抗震設計論文匯總十篇

序論：好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程，我們為您推薦十篇抗震設計論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

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摘要；文章闡述了抗震設計方法的轉變，并介紹了兩種不同設計方法的優缺點，對能量分析方法在抗震結構計算中的應用進行了分析。

關鍵詞：推覆分析方法；結構能量反應分析；地震動三要素；耗散能量

目前世界各國的抗震設計規范大多數都以保障生命安全為基本目標，即“小震不壞、中震可修、大震不倒”的設防水準，據此制定了各種設計規范和條例。依此設計思想設計的各種建筑物在地震中雖然基本保證了生命安全，卻不能在大地震，甚至在中等大小的地震中有效的控制地震損失。特別是隨著現代工業社會的發展，城市的數量和規模不斷擴大，城市變成了人口高度密集、財富高度集中的地區，一般的地震和1995年的日本阪神地震，造成了巨．大的經濟損失和人員傷亡。嚴重的震害引起工程界對現有抗震設計思想和方法上存在的不足進行深刻的反思，進一步探討更完善的結構抗震設計思想和方法已成為迫切的需要。上個世紀九十年代，美國地震工程和結構工程專家經過深刻總結后，主張改進當前基于承載力的設計方法。加州大學伯克利分校的J.P.Moehlelll提出了基于位移的抗震設計理論；日本建設省建筑研究院根據建筑物的性能要求，提出了一個有關抗震和結構要求的框架，內容包括建議方案，性能目標，檢驗性能水準等：我國學者已認識到這一思潮的影響，并在各自研究領域加以引用和研究，如王亞勇、錢鎵茹、方鄂華、呂西林分別發表了有關剪力墻、框架構件的變形容許值的研究成果，程耿東采用可靠度的表達形式，將結構構件層次的可靠度應用水平過渡到考慮不同功能要求的結構體系，王光遠把這一理論引入到結構優化設計領域，提出基于功能的抗震優化設計概念。

我國現行的結構抗震設計，主要是以承載力為基礎的設計，即用線彈性方法計算結構在小震作用下的內力、位移；用組合的內力驗算構件截面，使結構具有一定的承載力；位移限值主要是使用階段的要求，也是為了保護非結構構件；結構的延性和耗能能力是通過構造措施獲得的。結構的計算分析方法基本上可以分為彈性方法和彈塑性方法。當前在建筑結構抗震設計和研究中廣泛地采用底部剪力法和振型分解反應譜法等。這些方法沒有考慮結構屈服之后的內力重分布。實際上結構在強震作用下往往處于非線性工作狀態，彈性分析理論和設計方法不能精確地反映強震作用下結構的工作特性，讓結構在強震作用下處在彈性工作狀態下工作將造成材料的巨大浪費，是不經濟的。隨著人們認識的提高，結構的地震反應分析設計方法經過了兩個文獻的轉變：(1)靜力分析方法到動力分析方法的轉變：(2)從線性分析方法到非線性分析方法的轉變。其中動力分析方法就經過了從振型分解反應譜法到時程分析法、從線性分析到非線性分析、從確定性分析到非確定性分析的三個大的轉變。作為一種簡化實用近似方法，目前的推覆分析方法(Push—overAnalysis)受到眾多學者的重視。它屬于彈塑性靜力分析，是進行結構在側向力單調加載下的彈塑性分析。具體做法是在結構分析模型上施加按某種方式(研究中常用的有倒三角形、拋物線和均勻分布等側向力分布方式)模擬地震水平慣性力作用的側向力并逐步單調加大，使結構從彈性階段開始，經歷開裂、屈服直至達到預定的破壞狀態甚至倒塌。這樣可了解結構的內力、變形特性和能量耗散及其相互關系，塑性鉸出現的順序和位置，薄弱環節及可能的破壞機制。這種方法彌補了傳統靜力線性分析方法如底部剪力法、振型分解法等的不足并克服了動力時程分析方法過程中，計算工作量大的問題，僅用于近似評估結構抵御地震的能力。但是，傳統的推覆分析方法基本上只適用于第一振型影響為主的多層規則結構，對于高層建筑或不規則的建筑，高階振型的影響不容忽視，并且對于非對稱結構，還必須考慮正、反側反推覆的不同所帶來的影響。此外推覆分析方法無法得知結構在特定強度地震作用下的結構反應和破壞情況，這限制了它在抗震性能設計中的使用。地震動能量是刻畫地震強弱的綜合指標，它綜合體現了地面最大加速度和地震持時兩個反映地面運動特性的重要因素。結構地震反應的能量分析方法是一種能較好地反映結構在地震地面運動作用下的非線性性質及地震動三要素(幅值、頻譜特性和持時)對結構抗震性能影響的方法。地震時，結構處于能量場中，地面與結構之間有連續的能量輸入、轉化與耗散。研究這種能量的輸入與耗散，以估計結構的抗震能力，是結構抗震能量分析方法所關心的問題。結構在地震(反復交變荷載)作用下，每經過一個循環，加載時先是結構吸收或存儲能量，卸載時釋放能量，但兩者不相等。兩者之差為結構或構件在一個循環中的“耗散能量”(耗能)，亦即一個滯回環內所含的面積。能量等于力與變形的乘積。一個結構(構件)所耗散的地震能量多，不僅因為它承擔了較大的地震作用，還因為它產生了較大的變形。從這個意義上來看，耗能構件是用它自身某種程度破壞所作的犧牲，來維持整個結構的安全。所以，每次大的地震作用之后，人們看到那些沒有其它途徑耗散所吸收的地震作用的能量的結構，只有通過結構自身的破壞來釋放所有的多余能量。因此，結構的抗震設計應當注意保證結構剛度、強度和變形能力的協調與統一，如結構的延性設計就是在傳統的單一強度概念條件下進行的彈性抗震設計的基礎上，充分考慮結構和構件的塑性變形能力，在設防烈度下允許結構出現可能修復的損壞，當地震作用超過設防烈度時，利用結構的彈塑性變形來存儲和消耗巨大的地震能量，保證結構裂而不倒。

