浅析结构影响系数对建筑抗震设计的影响

摘  要：结构影响系数是指结构在承受地震荷载时，维持完全弹性状态所需的基底剪力，与结构维持非弹性状态下所需基底的比值。该系数与结构形式密切相关，根据反应谱法可总结出各类型结构体系的结构影响系数，并以此指导建筑抗震设计。

关键词：建筑抗震设计;结构安全;结构影响系数

中图分类号：TU352.11    文献标识码：A    文章编号：2096-6903（2020）078-0000-00

0 引言

随着现代社会建筑行业的日趋成熟，结构安全意识的逐步深入，人们对结构抗震设计的关注也愈发强烈。近年来，多次重大灾害地震造成的影响触目惊心，房屋损坏，路田失修，给人们的基本生活受到带来了严重的影响。相应的，近一段时间内，我国对结构抗震设防的等级要求也逐渐增强，对结构设计及施工中的安全性管控日益严格。利用结构影响系数将抗震设计分类，以简化抗震设计过程，可便于工程应用。

1 建筑抗震设计现状

1.1 抗震设计的一般思路

进行抗震设计时，一般会根据项目设计所处不同地域定位其不同的设防烈度，即确定设计基本地震加速度值，再根据场地条件（Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅳ类），即场地土质类型（岩石、密实土、松散土、淤泥土），对设防烈度及加速度进行补正。再根据建筑布置形式，即建筑体型抗水平、抗竖向承载力的不利影响，遴选满足结构抗震要求的建筑形式。接下来根据结构抗震设防要求，核对地震力传递路径，校核受力构件地震力的承载能力，对受力薄弱部位进行加强。对非受力构件及配套设施，应保证其震时安全且不会脱落。在材料的选用上，应选用满足相应抗震等级所对应荷载强度要求的结构材料（砌体、混凝土、钢结构等）。满足结构设计的强度、刚度、稳定性等。若所建项目为大型公共项目，还需增设地震设防观测设施[1]。

1.2 傳统抗震设计存在的问题

在设计步骤上，结构设计针对各个不同单体需进行重复计算，设计的时效主要取决于设计师的经验。不利于设计中对整体结构形式的把控，也不便于校核抗震设计的准确性。

在设计内容上，我国采用的抗震设计理念是小震弹性的设计思路，即仅考虑结构处于弹性状态下所能承受的极限承载力。而现代的设计抗震设计思路是考虑建筑体系震时所保持的延性和极限基底剪力（结构超强）。即考虑在地震作用下结构超过弹性受力阶段，进入弹塑性阶段，时在保持结构安全的前提下所能承受的最大荷载。这种设计方法可以最大限度地使结构构件发挥结构构件自身的延性受力作用性能，在一定程度上减少结构设计的复杂程度和施工造价。因此，这种新型的设计思路就要求我们在设计时适当折减弹性反应效应[2]。

实际上，对于相似的结构形式，在承受地震力作用时，会产生相似的应力反应体系。这就使得我们可以通过对结构抗震体系进行归类，以此总结对抗震设计要求进行总结。传统意义上，我们将抗震结构分为承重墙体系、框架体系、支撑体系等等，针对不同的体系，其震时应力应变不同，但相似类型的体系，在震时有相似的应力应变;如果能选择某一描述应力应变效应的数值，对相似结构震时反应加以刻画描述，则可作为该种结构的抗震反应效力评判值。

结构影响系数正是具有这样效力的结构体型系数。

2 结构影响系数

2.1 结构影响系数的定义

结构影响系数，是指在地震作用下，结构处于弹性状态时结构的基底剪力与结构处于弹塑性状态时结构的基底剪力之比，即是设计地震作用效力与规范中效力限值的比值[3]。在抗震设计时，通常使用结构影响系数对抗震设防下的结构反应谱进行折减，并进一步计算出结构的地震效应[4]。我国现行的抗震设计方法中，就隐含有结构影响系数的概念，根据规范推算，我国给定的结构影响系数为2.8125，但未根据不同结构形式进行区分[5]。目前，国际上很多国家对结构抗震都有着深入的研究。在欧洲规范EC8中，结构影响系数的取值为6，在日本结构标准规范IAEE1992中，结构影响系数的取值为3.3，在美国规范IBC2006中，结构影响系数的取值为8.5。

2.2 结构影响系数在结构抗震中的研究现状

结构影响系数概念是由美国应用技术规范最早提出，其来源于观察结构震后的性能反馈。随着研究的不断深入，结构影响系数又被细分为延性折减系数和、超强折减系数以及阻尼折减系数的乘积。

二十世纪六十年代，A.S.Veletsos通过弹性位移估算了结构的最大的弹塑性位移，得出了位移准则。九十年代初期C.M.Uang分析比较了各个国家的位移放大系数的区别，并研究了结构的破坏模式对系数的影响。进入2000年，我国对相关系数的研究也逐步深入，对大量地震反应模型进行分析，讨论了结构层数和场地类别的变化对不同结构体系弹塑性位移放大系数的影响。

3 结语

总之，不同的抗震体系有其不同的结构影响系数，随着结构抗震设计的发展，人们关于不同结构形式结构影响系数的研究也在不断深入。相信在不久的将来，结构抗震设计思路将更加细化、更加完备，抗震设计的发展也将日益成熟。

参考文献

[1] GB50011-2010.建筑抗震设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2001.

[12] 任云峰，顾强.K形偏心支撑钢框架结构影响系数[J].苏州科技学院学报（工程技术版），2008（2）：1-5.

[23] 杨俊芬，顾强.抗震设计中的结构影响系数及其研究进展[J].地震工程与工程振动，2008（4）：58-63.

[3] GB50011-2010.建筑抗震设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2001.

[4] 李成.多层抗弯钢框架的结构影响系数和位移放大系数[D].上海：同济大学，2008.

[5] 翟長海，谢礼立.抗震规范应用强度折减系数的现状及分析[J].地震工程与工程振动，2006（2）：1-7.

收稿日期：2020-07-03

作者简介：王朝玉（1994—），男，陕西西安人，硕士研究生，研究方向：钢结构抗震。

Application of Structural Influence Coefficient in Seismic Design of Buildings

WANG Chaoyu1，2

（1.Shaanxi Provincial Land Engineering Construction Group Co.， Ltd.， Xi'an Shaanxi 710075;

2.Xi'an University of Technology， Xi'an Shaanxi  710048）

Abstract： The structural influence coefficient means that when the structure is subjected to earthquake loads， the base shear force required to maintain a fully elastic state， the ratio to the substrate required to maintain the structure in an inelastic state. The coefficient is closely related to the structure form， according to the response spectrum method the structural influence coefficient of each type of structural system can be summarized， which can guide the seismic design of buildings.

Keywords： Seismic design of buildings; Structural safety; Structural influence coefficient