地下結構抗震設計標準
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地下結構抗震設計標準范文第1篇
Abstract: In recent decades, underground structures in urban construction, transportation, defense engineering, hydraulic engineering and other fields has been more widely used. In this paper, underground seismic studies surveyed in detail, and its future development were discussed.
Keywords: underground structure, status, prospects
中圖分類號：TU93文獻標識碼：A
1．引言
在我國，隨著城市化水平的快速提高，城市人口、城市規模和生態環境面臨著巨大的壓力，而地下空間的開發和利用正是緩解地上空間各種壓力的直接而有效的途徑。目前全世界高烈度地震區內的城市地鐵等地下結構大規模建設是在近20多年內才出現的，大多數還沒有經過強地震的檢驗，因此災難性的震害記錄不多。1995年日本阪神大地震中，神戶市地鐵車站及區間隧道遭到嚴重破壞，世界各國學者對地下鐵道遭受震害問題給予了極大的重視，使地下結構抗震研究出現前所未有的熱潮，成為地震工程界重要的研究方向。
2． 應對地震的兩種途徑
縱觀人類的建筑歷史,人類應對地震對建筑物破壞的措施主要通過兩種途徑來解決,即: (1)通過減小地震動的輸入來控制地震動對建筑物的影響,使這種影響被控制在建筑物能夠承受的范圍之內;(2)通過改變建筑物本身的性能來適應或應對地震動,來減小地震動對建筑物的影響,使建筑物能夠承受這種影響。該分類是從施力體和受力體的角度來闡述,如果從建筑物采用剛性應對和延性適應的角度定義,這兩種途徑也可以這樣表述: (1)通過加強建筑物本身的強度來抵抗地震對建筑物的影響,從而使這種影響被控制在建筑物能夠承受的范圍之內; (2)通過采取適當的措施來提高建筑物對地震動所產生影響的適應能力,使建筑物能夠承受該影響。這兩種途徑是通常所說的抗震和減震。無論是采取哪種措施,其最終目的是使地震動對建筑物使用功能的影響達到最小。
3．地下結構減震措施
在結構動力學的范疇里,“隔振”是指隔離振動,而“隔震”是指隔離地震。從以上定義可知,“隔震”是“隔振”的一個特定內容。“減振”控制是指對振動進行抑制,盡量減少有害的振動;“減震”控制是指對地震的振動進行抑制,盡量減少振動對建筑物的有害影響。這樣就可以很容易地理解減震實際上屬于隔振的范疇。隔振可以分成兩類:一類是用隔振器將振動著的振源與地基隔開,以減少動力的傳遞;另一類是用隔振器將需要保護的設備與振動著的地基隔離開。前者稱為主動隔振,后者稱為被動隔振。在這里所指的地下結構減震主要是指被動隔振。在實際工程中,主要采用三種措施進行減震。
1加固圍巖，通過對圍巖進行注漿,使圍巖剛度相對于襯砌剛度發生變化,從而使襯砌在地震中的響應減小,這是減震的主要途徑之一。
2改變地下結構本身性能。該方法主要是通過改變地下結構剛度、質量、強度、阻尼等動力特性來減輕地震對地下結構的影響。這種方法主要有以下幾種措施可以采納。(1) 減輕地下結構的整體質量。(2) 利用柔性管片接頭和采用鋼筋混凝土材料等措施,增加地下結構的延性和阻尼。(3) 改善結構的形狀,盡量使結構形狀圓順,避免尖角,或采用抗震縫、仰拱等構造措施。
3設置減震系統。從廣義上講,這種減震技術屬于結構控制技術的范疇。所謂的結構控制,即減震系統,就是對結構本體施加控制機構,由控制機構與結構共同承受地震作用,以協調和減輕結構的地震反應。結構控制可分為主動控制、被動控制、半主動控制和混合控制等幾種。對于地面的高聳結構,結構控制已經得到了應用,尤其在多震的日本應用較多,并且取得了實際的效果。而在目前的地下結構工程中,結構控制幾乎沒有得到大范圍的應用。單純設置減震層的情況,只是在考慮爆炸沖擊荷載的軍事工程項目中得到了實際應用。
4 。目前國內外抗震、減震研究方法
地下結構的抗震理論是隨著地上結構抗震理論的發展而發展的。20世紀50代以前，地下結構的抗震設計是以靜力理論為基礎計算地下結構的地震作用。20世紀60年代初，前蘇聯學者將彈性力學理論用于地下結構，以此求解均勻介質中地下結構的應力應變狀態。60年代末，美國舊金山海灣地區在建設速地鐵運輸系統(BART)時，對地鐵地下結構的抗震進行了深入的研究，提出了地下結構并不抵御慣性力而是具有吸收強加變形的延性，同時不喪失其承受靜荷載能力的設計思想，并以此為基礎提出了抗震設計標準。70年代，日本學者基于地震觀測資料，提出了反應位移法、應變傳遞法、地基抗力法等實用計算方法，使地下隧道和成層地基的抗震研究獲得重大進展。此后眾多學者又進行了詳細研究，并提出了一系列實用的抗震分析方法。
