淺談建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計方法

1、淺談建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計方法周偕賢廣東省輕紡建筑設(shè)計院510080摘要：我國處于環(huán)太平洋地震帶，近年來地震災(zāi)害給我國人民的生命財產(chǎn)造成了巨大的損失。我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的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)計內(nèi)容，介紹底部剪力法、振型分解反應(yīng)譜法時程分析法的主要計算方法和步驟，并提出抗震構(gòu)造要求，供建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員參考。關(guān)鍵詞：抗震概念設(shè)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(shè)計“建筑抗震概念設(shè)計”是對建筑結(jié)構(gòu)總體進(jìn)行布置并確定各個細(xì)部構(gòu)造的過程，它是根據(jù)地震災(zāi)害以及工程經(jīng)驗等所形成的基本設(shè)計思想和設(shè)計原則。地震動是一種隨饑振動，具有復(fù)雜性和不確定性，因此，抗震問題不能完全依賴計算結(jié)果。而是應(yīng)該立足于T程抗震基本理論和長期下程抗震經(jīng)驗總結(jié)的工程抗震基本概念來優(yōu)化設(shè)計?？拐鸶拍钤O(shè)計主要有如下幾點(diǎn)：(一)盡量避開對建筑抗震不利自強(qiáng)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(zhì)量、對稱、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算簡圖；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)致整個體系喪失對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)生過大的甥性變形集中或應(yīng)力集中；對可能出現(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)計的主要原則是在總體上把握抗震設(shè)計，對由于地震作用及結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的復(fù)雜性而造成抗震計算不準(zhǔn)確的不足進(jìn)行彌補(bǔ)。同時還應(yīng)當(dāng)明確指出，強(qiáng)調(diào)抗震概念設(shè)計雖然重要，并不是不重視“數(shù)值計算”設(shè)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(jié)果更能準(zhǔn)確反映地震時結(jié)構(gòu)反應(yīng)的實際情況。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、來確定水平地震作用?！督ㄖ拐鹪O(shè)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(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。采用底部剪力法來確定結(jié)構(gòu)地震效應(yīng)的計算步驟是：(1)可采用經(jīng)驗公式、能量法、頂點(diǎn)位移法等來定結(jié)構(gòu)的基本周期；(2)據(jù)場地的基奉烈度、近震或遠(yuǎn)震、場地類別、結(jié)構(gòu)基本周期得出地震影響系數(shù)；(3)計算出結(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，計算出各屋蓋或樓層高度處的水平地震作用；(5)計算結(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)的計算方法通常采用振犁分解原理來解決。它考慮結(jié)構(gòu)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(jié)果；而且計算過程簡單，因而成為當(dāng)前計算較復(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)來描述，xO)=∑緲ek即：川(扣1，∞，n)由于這些振型構(gòu)成了n個獨(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個獨(dú)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(yīng)譜，分別計算出相應(yīng)于各個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)譜法計算步驟(1)據(jù)結(jié)構(gòu)的動力特性，選擇合理的力學(xué)模型以及相應(yīng)的多質(zhì)點(diǎn)系或多層剛片系計算簡圖；(2)立無阻尼多質(zhì)點(diǎn)體系的自由振動方程，即【m]／x／區(qū)M一(3)形成多質(zhì)點(diǎn)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(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)和場地類別，查反應(yīng)

9、譜，得相應(yīng)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(zhì)點(diǎn)的地震作用聰，即R=ar』XG(7)分別計算出前若干個振型的結(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，雖然能夠同時考慮結(jié)構(gòu)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(diào)查

10、表明，有砦按反應(yīng)譜理論設(shè)計的結(jié)構(gòu)，在未超過設(shè)防烈度的地震中。也遭受到了嚴(yán)重的破壞，這充分說明r持時要素在設(shè)計中應(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。因其周期、阻尼、振型等動力特性的改變，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(jié)構(gòu)

