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中图分类号：TU3 文献标识码：A文章编号：
1 建筑结构抗震概念设计的含义
建筑结构的抗震概念设计是指在进行结构抗震设计时，根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想，从概念上，特别是从结构总体上考虑抗震的工程决策，即正确地解决总体方案、材料使用和细部构造，以达到合理抗震设计的目的。
2 结构抗震概念设计的重要性
2.1概念设计是解决地震不确定性的好方法
地震给人类社会带来的破坏是不可抗拒的，人类只能被动防御。然而我们对地震破坏机理还不十分清楚,对地震的破坏现象也只是停留在感性认识阶段,建筑物抗震计算的原理只是一种近似方法，却不能代表建筑本身在地震中的真实反应。概念设计的思想不妨是个解决这个问题的好方法。据报道北京国家大剧院由安德鲁做概念设计，所有的结构设计、施工图设计都是由北京市建筑设计院完成，安德鲁只是提供了一个设计概念，竟然得了总造价的11%(达数亿元)，可见概念设计的重要性。在计算机辅助设计软件日益傻瓜化的今天，一个普遍存在的状况是设计人员越来越多地依赖计算软件，忽略概念设计，缺乏对计算结果的合理分析、判断，对复杂结构很容易产生设计缺陷，造成结构安全隐患。地震是一种随机振动，有着难以把握的复杂性和不确定性，要准确地预测建筑物遭遇地震的特性和参数，尚难以做到。在建筑抗震理论未达到科学严密的今天，单靠计算很难使建筑具备良好的抗震能力。因此，结构工程师必须重视建筑总体抗震能力的概念设计。
2.2概念设计是工程师进行结构设计创新的原则和方法
概念设计是展现先进设计思想的关键，一个结构工程师的主要任务就是在特定的建筑空间中用整体的概念来完成结构总体方案的设计，并能有意识地处理构件与结构、结构与结构的关系。一般认为，概念设计做得好的结构工程师，随着他的不懈追求，其结构概念将随年龄与实践的增长而越来越丰富，设计成果也越来越创新、完善。遗憾的是，社会分工的细化，使得部分结构工程师只会依赖规范、设计手册、计算机程序做习惯性传统设计，缺乏创新，更不愿（或不敢）创新，有的甚至拒绝对新技术、新工艺的采纳（害怕承担创新的责任）。部分工程师在一体化计算机结构程序设计全面应用的今天，对计算机结果明显不合理、甚至错误不能及时发现。随着年龄的增长，导致他们在学校学的那些孤立的概念被逐渐忘却，更谈不上设计成果的不断创新。
2.3计算理论与实际受力的差别使得概念设计成为结构抗震的重要途径
概念设计的重要，主要是因为现行的结构设计理论与计算理论存在许多缺陷或不可计算性，比如对混凝土结构设计，内力计算是基于弹性理论的计算方法，而截面设计却是基于塑性理论的极限状态设计方法，这一矛盾使设计结果与结构的实际受力状态差之甚远，为了弥补这类计算理论的缺陷，或者实现对实际存在的大量无法计算的结构构件的设计，都需要优秀的概念设计与结构措施来满足结构设计的目的。同时计算机计算结果的高精度特点，往往给结构设计人员带来对结构工作性能的误解，结构工程师只有加强结构概念的培养，才能比较客观、真实地理解结构的工作性能。
2.4概念设计在初步设计中的重要性
概念设计之所以重要，还在于在方案设计阶段，初步设计过程是不能借助于计算机来实现的。这就需要结构工程师综合运用其掌握的结构概念，选择效果最好、造价最低的结构方案，为此，需要工程师不断地丰富自己的结构概念，深入、深刻了解各类结构的性能，并能有意识地、灵活地运用它们。概念设计在设计人员中提得比较多，但往往被人们片面地理解，认为其主要是用于一些大的原则，如确定结构方案、结构布置等。其实在设计中任何地方都离不开科学的概念作指导。计算机技术的迅猛发展，为结构设计提供了快速、准确的设计计算工具，但不可迷信电脑，应做电脑的主人。而人的设计，就是概念设计。有很多设计存在诸多缺陷，主要原因就是在总体方案和构造措施上未采用正确的构思，即未进行概念设计所致。
3 抗震概念设计的基本内容
3.1建筑设计应重视建筑结构的规则性。
建筑结构的规则性对抗震能力重要影响的认识始自若干现代建筑在地震中的表现。最为典型的例子是1972年2月23日南美洲的马那瓜地震。马那瓜有相距不远的两幢高层建筑，一幢为十五层高的中央银行大厦，另一幢为18层高的美洲银行大厦。当地地震烈度估计为8度。一幢破坏严重，震后拆除；另一幢轻微损坏，稍加修理便恢复使用。研究发现破坏较轻的建筑平、立、剖均较规则、对称；结构侧向刚度、材料强度和质量的分布也较均匀、连续，而另一栋建筑则恰恰相反，导致产生严重扭转、抗剪不足等而破坏严重。
3.2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。
3.2.1结构体系应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。要求结构体系受力明确、传力合理、传力路线不间断、抗震分析与实际表现相符合。
3.2.2应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。抗震设计的一个重要原则是结构应有必要的赘余度和内力重分配的功能。诸多震后实例均印证了它的重要性，设计时要引起足够重视。
3.2.3结构体系应具备必要的承载能力，良好的变形能力和消耗地震能量的能力。足够的承载力和变形能力是需要同时满足的。有较高的承载能力而缺少较大变形能力，如不加约束的砌体结构，很容易引起脆性破坏而倒塌。必要的承载能力和良好的变形能力的结合便是结构在地震作用下具有的耗能能力。
3.3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。规范对各类结构采取的抗震措施，基本上是提高各类结构构件的延性水平。这些抗震措施如：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，或采用配筋砌体；使砌体在发生裂缝后不致坍塌和散落，地震时不致丧失对重力荷载的承载能力；避免混凝土结构的脆性破坏（包括混凝土压碎、构件剪切破坏、钢筋同混凝土粘结破坏）先于钢筋的屈服；避免钢结构构件的整体和局部失稳，保证节点焊接部位（焊缝和母材）在地震时不致开裂等等。
3.4抗震设计要注重非结构构件的设计。
非结构构件包括建筑非结构构件和建筑附属机电设备，自身及其与结构主体的连接，应进行抗震设计。结合相关震后资料，启示如下：（1）附着于楼、屋面结构上的非结构构件，应与主体结构有可靠的连接或锚固，避免地震时倒塌伤人或砸坏重要设备；（2）围护墙和隔墙应考虑对结构抗震的不利影响，避免不合理设置而导致主体结构的破坏；（3）幕墙、装饰贴面与主体结构应有可靠连接，避免地震时脱落伤人；（4）安装在建筑上的附属机械、电气设备系统的支座和连接应符合地震时使用功能的要求，且不应导致相关部件损坏。
4 结语
汶川大地震后，国家对《建筑抗震设计规范》重新进行了修定，并于2010年12月1日正式实施。不难看出新的规范对于抗震概念设计提出了更高的要求。概念设计是解决计算近似性的有效途径，因此必须加强结构设计人员对抗震概念设计重要性的认识，使之成为广大设计人员在工程设计中自觉遵守的原则。只有时刻把握这个原则才能更加科学、严谨的为建筑抗震把好关，才能从根本上提高建筑抗震性能。
参考文献：
底层框架—抗震墙砌体房屋是我国砌体房屋中的一种特殊形式。底部框架砌体房屋是由底部托墙梁框架—抗震墙和上部砌体结构所组成。这种由上下不同材料组成的混合结构，其抗震性能存在明显的不利因素。事实证明，在历次地震震害中，这种结构的震害是相对比较重的。结合新规范，底层框架—抗震墙砌体房屋的抗震设计的基本要点如下：
一、房屋的平、立面布置应规则、对称。
历次震害调查说明，体型复杂或结构构件（墙体、柱网等）布置不合理，将加重房屋的震害．对于底层框架抗震墙砖房，其抗震性能相对于多层钢筋砼房屋要差一些。因此，这类房屋平、立面布置的规则要求应更严格一些，即房屋体型宜简单、对称，结构抗侧力构件的 布置也应尽量对称，这样可以减少水平地震作用下的扭转。
二、严格限制房屋层数和高度。
在唐山大地震、汶川大地震中，未经抗震设防的底层框架抗震墙砖房的破坏较为严重。其主要原因是 底层没有设置为框架抗震体系。在震害较为严重的底层框架砖房中，底层为半框架沿街一 跨为框架另一跨为砖墙承重体系，底层为内框架体系以及底层大部分为框架体系而山墙与楼梯间墙处不设框架梁柱等。基于总结震害经验等，《建筑抗震设计规范》GB50011一2010（以下简称2010规范）结合砌体的种类，按设防烈度对房屋的总层数及高度给予了强制性的限制。2010规范特别规定了乙类建筑，以及丙类建筑8度0.30g和9度设防时不推荐采用此类底部托墙梁框架—抗震墙上部砌体结构的房屋。
三、严格控制底部框-墙结构和上部砌体结构的侧移刚度比。
在地震作用下底层框架抗震墙砖房的弹性层间位移反应均匀和减少在强烈地震作用下的 弹塑性变形集中，能够能够提高房屋的整体抗震能力。2010规范对底层框架抗震墙砖房的弹性和弹塑性位移以及层间极限剪力系数进行了分析，强制性规定：第二层计入构造柱影响的砌体刚度与底层托墙梁框架—抗震墙的侧移刚度比，6、7度不大于2.5，8度不大于2.0，同时不小于1.0；底部两层托墙梁框架—抗震墙时，除底部一二层的侧移刚度应相互接近外，对第三层计入构造柱影响的砌体刚度与第二层侧移刚度比，6、7度不大于2.0，8度不大于1.5，且均不应小于1.0；
