Abstract: The rapid population growth makes people's living space narrow. Be forced, people's living and working space begins to have a senior development. In recent years, with the increasing of the number of high-rise buildings and the intensification of natural disasters, particularly the high frequency occurrence of the earthquake, people have to pay attention to the seismic effects on buildings. This paper analyzes the seismic design of buildings, and further proposes the new direction of the seismic design of building structures to improve the seismic performance of buildings.
关键词:建筑;抗震设计;理念;发展
Key words: building;seismic design;idea;development
中图分类号:TU352 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)23-0078-01
0引言
地震是最具危害性的自然灾害之一,也是大部分建筑工程中所必须考虑和预防的关键因素之一。在人类社会的发展过程中,曾经因为地震的发生给人类造成了巨大的人员伤亡和经济损失。于是,建筑结构中的抗震设计开始成为建筑学者必须考虑的关键因素之一,如何完善现有的抗震设计理念,使建筑物在以后的地震中展现更加强势的抗震性能,是现代地震工程学界不得不考虑的问题。
1抗震设计理论的发展过程
地震灾害发生的高度不确定性和其所造成的巨大经济损失,是现代地震灾害的最大特征,这不仅引起地震工程学者对现有抗震理念作出深刻的检讨,而且,也在时刻提醒他们不得不尽快地研究出新的抗震设计方法,以适应建筑工程设计日益发展的需要。我们首先来看一下现有的抗震设计理念具体经过了哪几个阶段:①刚性设计理念。这一抗震设计理念是指在建筑设计施工过程中,要尽力加强建筑结构的刚度,使整个建筑物与地基形成一个相互连接的刚性整体。这种设计理念,严重地限制了建筑结构的跨度、高度以及建筑物的复杂程度。在抗震设计发展史上,这种设计理念就因其内部的局限性曾一度阻碍了建筑中抗震设计理念的发展。但是,在实际的建筑施工过程中,这种设计理念也因为简单的概念原理,和一幕了然的公式计算在桥台和挡土墙结构的抗震设计中得到了广泛的应用。②柔性设计理念。这种设计理念正好同刚性设计相反,其追求的是尽可能的是减小建筑结构的刚度,从而,进一步减少了地震对建筑物所带来的冲击,但是,这种设计理念,只适用于较小型的地震,而在大地震的作用下,往往会使得建筑物的结构变形,更严重的会使建筑物坍塌。③结构控制设计理念。结构控制设计理念是通过主要控制机构的设置,由新生成的控制机构和已有的结构共同抵御地震的发生。近年来,结构控制理念得到了长足的发展,主要应用于建筑物和桥梁的施工建设过程中。④基于性能的抗震设计理念。基于性能的结构抗震设计理念,是对“多级抗震设防”思想的进一步细化。其主要设计思路是:建筑结构在遭到不同等级的地震的作用下,应该存在不同的性能水平,以使得建筑物构在整个地震冲击过程中所造成的危害最小。该设计理念是在前几种抗震理念的基础上形成的,相对来说,在抗震方面优势更大。
2现代抗震设计思路及关系
在当前抗震理论下形成的现代抗震设计思路,其主要内容是:①合理选择确定结构屈服水准的地震作用。一般先以一具有统计意义的地面峰值加速度作为该地区地震强弱标志值(即中震的),再以不同的R(地震力降低系数)得到不同的设计用地面运动加速度(即小震的)来进行结构的强度设计,从而确定了结构的屈服水准。②制定有效的抗震措施使结构确实具备设计时采用的R所对应的延性能力。其中主要包括内力调整措施(强柱弱梁、强剪弱弯)和抗震构造措施。现代抗震设计理念是基于对结构非弹性性能的研究上建立起来的,其核心是关系,主要指在不同滞回规律和地面运动特征下,结构的屈服水准与自振周期以及最大非弹性动力反应间的关系。其中R为弹塑性反应地震力降低系数,简称地震力降低系数;而μ为最大非弹性反应位移与屈服位移之比,称为位移延性系数。
3抗震设计理念中存在的问题
尽管随着基于性能的抗震设计理念的出现,近年来,世界范围内建筑中的抗震设计相应地取得了一些可喜性的研究成果,但仍存在不少问题,具体如下:①建筑物对于地震的反应取决建筑结构自身的特性,虽与地震的等级也有密不可分的关系,但二者从根本上说都存在不确定的因素。因此,对于建筑结构的抗震性能的检测,并不能从本质上说明什么,即使振动理论目前的迅速发展,但还是不能找出一种对随机地震反应测试的方法。②那些以位移作为主要对象的抗震设计理念,还只是处于概念起步阶段,并没有形成一个完整的系统。从而,造成了抗震设计理念在理论和实践中的巨大差距。
4常用抗震分析方法
