。保證這三個方面的對稱中心為同樣的位置是最優(yōu)的抗震設置方案。國內(nèi)的房屋結(jié)構(gòu)中，架構(gòu)的對稱性通常指的是抗側(cè)力主要架構(gòu)的對稱。對稱的房屋架構(gòu)有框架架構(gòu)、簡體框架架構(gòu)等。

房屋架構(gòu)的規(guī)則性體現(xiàn)在以下四點：

1.3.1 在平面設置房屋抗側(cè)力的主要架構(gòu)時，應當保證周圍結(jié)構(gòu)與中心的剛度與強度平均分布，讓房屋的主要架構(gòu)維持較強的強度與抗扭剛度，很大程度上防止了房屋在風力較大或者地震的扭矩影響下而產(chǎn)生很大的形狀改變造成非架構(gòu)構(gòu)件與架構(gòu)構(gòu)件的損壞。

1.3.2 在平面設置房屋抗側(cè)力的主要架構(gòu)時，還應當重視保證同一主軸方向的所有抗側(cè)力架構(gòu)剛度與強度位于平均形態(tài)。

1.3.3 建筑結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力主體結(jié)構(gòu)沿著構(gòu)成變化和豎向斷面也要保持均勻，避免出現(xiàn)突變。

1.3.4 建筑結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力主體結(jié)構(gòu)的兩個主軸方向也要有比較接近的強度和剛度，還要有比較相近的變形特性。

總體來說，在建筑結(jié)構(gòu)抗震設計中，一定要對建筑平、立面布置的規(guī)則性加以重視，在實際的工程中還應該對建筑結(jié)構(gòu)抗震設計的規(guī)范規(guī)定給予高度的重視。

2 提高建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的改良方案

（1）對地震外力能量的吸收傳遞途徑進行恰當合理的布局，保證支墻、梁、柱的軸線處于同一平面，形成一個構(gòu)件雙向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系。在地震作用下構(gòu)件呈現(xiàn)出彎剪性破壞，有效地使建筑結(jié)構(gòu)的整體抗震能力得到提高。

（2）要按照抗震等級來對梁、柱、墻的節(jié)點采取抗震構(gòu)造措施，保證在地震作用下建筑物結(jié)構(gòu)可以達到三個水準的設防標準。按照“強節(jié)點弱構(gòu)件”、“強剪弱彎”、“強柱弱梁”的原則，來合理選擇柱截面的尺寸，注意構(gòu)造配筋要求，控制柱的軸壓比，確保結(jié)構(gòu)在地震作用下具有足夠的延性和承載力。

（3）進行多道抗震防線的設置。在一個抗震結(jié)構(gòu)體系中，在地震作用下一部分延性好的構(gòu)件可以擔負起第一道抗震防線的作用，而在第一道抗震防線屈服后其他構(gòu)件才逐次形成第二、第三或更多道抗震防線，有效提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震安全性。各地區(qū)要根據(jù)所處區(qū)域的地質(zhì)特征，提高抗震設防標準。

（4）在可能發(fā)生破壞性比較強的地震區(qū)域，建設、地震、科技等部門要對建筑技術規(guī)范進行嚴格的規(guī)定，從施工保障、材料選用、規(guī)劃設計、建房選址等方面來加強監(jiān)督檢查和技術指導，保證建筑設施能夠符合抗震設防的基本要求。

（5）根據(jù)地震地區(qū)本身建筑物的特點來積極引用抗震減災新材料、新工藝、新技術，并且借鑒發(fā)達國家的技術和經(jīng)驗，將其推廣應用到建筑抗震設計中。

（6）建筑結(jié)構(gòu)抗震設計的管理者以及實施者也對建筑的抗震能力起到很大的作用。所以，必須提高抗震設計工作人員的整體素質(zhì)，提升整個建筑的抗震工程

質(zhì)量。

3 結(jié)語

經(jīng)過多年來對建筑結(jié)構(gòu)中抗震設計的研究，我國的抗震設計方法已經(jīng)逐漸趨于成熟，但是還有許多需要完善的地方。我們要在嚴格按照建筑抗震規(guī)范要求的基礎上上，科學地合理地進行建筑抗震設計，保證建筑物的穩(wěn)定性和可靠性，促進我國建筑結(jié)構(gòu)抗震設計向著高水平方向發(fā)展。

參考文獻

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[2] 胡潔.淺析建筑結(jié)構(gòu)抗震設計[J].科技創(chuàng)新與應用，2012，（6）.

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論文摘要：《混凝土異型柱技術規(guī)程}(JGJ149—2006)的頒布為我國的結(jié)構(gòu)設計人員提供了一本可以參照的國家標準，同時為廣大結(jié)構(gòu)設計人員指明了異型柱結(jié)構(gòu)與普通混凝土結(jié)構(gòu)的區(qū)別，現(xiàn)將其與《建筑抗震設計規(guī)范》(GB 500l1-2001)的區(qū)別與廣大設計人員共同探討。

引言

新的《混凝土異型柱技術規(guī)程》(JGJl49—2006)(簡稱異型柱規(guī)程)于2006年8月頒布，改變了異型柱設計只有地方性規(guī)定而沒有國標的歷。隨之而來就是我們對規(guī)范的理解可能沒有比較深入的研究，另外《異型柱規(guī)程》有些規(guī)定比《建筑抗震設計規(guī)范》(GB50011-2~1)(簡稱抗震規(guī)范)嚴格?，F(xiàn)就規(guī)范的幾點規(guī)定，談談個人的一點看法：

(1)異型柱結(jié)構(gòu)最大適應高度

由于異型柱是一種新型的結(jié)構(gòu)形式，只經(jīng)過十余年的實踐。綜合考慮現(xiàn)有的理論研究、實驗研究成果及設計施工經(jīng)驗，其房屋適用的最大高度較一般的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有所降低?，F(xiàn)就《異型柱規(guī)程》與《抗震規(guī)范》對比見下表：

沈陽市抗震設防烈度為7度，設計基本加速度值為0．10g，超過40米的結(jié)構(gòu)，建議采用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)。

(2)異型柱的抗震等級

由于異型柱結(jié)構(gòu)的抗震性能相對于普通混凝土房屋較弱，異型柱結(jié)構(gòu)的抗震等級相對于普通混凝土房屋也應較嚴格。由于異型柱結(jié)構(gòu)的適用范圍較普通混凝土結(jié)構(gòu)小，相應《異型柱規(guī)程》的抗震等級分類較《抗震規(guī)范》詳細。對于丙類建筑抗震設計的房屋，《異型柱規(guī)程》給出了抗震等級的確定方法，現(xiàn)就《異型柱規(guī)程》與《抗震規(guī)范》的異《抗震規(guī)范》現(xiàn)澆鋼筋混凝土房屋的抗震等級

《異型柱規(guī)程》中表3．3—1注3，當為7度(0．15g)時，建于Ⅲ、Ⅳ類聲地的異形柱框架結(jié)構(gòu)和框架一剪力墻結(jié)構(gòu)情形時，也按8度(O．20g)采取抗震構(gòu)造措施，但于括號內(nèi)所示的抗震等級形式來具體表達，需注意的是《異型柱規(guī)程》采取了“應”按表中括號所示的抗震等級采取抗震構(gòu)造措施，比《抗震規(guī)范》的上述對應部分規(guī)定(“宜”按……)有所加嚴

(3)不規(guī)則異型柱結(jié)構(gòu)的抗震設計應符合下列要求

1．當異型柱結(jié)構(gòu)樓層豎向構(gòu)件的最大水

平位移(或?qū)娱g位移)與該樓層層兩端彈性水平位移(或?qū)娱g位移)平均值之比大于1．20時，根據(jù)《抗震規(guī)范》有關規(guī)性，可界定為平面不規(guī)則的“扭轉(zhuǎn)不規(guī)則類型”，但《異型柱規(guī)程》規(guī)性此時控制該比值不應大于1．45(第3．2．5條第1款)，較《抗震規(guī)范》相應規(guī)定“不大于1．5”有所加嚴，目的是為了為嚴格控制異型柱結(jié)構(gòu)平面的不規(guī)則性，避免過大的扭轉(zhuǎn)

效應而導致嚴重的震害。

2．當異型柱結(jié)構(gòu)的層間受剪承載力小于上一樓層的80％時，根據(jù)《抗震規(guī)范》有關規(guī)性，可界定為豎向不規(guī)則中的“樓層承載力突變類型”，并規(guī)定其薄弱層的受剪承載力不應小于上一層的65％，但《異型柱規(guī)程》規(guī)性此時乘以1．20的增大系數(shù)(第3．2．5條第2款)，較《抗震規(guī)范》相應規(guī)定乘以增大系數(shù)1．15有所加嚴。

(4)異型柱的抗震作用計算規(guī)則

1．《抗震規(guī)范》第3．1．4條規(guī)定：“抗震設防為6度時，除本規(guī)范規(guī)定外，對乙、丙、丁類建筑可不進行地震作用計算”及第5．1．6條規(guī)定：“6度時的建筑(建造于Ⅳ類場地上較高的高層建筑除外)，以及生土房屋及木結(jié)構(gòu)房屋，應允許不進行截面抗震驗算?！钡懂愋椭?guī)程》第4．2．3條則以強制性條文方式規(guī)定：“抗震設防為6度、7度(0．1Og、0．15g)及8度(0．20g)的異型柱結(jié)構(gòu)應進行地震作用計算及結(jié)構(gòu)抗震驗算?！北緱l是基于異型柱結(jié)構(gòu)的抗震性能特點而制定的，6度設防時設計者應注意此條。

2．異型柱的雙向偏壓正截面承載力隨荷載(作用)方向不同而有較大的差異，在L形、T形和十字形三種異型柱中，以L形柱的差異最為顯著(設計者應著重加強L形柱的構(gòu)造)。如根據(jù)《抗震規(guī)范》5．1．1條第一款(一般情況下(所有烈度)，應允許在建筑結(jié)構(gòu)的兩個主軸方向分別計算地震作用并進行抗震驗算，各方向的水平地震作用應由該方向抗側(cè)力構(gòu)件承擔)，則可能在某些情況下造成結(jié)構(gòu)的不安全性，所以《異型柱規(guī)程》4．2．4條第一款規(guī)定， 7度(0．15g)及8度(0．20g)時尚應對與主軸成45°方向進行補充計算。