四、抗震墙的最大间距限值。
底层框架抗震墙砖房的抗震墙间距分为底层和上部砖房两部分，上部砖房备层的横墙间距要求应和多层砖房的要求一样；底层框架抗震墙部分，由于上面几层的地震作用要通过底层的楼盖传至底层抗震墙，楼盖产生的水平变形将比一般框架抗震墙房屋分层传递地震作用的楼盖水平变形要大。因此，在相同变形限制条件下，底层框架抗震墙砖房底层抗震墙的间距要比框架—抗震墙的间距要小一些。
五、合理布置上、下楼层的墙体。
首先应尽量使上层承重墙体落在下层框架梁上，即上部砌体抗震墙与底部框架梁“对齐”。不能落在框架梁上的砌体改为非抗震墙；若确实有困难时，可以部分落在框架次梁上，但是数量不能过多，以利于荷载传递。上部砌体抗震墙与底部框架梁的中心有偏差时，底部框架梁应考虑偏心引起的扭转。
六、加强拖墙梁及其楼盖和过渡层的墙体。
承托上层砌体墙的托墙梁，由于所受的荷载比较集中，在静力作用下可以考虑为墙梁的作用，使墙梁荷载由于内拱作用而有所分散。但是在地震作用下，尤其是抗震设防原则允许墙体裂而不倒，因此，对其墙梁作用的程度和荷载的大小，在计算上和静载下有不同的假设，可以参考有关资料确定。对于过渡层，作为刚度变化较大的楼层，理应加强处理，如考虑底部框架柱与上层构造柱的连接，楼盖水平刚度的加强，墙体适当配置水平钢筋等措施，以利竖向刚度的渐变。
七、提高底部托墙梁框架及抗震墙的抗震等级。
对底部的钢筋混凝土结构，通过抗震等级来确定其主要抗震措施。对于抗震墙，一般要求采用钢筋混凝土墙。对于底部框架-抗震墙的钢筋混凝土部分原则上都要求符合钢筋混凝土结构的要求。但对于抗震墙可针对低矮墙的特点设计或开设竖缝形成带缝混凝土墙。托墙梁框架的抗震等级要高于框架—抗震墙结构中框架的等级且接近抗震墙结构的框支层框架的要求。
底层框架—抗震墙砌体房屋除了按上述要点进行抗震设计外，尚需严格按照规范要求采取抗震构造措施。汶川地震震害表明，只要严格遵循《建筑抗震设计规范》，可以大大减轻地震对结构的破坏和倒塌。
参考文献
一、建筑结构工程的抗震设计理念
我国《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）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。
二.建筑结构工程抗震设计的要点
1、建筑形体及构件布置的规则性。平而不规则的主要类型有：扭转不规则、凹凸不规则、楼板局部不连续，具体可以体现到对结构分析软件的计算结果的分析判断，如扭转不规则，体现在：位移比不宜大于1.2且不应大于1.5，周期比对于A级高度建筑不应大于0.90竖向刚度不规则的主要类型有：侧向刚度不规则、抗侧力构件不连续、楼层承载力突变等，如侧向刚度不规则就要求本层的侧向刚度不小于相邻上一层的70。及其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80。等。如设计结果不满足，设计人员应对模型重新进行分析，调整梁柱布置及截而，尽量做到使结构规则。如确实满足不了，则应对薄弱部位进行重点加强。如平而规则而竖向不规则的建筑，刚度小的楼层的地震剪力，规范要求乘以不小于1.15的增大系数。
2、提高抗震设计等级。研究表明，以地震灾害分析50年为一个分析周期，而小震的重现世间为50年，小震灾害已经超过抗震设计安全烈度的概率为62%；中型地震的重现世间为475年，中震灾害已经超过抗震设计安全烈度的概率为10%；大型地震的重现世间为2000年，大震灾害已经超过抗震设计安全烈度的概率为2%。因此，一些建筑工程设计专家指出，我国地震多发地带应该及时提高建筑工程的抗震等级，严格控制建筑工程的抗震设计，确保建筑工程的抗震稳定性。
3、控制建筑工程材料的质量。建筑工程抗震性能除了会受到建筑工程体系、抗震防线及建筑施工方案等因素的影响之外在多数情况下还对建筑的施工材料产生极大地影响。通常，建筑材料强度、建筑材料刚度对建筑工程的抗震性能会产生很大的影响，而且还会受到来自建筑材料连续性及建筑材料均衡性的影响。所以在选取建筑工程材料过程中，一定要对建筑施工材料的延伸性和刚度进行仔细、认真考查，并且同时最大限度与建筑工程体系相符合建筑施工材料能得到确保。
4、重点部位重点设防。对于建筑中容易出问题的环节，重要的环节可以人为的对其加强，如煤矿建筑井口房设计中，驱动设置在井口房楼板上的情况，该区域振动大、拉力大，并且与煤矿生产息息相关，设计中应重点加强。另外，破坏后容易引起大面积倒塌的构件，也应作加强处理。
5、轴压比和短柱设计。在建筑工程抗震设计中，为了提高结构的抗震性，需要减小柱的轴压比，增大柱的截面尺寸。减小柱轴压比的主要目的是为了使柱子处于大偏心受压状态，避免纵向受力钢筋未达到受拉屈服而混凝土却被压碎的情况发生。由于柱的刚性强度比较高，使得整体结构的延性就差，当发生地震灾害时，结构吸收地震能量和耗散能量就少，使得结构很容易发生破坏。所以在高层结构设计时，通常采用强柱弱梁设计方法，且梁具有很好的延性，可以发生适量的变形，就会减少柱子进入屈服强度的可能性，且在设计时可以适当增大轴压比。此外，许多高层建筑底层的柱子长细比小于4，但不能依据长细比小于4则判断是短柱。因为短柱的确定因素是柱的剪跨比，只有柱的剪跨比小于等于2才是短柱。
三.建筑结构工程中抗震设计的作用
1、降低地震对建筑的影响。现最被工程界认可的一个办法是在建筑基础与建筑的主体部分之间加设一个隔震层，有的设计师在建筑物的顶端部分加设一个"反摆"。此反摆的作用是能够在地震时使建筑物的位移方向相反，降低了加速度，降低地震的作用。根据相关研究分析，如果对"反摆"设置合理，那么对降低地震作用的概率可达65%，也能最大限度地减少建筑物内的物品受损程度。这一方式在国内外正被广泛地研究，并应用到了实际的工程建筑中，取得了较好的成效。
2、保证建筑的刚度。在建筑结构的设计过程中，合理地设计和确定建筑物的刚度非常重要。因此首先要考虑到的是采用大量的钢筋混凝土。主要是在已有的钢筋混凝土之上使用"钢结构"对其进行进一步加层加固。加固分为两种情况：a.如果所需要进行加层的建筑结构的体系是钢结构，而国家规定：上部是钢结构、下部是钢筋混凝土两种不同的体系结构是不符合抗震规范的。b.假设屋盖的部分是采用钢结构，而钢筋混凝土仍然是作为整个建筑结构的抗侧力的主要体系，则必须根据相关的规定进行抗震设计。
3、提高建筑结构的抗震力。出于对建筑结构抗震功能的保证，在建筑结构工程中要特别注意做到以下几点：a.在建筑结构工程中要考虑地基的稳定性因素，挑选对抗震有益的地基，防止地基变形影响抗震功能；b.同一建筑结构单元要设计在性质一样的地基上，要把地基最大潜力融入建筑的结构设计，有利于发挥地基的抗震功能；c.建筑结构工程尽量做到规则、对称，以降低地震作用导致的建筑变形度以及避免地震作用力集中导致建筑扭曲的状况发生；d.建筑的整体结构设计中要多加几道抵抗防线，以提高建筑结构的抗震力，同时建筑结构受力设计要明确，防止存在建筑结构局部薄弱；e.最大程度的减少建筑结构自身重量，从而减小建筑对地基的压力，达到缓解地震冲击作用对建筑体的影响力。
4、设防标准。我国明确规定，建筑的使用价值被区分成4个类别：甲乙丙丁。甲类和乙类建筑：当抗震设防的烈度是6度～8度时，应该符合本地的抗震设防再高1度；丙类建筑：丙类建筑的抗震措施以及抗震作用都应该要符合本地的抗震设防要求；丁类建筑：在通常情况之下，地震措施可以相对于本地抗震设防的要求适度降低，但地震作用必须符合本地的抗震设防要求。
结束语
由于地震的不确定性和破坏性特点，因此在建筑结构工程中应用抗震设计体现了设计的安全概念以及对自然灾害的预防措施。随着全球地震不断频发，为了更好的保护群众的财产生命安全，建筑结构工程的设计尤为重要，建筑物的抗震设计必不可少，因此有必要对抗震设计的作用进行分析，旨在提高建筑工程的质量。
参考文献：
[1]宋海燕. 谈抗震设计在建筑结构工程中的应用[J].山西建筑，2013（27）
[2]吴学荣. 高层建筑结构工程方法与应注意的问题[J]. 建材与装饰，2012（27）
中图分类号：TU文献标识码：A文章编号：1672-3198（2008）05-0337-02
1 高架电气防震装置研究的意义
强烈的地震给世界各国人民造成了巨大的灾害，地震中大量建筑物的破坏与倒塌，是造成地震灾害的直接原因，结构的抗震设计是结构工程领域的重要课题。在震害调查分析中发现，建筑物即使按照传统的抗震设计方法进行设计也有倒塌的现象，因此为了保证重要建筑的安全，结构工程师们转向对新的抗震设计方法即结构控制的研究。通过在结构上设置控制机构，由控制机构和结构共同控制抵御地震动等动力荷载，使结构的动力反应减小，从而有效地减轻地震灾害。同时随着国家经济的发展，变电站工程建筑形式要求越来越复杂-平面上不规则，立面上也不规则，而且需要在楼板上竖向布置电缆，对结构局部刚度有所削弱，同时需要较大的内部空间，水平刚度较小。在地震作用下，这些结构将发生较大的扭转，加重这些建筑的破坏，因此制约着结构建筑形式的多样化发展，对变电站工程中建筑的扭转响应控制迫在眉睫。
