建筑結構抗震設計的案例
建筑結構抗震設計的核心：概念設計
建筑結構抗震設計包含了兩個設計范疇，即概念設計和參數設計。建筑結構抗震概念設計主要針對地震的不確定性和有限元分析的近似性，從概念上，特別是從結構總體上考慮抗震的工程決策；建筑結構的參數設計主要是采用二階段的抗震設計方法(地震作用計算、構件強度驗算和結構變形驗算等)實現三水準的抗震設防要求。
兩者是相輔相成的。作為一個正確的抗震設計，必須重視抗震概念設計，靈活而又合理地運用抗震設計思想，才能不致陷入盲目的計算工作。
1 結構概念設計的主要內容
01 合理的建筑體型和結構形體：
1）使風荷載效應最小；
2）使地震作用效應最小。
02 合理的結構選型：
1）應具有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑。
2）應避免因部分結構或構件破壞而導致整個結構喪失抗震能力或對重力荷載的承載能力。
3）應具備必要的抗震承載力，良好的變形能力和消耗地震能量的能力。
4）宜有多道抗震防線。
5）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，產生過大的應力集中或塑性變形集中。
展開 結構抗震概念設計的核心，你知道嗎？
建筑結構抗震設計包含了兩個設計范疇，即概念設計和參數設計。建筑結構抗震概念設計主要針對地震的不確定性和近似性，從概念上，特別是從結構總體上考慮抗震的工程決策；建筑結構的參數設計主要是采用二階段的抗震設計方法(地震作用計算、構件強度驗算和結構變形驗算等)實現三水準的抗震設防要求。
兩者是相輔相成的。作為一個正確的抗震設計，必須重視抗震概念設計，靈活而又合理地運用抗震設計思想，才能不致陷入盲目的計算工作。
1 場地與地基的概念設計
場地影響結構的地震反應，結構地震反應的大小決定了結構的震害。一般來說，在深厚的軟土層上，高層建筑的地震反應較為強烈；在淺薄的硬土層上，則自振周期較短的結構的地震反應較為強烈。因此，在設計軟土地基上的房屋時，要注意柔性結構的反應；反之，在設計硬土地基上的房屋時，要注意剛性結構的反應。
在地基和基礎設計中，要注意：同一結構單元不宜設置在性質截然不同的地基土上以及采用不同類型的基礎，地基有軟弱粘性土、液化土、新近填土或嚴重不均勻土層時，宜加強基礎的整體性和剛性
2 結構布置的概念設計
地震后的震害調查和理論分析證明，結構體型簡單，剛度中心和質量中心一致，沿平面、豎向的質量分布及剛度分布均勻的建筑物，有更好的抗震能力，震害小。
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由于結點受力復雜，目前美國的AASHTO規范，歐洲的Eurocode規范和我國的公路抗震設計規范對結點的設計和構造都沒有特別的規定。在橋梁抗震設計中除了要保證橋墩、橋梁有足夠的承載力和延性外，還要保證橋梁節點有足夠的承載力，避免節點過早破壞。即“強節點，弱構件”。
綜合起來，建筑結構抗震設計遵循如下原則：
強柱弱梁：要求同一結點柱端截面受彎承載力總和大于梁端受彎承載力總和；
強剪弱彎：控制截面的抗剪承載力大于抗彎承載力；
強結點弱構件：梁柱結點是保證結構整體性和關鍵部位，要保證結點有足夠的強度和剛性，建筑結構抗震的一般原則同樣適用于橋梁結構。
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《公路橋梁抗震設計細則》（JTGT B02-01-2008）
