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【摘 要】 结构抗震概念设计是学设计过程中一项非常重要的学问，它能够帮助人们在学习在和实践中建立正确的概念，让人学会用自己的思维和判断力，能够全面正确的把握整体性能。使我们能够在结构设计中，更加合理的确定总体布局，使结构更加安全更加处于良好的状态。本文对建筑结构抗震概念设计进行了分析。
【关键词】 建筑结构；抗震概念设计
一、建筑结构抗震的概念设计重要性
1、地震及其地面运动的不稳定性
我国当代的科学技术水平受到限制，抗震计算的依据很难确定，地震发生时，地震波根据震源传到地球表面，经过岩石的折射，在土层中进行非线性传播，这个非线性传播是非常复杂、多变的过程，造成地面的运动的不稳定。如美国一位学者曾经研究Elcentro台站上发生的15次地震记录之后指出，不同的震源所造成地震的加速度的差别很大。近些年来，我国发生的大地震，大多数已经超过了原定的设防强烈度，不同程度的造成了社会经济的影响和损失。如1966年3月22日在河北邢台发生的地震，高达10级；1967年7月26日在广东阳江发生的地震，高达8级；1976年7月28日在河北唐山发生得地震，高达11级。所以，设计者如果单单是根据设防烈度来进行建筑结构的抗震设计计算是很难确保人们的居住安全的。
2、地震时地面运动的复杂性
地震发生时，地面运动一般分解为6个自由度，但是世界上到目前为止还没有记载最简单的地面运动记录。地震对建筑结构的破坏并没有记载，对于复杂的地表运动分量很少人会掌握。在目前的抗震计算中，只是根据最简单的水平和竖向方向进行计算，它与复杂的地表运动的作用有所差距。在地震发生时，不同地表运动可能会造成建筑结构的破坏的复杂性没人掌握。
3、抗震计算对反映建筑结构破坏的复杂过程
在发生地震时，建筑结构的破坏是一个不断地在变化、改动、非线性的复杂过程，只要有结构和构件出现的裂缝的现象及其损害的程度的非线性变化，在建筑结構薄弱层容易出现变形或者转移而造成的建筑结构上的强度和内力的分布结构。不同构件的空间的作用和填充墙和其他的结构构件都会产生影响。现在的抗震计算理论和相关的计算程序这些影响都被忽略，造成某些建筑结构抗震计算分析的结果和实际的反差很大。综上所述，可以看出根据抗震的计算结果来完成建筑结构抗震概念的设计是片面的，可能还会不安全。只有建立正确的建筑结构的抗震概念设计并且和抗震计算相结合来完成，才会使建筑结构具有一定可靠的抗震能力。
二、影响建筑物结构抗震设计的不确定因素
1、地面运动不确定性
众所周知，在地震时地面运动是多维的，地震动的各个分量对建筑物都起破坏作用。历次地震中强震仪已经多次记录到地面运动的三个正交平动分量，即一个竖向分量和两个水平分量，此外还有地面运动的转动分量。
2、结构分析影响
在地震概念设计中影响结构动力特性和动力反应的因素有很多，如质量分布的不确定性；基础与上部结构的协同作用；节点的非刚性转动；偏心、扭转及效应；柱轴向变形。考虑或不考虑节点非刚性转动的影响程度可达5～10%；考虑柱轴向变形，自振周期可能加长15%，加速度反应可能降低8%；考虑效应可能增加位移10%。
3、材料的影响
混凝土的弹性模量随着时间及应变程度而改变。随着时间的增长，混凝土的弹性模量比施工完成后可能降低50%，在应变增大的情况下还可能继续降低，这意味着自振周期可能增长25%，减小加速度反应10%。
