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第1篇

【關(guān)鍵詞】 抗震設(shè)計(jì); 概念設(shè)計(jì); 高層建筑結(jié)構(gòu)

中圖分類號：TU208文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

地震作用影響因素極為復(fù)雜，它是一種隨機(jī)的、尚不能準(zhǔn)確預(yù)見和準(zhǔn)確計(jì)算的外部作用，目前規(guī)范給出的計(jì)算方法還是一種半經(jīng)驗(yàn)半理論的方法，要進(jìn)行精確的抗震計(jì)算還有一定的困難，因此人們在工程實(shí)踐中提出了“建筑抗震概念設(shè)計(jì)”。結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)應(yīng)該是綜合概念設(shè)計(jì)、計(jì)算和結(jié)構(gòu)措施等完整的一系列設(shè)計(jì)。

1 建筑的抗震概念設(shè)計(jì)

所謂“建筑抗震概念設(shè)計(jì)”是指根據(jù)地震災(zāi)害和工程經(jīng)驗(yàn)等所形成的基本設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)思想，依此進(jìn)行建筑和結(jié)構(gòu)總體布置并確定細(xì)部構(gòu)造的過程。掌握了抗震概念設(shè)計(jì)，有助于明確抗震設(shè)計(jì)思想，靈活、恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用抗震設(shè)計(jì)原則，使設(shè)計(jì)人員不至于陷入盲目的計(jì)算工作，從而做到比較合理地進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。

2 高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更應(yīng)重視概念設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)中，雖然分析計(jì)算是必須的，也是設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，但僅靠此往往不能滿足結(jié)構(gòu)安全性、可靠性的要求，不能達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)，因此必須非常重視概念設(shè)計(jì)。從某種意義上講，概念設(shè)計(jì)甚至比分析計(jì)算更為重要，因?yàn)楹侠淼慕Y(jié)構(gòu)方案是安全可靠的優(yōu)秀設(shè)計(jì)的基本保證。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尤其是在高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，更應(yīng)重視概念設(shè)計(jì)。這是因?yàn)楦邔咏ㄖY(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、發(fā)生地震時(shí)震動(dòng)的不確定性、人們對地震時(shí)結(jié)構(gòu)響應(yīng)認(rèn)識的局限性與模糊性、高層結(jié)構(gòu)計(jì)算尤其是抗震分析計(jì)算的精確性、材料性能與施工安裝時(shí)的變異性，結(jié)構(gòu)計(jì)算模型的假定與地震時(shí)的實(shí)際工作有很大的差異以及其他不可預(yù)測的因素，致使設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果( 尤其是經(jīng)過實(shí)用簡化后的計(jì)算結(jié)果) 與實(shí)際相差較大，甚至有些作用效應(yīng)至今尚無法定量計(jì)算出來。

3 高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容

3. 1 首先應(yīng)重視高層建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性

建筑設(shè)計(jì)應(yīng)符合抗震概念設(shè)計(jì)的要求，不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的形狀設(shè)計(jì)方案。合理的建筑布置在抗震設(shè)計(jì)中是頭等重要的，提倡平、立面簡單對稱，因?yàn)檎鸷Ρ砻鳎朔N類型建筑在地震時(shí)較不容易破壞，而且容易估計(jì)出其地震反應(yīng)，易于采取相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施和進(jìn)行細(xì)部處理。“建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性”包含了對建筑的平立面外形尺寸，抗側(cè)力構(gòu)件布置、質(zhì)量分布，承載力分布等諸多因素的綜合要求。“規(guī)則建筑”體現(xiàn)在體形( 平面和立面的形狀) 簡單; 抗側(cè)力體系的剛度承載力上下變化連續(xù)、均勻; 平面布置基本對稱。

3. 2 結(jié)構(gòu)剛度、承載力和延性要有合理的匹配

當(dāng)結(jié)構(gòu)具有較高的抗力時(shí)，其總體延性的要求可有所降低; 反之，較低的抗力需要較高的延性要求相配合。對結(jié)構(gòu)提出了“綜合抗震能力”的概念，就是要綜合考慮整個(gè)結(jié)構(gòu)的承載力和構(gòu)造等因素，來衡量結(jié)構(gòu)具有的抵抗地震作用的能力。地震時(shí)建筑物所受地震作用的大小與其動(dòng)力特性密切相關(guān)，與其具有合理的剛度和承載力分布以及與之匹配的延性密切相關(guān)。但是，提高結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度，往往是以提高工程造價(jià)及降低結(jié)構(gòu)延性指標(biāo)為代價(jià)的。要使建筑物具有很強(qiáng)的抗倒塌能力，最理想的是使結(jié)構(gòu)中的所有構(gòu)件都具有較高的延性，然而實(shí)際工程中很難做到。有選擇地提高結(jié)構(gòu)中的重要構(gòu)件以及關(guān)鍵桿件的延性是比較經(jīng)濟(jì)有效的辦法。因此，在確定建筑結(jié)構(gòu)體系時(shí)，需要在結(jié)構(gòu)剛度、承載力及延性之間尋找一種較好的匹配關(guān)系。