伴随着抗震理论的发展,各种抗震分析方法也不断出现在研究和设计领域。在结构设计中,我们需要确定用来进行内力组合及截面设计的地震作用值。对结构抗震性能进行分析是抗震研究的一项重要内容,非线性时程分析,非线性静力分析是目前常用的几种抗震分析方法。它们的基本原理和步骤是先以某种方法得到结构在可能遭遇地震作用下所对应的目标位移,然后对结构施加竖向荷载的同时,将表征地震作用的一组水平静力荷载以单调递增的形式作用到结构上,在达到目标位移时停止荷载递增,最后在荷载中止状态对结构进行抗震性能评估,判断是否可以保证结构在该水平地震作用下满足功能需求。
5抗震设计理念的新发展
近年来,世界范围内建筑中的抗震设计方案有了新的发展,新的抗震和减震结构的出现,例如美国98个橡胶弹簧地基上的40多层高层建筑物的建立;日本弧型钢条上的防震建筑;以及中国刚柔性隔震、消震建筑与低层抗震楼房等。这种新型抗震理念上设计的建筑物,完全改变了传统的刚性、柔性等设计理念。它将整个建筑物完全分成两个有机的受力体系,这样就能有效地化解地震所带来的极大冲击力。其中“建筑物消震装置”的出现,就是最新的抗震理念具体落实的体现,其主要是从根本上保证建筑物在地震发生时安全状况,该装置的具体作用是完全切断地震波的冲击路线,使建筑物始终基础处于安全保护之中。从而,大大提高了高层建筑结构的抗震性。
参考文献:
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关键词：
结构抗震设计；教学方法；课程联系；震害分析
中图分类号：TU3521；G6420文献标志码：A文章编号：
10052909（2018）02008004
中国属于地震多发国家，减轻地震灾害、保护人民生命安全，对保障社会经济发展和人民生活有着重要的作用，其中建筑结构抗震减震是减轻地震灾害的有效技术手段。建筑结构抗震设计是土木工程学科的专业课之一，是一门建立在震害调查基础上的理论性与实践性很强的课程[1]，该课程对培养抗震意识、理解抗震理念、掌握抗震设计的专门人才有重要作用，目前很多学校的建筑结构抗震设计都是必修课程。
地震具有很强的不确定性、结构地震反应的非线性以及地震作用属于动力荷载的特点，因此相对其他土木工程专业课程，结构抗震设计课程理论不够系统、成熟，课程实际教学效果中学生对抗震设计流程不熟练、抗震设计理念掌握得不扎实，不能灵活运用抗震知识。在建筑结构抗震设计课程改革方面，哈尔滨工业大学提出在教学改革中要坚持理论与实际相结合，坚持教学、科研一体化，强化师资队伍建设，注重互动、启发的教学方法，建立长效考核机制的建议[2]。同济大学提出形成以反应谱理论、概念设计为主线的教学理念，并突出结构变形能力的重要性，讨论了地震震害特点、抗震设防原则、地震作用计算和概念设计及构造措施等四个方面的教学要点[3]。湖南大学提出土木工程专业应按照“大土木”的思想，将建筑结构抗震设计课程拓展为结构抗震设计课程，在教材建设、课程教学等方面做出调整和改革建议[4]。武汉大学提出合
理安排教学内容、重视理论推导、教学与规范相结合以及重视实践教学的教学建议[5]。由此可见，突出“教、学、研”一体化，教学和科研紧密结合，课程教学和实践教学相结合是建筑结构抗震设计课程教学的共同认识，同时应充分调动学生的主动性和积极性，以达到培养建筑抗震综合素质型人才的教育目的[6]。
笔者在承担该课程的教学过程中，根据本专业学生思维特点和学习情况，总结了该课程的教学过程应主要强调基本概念、基本理论以及知识体系的宽度，尤其要重视与相关课程知识体系间的衔接，使学生系统性地掌握抗震知识。
一、建筑结构抗震设计课程现状
在土木工程专业四年制本科教学中，建筑结构抗震设计课程通常安排在第六学期或第七学期开展，一般为32学时。该课程不仅要求学生有较好的数学（微分方程、概率论）、力学（材料力学、结构力学）以及动力学（单自由度、多自由度结构动力分析）基础，而且要求学生熟知建筑材料（砌体、混凝土、钢材）、地基基础、砌体结构、混凝土结构以及钢结构等专业课程知识。如何综合运用这些知识，理解掌握抗震设计理论和方法是课程学习的关键。
建筑结构抗震设计课程的教材通常包含了大量中国抗震设计规范[7]的条文、公式以及表格，条文涉及了许多调整系数和抗震构造措施，内容相对乏味且规律性不强。另外，由于建筑结构抗震设计课程与其他课程存在联系，检验教学效果需要涉及很多其他课程的知识，过多的知识重复容易降低学生课堂注意力，且学生对相关知识掌握程度的差异影响课程教学效果。
总的来说，建筑结构抗震设计课程具有以下特点：理论难度较大、知识面广、综合性强、实践教学少。
二、建筑结构抗震设计教学方法探索
（一）加强课程间联系，拓展知识和能力的深度和宽度
结构抗震设计是土木工程专业本科生阶段以结构动力学作为主要理论基础的专业课，其前继专业基础课程有理论力学、材料力学、结构力学、混凝土结构设计原理和钢结构基本原理及设计等，它们主要以结构的静力分析和设计为主，与结构的动力分析有很大差别，而且在工程抗震设计实践中仍主要采用等效静力的设计方法。因此强调结构抗震设计课程与前继专业基础课程之间的联系和区别尤为重要。
结构抗震设计的首要任务是确定地震作用，它与混凝土结构和钢结构的设计流程完全相同，相当于结构设计的最不利荷载。反应谱理论是结构抗震设计中的核心概念，其目的就是确定结构的地震作用，同时反应谱理论又是结构动力分析和等效静力分析的联系纽带（如图1所示），是与其他课程的重要区别。因此，授课老师不仅要讲清楚反应谱理论的基本概念，更要清晰阐述如何通过反应谱理论从结构动力分析转换为等效静力分析。
单条地震动时程记录的反应谱曲线是通过单自由度结构动力时程分析直接得到，规范中的设计谱是通过统计大量地震动时程记录的加速度反应谱曲线，并结合经验进行平滑处理得到。因此通过规范中的设计谱可以近似得到单自由度结构在设计基准期内最大恢复力，将该力作为侧向荷载作用到单自由度结构的质点处进行设计，即完成了结构动力分析转换为等效静力分析的过程。
