抗震设计方法研究的论文

近几年，我国的经济发展速度极快,随着经济的发展，人们的生活水平也不断的提高。对建筑也有更高的要求。建筑结构的设计工作当中,建筑的稳定性是十分重要的。下文是我为大家搜集整理的建筑结构的论文的内容，欢迎大家阅读参考!

浅论建筑结构设计

【摘要】 在建筑设计中，结构的设计有着举足轻重的地位。为此，本文就建筑结构设计遵循的原则，建筑结构的基本要求，多层和高层房屋以及单层大跨度房屋的常见结构型式等有关问题进行分析。

【关键字】 建筑;结构;设计;型式

引言

结构是建筑物赖以存在的物质基础，在一定意义上，结构支配着建筑，这是因为，任何建筑物都要耗用大量的劳力和材料来建造，建筑物首先必须抵抗或承受各种外界的作用如风力、重力、地震等，合理的选择结构材料和结构型式，即可满足建筑物的美学原则，又可以带来经济效益。

一、建筑结构设计遵循的原则

1.满足使用功能要求

由于建筑物所处的环境和使用性质不同，除满足空间尺寸要求外，还要满足某些建筑物的特殊要求，如保温、通风、隔热、吸声等，在构造设计时要综合相关专业的技术知识，优化设计，选择经济合理的构造 措施 ，满足建筑使用功能要求。

2.确保结构安全

正确的结构计算时保证建筑物安全的前提，除对建筑结构、构件进行必要的计算外，对阳台栏杆、楼梯扶手、构件接缝等，要采取必要的措施，保证其在使用过程中的安全和可靠。

3.注重建筑经济的综合效益

建筑构造设计要处处考虑经济合理，采用合理的构造方案，就地取材，节约材料，在保证质量的前提下降低造价，并减少建筑物的运行费用、维护费用。

二、建筑结构的基本要求

新型建筑材料的生产、施工技术的进步、结构分析 方法 的发展，都给建筑设计带来了灵活性和更广阔的空间。但是，这种灵活性并不排除现代建筑结构需要满足的基本要求。其要求包括以下方面：

1.稳定。整体结构或结构的一部分作为刚体不允许发生危险的运动，这种危险可能来自结构自身，也可能来自地基的不均匀沉陷或基土的滑移，例如意大利的比萨斜塔由于地基不均匀沉降引起的倾斜。

2.平衡。平衡的基本要求就是保证结构和结构的任何一部分都不发生运动，力的平衡条件总能得到满足，从宏观上来看，建筑物总是静止的。平衡的要求是结构与“机构”即几何可变体系的根本区别，因此建筑结构的任何部分都应当是几何不变的。

3.经济。现代建筑的结构部分造价通常不超过建筑总造价的30%，因此，结构的采用应当是使建筑的总造价最经济。结构的经济性并不是指单纯的造价，而是体现在多个方面，而且结构的造价受材料和劳动力价格比值的影响，还受施工方法、施工速度以及结构的维护费用的影响。

4.美观。美学对结构的要求有时甚至超过承载能力的要求和经济要求，尤其是象征性建筑和纪念性建筑更是如此，应当懂得，纯粹质朴和真实的结构会增加美的效果，不正确的结构将明显的损害建筑物的美观。

5.优化。应在建筑方案设计的基础上，在满足结构安全的前提下，充分优化结构设计，必要时应委托专业的设计公司进行结构设计和结构的优化设计，降低建筑物的自身荷载，减少主要材料的消耗，通过工程概算及其主要技术经济指标分析结构设计的优化程度。

结构专业的优化设计，不是以牺牲结构安全度和抗震性能来求得经济效益的，而是以结构理论为基础，以工程 经验 为前提，以对结构设计规范实质内涵的理解和灵活运用为指导，以先进的结构分析方法为手段，对设计进行深入调整、改善与提高，对成本进行审核和监控，是对结构设计再加工的过程。“优化”工作是以原设计为基础，在充分尊重原设计的基础上，着眼于结构体系和结构布置的合理性和高新技术的应用，同时，“优化”的过程也是发现差错、纠正不足的过程，通过优化降低不安全因素，从而保证项目的技术质量和经济质量。结构设计优化是精益求精的过程，将会带来合理的设计、带来经济技术效益。