4、阻尼的变化
钢筋混凝土结构阻尼比一般为5%，但当受震松动以后阻尼比可达20-30%，自振周期差异达50%左右。如某项工程中一般阻尼比为10%，但是当收到松动后阻尼比就变成25%，此时的自振周期就为65%。
5、基础沉降差异的影响
基础差异沉降的影响。按一般荷载设计的框架结构，当地震影响系数采用0.10，基础差异沉降1cm可能造成设计弯矩72%的误差，而这种误差在设计中一般未予考虑。
6、地基承载力
地基承载力。考虑地震的偶然性以及短期突然加载的影响，在计算地震对地基的影响时，地耐力取值往往提高33-50%，这些数值都是人为估计，从而也带来设计上的差异。
三、结构抗震设计的原则
1、选择抗震有利的地段
从一开始选址工作就该选择那些对于抗震有利的地段，要尽量避开那些抗震不利的地段，避不开的时侯要采取一些有效措施来确保地基稳定性；在任何情况下都不能考虑抗震危险的地段进行建造建筑物，从而避免滑坡、泥石流、滚石等对建筑物的破坏。
2、规则性的建筑
在建筑方案设计阶段就该尽力采用规则性建筑方案，就是建筑平面、立面应规则、简单且对称、结构侧向刚度和材料强度与质量的分布均匀、连续，没有突变，因为不规则的建筑物在水平的地震作用之下能够产生扭转的振动，进而被破坏。
3、合理的结构体系
一个合理的结构体系，应首先明确计算简图与合理而简洁的荷载传播途径，对不规则的建筑，应该采用空间的计算模型来计算地震的级别力度，进行影响的考虑，使体系更加接近实际的工况。在选择结构受力体系时要选用现浇式的结构体系，多层砌体的房屋中要优先选用承重横墙的结构体系，在抗震墙体系的房屋中首先要选用混凝土抗震墙。对形状比较复杂的那些建筑，需要进行较合理的抗震缝设计，将上部的结构分切成彼此独立又相对规则的一些单元。在同一个结构单元中不应使用混合受力体系。
4、计算结果校核
一般而言，在结构设计当中，一般采用结构设计软件对抗震数据进行分析，这就要求设计人员对所用结构设计软件的适用范围、技术条件和计算模型等都有比较深刻的认识与充分的掌握，对所有计算的结果，应该经过认真的分析与校核，只有经过分析、判断，确定结果合理、有效之后，才能够用于工程实际。 四、建筑结构抗震概念设计方法
1、选择合理的场地
在进行建筑物场地选择时，首先要遵守场地选择的原则，挑选对建筑抗震有利的地段，尽可能避开对建筑抗震不利的地段；任何情况下均不得在抗震危险地段上，建造可能引起人员伤亡或较大经济损失的建筑物，避开抗震危险地段，选择好的抗震场地。
建筑物抗震危险地段一般是指地震时可能发生崩塌、滑坡、地陷、地裂、泥石流等地段，以及震中烈度为Ⅷ度以上的发震断裂带在地震时可能发生地表错位的地段。
发震断层：在过去3.5万年以内曾活动过一次，或在5万年内活动过两次的地质构造上的断层。
非发震断层：与当地的地震活动性没有成因上联系的一般断层，在地震时一般不会发生新的错动，并且地下采空区属于危险地段。
不利于抗震的地段：地形上是指条状突出的山嘴，孤立的山包和山梁的顶部，高差较大的台地边缘，非岩质的陡坡，河岸和边坡的边缘；从土质上是指软弱土、以液化土，故河道、断层破碎带、暗埋塘滨沟谷或半挖半填地基等，以及在平面分布上成因、岩性、状态明显不均匀的地段。
对于上述不利地段，应提出避开要求；当无法避开时，应采取有效措施。而选择有利于抗震的场地一般是指位于开阔平坦地带的坚硬场地土或密实均匀中硬场地土。在选择高层建筑的场地时，应尽量建在基岩或薄土层上，或应建在具有较大“平均剪切波速”的坚硬场地土上，以减少输入建筑物的地震能量，从根本上减轻地震对建筑物的破坏作用。