规范中的设计谱本质上是用来预估结构在设计基准期内可能遭受的地震作用，在前继课程混凝土结构设计原理和钢结构基本原理及设计中，荷载汇集同样是为了确定结构在设计基准期内的最不利荷载，其区别为恒荷载和活荷载是静力荷载，地震作用是动力荷载。因此，荷载汇集可以作为这些课程间的桥梁和纽带，以荷载汇集为课程间知识联系点讲授反应谱理论，一定程度上可拓展学生知识和能力的深度和宽度，加强课程间在培养学生知识、能力和素质等方面的内在联系，将各门课程粘合成一个联系紧密的整体。
（二）重视震害系统性分析，點面结合形成知识体系
地震给人类带来灾难的同时也给人类呈现出宝贵的抗震资料，抗震设计理论是在大量实际经验和教训的基础上发展的，几乎每经历一次大地震，都将呈现出未曾显现或重视的震害现象，抗震设计理论就会随之得到发展。由于地震的随机性和结构地震反应的滞回非线性，抗震设计理论经过一个世纪的发展，仍未形成系统成熟的理论。结构的震害，尤其是砌体结构和钢筋混凝土结构的震害还不能准确解释。因此，历史上成熟的震害经验就显得尤为宝贵，了解抗震设计理论的发展史将有助于加深学生对抗震理论的认识，拓展学生知识面。
例如，2008年汶川8.0级特大地震和2010年玉树71级地震中，中小学校舍建筑破坏较为严重，并导致许多中小学生伤亡。根据2010年玉树地震震害调查资料，中小学校舍建筑是所有调查建筑物中破坏最严重的建筑类型，严重破坏和倒塌的占76%，其中倒塌占21%。汶川地震中钢筋混凝土框架校舍建筑的震害现象为：框架柱震害明显比框架梁严重，不符合一般框架结构“强柱弱梁”原则，而且结构底层柱顶破坏比柱脚严重。通过震害照片、数值模拟分析结果系统阐述这一震害，指出震害的原因和解决方案：必须提高校舍建筑的设防标准，深化落实“强柱弱梁”的抗震措施，对学生产生知识点“爆炸冲击”，让学生从震害分析中获取抗震知识，牢固掌握结构的抗震设计理念。
（三）比较各国抗震设计方法，强化抗震设计思想
中国抗震规范采用两阶段设计方法来实现“小震不坏，中震可修，大震不倒”的三个水准基本设防目标，大部分结构只需要进行第一阶段设计，即采用小震的地震作用进行截面承载力验算和弹性层间位移验算；通过抗震措施来实现第二和第三水准的性能要求。日本建筑基准法规定了两个水准的抗震设计，第一水准相当于中国的中震水平，按照容许应力验算结构的弹性强度；第二水准相当于中国的大震水平，进行结构层间变形、极限层剪力、刚度率和偏心率验算。美国抗震设计规范按照设计地震（相当于中国的中震水平）进行结构的抗震承载力验算和变形验算，通过选择结构的不同延性等级来满足相应设防水准的要求，采用结构反应调整系数R来折减弹性地震作用，从而考虑结构的弹塑性变形能力对弹性反应谱进行折减。
通过横向对比中、日、美抗震设计方法的异同，突出抗震設计的核心理念和中国抗震设计方法的特点。中国第二水准和第三水准抗震目标的实现属于定性设计，虽然简化了计算过程，表面上降低了运用设计方法的难度，但要求更深入地理解和掌握，务必强调第二水准和第三水准是结构抗震设计的重中之重，是保护结构抗震安全性的关键手段。通过对比各国抗震设计方法可以有助于学生理解、掌握抗震设计的关键点，更好地理解、运用中国的抗震设计方法。建筑结构的抗震设计应巧妙地顺应自然、适应自然，充分发挥结构体系、关键构件的塑性变形和耗能能力，才是降低地震灾害损失最有效的手段。
（四）加强实践教学，全方位体验抗震知识
学生对地震的认识主要通过教材和教学PPT，渠道相对单一，教学手段应充分利用网络资源和实验室资源。首先，让学生观看地震视频形成视觉冲击，如观看美国国家地理频道出品的《终极灾难·地震》片段，宏观感受地震对地球、大地、结构、室内物品的影响；观看日本E-Defense振动台的足尺结构试验录像，细致观察结构在地震作用下的振动、变形以及破坏情况。然后，利用实验室中模拟地震振动台真实再现地震过程，让学生如身临其境般感受地震，以及让学生观看结构或结构构件的静力推覆试验，了解结构抗震试验的基本情况。通过上述途径让学生全面了解地震、认识结构在地震下破坏情况，增强学生对于抗震知识的兴趣和好奇心，以便带着问题在课堂上学习抗震知识。
三、结语
【关键词】抗震概念；设计；建筑结构；应用；研究
近些年来，自然灾害频频发生，尤其是地震灾害，汶川、玉树、日本等等地区都发生了强烈的地震。地震严重威胁了人们的生命和财产安全，由于地震具有不可预知性，我们只能够在增强自身危机意识基础之上，增强我们所使用建筑物的抗震能力。抗震概念设计是建筑提升其抗震能力的基础，因此，将抗震概念设计融入到建筑结构设计之中去是当前的一大趋势。但是，抗震概念设计在应用到建筑结构设计中时还存在着一些缺点和不足。本文中，笔者就先对抗震概念设计重要性以及抗震概念设计定义进行分析，从而探析抗震概念设计在建筑结构设计中的应用。
1 抗震概念设计重要性以及抗震概念设计定义
建筑物自身就是一个复杂而又庞大的系统，建筑物自身中的各种构件都以非常复杂的方式共同工作，建筑物各种构件并没有脱离建筑物整体结构体系而单独工作。近些年来，地震频频发生，这就在一定程度上提高了人们的安全防范意识。因此，人们对于建筑物的抗震性能也更加关注。由于地震本身具有复杂性、不确定性以及随机性，而建筑物结构模型的基本假定与其实际情况存在着很大的差异，在建筑物结构分析这一方面并不能对建筑物结构的材料时效、阻尼变化、非弹性性质以及空间作用进行充分的考虑，所以，我们很难准确的预测到建筑结构所要遭遇的地震参数和地震特性，因此，我们必须对建筑结构运用抗震概念设计。