(5)異型柱的抗震變形驗算

由于異型柱結(jié)構(gòu)的特殊性，《異型柱規(guī)程》對異型柱結(jié)構(gòu)的彈性層間位移角限值也較《抗震規(guī)范》嚴格，現(xiàn)比較如下：

考慮到異型柱結(jié)構(gòu)的特殊性，本人建議進行異型柱設計時彈性層間位移角應從嚴控制：框架結(jié)構(gòu)【】應小于l，800，框架一剪力墻結(jié)構(gòu)【]應小于1／I100。

(6)異型柱框架梁柱節(jié)點核心區(qū)受剪承載力驗算。

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關鍵詞：農(nóng)村建筑，抗震設計，措施

 

1 引言

地震給人類造成的最大危害是房屋倒塌，危度生命和財產(chǎn)安全。磚房在歷次地震中的震害很嚴重，農(nóng)村、城鎮(zhèn)房屋建筑的主體為多層砌體結(jié)構(gòu)。在地震力的作用下，磚結(jié)構(gòu)易發(fā)生脆性的剪切破壞，從而導致房屋的破壞和倒塌。全國城鎮(zhèn)民用建筑中，以磚砌體作為墻體材料的占90％以上，多層砌體(含底框磚房)所占(面積)比例達89％。抓好抗震設防地區(qū)建設工程的抗震設計，對減輕地震災害有積極的作用。因此加強抗震地區(qū)合理的進行結(jié)構(gòu)抗震設計是十分重要的工作。

2 農(nóng)村房屋設計中存在的主要問題

（1）在建多層砌體住宅中，房屋出現(xiàn)超高現(xiàn)象。有些底層還出現(xiàn)店面屋

（2）有的房屋為設置大客廳，犧牲門間墻寬度，開大門洞，大門洞間墻寬僅有240mm，并將陽臺做成大懸挑從而擴展客廳面積，當部分地方尺寸滿足不了要求，也不注意采取措施，采用增大截面及配筋的構(gòu)造柱替代磚墻肢，把布局改得亂七八糟的，不僅不美觀，平面改成層次不齊，墻體沿豎向布置上下不連續(xù)。

（3）在房屋設計中沒有對抗震承載力進行計算。

（4）房屋在抗震設計中，采取的抗震措施不到位。很多設計不完整，設置不足，細節(jié)不清楚，不管能實效不，就靠圖紙來施行。

（5）在建多層樓房屋中，為了滿足部分大空間需要，底層或頂層采用“混雜”結(jié)構(gòu)體系的，在底層或頂層局部采用鋼筋砼內(nèi)框架結(jié)構(gòu)，有的僅將構(gòu)造柱和圈梁局部加大，當作結(jié)構(gòu)的框架。

3.農(nóng)村建筑抗震設計的基本原則

(1)選擇對抗震有利的場地和地基，從地形地貌看，應選擇地勢平坦開闊的地方作為建筑場地。

(2)合理規(guī)劃，避免地震時發(fā)生次生災害。房屋不要建得太密，房屋的間距以不小于1～1.5倍房屋的高度為宜。

(3)抗震結(jié)構(gòu)方案一般應采用矩形、方形、圓形的平面布置。要選擇經(jīng)濟合理的設計方案

(4)保證結(jié)構(gòu)的整體性，并使結(jié)構(gòu)和聯(lián)結(jié)部分具有較好的塑性。

(5)盡量不做建筑突出屋面的磚煙囪、女兒墻等，以免引起房屋破壞

(6)減輕建筑物的自重，降低它的重心位置。建筑物所受的地震荷載的大小和它的重量成正比。減輕建筑物的重量，是減少地震荷載最經(jīng)濟最有效措施。

(7)購置正規(guī)合格材料。材料強度應達到設計要求，按設計圖紙施工，并嚴格按照施工規(guī)范施工。

4農(nóng)村房屋抗震設計

4.1房屋坐落設計，布局要合理

房屋布局要緊湊，美觀合理。盡量設計為正房，從而加大才光亮。區(qū)位選址要合理，建筑物與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，有足夠的人均建筑面積，充分利用土地資源，使住宅具有足夠的抵抗自然災害能力。房間設備亮度足夠，通風良好，南北朝向為佳，朝向的間距在凈高1．5倍以上。房屋總高度與總寬度的最大比值，不能超過抗震規(guī)范要求。

4.2結(jié)構(gòu)體系設計

首先應采用橫墻承重或縱橫墻共同承重的結(jié)構(gòu)體系?？v橫向應應具有合理的剛度和強度。對出現(xiàn)薄弱的地方應采取相應措施提高其抗震能力。墻體布置應滿足地震作用有合理的傳遞途徑。同一結(jié)構(gòu)單元不應采用磚房與底框磚房或內(nèi)框架磚房或框架結(jié)構(gòu)等“混雜”的結(jié)構(gòu)類型。應采用相同的結(jié)構(gòu)類型。

4.2.1外墻維護設計。優(yōu)先采用陶?？招钠鰤K、陶粒聚苯砌塊作為外墻圍護。

4.2.2窗戶設計。要針對地區(qū)特點、窗的位置、朝向及室外遮擋等情況，進行合理的設計。農(nóng)村住房可采用現(xiàn)行建筑設計規(guī)范中規(guī)定的窗地比?？萍颊撐摹４皯贾迷诜块g或開間中部。這樣可以使室內(nèi)照明度均勻，窗臺高度高度一般為900mm，不能過高或過低?？萍颊撐摹?/p>

4.2.3抗震設計。抗震性能好壞取決于建筑地點、地質(zhì)條件；建筑物的設計是否符合抗震設計規(guī)范；施工質(zhì)量的優(yōu)劣。建造中適當配以構(gòu)造柱、圈梁及拉結(jié)筋，以增強建筑物的抗震能力。

4.2.4平、立面布置。有的沒抗震設計理念，為開大門洞，縮小門間墻寬度。建筑的平面布置和抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的平面布置要對稱，有規(guī)則?？v、橫墻沿平面布置不能對齊的墻體較少，樓梯間不宜設在房屋的轉(zhuǎn)角處，房屋轉(zhuǎn)角處的門窗間墻承受雙向側(cè)向應力，其局部尺寸應不小于lm；其余外縱墻的門窗間墻局部尺寸部分不滿足1m要求時，其限值可放寬到0.8m；內(nèi)墻門間墻局部尺寸不滿足要求時，可用設構(gòu)造柱來滿足。建筑的立面和豎向剖面力求規(guī)則，結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度宜均勻變化，墻體沿豎向布置上下應連續(xù)，避免剛度突變。當房屋的立面高差較大、錯層較大，采用防震縫將結(jié)構(gòu)分割成平面和體形規(guī)則的獨立元。雖然磚砌體與構(gòu)造柱和圈梁可以增加房屋的延性。但它們不能同時發(fā)揮作用。

4.3抗震計算

抗震計算是抗震設計中的重要內(nèi)容，是保證滿足抗震承載力的基礎。對平面和豎向不規(guī)則的多層磚房采用考慮地震扭轉(zhuǎn)影響的分析程序。多層磚房的抗震計算可采用底部剪力法。

4.4抗震措施

為保證房屋在地震中有良好的抗震能力，以下介紹了幾點抗震措施內(nèi)容。

4.4.1構(gòu)造柱和圈梁的設置

現(xiàn)在農(nóng)村很多房屋是多層砌體房屋。對橫墻較多或較少的要采取不同設置，對橫墻較少的應根據(jù)房屋增加一層或二層后的層數(shù)。對橫墻較多應按要求設置構(gòu)造柱。對橫墻承重或縱橫墻共同承重的裝配式鋼筋砼樓、木樓、屋蓋應按抗震規(guī)范要求設置圈粱。圈梁的截面和配筋不能太大。

4.4.2構(gòu)件間的連接措施

（1）構(gòu)造柱與樓、屋蓋連接：當為現(xiàn)澆樓、屋蓋時，在樓、屋蓋處設240mmx120mm拉梁與構(gòu)造柱連接。為屋蓋時．構(gòu)造柱應與每層圈梁連接。

（2）構(gòu)造柱與磚墻連接：構(gòu)造柱與磚墻連接處應砌成馬牙槎。并沿墻高每隔500mm設2Φ6拉結(jié)鋼筋，每邊伸入墻內(nèi)不小于1m。

（3）墻與墻的連接：抗震設防烈度為7度時，層高超過3．6m或長度大于7．2m的大房間，外墻轉(zhuǎn)角及內(nèi)外墻交接處，當未設構(gòu)造柱時，應沿墻高每隔500mm設2Φ6拉結(jié)鋼筋，每邊伸入墻內(nèi)不小于lm。

（4）屋頂間的連接：突出屋面的樓梯間，構(gòu)造柱應從下一層伸到屋項間頂部，并與頂部圈粱連接。

（5）后砌墻體的連接：應沿墻商每隔500mm設2Φ6拉結(jié)鋼筋與承重墻連接。每邊伸入墻內(nèi)不小于0.5m?？拐鹪O防烈度為8度到9度時。長度大于5.1m的后砌墻頂，應與樓、屋面板或梁連接?？萍颊撐?。

（6）欄板的連接：磚砌欄板應配水平鋼筋，并且壓項臥梁應與砼立柱相連。

（7）構(gòu)造柱底端連接：構(gòu)造柱可不單獨設基礎，但應伸入室外地面下500mm，或錨入室外地面下不小于300mm的地圈梁。

4.4.3懸臂構(gòu)件的連接

(1)女兒墻的穩(wěn)定措施：抗震設防烈度為6~7度時，240mm厚無錨固女兒墻(非出入口處)的高度不能超過0.5m，當超過時，女兒墻應按抗震構(gòu)造圖集要求采取措施。女兒墻的計算高度可從屋蓋的圈梁頂面算起。當屋面板周邊與女兒墻有鋼筋拉結(jié)時。計算高度可從板面算起。

(2)懸挑構(gòu)件：懸臂陽臺挑梁的最大外挑長度不能大于1.8m．不應大于2m。并且不能采用墻中懸挑式踏步或豎肋插入墻體的樓梯。

5農(nóng)村新建房屋的措施

新建房屋要從當?shù)丨h(huán)境、設計方案、機構(gòu)、材料、人員等方面進行控制，從而提高房屋的施工質(zhì)量和房屋抗震水平。

對于當?shù)氐沫h(huán)境做一個系統(tǒng)的調(diào)查，做到因地制宜。合理采用設計方案，加強新型房屋結(jié)構(gòu)的抗震能力的技術措施。在房屋建造區(qū)域建立地勘資料，為農(nóng)民服務。作為地震行政主管部門應加強對農(nóng)民地震知識的宣傳，加強地震防范意識。對于建筑的用料要嚴格進行控制，防止使用不合格的建筑材料，以免建造質(zhì)量低劣的房屋。無論是村民還是施工人員應具備一些基本的抗震知識。

