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抗震概念設(shè)計(jì)要旨1抗震概念設(shè)計(jì)要旨2抗震設(shè)防目標(biāo)3高度及高寬比4規(guī)則性5延性6多道抗震防線7結(jié)構(gòu)整體性8性能化設(shè)計(jì)認(rèn)識(shí)建筑物震害
地震是一種自然現(xiàn)象,表現(xiàn)為地面的振動(dòng),具有突發(fā)性和不可預(yù)測(cè)性的特點(diǎn)。產(chǎn)生嚴(yán)重震害的原因,很大程度是因地震倒塌的建筑物及次生災(zāi)害,所引發(fā)人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失,對(duì)社會(huì)發(fā)展會(huì)產(chǎn)生很大影響。國(guó)人記憶深刻的有,唐山地震(1976)、汶川地震(2008)、玉樹地震(2010)和雅安地震(2013)等。地震不殺人,因地震倒塌的建筑物殺人。認(rèn)識(shí)并總結(jié)建筑物震害意義重大。斷層變化引發(fā)構(gòu)造地震的示意圖
1906年舊金山大地震后,里德(H.
F.Reid)在1911年所提出的彈性回跳假說影響至今。巖石原始狀態(tài)受力后發(fā)生變形巖石斷裂產(chǎn)生振動(dòng)(回跳)回顧三次典型地震的影響
唐山地震汶川地震昆侖山地震開灤煤礦醫(yī)院河北理工大學(xué)圖書館地震遺址漩口中學(xué)地震遺址青川縣城通過切實(shí)可行的技術(shù)手段實(shí)施工程抗震
結(jié)構(gòu)體系的抗震能力綜合表現(xiàn)在強(qiáng)度、剛度和變形能力三者的統(tǒng)一??拐鹪O(shè)計(jì)包括三個(gè)方面:概念設(shè)計(jì)、抗震計(jì)算、構(gòu)造措施,三個(gè)方面的內(nèi)容是一個(gè)不可割裂的整體,忽略任何一部分,都可能使抗震設(shè)計(jì)失效。
作為抗震設(shè)計(jì)的第一個(gè)層面,概念設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)根據(jù)抗震設(shè)計(jì)的基本原則,即強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)功能與其他功能相協(xié)調(diào)、盡量減輕結(jié)構(gòu)自重、空間結(jié)構(gòu)體系受力原則、合理布置構(gòu)件優(yōu)化選型等,在總體上消除薄弱環(huán)節(jié),再加上必要的計(jì)算和構(gòu)造措施,保證結(jié)構(gòu)良好的抗震性能。概念設(shè)計(jì)的過程需要建筑師、結(jié)構(gòu)工程師和其他工程師之間的密切配合。從震害理解建筑抗震
地震對(duì)結(jié)構(gòu)的影響本質(zhì)上為地面振動(dòng)所產(chǎn)生的慣性作用。簡(jiǎn)而言之,建筑抗震問題要做到:結(jié)構(gòu)抗力>地震作用概念設(shè)計(jì):確定地震作用水平,選擇合理結(jié)構(gòu)體系,為計(jì)算和構(gòu)造開好頭。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的本質(zhì)是合理布置結(jié)構(gòu)承重體系
基本要求強(qiáng)度:抵抗破壞的能力剛度:抵抗變形的能力穩(wěn)定性:保持平衡的能力主要內(nèi)容:結(jié)構(gòu)體系及主要材料結(jié)構(gòu)平面布置選用材料(類型、強(qiáng)度)荷載確定及內(nèi)力分析荷載效應(yīng)組合及構(gòu)件設(shè)計(jì)必要構(gòu)造措施結(jié)構(gòu)體系應(yīng)該有利于抵抗水平力和豎向荷載
抗震規(guī)范3.5.2條,結(jié)構(gòu)體系應(yīng)符合下列各項(xiàng)要求:
1、應(yīng)具有明確的計(jì)算簡(jiǎn)圖和合理的地震作用傳遞途徑。2、應(yīng)避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)喪失抗震能力或?qū)χ亓奢d的承載能力。3、應(yīng)具備必要的抗震承載力,良好的變形能力和消耗地震能量的能力。4、對(duì)可能出現(xiàn)的薄弱部位,應(yīng)采取措施提高其抗震能力。結(jié)構(gòu)體系應(yīng)該有利于抵抗水平力和豎向荷載抗震規(guī)范3.5.3條,結(jié)構(gòu)體系尚宜符合下列各項(xiàng)要求:
1、宜有多道抗震防線。2、宜具有合理的剛度和承載力分布,避免因局部削弱或突變形成薄弱部位,產(chǎn)生過大的應(yīng)力集中或塑性變形集中。3、結(jié)構(gòu)在兩個(gè)主軸方向的動(dòng)力特性宜相近。2
抗震設(shè)防目標(biāo)1抗震概念設(shè)計(jì)要旨2抗震設(shè)防目標(biāo)3高度及高寬比4規(guī)則性5延性6多道抗震防線7結(jié)構(gòu)整體性8性能化設(shè)計(jì)抗震設(shè)防應(yīng)依法依規(guī)
工程抗震設(shè)防是以現(xiàn)有的科學(xué)水平和經(jīng)濟(jì)條件為前提,根據(jù)現(xiàn)有的震害經(jīng)驗(yàn)資料和科學(xué)研究水平,最大限度地限制和減輕建筑物的地震破壞,保障人員安全和減少經(jīng)濟(jì)損失,符合國(guó)家法律法規(guī)的行為和過程。我國(guó)有關(guān)建筑的防震減災(zāi)法律法規(guī),主要指《中華人民共和國(guó)城鄉(xiāng)規(guī)劃法》、《中華人民共和國(guó)建筑法》、《中華人民共和國(guó)防震減災(zāi)法》及相適應(yīng)的主要技術(shù)性文件?!督ㄖ拐鹪O(shè)計(jì)規(guī)范(GBJ50011-2010)》(2016版)小震不壞、中震可修、大震不倒