3. 3 設(shè)計(jì)多道設(shè)防結(jié)構(gòu)

3. 3. 1 超靜定結(jié)構(gòu)

靜定結(jié)構(gòu)是只有一個(gè)自由度的結(jié)構(gòu)，在地震中只要有一個(gè)節(jié)點(diǎn)破壞或一個(gè)塑性鉸出現(xiàn)，結(jié)構(gòu)就會(huì)倒塌。抗震結(jié)構(gòu)必須做成超靜定結(jié)構(gòu)，因?yàn)槌o定結(jié)構(gòu)允許有多個(gè)屈服點(diǎn)或破壞點(diǎn)。將這個(gè)概念引申，抗震結(jié)構(gòu)不僅是要設(shè)計(jì)成超靜定結(jié)構(gòu)，還應(yīng)該做成具有多道設(shè)防的結(jié)構(gòu)。第一道設(shè)防結(jié)構(gòu)中的某一部分屈服或破壞只會(huì)使結(jié)構(gòu)減少一些超靜定次數(shù)。同時(shí)要注意分析并控制結(jié)構(gòu)的屈曲或破壞部位，控制出鉸次序及破壞過程。有些部位允許屈服或允許破壞，而有些部位則只允許屈服，不允許破壞，甚至有些部位不允許屈服。例如，帶連梁的剪力墻中，連梁應(yīng)當(dāng)作為第一道設(shè)防，連梁先屈曲或破壞都不會(huì)影響墻肢獨(dú)立抵抗地震力。

3. 3. 2 雙重抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系

雙重抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系是可能實(shí)現(xiàn)多道設(shè)防結(jié)構(gòu)的一種類型，而且雙重抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的抗震性能較好。這里提出的雙重抗側(cè)力體系的特點(diǎn)是，由兩種變形和受力性能不同的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)組成，每個(gè)抗側(cè)力體系都有足夠的剛度和承載力，可以承受一定比例的水平荷載，并通過樓板連接協(xié)同工作，共同抵抗外力。特別是在地震作用下，當(dāng)其中一部分結(jié)構(gòu)有所損傷時(shí)，另一部分應(yīng)有足夠的剛度和承載力能夠共同抵抗后期地震作用力。在抗震結(jié)構(gòu)中設(shè)計(jì)雙重抗側(cè)力體系實(shí)現(xiàn)多重設(shè)防，才是安全可靠的結(jié)構(gòu)體系。

3. 3. 3 總結(jié)構(gòu)體系與基本分結(jié)構(gòu)體系

1972 年 12 月 23 日尼加拉瓜首都發(fā)生強(qiáng)烈地震，1 萬多棟樓房倒塌。林同炎公司 1963 年設(shè)計(jì)的美州銀行大樓，雖位于震中，承受比設(shè)計(jì)地震作用 0. 06g 大 6 倍的地震 0. 35g而未倒塌，引起世界同行的高度重視。眾所周知，建筑物在地震作用下的運(yùn)動(dòng)與由風(fēng)引起的位移是不同的，在強(qiáng)烈地震作用下，結(jié)構(gòu)會(huì)在任意方向變形。在高層建筑中，這種變形更為復(fù)雜。當(dāng)然主要是第一振型，同時(shí)也包括具有鞭梢效應(yīng)的第二、第三振型，變形量很大。所以設(shè)計(jì)者主要考慮的是如何避免就其結(jié)構(gòu)固有特征會(huì)引起倒塌的過大變形。再則，設(shè)計(jì)高層結(jié)構(gòu)所考慮抗風(fēng)與抗地震要求的出發(fā)點(diǎn)往往是矛盾的。剛度大的結(jié)構(gòu)對抗風(fēng)荷載有利，動(dòng)力效應(yīng)小; 反之，較柔的結(jié)構(gòu)有利于抗震。所以要設(shè)計(jì)一個(gè)抗風(fēng)及抗震性能都很好的高層結(jié)構(gòu)不很容易。林同炎教授的設(shè)計(jì)思想是設(shè)計(jì)一個(gè)由 4 個(gè)柔性筒組成的，具有很大抗彎剛度的結(jié)構(gòu)總體系。在抗風(fēng)荷載及設(shè)防烈度的地震作用下表現(xiàn)為剛性體系。當(dāng)遇到罕見的強(qiáng)烈地震時(shí)，通過控制各分體系( 柔性筒) 之間的聯(lián)接構(gòu)件( 鋼筋混凝土連梁) 的屈服、破壞，而變成具有延性的結(jié)構(gòu)體系，即各分體系獨(dú)立工作，則結(jié)構(gòu)的自振周期變長，阻尼增加，即使超出彈性極限，仍持有塑性強(qiáng)度，可做到搖擺而不倒塌。地震后的實(shí)地觀察，證明其設(shè)計(jì)思想是正確的，正如預(yù)料的那樣，聯(lián)梁的混凝土剝落，梁中有明顯裂縫。但四個(gè)柔性筒的本身均無裂縫，筒壁仍處于彈性階段。