6.結(jié)束語

隨著我國農(nóng)村經(jīng)濟水平的提高，農(nóng)村住宅數(shù)量越來越多，越來越多的農(nóng)民建新房，多層房屋，在建房中，應重視房屋抗震設計中的各個環(huán)節(jié)，將工程質(zhì)量放在首位，嚴格按照施工規(guī)范要求施工，加強規(guī)劃、設計、施工方面的管理，從而降低房屋的地震程度。

參考文獻：

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[2]姚謙峰，蘇三慶．地震工程[M]．西安：陜西科學技術出版社，2001．293―294．

[3]潘明輝．從云南省大姚縣6．2級地震看我國小城鎮(zhèn)和村鎮(zhèn)房屋存在的抗震問題[J]．世界地震工程，2004，12(12)：86―88．

篇5

關鍵詞：建筑結(jié)構(gòu),抗震設計,設防目標,基本措施

Abstract: With requirements increasing of people on the building of the product, all kinds of new structure building gradually increases based on the performance of the seismic design thought aseismatic design, which is an effective path. This paper from the structure design of the seismic design, first to structure the seismic fortification basic goals for discussion and analysis, and then in structural seismic design of the basic principles and objectives, how to do well the seismic design of building structure were discussed. Some basic measures, trying to improve structural seismic performance, strengthen building structure design of the seismic capability.

Key Words: building structure, seismic design, fortify goal, basic measures

中圖分類號：TU973+.31 文獻標識碼：A文章編號：

前言

近年來，一些國家和地區(qū)相繼發(fā)生強烈地震，造成巨大損失。而我國又是一個地震多發(fā)的國家，要抵御、減輕地震災害，必須對建筑結(jié)構(gòu)進行必要的抗震設計。在結(jié)合建筑構(gòu)造中的抗震設防理念，建筑結(jié)構(gòu)的地震反應，地震反應特性、地震破壞模式等因素綜合考慮的同時，為了努力減輕地震造成的破壞，減輕經(jīng)濟損失，我國政府和相關部委陸續(xù)頒布了一系列防震減災的法律、法規(guī)條文，并強制規(guī)定設防強度為6度以上地區(qū)的建筑必須進行抗震設計。

一、建筑結(jié)構(gòu)抗震設防的目標

抗震設防是指對建筑物進行抗震設計，并采取一定的抗震構(gòu)造措施，以達到結(jié)構(gòu)抗震的效果和目的。我國通常采用“三水準抗震設防”和“兩階段抗震設計”的設計方法。下面就對這兩種設計方法進行闡述和分析。

1.三水準抗震設防

抗震設防的依據(jù)是抗震設防烈度，抗震設防烈度按不同的頻率和強度可以分三個地震烈度水準。采用第三水準烈度的地震動參數(shù)，計算出結(jié)構(gòu)的彈塑性層間位移角，以滿足第三水準大震不倒的要求。目前，我國抗震設防為“三水準”目標通常將其概括為：“小震不壞、中震可修、大震不倒”。其中，“小震不壞”是指當遭受低于本地區(qū)抗震設防烈度的多遇地震時，建筑物一般不受損壞或不需修理仍可使用，建筑處于正常使用狀態(tài)，從結(jié)構(gòu)地震分析角度，可以視為彈性體系。第一水準對應抗震正常使用極限狀態(tài)，就是在該狀態(tài)下結(jié)構(gòu)的功能和使用應不受影響，這意味著結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)都不會發(fā)生需要修復的損傷。“中震可修”是指當遭受到相當于本地區(qū)抗震設防烈度的地震影響時，建筑物可能損壞，經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用，結(jié)構(gòu)在地震影響時進入非彈性工作階段。第二水準對應結(jié)構(gòu)損傷控制極限狀態(tài)，在該結(jié)構(gòu)狀態(tài)下結(jié)構(gòu)中受力較充分的部位已經(jīng)進入屈服后變形狀態(tài)?！按笳鸩坏埂笔侵府斣馐芨哂诒镜貐^(qū)抗震設防強度的罕遇地震時，建筑物不致倒塌或發(fā)生危機生命安全的嚴重破壞，此階段結(jié)構(gòu)有較大的非彈性變形，但人員可以逃離。第三水準對應人在地震中能夠幸存的極限狀態(tài)。在這一極限狀態(tài)下雖然允許結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不可修復的損傷，但要求保持較好的整體性而不倒塌。

2.兩階段抗震設計

為實現(xiàn)上述三個烈度水準的抗震設防要求，《抗震規(guī)范》提出了兩階段抗震設計方法。第一階段設計是多遇地震下的承載力驗算和彈性變形計算。除了在確定結(jié)構(gòu)方案和進行結(jié)構(gòu)布置時考慮抗震要求外，還應按照小震作用進行抗震計算和保證結(jié)構(gòu)延性的抗震構(gòu)造設計。第一階段設計的第一步是，在方案布置符合抗震原則的前提下，采用第一水準烈度的地震動參數(shù)，用彈性反應譜法求得結(jié)構(gòu)在彈性狀態(tài)下的地震作用標準值和相應的地震作用效應，然后與其他符合效應按一定的組合系數(shù)進行組合，對結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面進行承載力驗算，從而滿足第一水準的強度要求。第二步，采用同一地震參數(shù)計算出結(jié)構(gòu)的彈性層間位移角，使其不超過規(guī)定的限值，另外，采用相應的抗震措施，保證結(jié)構(gòu)具有相應的延性變形能力和塑性耗能能力，從而滿足第二水準的變形要求。第二階段是罕遇地震下的彈塑性變形驗算，主要針對甲級建筑和特別不規(guī)則的結(jié)構(gòu)用大震作用進行結(jié)構(gòu)易損部位（薄弱層）的塑性變形驗算。第二階段的設計主要表現(xiàn)在反應譜理論的變化，反應譜理論是根據(jù)彈性結(jié)構(gòu)的地震反應得到的，因此一般也只能計算結(jié)構(gòu)處在彈性狀態(tài)下的最大地震反應。當結(jié)構(gòu)遇到強烈地震而進入強塑性階段時，反應譜將不能給出各構(gòu)件進入強塑性狀態(tài)的內(nèi)力、變形，無法找出結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)。利用延性系數(shù)將彈性反應譜變?yōu)樗苄苑磻V，從而使抗震設計理論進入了非線性反應階段。

二、做好建筑結(jié)構(gòu)抗震設計的基本措施

由上述可見，抗震規(guī)范設計的方法已經(jīng)具有了基本的雛形，但在實現(xiàn)這一抗震設防目標時，仍有一些問題需要認真研究。因此做好建筑結(jié)構(gòu)中抗震設計的基本措施顯得至關重要，它是保證抗震設計實現(xiàn)“三水準”抗震設防目標的基礎。

建筑結(jié)構(gòu)應立足于工程抗震基本理論，靈活運用抗震設計準則，從根本上提高結(jié)構(gòu)的抗震能力。根據(jù)當前抗震理論下形成的基本原則和要求，下面就對做好建筑結(jié)構(gòu)中抗震設計的基本措施進行探討分析。

1.選擇有利場地

造成建筑物震害的原因是多方面的，場地條件是其中之一。在不同工程地質(zhì)條件的場地上，地震對建筑物的破壞程度是截然不同的。因此，選擇工程場址時，設計者必須結(jié)合工程的實際需要，盡可能避開對建筑抗震不利的地段，選擇對建筑抗震有利的地段，當沒有辦法避開時，適當?shù)目拐鸺訌姶胧徊捎?，任何情況下均不得在抗震危險地段上建造可能引起人員傷亡或較大經(jīng)濟損失的建筑物。

2.優(yōu)化平立面布置

建筑布置的平立面應規(guī)則，體型要求簡單。建筑物的動力性能基本上取決于其建筑布局和結(jié)構(gòu)布置。建筑布局簡單合理，結(jié)構(gòu)布置符合抗震原則，就能從根本上保證房屋具有良好的抗震性能。建筑中的獨立單元及整個建筑應力求質(zhì)量剛度對稱，使其剛心與質(zhì)心偏心很小甚至完全重合。此外，建筑沿豎向分布的剛度和質(zhì)量還須均勻，只有簡單、規(guī)則、對稱結(jié)構(gòu)容易準確計算其地震反應。

3.選擇合理的結(jié)構(gòu)形式

選擇合理的抗震結(jié)構(gòu)體系，首先，應有多道抗震防線，避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞而導致整個體系喪失抗震能力；其次，應具備良好的耗能、變形能力和必要的強度。一個沒有足夠延性，只有較高的抗側(cè)力強度的抗震結(jié)構(gòu)體系，在地震時很容易遭到破壞；再次，結(jié)構(gòu)剛度和強度分布須合理。結(jié)構(gòu)體系宜具有合理的剛度和承載力分布，避免因局部削弱或突變形成薄弱部位，產(chǎn)生過大的塑性變形集中，對可能出現(xiàn)的薄弱部位，應采取措施提高抗震能力。

4.提高結(jié)構(gòu)的延性

結(jié)構(gòu)的延性可定義為結(jié)構(gòu)在承載力無明顯降低的前提下發(fā)生非彈性變形的能力。結(jié)構(gòu)的延性反映了結(jié)構(gòu)的變形能力，是防止在地震作用下倒塌的關鍵因素之一。 結(jié)構(gòu)良好的延性有助于減小地震作用，吸收與耗散地震能量，避免結(jié)構(gòu)倒塌。構(gòu)件的破壞和退出工作，使整個結(jié)構(gòu)從一種穩(wěn)定體系過渡到另外一種穩(wěn)定體系，致使結(jié)構(gòu)的周期發(fā)生變化，以避免地震長時間持續(xù)作用引起的共振效應。

5.確保結(jié)構(gòu)的整體性

結(jié)構(gòu)是由許多構(gòu)件連接組合而成的一個整體，并通過各個構(gòu)件的協(xié)調(diào)工作來有效地抵抗地震作用。若結(jié)構(gòu)在地震作用下喪失了整體性，則結(jié)構(gòu)各構(gòu)件的抗震能力不能充分發(fā)揮，這樣容易使結(jié)構(gòu)成為機動體而倒塌。因此，結(jié)構(gòu)的整體性是保證結(jié)構(gòu)各個部分在地震作用下協(xié)調(diào)工作的重要條件，確保結(jié)構(gòu)的整體性是抗震概念設計的重要內(nèi)容。

結(jié)語

總的來講，結(jié)構(gòu)工程師在建筑結(jié)構(gòu)的抗震設計中，只有注重對結(jié)構(gòu)抗震設計的方法總結(jié)和不斷完善，不斷提高建筑抗震等級，真正理解設計規(guī)范，嚴謹認真，才能設計出經(jīng)濟安全的建筑，才能確保人民生命財產(chǎn)安全。也就是說，在建筑結(jié)構(gòu)抗震體系中，只要使體系布局合理，計算正確，同時采取有效的加強措施，便可獲得結(jié)構(gòu)的最大抗震能力，達到防震減災的目的。

參考文獻：

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[2]葉列平.經(jīng)杰.論結(jié)構(gòu)抗震設計方法[C],第六屆全國地震工程會議論文集，2002.