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結構選型與結構布置對建筑抗震的影響
一、結構材料的選擇
01單從抗震角度考慮，作為一種好的結構形式，應具備下列性能：
①延性系數高；
②“強度／重力”比值大；
③勻質性好；
④正交各向同性；
⑤構件的連接具有整體性、連續性和較好的延性，并能發揮材料的全部強度。
02結構形式依其抗震性能優劣而排列的順序是：
①鋼結構；
②型鋼混凝土結構；
③混凝土-鋼混合結構；
④現澆鋼筋混凝土結構；
⑤預應力混凝土結構；
⑥裝配式鋼筋混凝土結構；
⑦配筋砌體結構；
⑧砌體結構等。
03依據對抗震結構體系的一般要求，如何提高砌體結構的抗震能力？
二、抗震結構體系的確定
《抗震規范》關于抗震結構體系，有下列各項要求：
①應具有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑；
②宜有多道抗震防線，應避免因部分結構或構件破壞而導致整個體系喪失抗震能力或對重力的承載能力；
③應具備必要的強度，良好的變形能力和耗能能力；
④宜具有合理的剛度和強度分布，避免因局部削弱或突變形成薄弱部位，產生過大的應力集中或塑性變形集中；對可能出現的薄弱部位，應采取措施提高抗震能力。
抗震設計的4個準則：
-強度準則：保證不壞（小震）
-剛度準則：保證適用性（小震）
-能量準則：減小地震作用（大震）
-延性準則：增強抗倒塌能力（大震）
三、結構布置的一般原則
01平面布置力求對稱。
展開 結構選型與結構布置對建筑抗震的影響
注意上剛下柔的結構的處理
框支剪力墻、底部框架
應保證下部結構的抗側剛度不能小于上部抗側剛度的一定比例。
同一樓層的框架柱，應該具有大致相同的剛度、強度和延性
框架結構防止短柱的出現
四、必要時設置防震縫
當建筑的類型、體系、體型較復雜時，宜設置防震縫。要保證縫有足夠的寬度，用縫分割的單元為獨立的簡單結構單元。
（來源：筑龍結構設計）
ANSYS建筑專欄：建筑結構設計
任何建筑的結構完整性取決于其單獨部件的質量。不同部件的組合方式、材料的選擇以及建筑所在的獨特位置等因素，決定了建筑物在正常狀況或極端條件下的性能表現。土木工程師需要將這些知識融入到建筑物設計中，并且遵守日益嚴苛的安全和政府監管要求。與此同時，一般公眾也越來越關注和重視環保型設計。
ANSYS仿真軟件為設計者提供在虛擬環境中評估該領域中各參數影響。
通過多種參數的影響的可視化，工程師可以縮窄分析領域的范圍，節省相當多的工程花費，更快速推進到建設階段。
ANSYS軟件助力土木工程師開展多樣化的項目，例如高樓、橋梁、大壩、隧道、體育場等。通過在虛擬環境中進行創新性設計實驗，工程師和設計者可以有效分析安全性、強度、舒適度和環保等因素。
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鋼結構怎么進行抗震設計？
（2）、在抗震結構體系中，應使結構構件和連接部位具有良好的延性，避免脆性破壞，提高抗震結構的整體變形能力。因此，鋼結構構件應合理控制尺寸，防止局部失穩或整體失穩，如對梁翼緣和腹板的寬厚比和高厚比都作了明確規定。此外，還應加強各構件之間的連接，以保證結構的整體性，抗震支承系統應保證地震作用時結構的穩定。
（3）、對于女兒墻、圍護墻、雨篷、封墻等非結構構件，應使其與主體結構有可靠地連接和錨固，避免地震時倒塌傷人，產生附加震害；圍護墻、隔墻等與主體結構的連接，應避免設置不當而導致主體結構破壞；應避免吊頂塌落及懸吊較重的裝飾物墜落，不可避免時應采取可靠措施。