能量法在近半個世紀的研究中發現較快，但由于地震本身的復雜性能量與結構反應之間的關系仍需我們進行進一步的探索。

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建筑設計是否考慮抗震要求，從總體上起著直接的控制主導作用。結構設計很難對建筑設計有較大的修改，建筑設計定了，結構設計原則上只能是服從于建筑設計的要求。如果建筑師能在建筑方案、初步設計階段中較好地考慮抗震的要求，則結構工程師就可以對結構構件系統進行合理的布置，建筑結構的質量和剛度分布以及相應產生的地震作用和結構受力與變形比較均勻協調，使建筑結構的抗震性能和抗震承載力得到較大的改善和提高；如果建筑師提供的建筑設計沒有很好地考慮抗震要求，那就會給結構的抗震設計帶來較多困難，使結構的抗震布置和設計受到建筑布置的限制，甚至造成設計的不合理。有時為了提高結構構件的抗震承載力，不得不增大構件的截面或配筋用量，造成不必要的投資浪費。由此可見，建筑設計是否考慮抗震要求，對整個建筑起著很重要的作用。因此，我們在建筑抗震設計過程別要注重以下幾個問題。

一、建筑體型設計問題

建筑體型包括建筑的平面形狀和主體的空間形狀的設計。震害表明，許多平面形狀復雜，如平面上的外凸和凹進、側翼的過多伸懸、不對稱的側翼布置等在地震中都遭到了不同程度的破壞。唐山地震就有不少這樣的震例。平面形狀簡單規則的建筑在地震中未出現較重的破壞，有的甚至保持完好無損。沿高度立體空間形狀上的復雜和不規則在地震時都會造成震害。特別是在建筑結構剛度發生突變的部位更易產生破壞。因此在建筑體型的設計中，應盡可能地使平面和空間的形狀簡潔、規則；在平面形狀上，矩形、圓形、扇形、方形等對抗震來說都是較好的體型。盡可能少做外凸和內凹的體型，盡可能少做不對稱的側翼和過長的伸翼。在體型布置上盡可能使建筑結構的質量和剛度比較均勻地分布，避免產生因體型不對稱導致質量與剛度不對稱的扭轉反應。

二、建筑平面布置設計問題

建筑物的平面布置在建筑設計中是十分重要的部分，它直接反映建筑的使用功能和要求。柱子的距離、內墻的布置、空間活動面積的大小、通道和樓梯的位置、電梯井的布置、房間的數量和布置等，都要在建筑的平面布置圖上明確下來。而且，由于建筑使用功能不同，每個樓層的布置有可能差異很大，建筑平面上的墻體，包括填充墻、內隔墻、有相應強度和剛度的非承重內隔墻等等布置不對稱，墻體與柱子分布的不對稱、不協調，使建筑物在地震時產生扭轉地震作用，對抗震很不利。有的建筑物，其剛度很大的電梯井筒被布置在建筑平面的角部或是平面的一側，結果在地震中造成靠電梯一側建筑物的嚴重破壞。這是因為電梯井筒具有極大的抗側力剛度，吸引了地震作用的主要部分［3］。有的建筑物，在平面布置上一側的墻體很多，而另一側的墻體稀少，這就造成平面上剛度分布的很不對稱，質量分布也偏心，使結構的受力和變形不協調，導致扭轉地震作用效應，帶來局部墻面的破壞。有的建筑物，如底層為商場的臨街建筑，臨街一側往往不設墻體，而其另一側則有剛度很大的墻體封閉，兩側在剛度上相差很多，也將在地震時引起扭轉地震作用，對抗震不利。還有的建筑平面布置上，經常出現內隔墻不對齊或中斷，使剛度發生突變和地震力傳遞受阻，對抗震也帶來不利，客易引起結構的局部破壞。建筑平面布置設計對建筑抗震關系很大，從概念上要解決的一個核心問題是：建筑平面布置設計上要盡可能做到使結構的質量和剛度分布均勻，對稱協調，避免突變，防止產生扭轉效應。在建筑平面布置的總體設計上要盡可能為結構抗側力構件的合理布置創造條件，使建筑使用功能要求與建筑結構抗震要求融合成一體，充分發揮建筑設計在建筑抗震中的作用。

三、建筑豎向布置設計問題

建筑的豎向布置設計問題在建筑設計中主要反映在建筑沿高度(樓層)結構的質量和剛度分布設計上。無論是單層或多層，還是高層建筑或超高建筑，這個問題是比較突出的。存在的這個主要問題是，由于建筑使用功能的不同要求，如底層或下面幾層是商場、購物中心，建筑上要求是大柱距、大空間；而上面的樓層則是開間較大的寫字樓或布置多樣化的公寓樓，低層設柱、墻很少，而上面則是以墻為主，柱很少。有的建筑在布置上還設有面積很大的公用天井大廳，在不同樓層上設有大會議廳、展廳、報告廳等，建筑使用功能的不同，形成了建筑物沿高度分布的質量和剛度的嚴重不均勻、不協調。突出的問題是沿上下相鄰樓層的質量和剛度相差過大，形成突變［3］。在剛度最差的樓層形成對抗震極為不利的抗震承載力不足和變形很大的薄弱層。這是在建筑設計中必須高度重視的問題。在實際設計中，在建筑使用功能不同的情況下，很可能出現上下相鄰樓層的墻體不對齊，柱子不對齊，墻體不連續，不到底；上層墻多，下層墻少；上層有柱，下層無柱等，使地震力的傳遞受阻或不通；抗震用的剪力墻設置不能直通到底層、剪力墻布置嚴重不對稱或數量太少。所有這些布置都將給建筑物帶來地震作用分布的不均勻、不對稱和對建筑物很不利的扭轉作用。多次大震害表明，建筑物豎向樓層剛度的過大變化，給建筑物造成很多破壞，甚至是整個樓層的倒塌。在1995年的日本阪神大地震中，有多棟鋼筋混凝土高層建筑發生了中間樓層的整體坐落倒塌破壞。因此，盡可能使剪力墻布置比較均勻并使其能沿豎向貫通到建筑物底部，不宜中斷或不到底。盡量避免其某樓層剛度過少，盡量避免產生地震時的鈕轉效應。

四、建筑上應滿足的設計限值控制問題

根據大量震害的經驗總結，現行《建筑抗震設計規范》(GBJll-89)對房屋建筑在建筑設計中應考慮的一些抗震要求的限值控制提出了規定。這些規定，建筑設計應予遵守：一是房屋的建筑總高度和層數；二是對房屋抗震橫墻問題和局部墻體尺寸的限值控制。