3. 4 抗側(cè)力結(jié)構(gòu)和構(gòu)件應(yīng)設(shè)計(jì)成延性結(jié)構(gòu)或構(gòu)件

延性是指構(gòu)件或結(jié)構(gòu)具有承載能力基本不降低的塑性變形能力的一種性能。在“小震不壞，中震可修，大震不倒”的抗震設(shè)計(jì)原則下，結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)計(jì)成延性結(jié)構(gòu)。當(dāng)設(shè)計(jì)成延性結(jié)構(gòu)時(shí)，由于塑性變形可以耗散地震能量，結(jié)構(gòu)變形加大，但結(jié)構(gòu)承受的地震作用不會(huì)直線上升，也就是說，結(jié)構(gòu)是用它的變形能力在抵抗地震作用。延性結(jié)構(gòu)的構(gòu)件設(shè)計(jì)應(yīng)遵守“強(qiáng)柱弱梁，強(qiáng)剪弱彎，強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱桿件，強(qiáng)底層柱”原則，承受豎向荷載的主要構(gòu)件不宜作為主要耗能構(gòu)件。

3. 5 應(yīng)有意識地加強(qiáng)薄弱環(huán)節(jié)

( 1) 結(jié)構(gòu)在強(qiáng)烈地震下不存在強(qiáng)度安全儲(chǔ)備，構(gòu)件的實(shí)際承載力分析( 而不是承載力設(shè)計(jì)值的分析) 是判斷薄弱層的基礎(chǔ)。

( 2) 要使樓層( 部位) 的實(shí)際承載力和設(shè)計(jì)計(jì)算的彈性受力之比在總體上保持一個(gè)相對均勻的變化，一旦樓層( 部位) 的這個(gè)比例有突變時(shí)，會(huì)由于塑性內(nèi)力重分布導(dǎo)致塑性變形的集中。

( 3) 要防止在局部上加強(qiáng)而忽視整個(gè)結(jié)構(gòu)各部位剛度、承載力的協(xié)調(diào)。

( 4) 在抗震設(shè)計(jì)中有意識、有目的地控制薄弱層( 部

位) ，使之有足夠的變形能力又不使薄弱層發(fā)生轉(zhuǎn)移，這是提高結(jié)構(gòu)總體抗震性能的主要手段。

4 做好高層建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)還應(yīng)注意的問題

( 1) 結(jié)構(gòu)方案要根據(jù)建筑使用功能、房屋高度、地理環(huán)境、施工技術(shù)條件和材料供應(yīng)情況、有無抗震設(shè)防來選擇合理的結(jié)構(gòu)類型。

( 2) 不同結(jié)構(gòu)體系在豎向荷載、風(fēng)荷載及地震力作用下的受力特點(diǎn)。

( 3) 風(fēng)荷載、地震作用及豎向荷載的傳遞途徑。

( 4) 結(jié)構(gòu)破壞的機(jī)制和過程，以加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位和薄弱環(huán)節(jié)。

( 5) 預(yù)估和控制各類結(jié)構(gòu)及構(gòu)件塑性鉸區(qū)可能出現(xiàn)的部位和范圍。

( 6) 場地選擇、地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)及地基變形對上部結(jié)構(gòu)的影響。

( 7) 各類結(jié)構(gòu)材料的特性及其受溫度變化的影響。

( 8) 非結(jié)構(gòu)構(gòu)件對主體結(jié)構(gòu)抗震產(chǎn)生的有利和不利影響，要協(xié)調(diào)布置，并保證與主體結(jié)構(gòu)連接構(gòu)造的可靠等。

參 考 文 獻(xiàn)