（4）、建筑物在強震作用下的表現，既是對抗震設計的檢驗，也是對施工質量的檢驗。施工質量的好壞，直接影響鋼結構房屋的抗震能力。因此，抗震結構對材料和施工質量的特別要求，應在設計文件上注明。建筑物的施工要特別注意符合圖紙上合理的抗震要求，注意材料選擇，確保施工質量。
隨著人們對地震的不斷認識，為防止出現嚴重的地震的嚴重災害，造成財產損失和生命傷亡。人們對高層鋼結構房屋的抗震要求不斷提高。本文闡明了設計人員進行高層鋼結構房屋抗震設計時，應首先從概念設計著手，制定比較合理的設計方案等，確保房屋抗震設防目標的實現。
展開 建筑結構設計和鋼結構軟件有哪些？
建筑結構設計軟件有哪些選用？
一、對于多高層結構的設計優先選擇PKPM、ETABS和MTS；另外也可以選擇SAP2000、MIDAS、STAAD PRO和ROBOT、3D3S；如果是計算分析，隨便選一個通用有限元軟件即可，強烈推薦ANSYS。
二、對于空間結構的設計優先選擇SAP2000、MIDAS、STAAD PRO和ROBOT；純計算分析強烈推薦ANSYS、MIDAS、SAP2000和NASTRAN；
三、對于索膜結構可以選擇ANSYS、EASY、FORTEN、3D3S。鑒于EASY、FORTEN一定要用正版，所以還是用ANSYS和3D3S比較現實。
四、對于動力彈塑性分析建議采用ABAQUS和LS-DYNA；另外也可以選用ETABS（多高層）、SAP2000、MIDAS（最近推出Building專門做動力彈塑性）。
五、節點細部分析，建議采用ANSYS、ABSQUS；也可以選用NASTRAN和MARC。
另外，對于一些特殊結構，考慮到可能會使用到簡單的二次開發，所以還是建議大家選ANSYS、ABAQUS等帶有編程語言的通用軟件。
鋼結構軟件有哪些？
目前美國市場的主流軟件有：STRAP、ROBOT、RISA、ETPAS、STAAD、GTSTRUL。這些軟件水平相對較高，喜歡用那個軟件全憑用戶自己的好惡和習慣。不過現在在歐美，STAAD已遠不如以前受追捧。輕鋼結構最好用PKPM，PKPM界面通俗易懂。其它鋼結構最好用3D3S，因為其建模方便。STRAP 是目前市面上功能最強且內容最豐富的結構分析系統之一。STRAP 采用類似CAD 的圖形界面輸入模型與荷載。鋼結構軟件建議使用浙江大學的mst。該軟件已經比較成熟，且操作比較直觀。
展開 結構工程師眼中的建筑結構融合設計（一）
總結一下，結構在建筑中表現的目標可以提煉為：美得有品味（能影響社會文化），如行云流水般輕盈、通透、靈動，簡無可減。
結構與建筑如何更好地融合
羅馬建筑師Vitruvius在公元前25年就提出一個好的結構設計要基于以下三個要素：Firmitas, Utilitas and Venustas，可以理解為安全性、功能性、美觀性。
后世的建筑師和結構工程師都是圍繞著這三個主題進行探索和實踐。
下圖中包含了產生優雅的外露結構的若干原則，這些原則都體現了美和優雅的元素，并且不是孤立的，而是作為一個整體。
這些原則大致可以歸納為以下幾個方面：
（1） 結構一般原則，包括安全性、可靠性、經濟性，施工便利性，滿足建筑基本功能等；
（2） 高效結構原則，包括明晰性（優先選擇力學概念簡單清晰的合理結構體系）、高效率（合理的結構即是將適宜的材料予以最大效能的利用）、創新性（實現明晰和高效率的途徑）等；
（3） 與建筑表現有關的原則，包括真實性（形式與結構在原則上和邏輯上相符）、有表現力、有美感等；
（4） 與整體考慮有關的原則，包括統一性（結構整體與細部的統一，結構與建筑功能的統一）、對社會和生態的影響、與環境相協調等。