2、建筑的平立面布置
一幢房屋的动力性能基本上取决于它的建筑布局和结构布置。建筑的平、立面布置宜规则、对称，质量和刚度变化均匀，避免楼层错层，因为对称的结构容易估计其地震时的反应，容易采取构造措施和进行细部处理。地震区的高层建筑，平面以方形、矩形、圆形为好；正六边形、正八边形、椭圆形、扇形也可以；不宜采用有较长翼缘的L形、T形、U形、H形、Y形等平面形状，同时也要注意不规则的平面类型布局和建筑物的立面布置，在地震区高层建筑的立面应采用矩形、梯形、三角形等均匀变化的几何形状，尽量避免带有突然变化的阶梯形立面。
3、结构选型与结构布置
结构材料的选择要从抗震角度考虑，作为一种好的结构材料，其结构材料应具备：延性系数高（如钢结构）；强度，重力比值大（如轻质高强材料）；匀质性好；正交各向同性（变形相同）；构件的连接具有整体性、连续性和较好的延性；并能发挥材料的全部强度。
现在建筑物一般采用混凝土结构，应为其具有现场浇筑，整体性好、就地取材、造价较低、有较好的抗侧移刚度和保护非结构构件以及良好的设计可保证结构的延性等优点，但是其在周期性往复荷载作用下，刚度因裂缝而降低；构件开裂处钢筋的塑性拉伸，使裂缝不能闭合；在低往复荷载下，杆件塑性铰区混凝土产生反向裂缝导致混凝土破碎，产生永久性的剪切滑移。因此正确认识建筑物抗震机构，才能确保建筑物的稳定性。
4、确保结构的整体性
建筑物的结构应具有连续性，因此采用现浇钢筋混凝土结构，其整体性和连续性较好，薄弱部位——施工缝；半预制钢筋混凝土结构应将预制楼板端部做成齿槽状，将少数肋伸入混凝土墙内，保证整体性。
5、刚度、承载力和延性的匹配
建筑并不是愈刚愈好，二者应相互匹配，刚度、承载力要与延性相匹配。
1）钢筋混凝土剪力墙体系就是适应这一观念而设计的，其特点为抗侧移刚度大，自振周期较短，地震作用较大；若增加墙厚和数量、减小横墙间距，则刚度增加，但地震反应加大。
2）框架一剪力墙结构可能会因承载力不足而破坏，其自振周期的大小決定于抗震墙的数量。数量少而薄，刚度低，周期就长，地震剪力就小，但抗侧移能力也低。
3）就是刚性与延性这对于有框架和抗震墙或由框架和支撑组成的双重体系中，框架刚度小，承担的地震剪力小，而弹性极限变形大；墙体或竖向支承刚度大，承担的地震剪力大，而弹性极限变形小；在往复地震动的作用下，墙体和支承由于弹性变形能力差而出现裂缝、杆件屈曲，水平抗力降低，而此时的结构层间位移角远小于框架的弹性极限变形值，框架的水平抗力未得到发挥；由于体系中各抗侧力构件的刚度与延性的不匹配，造成各构件不能同步协调地发挥水平抗力，出现先后破坏的各个击破情况。
五、结束语
由于地震发生的随机性，因此为了尽量减少地震对人类生存环境的巨大破坏性，这就要求建筑结构的工程师们根据抗震的规则并且运用好建筑结构抗震概念的设计，做到结构功能和外部的条件保持一致，更好的对建筑结构的抗震设计进行解决处理，利用定量的计算方法对建筑进行抗震的数据分析。笔者衷心希望，以上关于对建筑结构抗震的概念设计探究能够被相关负责人合理的吸收和采纳，进而更好的提高我国建筑工程的质量，保障人民群众的生命和财产安全。
参考文献：
[1]付向红.建筑结构抗震概念设计[J].住宅科技，2007，07：31-34.