实现上述各项要求，在结构设计中就要贯彻“经济合理、技术先进、安全适用、确保质量”的结构设计原则，保证结构和建筑的和谐统一。

三、建筑结构选型

一个好的建筑设计，需要有一个好的结构型式去实现。而结构型式的最佳选择，要考虑到建筑上的使用功能、结构上的安全合理、艺术上的造型美观、造价上的经济，以及施工上的可能条件，进行综合分析比较才能最后确定。

以下针对多层和高层房屋以及单层大跨度房屋的常见结构型式的受力特点、适用范围进行简单分析。

多层和高层房屋结构的主要承重结构体系有：混合结构体系、框架结构体系、剪力墙结构体系等。

1.混合结构体系

这是多层民用建筑房屋中最常用的一种结构型式，其墙体、基础等竖向构件采用砌体结构，而楼盖、屋盖等水平构件则采用钢筋混凝土梁板结构。结合抗震要求，在进行混合结构房屋设计和选型时，应注意以下一些问题。

(1)层高和房屋最大高宽比

限制房屋的高宽比，是为了保证房屋的刚度和房屋的整体抗弯承载力，普通砖、多孔砖和小砌块砌体房屋的层高不应超过。

(2)多层房屋的层数和高度限制

一般情况下，房屋的层数和总高度不应超过表中的规定。显然，采用烧结普通砖砌体的混合结构，其层数和总高度均比其他砌体的要好，对医院、教学楼等及横墙较少的多层砌体房屋应比表中规定的降低3m，层数相应减少一层;各层横墙很少的多层砌体房屋，还应根据具体情况再适当降低总高度和减少层数。

(3)纵横墙布置

在进行结构布置时，应优先采用横墙承重或纵横墙共同承重方案;纵横墙的布置宜均匀对齐，沿平面内宜对齐，沿竖向上下连续，同一轴线上的窗间墙宜均匀。楼梯间不宜设置在房屋的尽端和转角处。

2.框架结构体系

与混合结构类似，框架结构也可分为横向框架承重、纵向框架承重及纵横双向框架共同承重等布质形式。一般房屋框架采用横向框架承重，在房屋纵向设置连系梁与横向框架相连;当楼板为预制板时，楼板顺纵向布置，楼板现浇时，一般设置纵向次梁，形成单向板肋形楼盖体系。当柱网为正方形或接近正方形，或者楼面活荷载较大时，也往往采用纵横双向布置的框架，这时楼面长采用现浇双向板楼盖或井字梁楼盖。

框架结构体系包括全框架结构、内框架砖房和底部框架上部砖房几种形式。现浇钢筋混凝土框架结构房屋的适用高度分别为60m、55m、45m和25m。现浇框架结构的整体性和抗震性能都较好，建筑平面布置也相当灵活，广泛用于6――15层的多层和高层房屋，如学校的教学楼、实验楼、办公楼、医院等(其经济层数为10层左右、房屋的高宽比以5――7为宜)。在水平荷载作用下，框架的整体变形为剪切型。

四、结束语

建筑住宅在国家基本建设投资中占有很大的比例，因此在建筑结构设计中必须正确处理适用、经济、美观等几方面的关系。根据不同类型的建筑，正确的把握好结构的类型，更不能忽略建筑设计的经济性，要在满足使用要求下，用较少的投资建造美观、简洁、大方的建筑，让人们居住的更加舒适、健康。

参考文献

1.熊丹安，建筑结构，华南理工大学出版社，2009年版

浅析建筑抗震结构设计

摘要：抗震，是当前建筑施工必须要关注的话题，建筑结构的抗震也就成了房屋设计必须要考量的核心环节。 文章 将就建筑抗震设计的要求、目标、原则，以及相关的内容进行探讨。

关键词 抗震;结构;设计方法

如何能够让建筑在地震中保持安全，不受严重的损害，是当前建筑施工设计必须要考量的一个大问题，特别是近年来地震频繁，人们的生命财产受到严重威胁，建筑安全则成了社会安全的一个重要影响因素，为保证建筑的抗震能力，设计人员必须要根据相关标准，设计出具有相当抗震能力的房屋。