接下來作者將從多個層次，分析結構與建筑融合設計的不同切入點。本文主要是從設計案例出發，歸納、借鑒。下一篇文章將以虹橋機場T1航站樓為例，介紹建筑結構融合設計在自己項目中的實踐。
傳承與發展，從經典項目中吸取更多的營養
經典項目隨著時間流逝逐漸沉淀為建筑文化，其中蘊含著豐富的語言，建筑結構融合設計更要從中吸取營養，實現傳承和發展。
展開 
抗震性高壓比例閥的結構設計有哪些特點？
高壓比例閥作為流體控制系統中的關鍵執行元件，性能直接影響整個系統的穩定性與安全性，特別是在地震多發區或高振動工況下（如海上平臺、軌道交通、重型機械等），對高壓比例閥的抗震性能提出了更高要求，作為全球領先的流體控制解決方案提供商，IMI Norgren（諾冠）憑借多年技術積累，開發出一系列具備優異抗震能力的高壓比例閥產品，那么這類抗震性高壓比例閥在結構設計上究竟有哪些獨特之處？
諾冠 IMI Norgren：https://www.norgren.com.cn/
高壓比例閥：https://www.norgren.com.cn/3698.html
整體剛性結構優化是抗震設計的基礎，IMI Norgren的高壓比例閥采用一體化閥體設計，減少外部連接件和焊縫數量，有效提升整體結構剛度，同時關鍵受力部位通過有限元分析（FEA）進行拓撲優化，在保證輕量化的同時增強抗振能力，避免因共振導致的疲勞失效。
內部運動部件的精密配合與阻尼設計十分重要，比例閥的核心在于閥芯與閥套之間的微米級配合間隙，為防止振動引起閥芯偏移或卡滯，諾冠采用高精度研磨工藝，并在閥芯兩端集成液壓阻尼腔或彈性緩沖結構，有效吸收高頻振動能量，確保在劇烈晃動中仍能保持穩定的比例控制特性。
密封系統強化也是抗震設計的關鍵環節，傳統O型圈在持續振動下易發生微動磨損甚至泄漏，IMI Norgren高壓比例閥采用多重密封結構，如組合式唇形密封+金屬擋圈設計，不僅耐高壓，還能在動態振動環境中維持長期密封可靠性，杜絕介質外泄風險。
此外電磁驅動組件的抗震加固同樣不可忽視，比例閥的電磁線圈和銜鐵組件在震動環境下容易松動或失磁，諾冠通過環氧樹脂灌封、磁路優化及非磁性緊固件固定等方式，大幅提升電磁系統的機械穩定性與抗沖擊能力。
展開 土木工程建筑結構設計問題及優化措施
1 土木工程建筑結構設計的主要內容
土木工程建筑結構的設計中應重點考慮以下兩方面內容。
（1） 專項設計項目及具體流程。結構、給排水、電氣等均是不容忽視的設計內容，在各專項設計中均要以安全可靠性和功能穩定性為基本目標，在此基礎上提高環保效益和經濟效益。為保證整體設計方案的可行性，需要按照方案的設計、結構的分析、構件的設計、圖紙的繪制等一系列流程有序展開設計工作。
（2） 結構設計要求。各結構構件均要具有足夠的承載能力，能夠在建筑使用過程中發揮出承載的作用，為滿足此方面的要求，在設計時需計算疲勞強度，保證該值的合理性。此外，建筑是集多部分結構于一體的完整體系，因此需要協調好結構間的關系，形成合適的結構組合方式，保證建筑的安全和質量。
2 土木工程建筑結構設計的主要問題
2.1 結構安全問題
在部分設計工作中，設計人員未考慮到結構安全層面的問題，或是企業為追求經濟效益而在施工期間隨意變更結構設計方案，由于缺乏可行性論證，容易出現設計方案無法順利應用的情況，除了影響建筑的安全性外，還容易增加建筑成本。
2.2 結構穩定性問題
隨著社會經濟的發展，加之土地資源的緊缺，現階段的建筑結構普遍采取的是高層形式，這對結構的穩定性提出了更高的要求。而部分設計人員未充分考慮到此方面的要求， 缺乏針對性的優化措施，從而出現結構的抗震性能不足等問題，在外部因素的促進作用下，容易發生結構失穩現象。