五、屋頂建筑的抗震設計問題

在高層和超高層建筑設計中，屋頂建筑是一個重要的設計部分。從近幾年對一些高層建筑抗震設計審查結果來看，屋頂建筑存在的主要問題，一是過高，二是過重。這樣的屋頂建筑加大了變形，也加大了地震作用。對屋頂建筑自身和其下的建筑物的抗震都不利。屋頂建筑的重心與下部建筑的重心不在一條線上，且前者的抗側力墻與其下樓層的抗側力墻體上下不連續時，更會帶來地震的扭轉作用，對建筑物抗震更不利。為此，在屋頂建筑設計中，宜盡量降低其高度。采用高強輕質的建筑材料和剛度分布比較均勻、地震作用沿結構的傳遞比較通暢，使屋頂重心與其下部建筑物的重心盡可能一致；當屋頂建筑較高時，要使其具有較好的抗震定性，使屋頂建筑的地震作用及其變形較小，而且不發生扭轉地震作用。超級秘書網

六、結束語

總的來說，建筑設計是建筑杭震設計的一個重要方面，建筑設計與建筑

抗震設計有著密切關系。它對建筑抗震起著重要的基礎作用。一個優良的建筑抗震設計，必須是在建筑設計與結構設計相互配合協作共同考慮抗震的設計基礎上完成。為此，要充分重視建筑設計在建筑抗震設計中的重要性，在建筑抗震設計中更好地發揮建筑設計應有的作用。

參考文獻:

[1]《建筑抗震設計規范》(CBJll-89)，中國建筑工業出版社，2005。

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我國建筑行業相比歐美一些建筑業比較發達的國家起步比較晚，而且在建筑行業起步初期人們只是一味的重視建筑的美觀性，認為只有修建的奢華和富麗堂皇才能彰顯出自己的社會地位和身份象征。只有符合人們審美趨勢的建筑才是好的建筑，就比如蘇州園林和一些南方比較具有代表性的園林等等。因此在這樣的社會背景下一個階段中阻礙了建筑業的發展,局限了建筑業的發展方向。人們對他的牢固性和抗災害性能沒有更高的要求，這也就使得一些建筑師為了迎合大眾的口味，不至于被社會所淘汰而沒有進行創造設計，因此設計的建筑也沒有長足的發展，抵擋不了天災的發生，對人們的生命財產構成了一定的威脅。

1.2沒有處理好建筑設計與抗震設計之間的關系

建筑設計是在建筑施工之前就需要完成的工作,設計圖紙就像一張標注明確的地圖，它會指導人們應該去哪里，如何去哪里。因此建筑設計是十分重要的，一張表美的建筑圖紙就相當于工程量完成了三分之一,將抗震理念融入到這張圖紙中也是對抗震設計提出了更高層次的要求。但是由于目前的技術有限，建筑師還不能很好的將抗震設計融人到建筑設計中去，不能使兩者更好的協作，發揮很好的作用。因此說不能協調建筑設計與抗震設計的關系是抗震設計常見的最根本問題。

1.3缺乏實踐

為了提高建筑的抗震性，一些建筑師盲目的從國外引進先進的經驗和技術,并沒有結合我國建筑構造的自身特點加以創新改造，而是為了講究工作效率，趕進度,生搬硬套地將這些所謂的先進前沿技術強加于一些本不符合的建筑物上，沒有起到應有的抗震作用反而在一定程度上弄巧成拙，破壞了建筑本身的美感，更嚴重的還會使建筑物在地震時產生扭轉建筑物的作用，對人們的生命財產造成更大程度上的傷害。因此建筑師這種急于求成缺乏實踐精神的建造理念，不會對建筑物的抗震性能起到很好的作用。

1.4建筑設計問題

對于一些建筑的設計本身就存在不合理的問題，因此我們從以下幾個方面進行探究：第一，建筑體型的設計，目前人們越來越追求建筑美感，因此將部分建筑的外立面都涉及成凹凸不平或者一些沒有規則的不光滑表面，如果發生地震對這種建筑物的破壞是最大的,表面平滑的建筑則相對可以減少地震對他的破壞，盡可能的做到建筑物與鋼架結構相對比較勻稱。第二，平面設計，對于一些建筑物人們會使用一些柱子、內墻進行裝飾。但是在確定柱子的數量與距離上就需要好好的下功夫去研究，比如人民大會堂的柱子多少根,每根之間的間隔距離是多少這都是很有講究的，不對稱性、不協調性對抗震起到了負面的作用。第三,豎向布置問題，越來越多的大型商場隨著人們物質生活的需要而產生，并且大型商場是人們比較容易聚集的地方,如果沒有很好的抗震性能則技術衾浼會對人們的生命財產造成很大的威脅。很多商場現在都是高層建筑，下層一般柱子相對較多、墻體較少，但是高層一般柱子較少、墻體較多，如果柱子與墻體分布不合理，這在地震中會起到特別不好的作用，也會加大對人們的傷害。下層柱子與上層柱子應該互相對齊，在空間上起到很好的支撐作用，對穩定整個商場的空間結構都起到了不可估量的作用。

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2.建筑結構抗震設計方法

2.1結構地震分析法

結構抗震設計的首要任務就是對結構最大地震反應的分析，需要確定內力組合及截面設計的地震作用值。常用的地震分析法有底部剪力法、彈性時程分析方法、振型分解反應譜法、非線彈性靜力分析法以及非線彈性時程分析法。其中最為簡單的屬底部剪力法，其在質量、剛度沿高度分布較均勻的結構中較為適用。假設結構的地震反應以線性倒三角形的第一振型為主。并通過第一振型周期的估計來確定地震影響系數。對于較為復雜的結構體系，采用振型分解反應譜法來計算，它的思路就是根據振型疊加原理，將各種振型對應的地震作用、作用效應以一定方式疊加起來得到結構總的地震作用、作用效應。而彈性時程分析適用于特別不規則和特別重要的結構中，將建筑物看作彈性或彈塑性振動系統，直接輸入地面振動加速度記錄，對運動方程積分，從而得到各質點的位移、速度、加速度和剪力時程變化曲線。非線彈性時程分析法可以準確完整的反映結構在地震作用下反應的全過程。按非線彈性時程分析法進行抗震設計，能改善結構抗震能力和提高抗震水平。非線彈性靜力分析法考慮了結構彈塑性特性，在結構分析模型上施加某種特定傾向力模擬地震水平側向力，并逐級單調增大，構件一旦屈服，修改其剛度直到結構達到預定的狀態。