在《抗震规范》这一条文中明确说明了结构抗震设计性能的决定因素就是良好的抗震概念设计。而所谓的抗震概念设计就是指根据建筑设计者的经验和知识，运用其判断能力和思维能力，对建筑结构的细部构造和整体方案进行决定，从而达到合理的抗震设计。抗震概念设计是结构抗震设计的一种，结构抗震设计主要包括抗震概念设计、抗震构造措施以及抗震计算设计。其中，抗震概念设计以及抗震计算设计这两者应该与抗震构造措施进行有效地结合。在日常生活中，造成建筑物遭受震害的原因应该是多方面的，抗震概念设计应该针对各个方面的震害原因，保证建筑物抗震设计的效果。抗震概念设计的主要内容包括：采用隔震消能技术、保证非结构构件安全、提高结构延性、采用合理抗震结构体系、合理选用建筑体型、合理选用建筑结构布置以及有利场地的选择等等，其中，对非结构构件安全进行保证的目的在于确保建筑结构的整体性。
2 抗震概念设计在建筑结构设计中的应用研究
2.1 建筑设计应重视建筑结构的规则性
建筑结构的设计应该重视其规则性，综合现代建筑在地震中的若干表现来看，建筑结构规则性一直都对抗震能力产生着极其重要的影响。在一九七二年二月二十三日，南美洲的马那瓜发生了地震，当时的马那瓜有两幢间隔并不远的高层建筑，一幢高层建筑是马那瓜的中央银行大厦，另外一幢高层建筑为十八层高的美洲银行大厦。当时的马那瓜地震强度被估计为八度，两幢高层建筑中，一幢在地震过程中遭到了严重的破坏，在地震后被拆除，而另一幢只有轻微的损坏，在地震以后稍微修理便可以继续使用。这两幢高层建筑在地震中的表现引起了人们的关注，经过研究发现，在地震中破坏较轻的建筑立、平、剖均比较对称和规则，其结构侧向刚度以及材料强度和质量分布都是连续、均匀的，而另一幢高层建筑则相反。所以，笔者认为，建筑设计应该重视建筑结构的规则性。
2.2 合理选择建筑的结构体系
抗震结构体系是抗震设计应考虑的关键问题，结构方案的选取是否合理，对安全性和经济性起决定性作用。
2.2.1 合理选择建筑的结构体系要求所选择的建筑结构体系不仅要有合理的地震作用传递途径以及明确的计算简图，还要求建筑结构体系的传力路线、传力合理以及受力明确，这些都应该与不间断的抗震分析相符合。
2.2.2 合理选择建筑结构体系还应该对由于部分构件或者部分结构的破坏而导致的整个建筑结构体系丧失对重力荷载或者对抗震能力的承载能力。其中，有内力重分配功能以及赘余度功能是抗震概念设计的一个重要原则。坚持这一重要原则的重要性在很多建筑物地震后的实际情况中都得到了很好的印证。
2.2.3 合理选择建筑结构体系还要求必须具备良好的变形能力、消耗地震能量能力以及一定的承载能力，在这里笔者想要强调的是，良好的变形能力是与充足的承载能力相互作用并且同时满足的。有些建筑结构体系拥有很高的承载能力，但是缺少强大的变形能力，例如没有约束的砌体结构，砌体结构就很容易因为脆性破坏而导致最终的倒塌。因此，良好的变形能力以及强大的承载能力相互结合会使建筑结构在强烈的地震作用下最终具有耗能能力。
2.3 提高结构构件的延性
结构的变形能力取决于组成结构的构件及其连接的延性水平。对各种建筑结构采取的抗震措施进行规范，从根本上对各类建筑结构的构件延性水平进行提高是抗震概念设计在建筑结构设计中应用的重要问题。而笔者这里所指的抗震措施例如：采用水平向（圈梁）和竖向（构造柱、芯柱）混凝土构件，加强对砌体结构的约束，或者进行配筋砌体的采用，从而使配筋砌体在地震中建筑物产生裂缝以后不会散落和倒塌，从根本上使建筑物在地震时不致丧失对重力荷载的承载能力。
3 结语：
本文中，笔者先对抗震概念设计的重要性以及抗震概念设计的定义进行了分析，接着笔者从建筑设计应重视建筑结构的规则性、合理选择建筑的结构体系以及提高结构构件的延性这三个方面对抗震概念设计在建筑结构设计中的应用进行了分析。
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关键词：抗震；融合教学；对比
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2013）35-0067-02
一、教学改革的意义、现状分析
地震是一种严重的自然灾害，每次强烈地震都会给人类带来巨大的生命财产损失。自从汶川地震以来，国家越来越意识到抗震设计的重要性和迫切性，2008年对抗震规范做了局部修订，2010年做了大范围的修订。我国处于环太平洋地震带和地中海南亚地震带之间，地震分布非常广泛，抗震减灾成为土木工作者重要的工作内容。由抗震规范附录得知，全国除浙江、江西等省少数地区外，绝大部分省、市、地区属于抗震设防区，都需要抗震设计，结构设计在很多情况下就是结构的抗震设计。而汶川地震也表明：严格按照抗震设计规范进行设计、施工的建筑，在遭遇比当地设防烈度高一度的地震作用下，没有出现倒塌，可有效地保护人民的生命安全。
因此，土木工程专业的学生掌握抗震设计基本知识尤其是抗震概念设计是非常必要的。本课题将抗震设计知识融合到混凝土结构设计课程授课过程中，通过抗震与非抗震设计的对比分析，加深学生对抗震基本知识的理解，避免抗震与结构设计脱节。
混凝土结构设计（专科为建筑结构、建筑力学与结构等专业课）是衢州学院（以下简称“我院”）土木工程专业重要的专业必修课，一直来很受重视，建筑工程学院相关教师对该课程做了大量的教学研究活动，比如2005年的钢筋混凝土结构现代教学方法研究，2006年的《建筑结构》校级重点课程，2007年的《钢筋混凝土及砌体结构》校重点课程和《建筑力学与结构省级精品课程》，2010年的《混凝土结构设计原理》校级重点课程，等等。而建筑抗震跟混凝土结构设计课程相比，受关注的程度就要低得多。这门课曾在2003房建、2004房建、2006建工专科专业作为一门选修课开设，后来就取消了，对该课程目前还没有相关的教学研究活动。从往年授课效果来看也不太理想。因为，以往抗震设计这门选修课是在建筑结构相关专业课程授课完之后开设，由于专科学生对知识的融会贯通能力较差，即使是选修了抗震设计课程的学生，也很难将抗震与之前学过的建筑结构相关知识联系起来，而没有选修该课程的学生对抗震设计的概念就更差了。从2010级土木工程本科专业培养计划来看，暂时没有设建筑抗震这门课，其抗震设计内容分散在每门结构课的最后章节。因此有必要在建筑结构相关课程中将抗震知识补充到每一章节进行融合教学，从一开始就使学生建立抗震设计这一概念，从而取得较好的教学效果。而《混凝土结构设计原理》重点课程的建设为该教学改革项目打下了一定的基础。