研究地下結構抗震性能的主要途徑有：原型觀測、模型試驗和數值模擬。目前還無法采用單一手段完全實現對地下結構動力反應全面而真實的解釋和模擬，一般通過原型觀測和模型試驗來部分地或定性地再現實際現象、解釋物理機制、推斷變化過程、總結特性規律和分析災變后果；在此基礎上建立合理地能夠反映實際動力相互作用規律的數理分析模型，發展相應的數值分析方法；再通過模型試驗和原型觀測結果加以驗證。然后對不同抗震設計方案進行計算分析，盡可能地再現和模擬結構的實際動力反應，研究其抗震性能，提出相應的抗震對策。這是研究和評價地下結構抗震性能的較為合理有效的途徑 。
美國、日本等國家都曾經對地鐵等地下結構的抗震設計理論進行研究，提出了一些實用的抗震設計方法與抗震設計規范，但我國在這一領域的研究相對滯后。迄今為止，我國還沒有獨立的地下結構抗震設計規范，《地下鐵道設計規范》(GB50157—92)和《地鐵設計規范》(GB50157—2003)對地鐵的抗震設計都只給出了極為籠統的規定，其原因主要是研究工作開展不夠，基礎資料積累不足，對地下結構災害性動力反應和抗震設計方法缺乏系統研究。長期以來，地鐵結構的抗震設計基本是參照《鐵路工程抗震設計規范》(GBJ111—87)中有關隧道部分的條文和《建筑抗震設計規范》(GBJ11—89，GB50011—2001)，采用地震系數法進行的，但地震系數法用于地下結構抗震計算時具有明顯的缺陷 。因此，對地鐵等地下結構抗震性能與破壞機理進行系統深入的研究對我國來說是一個現實而又迫切的問題 。劉晶波曾指出我國地鐵等地下結構抗震分析與設計中存在的5個迫切需要解決的關鍵問題，在過去的幾年中，我國學者對地鐵等地下結構的抗震問題進行了一系列研究，提到的部分關鍵問題方面已取得了一定的研究成果 ，但仍然需要在理論分析、數值模擬和模型試驗等方面開展更為深入細致的研究工作，系統地研究地鐵車站等地下結構的地震反應與破壞災變機理，以求在地下結構抗震研究方法與基礎理論方面有更多實質性的突破。
5． 需要解決的問題及展望
目前我國在地下結構抗震分析與破壞災變機理研究中仍然存在諸多問題需要解決，其中需要進一步深入研究的關鍵問題主要體現在以下幾個方面。
(1) 通過對地下結構破壞特征的分析可知,地下結構在地震過程中的破壞主要受地震位移場的控制,而與加速度場的關系不明顯。所以應盡快修訂《鐵路抗震設計規范》中有關隧道抗震部分的條文。該規范采用地震系數法來進行設計,對隧道采取抗震措施,但該分析方法并不符合隧道等地下結構的實際受力機理,需要從圍巖變形和位移的角度去分析地下結構,才更加符合實際情況。考慮到目前設計單位現狀,在修改規范時可以使兩種方法暫時并存一段時間。
(2) 結構模型實驗是分析地下結構對地震反應的一種很好的研究方法,但需要對實驗模型動力相似率,以及模擬半無限地基輻射阻尼等問題加強研究,才能更好地發揮模型實驗的作用。另外,還需要加強地震觀測技術的研究和資金投入,并建立詳細的數據庫,才能使這一直觀的測量數據發揮其最大的作用。
(3) 理論研究是對工程實踐經驗的抽象和提升。目前的地下結構抗震減震措施僅僅停留在工程經驗階段,需要加大力度進行理論研究工作。尤其需要對以下的研究工作重點展開:
①高烈度地震區隧道抗震與減震措施的耦合技術研究。
②高烈度地震區隧道洞口結構抗減震技術,以及不同地震烈度下的設防長度、基礎處理技術和減震層參數等方面的研究。
③減震機理與隨機響應分析及動力可靠度相互關系的研究。
(4) 注意隔震機構在大變形和后屈曲條件下的潛力、性態和必要的保護措施，進一步提高已有的橡膠支座等的各項性能指標，完善質量保證體系；
(5) 利用現代化的通訊技術、計算機技術和智能材料等，開發具有自適應能力的智能型隔震系統
參考文獻
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地下結構抗震設計標準范文第2篇
關鍵詞：建筑結構；抗震；設計；理論；措施
中圖分類號：TU2文獻標識碼： A
基于性能的結構抗震設計是近年來才提出的，其設計標準為“小震不壞、中震可修、大震不倒”，是目前各國采用最多的抗震設計思想。通過這種方法對建筑抗震設計進行優化，可以有效的減少因地震災害造成的傷亡事故，因此，該設計理念在今后將會有更加廣闊的發展前景。
一、基于性能特性研究的抗震設計理論概述
1、基于性能的結構抗震設計含義
采用合理的抗震性能目標和適應性結構抗震措施對建筑結構進行優化，使建筑結構在各種級別地震的作用下所形成的最終的破壞程度達到相應的結構設計要求，通過對工程項目進行生命周期的費用效率分析，選擇并確定一種安全可靠且符合經濟合理化的優化平衡。從簡單的含義上看，就是利用性能標準選擇結構措施，并使之符合使用標準和經濟標準。
2、基于性能的抗震理論特征
基于性能的抗震設計理論實際上是一種在對地震災害分析和對現行的抗震設計理論的反思的基礎上產生的，此理論的設計理念和方法與傳統的設計不同，但是其設計的依據卻蘊含來了現有的設計理論和經驗，具體的特征如下：
1）支持采用多級設防的目標，基于性能抗震設計理論提出了多級目標設計的理念，此種分級方式即考慮到了生命安全也從經濟性上考慮，最大限度的降低業主和社會的損失，保證在其可承受的范圍內，以此為基礎更加注重非結構件和內部設施的保護，將經濟效益的機制引入到了設計中，利用經濟決策方式通過進行費用效率分析，在可靠和經濟之間需求平衡，以確定最佳的抗震方案，達到優化設計的目的。