[2]张大伟，郭立英，于学智.建筑结构抗震设计中的概念设计[J].山西建筑，2008，13：77-78.
[3]鹿钊恺.建筑结构抗震概念设计初探[J].建材世界，2010，05：40-42.
【关键词】 建筑结构；抗震概念设计
一、建筑结构抗震的概念设计重要性
1、地震及其地面运动的不稳定性
我国当代的科学技术水平受到限制，抗震计算的依据很难确定，地震发生时，地震波根据震源传到地球表面，经过岩石的折射，在土层中进行非线性传播，这个非线性传播是非常复杂、多变的过程，造成地面的运动的不稳定。如美国一位学者曾经研究Elcentro台站上发生的15次地震记录之后指出，不同的震源所造成地震的加速度的差别很大。近些年来，我国发生的大地震，大多数已经超过了原定的设防强烈度，不同程度的造成了社会经济的影响和损失。如1966年3月22日在河北邢台发生的地震，高达10级；1967年7月26日在广东阳江发生的地震，高达8级；1976年7月28日在河北唐山发生得地震，高达11级。所以，设计者如果单单是根据设防烈度来进行建筑结构的抗震设计计算是很难确保人们的居住安全的。
2、地震时地面运动的复杂性
地震发生时，地面运动一般分解为6个自由度，但是世界上到目前为止还没有记载最简单的地面运动记录。地震对建筑结构的破坏并没有记载，对于复杂的地表运动分量很少人会掌握。在目前的抗震计算中，只是根据最简单的水平和竖向方向进行计算，它与复杂的地表运动的作用有所差距。在地震发生时，不同地表运动可能会造成建筑结构的破坏的复杂性没人掌握。
3、抗震计算对反映建筑结构破坏的复杂过程
在发生地震时，建筑结构的破坏是一个不断地在变化、改动、非线性的复杂过程，只要有结构和构件出现的裂缝的现象及其损害的程度的非线性变化，在建筑结構薄弱层容易出现变形或者转移而造成的建筑结构上的强度和内力的分布结构。不同构件的空间的作用和填充墙和其他的结构构件都会产生影响。现在的抗震计算理论和相关的计算程序这些影响都被忽略，造成某些建筑结构抗震计算分析的结果和实际的反差很大。综上所述，可以看出根据抗震的计算结果来完成建筑结构抗震概念的设计是片面的，可能还会不安全。只有建立正确的建筑结构的抗震概念设计并且和抗震计算相结合来完成，才会使建筑结构具有一定可靠的抗震能力。
二、影响建筑物结构抗震设计的不确定因素
1、地面运动不确定性
众所周知，在地震时地面运动是多维的，地震动的各个分量对建筑物都起破坏作用。历次地震中强震仪已经多次记录到地面运动的三个正交平动分量，即一个竖向分量和两个水平分量，此外还有地面运动的转动分量。
2、结构分析影响
在地震概念设计中影响结构动力特性和动力反应的因素有很多，如质量分布的不确定性；基础与上部结构的协同作用；节点的非刚性转动；偏心、扭转及效应；柱轴向变形。考虑或不考虑节点非刚性转动的影响程度可达5～10%；考虑柱轴向变形，自振周期可能加长15%，加速度反应可能降低8%；考虑效应可能增加位移10%。
3、材料的影响
混凝土的弹性模量随着时间及应变程度而改变。随着时间的增长，混凝土的弹性模量比施工完成后可能降低50%，在应变增大的情况下还可能继续降低，这意味着自振周期可能增长25%，减小加速度反应10%。
4、阻尼的变化
钢筋混凝土结构阻尼比一般为5%，但当受震松动以后阻尼比可达20-30%，自振周期差异达50%左右。如某项工程中一般阻尼比为10%，但是当收到松动后阻尼比就变成25%，此时的自振周期就为65%。