1.抗震设防的目标

我们所说的抗震设防，指的是对建筑物进行抗震设计，同时有针对性的采取一定的抗震构造的措施，最终实现结构抗震的效果和目的。一般来说，抗震设防主要依据的是抗震设防烈度。而抗震设防烈度的依据，是以国家规定权限审批或颁发的文件执行的，其是一个地区作为抗震设防标准。通常情况下，是采用国家地震局颁发的地震烈度区划图中规定的基本烈度的。从当前内外抗震设防目标的发展总趋势来看，其基本要求建筑物在使用期间，可以应对对不同频率和强度的地震，即“小震不坏，中震可修，大震不倒”。这是我国抗震设计规范所采用的抗震设防目标。

建筑工程在施工中的设防的目标如下：1)如果所遭受的是低于本地区设防烈度多遇的常规地震，建筑物不受损坏，不需 修理 仍可继续使用;2)如果遭受到本地区规定的设防烈度的地震，建筑物，包括结构和非结构部分，可能损坏，但不会对人民生命和生产设备的安全造成威胁，经修理仍可使用;3)如果遭受高于本地区设防烈度的罕遇地震，尽量保证建筑物不倒塌。

也就是说，在建筑结构的防震设计上，设计方可以按照多遇烈度、基本烈度和罕遇烈度这三个层次进行考虑。从概率上看，多遇地震烈度是发生机会较大的地震级别。按照现行规范设计的建筑，在设计上要达到这样的防震效果：当遭遇多遇烈度作用时，建筑物处于弹性阶段，通常不会损坏;当遭遇相应基本烈度的地震时，建筑物将进入弹塑性状态，但一般不会发生严重破坏;当遭遇罕遇烈度作用时，建筑物可能会有严重破坏，但不至于倒塌。

2.建筑结构抗震设计方法要点

我国所颁布的《抗震规范》提出了两阶段设计方法，以实现上述3个烈度水准的抗震设防要求。第一阶段的设计方案，必须要符合抗震设计原则，同时根据与基本烈度相对应的众值烈度(相当于小震)的地震动参数，通过采用弹性反应谱法求得结构在弹性状态下的地震作用标准值和相应的地震作用效应，接着与其他荷载效应按一定的组合系数进行组合，同时对结构构件截面，进行具有针对性的承载力验算，如果建筑物较高，还必须要进行变形验算，以保证其侧向变形不要过大。这样，一方面满足了第一水准下必要的承载力可靠度，同时也满足第二水准的设防要求(损坏可修)。当然，最后还必须通过概念设计和构造措施来满足第三水准的设防要求。

对于非地震高发区的大多数建筑结构而言，只进行第一阶段的设计已经足够了，但根据建筑的特点和地区的特征，少部分结构诸如有特殊要求的建筑和地震时易倒塌的结构，还必须要进行第二阶段的设计，也就是按与基本烈度相对应的罕遇烈度(相当于大震)验算结构的弹塑性层间变形是否满足规范要求(不发生倒塌)。如果发现有变形过大的薄弱层，那应该积极修改设计，或者可以采取相应的构造措施，以满足第三水准的设防要求，也就是大震不倒。

3.结构选型与结构布置

结构材料的选择

选择哪一种材料对建筑的结构抗震有着直接的影响，所以材料的选择应该与建筑的方案设计同步，在研究建筑形式的同时进着手进行研究。同时还应该要确定采用什么样的结构体系。这样做的目的，主要是为了能够根据工程的各方面条件，选择既符合抗震要求又经济实用的结构类型。结构选型是较为复杂的一项工作，在选择时必须要考虑建筑的重要性、设防烈度、房屋高度、场地、地基、基础、材料和施工等因素，再加上经技术、经济条件比较后再确定。如果我们单从抗震角度考虑，好的结构型式，应具备以下特点：1)延性系数高;2)“强度/重力”比值大;3)匀质性好;4)正交各向同性;5)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。如果只从数据上看，按照上述标准来衡量，常见建筑结构类型，理论上的抗震性能优劣顺序是：1)钢结构;2)型钢混凝土结构;3)混凝土一钢混合结构;4)现浇钢筋混凝土结构;5)预应力混凝土结构等。当然，在这里必须要强调的是，我们说的抗震最好的钢结构，其优越性是相对性的，从优点看，其延性，连接较好，具有可靠的节点，同时拥有在低周往复荷载下有饱满稳定的滞回曲线，从实际的经验看，钢结构建筑的表现都不错。但是，我们说的相对性，是只设计理念即施工方法的到位如果不到位这些建筑同样会在地震中受损。