篇6

【關鍵字】網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，抗震，設計方法

中圖分類號：U452.2+8 文獻標識碼：A 文章編號：

前言

地震是一種破壞性極大的突發(fā)性自然災害，能夠造成人員傷亡和社會物質(zhì)財富的巨大損失，對社會生活和地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展有著廣泛而深遠的影響。為減輕地震所造成的生命與財產(chǎn)損失，人類與之進行了長期不懈的斗爭，雖然科學技術和工程技術的突飛猛進，地震工程的理論和實踐得到了很大發(fā)展，但是，就近20余年來說，全球發(fā)生的許多大地震，仍然造成大量嚴重的工程破壞和慘重的生命財產(chǎn)損失。例如1976年我國的唐山地震、1994年美國的Northridge地震、1995年日本的阪神地震及1999年臺灣的集集地震。隨著城市現(xiàn)代化和經(jīng)濟的高度發(fā)展，地震所造成的損失，平均每幾十年翻一番。因此，了解地震災害的特點，采取正確的對策，方能保證防震減災收到實效。鑒于地震預報和地震轉(zhuǎn)移分散均不能很好的實現(xiàn)，因此，工程抗震成為目前最有效、’最根本的措施，建筑結(jié)構(gòu)的抗震設計也成為當前最被關注的課題之一。

常見的建筑結(jié)構(gòu)防震措施

目前，用于建筑結(jié)構(gòu)防御地震的措施主要有:傳統(tǒng)的抗震設計、結(jié)構(gòu)控制理論(如減震、隔震等)。傳統(tǒng)的抗震設計是適當增加結(jié)構(gòu)的剛度，以抵抗地震作用，或合理布置結(jié)構(gòu)的剛度，使結(jié)構(gòu)部件在地震時不同步地進入非彈性狀態(tài)，具有較大的延性，消耗地震能量。上述方法存在以下缺陷:

安全性難以保證。當突發(fā)地震超出設防烈度時，房屋會嚴重破壞

適應性有限制。當?shù)卣鸢l(fā)生時，雖然結(jié)構(gòu)本身的破壞可以控制，但是房屋內(nèi)的重要設備可能會遭到破壞

經(jīng)濟性欠佳。它通過增大構(gòu)件斷面，加大配筋來抵抗地震。斷面越大，剛度越大，地震作用也越大，所需斷面及配筋也越大。如此惡性循環(huán)，大大提高了建筑造價，并且隨著設防烈度的提高，造價也急劇增加，通過增加結(jié)構(gòu)剛度來抵御地震作用，其材料用量大，不經(jīng)濟。一種主動的抗震策略是對結(jié)構(gòu)施加控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)共同抵御地震作用，盡可能減輕對結(jié)構(gòu)自身的損傷。這種主動策略也就是結(jié)構(gòu)振動控制對于網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)進行振動控制是保證結(jié)構(gòu)安全、減小地展災容損失的一種重要途徑。

三．網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的廣泛應用

網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)是一種曲面形結(jié)構(gòu)，是大跨度空間結(jié)構(gòu)中一種舉足輕重的主要結(jié)構(gòu)形式。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)具有一系列突出的優(yōu)點，大體可以歸納如下：

1、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)兼有桿系結(jié)構(gòu)和薄殼結(jié)構(gòu)的主要特性，桿件比較單一，受力比較合理。

2、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的剛度大、跨越能力強，在跨度超過100m的結(jié)構(gòu)中仍有大量的應用。

3、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)可以用小型構(gòu)件組裝成大型空間，小型構(gòu)件和連接節(jié)點可以在工廠預制；而且現(xiàn)場安裝簡便，不需要大型的機具設備，因而綜合技術經(jīng)濟指標較好。

4、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的設計分析可以借助于通用有限元計算程序和計算機輔助設計軟件，不會有多大難度。

5、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)造型豐富多彩，不論是建筑平面，還是空間曲面外形，都可以根據(jù)創(chuàng)作要求任意選取。正是因為以上這些優(yōu)點，近幾十年來，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在各種大型體育場館、劇院、會議展覽中心、機場候機樓、干煤棚等公共建筑中得到了廣泛應用，尤其是近十年，我國的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)向著跨度更大、體系更復雜、設備更昂貴的方向發(fā)展，這些建筑結(jié)構(gòu)新穎、規(guī)模宏大，往往成為一個城市或國家的標志性建筑，并為世人矚目。

四．網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的特點

經(jīng)以上網(wǎng)殼自振特性分析可知，與一般傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)動力特征不同，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)頻率與振型具有以下特點:

1、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)自振頻率密集

單層球面網(wǎng)殼、柱面網(wǎng)殼的自振頻率均非常密集，單層球面網(wǎng)殼還有數(shù)個周期相同的振型，這是由于結(jié)構(gòu)有多個對稱軸所致。由于頻率密集，在網(wǎng)殼地震響應計算時應考慮各振型間的相關性。在用振型分解反應譜法進行動力分析時，若仍采用平方開方公式進行振型禍合則導致誤差較大。

2、網(wǎng)殼以水平振型為主，第一振型一般為水平振型

網(wǎng)殼振型呈現(xiàn)水平振型與豎向振型參差出現(xiàn)，水平振型較多，一般網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)第一振型均為水平振型。這是由于網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)起拱后，其豎向剛度增大而水平剛度減弱的緣故。

3、地震響應貢獻較大的振型出現(xiàn)較晚

一般框架動力計算可選前幾個振型效應進行組合，即可滿足使用精確度。而經(jīng)過對網(wǎng)殼振型分析，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)第一振型均為反對稱振型，對地震響應貢獻較大的對稱振型出現(xiàn)較晚，所以采用振型分解法計算網(wǎng)殼地震響應時，不能僅取前幾個振型，至少應選取前20階振型進行組合，否則計算結(jié)果不安全。對復雜大跨度網(wǎng)殼，還需取超過20個振型響應進行組合。

五．網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的形式與分類

油罐罐頂網(wǎng)殼招標有兩種結(jié)構(gòu)，分別為三角形結(jié)構(gòu)和子午線結(jié)構(gòu)。為了便于更好地選擇滿足現(xiàn)場及工期需要的投標單位，現(xiàn)對兩種結(jié)構(gòu)網(wǎng)殼進行如下比。

1、兩種結(jié)構(gòu)特點

（一）子午線式網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)

（1）工藝特點

子午線網(wǎng)殼主體由球面上分別以x軸及以z軸為旋轉(zhuǎn)軸的兩組子午線相交而成。網(wǎng)殼桿件全部采用不等邊角鋼。兩組子午線網(wǎng)桿間采用搭接，搭接面采用連續(xù)滿角焊；單根子午線的連接采用對接，須保證對接接頭全焊透和全熔合以保證焊接質(zhì)量。錐板是網(wǎng)殼的沿邊構(gòu)件，采用加厚鋼板與罐壁頂板成20～30。角度焊接，將罐壁與罐頂連成整體。每道網(wǎng)桿的兩端采用墊板及連接板將網(wǎng)桿與罐壁及邊環(huán)梁連成一體；連接件采用鋼板組焊而成。結(jié)構(gòu)形式如圖1所示。

圖1：子午線網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)形式

（2）邊節(jié)點及上、下網(wǎng)桿安裝

照給出的各邊節(jié)點的弧長值，在罐壁上作各邊節(jié)點垂線長度為500mm，再用水準儀找出X、z軸水平基準面，與等分垂線交成十字線，十字中點就是連接件的交點位置，然后分別將A、B、C、D各連接件按編號點焊在位置上，同時檢查通過中心的兩只連接件是否完全一樣。

拼接X方向的第一根長網(wǎng)桿，且按焊接要求焊接完成。

裝X方向的第一根網(wǎng)桿著落在中間n根支撐桿上，測量各節(jié)點的Y值應為該節(jié)點的Y+DY值，差值允許±8ram，n根都測量合格后，網(wǎng)桿兩端再邊節(jié)點與罐壁板分段焊接。

然后分別x方向第二根、第三根以z軸為對稱，兩邊安裝；然后安裝Z軸方向的第一根長網(wǎng)桿，節(jié)點1與X方向的長網(wǎng)桿節(jié)點l重合，依次的節(jié)點位置必須重合點焊固定，兩端點也與邊節(jié)點連接件點焊固定，分別用同樣的方法，以X軸線為對稱軸線兩邊對稱安裝點焊。

（二）三角形式網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)

（1）結(jié)構(gòu)特點

三角形式網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)由長度相同的網(wǎng)桿承插組成三角形，三角形之間同樣采用承插形式連接，網(wǎng)桿材料采用工字／槽鋼等結(jié)構(gòu)型鋼，安裝時從外向里逐罔進行安裝，組裝完畢后將最外側(cè)與邊梁連接進行焊接固定。結(jié)構(gòu)形式如圖2所示。

圖2：三角形網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)形式

（2）現(xiàn)場安裝

組裝工作在搭建的腳手架上進行，腳手架必須牢固可靠，即保證安全，又要便于組裝操作。由于節(jié)點種類多，為便于安裝定位，按安裝標記線組裝。安裝標記線是所在節(jié)點的球面切線，