电力系统是生命线工程的重要组成部分。在地震中，电力系统一旦发生破坏，可能造成震区及周边地区的大面积停电，严重影响救灾及震后的重建工作。高压电气设备在地震时是应该首要保护的，而其中尤以高架电气设备最为重要，相比其他电气设备，高架电气设备由于位置较高，动力响应较大，容易破坏，一旦震坏则更难修复及更换，也是震后难以通电运行的关键所在。而现在对于电气设备的抗震在实际设计时考虑的较少，主要是由于设计人员认为电气设备生产厂家已经考虑了设备的抗震，故在设计时未考虑设备的抗震。从历次震害调查发现，高架电气设备没有像设计人员想象的那么安全，很多高架电气设备遭到严重的破坏，因此对于高架电气设备抗震研究迫在眉睫。
2 新型高架电气隔震装置
对于高架电气设备的隔震不但要使隔震层的水平刚度小，最重要的是隔震装置要能抵抗大震下的产生的倾覆力矩，然而普通的橡胶隔震装置不能抵抗大震下在隔震层产生的倾覆力矩，因此普通的橡胶隔震装置不适合应用于高架电气设备的隔震控制，必须开发新的隔震装置对其进行隔震。由高架电气设备对隔震装置的力学性能要求可知，隔震装置必须能够承受大震下电气设备对其产生的拉力，而且必须水平向的刚度较小。装置在水平向的刚度较小，而竖向的刚度较大，能够提供较大的拉力。装置的钢材主要采用Q235钢材，以保证水平向刚度较小，而且该装置材料造价较低，材料可以就地取材，因此比较容易实现。
3 330KV电压互感器隔震设计
3.1 工程概况
该项目来源于某高烈度地区的新建330kV变电站工程，根据《建筑抗震设防分类标准》和《建筑抗震设计规范》 (GB50011-2001)，设防烈度8度(0.309)。场地类别II类，设计分组第一组，场地特征周期取 Tg=0.35秒，不考虑近场影响。设计目标减小电气设备的水平向地震加速度及设备顶点与底面的相对位移。隔震支座设置在支架顶部，将330KV电压互感器与支架隔开，以达到隔离地震能量、减小电压互感器水平地震作用的目的。330KV电压互感器隔震设计如图1所示：
图1 互感器隔震设计图
3.2 材料属性
对于上部结构330KV电压互感器由瓷套组成，下部支架由钢材组成，各材料的属性表1所示：
3.3 隔震装置刚度确定
采用有限元分析软件SAP200建立隔震装置的有限元模型，通过计算分析小震下隔震层x向Y向水平刚度1.61×106N/m，大震下隔震层装置的部分屈服，故考虑刚度的退化，取小震时刚度的0.2倍。
3.4 计算分析与构造措施
利用时程分析法，对该结构选用三条实际地震记录和一组人工模拟加速度时程曲线，分别选取El-Centro波、Kobe波、波、Taft和所拟合的人工模拟地震波(兰州波)。对该工程进行了分析，加速度峰值取为:多遇110.0cm/s2，罕遇510.0 cm/s2，对结构分别进行不隔震、隔震小震、隔震大震情况下计算。
（1）结构基本周期：
（2）隔震支座最大压力：
考虑竖向地震作用，取构件重力荷载代表值的20%，隔震支座的压力设计值由1.2×永久荷载标准值+0.2×构件重力荷载代表值求得。计算结果表明，隔震支座最大压力设计值小于隔震装置竖向承载压力。
（3）隔震效率：定义隔震效率为=隔震后设备顶点最大加速度/隔震前设备顶点最大加速度，计算结果见表3
（4）罕遇地震时隔震支座验算：
①隔震层在罕遇地震作用下隔震层水平剪力标准值平均为8.9lKN，设计值11.58KN。小于4个M18螺栓的剪力承载力设计值。
②隔震支座在罕遇地震作用下隔震层的弯矩标准值平均为25.03KN.m，螺栓的拉力设计值为25.73KN，小于螺栓容许拉力值。
③隔震装置A构件的拉力设计值为25.73KN，小于竖向容许拉力值为。
④隔震支座在罕遇地震作用下平均最大位移为2.89cm。
（5）隔震支座以上结构设计：
隔震层以上结构应采取不阻碍隔震层在罕遇地震下发生较大变形的措施。上部结构及隔震层部件应与周围固定物脱开，与水平方向固定物的脱开距离。
（6）隔震支座以下支架结构设计：
隔震层以下结构的强度、刚度、稳定性对上部结构安全至关重要，应务必使该部分结构具有较大的安全储备。根据抗震规范GB500II-2001要求，隔震层以下结构的地震作用和抗震验算，应按罕遇地震作用下内力组合进行验算。水平剪力Vi为11.58KN、轴力N为ZI.87KN，弯矩为上部结构在罕遇地震作用下产生的弯矩+Vi H，H为支架柱高。
参考文献
［1］周锡元，阎维明，杨润林.建筑结构的减震、减振和振动控制.建筑结构学报，2002，23(2):2-12.
隔震是抗震技术的一种， “隔震”，即隔离地震。在建筑物上部结构与基础之间以及上部建筑层间设置隔震层，隔离地震能量向上部结构传递。降低上部结构的地震作用，达到预期的防震要术，使建筑物的安全得到可靠的保证。它包括上部结构、隔震装置和下部结构三部分。隔震包括基础隔震和层间隔震。隔震体系能够减小结构的水平地震作用，减轻结构和非结构的地震损坏。提高建筑物及其内部设施、人员在地震时的安全性，增加震后建筑物继续使用的能力，已被理论和国内外实发地震所证实。基础隔震技术是用水平力很“柔”的隔震元件将上部建筑与基础隔离，由于隔震层的刚度很小。当地震发生时，隔震层将发挥“隔”的作用，承受地震动引起的位移运动，而上部结构只作近似平动。它能有效的提高建筑物的抗震能力，目前，作为一个较为成熟的高新技术，在世界各地得到了广泛的应用。在国内，这项技术的应用目前处于起步阶段，笔者最近参与设计的唐山新文化广场项目是国内首个采用隔震技术的超高层建筑，相信随着国内建筑市场的发展，以及人们对于抗震意识认识的提高，会有越来越多的建筑物采用这项技术。
结构设计中典型位置的原理如图所示：
2 隔震技术对电气专业的影响以及电气专业在采用隔震设计的建筑物中专门设计的必要
通过对隔震技术的描述可以看出，隔震技术比较独特的地方在于“隔”，要想隔离地震，首先要将建筑物进行科学的分隔。唐山新文化广场项目是按照抗震九度进行设防，地震发生的时候，隔震层上、下两部分结构会发生相对位移以达到抗震的作用。这种相对的位移最大可以达到几十厘米，一般设计中，不用考虑相对位移的影响，建筑物内部的桥架、金属管、母线等采用的是刚性连接；在采用隔震设计的建筑物中，如果上述构件也采用刚性连接，在地震发生、产生相对位移时，这些构件本身势必会遭到破坏，会造成楼内供电中止、信号中断、设备无法使用，甚至会对建筑物本身的安全产生不良影响。因此，在采用隔震设计的建筑物中，电气相关设备也必须采用相应的隔震设计，以减少地震造成的损失、降低建筑物的维护费用。
3 电气专业隔震技术综述
目前国内现行的规范中，对电气专业隔震技术进行阐述的相对较少。《建筑抗震设计规范》GB50011-2010对机电设备支架的基本抗震措施进行了基本描述；另外，国家标准图集《建筑结构隔震构造详图 03SG610-1》中也列举了一些电气设备的隔震做法。其中，《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第13.4.3条规定，对于有隔震装置的设备，应注意其强烈震动对连接件的影响，并防止设备和建筑结构发生谐振现象；第13.4.4条规定，管道和设备与建筑结构的连接，应能允许二者间有一定的相对变位。从一个侧面给了电气专业做隔震设计的有益提示，那就是，采用隔震设计的建筑物，电气的相关设计应主要考虑相对位置变动的影响，同时，在此类建筑中，地震时地震作用减小，对电气设备锚固的要求降低了。不过由于此类建筑中设备与楼板之间的相对位移会比常规设计的要大，强烈震动对隔震设计中的连接件的影响也会比常规设计的大很多，那么连接件是否连接牢靠，能否经得住强震的影响也就成了一个十分重要的内容。
电气专业隔震技术，主要是在隔震层对连接上部建筑与基础的相关电气原件进行软连接处理，通过软连接，吸收掉地震时建筑物上下两部分相对位移产生的能量，从而保证电气相关设备在地震中不被破坏。目前国内相关的规范、图集中涉及的相关做法主要有以下几种：
电缆入户做法（一）
如图所示，入户的位置穿结构墙体预埋入户管，电缆桥架吊装在楼板上，入户管和电缆桥架之间的电缆采用明敷，并且在长度上预留出一定的余量来（一般来说，这个余量不能小于隔震支座在罕见地震下的最大水平位移值的1.2倍，后面所属的“余量”与此要求相同）。结构专业的梁做的比较高，影响电缆走线的时候，可与结构专业协商，穿梁预埋套管，以方便电缆敷设。
电缆入户做法（二）
图示这种做法与第一种做法类似，这种做法与结构梁的高度、电缆桥架的安装高度都有关系；一般来说，在结构梁不是特别高，同时，与其它专业综合以后，电缆桥架可以在梁下安装的时候才能采用这种方式；这种方式的优点是不需要在结构的梁上预留套管，减少了专业间配合的时间，桥架安装的位置也相对自由，理论上，两个柱子之间的空间都可以用于安装桥架；不过考虑到地震时上下两部分结构的相对位移，建议采用此种安装方式时，桥架距离柱边至少留出1米的空间，并且要保证桥架的固定装置（吊杆等）均设在上层结构体上。
电缆入户做法（三）
图示为室外电缆直接引入室内配电箱的做法，上下结构体中分别做好预埋管以方便管线通过，预埋管之间电缆采用明敷，并预留一定的余量（具体要求参见第一种做法）。
避雷线连接做法
图示为防雷引下线穿过隔震层的做法。在采取隔震设计的建筑中，由于上下结构体是分离的，那么防雷引下线势必无法按照常规的做法引下跟接地体相连。这种情况下，就需要在隔震垫两侧的柱体上各做一个预埋件，导雷体（防雷引下线）通过明敷跨接在两个预埋件上，两个预埋件分别与柱子内的主筋做可靠连接。同样的，明装的导雷体（防雷引下线）也需要留出一定的余量来。