2.3 樓層平面剛度問題
建筑結構組成中，部分設計人員對結構概念的認識不充分，在樓層平面剛度布置的設計中未創建力學模型，導致分析的結果缺乏準確性。此外，還存在計算結果與標準值存在較大偏差的情況。
展開 建筑結構設計原則及要點分析
4、符合較大的經濟范圍
現在建筑結構的設計已經非常標準化了，所以也要符合較大的經濟范圍，例如：建筑結構中，梁的高度發生變化，那么梁的造價也會隨著發生變化，梁的造價和梁的高度之間屬于一種曲線關系，從數學的角度來看，曲線最平坦的部分就是其最小的造價取值。
5、抗震計算
在建筑結構設計中，驗算抗震的時候，不同的布置要決采用不同的理論進行計算，不能一概而論。
6、在進行抗震驗算的時候還要特別注意區分場地土的類別。如果是8度而且樓高超過5層的話，要盡量增加剪力墻，這樣可以很好的提高結構的抗震性。框架的梁和柱的混凝土等級最好是相差一級。
7、如果由于某些原因使建筑結構的梁或者過梁等截面比較大的話，應該對構件的最小配筋率進行驗算。
8、在建筑的框架結構中，因為電梯位置比較小，如果梯井使用混凝土結構墻的話，墻體的剛度就會很大，這樣如果其他地方沒有加剪力墻，就會對整體結構或者梯井產生不利的影響，所以電梯的井壁最好采用粘土磚進行砌筑，需要注意的是，不能使用磚墻做承重支撐。
結束語
建筑結構目前已經成為我們生活和生產的一個必需品，建筑結構的設計水平直接影響經濟的發展。而且，一旦建筑結構設計不合理，還會造成巨大的經濟損失，甚至會給人們的生命財產構成威脅。所以，做好建筑結構設計是非常重要的。
展開 ABAQUS土木仿真書籍推薦
一、 構件仿真（熱力耦合、擬靜力、屈曲、動力響應等）
（1）徐亞豐《高等土木工程結構（ABAQUS模擬實驗/實驗室模型實驗）》
這本書包含5個例子：
（a）碳纖維鋼骨-鋼管混凝土組合柱受力性能分析
（b）復式鋼管混凝土柱與鋼梁空間節點抗震性能分析
（c）L形鋼管混凝土芯柱溫度場及耐火性能分析
（d）爆炸荷載作用下T形鋼管混凝土芯柱動力響應模擬
（e）十字形鋼管混凝土芯柱側向沖擊作用的動力響應分析
（2）王玉鐲 《ABAQUS結構工程分析及實例詳解》
這本書包含鋼柱屈曲分析、鋼節點擬靜力分析、橋面板屈曲、梁的溫度場分析、剪力墻Pushover等。
二、結構彈塑性時程分析
（1）ABAQUS 結構工程實例建模教程（大連理工大學工程抗震研究所）
（2）陸新征《建筑抗震彈塑性分析：原理、模型與在ABAQUS，MSC.MARC和SAP2000上的實踐》
（3）徐珂《ABAQUS建筑結構分析應用》
（4）上海現代建筑設計有限公司技術中心《動力彈塑性時程分析技術在建筑結構抗震設計中的應用》
（5）張瑾《動力彈塑性時程分析在結構設計中的理解與應用》
三、巖土工程
（1）王金昌《ABAQUS在土木工程中的應用》
（2）朱以文《ABAQUS與巖土工程分析》
（3）費康《ABAQUS巖土工程實例詳解》
四、Python與ABAQUS
（1）曹金鳳《Python語言在Abaqus中的應用》
（2）蘇景鶴《ABAQUS Python二次開發攻略》
五、理論與操作也可看：
（1）石亦平《ABAQUS有限元分析實例詳解》
（2）曹金鳳《ABAQUS有限元分析常見問題解答》
（3）莊茁《ABAQUS非線性有限元分析與實例》
ABAQUS在土木仿真學習中用到的學習資料，可以去我上傳的文檔里下載，資料較全。
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