抗震结构体系的确定

不同的结构体系，在抗震性能、使用效果和经济指标等方面的效果是不同的。因此，确定适合的抗震结构体系至关重要。《抗震规范》的基本要求：1)必须具备明确的计算简图和合理的地震作用传递途径;2)形成多道抗震防线，避免因部分结构或构件破坏而导致整个体系丧失抗震能力或对重力的承载能力;3)必须具备必要的强度以及良好的变形能力和耗能能力;4)应该具有合理的刚度和强度分布，避免因局部削弱或突变形成薄弱部位，产生过大的应力集中或塑性变形集中;对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高抗震能力。

总之，在选择确定建筑的结构体系时，建筑物刚度与场地条件的关系是必须要考虑的。如果建筑物自振周期与地基土的卓越周期接近一致，那就说明建筑可能会产生共振，进而加重建筑物损害。一般来说，建筑物的自振周期与结构本身刚度有关，所以在设计房屋之前，设计单位必须要掌握场地和地基土及其卓越周期，以便在建筑结构的设计中调整结构刚度，最终避开共振周期。

当然，在选择结构体系时，还应该要注意选择合理的基础形式。基础应该有足够的埋深，如果是多层房屋，就应该设置地下室。根据实践调查，设置地下室的房屋，可以减轻整个结构的震害。至于那些地基软弱的，就应该考虑选用桩基、筏板基础或箱形基础。而针对岩层高低起伏不均匀的情况，则可以考虑选择桩基，桩基可以穿入非液化土层，使建筑结构更加稳固。如果建筑物层数不多、地基条件又较好时，也可以采用单独基础或十字交叉带形基础等。

结构布置的一般原则

平面布置力求对称 通常情况下，对称结构在地面平动作用下只会发生平移振动，各构件的侧移量相等，这样就使得水平地震作用按构件刚度分配，所以各构件受力比较均匀，不会导致力的分布失衡。如果是非对称结构，刚心会偏在一边，质心与刚心不重合，即便只是发生地面平动也可能出现扭转振动。最终会导致远离刚心的构件，侧移量大，承担过度的水平地震剪力。这就很容易发生严重破坏，甚至可能会导致整个结构因一侧构件失效而倒塌。

竖向布置力求均匀 结构竖向布置均匀，可以最大限度的使其竖向刚度、强度变化均匀，这样可以有效的避免出现薄弱层。从建筑结构的特点看，临街的建筑物，往往会因为商业的需要，底部几层有大空间的设置。非临街的建筑物，底部也可能门厅、餐厅或停车场，而出现大空间。在这种结构中，上部的钢筋混凝土抗震墙或竖向支撑或砌体墙体到此被中止，而下部须采取框架体系。也就是说，上部各层为全墙体系或框架一抗震墙体系，而底层或底部两三层则为框架体系，整个结构属“框托墙”体系。地震经验指出，这种体系很不利于抗震。因此，在实际的抗震结构设计中，应该要保持结构竖向布置的均匀。

也就是说，同一楼层的框架柱，必须要具有大致相同的刚度、强度和延性，以此避免地震时，因受力大小悬殊而被各个击破的危险。此外，还必须注意的是，在采用纯框架结构的高层建筑中，楼梯踏步斜梁和平台梁直接与框架柱相连时，应该避免该柱变成短柱的情况，这样才能有效的避免地震时发生剪切破坏。

4.结语

总之，在建筑结构的防震设计中，设计人员必须根据建筑的实际情况，结合地质环境，在经济与安全的综合考量下，设计出科学合理的防震方案，保证建筑物在相应的防震标准下进行施工，保证建筑的安全。

参考文献：

[1]寇秀梅.结构设计中的抗震设计问题[J].中国西部科技，2008(06).

[2]李智建，石延明.浅谈建筑结构设计中的抗震设计[J].科技资讯，2009(12).

[3]王翠坤，杨沈.汶川地震对建筑结构设计的启示[J].震灾防御技术，2008(03).