此線垂直于頂部節(jié)點與該節(jié)點的連線，并指向所在1／6區(qū)域?qū)ΨQ線，以此來確定轂形件的安裝方位。網(wǎng)殼桿件的組順序，由下而上，對稱進行。局部超前不得多余一圈。三人為一組，分成三組。對稱由下而上。注意邊節(jié)點找正，根據(jù)圖紙要求確定網(wǎng)殼直徑及中心點，分六個區(qū)，首先確定的五個點，然后確定六區(qū)之間的中界點，最終確定一個區(qū)域P點。這時可根據(jù)第一圈桿件驗證其點的位置。

六、兩種網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的防腐施工比較

1、子午線式結(jié)構(gòu)網(wǎng)殼：網(wǎng)桿在安裝過程中采用焊接方式連接，對防腐層的損害很大，因此一般在預制過程中不對網(wǎng)桿進行防腐處理，而是在網(wǎng)殼施工完后整體進行防腐。這種施工防腐給儲罐施工增加了施工工序，且防腐施工難度較大。

2、三角形式結(jié)構(gòu)網(wǎng)殼：網(wǎng)桿在預制完后立即進行防腐處理，到施工現(xiàn)場后只進行組裝即可，然后對局部防腐層破壞位置進行補防處理，這種方式要求在運輸過程中加強對防腐層的保護，對供貨商的運輸包裝應提出要求。

七、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)下的地震強度的變形驗算

根據(jù)基于性能抗震設計思想，常遇地震作用下可對結(jié)構(gòu)進行強度驗算，而強震作用下應對結(jié)構(gòu)進行多級性能水準的變形驗算和性能評估。

1、常遇地震作用下的強度驗算

鑒于地震內(nèi)力系數(shù)法具有多方面優(yōu)勢，常遇地震作用下的強度驗算可采用這種方法，但需要在原有基礎上完善地震內(nèi)力系數(shù)定義，考慮桿件的彎曲效應，具體計算公式如下：

截面驗算時，取同類桿件中組合應力最大的桿件，乘相應的地震內(nèi)力系數(shù)，即為地震荷載對桿件應力的放大值，加上靜應力值，便可驗算該類截面應力是否滿足要求。改進的地震內(nèi)力系數(shù)法，比振型分解反應譜法和時程分析法簡便，可簡化復雜計算，易于為工程設計人員接受。目前已有文獻在大量參數(shù)分析基礎上給出該方法定義的地震內(nèi)力系數(shù)建議取值，可供常規(guī)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)抗震設計參考使用。

2、罕遇地震作用下的變形驗算

罕遇地震作用下網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的抗震驗算是網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)抗震設計的關鍵問題。研究表明，將動力強度破壞和動力失穩(wěn)破壞兩種失效模式建立在統(tǒng)一的動力破壞框架內(nèi)，確定網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的動力極限荷載及各級性能水準的量化驗算指標是完全可行的。因此，設計時設計人員可參網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)進行全過程非線性動力響應分析，通過逐漸增大地震輸入的烈度深入考察其在強震作用下的位移、能量、塑性發(fā)展程度等響應情況，確定對應不同性能水準的各項響應值，正確評估結(jié)構(gòu)強震作用下的響應和損傷情況，判斷其是否滿足業(yè)主所期望的強度、剛度、延性等性能，并加以適當調(diào)整，最終達到設計目標。

基于對網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)彈塑性地震響應規(guī)律的理解，我們還可以通過有目的性的調(diào)整結(jié)構(gòu)剛度分布，引導和控制這種高次超靜定結(jié)構(gòu)在地震作用下實現(xiàn)延性破壞機制，有效保證和達到結(jié)構(gòu)抗震設防目標，使設計更為經(jīng)濟合理。綜上所述，采用基于性能抗震設計思想，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)抗震設計應遵循圖1中的基本過程。

圖3：網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)設計圖

八．網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)基于性能抗震設計研究意義

基于性能的設計思想和投資一效益準則雖然已得到專家學者的廣泛關注，并進行了大量的研究，但由于網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的失效機理與其它結(jié)構(gòu)差異很大，結(jié)構(gòu)全壽命總費用計算和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計的方法都不盡相同，因此有必要結(jié)合網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的具體特點進行深入研究。將基于性能的設計理論引入到網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)領域，可以深化網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的設計理論，為網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的抗震和抗風研究提供技術支持，為網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計提供方法，為網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的性能評估提供手段，以實現(xiàn)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)更加科學合理的設計打下堅實的基礎。將基于性能的設計思想引入到網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的設計研究中，按基于性能的設計思想，對網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)進行系統(tǒng)的研究，建立科學合理的設計方法，研究出具體的設計方法和適用程序，將對社會生產(chǎn)提供良好的技術支持，取得巨大的經(jīng)濟與社會效益。

結(jié)束語

綜上所述，子午線結(jié)構(gòu)網(wǎng)殼施工工序相對較多，不利于變形控制，且網(wǎng)桿在長途運輸過程中容易造成變形，且工期長，工人數(shù)量和工種比較多，因此本工程中采用三角形網(wǎng)殼的結(jié)構(gòu)形式。通過詳細介紹和對比兩種網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)形式，向大家推薦在網(wǎng)殼選型時，采用三角形網(wǎng)殼的結(jié)構(gòu)形式，特別是鋁合金三角形網(wǎng)殼，即減輕重量，節(jié)省工期，又相對變形小，運輸方便。

基于性能抗震設計研究的關鍵內(nèi)容是對應多級性能水準的結(jié)構(gòu)計算分析方法及性能水準的定性和定量描述。因此，今后需要通過試驗和大量理論分析，改進不同階段的結(jié)構(gòu)計算分析方法，使其更為合理、簡便；逐步完善網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)動力破壞準則，確定不同結(jié)構(gòu)形式所對應的各級水準的量化性能標準；更為準確地評價結(jié)構(gòu)性能和強震作用下的安全程度，實現(xiàn)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)基于性能的抗震設計目標。

參考文獻：

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[3]鮑林春 聯(lián)方型單層球面網(wǎng)殼基于性能的抗震設計方法研究 [學位論文] 2007 - 浙江大學：結(jié)構(gòu)工程

[4]莊鵬 空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)支座隔震的理論和試驗研究 [學位論文]2006 - 北京工業(yè)大學：結(jié)構(gòu)工程

[5]殷占忠 帶有約束屈曲支撐桿件空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)抗震性能分析與試驗研究 (被引用 2 次) [學位論文]2008 - 蘭州理工大學：結(jié)構(gòu)工程

[6]邢佶慧 沈世釗 網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)抗震設計方法探討 [期刊論文] 《低溫建筑技術》 ISTIC -2005年5期XING Ji-huiSHEN Shi-zhao

篇7

關鍵詞：地震、學校建筑、安全結(jié)構(gòu)設計、重建、

中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號：

以往的各大地震災害中，許多學校建筑展示出各大學校中建筑的安全問題。在每次的反思及總結(jié)，從吸取不足之處轉(zhuǎn)換成對災害各方面有益的變化，往后災害中不再出現(xiàn)悲傷。以下從各方面分析大地震之后對學校建筑規(guī)劃與設計上的一些個人想法供社會同行一起探討。

1 各界對震后學校抗震安全及重建相關問題的探討

各大地震后，學校建筑安全和災后重建受到各界的關注，為總結(jié)經(jīng)驗教訓并為地震災后恢復重建提供科學技術支撐，各高等學校、科學技術研究開發(fā)機構(gòu)等的學者積極展開了對學?？拐鸢踩椭亟ㄓ嘘P問題的專題研究，成果文獻的數(shù)量激增。

1.1震害調(diào)查

很多專業(yè)機構(gòu)和研究人員奔赴地震災區(qū)做了大量的震后房屋應急評估和震害情況實地調(diào)研，對包括學校建筑在內(nèi)的災區(qū)建筑震害調(diào)查分析的研究結(jié)論主要有：建筑設計和施工嚴格執(zhí)行抗震設防標準的必要性和有效性，多跨鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系抗震性能較好，學校建筑設計在規(guī)劃選址、平面設計、空間造型設計、疏散設計、構(gòu)造設計等方面亟須改進。

1.2經(jīng)驗介紹

為了應對地震災害，中國政府部門和研究機構(gòu)與聯(lián)合國機構(gòu)、國際援助機構(gòu)等聯(lián)合召開了多次關于地震災后重建國際經(jīng)驗、政策建議、交流合作的研討會，分享國際社會災后重建和恢復規(guī)劃的經(jīng)驗教訓。各國學校防震經(jīng)驗研究方面的文獻介紹分析了世界經(jīng)濟合作與發(fā)展組織（OECD）、日本、美國加州和中國臺灣地區(qū)的國際經(jīng)驗，作為順利開展災后恢復和重建活動、制定災后重建規(guī)劃方案的借鑒。這些研究主要從教育管理及發(fā)展、建筑安全與防災等學科角度，側(cè)重于對國際上學校建筑地震安全和災后重建的政策、法律、法規(guī)層面上的經(jīng)驗總結(jié)介紹，并提出了對我國的借鑒建議。

2 震后及時制定、修訂了學?？拐鸢踩蜑暮笾亟ㄏ嚓P法律、法規(guī)和設計規(guī)范學校

地震災害暴露出現(xiàn)有法律法規(guī)體系的不足，地震災害給現(xiàn)行法律觀念和法律制度提出了挑戰(zhàn)和要求，需要積極完善相關法律制度，須嚴格執(zhí)行工程建設強制性標準，并符合教育部與住房和城鄉(xiāng)建設部等的導則要求。

以上震后學?？拐鸢踩椭亟ㄏ嚓P法律依據(jù)對指導災區(qū)恢復重建，提高學校建筑工程抗震設防能力，保證建筑工程質(zhì)量，保護師生生命安全具有重要意義，這些法律法規(guī)主要通過實施以下政策保證將學校等公共服務設施建成“最安全、最牢固、群眾最放心的建筑”。

①優(yōu)先重建：在重建計劃上優(yōu)先安排學校、醫(yī)院等公共服務設施的恢復重建。

②科學規(guī)劃：根據(jù)工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的進程和人口流動的基本趨勢，合理調(diào)整災后學校布局，進一步整合教育資源，提高教育質(zhì)量。

③保證資金：災后重建資金由中央財政支出、各省對口援建、港澳特區(qū)政府支持、社會捐贈、銀行信貸支持和社會投入等構(gòu)成，優(yōu)先保證學校建筑等公共服務設施和民生工程的快速恢復重建。