2）擴展空間，體現設計的個性化。設計人員就可以在此性能目標的基礎上選擇設計方法，采用相應的構造措施，而此種設計更加的靈活，對調的設計積極性和新材料、新技術、新工藝等的應用打開了方便之門，同時結構的抗震能力是在抗震性能的目標下形成的，也是的建筑的抗震能力可以預見。
3）設計方法多元化。目前基于性能的抗震理論還沒形成統一的研究方法，很多學者采用結構層間變形或者定點移位作為性能指標，其從傳統的以力學為基礎的設計轉變為以形變為基礎的設計，從彈性設計的方法轉變為彈塑性的設計方法，解決了傳統設計理論上的缺憾，盡可能的是的建筑結構的預期功能和實際地震中起到的功能相一致，以保證設計的有效性。
二、基于性能的抗震結構設計的內容
1、地震設防的水準設定
地震設防的標準是指設定未來可能作用在建筑上的地震等級和作用效果，美國工程師協會曾提出，基于結構性設計理論追求能控制結構所可能發生的各種地震破壞的水準，因此需要根據不同的重現期選擇可能發生的對應不同的地震動參數。結構損壞嚴重威脅生命安全，雖然損傷但沒有倒塌，經濟上的損失已經超過了業主可以接受的最大上限。
2、結構抗震的性能目標設定
從地震設防的角度看，規范提出的抗震目標實際上是最低的設防標準，而結構抗震設計則是根據業主需求采用的設防標準，其要高于規范設定的范圍。使用者可以根據自身的情況出發，設定一個合理的性能目標。為了方便結構設計，這些定性的性能指標最終將被量化，成為具體結構設計的重要參數依據。
3、基于性能的結構設計實施
此項內容就是要求將結構的性能要求轉化為合理的性能參數以此形成具體的指導設計的基礎性數據。為了達到這一目標，需要配合合理的處理和分析方法，將前面的目標轉化為與性能指標相關量化數據，使之作為指導設計的具體指標。
三、高層建筑結構基于性能的抗震設計
按照前面的理論分析的思路，下面就某個高層項目的性能抗震設計的過程進行例舉闡述，以說明在高層建筑中實施性能抗震結構設計的流程和措施。
1、工程基本情況
某城市的高層建筑，按照建筑的整體設計要求，工程項目地下結構為三層，地上為三層裙樓，主要塔樓設計為45層，從工程的高度超過了150m。項目的主體采用的是混凝土框架加核心筒的結構形式。按照業主的需要，建筑的設計使用年限為50年，整體鋼筋混凝土結構為二級，根據地域情況，此建筑為丙級，抗震設防為7。
2、對結構性能的目標選擇
通過對工程具體情況的分析，設計人員通過對工程的具體情況的把握，并與業主方進行了溝通，取得了一致意見，整體結構在震中出現的逐級的損壞，即整體結構都會出現不同程度的損壞，而大部分為輕微，部分出現中等損壞構件進入到屈服階段，出現裂縫，整個樓體的安全性降低，結構需要進行安全性的支護方可允許人員進出，如果恢復使用將需要進行大面積維修。
3、性能目標的實現措施
1）小震目標
工程在結構設計的過程中，設計人員通常采用的是計算機輔助設計，即利用軟件將性能目標和實際的結構的參數聯系起來，從而獲得可以指導工程建設的具體結構參數。在計算中主要遵循的是高層建筑結構空間的有限元分析和計算方法，利用三維建模的方式進行模擬分析，如表1所示，為具體的計算后的結構參數。同時在具體的模型仿真對比中，估算其經濟指標，使之滿足業主的經濟效益。表格中各種參數都達到比超過出了國標的要求。
2）中等地震的目標實現
結合前面的設計參數，對中等地震中所要達成的目標進行細化，并在基礎數據的基礎上對某些參數進行修正，使之到達設計的目標。根據目標要求，中震情況下，地震對結構件的影響使之超過了彈性變形范圍，結構的損壞將出現硬性的結構損傷，但是其范圍是可以修復，此時的重點就是通過結構的合理設計保護重點結構的安全，即舍棄某些結構件的完整，而保護主體框梁的安全。在此設計的思路上對整個設計的參數進行細部調整。對抗震承載力系數進行調整等，通過這些措施結構的初步設定參數得到必要的調整，使的滿足小震目標的某些參數提升達到中等地震的設防目標。
3）大震情況的目標實現
在設計中，與中震目標實現相似，在利用軟件進行分析和比對的時候，將其設定的范圍進一步擴大，模擬在罕見的高烈度地震的影響下結構所產生的應力改變和相互作用，實際上就是將結構所產生的水平和豎向位移設定為最大，并以此對結構參數進行調整，使之達到：結構不出現扭轉的效果；第一批塑性鉸出現在某些樓層的梁上；在水平應力的作用下底部的剪力墻再進入塑性變形，以此保證剪力墻為建筑的“脆弱”部位，消除地震的某些應力效應，而保證框架結構的安全，使之始終不能達到塑性階段。這樣將就可以是結構在大震中只出現剪力墻的損壞，而保證主體框架的安全，最終達到大震下的性能目標。
四、構造設計的措施
該項目中對剪力墻的設計采取了一些控制措施，如：剪力墻加強范圍進行了適當的擴大，向下和向上進行了必要的拓展，在地下一和地上一層的范圍內進行了剪力墻的增強，主要是增加了約束構件，控制其形變范圍。邊緣約束構件設計使得箍筋范圍符合國標要求，并增加了縱筋的配筋率，同時對剪力墻的控制達到其剪應力標準，構件的長度為剪力墻的25%，在強化區域采用箍筋和型鋼進行加固處理。
五、結束語
總之，在性能設計中核心的思路就是按照建筑的實際情況和客戶需求，并參考國標設定建筑的抗震設防的目標，并按照結構的性能特性計算出結構所需要的基本參數，以此獲得較好的抗震效果，同時結合經濟性指標是項目達到安全和經濟的雙贏。