浅谈建筑工程结构加固技术

摘 要：随着时代的不断进步和经济的飞速发展，我国的城市化程度日益加深，这对我国未来的经济社会建设具有重大的意义和深远的影响。但是，随着城市化发展，人们对生活质量的要求越来越高，对房屋建筑的性能要求越来越全面，如舒适性、功能性、节能型等性能都成为建筑工程施工设计过程中不可忽视的问题。其中，建筑工程的质量尤其重要，加强对建筑工程结构加固技术的应用，找出适合的加固方法，提高建筑工程质量已经成为我国建筑工程施工过程中十分重要的环节，因此，我们必须要对其给予高度的重视，满足人们和社会的需求，以促进经济发展、提高人们生活水平。

关键词：建筑工程;结构加固技术;现状;方法

一旦建筑物因为一些原因而不能够继续满足某种功能的要求或者对满足某种功能的要求产生怀疑的时候，我们就必须对建筑物的整体结构或者建筑物结构的某一部分进行检测，当检测结果显示被检测的建筑物存在安全隐患时，就需要对该建筑物进行一定的加固处理，严重时甚至要进行拆除重建。在我国，约有三分之二的大城市都处于地震区，每次发生地震时都会对当地的建筑物造成十分严重的破坏，此外，随着我国城市化进程的发展，人口和建筑物的密集程度越来越高，发生火灾的频率也迅速增加，所引发的后果日益严重，这十分不利于人们的工作和生活。因此，加强对建筑工程加固技术的应用是时代背景下的一项基本要求。

一、我国建筑工程结构加固技术的发展现状

随着我国建筑行业的迅速发展，人们对建筑工程结构加固的要求越来越高，我国政府也对建筑工程施工方面给予了相对较高的关注。目前，我国已经颁布了一些相关的行为规范，包括《建筑抗震加固技术规程》、《混凝土结构加固技术规范》等，都对建筑工程施工过程中所采用的加固方法、所遵循的加固基本原则、所使用的加固材料、以及施工安全和工程验收等环节做出了十分明确的规定和要求。这能够在很大程度上促进和推动我国建筑工程结构加固技术的发展和应用。然而，由于人们大多都习惯了使用传统的加固经验，在混凝土结构加固实践中不能很好的做出改变，也没有从更深的层次对加固技术进行探索分析，导致我国的加固技术进步缓慢。这使得我国建筑工程加固技术仍然处于相对较为落后的传统工艺阶段，技术含量较低。

二、建筑工程结构加固的意义和原因

所谓建筑工程加固技术，就是指通过采用各种技术措施来提高建筑工程的质量和可靠性，使建筑物能够满足安全性、耐久性、适用性等要求。进行建筑工程结构加固的意义在于满足对建筑结构强度的要求，依据我国建筑工程施工规范的规定，建筑工程结构设计应该遵循极限状态设计的原则，混凝土结构必须满足结构应用要求，以确保其符合相关规定的刚性、强度和耐久性标准。

然而，由于各种各样的原因，导致建筑物难以完全符合人们的需求，建筑结构不得不进行加固处理。在我国常见的加固原因包括以下几个方面。第一，设计过程中存在缺陷。建筑工程设计人员设计过程中，虽然已经综合考虑了建筑结构安全及使用的各种影响因素，但在实际应用时，由于各个结构的独特性，使其难以将所有的因素都通过设计中所采用的数学模型表现出来。第二，勘察造成的缺陷。勘察人员在建筑工程施工前期会对建筑场地进行实地勘察，收集建筑基地的实际地形资料，以根据实际情况适当调整施工方法，保证建筑物的质量。但是，若不能真实反映勘察过程中的地基土和地下水情况，那么，将极可能造成建筑工程的缺陷。第三，施工过程中造成的缺陷。主要包括了施工队伍缺少专业系统的培训、人员素质低下、施工管理混乱等原因。此外，建筑物的不当使用、恶劣的环境、自然灾害等因素也会对建筑物造成破坏，使其不得不进行加固处理。

三、我国目前常用的建筑工程结构加固方法

(一)外包钢加固法

外包钢加固法的加固原理是：通过在建筑构件的两角或四角外包上型钢，使建筑构件的受力性能大大增强，从而实现加固的目的。这种加固方法有湿式和干式两种，一般湿式加固法效果更好。外包钢加固法具有操作简便，现场工作量小的优点，适用于不能增大建筑构件截面积却又要较大程度增强承载力的情况，例如钢筋混凝土柱、梁、腹杆的加固等。

(二)加大截面加固法

加大截面加固法，顾名思义，就是在建筑构件的外面外包混凝土，从而使建筑构件的横截面积大大增加，配筋量也大幅度提升，进而使建筑构件的承载能力得到增强的一种加固方法。这种方法在我国较为传统，加固工艺也十分简单，因此应用范围极广。一般在梁、板、柱、墙等混凝土结构的加固中都可使用这种方法。