目前国内相关的规范、图集涉及到的关于电气设备的隔震措施主要有上述几种，当然了，在实际设计的过程中，可能会遇到更多的设备、元件需要做隔震，比如说密集型母线，建议进行如下处理：
如图所示，采用密集型母线进行供电的时候，密集型母线在穿过隔震层的时候改成电缆敷设，以防止地震时产生的相对位移带来的破坏。
在唐山新文化广场的项目中阅读了一些国外的隔震设计的资料，其中有一些关于电气设备的隔震设计的内容，下面摘录日本关于电力进线隔震设计的做法，以供探讨、研究。
参考文献
[1] 中华人民共和国住房和城乡建设部. 《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008
[2] 中华人民共和国住房和城乡建设部及中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局. 《建筑抗震设计规范》GB50011-2010
一、 建筑结构设计中存在的安全隐患
1、抗震度不够
前几年的汶川大地震及玉树地震造成的损失足以说明我国一些地方的建筑抗震性很差，未达到我国规定的标准。因此保证建筑物的抗震性能是减少地震发生时人员伤亡及财产损失的重要问题。在建筑结构设计中提高抗震设计水平是提高建筑结构设计水平的一个重要方面。关于建筑物的抗震性能设计，我国颁布了《建筑抗震设计规范 》，为我国的建筑抗震设计提供了依据。《 规范 》中规定：“小震(超越概率6 3％)不坏、中震(超越概率10％)可修、大震(超越概率2％)不倒”。而一些建筑公司领导对建筑物的抗震性能的重视程度不够，导致了公司员工也不重视抗震性，尤其是建筑结构设计人员。有些建筑结构设计人员对抗震设计的认识不透，设计过程中个别忽略抗震性原则，造成了建筑物施工过程仅仅是一个表而工程，而实质是建筑物并不具有真正的抗震性能。这种现象在我国不少地区屡见不鲜。当然我国地域辽阔，各个地区的情况不同，地震几率与地震级别各有不同。不能恪守规则，不了解实际情况进行设计。建筑结构设计者要根据地区的实际状况，选择不同的抗震规范，以免造成不必要的浪费。
2、结构设计中偷工减料，钢材不足导致功能减弱
一方而在结构设计中，一些建筑公司为节省开支，获取高额利润，过度节约钢材等偷工减料，不重视建筑物的质量及安全性，导致建筑物中钢材等材料的性能减弱，进一步导致建筑物的质量不过关，安全性下降。我国对建筑物钢筋的配筋率有明确的规定，建筑物的不同部位，其配筋率是不同的。建筑设计公司的设计人员要高度重视建筑物的配筋率，对施工过程进行实时监督另一方面，一些小的建筑公司为节省开支，使用中小城市现在还任发展的冷轧变形钢筋。这种钢筋强度高，脆性大，韧性小，且对建筑抗震不利，就是因为可以节省钢材，进而节约开支，所以，一些小建筑公司为牟取利益不惜不顾人们的生命安全使用不符合规定的钢材。
3、建筑结构设计不合理
由于建筑结构设计者的知识和经验不足，导致其设计的建筑结构不合理，存在安全隐患或其他问题。(1)建筑方面。①布置竖向交通中心，确定楼梯、电梯的数量和布置方式，不能保证使用效率和防火安全。②内外建筑装修、构造、用料和做法不适应因风力、地震、温度变化等所引起的变形和安全问题。(2)结构方面。①没有考虑高层建筑遇到巨大风力和地震力时所产生的水平侧向力。②没有严格控制高层建筑体型的高宽比例，不能保证其稳定性。③建筑平面、体型、立面的质量和刚度不能保持对称和匀称，使整体结构出现薄弱环节。④不能妥善处理因风力、地震、温度变化和基础沉降带来的变形节点构造。(3)设备和电气方面。①设计供暖和给水排水系统时，没有考虑因建筑高度增大的压力，不能保证管道、炉片具有耐压能力。有些设计者安全意识薄弱，只顾建筑设计的美观而不顾建筑质量，或者明知道公司要求的设计形式行不通，为了保住自己的饭碗而不提出异议，纵使悲剧上演。因此设计人员要人人自危，不能只考虑公司利益，也要切身为顾客考虑，学会换位思考。
二、建筑结构设计中安全性的措施
2．1 提高建筑结构设计人员对抗震性能的重视意识
结构设计是个系统、全面的工作，需要扎实的理论知识作为基本功，灵活刨新的思维和严肃认真负责的工作态度。设计人员要精益求精，重视每一个基本构件的设计，并做到知其所以然，并深刻理解规范和章程的含义，密切配合建筑工程，在工作中做到事无巨细，善于反思和总结工作经验和教训，为以后的工作积累经验。
结构设计人员要转换自己的陈旧思想，正确对待抗震性能的重要性，为人们的生命财产负责，发挥自己的主导作用，对工作负责，应用自己的个人才智，控制建筑结构设计的安全性能水平，让自己设计出来的作品体现自己的人本意识，积极配合国家以人为本的政策。
2.2 严格按照国家规定的建筑规范设计建筑结构
随着建筑业进一步的发展，建筑结构越来越被重视。国家也出台了一些相应的规定。而一个国家的规定不仅仅是技术性的，还具有很强的政策性。而且这些规定是与时俱进的，要不断修改，我们不能仅仅满足于过去的设计标准。严格按照国标设计、用料、施工(1)目前设计者应该熟悉和掌握的与高层建筑消防电气有关的设计规范主要有《高层民用建筑设计防火规范》、《火灾自动报警系统设计规范》、《民用建筑电气设计规范》。三部规范对高层建筑中一、二类建筑的划分以及对火灾报警与消防联动控制系统的设置与要求总体来讲是一致的，但从各自不同角度三部规范也各有侧重，有所区别。对设计者来说，国标是带有强制性的，必需严格遵守，部标或行业标准应服从国标。
2.3开展科研，创新设计软件
工欲善其事，必先利其器，道理是显然的。随着建筑事业的发展，特别是现今建筑行业的快速发展，建筑结构设计的内容越来越复杂，难度越来越大。从另一个角度来说，我国建筑结构设计对设计人员知识的深度和广度有了更多的要求。在此种情况下，现有的结构设计程序已不能满足设计人员的需求。同时计算机程序的内容和功能直接影响结构设计水平。有时为了解决生产问题，配合软件的能力，只能把计算过程简化以满足计算程序的能力。所以，提高结构设计中建筑的安全性，首先耍开发出一款高精度软件，这就需要设计者和计算机程序专业人员合作去完成软件开发，推新创新，不安于现状，勇于承担起这个任务。
参考文献：
[关键词]抗震设计、不规则、单跨框架、楼梯间。
0. 前言
变配电所是石油化工项目中的重要建筑物，对其抗震设计应予以重视。《石油化工建（构）筑物抗震设防分类标准》（GB 50453-2008）[1]将其划分为乙类建筑，即“地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建（构）筑物和可能发生较严重的次生灾害的建构筑物”。
1. 工程概况
1.1. 结构形式及安全等级
本工程为福建中景石化园区新建化工项目公用工程中的35kV变配电所，为现浇钢筋混凝土结构，无地下室，地上三层，室内外高差为300mm，室外地面到主要屋面板板顶的高度为15.500m。
设计使用年限为50年，结构安全等级为二级。
1.2. 地震作用参数
抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g，设计地震分组为第三组，场地类别为Ⅱ类[2]，特征周期为0.45s。
2. 建筑形体不规则性
2.
2.1. 不规则性的判定
建筑功能划分及空间布置详见图1（图中的剪力墙及抗震缝为结构专业要求增设）。
2.1.1. 平面规则性判断
建筑平面典型尺寸见图1，对照《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）[3]（简称《高规》）图3.4.3，本工程主要平面尺寸为（不设缝时）：
长度方向尺寸：L=67m，b=7m； 宽度方向尺寸：B=13m，Bmax=21m，l=8m。平面尺寸及突出部位尺寸的比值为：L/B=5.1>4（长宽比偏大），l/Bmax=0.38>0.35（凸出部分比例过大），l/b=1.14>1（凸出部分长宽比较大）。参照《高规》3.4.3条条文说明：“平面过于狭长的建筑物在地震时由于两端地震波输入有位相差而容易产生不规则振动，产生较大的震害 [3]” ；“平面有较长的外伸时，外伸段容易产生局部振动而引发凹角处应力集中和破坏[3]”。
根据《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）[4]（简称《抗规》）3.4.3条规定及其条文说明，l/Bmax=0.38>0.30，判定结构属于“平面凹凸不规则”类型。
通过PKPM系列软件的SATWE程序计算，可以发现，不设缝时，结构的扭转效应非常明显。例如：在X向规定水平力作用下（考虑偶然偏心），水平最大位移比为1.41；在Y向规定水平力作用下（考虑偶然偏心），最大层间位移比达到1.75。因此，结构属于典型“平面扭转不规则类型”[4]。
不设缝时，结构在9轴处会存在错层，错层高度（2100mm）超过结构梁高，且错层面积较大超过该层楼板总面积的30%，依据《抗规》3.4.3条条文说明，判定结构属于“楼板局部不连续”[4]。
综上所述，不设缝时，结构存在三种平面不规则类型，即：凹凸不规则、扭转不规则、楼板局部不连续，而且扭转效应非常明显。
2.1.2. 竖向规则性判断
经SATWE程序计算，不设缝时，结构无竖向不规则情况出现。.