參考文獻：
[1]閆旭梅.高層建筑結構抗震設計分析[J].科技傳播，2010（08）
地下結構抗震設計標準范文第3篇
關鍵詞：工民建；抗震設計；生命安全；施工質量
中圖分類號：S611文獻標識碼： A
引言
工業和民用建筑設計是一項十分復雜且重要的工作，設計工作包括很多方面，而抗震設計作為整個工民建結構設計中最重要的組成部分，其抗震設計工作水平和質量將直接影響著整個工民建工程的施工質量，關系著后期工程的抗震性能，甚至會對人們生命安全造成影響。
1、結構設計工作中的抗震問題
結構設計中存在諸多的安全隱患，場地類別設計、抗震類別設計選用不準確，都可能會導致整個設計結構的不準確。部分設計者為了保證建筑底層有較大的空間，減少了對抗震墻的設計，上層砌體部分的抗震墻與底部的抗震墻無法對齊，會直接導致結構體系的不合理。單跨框架屬于最簡單的建筑結構，具體是指一排梁兩根柱子的建筑形式，從單跨框架的設計角度看，也存在不合理的地方。單跨框架的應用可以實現樓道兩邊通風，并使其獲得較好的采光效果，如果再添加懸挑外廊，就可以方便居民進行多種多樣的戶外活動，但是，這種簡單的構建模式缺乏多道防線保護，存在的弊端較多，例如，如果其中1根柱子被破壞，整座建筑便會坍塌，所以，將單跨框架變成雙跨框架可以在一定程度上增強建筑的穩定性。此外，在現生活中，還存在柱子截面設計不合理的問題。部分建筑師認為，將建筑柱子截面設計得越小越好，但是，柱子截面設計得越小，建筑的鋼筋需求量便越大，軸壓就會過大，當發生地震時，橫梁就會被損壞，支撐的柱子就會倒塌。從地震頻發區看，多數民用建筑倒塌都是由于柱子截面過小引起的。此外，少數建筑用柱不僅截面小，而且進行箍筋的過程僅依賴4根鋼筋支撐，這種結構很難抵御強震攻擊，極容易引發樓毀人亡的悲劇。
2、做好設計工作的重要性
建筑結構設計的基本定義是設計師用梁板、柱、墻等建筑結構語言表達自己的設計理念。建筑結構設計包括地上結構設計和地下結構設計。民用建筑包括人們的居住空間和公共活動場所，按功能差異劃分，可將其分為公共建筑和居住建筑兩大類，其中包括住宅、大專院校教學樓、醫療用房、辦公用房、科研用房、商店、招待所和旅館等。民用建筑的結構直接影響著工程的質量，民用建筑的工程質量直接關系著人們的生命安全，因此，做好民用建筑結構的抗震設計工作，可以提高建筑物的抗震能力，減少不必要的財產損失和人身傷害。
3、工民建結構中的抗震設計方法
3.1以結構中的基本構造為依據
通常我們如果以鋼筋混凝土框架作為建筑主要的結構，那么對工民建結構進行設計時，就需要充分的考慮影響鋼筋混凝土的構建因素，如鋼筋截面尺寸大小、最小配筋率等，通過對這些進行充分的計算，從而對抗震性能進行有效的設計。大多數情況下，如果我們選擇對房屋高度、樓層以及整個建筑的高度進行限制的構造方法，這種方法一般用于對工民建筑的磚混結構構造的設計。另外，設計工民建筑的橫縱墻結構時，通常情況下主要針對鋼筋混凝土的構造柱以及防震縫進行設置。隨著我國經濟的發展，建筑行業的發展也日益迅速，建筑行業中建筑結構抗震設計規范得到不斷的完善，例如建筑屋頂的電梯、樓構造的設計等。
3.2以工民建筑規劃和場地為依據
為了提高工民建的抗震水平很多開發商在建筑的前提是對建筑場地進行較為科學準確的測定和選擇。抗震層對于建筑物未來的穩定性具有十分重要的作用。同時在建設的過程中，工民建的外部情況與其他建筑物質之間物理空間關系也應該進行綜合的考慮，例如鄰棟樓之間的距離、建筑物的外觀等等都十分重要。同時在設計的前期，應該考慮到建筑物上部位移的特點、位移的性能等等方面。我們知道建筑物的使用周期較長，所以在設計的過程中，在建筑能夠移動的范圍內不能有其他物體成為障礙物。所設計的入出口等等要保證在出現地震時的絕對安全。
3.3以建筑結構性能目標為依據
工民結構的抗震設計主要的目的就是在遇到地震時，能夠有效的保證建筑物的安全。因此，建筑物結構抗震設計需要考慮的設計標準是遵循建筑區域內可能出現的大地震烈度機構性。抗震性能指標是以建筑物受到地震影響時其內部結構和外部結構不會受到破壞。同時，還要保證建筑結構中沒有抗震性能的結構以及建筑物結構的重要基礎部位也具有較強的抗震能力。除了對建筑物抗震性能的考慮之外，我們還要充分考慮建筑物的抗風性能。在大風或者臺風的影響下，建筑物的結構會發生水平振動從而導致建筑物安全性能的降低，同時還會影響建筑物本身的抗震構造的耐久性。因此，建筑物抗震設計的要求得到滿足就需要將建筑結構的性能指標達到制定的標準。
3.4建筑結構材料的選取
建筑結構材料的好壞決定著建筑在地震發生時的安全性。很多在地震中破壞嚴重的建筑物在很大程度上是因為存在“豆腐渣”工程，這種偷工減料的建筑物很難經受住地震的考驗。所以在建筑物的設計中，首先要選用優質的建筑材料，其次要選用合適的建筑材料。在選擇建筑鋼筋時，一定要盡量選擇那些具有較高韌性的材料。對于在垂直方向受力的鋼筋，要采用熱軋鋼筋，以HRB400級和HRB335級為標準，對于箍筋，則是以HRB335、HRB400和HPB235級熱軋鋼筋為佳。在選取建筑結構材料過程中，一定要時時考慮材料抗震方面的性能，當然，在建筑過程中，建筑成本、造價控制也是建筑企業必須要考慮的問題，因此，在對建筑結構材料選取的過程中，一定要找到建筑成本與抗震新性能之間的點，兼顧二者，以期實現以最少的材料獲取最佳的抗震效果。例如，耗能構件的選用，以保證建筑物在遭受破壞后不至于坍塌；還有輕質材料的選用，在房屋的隔離墻等一些不用受力的建筑時可以應用，因為材料越輕，地震力的作用也就越小。