(三)粘贴钢板加固法

这种加固方法的原理是用特制的建筑结构胶在混凝土构件表面粘贴钢板，令它们能够共同工作、整体受力，从而达到加固的目的，结构承载能力大幅度提升。粘贴钢筋加固法对建筑结构胶具有非常高的要求，其必须要满足粘结力强、强度高、耐老化、线膨胀系数小、弹性模量高等要求。

四、建筑工程加固方法的选择要点

目前，在我国常见的建筑工程结构加固技术有很多，它们各具特点，适用于不同的加固情况，对此，在进行加固方法的选择时，要仔细分析，进行可靠性鉴定，依据鉴定的结果和结构功能降低的原因，并综合考虑建筑结构布置特征、建筑主体结构传力承力特征、新增功能要求以及建筑物周围环境等各个方面的影响因素，以确保加固技术应用的结果能满足人们的实际需求。

五、结束语

建筑工程的质量关系到国家的经济发展和人们的生活安全，是社会民生的一个 热点 问题，受到了各界的广泛关注。而建筑结构的科学加固是建筑工程质量安全保障体系中的一个重要组成部分，因此，我们应该对建筑工程加固技术给予高度的重视。首先，严格遵守相关规范是最基本的要求。其次，要加强加固技术在建筑工程中的应用，选择合适的加固方法，确保建筑物的质量能够符合设计要求。最后，还要注重对建筑工程加固技术的创新和发展，这是在经济和科技不断进步的时代背景下促进建筑工程发展的一项基本要求，对我国的长远发展具有重要意义。

参考文献：

[1] 陈钢，饶亚飞.探讨建筑工程结构加固技术[J].城市建设理论研究(电子版)，2015，5(12)：912-913.

[2] 楚百磊，李智勇.建筑工程结构加固技术的探析[J].建筑工程技术与设计，2015(19)：133-133.

[3] 李江涛.简述建筑工程结构加固技术[J].建筑工程技术与设计，2015(21)：57-57.