2.2建筑結構抗震設計方法

為了確保建筑結構的抗震能力最佳，所設計的結構在強度、剛度、延性及耗能能力等方面都達到最佳，質量分布均勻，平面對稱、規則抗側向力較好的體系及剛度與承載能力變化連續的結構體系是優先考慮的設計方案，從而經濟地實現“小震不壞，中震可修，大震不倒”的目的。

（1）根據我國的抗震設計規范，建筑持力層的選擇非常重要，它關系著整個建筑物的安全性能，同時規范還指出，建筑的形體要適當，要求建筑的形狀及抗側力構件的平面布置宜規則，并有整體性，不宜用軸壓比很大的鋼筋混凝土框架柱作為第一道防線。

（2）抗震結構體系布置是建筑結構抗震設計的關鍵問題，如房屋建造中框架結構體系和砌體結構的選擇問題。地震后會有余震，抗震結構體系應具有多道抗震防線。如框架結構設計中為了避免部分構件破壞而導致整個體系喪失抗震能力，將不承受重力荷載的構件用作傳遞途徑。

（3）傳統的結構抗震是通過增強結構本身的抗震性能(強度、剛度、延性)來抵御地震作用的，即由結構本身儲存和消耗地震能量。消能減震設計指在結構中設置消能器來消耗地震輸入的能量，減輕結構的地震反應，減小結構發生破壞和避免結構物直接倒塌以達到預期防震減震要求。隔震設計指在建筑物基礎與上部結構之間設置隔離層，即安裝隔震裝置，通過隔震裝置延長結構的基本周期，避免地震能量集中使結構發生屈服和破壞。這是一種以柔克剛積極主動的抗震對策,是一種新方法、新對策、新途徑。

（4）盡可能多設置幾道抗震防線，一個較好的抗震建筑結構由若干個延性較好的分體系組成，并由延性較好的結構構件連接協同工作。強烈地震之后往往伴隨多次余震，如果只有一道防線，則在第一次破壞后再遭余震，將會因損傷積累導致倒塌。如像教學樓這種相對大開間、單跨、大窗口、懸臂走廊的純框架結構，其縱、橫方向的剛度不均勻，很容易發生扭轉破壞，而整個結構只有框架一道防線，一旦柱子發生破壞，沒有其他約束措施，整個框架因喪失全部承載能力而倒塌。防止脆性和失穩破壞，增加延展性。設計不良的細部結構常常發生脆性和失穩破壞，應該防止。剛度的選擇有助于控制變形，在不增加結構的重量的基礎上，改變結構剛度，提高結構的整體剛度和延展性是有效的抗震途徑。

（5）場地條件就是導致建筑震害過于嚴重的關鍵因素，所以選擇最為有利的地形最大限度的防止建筑物出現在不利于抗震功能發揮的區域。選擇在抗震過于危險的區域來建造房屋，有可能對人們的生命財產安全帶來危害。在汶川地震時，北川縣城西的房屋建造在有滑坡隱患的山體之下，在地震的作用下，山體崩塌、滑坡，將大量的房屋掩埋，死亡1600人，損失慘重。

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（二）落梁破壞，是指橋梁的梁板構件在地震時發生的水平位移超出梁板端部的支撐長度時發生梁體掉落的現象。落梁現象發生地震時在橋墩之間相對位移過大、支座喪失約束能力、梁的有效支撐長度不足、梁間碰撞劇烈等情況下。

二、橋梁抗震設計的基本原則

要達到合理抗震的設計目標要求，橋梁設計工程師需要深入的了解影響結構對地震反應的基本因素，并擁有豐富的工程經驗，在符合現行規范的前提之下充分發揮主觀的創造能力。基于目前的工程理論知識和歷次橋梁地震災害的經驗教訓，橋梁工程的抗震設計要遵循一些基本的設計原則。

（一）工程建設場地的選擇橋梁工程的建設場地盡量選擇地質情況穩定的地方，盡量選擇土質堅硬的區域，避免地震時可能發生的松軟場地的地基失效現象。

（二）結構體系的整體性和規則性橋梁結構較好整體性可以有效的防止橋梁構件在地震發生時的掉落，并能是結構發揮良好的空間作用，因此盡量采用連續的橋梁上部結構以保證橋梁的整體性。除此之外，橋梁結構的布置還要做到尺寸、剛度和質量的均勻、規整及對稱，避免突然的變化引起地震力的集中。

（三）結構及構件的強度和延性的提高地震時橋梁結構的破壞源自于地震引起的橋梁結構的震動，在橋梁抗震的設計中除了要盡量減少地震力從地基傳遞至橋梁結構，還要使橋梁結構本身具備足夠的強度和延性，來抵抗非預期破壞的發生。在現有技術條件下，在盡量不增加結構自身重力和不改變結構剛度的前提之下，提高橋梁結構的強度與延性兩種方式是提高橋梁結構抗震能力的有效途徑。結構的剛度、強度與延性是保證結構整體抗震能力的三個主要參數要素，剛度可以有效的控制結構變形，而延性可以有效的控制強度與剛度在反復地震力作用下的衰退現象。

（四）能力設計的原則能力設計思想強調強度安全度差異，即在不同構件，如延性構件和能力保護構件，和不同破壞模式，如延性破壞和脆性破壞模式之間建立各自不同的強度和安全度。通過強度與安全度的差異化，確保橋梁結構在地震的作用下以延性形式進行反應，避免發生脆性的破壞模式。類似于建筑抗震設計中的強柱弱梁，強剪弱彎和強節點弱構件的抗震設計思想

（五）設置多道抗震防線采用冗余設計的思想，盡量使橋梁結構具備多道抵抗地震力的防護體系，以便在第一道抗震防線發生破壞后，有備用的第二道防線用于支撐橋梁結構的抗震需求，避免發生嚴重的橋梁損壞。例如在同時設置抗震錨栓與抗震擋塊，可以有效的防止地震時落梁的發生。