2.2. 结构布置方案的确定
根据《抗规》3.4.1条条文说明的解释，当结构存在三种不规则类型时，应判定结构属于“特别不规则”[4]类型，说明结构布置（从抗震设计角度来说）很不合理。这种情况很大程度上是建筑方案先天存在的，而建筑空间很多方面又受到电气专业（主项专业）技术要求的约束和局限，调整余地不大。这种情况下，只能通过调整结构布置，尽量改善不规则程度。
2.2.1. 结构布置一次调整
首先尝试在9轴位置设置一道抗震缝，将原结构从基础顶面至屋面完全分开，变为两个独立的单体，以解决错层问题（该抗震缝同时也将整个建筑的两大功能区分开，即变配电区域和辅助办公区域）。但SATWE程序试算表明：分开后的两个单体仍存在结构不规则问题。
1） 变配电区域：
长宽比偏大L/B=48/13=3.69，接近于4。
扭转位移比仍然偏大。例如：Y最大层间位移比达到1.89。
2） 辅助办公区域：
平面凹凸不规则。
平面扭转不规则。在X—偶然偏心地震作用下，平面凸出部分的边榀角部位置的层
间位移最大，为结构层间位移平均值的1.22倍。
二层层高为5800mm，而三层为4000mm，导致二层的侧移刚度（考虑了楼梯刚
度）小于三层侧移刚度的70%，按《抗规》规定，判定结构为沿竖向的侧向刚度不规则，二层为软弱层。
2.2.2. 结构方案二次调整
1） 变配电区域修改
经分析，位移比太大主要因为结构长宽比偏大，结构平面为沿X方向的细长形状，并有平面局部突出。为此，结构在5轴位置再设置一道抗震缝，将变配电区域分为两部分。调整后，各部分位移比均明显减小。
2） 辅助办公区域修改
通过减小三层柱截面（从而减小三层侧移刚度）后，二层的侧移刚度超过了三层侧移刚度的70%，二层不再是软弱层。对于平面凹凸不规则和扭转不规则的问题，只能调整结构内力并加强抗震构造措施。
综上所述，上部结构方案在两次修改后，有效减小了结构的扭转不规则程度，解决了错层问题，结构不再是特别不规则。最终结构分为三个独立的单体，即“塔1”、“塔2”、“塔3”（见图1）。
3. 单跨框架问题
“塔1”及“塔2”的顶层在Y向均为单跨框架结构，且跨度较大，达到13m。这一方面造成顶层层间“抗侧刚度较小，更严重的是该层的结构超静定次数少，一旦柱子出现塑性铰（在强震作用下不可避免），出现连续倒塌的可能性很大，在汶川地震、台湾集集地震等历次地震中均有许多震害实例。”[5] 《抗规》第6.1.5条明确规定：“甲、乙类建筑以及高度大于24m的丙类建筑，不应采用单跨框架结构”。考虑到“塔1”、“塔2”为乙类建筑，地震时使用功能不能中断，依据《抗规》第6.1.5条、6.1.3条及条文说明，并参考《高规》6.1.2条条文说明，分别在“塔1”和“塔2”的四角增加剪力墙（保证结构抗扭刚度的合理分布），剪力墙的截面尺寸和数量以使得底层框架部分所承担的地震倾覆力矩不超过50%作为控制指标，这样结构就成为具有两道抗震防线框架—剪力墙抗侧力体系，抗震性能明显增强。
4. 现浇楼梯对框架结构抗震设计的影响
塔3为框架结构，角部设一楼梯间，一层至二层楼梯为双跑，二层至三层楼梯为四跑，
梯板平面沿Y向布置。由于楼梯与框架整浇，抗震设计时应考虑楼梯对框架结构抗震设计的影响。
4.1. 规范规定
《抗规》第6.1.15条规定：“对于框架结构，楼梯间的布置不应导致结构平面特别不规则；楼梯构件与主体结构整浇时，应计入楼梯构件对地震作用及其效应的影响，应进行楼梯构件的抗震承载力验算；宜采取构造措施，减少楼梯构件对主体结构刚度的影响”。相应条文说明解释为：“对于框架结构，楼梯构件与主体结构整浇时，梯板起到斜支撑的作用，对结构刚度、承载力、规则性的影响比较大，应参与抗震计算；当采取措施，如梯板滑动支承于平台板，楼梯构件对结构刚度的影响较小，是否参与整体抗震计算差别不大。对于楼梯间设置刚度足够大的抗震墙的结构，楼梯构件对结构刚度的影响较小，也可不参与整体抗震计算。”
《高规》第6.1.4条规定：“楼梯间的布置应尽量减小其造成的结构平面不规则；宜采用现浇钢筋混凝土楼梯，楼梯结构应有足够的抗倒塌能力；宜采取措施减小楼梯对主体结构的影响；当钢筋混凝土楼梯与主体结构整体连接时，应考虑楼梯对地震作用及其效应的影响，并应对楼梯构件进行抗震承载力验算。”相应条文说明解释为：“抗震设计时，楼梯间为主要疏散通道，其结构应有足够的抗倒塌能力，楼梯应作为结构构件进行设计。框架结构中楼梯构件的组合内力设计值应包括与地震作用效应的组合，楼梯梁、柱的抗震等级应与框架结构本身相同。框架结构中，钢筋混凝土楼梯自身的刚度对结构地震作用和地震反应有着较大的影响，若楼梯布置不当会造成结构平面不规则，抗震设计时应尽量避免出现这种情况。震害调查中发现框架结构的楼梯梯板破坏严重，被拉断的情况非常普遍，因此应进行抗震设计，并加强构造措施，宜采用双排配筋。”
4.2. PKPM不同建模方式结果对比
对于楼梯间的考虑，目前在用PKPM的PMCAD程序建模时有两种不同的建模方式：
第一种建模方式：在模型中不布置楼梯。“这种方式将楼梯作为主体结构的附属构件，对楼梯结构进行简化计算。在PMCAD中将楼梯间的楼板厚度定义为零，仅仅将楼梯的竖向荷载传递到框架梁、柱或墙上，并未将楼梯的构件作为结构的一部分参与整体计算。而在楼梯构件设计中不考虑地震作用。梯板、梯柱、梯梁仅按各自的竖向荷载进行设计，而楼梯的抗震性能仅通过梯柱的箍筋加密等构造措施来保证”[6]。
第二种建模方式：在模型中布置楼梯。PMCAD可以在四边形房间中进行多种楼梯的布置。程序将楼梯梯板和休息平台分别转换成斜向及水平向的扁梁，用梁单元模拟；梯柱用斜杆单元来模拟，斜杆单元与柱单元具有相同的自由度，但布置更为灵活。[6][7]楼梯间的荷载需人工将面荷载转换成线荷载，然后按梁间荷载输入。
4.3. 两种模型计算结果比较
以下结合本工程，对上述两种建模方式的计算结果进行对比，来粗略考察楼梯对框架结构抗震设计的影响，主要包括对整体结构影响（如层间位移（角）、楼层作用力、各层侧移刚度、结构自振周期）、对框架结构构件内力影响（如框架梁、框架柱）及对楼梯构件内力影响（如梯梁、梯柱、梯板）。
1） 对整体结构影响
对比结果详见表1～表6。可以看出，计入楼梯影响后：结构自振周期（仅给出前3个）减小；框架结构各层X、Y两个方向的侧移刚度均增大，一、二层增大非常明显且两个方向增幅接近，三层增大很有限且Y向增幅相对更大些；一、二层平均层间位移双向均减小，三层平均层间位移双向均增大；各层地震反应力及层间剪力双向均增大，Y向更为明显。
2） 对框架结构构件内力影响
对比结果详见表7～表14（限于篇幅，仅给出柱1、柱2、梁1、梁2几个位置的
对比情况），可以发现，计入楼梯影响后：
对于楼梯间处框架梁柱（柱1、梁1）：框架柱轴力（正号为拉力）、剪力、弯矩均有明显增大，且一、二层增幅尤为显著，三层变化相对较小；框架柱剪力、弯矩变化与地震力方向存在明显不对应的情况，反映了结构存在明显扭转效应；框架梁内出现较大的轴力，梁端弯矩有一定的变化，且梁端弯矩的方向可能改变（梁的方位与地震方向垂直时）。
对于远离楼梯间的框架梁柱（柱2、梁2）：框架柱一、二层轴力无明显变化，三层轴力明显增大；一、二层剪力有增有减，增幅不大，三层剪力可能有较大增幅，且Y向更明显；一、三层柱弯矩Mx在X向地震工况下增幅非常显著（直接导致了柱子截面Y向边长增大，配筋增加明显），分析其原因，应是由于柱子位于结构平面的边榀，且该榀属于L型结构平面的短边，考虑楼梯刚度影响后，结构刚度中心向楼梯间方向大幅移动，导致远离楼梯间的边榀框架存在很大扭转效应。框架梁内没有出现轴力，梁端弯矩可能有一定的变化，且某些情况下（梁的方位与地震方向垂直时）梁端弯矩的方向发生了改变。
3） 对楼梯构件内力影响
限于篇幅，直接给出对比结果：在地震作用工况下，梯板内可能出现较大的拉力，梯柱内可能出现拉力，且双向受弯；梯梁受力复杂，轴力、弯矩、剪力、扭矩均存在。
5. 全文总结
1） 变配电室建筑由于功能的多样性和特殊性，建筑形体往往很不规则，抗震设计时应
注意对不规则类型的判断，调整结构布置，尽量减少不规则程度，择优选择规则的形体，使得结构抗侧力体系布置合理、传力明确、性能可靠，并应特别重视抗震概念设计，“不规则的建筑应按规定采取加强措施，特别不规则的建筑应进行研究和论证，采取特别的加强措施，严重不规则的建筑不应采用”[4]。
2） 电气专业常要求配电室房间内部做成大空间（房间内不允许有柱），造成单跨框
架结构。这种结构超静定次数少，在强震作用下容易出现连续倒塌，抗震设计时应引起重视，应首先根据具体情况进行判断，必要时应采取可靠的加强措施。通过增加一定数量的剪力墙，使结构变为框架—剪力墙体系是一种可行的思路。
3） 楼梯与框架结构整浇时，梯板起到斜支撑的作用，对整体结构刚度、承载力、规
则性的影响比较大，应参与抗震计算。在地震作用工况下，框架结构构件内力可能会发生很大的变化；楼梯的梯板内可能出现较大的拉力，梯柱内可能出现拉力，且双向受弯，梯梁受力复杂，轴力、弯矩、剪力、扭矩均存在。抗震设计时应充分考虑楼梯的影响，合理确定构件内力，加强抗震构造措施。
4） 通过采用梯板滑动支承于平台板从而忽略楼梯构件对结构刚度的影响的做法，建
议在进行可靠论证、搜集试验数据、积累足够工程经验后再决定是否采用。
参考文献
[1] GB 50453-2008石油化工建（构）筑物抗震设防分类标准[S].北京：中国计划出版社，2008.
[2] 化工部福州地质工程勘察院.中景石化项目35kV变电站工程岩土工程勘察报告[R]，2013.
[3] JGJ 3-2010高层建筑混凝土结构技术规程[S]，北京：中国建筑工业出版社，2010.
[4] GB 50011-2010建筑抗震设计规范[S]，北京：中国建筑工业出版社，2010.