［1］ GB 50011 －2001 建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范［S］

第2篇

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；概念設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展以及計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)程序的全面應(yīng)用，給建筑結(jié)構(gòu)工程師們帶來了極大方便，大大提高了設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量。但同時(shí)也養(yǎng)成了很多設(shè)計(jì)人員一味地依賴計(jì)算機(jī)，認(rèn)為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)很簡單，只需要按照規(guī)范、圖集，通過電腦軟件計(jì)算就可以完成，設(shè)計(jì)人員成了不過是東拼西湊的計(jì)算機(jī)畫匠而已，對計(jì)算的結(jié)果也無法判斷正誤，規(guī)范與軟件之間的差異更是不了解；對如何加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性、合理性、經(jīng)濟(jì)性更是沒有概念。發(fā)展先進(jìn)計(jì)算理論，加強(qiáng)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，加快新型高強(qiáng)、輕質(zhì)、環(huán)保建材的研究與應(yīng)用，使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加安全、適用、可靠、經(jīng)濟(jì)是當(dāng)務(wù)之急。打破建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的墨守成規(guī)，充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)工程師的創(chuàng)新能力，是相當(dāng)必要的。這就要求結(jié)構(gòu)工程師對整體結(jié)構(gòu)體系與各基本分體系之間的力學(xué)關(guān)系有透徹的認(rèn)識，把概念設(shè)計(jì)應(yīng)用到實(shí)際工作中去

1概念設(shè)計(jì)

1.1概念設(shè)計(jì)就是運(yùn)用清晰的結(jié)構(gòu)概念， 不經(jīng)數(shù)值計(jì)算，而依據(jù)整個(gè)結(jié)構(gòu)體系與分體系之間的力學(xué)關(guān)系、 結(jié)構(gòu)破壞機(jī)理、震害、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和工程經(jīng)驗(yàn)等對結(jié)構(gòu)及計(jì)算結(jié)果進(jìn)行正確的分析，并考慮到結(jié)構(gòu)實(shí)際受力狀況與計(jì)算假設(shè)之間的差異，對結(jié)構(gòu)及構(gòu)造進(jìn)行設(shè)計(jì)，使建筑物受力更合理、安全、協(xié)調(diào)。概念設(shè)計(jì)主要從以下兩個(gè)方面對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行宏觀控制。(1)是在方案設(shè)計(jì)滿足建筑要求的情況下，從宏觀的角度考慮結(jié)構(gòu)的整體性及主要分體系的相互關(guān)系，來確定建筑結(jié)構(gòu)的總體布置方案。 (2)是在理論設(shè)計(jì)過程中綜合考慮各方面因素對結(jié)果的影響，以判斷理論設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，并對一些工程中難以作出精確分析或在規(guī)范中未精確規(guī)定的問題，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)采用一些結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施進(jìn)行處理。 概念設(shè)計(jì)的目的是力求使設(shè)計(jì)方案安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、合理，是一個(gè)優(yōu)化的過程。

1.2運(yùn)用概念設(shè)計(jì)的思想，能讓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的思路得到了拓寬。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)計(jì)算理論的研究和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)似乎只關(guān)注如何提高結(jié)構(gòu)抗力，以至混凝土的等級越用越高，配筋量越來越大，造價(jià)越來越高。結(jié)構(gòu)工程師往往只注意到不超過最大配筋率，結(jié)果肥梁、胖柱、深基礎(chǔ)處處可見。以抗震設(shè)計(jì)為例，一般是根據(jù)初定的尺寸、砼等級算出結(jié)構(gòu)的剛度，再由結(jié)構(gòu)剛度算出地震力，然后算配筋。但是大家知道，結(jié)構(gòu)剛度越大，地震作用效應(yīng)越大，配筋越多，剛度越大，地震力就越強(qiáng)。這樣為抵御地震而配的鋼筋，增加了結(jié)構(gòu)的剛度，反而使地震作用效應(yīng)增強(qiáng)。

1.3目前在抗震設(shè)計(jì)中，隔震消能的研究就是一個(gè)很好的例子。隔震消能的一般做法是在基礎(chǔ)與主體之間設(shè)柔性隔震層；加設(shè)消能支撐（類似于阻尼器的裝置）；有的在建筑物頂部裝一個(gè)“反擺”，地震時(shí)它的位移方向與建筑物頂部的位移相反，從對建筑物的振動(dòng)加大阻尼作用，降低加速度，減少建筑物的位移，來降低地震作用效應(yīng)。合理設(shè)計(jì)可降低地震作用效應(yīng)達(dá) 60%，并提高屋內(nèi)物品的安全性。