5、基础沉降差异的影响
基础差异沉降的影响。按一般荷载设计的框架结构，当地震影响系数采用0.10，基础差异沉降1cm可能造成设计弯矩72%的误差，而这种误差在设计中一般未予考虑。
6、地基承载力
地基承载力。考虑地震的偶然性以及短期突然加载的影响，在计算地震对地基的影响时，地耐力取值往往提高33-50%，这些数值都是人为估计，从而也带来设计上的差异。
三、结构抗震设计的原则
1、选择抗震有利的地段
从一开始选址工作就该选择那些对于抗震有利的地段，要尽量避开那些抗震不利的地段，避不开的时侯要采取一些有效措施来确保地基稳定性；在任何情况下都不能考虑抗震危险的地段进行建造建筑物，从而避免滑坡、泥石流、滚石等对建筑物的破坏。
2、规则性的建筑
在建筑方案设计阶段就该尽力采用规则性建筑方案，就是建筑平面、立面应规则、简单且对称、结构侧向刚度和材料强度与质量的分布均匀、连续，没有突变，因为不规则的建筑物在水平的地震作用之下能够产生扭转的振动，进而被破坏。
3、合理的结构体系
一个合理的结构体系，应首先明确计算简图与合理而简洁的荷载传播途径，对不规则的建筑，应该采用空间的计算模型来计算地震的级别力度，进行影响的考虑，使体系更加接近实际的工况。在选择结构受力体系时要选用现浇式的结构体系，多层砌体的房屋中要优先选用承重横墙的结构体系，在抗震墙体系的房屋中首先要选用混凝土抗震墙。对形状比较复杂的那些建筑，需要进行较合理的抗震缝设计，将上部的结构分切成彼此独立又相对规则的一些单元。在同一个结构单元中不应使用混合受力体系。
4、计算结果校核
一般而言，在结构设计当中，一般采用结构设计软件对抗震数据进行分析，这就要求设计人员对所用结构设计软件的适用范围、技术条件和计算模型等都有比较深刻的认识与充分的掌握，对所有计算的结果，应该经过认真的分析与校核，只有经过分析、判断，确定结果合理、有效之后，才能够用于工程实际。 四、建筑结构抗震概念设计方法
1、选择合理的场地
在进行建筑物场地选择时，首先要遵守场地选择的原则，挑选对建筑抗震有利的地段，尽可能避开对建筑抗震不利的地段；任何情况下均不得在抗震危险地段上，建造可能引起人员伤亡或较大经济损失的建筑物，避开抗震危险地段，选择好的抗震场地。
建筑物抗震危险地段一般是指地震时可能发生崩塌、滑坡、地陷、地裂、泥石流等地段，以及震中烈度为Ⅷ度以上的发震断裂带在地震时可能发生地表错位的地段。
发震断层：在过去3.5万年以内曾活动过一次，或在5万年内活动过两次的地质构造上的断层。
非发震断层：与当地的地震活动性没有成因上联系的一般断层，在地震时一般不会发生新的错动，并且地下采空区属于危险地段。
不利于抗震的地段：地形上是指条状突出的山嘴，孤立的山包和山梁的顶部，高差较大的台地边缘，非岩质的陡坡，河岸和边坡的边缘；从土质上是指软弱土、以液化土，故河道、断层破碎带、暗埋塘滨沟谷或半挖半填地基等，以及在平面分布上成因、岩性、状态明显不均匀的地段。
对于上述不利地段，应提出避开要求；当无法避开时，应采取有效措施。而选择有利于抗震的场地一般是指位于开阔平坦地带的坚硬场地土或密实均匀中硬场地土。在选择高层建筑的场地时，应尽量建在基岩或薄土层上，或应建在具有较大“平均剪切波速”的坚硬场地土上，以减少输入建筑物的地震能量，从根本上减轻地震对建筑物的破坏作用。
2、建筑的平立面布置