【关键词】变电站 移动 车载变电站
车载移动变电站属于电力系统中的特殊变电站，是一种有效的应急供电设计，是“电力系统突发事件应急预案”的重要组成部分。主要由平板拖车、抗震型高压侧组合电器、抗震型低高度变压器、抗震型中开关系统以及相应的自动化控制保护系统等构成，具备运输方便、灵活可靠等特点，能在数小时内投入运行，可在事故、抢修和自然灾害等情况下，迅速替代常规变电站，发挥应急供电的作用。车载移动变电站具有非常好的灵活性、使用方便、操作简单，选址灵活、运输方便，投资成本少，见效快，可提供不间断的送电，快速性。并且具有极其重要的特殊应急意义。
1 车载移动变电站定义
车载移动变电站属于电力系统特殊变电站的制造技术领域，根据需要，车载移动变电站由两个以上车载设备组成，其中包括高压车载变电站设备、中压车载成套设备、车载电容器设备、车载自动化通信设备、移动值班车等，主要由半挂车活平板拖车、抗震型高压组合电器、抗震型低高度变压器、站用电源系统等互相连接构成。
2 车载移动变电站设计
车载移动变电站是一个集一、二次设备于一体的组合设备，他首先应当安全，可靠，其次应当使用快捷，方便，还应当便于运输和迁移。其中技术指标就是抗震，防腐，抗干扰性能。车载移动变电站的电气设备都与通常的固定设备有较大区别。很多实例证明，使用常规电气设备拼凑起来的车载移动变电站的性能远不能适应“车载”和“移动”的使用要求。
目前，我国还没有颁布车载移动变电站电气设备抗震标准规范和具体要求。因此，专业设计中对抗震的要求缺乏有力的依据。车载移动变电站设备除电站底盘和变压器在刚度计算和应力复核时考虑震动作用力外，其他设备考虑的很少，甚至根本没有考虑。经与辅机设备制造厂交流，震动设防烈度要求与设备本身设计是基本一样，重点考虑的是设备的布置，连接和防雷，抗腐蚀等方面的技术要求，特别是在车载移动变电站行驶时的震动力的影响。特别注意的是如何确保车载移动变电站运行地点更换后的立即投入电网的要求，这也是移动变电站特殊运行环境的要求。
3 车载移动变电站的抗震设计原则
车载移动变电站的制造应根据在特定的地区环境、经常行驶的道路等级和最长的运输距离作为设计条件，分为市区用车载移动变电站和野外用车车载移动变电站。所有设备保持完好状态，可以使车载移动变电站到达目的地后迅速投入电网运行。
（1）为提高车载移动变电站的整天抗震能力，变电站中所有的电气设备都需要明确相应的抗震参数。
（2）各个主设备支撑架设计应牢固，每个整体设备应尽量采用同一个支撑架，并且要与车体钢构件形成可靠的连接方式，避免采用无支撑架的安装方式。
（3）车载移动变电站中断路器的可靠动作受自动化设备的影响很大，为保证断路器的正确动作，必须使自动化装置结构、布置配线、柜体选料等方面有足够的抗震能力，从而保证经常性震动后在整提结构和机柜间连接不发生松动才能保证开关的正确动作。
（4）金属材料的力学特性决定了其有较强的抗冲击、震动等动荷载的能力，依据所采用设计规范，材料屈服强度极限和容许应力之间尚有1.5～2.0的安全系数，超设计载荷的能力较强。
（5）在车载移动变电站行驶过程中，因道路状况而受到震动时，电气设备安装的金属构架及相关的加固点不应发生变形和损坏。
（6）车载移动变电站变压器选型和布置方面，应设法降低高度，尽量减轻车辆承受载重。固定变压器的基础应当与车体连接应牢固可靠，防止震动移位。变压器、高压组合电器、中压保护控制小室于车体间均设置可靠基础的连接螺栓，并有防震脱离装置，确保在震动时不发生松动。
（7）多于高压开关设备、避雷器等，要尽量降低他们的安装位置和重心位置，改变细长比。为了防止断路器各相间及操动机构发生移动，多于断路器及其操动机构的基础，要尽量设置在同一个底板上面。
4 移动变电站的电气设备设计原则
车载移动变电站电气设备要遵循“确保安全、留有裕度”的原则，确保车载移动变电站电气设备及辅助设备子啊设计工况下满足“到达目的地时，基本完好，短时间可以投入电网”的要求。最大限度减少故障的几率。车载移动变电站长距离运输承受大震动后电气设备应具备几种情况：
（1）通过运输震动记录仪测定的实际运输承受震动大于校核震工况时，必须对所有电气设备进行全面的检查和必要的机械和电气实验，实验合格并对发现的缺陷进行处理后方可投入运行。
（2）通过运输震动记录仪测定的实际运输承受震动达到校核震工况时：车载移动变电站电气设备可以运行；但必须事先仔细对相关设备进行外观检查和安排简单的实验，确认无问题后方可将设备投入运行。
（3）通过运输震动记录仪测定的实际运输承受震动小于校核震工况时，也应该进行外观检查和必要的试验，根据检查试验情况进行必要的维护后即可恢复使用，通常情况下车载移动变电站的运输路面条件差得多，很难预料到路口环境。
（4）通过运输震动记录仪测定的实际运输承受震动小于校核震工况时，车载移动变电站电气设备自身状态基本保持完好，可以迅速投入电网。
5 结束语
近年来，车载移动变电站在国外供电系统得到了广泛应用，在我国，随着国民经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，社会各界对供电质量和不间断供电的要求日益强烈，需要电力企业进一步提高供电可靠性、减少停电时间，对车载移动变电站的需求逐渐显现。
参考文献
[1]岳保良，包红旗.电气运行[M].北京：中国水利水电出版社，1998.
[2]陈化钢.电力设备一次运行及事故处理手册[M].北京：中国水利水电出版社，2009.
作者简介
刘永耀（1983-），男，河南省平顶山市人。现为许继电气股份有限公司工程师，从事营N管理工作。
龙勇（1983-），男，四川省泸州市人。现为许继电气股份有限公司工程师，从事服务管理工作。
关键词：建筑抗震设计；结构设计；结构圈梁和构造柱；刚度
唐山大地震、汶川大震动、921台湾大地震、2011年3月的日本大地震，让人们一次次感受着大自然的威力与无情。我国位于环太平洋地震带与欧亚地震带之间，地震活动频度高、强度大、震源浅、分布也很广。据有关机构的调查统计，地震灾害中人员伤亡的90%是因为房屋的倒塌造成的。所以在建筑物建设过程中应该要重视建筑物的抗震设计，避免和减少地震发生时大量人员伤亡和财产损失。
一、我国建筑工程中设计和施工中存在的问题
（一）建筑工程中出现的设计问题
1.结构设计
城市住宅建筑中，房屋超高或超层情况常常出现，特别是底层为店面，上层为住房的建筑，高度很多都超过限值，片面追求室内大空间的需求。不论农村还是城市，建筑的底层或顶层采用混杂结构体系的情况时有出现，即钢筋砼内框架结构只在在底层或顶层部分采用，有些建筑是将构造柱和圈梁局部加大当作框架结构。有的设计者为追求房屋布局，设计时出现了纵、横墙沿平面布置不能对齐或墙体沿竖向布置上下不连续等等情况。
2.抗震计算
在建筑抗震设计中，很多设计者没有做抗震承载力计算，加上某些设计者工程经验比较缺乏，使相近的建筑采用的砌体强度等级差距比较大。我国现在是以设计烈度7度为防震设计的设防起点。其中高层建筑抗震设防规定应符合：甲类建筑应按高于本地区抗震设防烈度计算，其值应按批准的地震安全性评价结果确定。乙、丙类建筑应按照地区抗震设防烈度计算。
3. 设计人员的设计理念
我国建筑设计人员对抗震设计的设计理念较为滞后。日本在建筑设计和施工中对抗震有三种构造概念：耐震、制震和免震。耐震为最普通级别，主要用在低层建筑中。制震则是让建筑物在地震晃动中，集中在一个地方造成损害，但其他地方不会发生损毁。耐震其中一种做法是在建筑物中放置阻尼器，让这个部分吸收地震能量，从而保护建筑物本身。免震成本过高，在实际运用上不是很多。
（二）建筑工程的施工问题
1.人员施工技艺差异
施工过程中施工人员技术参差不齐，易造成施工方法不当；施工单位偷工减料，浇筑砼强度不够，梁柱配筋不够。例如框架柱的砼强度和配筋不足，导致实际轴压比会超限，柱子的抗弯抗剪能力下降，使房屋出现整幢倾倒，柱子折断和压馈的情况。施工工艺上出现不完善，例如箍筋锚固差，无加密区等，对构造柱砼约束很不好，使构造柱在受到地震能量冲击时出现压屈、压馈等情况。构造柱施工是先砌墙后浇筑，在砌墙过程中，由于砂浆和碎砖常掉入构造柱底部，而构造柱内的施工垃圾又不宜清理，如果不打扫干净就会造成柱子浇筑后连接不好。在构造柱浇筑过程中，施工人员有时振动捧插入不到位，振捣不够，混凝土不密实，就会出现蜂窝和露筋现象。
2.施工过程中各专业、设计者与施工者缺乏沟通
建筑设计中各专业的设计者之间、设计者与施工者之间沟通和协调情况较差。造成各专业之间的“撞车”，例如：因为要满足墙体表面的美观要求，强弱电设计通常采用暗敷管线，施工方会凿墙开槽用于在预埋管线，特别是管线比较密集的地方，对墙体更是损伤较大。竖向管线会使墙体形成通缝，横向管线会造成墙体截面尺寸不足，其对房屋的抗震效果影响不言而喻。
二、建筑工程中抗震设计和施工中问题的改进
（一）设计环节中的改进
1.选择合理的修建地址。选择对抗震有利的地段，如坚硬土，质地均匀的中硬土。避开软土，渗水土，非岩质的陡坡，河岸边坡的边缘地带等。严禁在危险的地段修建。