1.4在建筑抗震設(shè)計(jì)中，更應(yīng)注重概念設(shè)計(jì)。這是因?yàn)榻ㄖY(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，發(fā)生地震時(shí)，地震力的不確定性，人們對地震時(shí)結(jié)構(gòu)效應(yīng)認(rèn)識的局限性與模糊性，結(jié)構(gòu)抗震分析計(jì)算的精確度，材料性能與施工安裝時(shí)的變異性以及其他不可預(yù)測的因素，致使設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果（尤其是經(jīng)過實(shí)用簡化后的計(jì)算結(jié)果）可能和實(shí)際相差較大，甚至有些作用效應(yīng)至今尚無法定量計(jì)算出來。因此由于存在上述諸多不確定因素，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算無法涵蓋可能的所有不確定因素。因此，必須重視整體的概念設(shè)計(jì)，從某種意義上講，概念設(shè)計(jì)甚至比分析計(jì)算更為重要。

2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的概念設(shè)計(jì)的體現(xiàn)

2.1概念設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程中的體現(xiàn)

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的流程一般分為三個(gè)部分： 前期的方案選擇、中期的結(jié)構(gòu)計(jì)算階段及后期的施工圖繪制階段。 這三個(gè)階段都發(fā)揮著重要的作用。

（1）合理選擇結(jié)構(gòu)方案。一個(gè)成功的設(shè)計(jì)必須選擇一個(gè)經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)方案，即選擇一個(gè)切實(shí)可靠的結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)體系。必須對工程的設(shè)計(jì)要求、地理環(huán)境、材料供應(yīng)、施工條件等情況進(jìn)行綜合分析，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)選型，確定最優(yōu)結(jié)構(gòu)方案。概念設(shè)計(jì)在工程設(shè)計(jì)一開始就應(yīng)把握好場地選擇、能量輸入、房屋體型、結(jié)構(gòu)體系、剛度分布、構(gòu)件延性等幾個(gè)方面，從根本上消除建筑中的抗震薄弱環(huán)節(jié)。

（2）選用恰當(dāng)?shù)挠?jì)算簡圖。結(jié)構(gòu)計(jì)算是在計(jì)算簡圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，即對作用的荷載與構(gòu)件的約束狀態(tài)進(jìn)行一定的簡化，使其接近實(shí)際狀態(tài)。現(xiàn)在的建筑物功能復(fù)雜多樣，以前的手算已經(jīng)無法滿足要求，結(jié)構(gòu)計(jì)算只能通過計(jì)算機(jī)來完成。所以，要將實(shí)際工程的結(jié)構(gòu)形式轉(zhuǎn)變成可以用于計(jì)算機(jī)計(jì)算的模型，并保證有足夠的精確度就成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題。 而要達(dá)到這一目的就需要設(shè)計(jì)人員在結(jié)構(gòu)計(jì)算的過程中利用概念設(shè)計(jì)進(jìn)行判斷與控制。

（3）正確分析計(jì)算結(jié)果。現(xiàn)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中有許多軟件可以供結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員選擇，但不同軟件往往會(huì)導(dǎo)致不同的計(jì)算結(jié)果。所以，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算前，先要全面了解該程序軟件的適用范圍和技術(shù)條件，使用時(shí)要避免操作失誤，且對電算的結(jié)果再用概念設(shè)計(jì)進(jìn)行科學(xué)分析，以做出正確的合理判斷。

2.2抗震設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的概念設(shè)計(jì)問題

抗震設(shè)計(jì)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要組成部分。 地震是一種隨機(jī)振動(dòng)，要準(zhǔn)確預(yù)測建筑物所遭遇地震的特性和參數(shù)，目前尚難做到。 現(xiàn)在所采用的地震參數(shù)只是概率意義上的估計(jì)值，而結(jié)構(gòu)在地震作用下的性能有許多不確定性，因此，抗震設(shè)計(jì)不能過分依賴?yán)碚撚?jì)算，概念設(shè)計(jì)在抗震設(shè)計(jì)中顯得尤其重要。

（1）選擇合適的場地 。 地震造成建筑物的破壞情況是各不相同的。 一是由于地震時(shí)地面強(qiáng)烈運(yùn)動(dòng)，使建筑物在震動(dòng)過程中，因喪失整體性或強(qiáng)度不足、變形過大而破壞：二是由于水壩倒塌、海嘯、火災(zāi)、爆炸等次生災(zāi)害而造成；三是由于斷層錯(cuò)動(dòng)、山崖崩塌、河岸滑坡、地層陷落等地面嚴(yán)重變形直接造成。 前兩種可以通過工程措施加以防治，而后一種情況，單靠工程措施很難達(dá)到預(yù)防的目的。 因此，選擇工程場址時(shí)，應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)勘察。 搞清地形、地質(zhì)情況，挑選對建筑抗震有利、盡可能避開對建筑抗震不利的地段。 任何情況下均不得在抗震危險(xiǎn)地段建造可能引起人員傷亡或較大經(jīng)濟(jì)損失的建筑物。

