建筑結構抗震設計與施工建筑選址2課件

1、3.3 結構選型與結構布置3.3.1 結構材料 在建筑的方案設計階段，研究建筑形式的同時，需要考慮選用哪一種結構材料，以及采用什么樣的結構體系，以便能夠根據(jù)工程的各方面條件，選用既符合抗震要求又經(jīng)濟實用的結構類型。 單從抗震角度考慮，作為一種好的結構形式，應具備下列性能：延性系數(shù)高；“強度重力”比值大；勻質(zhì)性好；正交各向同性；構件的連接具有整體性、連續(xù)性和較好的延性，并能發(fā)揮材料的全部強度。 3.3 結構選型與結構布置3.3.1 結構材料 按照上述標準來衡量，常見建筑結構類型，依其抗震性能優(yōu)劣而排列的順序是： 鋼結構；型鋼混凝土結構；混凝土-鋼混合結構；現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構；預應力混凝土結構；裝

2、配式鋼筋混凝土結構；配筋砌體結構；砌體結構等。3.3 結構選型與結構布置3.3.1 結構材料 目前運用最廣泛的是混凝土結構，因為它具有以下幾個方面的優(yōu)越性： 通過現(xiàn)場澆筑，可形成具有整體式節(jié)點的連續(xù)結構； 就地取材； 造價較低； 有較大的抗側移剛度，從而減小結構側移，保護非結構構件遭破壞； 良好的設計可以保證結構具有足夠的延性。3.3 結構選型與結構布置3.3.1 結構材料 目前運用最廣泛的是混凝土結構，因為它具有以下幾個方面的優(yōu)越性： 通過現(xiàn)場澆筑，可形成具有整體式節(jié)點的連續(xù)結構； 就地取材； 造價較低； 有較大的抗側移剛度，從而減小結構側移，保護非結構構件遭破壞； 良好的設計可以保證結構具

3、有足夠的延性。3.3 結構選型與結構布置3.3.1 結構材料 但是，鋼筋混凝土結構也存在著難以克服的缺點： 周期性往復荷載作用下，構件剛度因裂縫開展而遞減； 構件開裂處鋼筋的塑性拉伸，使裂縫不能閉合； 低周往復荷載下，桿件塑性鉸區(qū)反向斜裂縫的出現(xiàn)，將混凝土擠碎，產(chǎn)生永久性的“剪切滑移”。3.3 結構選型與結構布置3.3.1 結構材料 抗規(guī)對結構材料性能指標做了以下規(guī)定：1 砌體結構材料應符合下列規(guī)定： 1）燒結普通粘土磚和燒結多孔粘土磚的強度等級不應低于MU10，其砌筑砂漿強度等級不應低于M5； 2）混凝土小型空心砌塊的強度等級不應低于MU7.5，其砌筑砂漿強度等級不應低于M7.5。2 混凝土

4、結構材料應符合下列要求： 1）混凝土的強度等級，框支梁、框支柱及抗震等級為一級的框架梁、柱、節(jié)點核芯區(qū)，不應低于C30；構造柱、芯柱、圈梁及其他各類構件不應低于C20； 2）抗震等級為一、二級的框架結構，其縱向受力鋼筋采用普通鋼材時，鋼筋的抗拉強度實測值與屈服強度實測值的比值不應小于1.25；且鋼筋的屈服強度實測值與強度標準值的比值不應大于1.3。3.3 結構選型與結構布置3.3.1 結構材料 抗規(guī)對結構材料性能指標做了以下規(guī)定：3 鋼結構的鋼材應符合下列規(guī)定： 1）鋼材的抗拉強度實測值與屈服強度實測值的比值不應小于1.2； 2）鋼材應有明顯的屈服臺階，且伸長率應大于20%； 3）鋼材應有良好

