第十章 建筑體型結(jié)構(gòu)布置

第十章建筑體型結(jié)構(gòu)布置一.建筑體型的形成建筑體型的分類：建筑體型變化對結(jié)構(gòu)的影響(1)、簡單平面+簡單立面簡單平面的影響(長寬比)溫度應(yīng)力、混凝土收縮長寬比越大越易受扭比值越大，越易產(chǎn)生基礎(chǔ)不均勻沉降。--例1：例2：地基土層分布軟硬不均造成的缺陷、簡單立面的影響：則高寬比的大小影響建筑物的穩(wěn)定性。高寬比越大，其抗側(cè)剛度越差。我國對房屋高寬比的要求是按結(jié)構(gòu)體系和地震烈度區(qū)分的?！陡邔咏ㄖ炷两Y(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》、簡單平面與復(fù)雜立面組合A、頂部帶小塔樓建筑。在頂部突然收的很小，在地震荷載作用下，塔樓由于鞭稍效應(yīng)產(chǎn)生較大的慣性力，造成塔樓根部的破壞。、復(fù)雜平面與復(fù)雜立面組合--嚴格按規(guī)范。《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》3.4.5：“體型復(fù)雜、平立面特別不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)，可按實際需要在適當部位設(shè)置防震縫，形成多個較規(guī)則的抗側(cè)力單元?！北本├鲲埖瓿两悼p布置結(jié)構(gòu)單元的劃分，主要考慮以下三個方面：1、 注意每個結(jié)構(gòu)單元的結(jié)構(gòu)型式、結(jié)構(gòu)體系和基礎(chǔ)類型應(yīng)協(xié)調(diào)一致。2、 應(yīng)力求每個結(jié)構(gòu)單元的建筑平面形狀簡單規(guī)整、均勻?qū)ΨQ，避免沿豎向剛度突變。3、 需保證每個結(jié)構(gòu)單元設(shè)置的變形縫，遵守國家標準規(guī)范的規(guī)定。一、伸縮縫(也稱為溫度縫)3、 伸縮縫的做法：從基礎(chǔ)頂面開始，將兩個溫度區(qū)段的上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件完全分開。4、 其它措施：①、減少混凝土的收縮應(yīng)力，可設(shè)置施工后澆帶，0.8—1.0M寬，每隔30—40M，設(shè)置一道。②、解決根本的溫度應(yīng)力問題：A、 減少溫差，采取保溫隔熱措施。B、 在溫度應(yīng)力敏感的部位加大配筋。C、屋面的變形縫區(qū)域長度減少。2、 設(shè)置原則：《地基規(guī)范》：對于軟弱地基7.3.2條做了規(guī)定。3、 做法：建筑物從基礎(chǔ)至屋面全部斷開，并有足夠的縫寬，縫內(nèi)一般不填塞材料，當必須填塞材料時，應(yīng)防止縫的兩側(cè)因房屋傾斜而造成相互擠壓。4、 在高層建筑中，常設(shè)有地下室，沉降縫會使地下室構(gòu)造復(fù)雜，設(shè)縫部位防水困難，因此，采用其它相應(yīng)措施減少沉降差。A、 采用樁基，并將樁端支承在基巖上，減少沉降量。B、 將主樓與裙房采用不同的基礎(chǔ)形式，并調(diào)整基礎(chǔ)底面的土壓力，使主樓和裙房的基底附加壓力和沉降量基本一致。C、將主裙樓基礎(chǔ)做成一體，施工時用后澆帶斷開。三.防震縫設(shè)置的目的：是防止出現(xiàn)強烈地震時，建筑物各個部分因體型不同而產(chǎn)生的振動和側(cè)移不同，可能引起相互碰撞，而導(dǎo)致房屋的破壞。設(shè)置原則：多層砌體：《抗規(guī)》7.1.7（3）;多層和高層房屋：《抗規(guī)》6.1.4、3.4.6,《高規(guī)》4.3.9。防震縫的最小寬度一良好地基條件下一般結(jié)構(gòu)的最小縫寬。對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋的防震縫最小寬度，一般情況下應(yīng)符合《抗震規(guī)范》所作的規(guī)定：框架房邑當高度不超過l5m時，可采用70mm;當高度超過l5m時，6度、7度、8度和9度相應(yīng)每增高5m、4m、3m和2m,宜加寬20mm；框架抗震墻房屋的防震縫寬度，可采用第①條數(shù)值的70%，抗震墻房屋可采用第①條數(shù)值的50%,且均不宜小于70mm。防震縫兩側(cè)結(jié)構(gòu)類型不同時，宜按需要較寬防震縫的結(jié)構(gòu)類型和較低房屋高度確定縫寬。例1：某高層建筑為框架一剪力墻結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)防烈度為7度，高45米，其群房為框架結(jié)構(gòu)，高20米，主樓和群房間設(shè)防震縫，其最小縫寬應(yīng)為多少？解：防震縫最小寬度應(yīng)根據(jù)群房框架結(jié)構(gòu)極其高度確定：一、 對稱性：對稱性包括建筑平面對稱、質(zhì)量分布對稱、結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度對稱三個方面。