二、改革理念
根据“本专业培养基础理论扎实，专业知识面宽，实践能力、创新能力和自主发展能力强，具有本专业基本理论和基本知识，获得工程师的基本训练，具备初步的项目规划和研究开发能力，能从事土木工程的设计、施工和管理工作，德智体美全面发展的高素质应用型本科人才”的培养目标，改革的理念设定为：以“必须、够用”为度，以讲清概念、强化应用为原则，融合抗震设计基本知识，优化抗震教学内容，内容精简且又能反映本专业的新理论、新技术、新方法。以培养应用型人才为目标缩减纯理论知识，增强抗震构造措施、工程实践，立足学科特点轻地震作用计算、重抗震概念设计。课程改革做到：抗震构造与结构设计融合贯通、脉络清晰、重难点突出。
三、改革思路
1.改革教学方式和教学手段
根据本课程的特点，采用多媒体授课，融图、文、声、像于一体，改善学生认识环境，丰富学生想象力，促进学生的创新思维。比如地震震害及特点可采用影片放映，人工模拟地震波、振动台可以通过共享网络资源实现，结构的抗震构造设计以及隔震与消能减震的先进成果可以通过图片、影像等形象地展现在学生面前。而对于混凝土结构设计课程中正截面、斜截面、抗扭、抗拉等难度大的计算理论，可以采用传统教学一步步推导，加深学生的理解。总之将多媒体教学与传统教学有机结合，力争两者的和谐统一。
2.由教学内容确定教学方法
（1）对于教学内容中的重点和难点问题，如截面设计的基本公式推导等，采用板书方式，引导学生思考，参与具体推导过程，加深理解。
（2）对于教学内容中的基本概念、复杂图形如抗震构造节点图、震灾图片等，可采用多媒体课件进行演示，提高学生的学习兴趣、加深理解
（3）各种混凝土结构的荷载传递路线、各种混凝土构件的受力和破坏过程等内容，用传统的教学手段较难表述清楚。用动态模拟表达，生动、直观、易于理解，可以获得其它方法无法取得的效果，大大节约了授课学时。
（4）对于楼盖结构、单层工业厂房、多高层建筑结构的结构组成和结构布置等内容，通过现场参观实物并讲解，可以使学生更直接地掌握课程内容，形成结构整体概念。对于非重点、难点和描述性等内容，要求学生通过阅读教材、做思考题和习题来完成。自学效果通过讨论、提问、批改作业等方式予以检查。
3.注重培养学生能力，改革评价机制
重点培养学生的自学能力和实践应用能力，在授课前鼓励学生多查阅结构设计和抗震设计的相关规范和书籍，引导学生自行预习新课内容，收集相关的图片和资料。在授课过程中不单纯讲解地震基础知识，而是结合震害图片以及相应的抗震规范分析结构所存在的抗震构造缺陷、分析破坏原因，培养学生将书本理论知识应用于抗震设计的能力。要充分利用大学生结构设计的平台，引导学生将结构设计和抗震设计知识应用到结构设计模型制作中。
4.抗震与非抗震对比教学
为了加深学生对抗震知识的理解，可以采用抗震结构与非抗震结构的对比分析，比如在讲授唐山地震灾害时，可以通过天津地区经抗震设防后的房屋震害统计与唐山地区非抗震房屋震害统计进行分析，让学生深刻理解抗震设计的重要性。再比如在讲解框架结构构造措施时，同时给出抗震和非抗震的节点锚固图，分析两者的异同及不同的原因，等等，加深学生对抗震构造措施的理解。
四、改革内容
通过对毕业学生和设计院、施工、监理企业进行的走访调查，收集相关资料，并精选与学生的岗位需求相对应的必要的抗震设计基础知识。分析各抗震设计基础知识与混凝土结构设计课程各章节的对应关系，进行抗震设计基础知识与混凝土结构设计知识的整合，制作多媒体课件。同时，收集赈灾图片和录像，进行多媒体课件的润色和完善，并将教改内容全部上网。最后，将教改成果应用于土木工程本科专业及建筑工程技术等专业的混凝土结构设计课程或建筑结构课程的教学，验证教学效果，收集反馈意见。
参考文献：
【关键词】高层建筑；抗震；结构设计；探讨
前言
80 年代，是我国高层建筑在设计计算及施工技术各方面迅速发展的阶段。各大中城市普遍兴建高度在 100m 左右或 100m 以上的以钢筋为主的建筑，建筑层数和高度不断增加，功能和类型越来越复杂，结构体系日趋多样化。比较有代表性的高层建筑有上海锦江饭店，它是一座现代化的高级宾馆，总高 153.52m，全部采用框架一芯墙全钢结构体系，深圳发展中心大厦43 层高 165.3m，加上天线的高度共 185.3m，这是我国第一幢大型高层钢结构建筑。进入 90 年代我国高层建筑结构的设计与施工技术进入了新的阶段。不仅结构体系及建筑材料出现多样化而且在高度上长幅很大有一个飞跃。深圳于1995 年 6 月封顶的地王大厦，81 层高，385.95m为钢结构，它居目前世界建筑的第四位。本文在此谈了谈自己的一些观点和看法。
一、概述建筑结构抗震理论
1、建筑结构抗震规范。建筑结构抗震规范实际上是各国建筑抗震经验带有权威性的总结，是指导建筑抗震设计（包括结构动力计算，结构抗震措施以及地基抗震分析等主要内容） 的法定性文件它既反映了各个国家经济与建设的时代水平，又反映了各个国家的具体抗震实践经验。它虽然受抗震有关科学理论的引导，向技术经济合理性的方向发展，但它更要有坚定的工程实践基础，把建筑工程的安全性放在首位，容不得半点冒险和不实。正是基于这种认识，现代规范中的条文有的被列为强制性条文，有的条文中用了“严禁，不得，不许，不宜”等体现不同程度限制性和“必须，应该，宜于，可以”等体现不同程度灵活性的用词。