2.设计人员应提高设计水平，正确选择用抗震设防烈度，强调概念设计，结构体系合理。还要重视抗震计算，建筑设计除了要进行结构计算、建筑节能计算外，同样要重视抗震计算。通过计算数据来判断抗震薄弱环节，使抗震计算和概念设计相统一。
3.建筑的平面布置、立面外观造型设计和抗侧力结构的平面布置宜规则、对称。对体型复杂、平面不规整的建筑，要在适当的部分设置防震缝。例如设防烈度为8度和9度时，在房屋的立面高差、错层较大、质量及刚度不同时，应该利用防震缝把建筑结构分割成平面和体形规整的多个独立部份。这样就能减少地震时附加扭转效应。
4.设计中应该增强多层结构房屋的刚度和整体性。例如建筑结构的侧向刚度宜均匀变化，墙体沿竖向面罩上下应连接；竖向抗侧力结构的截面和材料强度等级自下而上要逐渐减少，避免抗侧力构件的承载力的突变。增加楼板对纵向和横向墙体的约束作用。这样构造柱，纵向横向墙体、楼板就构起了一个整体，增强了建筑的空间整体刚度，从而提高房屋的抗震性能。
5.合理设置结构圈梁和构造柱。对横墙较多的多层建筑，要设置构造柱；对横墙较少的多层建筑应根据房屋增加一层或两层后的层数，设置构造柱。对横墙承重或纵横墙共同承重的装配式钢筋砼楼或屋盖的多层建筑，应该要设置圈梁；对于隔开间或每开间设置构造多层建筑，应沿设有构造柱的横墙及内、外纵墙在每层楼盖和屋盖处都设置闭合的圈梁。这样就使圈梁在平面内形成连通闭合的网络与构造柱连接在一起对墙体及平面进行约束，提高墙体的抗剪能力和坚向刚度，是有效的抗倒塌措施。
6.提高砌筑砂浆的强度等级。底层砂浆等级相对于顶层的等级要有所提高，承重墙等级相对于非随重墙的有所提高，楼梯间墙体等级相对于其它墙体要有所提高。
7.与相关专业设计人员有效沟通把暗敷管线设计做到尽可能周全。不要二次开凿对墙体造成伤害，使砌体的刚性强度有突变，从而让建筑的整体抗震性受到影响。
（二）建筑工程施工环节问题的改进
中图分类号：S611文献标识码： A
0.前言
地震是威胁人类安全的主要自然灾害之一，根据中国地震局的预测，目前我国大陆已进入了第五个地震活跃期。近几年来，一些国家和我国部分地区相继发生了强烈地震，造成很大的损失。地震具有突发性强、破坏性大和比较难预测的特点，目前地震的监测预报还是世界性的难题，很难做出准确的临震预报，而且即使做到了震前预报，如果工程设施的抗震性能薄弱，也难以避免经济损失。因此，实施有效的抗震设防仍然是当前防震减灾的关键性工作，必须继续执行预防为主、平震结合方针。贯彻执行新修订的建筑抗震设计规范就是执行这一方针的重要手段。
国内外的地震经验教训表明，严格执行工程建设强制性标准，搞好新建工程的抗震设计，对原有未经抗震设计工程进行抗震加固等，是减轻地震灾害的最直接、有效的途径和方法。这方面有很多成功的经验，在我国新疆伽师地区，严格按抗震规范设计建造的工程，经历了近几年多次地震均未发生损坏；云南丽江地区经过抗震加固的房屋，美国、日本等发达国家，一直把提高工程结构的抗震能力作为最大限度地减轻地震灾害的基本手段。许多震害分析表明，虽然人类目前尚无法避免地震的发生，但切实可行的抗震措施使人类可以有效地避免或减轻地震造成的灾害。新修订的《建筑抗震设计规范》GB50010-2010就是将一系列的抗震技术措施以技术标准的形式确定下来，作为结构工程师进行建筑工程抗震设计和抗震防灾部门进行抗震设防管理的依据。
1 现行抗震设计规范的主要特点
我国现行《建筑抗震设计规范》GB50010-2010是对近年来我国在建筑物抗震防灾领域的研究成果和经验教训的基础上制定的，和GB50011-2001相比在抗震理论和设计方法的主要变化如下：（1）2010规范对抗震设防依据、场地划分和地基基础设计的规定做了调整和改进。
（2）2010规范对地震作用和抗震验算方法做了较为具体的规定，提出了长周期和不同阻尼比的设计反应谱，并对建筑结构分析适用模型作出了较明确的规定，增加了弹性分析和弹塑性分析的要求，当侧移附加弯矩大于水平力作用下构件弯矩的110时，应考虑重力二阶效应；明确了按楼盖刚度、扭转效应等的区别对待划分平面结构和空间结构分析的要求；对结构分析计算软件的选择和对电算结果的分析判断提出明确要求。
（3）对建筑结构地震作用的取值，从特征周期、最小地震力、偶然偏心和双向水平地震等四个方面来控制建筑结构地震作用。
（4）增加了结构弹塑性变形验算的规定，层间变形可采用静力的弹塑性计算方法，即所谓推覆（push-over）方法予以简化计算。
（5）提出增加各类建筑结构延性的设计和构造要求。
（6）新增了若干类结构的抗震设计原则，如配筋混凝土小砌块房屋、钢筋混凝土筒体结构、高强混凝土和预应力混凝土结构、高层和多层钢结构等。
（7）规定了隔震结构设计的具体要求和技术措
施。
（8）规定了消能减震结构的具体措施。在建筑结构中设置消能器以吸收和耗散地震能量是实现基于性能要求的抗震设计的一种技术措施。
（9）明确了非结构构件抗震设计的要求。
从以上几点可以看出，现行新规范GB50010-2010比GB50011-2001在抗震设计理论和计算方法以及抗震构造等方面做了更详细的规定，并对减震消能设计等均做了规定，使得这些新技术能够得到有依据的推广。
2 新抗震规范对抗震设计的影响
目前各国抗震设计规范中普遍采用的是“小震不坏，中震可修，大震不倒”三水准设防的抗震设计方法，是以保证生命安全为单一设防目标。尽管它可以做到在大震时主体结构可以避免倒塌以保证生命的安全，但是对一些现代建筑，内部设备的价值远远超出结构自身的价值，且由于建筑物功能的不同重要性，如医院、核电站等重要建筑，建筑物破坏所导致的直接经济损失、间接经济损失以及人员伤亡等方面的损失将是巨大的。因而现代建筑不仅要防止结构倒塌还要考虑控制经济损失、保证结构使用功能的延续等问题。正是基于这种情况，美国学者率先提出了基于性能的抗震设计概念(performance-based Design)，引起整个地震工程界极大的兴趣。基于性能设计的理念在于根据灾害荷载的不确定性（发生时间、强度、作用历时等的变化）以及抗力的不确定性的特点对不同风险度水平的灾害荷载作用（地震等），将建筑物设计成满足不同功能要求，保障建筑物在整个运行期充分发挥功能，方便维护和改建，符合经济目的。
结构构件在地震作用下的破坏程度与结构的位移响应和构件的变形能力有关，用位移控制结构在地震作用下的性能更为合理。因此在提出基于性能的结构抗震设计概念时，将地震作用下结构位移（变形）反应作为衡量结构性能的重要指标。
基于性能抗震设计制定的设计规范与基于性能进行工程抗震设计的主要区别是：基于性能制定抗震设计规范，确定其目标性能水平时要充分考虑全社会的经济发展状况，以及所有可能涉及到的结构形式，建筑物的用途，最后综合确定规范抗震性能水平，这也是抗震设计必须达到的最低要求，且在实现基于性能抗震设计时，规范必须要做到明确且简单实用。而基于性能抗震工程为某一工程项目从开始提出，一直到最后包括使用期间维护在内的整个使用寿命的全过程。它包括选择设计标准，恰当的结构形式和布局，结构细部设计和非结构构件的设计，保证和控制施工质量和长时间的维护，使之在使用期间，在可能遭受的不同水平地震作用下，能达到预先确定的不同性能水平。在这里，结构目标性能水平需要业主根据建筑功能、用途和经济条件，以及和结构工程师相互讨论决定。而结构工程师也应该提供初始造价、维护造价、以及在地震后可能的损坏以及修复费用，使结构在整个生命周期内费用达到最小。
3新抗震规范的精髓归纳为以下几点
3.1 建筑选地
选择对建筑抗震有利的场地，宜避开对建筑抗震不利的地段，不应在危险地段建造甲、乙、丙类建筑。对于不利地段，结构工程师应提出避开要求，当无法避开时，应采取有效措施，这就考虑了地震因场地条件间接引起结构破坏的原因，诸如地基土的不均匀沉陷、地震引起的地表错动与地裂。
3.2 建筑的平立面布置
建筑的平立面布置应符合概念设计的要求，不应采用严重不规则的方案。不规则的建筑，在结构设计时要进行水平地震作用计算和内力调整，并应对薄弱部位采取有效的抗震构造措施。借鉴国际的通行做法，参考外国规范，使我们的设计更加完善合理。
3.3 结构材料选择与结构体系的确定应符合抗震结构的要求
采用哪一种结构材料，什么样的结构体系，经技术经济条件比较综合确定。同时力求结构的延性好、强度与重力比值大、匀质性好、正交各向同性，尽量降低房屋重心，充分发挥材料的强度，并提出了结构两个主轴方向的动力特性(周期和振型)相近的抗震概念。
3.4 尽可能设置多道抗震防线
地震有一定的持续时间，而且可能多次往复作用，根据地震后倒塌的建筑物的分析，我们知道地震的往复作用使结构遭到严重破坏，而最后倒塌则是结构因破坏而丧失了承受重力荷载的能力。适当处理构件的强弱关系，使其形成多道防线，是增加结构抗震能力的重要措施。例如单一的框架结构，框架就成为唯一的抗侧力构件，那么采用“强柱弱梁”型延性框架，在水平地震作用下，梁的屈服先于柱的屈服，就可以做到利用梁的变形消耗地震能量，使框架柱退居到第二道防线的位置。
3.5 具有合理的刚度和承载力分布以及与之匹配的延性