（2）選擇合適的基礎(chǔ)方案 。 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)條件、上部結(jié)構(gòu)類型及荷載分布、相鄰建筑物影響及施工條件等多種因素，選擇經(jīng)濟(jì)合理的基礎(chǔ)方案。 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)有詳盡的地質(zhì)勘察報(bào)告，一般情況下同一結(jié)構(gòu)單元不宜采用兩種不同的類型。

（3）采取相應(yīng)的構(gòu)造措施。 遵循“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)強(qiáng)錨固”的設(shè)計(jì)原則，注意構(gòu)件的延性性能，加強(qiáng)薄弱部位，注意鋼筋的錨固長度，尤其是鋼筋的直線段錨固長度，考慮溫度應(yīng)力的影響。除此之外還應(yīng)注意按均勻、對稱、規(guī)整原則考慮平面和立面的布置。 設(shè)置多道抗震防線應(yīng)盡量避免出現(xiàn)薄弱層。

3概念設(shè)計(jì)的意義

3.1展現(xiàn)先進(jìn)設(shè)計(jì)思想的關(guān)鍵。概念設(shè)計(jì)的根本宗旨，是在特定的建筑空間及地理?xiàng)l件下，用整體概念來考慮建筑結(jié)構(gòu)的總體方案，且能有意識地發(fā)揮和利用結(jié)構(gòu)總體系與分體系之間的力學(xué)特性與關(guān)系。運(yùn)用概念設(shè)計(jì)從整體上把握結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)性能，方能對計(jì)算分析的結(jié)果進(jìn)行科學(xué)判斷和合理取舍。在概念設(shè)計(jì)之初的方案階段，能迅速、有效地對結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行構(gòu)思、比較、分析與選擇，可采用概念性設(shè)計(jì)到工程中去。

3.2體現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則與靈活。建筑物是一個(gè)完整的空間結(jié)構(gòu)，各構(gòu)件都在以相當(dāng)復(fù)雜的受力方式共同工作，而并非是獨(dú)立于總體結(jié)構(gòu)體系之外的單獨(dú)構(gòu)件。當(dāng)前在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)界，對具體空間結(jié)構(gòu)體系的整體研究上還存在著局限性，以至于在設(shè)計(jì)過程中采用了許多假定與簡化方法。作為結(jié)構(gòu)工程師，一方面在設(shè)計(jì)過程中既要做到嚴(yán)格遵守和執(zhí)行相關(guān)的強(qiáng)制性規(guī)范和要求，堅(jiān)持結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則不能改變，另一方面，又不應(yīng)盲目、教條、機(jī)械地照搬照抄，尤其是對推薦性規(guī)范和要求，應(yīng)把它作為一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的指導(dǎo)和參考意見，從而可在實(shí)際的設(shè)計(jì)項(xiàng)目中作出更為正確的選擇。這就對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師提出了要求，要對整體結(jié)構(gòu)體系與各基本分體系之間的力學(xué)關(guān)系有更為透徹的認(rèn)識和深入的了解，把建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)應(yīng)用到實(shí)際工作中去。

3.3彌補(bǔ)設(shè)計(jì)、計(jì)算理論的不足。目前的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算水平難以有效地保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的抗震、抗風(fēng)性能，尤其是抗震設(shè)計(jì)。以“5?12 汶川大地震”為代表的近幾年國內(nèi)外幾次震害的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)充分說明，從某種意義上講，概念設(shè)計(jì)確實(shí)比分析計(jì)算更為重要。目前，現(xiàn)行的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論和計(jì)算理論仍然存在著一些缺陷：如對混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，內(nèi)力計(jì)算采用基于彈性理論的計(jì)算方法，而截面設(shè)計(jì)則采用是基于塑性理論的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，兩者的矛盾使計(jì)算結(jié)果與結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力狀態(tài)存在較大差距。為了彌補(bǔ)設(shè)計(jì)、計(jì)算理論的缺陷，或?qū)崿F(xiàn)對實(shí)際存在的大量難以計(jì)算的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)，也需要概念設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)措施來共同滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需要。

第3篇

一、變“一”為“幾”，讓感知從單一走向豐富

教師呈示教材植樹情境圖，問：“圖中他們在干什么？”（植樹）。“根據(jù)圖中信息，誰能提出數(shù)學(xué)問題？”當(dāng)學(xué)生提出“一共有多少人參加植樹活動(dòng)”后，教師要求學(xué)生列式，然后引導(dǎo)學(xué)生觀察相等的一組算式，進(jìn)而概括出乘法分配律。