一幢房屋的动力性能基本上取决于它的建筑布局和结构布置。建筑的平、立面布置宜规则、对称，质量和刚度变化均匀，避免楼层错层，因为对称的结构容易估计其地震时的反应，容易采取构造措施和进行细部处理。地震区的高层建筑，平面以方形、矩形、圆形为好；正六边形、正八边形、椭圆形、扇形也可以；不宜采用有较长翼缘的L形、T形、U形、H形、Y形等平面形状，同时也要注意不规则的平面类型布局和建筑物的立面布置，在地震区高层建筑的立面应采用矩形、梯形、三角形等均匀变化的几何形状，尽量避免带有突然变化的阶梯形立面。
3、结构选型与结构布置
结构材料的选择要从抗震角度考虑，作为一种好的结构材料，其结构材料应具备：延性系数高（如钢结构）；强度，重力比值大（如轻质高强材料）；匀质性好；正交各向同性（变形相同）；构件的连接具有整体性、连续性和较好的延性；并能发挥材料的全部强度。
现在建筑物一般采用混凝土结构，应为其具有现场浇筑，整体性好、就地取材、造价较低、有较好的抗侧移刚度和保护非结构构件以及良好的设计可保证结构的延性等优点，但是其在周期性往复荷载作用下，刚度因裂缝而降低；构件开裂处钢筋的塑性拉伸，使裂缝不能闭合；在低往复荷载下，杆件塑性铰区混凝土产生反向裂缝导致混凝土破碎，产生永久性的剪切滑移。因此正确认识建筑物抗震机构，才能确保建筑物的稳定性。
4、确保结构的整体性
建筑物的结构应具有连续性，因此采用现浇钢筋混凝土结构，其整体性和连续性较好，薄弱部位——施工缝；半预制钢筋混凝土结构应将预制楼板端部做成齿槽状，将少数肋伸入混凝土墙内，保证整体性。
5、刚度、承载力和延性的匹配
建筑并不是愈刚愈好，二者应相互匹配，刚度、承载力要与延性相匹配。
1）钢筋混凝土剪力墙体系就是适应这一观念而设计的，其特点为抗侧移刚度大，自振周期较短，地震作用较大；若增加墙厚和数量、减小横墙间距，则刚度增加，但地震反应加大。
2）框架一剪力墙结构可能会因承载力不足而破坏，其自振周期的大小決定于抗震墙的数量。数量少而薄，刚度低，周期就长，地震剪力就小，但抗侧移能力也低。
3）就是刚性与延性这对于有框架和抗震墙或由框架和支撑组成的双重体系中，框架刚度小，承担的地震剪力小，而弹性极限变形大；墙体或竖向支承刚度大，承担的地震剪力大，而弹性极限变形小；在往复地震动的作用下，墙体和支承由于弹性变形能力差而出现裂缝、杆件屈曲，水平抗力降低，而此时的结构层间位移角远小于框架的弹性极限变形值，框架的水平抗力未得到发挥；由于体系中各抗侧力构件的刚度与延性的不匹配，造成各构件不能同步协调地发挥水平抗力，出现先后破坏的各个击破情况。
五、结束语
由于地震发生的随机性，因此为了尽量减少地震对人类生存环境的巨大破坏性，这就要求建筑结构的工程师们根据抗震的规则并且运用好建筑结构抗震概念的设计，做到结构功能和外部的条件保持一致，更好的对建筑结构的抗震设计进行解决处理，利用定量的计算方法对建筑进行抗震的数据分析。笔者衷心希望，以上关于对建筑结构抗震的概念设计探究能够被相关负责人合理的吸收和采纳，进而更好的提高我国建筑工程的质量，保障人民群众的生命和财产安全。
参考文献：
[1]付向红.建筑结构抗震概念设计[J].住宅科技，2007，07：31-34.
[2]张大伟，郭立英，于学智.建筑结构抗震设计中的概念设计[J].山西建筑，2008，13：77-78.
[3]鹿钊恺.建筑结构抗震概念设计初探[J].建材世界，2010，05：40-42.