提高结构的抗侧移刚度，往往是以提高工程造价及降低结构延性指标为代价的。要使建筑物在遭受强烈地震时，具有很强的抗倒塌能力，最理想的是使结构中的所有构件及构件中的所有杆件都具有较高的延性，然而实际工程中很难做到。有选择地提高结构中的重要构件以及关键杆作的延性是比较经济有效的办法。例如上刚下柔的框支墙结构，应重点提高转换层以下的各层的构件延性。对于框架和框架简体，应优先提高柱的延性。在工程设计中另一种提高结构延性的办法是结构承载力无明显降低的前提下，控制构件的破坏形态，减小受压构件的轴压比(同时还应注意适当降低剪压比)，提高柱的延性。
3.6 确保结构的整体性
各构件之间的连接必须可靠，符合下列要求：① 构件节点的承载力不应低于其连接构件的承载力，当构件屈服、刚度退化时，节点应保持承载力和刚度不变。② 预埋件的锚固承载力不应低于连接件的承载力。③ 装配式的连接应保证结构的整体性，各抗侧力构件必须有可靠的措施以确保空问协同工作。④ 结构应具有连续性，注重施工质量，避免施工不当使结构的连续性遭到削弱甚至破坏。
3.7 规范与设计新抗震规范已将设计中常出现的问题做出了具体规定
① 体形复杂的建筑不一概提倡设防震缝。②对规则结构与不规则结构做出了定量的划分。并用强制性条文对建筑师的建筑设计方案提出了限制。如规范规定，“建筑设计应符合抗震概念设计的要求，不应采用严重不规则的方案”。③ 预应力混凝土的抗侧力构件，应配有足够的非予应力钢筋。④非结构构件与其结构主体的连接，应进行抗震设计，如幕墙、附属机械、电气设备系统支座和连接等需符合地震时对使用功能的要求。⑤ 投资方愿意通过增加投资来提高安全要求的抗震建筑，采用隔震和消能减震设计。⑥ 结构材料的选用应减少材料的脆性，优先采用延性、韧性和可焊性较好的钢筋和规定强度等级范围内的混凝土。通过执行新抗震规范中的各项规定，来保证抗震概念设计的完成通过遵循抗震概念设计的原则，使建筑物具有可靠的抗震性能。概念设计决定建筑物的抗震性能，如果概念设计不适宜于抗震 那么不管多“精密”的计算也无济于事。当然，在做好概念设计的基础上也要认真计算做好定量分析。新抗震规范对于各构件在抗震计算中的作用及各项参数的选取作了详尽的规定，并且提出了在建筑物内设置地震反应观测系统的要求，这标志我国建筑工程抗震科学的发展进步。
3.8 钢筋混凝土结构是常用的结构形式
引言
汶川地震发生后,根据建设部落实国务院《汶川地震灾后恢复重建条例》的要求，相关部门在2008 年7 月底推出了针对GB 50011-2001《建筑抗震设计规范》的修订2008 版(以下简称新“抗规”)，变电站是电网的重要组成部分，变电站的抗震设计十分重要，笔者就近两年来新“抗规”在变电工程中的应用做经验总结并提出设计建议，以供同类工程参考。
1.更加重视山区变电站的选址工作
变电站的选址是建设变电工程的首要步骤，对工程建设的投资和建设速度有重大影响，是工程经济效益和社会效益的决定性因素之一。
新“抗规”的3.3.5 条是本次修订新增的条款，针对山区房屋选址和地基基础设计，提出明确的抗震要求：“1.山区建筑场地应根据地质、地形条件和使用要求，因地制宜设置符合抗震设防要求的边坡工程；边坡应避免深挖高填，坡高大且稳定性差的边坡应采用后仰放坡或分阶放坡。2. 建筑基础与土质、强风化岩质边坡的边缘应留有足够的距离，其值应根据抗震设防烈度的高低确定，并采取措施避免地震时地基基础破坏。”
在兼顾出线规划及工艺布局的前提下，山区变电站应结合自然地形布置，高差较大区根据配电装置区分成台阶式布置，边坡较多的采用了分阶放坡的方式。主控楼、配电间及构支架靠近边坡布置时，其基础距坡顶和坡脚的安全距离应据抗震设防烈度确定。新“抗规”的4.1.8条也更加明确了不利地段的地震影响系数最大值应乘以增大系数，其值“在1.1~1.6范围内采用”。山区变电站选址时若无法避开、非岩石的陡坡、河岸和边坡边缘等不利地段不利地段时，必须按增大系数认真核算地震作用的影响。
2.变电站内建筑物要考虑楼梯间对整体结构的影响
地震中出现的楼梯破坏形态，以楼梯的扭转破坏、梯板的剪拉破坏以及梯梁、梯柱的破坏这几种形式为主。可见，楼梯的抗震设计是关乎生命的重要内容。传统的计算在软件建模时，多数情况下是将楼梯间开洞或者设板厚为零，将楼梯的竖向荷载传递到相应框架梁、柱或墙上，并未将楼梯的构件作为结构的一部分来考虑，然后再使用其他软件对楼梯构件进行补充计算。经过这样的处理，虽然是简化了计算，但是却忽略了楼梯间对整体结构的影响，与实际受力情况有很大出入。事实上，整个楼梯在地震荷载作用下起到了一个K形支撑的作用，楼梯平台板的平面面内刚度相当大，地震时会将较大的水平力传递到楼梯的平台梁以及梯段板，导致平台梁发生剪扭破坏，梯段板则会发生拉弯破坏、压弯破坏。若是把平台梁和梯段板仅作为受弯构件来考虑，显然偏于不安全。
新“抗规”对建筑方案的各种不规则性，分别给出处理对策，以提高建筑设计和结构设计的协调性。今后的变电站建筑物设计中，尽量避免不规则的平、立面。同时，楼梯间不宜布设在主控楼、配电装置楼的端部或拐角处。新“抗规”3.6.6条中明确要求“计算中应考虑楼梯构件的影响”；7.3.8条也对楼梯间提出了几项具体要求提高楼梯间的构造措施“1.顶层楼梯间横墙和外墙应沿墙高每隔500mm设2φ6通长钢筋；7~9度时其它各层楼梯间墙体应在休息平台或楼层半高处设置60mm厚的钢筋混凝土带或配筋砖带，其砂浆强度等级不应低于M7.5, 纵向钢筋不应少于2φ10。2.楼梯间及门厅内墙阳角处的大梁支承长度不应小于500mm, 并应与圈梁连接。3.装配式楼梯段应与平台板的梁可靠连接；不应采用墙中悬挑式踏步或踏步竖肋插入墙体的楼梯，不应采用无筋砖砌栏板。4.突出屋顶的楼、电梯间，构造柱应伸到顶部，并与顶部圈梁连接，内外墙交接处应沿墙高每隔500mm设2φ6通长拉结钢筋。”改进计算方法的关键就是要建立楼梯间正确的计算模型，将楼梯参与整体计算，以考虑地震作用。此外，建议适当加厚梯板,并将负筋拉通,使其刚度均匀；梯板和平台板均采用双面双向配筋，以提高延性；平台梁受扭较明显，也要适当加大截面, 并加强其上、下的纵筋和箍筋；梯柱的体积配箍率也可以相应加大，箍筋沿柱全高加密，控制剪压比，避免梯柱过早产生脆性破坏；在梯板转角处要局部加强构造措施。
3.注意材料性能指标的修改
在新“抗规”中，3.9.2条及3.9.3条分别对结构材料性能指标应符合的最低要求及宜符合的要求进行了修改。3.9.2条中把“普通粘土砖”改成了“普通砖”，“多孔粘土砖”改成了“多孔砖”，今后在选择变电站建构筑物的砌体结构材料时，适用范围更宽了些；由于钢筋伸长率是控制钢筋延性的重要性能指标，对抗震等级为一、二级的框架结构的钢筋性能增加了新的要求：“钢筋在最大拉力下的总伸长率实测值不应小于9%”；结构钢材的性能指标，也将分子、分母对换，改为“屈服强度实测值与抗拉强度实测值的比值”。3.9.3 条对普通钢筋的性能更明确了纵向受力钢筋宜选用“符合抗震性能指标”的要求，而箍筋宜选用的型号中不再将HPB235 级钢筋列入其中。变电站中钢筋及钢材的应用很广，其材料性能指标必须引起重视，以保证建构筑物的质量。
4.认真执行新增的强制性条文
新“抗规”的3.7.4条、3.9.4条、3.9.6条、5.4.3条、7.3.6条等，是将原来的一般性条文修订为新的强制性条文。
设计过程中，变电站的主控楼及配电装置楼多采用框架结构，其围护墙和隔墙即使是属于建筑非结构构件，也应根据新“抗规”3.7.4条考虑其设置对结构抗震的不利影响，以加强这些构件的抗震安全性。当仅考虑竖向地震作用时，新“抗规”5.4.3条也明确了“各类结构构件的承载力抗震调整系数均应采用1.0”，建模计算时要注意相关参数的取值。
有的变电站在施工过程中，由于采购原因或现场具体情况，有时施工或监理会提出以强度等级较高的钢筋替代原设计中的纵向受力钢筋，此时，必须严格按照新“抗规”3.9.4条的规定“按照钢筋承载力设计值相等的原则换算，并应满足最小配筋率、抗裂验算等要求。”只有满足了这些要求，才可以同意进行钢筋替换。还有新“抗规”3.9.6条的要求“钢筋混凝土构造柱、芯柱和底部框架-抗震墙砖房中砖抗震墙的施工，应先砌墙后浇构造柱、芯柱和框架梁柱。”这些都是为了实现预期的抗震设防目标，将构造要求和施工顺序具体化，从而加强了对施工质量的监督和控制。
根据电气设备的需要，有的大型设备如筑变压器、GIS设备等有时要布置在室内，因此结构常常要布设跨度不小于6m大梁。新“抗规”补充规定了大跨混凝土梁支承构件的构造和承载力要求，不允许采用一般的砖柱或砖墙，要严格按照7.3.6条对相应构件进行可靠连接，并采用一定的加强措施。
结语
随着变电技术的不断发展，变电站内建构筑物的高度越来越高、体型变化更为复杂，各种新型结构体系也在不断出现，我们在认真执行新“新抗规”设计的同时，为保证变电站的安全运行，还需要进一步去探讨抗震设计理念。
参考文献:
【1】建筑抗震设计规范（2008版）（GB50011-2001）
【2】建筑抗震设计规范（GB50011-2001）
【3】王亚勇. 概论汶川地震后我国建筑抗震设计标准的修订. 土木工程学报, 2009
【4】王亚勇、戴国莹. 《建筑抗震设计规范》的发展沿革和最新修订.建筑结构学报，2010