三、橋梁抗震設計的幾個方法

（一）橋梁抗震的概念設計抗震概念設計是指根據以往地震災害和工程抗震的經驗等獲得的基本抗震設計原則和設計思想，用以提出正確地橋梁結構總體方案、材料的選擇和細部的構造等，從而達到合理抗震的設計目的。合理抗震設計即要求設計出來的結構，在強度、剛度和延性等指標上擁有最佳的指標組合，使結構實現經濟性和抗震設防的雙重目標。橋梁抗震概念設計的主要任務是選擇合適的抗震結構體系，一般是根據橋梁結構抗震設計的規范要求進行。對于采用延性抗震概念設計的橋梁，還包括延性類型選擇和塑性耗能機制選擇。橋梁抗震的概念設計十分重要，其為抗震設計的數值計算創造了有利條件，使計算分析結果能更好的反映地震時結構反應的真實情況。

（二）地震響應分析方法的改變隨著人們對地震動力和結構動力不斷了解，抗震設計的理論和地震響應的分析設計方法也發展出多種方法。從地震動的振幅、頻譜和持時三要素來看，抗震設計的動力理論不但考慮了地震動的持時，而且還考慮了地震動中反應譜不能概括的其他特性，較之靜力理論和反應譜理論有著更全面的優點。

（三）多階段設計方法伴隨著地震產生機理、地震的動特性及地震作用下各類結構破壞機理、動力特性和構件能力研究的不斷深入，加上不同的結構在不同概率的地震作用預期下的性能目標的各不相同，促使著結構設計在設計原則、設防水準等多個方面進行著不斷的改變和進步。橋梁工程的抗震設計也由原來的單一設防水準的一階段設計，改進為雙水準或三水準的兩階段和三階段設計方式，甚至是基于結構性能的多水準設防、多性能目標準則設計方式。

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單層磚柱廠房具有選價低廉、構造簡單、施工方便等優點，在中小型工業廠肩中得到廣泛應用。磚柱廠房是以磚柱（墻）做為承重和抗側力構件，由于材料的脆性性質，其抗震性能比鋼筋混凝土柱廠房差；由于磚往廠房內部空曠、橫墻問距大，地震時的抗倒塌能力不如砌體結構的民用建筑。因此根據磚柱廠房的震害特點，找出杭震的薄弱環節，提出相應的抗震措施，提高其抗震能力是必要的。

1．地震震害及其特點：

地震震害表明：6、7度區單層磚柱廠房破壞較輕，少數磚柱出現彎曲水平裂縫：8度區出現倒塌或局部倒塌，主體結構產生破壞；9度區廠房出現較為嚴重的破壞，倒塌率較大。

從震害特點看，磚柱是廠房的薄弱環節，外縱墻的磚柱在窗臺高度或廠房底部產主水平裂縫，內縱墻的磚柱在底部產生水平裂縫，磚柱的破壞是廠肩倒塌的主要原因。山墻在地震時產生以水平裂縫為代表的平面外彎曲破壞，山墻外傾、檁條拔出，嚴重時山墻倒塌，端開間屋蓋塌落。屋蓋形式對廠房抗震性能有一定的影響，重屋蓋廠房的震害普遍重子輕屋蓋廠房，楞攤瓦和稀鋪望板的瓦木屋蓋，其縱向水平剛度和空間作用較差，地震時屋蓋易產生傾斜。

2．適用范圍及結構布置

2．1單跨和等高多跨的單層磚柱廠房，當無吊車且跨度和柱頂標高均不大時，地震破壞較輕。不等高廠房由于高振型的影響，變截面柱的上柱震害嚴重又不易修復，容易造成屋架塌落。因此規定磚柱廠房的適用范圍為單跨或等高多跨且無橋式吊車的中小型廠房，6－8度時廠房的跨度不大子15m且柱頂標高下大于6．6m，9度時跨度不大于12m且柱頂標高不大于4．5m。

2．2廠房的平立面應簡單規則。平面宜為矩形，當平面為L、T形時，廠房陰角部位易產生震害，特別是平面剛度不對稱，將產生應力集中。對于立面復雜的廠房，當屋面高低錯落時，由于振動的不協調而發主碰撞，震害更為嚴重。

2．3當廠房體型復雜或有貼建的房屋（或構筑物）時，應設置防震縫將廠房與附屬建筑分割成各自獨立、體型簡單的抗震單元，以避免地震時產主破壞。針對中小型廠房的特點，鋼筋混凝上無檀屋蓋的磚柱廠房應設置防震縫，而輕型屋蓋的磚柱廠房可不設防震縫。防震縫處宜設置雙柱或雙墻，以保證結構的整體穩定性和剛度，防震縫的寬度應根據地震時最大彈塑性變形計算確定。一般可采用50～70mm。

3．結構體系

3.1地震時廠房破壞程度與屋蓋類型有關，一般來說重型屋蓋廠房震害重，輕型屋蓋廠房震害輕，在高烈度區影響更為明顯。因此要求6－8度時宜采用輕型屋蓋，9度時應采用輕型屋蓋。人之地震震害調查表明：6、7度時的單跨和等高多跨磚柱廠房基本完好或輕微破壞，8、9度時排架柱有一定的震害甚至倒塌。因此《建筑抗震設計規范》（G8Jll一89）規定：6、7度時可采用十字形截面的無筋磚柱，8度1、2類場地應采用組合磚柱，8度3、4類場地及9度時邊柱宣采用組合磚柱，中柱直采用鋼筋混凝土柱。經過地震震害分析發現：非抗震設計的單層磚柱廠房經過8度地震也有相當數量的廠房基本完好，所倒塌的廠肩大部份在設計和施工上也存在先天不足，因此正常設計正常施工和正常使用的無筋磚柱單層廠后，在8度區仍然具有一定的抗震能力。可見對8度區的單層磚柱廠房都配筋的要求是偏嚴的，在抗震規范的修訂稿中將8度1、2類場地“應”采用組合磚往改為“宜”采用組合磚柱，允許設計人員根據不同情況對是否配筋有所選擇。一般來說，當單層磚柱廠房符合砌體結構剛性方案條件，經抗震驗算承載力滿足要求時，可以采用無筋磚柱。