對抗震有利的最佳方案即：“三心合一”（即質(zhì)心、形心、剛心豎向在一個平面內(nèi)）1、 建筑平面的對稱性（主要是平面形狀）2、 質(zhì)量布置的對稱性（主要是建筑布置）3、 結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度的對稱性：主要是結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件的布置（剪力墻、框架、筒體等），這些抗側(cè)力構(gòu)件在建筑平面中應(yīng)盡量對稱布置，避免向一個方向傾斜。1972.2.23.南美洲的馬那瓜地震。（地震烈度8度）馬那瓜有相距不遠的兩幢高層建筑，一幢為15層高的中央銀行大廈，平面不規(guī)則，4個樓梯間偏置塔樓一端，此端有填充墻，破壞嚴重，震后拆除；另一幢為18層高的美洲銀行大廈，結(jié)構(gòu)是均勻?qū)ΨQ的，基本的抗側(cè)力體系包括4個L形的筒體，對稱地由連梁連接起來，輕微損壞，稍加修理便恢復(fù)使用。連續(xù)性：主要是針對建筑的豎向，由于抽柱、層高的變化，建筑功能的需要，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剛度沿豎向變化，形成薄弱層，引起結(jié)構(gòu)破壞。對有突變的地方，要采取必要的加強措施。截面面積分布在遠離截面形心的兩端，且截面的長向與受力方向相互垂直時：R=fAdk截面面積分布在遠離截面形心的兩端，且截面的長向與受力方向平行時：R=1/3fAdk截面為+字型：R=1/6fAdk截面為圓環(huán)型：R=0.444fAdk通過以上四種情況的比較，在截面面積相同的情況下，把材料盡可能放到遠離中和軸的位置上，是有效的截面形狀。抗側(cè)力構(gòu)件的布置應(yīng)盡量把抗側(cè)力大的剪力墻、核心筒布置在建筑物周邊，因為力臂越大，產(chǎn)生的抵抗矩越大。五.多道防御1、 多道防御的設(shè)計概念對抵抗未能預(yù)測的災(zāi)害有重要意義。即當結(jié)構(gòu)遭受到未能預(yù)測的災(zāi)害時，不會使整個結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞2、 多道抗震防線的定義一個抗震結(jié)構(gòu)體系，應(yīng)由若干個延性較好的分體系組成，并由延性較好的結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接起來協(xié)同工作?？蚣芤豢拐饓w系：由延性框架和抗震墻兩個系統(tǒng)組成；雙肢或多肢抗震墻體系：由若干個單肢墻分系統(tǒng)組成;框架體系：框架梁和框架柱；本章學(xué)習(xí)要點：1、 熟悉建筑體型的分類及特點2、 熟悉變形縫的設(shè)置目的及原則3、 掌握結(jié)構(gòu)布置需考慮的因素利用贅余構(gòu)件增多抗震防線贅余構(gòu)件的作用利用結(jié)構(gòu)中增設(shè)的贅余桿件的屈服和變形，來耗散輸入的地震能量；利用贅余桿件的破壞和退出工作，使整個結(jié)構(gòu)從一種穩(wěn)定體系過渡到另一種穩(wěn)定體系，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)周期的變化，避開地震動卓越周期長時間持續(xù)作用所引起的共振效應(yīng)；一一對結(jié)構(gòu)動力特性的適當控制，來減輕建筑物的破壞程度，經(jīng)濟。但要注意：太被動、而且不一定有效。2、多道抗震防線的必要性：多道抗震防線對抗震結(jié)構(gòu)是必要的。強烈地震往往有一定的持續(xù)時間（幾秒一幾十秒），并且往往伴隨多次余震，結(jié)構(gòu)在首次破壞后再遭余震，將會引起損傷累積，當?shù)谝坏婪谰€的抗側(cè)力構(gòu)件在強烈地震襲擊下遭到破壞后，后備的第二道至第三道防線的抗側(cè)力構(gòu)件立即接替，抵擋住后續(xù)的地震動的沖擊，可保證建筑物最低限度的安全，免于倒塌。適當處理構(gòu)件的強弱關(guān)系，將使其在強震作用下形成多道防線、是提高結(jié)構(gòu)抗震性能、避免倒塌的有效措施。（二）第一道防線的構(gòu)件選擇原則地震的往復(fù)水平作用使結(jié)構(gòu)遭到嚴重破壞、但結(jié)構(gòu)的最后倒塌是因為結(jié)構(gòu)喪失了承受豎向荷載的能力，即倒塌主要取決于豎向荷載。因此，1、應(yīng)優(yōu)先選擇不負擔或少負擔重力荷載的豎向支撐或填充墻，或選用軸壓比值較小的抗震墻、實體筒體之類構(gòu)件，作為第一道抗震防線的抗側(cè)力構(gòu)件；一般情況，不宜采用軸壓比彳艮大的框架柱兼作第一道防線的抗側(cè)力構(gòu)件。一一不會發(fā)生結(jié)構(gòu)倒塌。2、如因條件有限，只能采用單一的框架體系，框架就成為整個體系中唯一的抗側(cè)力構(gòu)件，此時應(yīng)采用“強柱弱梁”型延性框架（即梁為第一道，柱為第二道）。“強柱弱梁”延性框架由于梁只承受一層或局部重力荷載，柱承受其上多層的總重力荷載；鋼筋端部錨固使梁具有懸索作用，只要鋼