1绪论强烈地震常常以其猝不及防的突发性和巨大的破坏力给社会经济发展、人类生存安全和社会稳定、社会功能带来严重的危害。而桥梁作为交通运输系统的枢纽工程，是生命线工程的重要组成部分，在现代化社会生活和经济运行中起着越来越重要的作用。地震中桥梁的破坏将导致交通中断，这不但会影响人们的正常生活和经济运行，造成严重的经济损失，而且将严重地影响震后的救灾工作，使人员不能安全顺利疏散，并阻碍向灾区紧急输送救援人员和救灾物资，从而加剧地震灾害。同时，遭受破坏的大型桥梁修复起来困难，严重影响交通运输的尽早恢复。因此在桥梁抗震研究领域，寻求更有效的抗震手段来抵抗地震对结构的破坏是一个重要的课题，这对于保证桥梁在地震中的安全和正常使用，对于城市和地区的抗震减灾工作和地震灾区的震后恢复重建工作都具有重要意义。目前桥梁抗震设计方法正从传统的强度理论向延性抗震理论过渡。对于中小跨径的梁式桥，利用桥墩的延性性能是当前世界各主要地震多发国家桥梁抗震设计中常采用的方法。桥墩延性减震是将桥墩某些部位设计得具有足够的延性，以便在强震作用下使这些部位形成稳定的塑性铰产生弹塑性变形来延长结构振动周期，耗散地震能量[1]。我国目前的桥梁抗震设计仍属于一阶段设计方法，与美国、日本、新西兰抗震规范和新的欧洲抗震规范EU8-2对桥梁在极限状态、延性设计、时程分析方面的设计思想和设计方法等方面有一定差距[2]。自60年代以来，减、隔震方法引起了世界各国的广泛关注并且开始大量应用到实际建筑和桥梁结构中。桥梁结构使用减、隔震支座或其它装置，实际上是一种不同于传统的减震设计方法的减震消能设计方法。这种新方法有很多突出的优点，目前己进入实用阶段，并为欧洲和美国最新规范所采用。对于桥梁结构研究得较多的减、隔震支座[3]主要有:叠层橡胶支座、聚四氟乙烯支座、铅芯橡胶支座(lead rubberbearing,LRB)和新型减震支座等。考虑减、隔震支座的梁式桥延性地震响应要求在强震作用下，为了达到减震的目的，减、隔震支座必然要进入塑性阶段以变形来耗能。我国当前规范采用的桥梁支座隔震设计方法是计算支座的有效周期和有效阻尼比，然后利用弹性反应谱进行设计，支座的非线性特性没有体现出来，因此需要对其合理性及可行性进行讨论。非线性时程分析要求能较好地反映结构构件和支座的非线性特性，研究表明支座在强震作用下的工作性状对桥墩延性地震响应有直接影响[4]，对不同的桥梁形式、支座类型应采用不同的单元模拟，但目前相关理论还不成熟。因此，研究减、隔震器的设置对桥梁结构的线性、非线性弹塑性动力反应的影响机理，是现代桥梁抗震体系发展所需要解决的问题之一。由于支座的滞回规律是非常复杂的问题，需要进行大量试验及理论研究。以往桥梁的减、隔震研究多侧重于支座及其它连接部位的减震性能，而没有考虑支座的动力特性和非线性性能对桥墩延性地震响应的影响。在强震作用时，支座对桥墩的延性地震响应有很大的影响，如最大墩底弯矩、最大墩顶位移，转角延性比等。在相同的结构条件下，支座水平约束刚度的不同可以导致墩顶位移和内力的响应幅值的几倍甚至十几倍的差异。由于支座的水平约束刚度和纵向约束刚度的取值对桥梁延性抗震的安全性有突出的影响，应引起足够的重视。目前人们对于如何结合考虑减、隔震后梁式桥的延性地震响应规律对支座进行合理设计和支座参数优化等研究上有必要加强。鉴于结构采用减隔震设计的优点己经在最近几次大地震中体现出来[5]，而我国虽然在一些桥梁中采用了减、隔震支座，但其在大地震中的实际减震效果还没有得到检验，应通过实验研究和理论分析对此进行探讨。课题背景和意义与建筑结构相比，桥梁在结构形式上较为简单，通常是静定或低次超静定结构。体系的简单性固然使我们可以更有把握地预测其地震反应，但桥梁结构的简单性并不是一件单纯的幸事。由于缺乏冗余约束，结构的薄弱点及设计上的错误在地震时更容易暴露出来，由于单个结构单元或结构单元间联接的破坏造成桥梁倒塌的危险性要比建筑结构大的多。桥梁结构的另一个显著特点是其“头重脚轻”的结构形式，其庞大的上部结构

摘要：柱脚是钢结构中上部主体结构与基础连接的重要节点，文章对铜结构的埋入式和外包式柱脚的抗震设计进行分析。

关键词：钢结构柱脚；埋入式；外包式

1.通常钢结构的柱脚形式有外包式柱脚，埋入式柱脚及外露式柱脚3种

外包式柱脚指将钢柱脚外面用钢筋混凝土包住的柱脚，埋入式柱脚是把钢柱固定在混凝土的基础梁上柱脚，而外露式柱脚是在混凝土基础表面固定钢柱的柱脚，其也是最常用的钢结构柱脚。钢结构柱脚，反力特别大，因此设计规划时一般采用固定柱脚。在此类情况下，采用外露式柱脚不仅会导致底板既大又厚，消耗大量钢材，更重要的是难以确保柱脚被完全固定。外包式柱脚和埋入式柱脚钢结构固定式柱脚的很好的选择，通常抗震设计也用这两类柱脚。

2.埋入式柱脚抗震设计

埋入式柱脚的特点，是将钢柱以一定深度埋置在混凝土基础梁中，埋人部分的钢柱表面虽然焊有栓钉，但根据研究，在这种形式的柱脚中栓钉的作用不大，内力的`传递主要依靠混凝土对钢柱翼缘的承压力，柱的轴向压力可由柱脚底板传给混凝土，柱的轴向拉力可由柱脚底板伸出部分对混凝土的承压作用传给混凝土，或由锚栓传给基础。埋入式柱脚的支配因素是埋入深度。试验表明，对于轻型工字形柱，埋深与柱截面高度之比不得小于2，对于大截面的宽翼缘H形柱和箱形柱，埋深与截面高度之比不得小3，且同时应满足下式要求：

d>=（6M/bf*fc）

d-柱脚埋深；M-柱脚全截面屈服时的极限弯矩；bf-柱在受弯方向截面翼缘的宽度；fc-基础混凝土轴心受压强度设计值。

柱脚轴向压力由柱脚底板直接传给基础，按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010-2010验算柱脚底板下混凝土的局部承压，承压面积为底板面积。