3.3對于單層磚柱廠房的縱向仍然要求具有足夠的強度和剛度，單靠磚柱做為抗側力構件是不夠的，如果象鋼筋混凝土柱廠房那樣設置柱間支撐，會吸引相當大的地震剪力。使磚拄剪壞。為了增強廠房的縱向抗震承載力，在柱間砌筑與柱整體連接的縱向磚墻，以代替柱間支撐的作用，這是經濟有效的方法。

3.4當廠房兩端為非承重山墻時，山墻頂部與檁條或屋面板恨難連接，只能依靠屋架上弦與防風柱上端連接做為山墻頂部的支點，這不僅降低了房屋整體空間作用，對防止山墻的出平面破壞也不利，因此廠房兩端均應設置承重山墻。

3．5廠房的縱橫向內隔墻宣做成抗震墻，其目的充分利用培體的功能，避免主體結構的破壞。當內隔墻不能做成抗震墻時，最好采用輕質隔墻，以避免墻體對柱及柱與屋架連接節點產生不利影響，如果采用非輕質隔墻，則應考慮隔墻對柱及其與屋架節點產生的附加剪力。

3.6無窗架不應通至廠房單元的端開間，以免過份削弱屋蓋的剛度。天窗架采用磚壁承重時，將產生嚴重的震害甚至倒塌，地震區應避免使用。

4抗震承載力計算

4.1橫向抗震計算

單層磚往廠房橫向抗震計算的計算簡圖，可按下列規定選取：（1）當廠房柱為無筋磚柱或邊柱為組合磚柱、中柱為鋼筋混凝土柱時，可采用下端為固接、上端為鉸接的徘架結構模型；（2）當廠肩邊柱為無筋磚柱、中柱為鋼筋混凝士柱，在確定廠房自振周期時，磚柱下端按固接考慮，在計算水平地震作用時，磚柱下端按鉸接考慮。這主要是考宅到在地震作用下，隨著變形的不斷增加，無筋磚柱下端開裂并退出工作，囚而全部橫向地震作用由中部的鋼筋混凝土柱承擔。輕型屋蓋單層磚柱廠房的橫向抗震計算，可以忽略空間工作影響·采用平面排架進、廳計算。對于鋼筋混凝上屋蓋和密鋪望板的瓦木屋蓋廠肩，其空間作用不能忽略，應按空間分析的方法進行計算：但為了簡化，對于一定條件下的廠房可以按平面排架進行計算，考慮到其空間工作影響，對計算的地震作用效應要進行調整。

4.2縱向抗震計算

對于鋼筋混凝土屋蓋的等高多跨磚柱廠房，當考慮屋蓋為剛性時，縱向地震作用在各柱列之間的分配與柱列的側移剛度成正比：當考慮屋蓋的彈性進行空間分析時，側移剛度較大柱列分配的地震作用比按剛性屋蓋分配的地震作用小，而側移剛度較小柱列分配的地震作用比按剛性屋蓋分配的地震作用大。設計中為了利用剛性屋蓋假定時縱向地震作用分配形式簡單的優點，可以針對不同屋蓋形式對柱列的側移剛度乘以修正系數，做為縱向地震分配時的柱列剛度，并對所計算的廠房自振周期進行修正，以考慮屋蓋的彈性影響。

對于縱墻對稱布置的單跨廠房，在廠房縱向沿跨中切開，取一個柱列單獨進行縱向計算與對廠房進行整體分析結果是相同的。對于輕型屋蓋的多跨廠房雖然屋蓋仍具有一定的水平剛度，考慮到屋蓋與磚墻的彈性極限變形值相差較大，為了計算簡便，仍可假定各縱向往列在地震時獨立振動，按柱列法進行計算。

5抗震構造措施

5．1單層磚柱廠房采用鋼筋混凝上屋蓋時的抗震構造措施可參照鋼筋混凝土柱廠房的有關規定。采用瓦木屋蓋時，設有滿鋪望板的抗震能力比無望板強得多，望板能起到阻止屋架傾斜的作用。地震震害表明，未設上弦及下弦水平支撐的楞攤瓦屋蓋，屋架產主傾斜甚至倒塌的震害較多，因此要有足夠的屋蓋支撐系統，保證屋蓋沿縱向有足夠的剛度和穩定，以滿足抗震的要求。

5．2圈梁對增強廠房的整體性起到了重要作用，但預制圈梁抗震性能差，地震時在連接外容易拉斷，因此要求圈梁應現澆且在廠房柱頂標高處沿房屋外墻及承重內墻閉合。對于8、分度區還應沿墻高每隔3－4m增設一道圈梁，可提高磚墻的抗震性能，并能夠限制地震時墻體裂縫的開展，減輕墻體破壞。當地基為軟弱粘性土、液化土、新近填土或嚴重不均勻土層時，地震易出現裂縫，如果裂縫穿過廠房將使房屋撕裂，基礎頂面應設置基礎圈梁，以減輕地震災害。當圈梁兼做門窗過梁或抵抗不均勻沉降影響時，圈梁的截面和配筋除滿足抗震構造要求外，還應根據實際受力計算確定。采用鋼筋混凝土無檁屋蓋的磚柱廠房，地震時在屋蓋處圈梁下一至四皮磚的磚墻上易出現水平裂縫，因此8、9度時，在墻頂沿墻長每隔1m左右埋設1根8豎向鋼筋，并插入頂部圈梁內，以避免上述震害的產生。

5．3地震中屋架與磚柱連接不牢，柱頭產主破壞甚至屋蓋坍落的震例是較多的。為了加強屋架與磚柱的連接，柱頂墊塊應與墻頂圈梁整體澆注，屋架與墊塊的預埋件采用螺栓連接或焊接。當墊塊厚度或配筋過小時。預埋件的錨固不能滿足要求，墊塊厚度丁應小于240mm，井配置兩層直徑不小于8間距不大于100mm的鋼筋網。烈度較高時，屋蓋承受的地震作用較大，與墊塊整體澆注的圈粱受到較大的扭矩，墊塊兩側各500mm范圍內圈梁的箍筋應加密，其間距不應大子100mm。