2、抗震设计的理论。拟静力理论。拟静力理论是 20世纪10～40年展起来的一种理论，它在估计地震对结构的作用时，仅假定结构为刚性，地震力水平作用在结构或构件的质量中心上。地震力的大小当于结构的重量乘以一个比例常数（地震系数）。反应谱理论。反应谱理论是在加世纪40～60 年展起来的，它以强地震动加速度观测记录的增多和对地震地面运动特性的进一步了解，以及结构动力反应特性的研究为基础，是加理工学院的一些研究学者对地震动加速度记录的特性进行分析后取得的一个重要成果。动力理论。动力理论是 20世纪70-80 年广为应用的地震动力理论。它的发展除了基于 60 年代以来电子计算机技术和试验技术的发展外，人们对各类结构在地震作用下的线性与非线性反应过程有了较多的了解，同时随着强震观测台站的不断增多，各种受损结构的地震反应记录也不断增多。进一步动力理论也称地震时程分析理论，它把地震作为一个时间过程，选择有代表性的地震动加速度时程作为地震动输入，建筑物简化为多自由度体系，计算得到每一时刻建筑物的地震反应，从而完成抗震设计工作。
二、高层建筑结构抗震设计问题分析
1、抗震措施。在对结构的抗震设计中，除要考虑概念设计、结构抗震验算外，历次地震后人们在限制建筑高度，提高结构延性（限制结构类型和结构材料使用） 等方面总结的抗震经验一直是各国规范重视的问题。当前，在抗震设计中，从概念设计，抗震验算及构造措施等三方面入手，在将抗震与消震（结构延性）结合的基础上，建立设计地震力与结构延性要求相互影响的双重设计指标和方法，直至进一步通过一些结构措施（隔震措施，消能减震措施）来减震，即减小结构上的地震作用使得建筑在地震中有良好而经济的抗震性能是当代抗震设计规范发展的方向。而且，强柱弱梁，强剪弱弯和强节点弱构件在提高结构延性方面的作用已得到普遍的认可。
2、高层建筑的抗震设计理念。我国《建筑抗震规范》（GB50011-2001）对建筑的抗震设防提出“三水准、两阶段”的要求，“三水准”即“小震不坏，中震可修，大震不倒”。当遭遇第一设防烈度地震即低于本地区抗震设防烈度的多遇地震时，结构处于弹性变形阶段，建筑物处于正常使用状态。建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用。因此，要求建筑结构满足多遇地震作用下的承载力极限状态验算，要求建筑的弹性变形不超过规定的弹性变形限值。当遭遇第二设防烈度地震即相当于本地区抗震设防烈度的基本烈度地震时，结构屈服进入非弹性变形阶段，建筑物可能出现一定程度的破坏。但经一般修理或不需修理仍可继续使用。因此，要求结构具有相当的延性能力（变形能力）不发生不可修复的脆性破坏。当遭遇第三设防烈度地震即高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震时，结构虽然破坏较重，但结构的非弹性变形离结构的倒塌尚有一段距离。不致倒塌或者发生危及生命的严重破坏，从而保障了人员的安全。因此，要求建筑具有足够的变形能力，其弹塑性变形不超过规定的弹塑性变形限值。三个水准烈度的地震作用水平，按三个不同超越概率（或重现期）来区分的：多遇地震：50年超越概率 63.2%，重现期 50 年；设防烈度地震（基本地震）：50 年超越概率 10%，重现期 475年；罕遇地震：50年超越概率 2%-3%，重现期1641-2475 年，平均约为 2000 年。对建筑抗震的三个水准设防要求，是通过“两阶段”设计来实现的，其方法步骤如下：第一阶段：第一步采用与第一水准烈度相应的地震动参数，先计算出结构在弹性状态下的地震作用效应，与风、重力荷载效应组合，并引入承载力抗震调整系数，进行构件截面设计，从而满足第一水准的强度要求；第二步是采用同一地震动参数计算出结构的层间位移角，使其不超过抗震规范所规定的限值；同时采用相应的抗震构造措施，保证结构具有足够的延性、变形能力和塑性耗能，从而自动满足第二水准的变形要求。第二阶段：采用与第三水准相对应的地震动参数，计算出结构（特别是柔弱楼层和抗震薄弱环节）的弹塑性层间位移角，使之小于抗震规范的限值。并采用必要的抗震构造措施，从而满足第三水准的防倒塌要求。
3、高层建筑结构的抗震设计方法。我国的《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）对各类建筑结构的抗震计算应采用的方法作了以下规定：高度不超过40m，以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构，可采用底部剪力法等简化方法；除 1 款外的建筑结构，宜采用振型分解反应谱方法；特别不规则的建筑、甲类建筑和限制高度范围的高层建筑，应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算，可取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值。
三、结语
现阶段，土与结构物共同工作理论的研究与发展使建筑抗震分析在概念上进一步走向完善，如果可以在结构与地基的材料特性，动力响应，计算理论，稳定标准诸方面得到符合实际的发展，自然会在建筑结构抗震领域内起到重要的作用。
【关键词】建筑结构；抗震设计；概念设计；抗震构造
近年来，世界范围内地震频发，人们对建筑结构抗震的研究也愈发重视，相关的抗震理论、抗震设计思路以及设计方法也愈加成熟。现代建筑结构抗震设计理论已经由最初的基于经验的弹性设计理论转变为基于非线性理论的弹塑性理论，允许结构发生屈服产生一定量的非弹性变形从而起到消耗一部分地震能量的目的。总的来看，建筑结构的抗震设计过程可以概括为：抗震概念设计、抗震设计以及结构抗震构造措施这三个方面。