埋入式柱脚应验算在轴力和弯矩作用下基础混凝土的侧向抗弯极限承载力，埋入式柱脚的极限受弯承载力不应小于钢柱全塑性抗弯承载力；与极限受弯承载力对应的剪力不应大于钢柱的全塑性抗剪承载力。

埋入式柱脚的计算，可按以下假设进行：钢柱的轴心压力N是由埋入的钢柱底板直接传递到钢筋混凝土基础上；柱脚处的弯矩M由埋入钢柱的翼缘与混凝土基础的承压力来传递给基础，或者由埋入部分钢柱上的抗剪焊钉来传递；柱脚的剪力v由埋入钢柱的翼缘和基础混凝土的承压力来传递。

采用钢管柱时埋入式柱脚的构造要求，截面宽厚比或径厚比较大（≥33）的箱形柱和钢管柱，其埋入部分应采取措施防止在混凝土侧压力下被压坏。常用方法是填充混凝土，填充高度应稍高于混凝土基础上表面；或在基础上端附近设置内隔板或外隔板。隔板的厚度应按计算确定，外隔板的外伸长度不应小于柱边长（或管径）1/10。对于有抗拔要求的埋入式柱脚，可在埋入部分设置栓钉。

钢柱边（角）柱柱脚埋入混凝土基础部分的上、下部位均需布置u形钢筋加强。当边（角）柱混凝土保护层厚度较小时，可能出现冲切破坏，可用下列方法之一补强：

设置栓钉。根据过去的研究，栓钉对于传递弯矩和剪力没有什么支配作用，但对于抗拉，由于栓钉受剪，能传递内力。

锚栓。因柱子的弯矩和剪力是靠混凝土的承压力传递的，当埋深较深时，在锚栓中几乎不引起内力，但柱受拉时，锚栓对传递内力起支配作用。在埋深较浅的柱脚中，加大埋深，提高底板和锚栓的刚度，可对锚栓传力起积极作用。

3.外包式柱脚抗震设计

外包式柱脚的特点，是钢柱底板与外包混凝土底部齐平，外包混凝土配有主筋和箍筋，顶部箍筋要集中配置，钢柱的外包部分要设置栓钉，钢柱翼缘外侧的混凝土保护层厚度一般不应小于150mm，外包式柱脚的内力分布进行设计。当钢柱与基础铰接时，柱脚弯矩完全由外包钢筋混凝土承受，柱的剪力也由外包混凝土承担。至于柱的轴力，一般认为，轴力可由钢柱底板直接传给基础，轴向拉力可通过底板的伸出边缘和锚栓传给基础。

外包式柱脚设计应注意的主要问题是：（1）当外包层高度较低时，外包层和柱面间很容易出现粘结破坏，为了确保刚度和承载力，外包层应达到柱截面的倍以上，其厚度应符合有效截面要求。（2）若主筋的粘结力和锚固长度不够，主筋在屈服前会拔出，使承载力降低。为此，主筋顶部一定要设弯钩，下端也应设弯钩并确保锚固长度不小于25d。（3）如果箍筋太少，外包层就会出现斜裂缝，箍筋至少要满足通常钢筋混凝土柱的设计要求，其直径和间距应符合规范规定。为了防止出现承压裂缝，使剪力能从主筋顺畅地传给钢筋混凝土，除了通常的箍筋外，柱顶密集配置几道箍筋十分重要。（4）抗震设计时，在柱脚达到最大受弯承载力之前，不应出现剪切裂缝。（5）采用箱形柱或圆管柱时，若壁板或管壁局部变形，承压力会集中出现在局部。为了防止局部变形，柱壁板宽厚比和径厚比应符合《钢结构设计规范》GB50017-2003关于塑性设计规定，也可在柱脚部分在钢管内浇灌注混凝土。

埋入式柱脚和外包式柱脚的混凝土保护层厚度均不小于180mm，钢柱埋人部分和外包部分均宜在柱翼缘上设置圆头焊钉，其直径不得小于16mm，其水平向和竖向的中心距离不得大于200mm。

4.结语

外包式和埋人式柱脚在抗震设计中已经被广泛应用，文章从受力等多方面对其具体设计进行了初步探讨，希望能为相关设计提供参考。