4、提高工民建筑工程杭震設計質量的有效措施
4.1恰當的建筑場地
地震的安全性評價工作主要是通過對相關的防震減災法充分的分析之后，發現需要可能發生嚴重次生災害且重大的建筑工程進行評價，并且按照地震安全性評價結果對抗震設防標準要求進行設置，嚴格按照設置的標準要求進行建筑物的抗震設防工作。建筑物的抗震設防分類主要分為四類: 甲、乙、丙、丁，甲類主要是指容易發生次生災害且重大的建筑物，是最重要的。所以在選擇建筑物場地時，地理位置主要選擇能夠有效降低地震影響且不容易為建筑物帶來不利影響的地方。針對有些地基較弱、能夠液化的建筑，要加強對其防震性能的設置，避免建筑物出現傾斜、倒塌的現象。
4.2明確規定建筑結構抗震等級
鋼筋混凝土建筑的抗震等級應符合相關建筑計算和構造的設計要求，抗震等級的設定應根據地震烈度、結構類型和建筑高度來確定。任何黏土磚和天然石砌體的建筑是不存在抗震抵御能力的，地震襲來后，這種堆積墻體極容易坍塌，就算不會坍塌，毀損程度也十分嚴重。為了防止發生嚴重的災害，應合理使用圈梁和構造柱。
4.3選擇科學、合理的結構形式
近些年，隨著科學技術的發展，建筑施工的材料和建筑的結構特點也開始呈現多樣化的特點。現階段主要使用的結構包括鋼筋混凝土結構、鋼結構、磚混結構以及鋼筋與混凝土互相結合的結構。在實際選擇中，由于地域不同和設防烈度等不同因素的影響也會對建筑結構的選擇產生一定的影響。所以在設計抗震方案的過程中，應該選擇科學合理的結構形式。對于以上幾種結構形式而言，鋼筋混凝土具有一定的優越性，它具有較強的柔韌性，在承受高壓的條件下變形能力較強，是現階段使用較為廣泛的一種結構形式。但是實際操作的過程中，也應該結合建筑的時期情況進行綜合的考量。我們知道隨著房屋層數的不斷增加，在發生地震的時候所能造成的水平位移也不斷增大。建筑的內部結構也會發生一定的變化，所以在設計的過程中，應該給予較多的考量和關注。
4.4加強抗震設計的質量
地震發生時，對建筑物產生的破壞作用是非常大的，因此加強對工民建筑結構中的抗震設計是十分重要的。我國的建筑行業雖然發展的較為迅速，但是相應的關鍵性技術水平還相對較低，尤其是建筑結構的整體設計水平，由此導致了沒有科學合理的建設方案以及結構設計方案，從而導致了建筑工程的成本費用、重量等方面顯著的提高，同時還降低了建筑物的抗震性能。因此，為了提高工民建筑結構設計的合理性，首先要嚴格遵循科學合理的抗震理論知識以及設計原則。然后結合建筑物本身的特點以及性能，充分考慮建筑物的建筑環境以及結構形式，促進建筑結構自身的安全性和可靠性。例如，在進行結構設計時，要將結構構件的承載力、耗能力以及剛度和延伸性進行充分的考慮，使建筑物的結構設計擁有較強的承載能力、剛度，同時還要具備較強的延性性能。
4.5恰當處理結構荷載
設計人員將抗震理念應用到結構設計中，要同時保證建筑結構設計的優化及建筑對震害的有效抵抗，就應當合理地提升柱、剪、節點、壓力中心等位置的強度，并適當地消弱梁、彎、桿件、拉力中心等部位的強度。具體來講，設計人員要使柱端比梁端承受的實際承載力高，桿件具有的抗剪力比抗彎力高，避免節點早于構件被破壞，保證桿件破壞時，受壓區域的混凝土承載力要高于受拉區域的鋼筋承載力。
結束語
工民建筑的抗震設計是判斷整個建筑質量的重要依據，也是保證人們安全生活的重要保障，甚至可以在一定程度上，對于整個社會的穩定都具有一定的影響。。所以在抗震設計的過程中，首先我們應該認識到抗震意識應該成為建筑設計的重要理念之一，并且在設計的過程中，對于該理念進行嚴格的執行和操控。本文論述了傳統工民建抗震的方法，并且在實際實踐中提出了自己的建議，旨在希望可以提高建筑自身的安全性，使建筑行業朝著更加健康安全穩定的方向發展。
參考文獻
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地下結構抗震設計標準范文第4篇
筆者設計的合肥一處超限高層（高度超限）已通過超限審查，并完成施工.由此對超限高層的抗震評審工作有了一定的認識和了解。本文以該工程抗震專向審批設計為例，淺述超限高層抗震專項設計的步驟和原理。
【關鍵詞】 超限高層；結構分析；彈性時程分析；構造措施
一、項目工程概況
本項目位于合肥市，地上共47層，高174.1m，標準層均為3.6m，地下設2層整體地下室，用作車庫和設備用房。總建筑面積約8.8萬m2。結構屬性為B級高度高層結構。安全等級為二級；結構耐火等級為一級；結構設計使用年限為50年。擬采用人工挖孔樁地基，筏型基礎；上部采用現澆鋼筋混凝土框架核心筒結構體系（局部采用鋼骨混凝土梁、柱）。
圖1 結構模型軸測圖
圖2 標準層結構平面圖
二、進行超限高層抗震專向審查的必要性