學(xué)生對數(shù)學(xué)定律的抽象是建立在充分感知的基礎(chǔ)上。上述案例中，教師囿于教材編排，陷入 “一事一例”框框，造成感知素材單一，感知體驗(yàn)貧乏，所獲取的數(shù)學(xué)表象必然是蒼白膚淺的。當(dāng)學(xué)生面對教材出現(xiàn)情感蒼白、思維僵局時(shí)，教師需要尋找合適的材料來填補(bǔ)教材的空白，讓學(xué)生在多樣化的數(shù)學(xué)活動(dòng)中，充分調(diào)動(dòng)多種感官參與感知，從而豐富學(xué)生的感性認(rèn)識。為此，我們可以依托教材提供的“植樹情境”，通過如下“補(bǔ)白”，進(jìn)行感知教學(xué)。

（1）數(shù)形感知：出示長方形植樹地：，這塊地的周長是多少？教師引導(dǎo)學(xué)生列出兩種算式。

（2）生活感知：我們班有男生32人，女生20人，如果每人植樹3棵，一共可以植樹多少棵？讓學(xué)生用兩種方法列式解答。

（3）正例感知：你還能舉出像上述這樣的兩個(gè)算式的例子嗎？

（4）反例感知：有同學(xué)列舉出（4×2）+25=4+25×2+25，這個(gè)例子對嗎？

這樣，以教材例子為載體，通過創(chuàng)造性處理教材，變“一”為“幾”，既關(guān)注了學(xué)生已有經(jīng)驗(yàn)，為學(xué)生提供乘法分配律的多樣化數(shù)學(xué)模型，又有利于學(xué)生借助已有經(jīng)驗(yàn)加以理解、內(nèi)化，使學(xué)生對乘法分配律的感知變得更加豐富、充分。

二、變“粗”為“細(xì)”，讓表象從模糊走向清晰

教師引導(dǎo)學(xué)生觀察（4+2）×25=4×25+2×25，并進(jìn)行如下數(shù)學(xué)思考。

師：比較左、右兩個(gè)算式，有什么異同？

生1：運(yùn)算順序不同，但結(jié)果相同。

師：你能具體說說每個(gè)算式的運(yùn)算順序嗎？

生2：左邊算式是先算括號里的加法，再算乘法；右邊算式是先算乘法，再算加法。

師：左右算式的運(yùn)算有什么聯(lián)系？

生3：4與2的和乘25，可以先將加數(shù)4與2分別與25相乘，然后將積相加起來。

師：不錯(cuò)！

……

在上述案例中，教師的追問是膚淺、粗糙的，僅從算式的符號、結(jié)果、數(shù)據(jù)之間的關(guān)系等外部特征入手，并沒有深入引導(dǎo)學(xué)生從數(shù)學(xué)算式背后蘊(yùn)涵的數(shù)學(xué)意義加以解讀、思考，導(dǎo)致學(xué)生所形成的數(shù)學(xué)表象模糊，思維缺乏深刻性。為此，我們應(yīng)由表及里，變“粗”為“細(xì)”，從乘法分配律的本質(zhì)意義入手，引導(dǎo)學(xué)生對算式的內(nèi)涵加以深入研究、仔細(xì)剖析，以獲取清晰的數(shù)學(xué)表象。

師：（32+20）×3與32×3+20×3這兩個(gè)式子為什么得數(shù)相等呢？誰能結(jié)合植樹情境，說說先算什么，再算什么？

生4：左邊先算出全班植樹多少人，再算出全班植樹棵樹。右邊先算男生、女生分別植多少棵，再算出全班植樹棵樹。所以左右算式的得數(shù)相等。

師：左邊算式表示多少個(gè)3？右邊算式表示幾個(gè)3加上幾個(gè)3？合起來是幾個(gè)3？現(xiàn)在，你知道左右算式結(jié)果為什么相等了嗎？（學(xué)生根據(jù)乘法意義加以解釋）

師：誰能結(jié)合長方形周長情境，說說64×2+26×2與（64+26）×2為什么相等？

……

這樣立足概念本質(zhì)由淺入深加以追問，使學(xué)生能夠憑借自身已有的經(jīng)驗(yàn)有根有據(jù)地辨別、接納新知，思考深刻，從而建立起清晰的數(shù)學(xué)表象。

三、變“快”為“慢”，讓概括從形式走向內(nèi)涵

在學(xué)生觀察比較得出（4+2）×25=4×25+2×25后，教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行總結(jié)。