④安全第一：提高了學校建筑抗震設防標準，要求災區(qū)新建學校嚴格執(zhí)行強制性建設標準規(guī)范和各行業(yè)建設標準，保證施工質(zhì)量。災區(qū)對口支援城市和援建企業(yè)為此不惜成本打造“最堅固、最安全，經(jīng)得起歷史檢驗的建筑”。

⑤提高標準：修訂后的國家標準和規(guī)范特別加強了對未成年人在地震等突發(fā)事件中的保護，對教育建筑中幼兒園、小學、中學的教學用房以及學生宿舍和食堂抗震設防類別均予以提高，即不低于重點設防乙類，這意味著學校建筑將按高于本地區(qū)抗震設防烈度一度的要求加強其抗震措施。

3學校建筑規(guī)劃設計理念

3.1設計和建造堅固安全的學校建筑物是規(guī)劃設計的首要目標和保護師生生命的根本措施

歷次地震反復證明，地震災害中建筑物的損毀是人員傷亡和財產(chǎn)損失的直接原因，沒有進行足夠抗震設防設計或施工質(zhì)量不合格的建筑非但起不到“庇護所”的作用，反而成為“殺人兇手”，人員傷亡95％以上是由房屋倒塌造成的。學校建筑規(guī)劃設計的第一目標應該是保護學校建筑使用者的生命安全，盲目追求形式和造型上的新、奇、特而犧牲結(jié)構(gòu)上安全性的設計潮流應予以糾正。而且應將浪費在華而不實、無中生有的各種架構(gòu)上的寶貴投資用于提高結(jié)構(gòu)抗震等級，回歸建筑設計安全、實用、美觀的基本目標。

3.2 將學校作為緊急避難場所設計的必要性

如果借鑒日本和美國的經(jīng)驗，將學校作為緊急避難場所或緊急求助中心進行設計，一方面較高的建筑抗震設防標準可保護學生和老師的生命安全，另一方面學校里大空間的教室和體育場館以及較大的空地可供災民避難和臨時安置，學校操場還可供救援直升機降落用，充分發(fā)揮公共建筑在城市防災安全體系中的社會公益性和緊急避難的重要作用。

4 震后學校重建工程成功實踐了新的規(guī)劃與設計理念和法規(guī)要求

4.1嚴格執(zhí)行新的法規(guī)規(guī)范，確保建筑抗震安全

在抗震設防標準上，根據(jù)新修訂的編號為GB50223-2008的國家標準《建筑工程抗震設防分類標準》，學校建筑將按高于本地區(qū)抗震設防烈度1度的要求加強其抗震措施。在按新的《建筑抗震設計規(guī)范局部修訂》規(guī)定抗震設防烈度為8度、設計基本地震加速度值為0.20g的都江堰市，新援建的崇義鎮(zhèn)土橋小學、光明團結(jié)小學等均執(zhí)行了最新抗震標準，設計為9度抗震構(gòu)造。

往年我國學校舍建筑多為磚混結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)，震害調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)在經(jīng)抗震設計房屋中，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)所受地震損傷相對較輕，其抗震能力優(yōu)于底框架砌體結(jié)構(gòu)和磚混砌體結(jié)構(gòu)，而多跨框架結(jié)構(gòu)優(yōu)于單跨框架結(jié)構(gòu)。在結(jié)構(gòu)抗震安全上，重建的學校建筑吸取了地震災害的經(jīng)驗教訓，在建設資金充足的前提下紛紛采用抗震性能較好的鋼結(jié)構(gòu)、現(xiàn)澆鋼筋混凝土框-剪結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)等。

4.2 應用新理念和新技術

為確保學校建筑安全和充分發(fā)揮公共建筑在城市防災安全體系中的社會公益性，日本和美國的經(jīng)驗是將學校作為緊急避難場所或緊急求助中心進行設計，一方面較高的建筑抗震設防標準可保護學生和老師的生命安全，另一方面學校里大空間的教室和體育場館以及較大的空地可供災民避難和臨時安置。

企業(yè)捐建的遵道學校不僅應用了先進的隔震技術，而且在規(guī)劃設計上考慮了地震疏散和避難場所的要求：如廣泛采用固定式設計的學校家具和設施，可防止傾倒傷人及造成撤離障礙。學校教學樓每層有多達6個樓梯疏散出口，樓梯也加寬至可通行4股人流的2.4m，提升了緊急通道的疏散能力，經(jīng)過防災演習和訓練，全校1600名師生可在90s左右疏散至安全場地。經(jīng)過特殊設計并提高了堅固程度的教室課桌，必要時可形成緊急避難空間。在學校的避難中心，供水系統(tǒng)無負壓水箱自動蓄水，常年儲備15m3備用水，按每人每天3cm3配備用水，在與市管網(wǎng)中斷的情況下可保證1000人的5天緊急用水需要。

重建的遵道學校應用了成熟而先進的“隔震技術”，即通過在教學樓上部結(jié)構(gòu)與建筑基礎中安裝疊層橡膠隔震支座，顯著提升建筑物整體抗震性能。非承重墻體選用延性抗傾覆輕鋼材料輔助抗震，輕鋼墻體與主體結(jié)構(gòu)之間“柔性連接”使墻體不易傾覆并易于修復。

此外，遵道學校還適應信息時代新要求，率先配備了突發(fā)事件監(jiān)控中心報警系統(tǒng)和 “二十一世紀校園網(wǎng)絡”系統(tǒng)，為孩子們創(chuàng)造了更安全、更現(xiàn)代、更靈活的學習環(huán)境。

篇8

關鍵詞：延性；承載力；穩(wěn)定性

Abstract: discusses local ductility, the overall structure of building and structure ductility capacity effect on the stability of the structure.

Keywords: ductility; bearing capacity; stability

中圖分類號：TU74 文獻標識碼：A文章編號：

在地震作用下,結(jié)構(gòu)的延性是非常重要的

地震分為小震、中震和大震。所謂小震指的是常遇地震,50 年出現(xiàn)的概率大約為63% ,重現(xiàn)期為50年。中震是指50年出現(xiàn)的概率約為10 % ,重現(xiàn)期為475年。而大震指的是罕遇地震,50年出現(xiàn)的概率為2 %～3 % ,重現(xiàn)期為1641～2475年。對于偶然性和隨機性很大的地震荷載,要想使結(jié)構(gòu)強度一定大于結(jié)構(gòu)反應,幾乎是不可能的,而且是十分不經(jīng)濟的。受社會承受犧牲的能力和經(jīng)濟制約的因素,我們只能從概率的角度出發(fā),使結(jié)構(gòu)在一定的概率保證下能安全正常地發(fā)揮作用。這就決定了抗震設計的基本原則,在我國即通常所說的“小震不壞,中震可修,大震不倒”。

在“小震”作用下,要求結(jié)構(gòu)不受損傷或不需修理仍可繼續(xù)使用。從結(jié)構(gòu)抗震分析角度來說,就是要求結(jié)構(gòu)在“小震”作用下保持準彈性反應狀態(tài),而不進入使建筑物中斷使用和產(chǎn)生非結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞的非彈性反應狀態(tài);同時結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形應控制在合理的限制范圍以內(nèi),目的是使結(jié)構(gòu)具有足夠的抗側(cè)向力剛度。

中震大概相當于我們的設防烈度地震,當遭遇到中震作用時,結(jié)構(gòu)可以有一定程度的損壞,經(jīng)修復或不經(jīng)修復仍可繼續(xù)使用。從經(jīng)濟角度來說,維修費用不能太高。

對發(fā)生概率極小的罕遇大震(“大震”的烈度比設防烈度約高一度左右) 。要求當結(jié)構(gòu)在遭遇“大震”作用時,不應倒塌或發(fā)生危及生命的嚴重破壞。

這樣一個抗震設防目標是非常經(jīng)濟合理的。因為地震的發(fā)生太偶然,如果我們一味地追求結(jié)構(gòu)的強度以保證中震甚至是大震作用下結(jié)構(gòu)不壞,這將會使極大量的材料在絕大部分時間里,甚至在整個壽命期內(nèi)都處于不能充分發(fā)揮作用的狀態(tài),這樣做是不明智的。

在上述設計原則指導下,就要求結(jié)構(gòu)處于這樣一種狀況:當小震來臨,應確保所有的結(jié)構(gòu)構(gòu)件在抵抗地震作用力時,具有足夠的強度,使其基本上處于彈性狀態(tài)；并通過驗算小震作用下的彈性位移共同來保證結(jié)構(gòu)不壞。處于這個階段的結(jié)構(gòu)構(gòu)件不會發(fā)生明顯的非線性變形,也不需要采取特殊的構(gòu)造措施。在中震作用下,結(jié)構(gòu)的某些關鍵部位超過彈性強度,進入屈服,發(fā)生較大變形,達到非線形階段,這時我們就需要提出延性要求(延性指當?shù)卣鹌仁菇Y(jié)構(gòu)發(fā)生較大的非線性變形時,結(jié)構(gòu)仍能維持其初始強度的能力,是結(jié)構(gòu)超過彈性階段的變形能力,它是結(jié)構(gòu)抗震能力強弱的標志。它包括承受極大變形的能力和靠滯回特性吸收能量的能力,它是抗震設計當中一個非常重要的特性) 。當中震來臨的時候,因為結(jié)構(gòu)具有非彈性特征,某些關鍵部位超過其彈性強度,進入塑性狀態(tài)。由于它有一定的延性,它的非線性能夠承擔塑性變形,使它在變形中能夠耗費和吸收地震能量。代價是可能導致較寬的裂縫,混凝土表皮起殼、脫落,可能有一定的殘余變形,但不至于導致安全失效,以達到中震可修的設防目標。處于這個階段的結(jié)構(gòu),對延性就會提出相應的要求,而延性就要靠精心設計的細部構(gòu)造措施來保證。當大震來臨的時候,結(jié)構(gòu)的非線性變形非常大,也可能發(fā)生不可修復的破壞；處于這個階段的結(jié)構(gòu)就需要通過計算它的彈塑性變形來保證結(jié)構(gòu)不致倒塌。

所以,通常我們只需要按小震作用效應和其它荷載效應的基本組合,驗算構(gòu)件截面抗震承載力及結(jié)構(gòu)的彈性變形；而中震作用效應則需要結(jié)構(gòu)靠一定的塑性變形能力(即延性) 來抵抗；所以結(jié)構(gòu)延性對建筑抗震是極其重要的。