超限高層建筑不同于一般建筑，由于建筑本身一般體量大，功能復雜，社會和經濟地位比較重要，對于抗震設防的要求有更加嚴格的要求。建設部在2002年就了111號令《超限高層建筑工程抗震設防管理規定》，明確了在各省、自治區、直轄市對此類工程管理，應由相應省級建設行政主管部門負責。并規定若在抗震設防區內要進行超限高層建筑工程建設時，建設單位應在初步設計階段向當地省級建設行政主管部門提出專項報告。尤其是經歷了這次汶川地震后，我們更加深刻地認識到抗震設防是關系到生命的重要工作，必須加以重視。在結構設計理論上，基于以下幾點原因也應對超限高層進行抗震專項審查。
首先，我們現在設計高層建筑的規范與抗震分析方法，都是建立在目前的科學技術水平之上的。規范中所推薦的反應譜法與時程分析法等并不完滿，它們都采用了一系列假定。特別是反應譜法，它把一高層建筑假定為一個質量串，認為它們的重心都在一條垂線上，而且它對地震三要素：峰值加速度、頻譜組成與持續時間，只考慮了峰值加速度，頻譜組成僅近似地考慮了振型耦合，對持續時間根本不考慮，而這對結構輸入地震能的大小是十分關鍵的。
其次，我們選用的結構類型都有一定的適用范圍，超過這個范圍，我們采取的構造措施會缺乏實踐的經驗，而且會給經濟性、技術合理性、可行性帶來大問題，因此對各種類型的結構，規范都限定了它的適用高度，如果設計人員一味要超過某種結構的限值高度，就會帶來技術上的可行性與可靠性問題，并且還會帶來經濟性問題。如果A級高層建筑超過了限值高度，那么就要按B級高度的高層建筑進行設計，其實質即是要提高其結構的抗震等級。
再次，對高寬比的控制，主要是為了保證結構的整體穩定性，并對總剛度、承載能力、經濟合理性進行宏觀控制，使主結構受力合理均衡、易滿足變位條件，以保證正常的使用與降低造價。
由于以上原因，在超限高層結構設計的首要工作就是抗震的專項審批，通過多種模型的結構計算和專家的經驗判斷，確保建筑結構抗震設計的可行性。
三、建筑結構布置和選型
（一）結構布置
主樓采用混凝土框架-核芯筒結構體系。塔樓平面為50.0m×50.0m矩形，柱網尺寸為6.3m，9m，兩向均為5跨。一個正方形筒體構成的核芯筒位于長向的第2和第4跨，這樣的芯筒布置可使主樓平面內剛度分布均勻，受力合力。墻厚由650～300mm，外框柱尺寸為1.0m×1.0m，以上則減小為0.8m×0.8m。豎向構件的混凝土標號由C60逐漸過渡為C40。
（二）水平抗側力體系
主塔樓的核芯筒和外框柱共同抵抗水平地震作用和風荷載作用，其中核芯筒承擔了大部分的水平剪力和傾覆力矩。
由于主塔樓呈正方形平面布置，結構體型合理的協調其兩個方向的剛度，使結構主體在兩個方向具有形同的抗側剛度，有利于抗震。
（三）豎向承重體系
主塔樓的框架柱、剪力墻均上下連續貫通，一直延伸到基礎。
主塔樓采用現澆混凝土樓板。
四、建筑超限情況的判別
本工程建筑高度173米，超過了“A級高度鋼筋混凝土高層建筑的最大適用高度”，但未超過“B級高度鋼筋混凝土高層建筑的最大適用高度”。
建筑高寬比為3.5，滿足B級高度鋼筋混凝土高層建筑適用的最大高寬比的要求。
本建筑平面為正方形，無平面凹凸和樓板大開洞，層高均勻豎向構件連續，平面和豎向規則，結構的側向剛度均勻變化，屬于抗震規則建筑。
平面內質量分布和抗側力構件的布置均勻對稱，分析結果表明，局部樓層扭轉位移比均〈1.4，結構扭轉規則。
五、針對超限情況的結構概念設計和相應措施
超高層辦公樓結構高度173米，長寬均為50.0m。無平面凹凸和樓板大開洞，平面和豎向規則，結構的側向剛度均勻變化。采用鋼筋混凝土框架—核心筒結構承重體系，滿足“B級高度鋼筋混凝土高層建筑的最大適用高度”。框架抗震等級為一級，剪力墻（筒體）抗震等級為一級。建筑高寬比為3.5，滿足最大高寬比的要求。為了減小鋼筋混凝土框架柱斷面，增加建筑使用面積和建筑凈高，本工程43樓以下采用由混凝土包裹型鋼做成的鋼骨混凝土柱，44層以上采用普通鋼筋混凝土柱.對于平面中樓板開洞處及局部凹進處，洞口周邊樓板局部加厚，雙層雙向配筋，并適當加大配筋率以減小樓板開裂.嚴格控制底層柱和墻的軸壓比。
六、結構分析的主要結果匯總及比較
（一）計算軟件
（二）主要計算參數
1、結構分析模型層數：結構建模包括主體樓層和機房。地下室頂層作為結構的嵌固端。
2、抗震設防7度，設計基本地震加速度值為0.15g，設計地震分組為第一組（Tg=0.35s），場地類別II類，阻尼比5%，周期折減系數0.80，計算雙向地震扭轉效應并考慮偶然偏心。
3、振型組合方法CQC，計算振型數21個，以考慮高階振型的影響。振型參與有效質量系數>90%。
4、多遇地震作用下彈性時程分析，加速度時程最大值為55gal。
（三）反應譜法主要計算結果
1、結構動力特性
結構前6階模態的振動周期如表7所示。前3階振型示意圖見圖3。從表1可見，不同程序的計算結果非常接近，第一階模態為Y向平動，第二階模態為X向平動，第三階模態為扭轉振型，扭轉周期與第一階平動周期的之比定義為結構的“扭轉/平動周期比”。扭轉/平動周期比
圖3 結構前3階振型示意圖
2、層間位移角和位移比
反應譜法計算得到的結構最大位移響應列于表2，SATWE分析采剛性板假定。ETABS采用分塊剛性板模型計算結構響應。
3、框架承擔的傾覆彎矩的百分比
SATWE 1層 X向10.88% Y向11.83%