師：誰能用自己的話來說一說？

生1：4加2的和乘25會(huì)等于4乘25加上2乘25。

生2：4加上2的和乘25等于25分別和4與2相乘，再加起來。

師：現(xiàn)在，請同學(xué)們打開書第36頁，看看書上是怎么說的。（學(xué)生生齊讀結(jié)語）

師：這就是我們今天要學(xué)習(xí)的“乘法分配律”（板書）

……

在上述案例中，教師僅僅依托唯一一個(gè)等式，走馬觀花似的和盤托出乘法分配律的“外殼”。教學(xué)是一種“慢”藝術(shù)，教師需要適時(shí)介入、適度點(diǎn)撥、順勢引導(dǎo)，讓算式蘊(yùn)含的本質(zhì)規(guī)律在“磕磕絆絆”的迂回中逐漸“浮”出水面，從而走進(jìn)“采菊東籬下，悠然見南山”的境地。為此，我們要舍得“浪費(fèi)時(shí)間”，變“快”為“慢”，以結(jié)構(gòu)化的板書為依托，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行有序觀察、全面分析、挖掘內(nèi)涵、自由表達(dá)、自主概括。

師：從上往下觀察，左邊五個(gè)算式有什么特點(diǎn)？

生1：都是先算和，再算積。

生2：都是表示幾個(gè)幾是多少。

生3：也就是幾個(gè)數(shù)的和與一個(gè)數(shù)的積是多少。

師：從上往下觀察，右邊五個(gè)算式又有什么共同點(diǎn)呢？

生4：都是先算積，再算和。

生5：也就是這個(gè)數(shù)分別與兩個(gè)加數(shù)相乘。

師：從左往右觀察，左邊的算式表示幾個(gè)幾？右邊算式部分積分別表示幾個(gè)幾相加？與左邊算式有什么聯(lián)系？

師：誰能把我們剛才的觀察發(fā)現(xiàn)，用自己的話來說一說？

……

學(xué)生在獨(dú)立思考的基礎(chǔ)上，暢所欲言，各抒己見，氣氛十分熱烈。這樣緊扣乘法意義，條分縷析地引導(dǎo)學(xué)生全方位、多角度、寬領(lǐng)域地進(jìn)行觀察比較、互動(dòng)交流、平等對話，使學(xué)生在“駐足細(xì)品、交流分享”中有效實(shí)現(xiàn)了對乘法分配律內(nèi)涵的深度理解，不僅獲得了求知的滿足，而且感受了成長的快樂。

四、變“多”為“精”，讓應(yīng)用從模仿走向創(chuàng)新

概括出乘法分配律后，教師設(shè)計(jì)了如下三個(gè)練習(xí)。

1.完成書第36頁“做一做”。

2.找朋友：把結(jié)果相同的算式用直線連接起來。

（25+75）×37 24×8+18×8

56×98+56×2 56×（98+2）

（24+18）×8 25×37+75×37

3.用乘法分配律計(jì)算。

25×（40+4） 2×28+8×28

練習(xí)不僅是為了鞏固已有定律，更應(yīng)促進(jìn)學(xué)生加深對定律的理解，達(dá)到靈活運(yùn)用。在上述案例中，教師提供的都是機(jī)械的模仿性練習(xí)，缺乏思維含量，容易使學(xué)生形成思維定勢，不利于舉一反三的遷移能力的培養(yǎng)。這就要求教師從發(fā)展學(xué)生思維的角度出發(fā)，變“多”為“精”，通過多層次、多形式、多角度的練習(xí)，讓學(xué)生在“比較”中體驗(yàn)價(jià)值，把握本質(zhì)，靈活應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)“以少勝多”的功效。

基于“比較出真知”這一理念，教師可以設(shè)計(jì)如下形式多樣的練習(xí)：

（1）改錯(cuò)練習(xí)：如2512548=254+1258=100+1000=11000，對嗎？為什么？

（2）對比練習(xí)：如計(jì)算（40+8）25和（28+72）136，25（84）和25（8+4），9925+25和16101-16。

（3）一題多解：如計(jì)算12532和10188，你能用幾種方法計(jì)算？

（4）編題練習(xí)：如在“43×43×”的里填上適當(dāng)?shù)臄?shù)，在填上運(yùn)算符號，編出可簡便計(jì)算的習(xí)題，再簡算。

以上精練的變式練習(xí)，既基于教材，又高于教材，既鞏固了新知，又培養(yǎng)了能力，既實(shí)現(xiàn)了輕負(fù)高質(zhì)，又使學(xué)生積累了鮮活的數(shù)學(xué)活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)，獲得積極的情感體驗(yàn)，樹立了“我能學(xué)”的信心。