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二、抗震概念設計的基本原則及影響因素

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1.2建筑的縱向布局設計建筑的縱向布局主要是建筑物巖的高度、建筑結構的質量以及建筑物的剛度分布。不管是在工業建筑還是民用建筑，不論建筑的層數是多還是少，都會存在這樣的問題。在進行建筑設計的時候，盡可能的將建筑物沿與建筑的剛度設計成相近的系數，剪力墻的布局不僅要布局均勻，還要使其能沿著建筑縱向一直貫穿到建筑的底部，不要中途中斷或者是不到達建筑的底部。在設計過程中，一定要避免樓層之間剛度不均勻的現象，同時還要避免在地震中，建筑出現扭轉的現象。

1.3建筑的整體布局設計建筑的整體布局設計，主要是指建筑的平面和立體空間上的設計。在建筑的整體布局中，要使建筑平面和建筑空間在形狀上，既規則又簡潔。建筑的平面形狀可以是圓形、矩形、方形等，這樣的形狀能夠提高建筑抗震的水平。在建筑的整體布局設計中，要避免凹凸行的設計，這樣的設計對建筑抗震起到了一定的制約作用。嚴重是還會出現扭轉效應。要設計出具有立體美和具有藝術性的建筑，就一定要將建筑藝術和建筑所具備的功能，與建筑抗震設計結構結合到一起。例如：南昌綠地紫峰大廈，該建筑的高位268m，其框架是核心筒結構，對該建筑的抗震設計，在建筑三分之二出，東西里面內凹，其內凹部分的荷載通過結構柱支撐在41層與43層之間的跨懸臂轉換墻上。其整體結構設計融入了新年功能化設計的思想，并對建筑結構進行小震下的反譜計算，以及中震彈性復核。

2建筑設計過程中應重視的抗震設計問題

2.1建筑物屋頂抗震設計屋頂太高或太重，是目前建筑設計最主要的問題。屋頂過高或者過重，會加重地震的作用，導致建筑變形，對建筑物自身的抗震能力有所制約。建筑屋頂的重心和建筑底部的重心不在一條線上，那么就會導致建筑抗側力不能連續，從而加劇建筑的扭轉效應，制約建筑的抗震水平。所以，設計師在進行設計的時候，一定要避免屋頂超高超重的現象，使得整個建筑的結構與剛度均勻的分布下來，讓屋頂與建筑的重心保持在同一條線上。如果建筑物的屋頂設計的過高，那么就一定要保證建筑具有良好的抗震穩固性，降低建筑扭轉效應。3

2.2設計限值控制相關文件規定，在建筑設計過程中，要考慮抗震要求的限值控制。房屋的建筑高度和樓層的數量。在實際設計當中，有的建筑高度超標，有的建筑層數超標，有的建筑高度沒有超標，但是其寬度超標。這些超標，都將會給建筑抗震帶來一定的安全隱患，特別是一些高度和寬度超標的建筑，因此，在建筑設計中，只要完全融合建筑抗震設計，就能夠有效的進行限值控制。例如：防裂度為8的時候，粘土磚等對稱建筑的總高度要低于18m，建筑的層數一不能超過6層；底層框架為磚房的建筑高度應該保持在16m，層數保持在5層以內；建筑材料為鋼筋混泥土框架房屋的時候，其高度要保持在45m以下，而框架的抗震墻高度應該保持在100m以內。除了在設計過程中要考慮抗震要求的限值控制之外，還要考慮房屋抗震橫墻之間的間距以及局部墻體尺寸的限值控制。抗震墻限值控制，就是避免橫墻的間距超過了原有的額定值，從而導致建筑平面的剛度下降，遇到水平地震力時，影響了建筑水平地震力的傳遞，因此，導致了建筑縱墻發生形變，制約了建筑抗震的承載力度，致使建筑倒塌。對局部墻體尺寸的限值控制，是因為這些局部墻體能夠增強建筑抗震強度，如果局部墻體尺寸的限值小于規定的值，那么就不能夠滿足建筑抗震設計的要求，就會出現墻面裂開或者是倒塌的現象。因此，在設計過程中要注意建筑設計限值控制。

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2超高層建筑結構抗側剛度設計與控制

為了提高超高層建筑的抗震性，其足夠的結構側向剛度必不可少。足夠的結構側向剛度不僅可以保障建筑物的安全性、抗震性，還可在一定程度上有效抵抗建筑結構構件的不利受力情況及極限承載力下的安全穩定性。設計超高層建筑的結構抗震側向剛度，應重點從其結構體系和剛度需求進行。

2.1結構設計。結構初步設計根據建筑高度和抗震烈度確定高度級別和防火級別。超高層結構設計首先滿足規范要求的高寬比限值和平面凹凸尺寸比值限值，其次控制扭轉不規則發生：在考慮偶然偏心影響的規定水平地震力作用下，扭轉位移比不大于1.4；最大層間位移角不大于規范限值的0.4倍時，扭轉位移比不大于1.6；混凝土結構扭轉周期比不大于0.9，混合結構及復雜結構扭轉周期比大于0.85。最后設計過程中嚴格控制偏心、樓板不連續、剛度突變、尺寸突變、承載力突變、剛度突變等現象。滿足結構設計規范的同時，還應考慮建筑師的設計意圖和功能需求，同時滿足設備專業設計要求。結構平面的規整程度直接影響著抗震設計的強弱，盡量采用筒體結構，以使得承受傾覆彎矩的結構構件呈現為軸壓狀態，且其中的豎向構件應最大程度的安置在建筑結構的外側。各豎向構件和連接構件的受力合理、傳力明確，降低剪力滯后效應，杜絕抗震薄弱層產生。

2.2結構側向剛度控制。超高層建筑的抗震性能設計主要與結構側向剛度的最大層間位移角和最小剪力限制相關。對于層間位移角限值，其是衡量建筑抗震性的剛度指標之一，地震作用應使得建筑主體結構具有基本的彈性，保證結構的豎向和水平構件的開裂不會過大。同時，因超高層建筑的底部樓層、伸臂加強層等特殊區域的彎曲變形難以起主導作用，所以應采取剪切層間位移或有害層間位移對其變形進行詳細的分析與判斷。對于最小地震剪力，其最重要的兩個影響因素是建筑結構的剛度和質量，當超高層建筑難以達到最小地震剪力要求時，設計人員應該結合具體情況適度的增加設計內力，提高其抗震能力和穩定性，然而，當不能滿足最小地震剪力時，還需通過重新設計或調整建筑結構的具體布置或提高剛度來提高建筑物在地震作用下的安全性，而非單純增高地震力的調整系數。