1 抗震概念设计
1.1 抗震概念设计的含义
概念设计不需依靠数值计算进行，而是以结构破坏机理、结构体系整体与分体力学关系分析、结构震害试验以及工程经验等为基础，总结出相关的宏观经验用以指导设计过程中结构方案的确定、结构的布置以及计算简图和计算结果的处理。在结构设计过程中，抗震概念设计主要用于解决一些较为复杂难以进行计算或规范中无具体规定的问题。
1.2 抗震概念设计的重要性
结构抗震设计时，数值计算的同时进行必要的概念设计意义重大。首先，地震的发生具有随机性以及不可预测性，地震动也具有十分明显的随机性和复杂性，而地震作用下结构的反应相应的非常复杂，仅靠数值计算难以准确把握相关规律；其次，当前背景下的抗震设计理论都建立在一定假设基础上，并不能完结构的地震受力、变形以及破坏过程。
因此，在结构抗震设计过程中有必要进行相应的概念设计，这样有利于提高结构设计的准确性，增强结构的安全性。
1.3 抗震概念设计的应用与发展
20世纪70年代以来，大量的震害经验表明结构抗震设计中“计算设计”存在一定的缺陷，有必要开展相应的“概念设计”。随后，概念设计的应用与发展在我国历年的《建筑抗震设计规范》中得到鲜明体现，结构工程师逐步将概念设计应用于实际工程，并取得了良好的效果。
传统意义上的结构抗震设计，焦点都放在如何提高结构的承载能力，不可避免地引起结构混凝土强度等级以及配筋率的提高，相应的建筑的造价也提高。结构配筋率提高，结构承载能力虽有提高，但是考虑到结构的地震作用效应与结构的刚度成正比，而增加结构的配筋却提高了结构的刚度，因此，加强了地震作用效应。概念设计从降低地震作用效应出发来避免这个矛盾而达到提高结构的抗震安全性能。最典型的方法就是隔震消能法，这种方法的根本是依靠设置在基础与主体之间的柔性隔震层来加大结构的阻尼，抑制结构的振动，减少结构的加速度、位移，最终降低结构的地震作用效应。相关的理论分析证明通过这种概念设计方法可以将结构地震作用效应降低4成，值得大力应用实践。
随着经济社会的不断发展，人们对于现代建筑的结构形式也越趋复杂化。为了满足人民群众的需求，结构设计人员必须提高对概念设计重要性的认识，不断探索先进的计算理论，同时注重借助现代计算机强大的数值计算能力，让建筑结构能够满足功能性、安全性以及经济性的要求。
2 结构抗震计算
结构抗震计算工作包括地震作用计算与结构抗震变形验算这两方面任务。
2.1 地震作用计算
除8、9度时的大跨度结构与长悬臂结构以及9度时的高层建筑需要计算竖向地震作用外，一般结构抗震设计仅仅需要验算结构在其2个主轴方向的水平地震作用下的强度、刚度以及稳定性，同时认为不同方向的结构水平地震反应完全由相应方向的抗侧力构件承担。若建筑结构中含有交角超过15o的斜交抗侧力构件，则应进行各抗侧力构件所在方向的水平抗震计算。此外，对于质量、刚度分布不具备对称性的结构还应验收结构构件在双向水平地震作用下的扭转效应，而调整地震作用法也是考虑其他特殊结构中扭转效应的有效途径。
目前常用的结构抗震计算方法主要包括底部剪力法、振型分解反应谱法以及时程分析法三种。其中，前两种方法是基本方法，而时程分析法主要用于对严重不规则、特别重要性或是高度较高的高层建筑进行抗震补充计算。其中，时程分析法（又称动态设计法）是在地震作用下对结构的基本运动方程进行积分，求得结构在整个地震历程中的动态反应的方法。具体实施时，选取与建筑场地相适应的若干地震动加速度记录或人工地震动加速度时程曲线波作为输入结构基本运动方程的地震作用，由输入地震动初始状态逐步积分至地震结束。通过积分转换最终不仅可以得到结构的速度、加速度反应时程曲线，还可以进一步得到结构的内力、位移等时程曲线，结构设计人员可以据此对结构构件的抗震承载力与变形验算。
2.2 结构抗震变形验算
通常情况下，结构抗震变行验算方法根据多遇地震作用与罕遇地震作用分为以下2种类型：
2.2.1 多遇地震作用
在验算不同结构物在多遇地震作用下的变形量时，对其楼层内最大的弹性层间位移作如下限定：
Ue≤[Qe]h
2.2.2 罕遇地震作用
在罕遇地震作用下，下列结构应进行弹塑性变形验算：①高大单层厂房的横向排架（8度地震III、Ⅳ类场地或与9度地震）；②钢筋混凝土框架结构（7、8、9度地震且结构ξy
3 抗震构造措施
3.1 砌体结构
砖混结构主要通过采取一定的构造措施来达到抗震目的。常用的抗震构造措施包括设置圈梁、构造柱以及对墙体进行加固等。在砖混结构中设置圈梁与构造柱，使二者相互连接组成封闭骨架，增强结构的整体性能，最终提高整个结构的抗震能力。构造柱通常设置在结构的外墙转角、内外墙交接部以及楼梯间的四角位置。而加固墙体则需要将墙体原有抹灰凿除，取而代之采用高标号水泥砂浆抹灰或采用钢筋网加砂浆抹灰，通过这种方式增强砖混结构的水平承载力。
3.2 钢筋混凝土结构
钢筋混凝土结构抗震构造一方面通过对构件截面h/b、承重柱u =N/（A・fc）以及构件ρmin等指标进行控制来实现，另一方面在填充结构中布置拉结筋、按规定在填充墙中设置构造柱、短柱全高加密布箍等。
4 结语
总而言之，建筑结构抗震设计是一个系统的过程，必须从全局出发、通盘考虑。结构设计人员应当做好结构抗震概念设计、抗震计算以及建筑结构抗震构造措施的控制，这样才能尽最大限度地保证结构的抗震安全性能，有利于避免或降低结构的安全性能。
【参考文献】
[1]赵继东，师颖.我国建筑结构的抗震设计思路[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2009（07）.