39層 X向20.33% Y向21.41%
ETABS的計算結果框架承擔的地震傾覆彎矩百分比均小于50%。
4、結構整體穩定驗算結果SATWE
X向剛重比 EJd/GH**2= 3.83
Y向剛重比 EJd/GH**2=3.44
該結構剛重比EJd/GH**2大于1.4，能夠通過高規（5.4.4）的整體穩定驗算
該結構剛重比EJd/GH**2大于2.7，可以不考慮重力二階效應
（四）彈性時程分析主要計算結果
彈性時程分析選用III類場地上的兩條天然地震波――TR2TG035波和TR3TG035波，以及一條人工地震波，特征周期均為0.35s。由計算可知，兩個方向的基底剪力，三條波的計算結果均小于反應譜分析的結果，但各條波的基底剪力均不小于CQC方法的65%，三條波的平均值不小于CQC方法的80%，滿足規范要求。時程分析法的計算結果與反應譜法計算結果基本吻合，符合設計標準的有關要求。
（五）計算結果分析
a.振型分析
兩個程序都顯示了第一、二振型以平動為主，最大扭轉振型為第三陣型。
SATWE、ETABS計算的周期比均小于0.85。
b.有效質量分析
有效質量系數均大于90%，說明所取得計算振型個數以滿足計算要求。
c.位移分析
層間位移均能滿足規范要求，樓層彈性扭轉位移比均小于1.4。
d.基底剪重比
基底剪重比均大于規范要求值。
f.樓層層間抗側力結構的受剪承載力
樓層層間抗側力結構的受剪承載力均不小于上一層受剪承載力的75%。
g.彈性時程分析
通過彈性時程分析法計算結果，可以看出本結構整體剛度較好，位移均小于規范規定的1/800，位移比均小于1.4。各條曲線反應值與CQC值比較接近，地震波選取合理，其他各項指標也均能滿足規范要求。
七、結構抗震性能的綜合評價
1.超限處理措施：
a.本建筑平面規則，通過合理的剪力墻布置，使結構的位移比和周期比均滿足規范要求，并采取提高筒體四角及墻體配筋率等構造措施以增強結構的抗扭轉性能。墻體和柱沿豎向漸收，以保證側向剛度均勻變化。
b.本結構筒體均設置框架柱，通過框架梁形成有效的抗側力體系。
c.為保證上部嵌固在地下室頂板，地下室墻體適當增厚，保證了地下室與地上一層的剪切剛度比〉2。
d.加強結構延性，尤其是連梁等耗能構件應加強其合理配筋的設計。對結構位移較大部位也應加強其構件的延性，以增加結構在地震下耗能能力，強剪弱彎，強柱弱梁，以及強節點滿足抗震設計的要求。
e.對底部軸力較大的框柱采用型鋼混凝土柱，控制軸壓比〈0.75，提高縱向配筋率，提高配箍率，以提高其強度和延性，對核心筒四角配筋都適當放大，提高核心筒的強度和延性。
f. 通過彈性動力時程分析找出薄弱部位，對此部分抗震承載力予以提高，并加強該層豎向構件配筋。采用SATWE、ETABS兩種軟件對比計算，以保證計算結果的可靠性和準確性。
g.對屋頂構架等非結構構件亦加強其抗震設計和構造措施，保證其安全、可靠。
2.綜合評價：
通過以上分析可知：雖然本建筑達到了B類高層建筑的高度限值，但通過合理的結構布置，加強的構造措施，有效增加了其抗震性能，電算結果均能滿足規范要求，本結構方案是合理可行的。
地下結構抗震設計標準范文第5篇
【關鍵詞】地下室工程，結構設計，設計優化
中圖分類號： S611 文獻標識碼： A 文章編號：
一、前言
隨著我國社會和經濟的迅速發展，我國地下室的建筑水平也有了很大的提高，地下工程在建筑工程中的作用也越來越重要。如果在建筑設計的過程中，對地下室結構設計中的問題不能進行解決，就會給建筑帶來很大的隱患。所以我們在地下室的工程結構設計中，要進行科學的研究和分析，只有這樣才能保證工程的安全、經濟。
二、地下室結構設計主要存在的問題及設計難點
1. 地下室結構設計主要存在的問題
地下室工程牽涉到的專業領域非常廣、專業知識相對復雜。在對建筑工程的地下室進行結構設計時，要綜合考慮到使用功能、防火功能、人防需要，還要顧及到管道、通風、攤水、采光等各個專業的相互聯系配合。對于擁有大底盤的建筑群體來說，一般來講，在塔樓部分的使用時期，基本不會發生抗浮問題。但是地下室以及裙房部位卻會有抗浮不能滿足實際要求的毛病。其設計上的主要問題表現在：
（一）結構平面的設計
（二）抗震設計
（三）地下室抗滲、抗浮設計
（四）地下室的結構超長
（五）外墻的結構設計
2.地下室結構設計難點概述
地下室工程對于具有大底盤地下室的高層建筑群體而言，塔樓部分一般在使用階段不會存在抗浮問題，但裙房及純地下室部分經常會有抗浮不滿足要求的問題。而且由于實際地下室抗浮設計中往往只考慮正常使用極限狀態，對施工過程和洪水期重視不足，因而也會造成施工過程中由于抗浮不夠而出現局部破壞，加上地下室防水工程是一項系統性工程，涉及設計、施工、材料選擇等諸多方面因素，因此造成了地下室結構設計難點繁多。
三、建筑工程地下室結構設計應當注重的問題分析
1.抗震設計
通常來講，地下室的抗震設計常遇到的問題有。一般來講地下室抗震設計中較為常見的問題為：在多層建筑中，地下室的埋深不夠。房屋的層數加上地下室在內已經達到八層，層數與高度都已經超過設計標準要求。地下室的頂板是上段結構嵌固。地下室的抗震等級應當和地上部分相同。若地上結構的抗震等級是二級，則地下部分的抗震等級也應當是二級。