11、及其構(gòu)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(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中更加真實地描述結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)，校對補(bǔ)充反應(yīng)譜分析的誤差與不足。在地震反應(yīng)方程中，地面振動加速度是復(fù)雜的隨機(jī)函數(shù)，同時在萬方數(shù)據(jù)論土建工程預(yù)算審計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)合作者的工程實例，首先對中國土建工程預(yù)算審計常用方法及現(xiàn)存的主要問題提出相應(yīng)的強(qiáng)化措施；其次介紹我國建筑

12、工程結(jié)算及目前存在的主要問題。并提出相應(yīng)的控制措施。關(guān)鍵詞：土建工程預(yù)算審計；建筑工程結(jié)算；工程預(yù)算管理1引言對土建工程預(yù)算進(jìn)行審計是施丁單位為了更合理地規(guī)劃工程造價所進(jìn)行的重要工作。土建T程預(yù)算審計需要采取有針對性的審核方法，因為施工預(yù)算審計的對象、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)算不僅對控制工程造價有積極的作用，對抑制T程結(jié)算中的高估現(xiàn)象、規(guī)范建筑市場、保證工程結(jié)算準(zhǔn)確、提高建設(shè)項目的審

13、計質(zhì)量和覆蓋范圍等都有一定的積極作用。2土建工程預(yù)算審計常用方法實際工程中，針對確定的工程其土建工程預(yù)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(yù)算中的各數(shù)據(jù)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(jié)構(gòu)形式、用途和地區(qū)等都不同的工料消耗及T

14、程造價指標(biāo)，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(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)對審核對象進(jìn)行對比分析。例如，在做。r程造價的控制時總結(jié)r如下一些經(jīng)驗：房地產(chǎn)項目同一個組團(tuán)設(shè)計的圖紙戶型、建筑結(jié)構(gòu)基本類似在基礎(chǔ)沒有出現(xiàn)特殊地質(zhì)的情況下一般造價也應(yīng)相似。因此在做預(yù)算或結(jié)算時應(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)同一個組團(tuán)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(jīng)驗數(shù)據(jù)。(3)重點(diǎn)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(yù)算中的重點(diǎn)。(4)全面審核法。這種方法實質(zhì)上是重復(fù)勞動，缺點(diǎn)是工作量大。優(yōu)點(diǎn)是審核的預(yù)算差錯比較少，全面、細(xì)致，質(zhì)量比較高。它適用于工程內(nèi)容比較簡單的項目、投資不多的項目、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審查法它與編制施工圖預(yù)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(shè)單佗常常采用這

16、種方法。3我國土建工程預(yù)算審計存在的主要問題我國土建工程預(yù)算審計工作中存在的問題主要有以下幾點(diǎn)：(1)T程預(yù)算管理的專業(yè)意識欠缺『2】。管理意識薄弱，難以對預(yù)算項目進(jìn)行必要的調(diào)研論證，預(yù)算編制部fJ調(diào)動各個職能部門積極參與預(yù)算是比較困難的平實較少關(guān)注預(yù)算的執(zhí)行情況，在編制預(yù)算時，預(yù)算管理部門編制預(yù)算純粹為獲取預(yù)算結(jié)果，存在不切實際和不科學(xué)的問題，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)算僅僅看作是財務(wù)部門的

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

18、的經(jīng)驗最重要，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，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)整底部內(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、計原則，增大地震作用組合后的剪力設(shè)計值。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)計的方法和粱相似，框架柱也要采用增大剪力設(shè)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(yīng)再繼續(xù)放大?？拐饦?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，近年來國內(nèi)外隔震減震設(shè)計也成為抗震設(shè)計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。我國的《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》對此也有根關(guān)的規(guī)定。結(jié)語：建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)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(jié)構(gòu)設(shè)計，抗震設(shè)計始終貫穿了整個過程?？拐鹪O(shè)計是衡量建筑物的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計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)計方法，是非常重要的，針對不同的建筑、不問的情況應(yīng)區(qū)別對待

21、，以尋找出最合理的抗震設(shè)計，有效地控制地震對社會所帶來的巨大經(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(shè)計規(guī)范理解與應(yīng)用【Ml中國建筑工業(yè)出版社。加觀作者簡介：周偕賢，