需引起注意的問題是,在討論結(jié)構(gòu)延性問題時,不能僅僅局限于延性系數(shù),而要將結(jié)構(gòu)的延性與結(jié)構(gòu)的破壞模式聯(lián)系起來。對于抗震結(jié)構(gòu)來說,整體結(jié)構(gòu)的延性比局部構(gòu)件的延性更為重要。通常,構(gòu)件的延性是保證出現(xiàn)塑性鉸部位的變形能力和耗能能力,而結(jié)構(gòu)的延性與構(gòu)件的延性既有聯(lián)系、又有區(qū)別,它反映的是整體結(jié)構(gòu)在某種荷載下的宏觀變形能力。具有整體型破壞模式的結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)中大部分構(gòu)件的延性得以充分發(fā)揮,結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性大;而局部型破壞模式,即使局部破壞部位構(gòu)件的延性很大,其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性也可能不好。因此,結(jié)構(gòu)延性也只有對具有整體型破壞模式的結(jié)構(gòu)才具有意義。比如說,延性系數(shù)達到6的全框支結(jié)構(gòu)或形成柱鉸機制的框架結(jié)構(gòu),其抗震性能和穩(wěn)定性不可能好于延性系數(shù)只有3的剪力墻結(jié)構(gòu)。

長期以來,人們將承載力安全儲備和變形安全儲備簡單地割裂,而沒有從兩方面同時予以考慮。即通常在討論安全儲備時往往只考慮承載力儲備,而在討論延性時又指是在承載力基本保持不變情況下的變形能力。合理的結(jié)構(gòu)安全儲備定義應該是,結(jié)構(gòu)破壞時的承載力和變形之積與結(jié)構(gòu)滿足正常使用條件下的承載力和變形之積之比；也可以采用結(jié)構(gòu)破壞時的變形能與結(jié)構(gòu)滿足正常使用條件下的變形能之比。

強調(diào)提高結(jié)構(gòu)承載力對結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有以下幾方面:

1) 對于關鍵構(gòu)件,特別是對結(jié)構(gòu)整體至關重要的構(gòu)件,提高承載力安全儲備比提高變形能力安全儲備更重要,因為這些構(gòu)件一旦達到其屈服承載力,即使其隨后的變形能力再大,也難以避免結(jié)構(gòu)的整體破壞,且破壞后果往往較嚴重,至少是難以修復的。而對于次要構(gòu)件,增加延性則是十分重要的。

2) 現(xiàn)行的結(jié)構(gòu)抗震設計理論,是在傳統(tǒng)低強材料結(jié)構(gòu)的基礎上發(fā)展起來的，在罕遇地震下,仍要求低強材料結(jié)構(gòu)處于彈性狀態(tài)是不經(jīng)濟的。因此,現(xiàn)行的結(jié)構(gòu)抗震設計理論容許結(jié)構(gòu)在罕遇地震下產(chǎn)生一定程度的損壞,以利用損壞結(jié)構(gòu)構(gòu)件的塑性變形能和滯回耗能來耗散地震能量,避免結(jié)構(gòu)的倒塌。隨著經(jīng)濟材料技術的發(fā)展,高強結(jié)構(gòu)材料逐漸應用于工程結(jié)構(gòu)。高強材料的應用可以使得結(jié)構(gòu)(特別是結(jié)構(gòu)中的關鍵構(gòu)件)具有更高的承載力安全儲備；同時,將高強材料應用于結(jié)構(gòu)中整體型關鍵構(gòu)件,更有利于形成整體型破壞模式(對結(jié)構(gòu)破壞模式的控制) ,增強結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

總語：近幾年，全國各地地震頻發(fā)，如汶川大地震，雅安地震。很多建筑物破壞形式都是整體失穩(wěn)，而建筑物的延性以及承載力對于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性具有很大的影響，因此必須引起各方面的重視以減輕地震災害的影響。

參 考 文 獻

[ 1 ] 柳承茂,劉西拉. 基于剛度的構(gòu)件重要性評估及其與冗余度的關系. 上海交通大學學報,2005 ,39(5) :7462750.

[ 2 ] 陳瑞金, 劉西拉. 結(jié)構(gòu)體系可靠性與可靠度[ C ]PP工程結(jié)構(gòu)可靠性,全國第二屆學術交流會論文集,1989 :43247.

[ 3 ] 葉列平,康勝,曾勇. 雙重抗震結(jié)構(gòu)體系[J ] .建筑結(jié)構(gòu),2000 ,30(4) : 58260.

[ 4 ] 葉列平,ASAD ULLAH QAZI ,馬千里等. 高強鋼筋對框架結(jié)構(gòu)抗震破壞機制和性能控制的研究[J ] .工程抗震與加固改造,2006 ,28(1) :18224.

篇9

關鍵詞: 人字形中心支撐鋼框架；Pushover分析；彈塑性時程分析

中圖分類號：TU392 文獻標志碼：A

Research on the elastic-plastic Performance of 12 stories Inverted-V concentrically braced steel frame (CBSF)

Yin Tao，Ma zhengwei

(Department of Civil and Architecture Engineering, Xi'an University of Science and Technology, ,Xi’an 710054, China)

Abstract: Firstly, the paper designs four different kinds of 12 stories inverted-V concentrically braced steel structure. After preliminary design and adjustment, the paper determines the size of structural members. When four different models under pushover analysis and under the lateral loading, the paper uses capacity spectrum method to get load-displacement curves, the plastic hinge generated sequence and the weakest position of the structure. Then the paper summarizes the influence of the pushover curve and the plastic hinge location of the hinge sequence under the lateral load patterns. Considering preventing the rare eight occurred earthquake intensity, obtains performance point of the structure and the top structure’s maximum, displacement and maximum angular displacement between layers on performance points, and evaluates seismic performance under the rare eight occurred earthquake of the structure. Then choose which model is best,which model is most weakness.

Keywords: the inverted-V concentrically braced steel frame; Pushover analysis; Non-linear time-history analysis

1引言

現(xiàn)代高層建筑鋼結(jié)構(gòu)是反映一個城市經(jīng)濟繁榮和社會進步的重要標志，它是隨著社會的經(jīng)濟、技術進步和人們的生活需要而發(fā)展起來的，是商業(yè)化、工業(yè)化和城市化的結(jié)果。計算機模擬技術在建筑領域的廣泛應用以及鋼結(jié)構(gòu)加工制作技術的進步，為高層建筑鋼結(jié)構(gòu)提供了廣闊的發(fā)展空間。

結(jié)構(gòu)模型的設計概況

本文研究的一組人字形支撐鋼框架結(jié)構(gòu)模型如圖1所示

圖1 一組人字形支撐鋼框架結(jié)構(gòu)模型

四個結(jié)構(gòu)跨數(shù)取三跨，結(jié)構(gòu)的縱向跨度取10m，層數(shù)12層，橫向跨度均取為10m，層高為3.6m。樓屋面恒荷載3.5，樓面活荷載2.0，屋面活荷載2.0(上人屋面)，基本風壓0.3，雪荷載0.4，地面粗糙度C類，抗震設防烈度為8.5度，場地類別為II類，設計地震分組為第二組，采用Q235鋼材。不考慮東西向的抗側(cè)力體系，南北向的抗側(cè)力體系為兩榀中心支撐鋼框架，每榀中心支撐鋼框架抵抗整個結(jié)構(gòu)一半的側(cè)力。由于對稱性，不考慮結(jié)構(gòu)的平面內(nèi)扭轉(zhuǎn)。本文采用有限元計算程序Sap2000對模型進行結(jié)構(gòu)設計，四個模型柱材料及尺寸相同，梁柱略有差異，結(jié)構(gòu)的梁柱材料及尺寸見下表1。

表1 模型4的截面尺寸及材料（8度）

表2 模型1的截面尺寸及材料（8度）

表3 模型2的截面尺寸及材料（8度）

表4 模型3的截面尺寸及材料（8度）

表512層人字形鋼框架柱截面尺寸及材料（8度）

3 Pushover分析

3.1 四個模型的基底剪力-頂點位移曲線

圖4模型1基底剪力-頂點位移曲線圖5 模型2基底剪力-頂點位移曲線

圖6模型3基底剪力-頂點位移曲線 圖7 模型4基底剪力-頂點位移曲線

圖8 基底剪力—頂點位移曲線

由圖4~7可以看出，在線彈性階段，曲線斜率最大的是模型2，模型4次之，模型3排在第三位，模型1的斜率最小，而曲線的斜率則反映了整體結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度，這說明模型1的鋼框架結(jié)構(gòu)的剛度相對偏低，變形最大，而模型2的側(cè)向剛度最大，變形最小。隨著側(cè)向均布加載的繼續(xù)增加，結(jié)構(gòu)進入彈塑性階段后，整體剛度逐漸降低，基底剪力最大的也是模型2，模型4的基底地剪力僅次于模型2，模型1排在第三位，模型3的基地剪力最小。從基底剪力-頂點位移曲線的角度可以的出結(jié)論：模型2的結(jié)構(gòu)抗震性能更好，模型1的結(jié)構(gòu)抗震性能最弱。

3.2性能點的比較與分析

四個模型的能力譜-需求譜曲線圖見下圖8~11。

圖8模型1在罕遇地震作用下的 圖9 模型2在罕遇地震作用下的

能力譜-需求譜曲線圖能力譜-需求譜曲線圖

圖10 模型3在罕遇地震作用下的 圖11 模型4在罕遇地震作用下的

能力譜-需求譜曲線圖 能力譜-需求譜曲線圖

結(jié)構(gòu)模型在罕遇地震作用下的性能點分析

從各結(jié)構(gòu)模型在罕遇地震作用下性能點的值表明：四個結(jié)構(gòu)模型的能力譜曲線均與需求譜曲線相交，交點是八度設防、Ⅱ類場地類別下結(jié)構(gòu)的性能點，且交點位置均處于能力譜曲線的彈塑性階段，四個結(jié)構(gòu)的位移反應能力大于結(jié)構(gòu)的位移需求能力，結(jié)構(gòu)的抗震性都能滿足八度罕遇地震作用下的彈塑性變形要求。經(jīng)過四個結(jié)構(gòu)模型性能點的比較可知：模型1達到性能點時的基底剪力最小，頂點位移最大，結(jié)構(gòu)的變形最大，模型2達到性能點時的基底剪力最大，頂點位移最小，結(jié)構(gòu)的變形最小。表明模型2的剛度最大，模型1的延性最好。