5、的可焊性和合格的沖擊韌性3.3 結構選型與結構布置3.3.2 結構體系 宜有多道抗震防線，應避免因部分結構或構件破壞而導致整個結構喪失抗震能力或?qū)χ亓奢d的承載能力。 由于柱子的數(shù)量較少或承載能力較弱，部分柱子退出工作后，整個結構系統(tǒng)喪失了對豎向荷載的承載能力。 抗震設計的一個重要原則是結構應有必要的贅余度和內(nèi)力重分配的功能。3.3 結構選型與結構布置3.3.2 結構體系 結構體系應具備必要的承載能力，良好的變形能力和消耗地震能量的能力。（足夠的承載力和變形能力是需要同時滿足的） 有較大的變形能力而缺少較高的抗側向力的能力如鋼或鋼筋混凝土純框架，由于在不大的地震作用下會產(chǎn)生較大的變形，導致非結

6、構構件的破壞或結構本身的失穩(wěn)。3.3 結構選型與結構布置3.3.2 結構體系 有較高的承載能力而缺少較大變形能力如不加約束的砌體結構，很容易引起脆性破壞而倒塌。3.3 結構選型與結構布置3.3.3 結構布置的一般原則 1.平面布置力求對稱馬那瓜中央銀行與美洲銀行結構平面(a)有較大偏心，震害嚴重；(b)對稱，震害輕。3.3 結構選型與結構布置3.3.3 結構布置的一般原則 當建筑層數(shù)很多時，上面各層偏心引起的扭轉(zhuǎn)效應對下層的積累，對下面幾層更不利。所以，進行結構布置時，除了要求各向?qū)ΨQ外，還希望能具有較大的抗扭剛度。因此，下圖 (a)、( b)所示的抗震墻沿房屋周邊布置的方案，就優(yōu)于圖 (c)

7、，( d) 所示在房屋內(nèi)部布置的方案。此外，前者比后者還具有較大的抗傾覆能力。3.3 結構選型與結構布置3.3.3 結構布置的一般原則注意：虛假的對稱3.3 結構選型與結構布置3.3.3 結構布置的一般原則 2.豎向布置力求均勻 結構豎向布置的關鍵在于，盡可能使其豎向剛度、強度變化均勻，避免出現(xiàn)薄弱層，并應盡可能降低房屋的重心。 1971年美國圣費南多地震，Olive-View醫(yī)院位于度區(qū)。它是柔弱底層建筑的典型震例，其教訓是值得借鑒的。Olive-View醫(yī)院主樓剖面與縱向側移3.3 結構選型與結構布置3.3.3 結構布置的一般原則 2.豎向布置力求均勻 3.3 結構選型與結構布置3.3.3

8、 結構布置的一般原則 3.基礎形式應合理 選擇結構體系時，要注意選擇合理的基礎形式。基礎應有足夠的埋深，對于層數(shù)較多的房屋，宜設置地下室。震害調(diào)查表明，凡設置地下室的房屋，不僅地下室本身震害輕，還能使整個結構減輕震害?；A形式如下圖：條形基礎 當建筑物采用磚墻承重時，墻下基礎常連續(xù)設置，形成通長的條形基礎。3.3 結構選型與結構布置3.3.3 結構布置的一般原則 3.基礎形式應合理 是埋在地下的連片基礎，適用于有地下室或地基承載力較低、上部傳來的荷載較大的情況。 筏板基礎3.3 結構選型與結構布置3.3.3 結構布置的一般原則 3.基礎形式應合理 當伐形基礎埋深較大，并設有地下室時，為了增加基礎的剛度，將地下室的底板、頂板和墻澆制成整體箱形基礎。箱形的內(nèi)部空間構成地下室，具有較大的強度和剛度，多用于高層建筑。 箱型基礎3.3 結構選型與結構布置3.3.3 結構布置的一般原則 3.基礎形式應合理樁基礎 當建造比較大的工業(yè)與民用建筑時，若地基的軟弱土層較厚，采用淺埋基礎不能滿足地基強度和變形要求，常采用樁基。樁基的作用是將荷載通過樁傳給埋藏較深的堅硬土層，或通過樁周圍的摩擦力傳給地基。3.3