2.抗滲抗浮設計
如果是在地下水位淺，或者在雨水相對較多的地區進行施工，那么，對于地下室層數為一到二層的建筑來講，常規都要考慮到使用階段的抗浮問題。純地下室的部位，以及裙房部位有可能存有抗滲抗浮不符合要求的情況出現。均對這種實際情況，應當采取下面的幾個措施來應對：
（一）在設計條件允許的前提下，盡可能地提高基坑底設計標高，這樣可以起到降低抗浮設防水位的目的。高層建筑基礎底板應當應用梁板筏板基礎或者是平板閥板基礎。
（二）倡導應用無梁樓蓋與寬扁梁。常規寬扁梁截面高在跨度的十六分之一和二十二分之一中間。寬扁梁可以有效降低地下部分高度。這樣，在降低抗浮水位上就占有一定的優勢。
（三）強化抗滲抗浮設計的另一個有效辦法是增大地下室自重。這個辦法大體有三種情況：其一是基板加載，其二是邊墻加載，其三是地下室的頂板加載。這種辦法的特點是設計與施工都相對簡單。但是不足之處在于當建筑物需要抵擋較大的浮力時，因為混凝士和相關的增重材料需求量太大，而使施工費用增加。
(四)設抗拔樁
此辦法是抗滲抗浮設計加很常用的方法之一。抗拔均一般情況都要嵌入到埋藏淺嵌入堅硬的基巖之內。因為受施工條件和造價因素的制約，抗拔樁入巖一般不深，這就需要施工過程中對樁端進行灌漿處理。若上覆土層厚度太大，抗拔樁進不到基巖處，那就需要在樁下部設擴大頭，提高抗拔樁的抗拔能力。
3.設計優化
結構優化設計是近年來隨著房地產市場的發展而日益得到重視的成本控制方法。由于地下室的造價高，對其進行結構優化設計顯得尤為重要，具有顯著的經濟效益和社會效益。地下室結構優化可從以下幾個方面來考慮。
（一）在滿足功能要求的前提下盡量抬高地下室和降低地下室層高（減少地下室埋置深度）
地下室層高小，地下室外墻高度小，地下室開挖深度小（節約土方開挖和外運），施工降水深度小，抗浮措施成本低，基坑支護成本低，縮短施工工期，節省綜合造價。
（二）合理確定抗浮設防水位
抗浮設防水位取得過高，為平衡設計浮力而采取抗浮措施，地下室底板及外墻截面或配筋增大，投資費用增加，造成浪費；抗浮設計水位取得過低，水位上升使結構產生過大內力，造成結構開裂、滲水，甚至失效浮起，建筑安全性得不到保障，同樣造成較大的經濟損失。
（三）樁基礎時應進行樁基優化
確定合理的單樁承載力；優化樁型、樁徑和樁長；采用試樁結果設計樁基礎；合理布樁；有條件時考慮樁同工作（承臺效應）。
（四）地下室底板結構優化
合理的基礎方案、底板厚度和計算模型；控制底板沉降位移差（可有效減小含鋼量）。
（五）地下室外墻結構優化
多層地下室時，宜分層變截面；具備雙向板支承條件時（扶壁柱厚度大于外墻厚度的2.5 倍或有與外墻垂直相交的鋼筋混凝土長內隔墻）宜按雙向板計算彎矩；可按考慮塑性變形內力重分布計算彎矩；根據計算和構造要求按實際支承情況不等量配筋（通長配筋加附加短筋）
（六）地下室頂板結構優化
合理的頂板樓蓋結構類型，考慮綜合造價（頂板結構造價和層高影響的造價）最經濟
（七）采用性價比高的高強度鋼筋
（八）合理的荷載取值。
四、地下室結構設計
1.地下室的基礎設計
在進行地下室基礎設計之前一定要做好工程地質的勘查工作，基礎設計可以采用預應力管樁基礎，為了能夠滿足沉降的要求，要加強巖層的承載能力，所以基于這一個要求，持力層應該要采用強風化巖和中風化巖層。
2.地下室頂板設計
如果有的地下室頂板有設置園林景觀的，覆土的厚度一定要建立在充分考慮設備管線高度和保護土層的基礎上，經過全面的考慮才對頂板上園林景觀覆土厚度和部分室內的覆土。
3.地下室的側壁設計
影響地下室側壁設計的因素有很多，例如結構自重、地面堆載及活載、防核爆等效靜荷載、側向土壓力、地下水壓力等各種因素。地下室的側壁由于情況比較特殊，會受到各種不同方向荷載的共同作用，受力情況比較復雜的情況下應該要對地下室側壁設計進行科學合理的簡化。
4.地下室底板設計
地下室底板的設計工作主要是以防滲和抗浮計算為主。地下室底板所處土層為淤泥及淤泥質土，承載力雖然比較低但是不能低于持力層，故地下室底板設計要按倒樓蓋設計，采用無梁樓蓋的方法計算，經計算地下室底板厚度要達到600 毫米。
在底板的設置上，一定要注意鋼筋配置的合理性。如果在底板上保持同一方向的鋼筋，一定要確保處于同一標高上面，但是不同方向的鋼筋并不需要放在同一個基礎面上，要過多不同方向的鋼筋處在同一個基礎面上，很容易會造成鋼筋保護層過大，導致底板窩頂情況的出現。
5. 地下室的抗浮驗算
最后需要注意的是進行地下室的抗浮驗算。在地下室的施工設計中應該要對地下室進行水壓的檢驗，測試其是否超過地下室部分的恒載。在驗算過程中選取的各種系數，恒載分項系數應該為0.9，水的分項系數應該為1.0。如果驗算出來的結果不能夠滿足地下室抗浮的需要，可以采用抗撥樁來抵抗地下室水的浮力。
六、結語
總之，工程的地下室結構設計涉及到了很多內容，影響因素也比較復雜。因此，設計人員必須要具有較高的專業知識和豐富的實踐經驗，在設計的過程中掌握工程要點，全面考慮，合理設計，只有這樣才能保證地下室的結構設計更加安全、適應。
參考文獻
[1]汪佐 建筑工程地下室結構設計分析與探討[J]中國民居2010(12)
[2]郭建華 淺析建筑工程地下室結構施工技術[J]中國城市建設理論研究2012(7)