3超高層建筑的性能化抗震設計

超高層建筑的抗震性能設計，國內主要根據“三個水準，兩個階段”，即“小震不壞、中震可修、大震不倒”。超高層建筑來說，其建筑工程復雜、高度極高、面積大、成本高，一旦受到地震損害，其損失程度會更高，因此，必須充分考慮各方理論、實際情況和專家意見，兼顧經濟、安全原則，定量化的展開超高層建筑的性能化抗震設計。同時，相關文件雖針對超高層建筑結構的性能化設計制定了較具體且系統的指導理念，涉及宏觀與微觀兩個層面。但是，由于結構構件會受到損壞，且損壞與整體形變情況的分析計算都需進行專業的彈塑性靜力或動力時程計算，而目前我國尚未形成相關的定量化的評價體系，因此，設計人員應在積極參考ATC-40和FEMA273/274等規范。此外，對于彎曲變形為主導的建筑結構，在大震作用后應尤其注重構件承載力的復核。

4超高層建筑多道設防抗震設計

除了上述注意事項外，針對超高層建筑進行抗震性設計時，還因注重設計多道的抗震防線。多道抗震防線是指一個由一些相對獨立的自成抗側力體系的部分共同組成的抗震結構系統，各部分相互協同、相互配合，一同工作。當遭遇地震時，若第一道防線的抗側移構件受到損害，其后的第二道和第三道防線的抗側力構件即會進行內力的重新調整和分布，以抵御余震，保護建筑物。目前，我國超高層建筑主要依靠內筒和外框的協同工作來達到提供抗側剛度的目的，包含兩種受力狀態：首先，建筑的內外結構通過樓板和伸臂析架來協調作用，進而使得外部結構承受了較多的傾覆彎矩和較少的剪力，而內筒則承受了較大的剪力和一些傾覆彎矩，廣州東塔就是此受力方式的典型；其次，以交叉網格筒或巨型支撐框架為代表的建筑外部結構，其十分強大，依靠樓板的面內剛度，外部結構即可同時承受較大的傾覆彎矩和剪力，如廣州西塔。

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二、結構抗震概念設計的涵義

所謂抗震概念設計，一般是指不經過計算，尤其在難以做出精確理性分析或在規范中難以規定的問題中，依據整體結構體系與分結構體系之間的力學關系、結構破壞機理、震害、實驗現象和工程經驗中所獲得的基本設計原則和設計思想，從總體的角度來進行建筑結構的總體布置和抗震細部措施的宏觀控制，從而從根本上保證結構的抗震性能。

三、結構抗震概念設計的基本原則和具體要求

（一）建筑場地的選擇

地震造成建筑的破壞，除地震動直接引起結構破壞以外，還有場地條件的原因，諸如：地震引起的地表錯動與地裂，地基土的不均勻沉陷、滑坡和土體液化等。因此選擇有利于抗震的建筑場地是減輕建筑物地震災害的第一道重要工序。（二）建筑物的平面、立面及豎向剖面的布置建筑物平面和立面的規則性是抗震概念設計中需要考慮的一個重要因素。規則的建筑方案體現在：建筑物的平面布置基本對稱；結構體型簡單；抗側力體系的剛度和承載力上下變化連續、均勻。因為，簡單、對稱的結構容易估算其在地震時的反應，容易有針對性的采取抗震措施并對其進行細部處理。因此，這就要求建筑專業的設計人員具有一定的抗震知識素養，應該對所設計的建筑的抗震性能有所估計，避免采用抗震性能差的嚴重不規則的設計方案。

（三）結構體系的確定和結構布置

結構體系的確定是結構設計中頭等重要的大事。結構設計時應通過綜合分析使結構體系盡量合理且經濟，應優先采用抗震能力強、延性好、耗能能力強、便于施工且具有多道防線的結構體系（如框架-剪力墻結構，框架-筒體結構，設置耗能連梁的剪力墻結構等），避免采用抗震能力較低的結構體系（如板柱-剪力墻結構，單跨框架結構等），尤其應避免采用看似“合法”（符合規范）但不合理的結構體系（如當房屋高度接近規范框架結構類適用高度上限時，仍采用框架結構，震害表明，框架結構的側向剛度較小，整體性較差，結構的抗震性能較差，此情況下應采用抗震性能較好的框架-剪力墻結構為宜）。而在結構布置時，應采用概念清晰、傳力途徑明確的布置方式，盡量避免造成結構扭轉、平面和立面的里出外進、豎向傳力桿件的間斷與不連續等問題。

（四）多道抗震防線的設置

單一結構體系只有一道抗震防線，一旦破壞就會造成建筑物倒塌的嚴重后果。特別是當建筑物的自振周期與地震動卓越周期相近時，建筑物由此而發生的共振，更加速其倒塌進程。而如果建筑物采用的是多重抗側力體系時，第一道防線的抗側力構件在強烈地震作用下遭到破壞后，第二道乃至第三道防線的抗側力構件立即接替，抵擋住后續的地震動的沖擊，可保證建筑物最低限度的安全，免于倒塌。在遇到建筑物基本周期與地震動卓越周期相同或接近的情況時，多道防線就更顯示出其優越性。當第一道抗側力防線因共振而破壞，第二道防線接替工作，建筑物自振周期將出現較大幅度的變動，與地震動卓越周期錯開，使建筑物的共振現象得以緩解，避免再度嚴重破壞。在雙重結構體系中一般應優先選擇不負擔或少負擔重力荷載的豎向支撐或填充墻，或軸壓比值較小的抗震墻、實墻筒體等構件作為第一道防線的抗側力構件，如框架-剪力墻結構中的剪力墻，框架-填充墻結構中的填充墻，單層廠房縱向體系中的柱間支撐，均可作為各自體系中的第一道抗震防線。如因條件限制，只能采用單一的框架體系，則框架就成為整個體系中唯一的抗側力構件，此時應采用“強柱弱梁”型的延性框架。在地震作用下，框架梁成為第一道抗震防線，框架柱為第二道抗震防線，用框架梁的變形去消耗地震能量，使框架梁的屈服先于框架柱的屈服，從而保護了框架柱的相對完整，最終達到“大震不倒”的要求。

（五）結構抗震設計關鍵點的把握