关键词：建筑结构 抗震技术
一、抗震技术提出背景
基于抗震性能的设计理论，在20世纪90年代由美国提出并开始这方面的研究。随后该项理论研究在日本，澳大利亚，中国等国家开始受到重视。该种理论重在对建筑物的抗震能力的研究，对于如何预防强大的破坏力极强的地震，是该项研究面临的主要问题。目前，世界上建筑物抗震能力相对较高的应数日本了。这个国家由于地理位置很是特殊，他处于世界上两大地震活跃带之一的环太平洋地震带。活跃的地壳运动经常为日本带来灾难性的打击，整个日本岛国甚至面临毁灭的境地。尽管如此，日本还是依然在顽强地和自然灾害做抗争。强大的具有毁灭性的地震成就了日本抗震建筑设计的辉煌。为了抵御地震发生后带来的毁灭性破坏，日本国内的建筑物大都经过精心设计，抗震能力相当高，一般的地震根 本就不足为虑的。日本这样一个弹丸之国，虽然有些时候狂妄自大，但其自身确实是具备很多值得我们借鉴的东西，建筑物防震技术就很值得我们学习和借鉴。
我国地理位置比较特殊，处于世界两大地震活跃带之间——环太平洋地震带和环地中海喜马拉雅地震带。因此，我国的地震多发性相对于世界其他国家来说也是很频繁的，如1976年唐山大地震、2008年汶川大地震、2010年玉树地震。每一次地震破坏性都相当大，每一次都是惨痛的教训。在地震中，许多居民房屋倒塌，流离失所，无家可归。虽然事后国家举全国之力恢复了重建，但惨痛的教训是无法抹去的。每一个人或许都在思考：为什么有的房屋倒塌了而有的房屋依然矗立？答案明确得再明确不过。关心这一问题除了大众舆论之外，恐怕最为关心的莫过于建筑设计师们。于是，在建房屋必须具备抗震能力的要求在建筑行业成了明确的理念。
二、房屋抗震技术的概念及其特征
（一）房屋抗震技术的概念
房屋抗震技术主要是指建筑物或者构筑物在设计和施工中必须应用到的具备预防和抵抗破坏性地震的技术能力。现代建筑业的发展引入了抗震防震的理念，并且抗震强度提升，不再是一般的震级，而是能够抵抗强度更大的地震。目前，国内有相当一部分学者致力于抗震技术的研究，并取得了丰硕的成果。相关的文献资料为抗震技术的应用提供了理论指导和技术支撑。
（二）房屋抗震技术的特征
1.房屋结构的合理性。建筑物需要能够具备抵抗地震的能力，设计者首先应当追求房屋结构的合理性设计原理。房屋设计结构的合理性要求建筑材料的选取，建筑物的设计、施工都应当有步骤，有计划的进行，追求每一个环节，每一个角度的精密性。
2.房屋主体的抗震性。房屋抗震技术的应用主要就是预防地震，因为地震的破坏力非常大，能够摧毁地面不稳固的一切建筑物。房屋的设计施工注入抗震理念后，首先应当具备的能力就是抗震能力。而抗震性主要体现在房屋的主体结构上面，只有把建筑物的主体结构设计和施工好了，才能够从根本上具备抗震的基本要求，然后才是对建筑物墙体等设施的要求。
3.设计施工的复杂性。对于建筑物的抗震防震要求，首先就得从设计上面下功夫，要使其真正具备抵御强度较大的地震破坏，设计者们在设计的前期需要做大量的论证工作，做到合理、充分的论证，使其具备科学性和合理性。设计者们完成了论证和设计工作后，这就需要施工者在施工中严格按照建筑的设计模式进行施工，并且精确度要求很高。要知道，再好的设计图纸，如果没有精良的施工者也是徒劳。
三、建筑行业引入抗震技术的意义
（一）提高人类抵御自然灾害的能力
经过我国几代人不懈努力地发展，我国人民居住的房屋的安全性能越来越高，特别是抗震技术的应用更是提升了我国居民对建筑物抗震的理解与控制的能力。回望历史，一个多世纪以来的历次大地震总是给人类社会造成出乎意料的损失，尤其是特大地震中房屋建筑的倒塌所造成的重大人员伤亡。1976年唐山大地震与2008年汶川大地震对我国简直是破坏性的打击，这使得我国建筑设计者们不得不考虑房屋建筑结构的抗震安全性问题。抗震技术的应用，使得我国房屋建筑结构性能大大提高，并且提升了抵御大地震的能力。
（二）改善我国居民的生存环境
现代工业飞速发展，无论是城市还是农村，一座座高楼拔地而起。这一切既预示着现代化的发展进程，同时也为人们的生存带来危机。因为地震活动的频繁，高楼要是发生倒塌，那就等于是致命的攻击。而随着抗震技术的发展与应用，使得房屋建筑的抗震能力大大提升，这直接改善了人们的生存环境。有了牢固的建筑，人们不用再惶惶不可终日。人们可以在较为安全的环境下学习、工作，而不用担心建筑物随时倒塌。
（三）促进我国建筑行业的新发展
我国的建筑业一直停留在传统的设计施工技术上。传统的建筑安全性能较低，那时对于抗震性能的要求不是很高，或者说是还没有引入抗震的理念。随着地震活动的频繁，灾害性带来的损失的巨大，建筑设计、施工者们意识到了必须提高房屋的抗震性能，这时候，抗震理念应运而生。抗震理念在维持现行结构抗震设计原则的前提下，更加突出地明确结构在强烈地震下的损伤破坏部位，并通过这些预期部位的损伤与破坏，达到保证建筑结构内人员安全的目标，从而大大提高房屋内人员的安全性。随着抗震理念应用的日趋推广，这就促使建筑行业迈上了新的台阶，不断向着更好的方向发展。
参考文献：