3. 3層間位移及層間位移角的分布

(1) 層間位移及層間位移角

圖12為模型1，模型2，模型3及模型4在八度抗震設防時，結(jié)構(gòu)達到性能點時的層間位移沿豎向樓層的線分布圖。

圖128度罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)樓層層間位移曲線分布圖

在罕遇地震時，模型1、2、3、4的最大層間角位移為1/70.8、1/64、1/76、1/78，均小于《建筑抗震設計規(guī)范》[1]GB50011—2010中規(guī)定的彈塑性層間位移角的最大值1/50。在罕遇地震作用下，模型1~模型4的最大層間位移角均發(fā)生在結(jié)構(gòu)的第三層，表明第三層為結(jié)構(gòu)的薄弱層。

3.4 塑性鉸的分布及破壞形式

模型1、模型2、模型3、模型4在罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)達到性能時，各個結(jié)構(gòu)的塑性鉸均首先出現(xiàn)在一到四層的支撐上，并逐漸向上發(fā)展，模型4有八層的支撐出現(xiàn)了塑性鉸，模型2也有七層的支撐出現(xiàn)了塑性鉸，而其他兩個模型的支撐只有五層出現(xiàn)塑性鉸，這說明支撐作為防御地震的第一道耗能構(gòu)件沒有在模型1和模型3上較好利用；四個模型在支撐出現(xiàn)塑性鉸后，隨著荷載的繼續(xù)增加，梁端相繼出現(xiàn)塑性鉸，四個模型中梁的塑性鉸均出現(xiàn)在一到四層，而模型2的梁端出現(xiàn)塑性鉸的數(shù)量最多，發(fā)展最充分。綜合分析，模型2的結(jié)構(gòu)形式最好，模型4次之，模型1最不好。

模型1模型2

模型3 模型4

3.5 總結(jié)

綜上所述，模型1、模型2、模型3、模型4綜合研究得出以下結(jié)論：模型2的結(jié)構(gòu)抗震性能略好于模型4，這可以表明模型2的支撐布置形式不遜于我們通常把所有支撐都放在中間跨的結(jié)構(gòu)形式即模型4。模型1的結(jié)構(gòu)抗震性能最弱，應盡量避免此種支撐布置形式。

4結(jié)束語

論文先是對四種不同結(jié)構(gòu)形式的12層人字形支撐鋼框架結(jié)構(gòu)進行了Pushover靜力分析，然后對Pushover分析的結(jié)果進行比較研究得出結(jié)論，由于Pushover是靜力分析，還可以用動力時程分析加以分析，因此可以進一步的研究靜力和動力分析后結(jié)果的比較。

篇10

1.1震災的嚴重性

本世紀世界陸地7級以上地震，中國有66次占1／3，人口死亡200多萬，中國有115萬占1／2。在最近期的1978年唐山大地震中死24萬，死傷40萬，經(jīng)濟損失100億人民幣。在國內(nèi)的各種災難中，屬災死人占54％。經(jīng)濟損失占6％。

1.2震災預告的艱難性

至今世界上發(fā)生了無數(shù)次的大小地震，據(jù)資料介紹，只有海城與墨西哥兩次地震的臨震預告稍準，由于中長期預告不準，海城與墨西哥城的建筑物損壞與震災還是嚴重的。關于地震發(fā)生的機理目前總說紛壇，例如，斷裂帶錯動、地殼板塊插入、整板變形斷裂，學說越多說明可靠的學說尚未形成。日本是震災較多，研究地震機理及預告人員最多、水平最高的國家，可是1995年1月17日偏偏在其預告安全區(qū)西部的阪神發(fā)生大地震，死5oo0多人，經(jīng)濟損失1000億美元，全國一遍震動。因此在1994年在西班牙召開的國際地震會議上有關專家指出，目前地震是不可預告的，因此各國應將重點放在建造耐震的建筑上。

1.3如何吸取唐山大震的經(jīng)驗教訓

海城地震后，天津市有些工程搞了抗震加固。在唐山大地震時，這些加固過的工程表現(xiàn)了明顯的耐震性能，因此唐山地震后全國開始了大規(guī)模的現(xiàn)有建筑抗震加固與新建建筑抗震設防工作。我國的抗震設防是按地區(qū)設防烈度劃分等級的，例如按六度設計的房屋的設防目標是：遭迂從值烈度（5．5度）時建筑不損壞；遭迂基本烈度（7度）時建筑有些損壞，但可修復使用；遭遇罕遇地震（8度強）時，破壞嚴重，但下例塌。海城地震時海城是9度，唐山地震時唐山中心區(qū)是10度。7度設計的房屋迂海城、唐山那樣的9度、10度大震就要破壞倒塌了。全國把大多數(shù)地區(qū)均劃為七度、六度區(qū)，由于經(jīng)濟的原因及技術的困難，尚無法按10度的條件設計這些地區(qū)的房屋結(jié)構(gòu)，因此無法避免唐山地震的悲劇重演。我國地震工程科技人員尋找新的方法，也就是開始研究隔震、減震。消能與控制技術，從”硬抗”轉(zhuǎn)到“軟消”。我院滑移減震建筑技術就是在這種形勢下從1985年開始列題研究的項目。

2滑移減震技術研究的主要成果及水平

為了避免唐山大地震的悲劇重演，為了尋求抵御十度大震的建筑技術，在1985年開展了滑移減震技術的研究。從1985年至1990年為項目研究，以機理為主；第二階段1995年至1997年結(jié)合試點建筑，進行設計、構(gòu)造及施工等配套技術研究。

2.1項目研究成果

（1）石墨是較理想的助滑劑材料：它耐久、構(gòu)造簡單、適宜的上部結(jié)構(gòu)抗震構(gòu)造與適宜的最大錯動位移值。

（2）最大錯動位移是54mm；殘存錯動位移小于20mm；

（3）高寬比控制為2，能保證只滑不搖擺；

（4）能起到保險絲作用，滑譽減震房7度強時起滑，10度時上部建筑只滑不破壞倒塌。

1990年經(jīng)全國聞名抗震專家宋秉譯、周福霖、劉季、李桂肴、霍自正等組成的鑒定委員會鑒定認為課題成果具有重大的社會效益與經(jīng)濟效益，成果的廣度和深度達到國內(nèi)先進水平，有關計算參數(shù)均可為滑移減震消能多層磚房的設計提供依據(jù)。

然后根據(jù)研究報告編寫的論文在第十屆世界地震工程會議（西班牙）與國內(nèi)“建筑結(jié)構(gòu)學報”上發(fā)表。均獲較高評價。

2.2試點建筑的研究成果

（1）上部結(jié)構(gòu)設計安全度，橫墻安全度是相應按7度抗震設計的1.5倍；縱墻是1.8倍。這與遼寧地區(qū)目前7度區(qū)的七層磚混住宅結(jié)構(gòu)相當；

（2）配套研究了上、下水管、煤氣管及暖氣管穿過滑移層的柔性接頭或柔性構(gòu)造；

（3）構(gòu)造簡單施工方便；

（4）采用挖孔樁基礎時，由于樁的配筋減少使總造價不增加；采用其它基礎時總造價增加較少。

試點建筑研究成果在1997年經(jīng)楊玉成、梁發(fā)云與省內(nèi)專家組成的鑒定委員會鑒定，認為該試驗建筑可達到相當于6一7度地震不壞，7度強地震時，滑動層剛開始動作，9～10度地震時下倒塌。這是一項防止房屋倒塌、減輕地震災難的有效的創(chuàng)新途徑。用石墨作分隔層材料建成六層住宅在國內(nèi)、國際上屬首創(chuàng)。

3滑移減震建筑在市場中經(jīng)過檢驗得到房產(chǎn)育及用戶歡迎

（1）同行專家認可——技術上過硬；

（2）政府部門支持——適合我國、我省情況；

（3）符合市場法則一一房產(chǎn)商能掙錢；用戶歡迎。

滑移減震建筑技術就是闖過以上三關于1998年進入遼寧市場，并獲得了成功。

3.1同行專家認可

研究項目及試驗性建筑的兩次鑒定會文件及有關于中、外重要學術會議及國內(nèi)重要刊物均表明該項成果的學術水平是高的，獲得了同行專家的認可與好評。

3.2政府部門支持

滑移減震研究項目經(jīng)1990年至1995年近5年等停后，在全國橡膠墊隔震技術發(fā)展的形勢促進與1995年初日本阪神地震震災的推動下，我于1995年5月給原遼寧省省長聞世震寫了一封信，呼吁”我省應加快新型建筑隔震技術的發(fā)展”省長很重視批示支持，省建設了廳長也批示支持，隨之擬定了推廣規(guī)劃，并具體落實到遼寧省建設事業(yè)“九五”科技成果重點推廣項目和2010年科技成果轉(zhuǎn)化規(guī)劃綱要中。這就為項目的應用獲得了可靠的紅頭文件。

3.3符合市場法則

因為地震預告不準，而按預告劃分的烈度設計抗震建筑，其安全性不高的現(xiàn)實不但科技人員明白，一般百姓亦理解。因此1997年夏季在遼寧省錦州市，1998年春季在丹東市當有地震傳言時、百姓就人心慌慌，盡力想法躲避。錦州屬下的凌海市與丹東屬下的東港市有的房產(chǎn)公司抓住百姓的怕震心態(tài)，建了一些現(xiàn)澆樓板的磚混住宅，造價增加40一50元／m2，但有購房自的百姓還是爭先選購了此種住宅。

滑移減震建筑技術就是在這種百姓對現(xiàn)有抗震建筑心有余悸，并且自己有了購房權，可以購買優(yōu)質(zhì)優(yōu)價房的形勢下于1998年走進市場的、在東港市及海城市推廣了約六萬平方米，當年建成3萬平方米。經(jīng)幾棟樓的施工實踐，采用滑移減震技術后，房屋價格僅增加12一20元／m2，每戶也只增加1000多元。因此滑移減震建筑深受房產(chǎn)商與用戶歡迎。

在1998年12月初在東港市召開的”遼寧省滑移減震建筑現(xiàn)場技術交流會”上，省建設廳領導認為滑移減震技術應成為建筑業(yè)的新增長點。目前政府與群眾積極性均很高：領導重視、地方支持、專家認可與有震情百性需要，因此這項技術已經(jīng)開始成熟，可以走向市場，經(jīng)濟實用性較高。房建公司的經(jīng)理認為這項技術施工方便，造價增加較少，耐震概念易懂，滑移減震建筑技術是加快住宅業(yè)更新?lián)Q代，使之更好地為人民免災造福。