抗震規(guī)范的設(shè)防目標(biāo)是,當(dāng)遭受低于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的多遇地震影響時(shí),主體結(jié)構(gòu)不受損壞或不需修理仍可繼續(xù)使用;當(dāng)遭受相當(dāng)于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的設(shè)防地震影響時(shí),可能發(fā)生損壞,但經(jīng)一般性修理仍可繼續(xù)使用;當(dāng)遭受高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的罕遇地震影響時(shí),不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞。即通常所說的“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震設(shè)防目標(biāo)。抗震規(guī)范同時(shí)規(guī)定,使用功能或其他方面有專門要求的建筑,當(dāng)采用抗震性能化設(shè)計(jì)時(shí),具有更具體或更高的抗震設(shè)防目標(biāo),這意味著適當(dāng)考慮了國(guó)家經(jīng)濟(jì)條件發(fā)展對(duì)抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的影響。小震、中震、大震抗震規(guī)范采用了中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖作為確定抗震設(shè)防烈度的基礎(chǔ)資料,即設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為50年內(nèi)超越概率為10%的地面運(yùn)動(dòng)加速度值作為設(shè)計(jì)地震動(dòng)基本參數(shù)??拐鹪O(shè)防烈度一般習(xí)慣稱為中震。眾值烈度,一般也被稱為小震或多遇地震,就是發(fā)生頻度最大的地震,基準(zhǔn)期50年內(nèi)發(fā)生超過眾值烈度的概率為63.2%。罕遇烈度,也被稱為大震或罕遇地震,其基準(zhǔn)期50年內(nèi)超越概率定義為3—2%。新一代《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》增加了極罕遇烈度的概念,超越概率定義為年0.01%(50年超越概率為0.5%)。概率密度函數(shù)根據(jù)我國(guó)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的概率分析,基本烈度與小震烈度差的平均值為1.55度,大震烈度比基本烈度高1度左右。小震、中震、大震的重現(xiàn)周期為50年,475年,1641年—2475年。兩階段設(shè)計(jì)方法第一階段設(shè)計(jì):按多遇地震烈度對(duì)應(yīng)的地震作用效應(yīng)和其他荷載效應(yīng)的組合驗(yàn)算結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力和彈性變形。第一階段的設(shè)計(jì)保證了第一水準(zhǔn)的強(qiáng)度要求和變形要求。第二階段設(shè)計(jì):按罕遇地震烈度對(duì)應(yīng)的地震作用效應(yīng)驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的彈塑性變形。第二階段的設(shè)計(jì),則旨在保證結(jié)構(gòu)滿足第三水準(zhǔn)的抗震設(shè)防要求。如何保證第二水準(zhǔn)的抗震設(shè)防要求目前還在研究之中。一般認(rèn)為,良好的抗震構(gòu)造措施有助于第二水準(zhǔn)要求的實(shí)現(xiàn)??拐鹪O(shè)防分類《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》根據(jù)建筑使用功能的重要性、在地震中和地震后建筑物的損壞對(duì)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生的影響大小以及在抗震防災(zāi)中的作用,將建筑物劃分為特殊設(shè)防類或甲類、重點(diǎn)設(shè)防類或乙類、標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類或丙類、適度設(shè)防類或丁類等四個(gè)設(shè)防類別。重點(diǎn)設(shè)防類,是指地震中使用功能不能中斷或需迅速恢復(fù)的生命線相關(guān)建筑物,以及地震時(shí)可能導(dǎo)致大量人員傷亡等重大災(zāi)害后果需要提高設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的建筑。簡(jiǎn)稱乙類。應(yīng)按提高一度的要求加強(qiáng)其抗震措施,按設(shè)防烈度確定地震作用。標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類,是指除特殊設(shè)防、重點(diǎn)設(shè)防、適度設(shè)防以外按標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行設(shè)防的建筑,簡(jiǎn)稱丙類。3
高度及高寬比1抗震概念設(shè)計(jì)要旨2抗震設(shè)防目標(biāo)3高度及高寬比4規(guī)則性5延性6多道抗震防線7結(jié)構(gòu)整體性8性能化設(shè)計(jì)高度和高寬比是結(jié)構(gòu)體系選擇的直觀參數(shù)合理地選擇結(jié)構(gòu)體系,重點(diǎn)是抵抗水平力的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)(框架、抗震墻、支撐、筒體等)的布置,既要考慮結(jié)構(gòu)剛度、整體穩(wěn)定、承載能力等影響抗震安全性的因素,同時(shí)也要盡可能對(duì)經(jīng)濟(jì)合理性進(jìn)行宏觀控制。房屋越高,所受到的地震作用和傾覆力矩越大。高寬比越大,地震作用下的結(jié)構(gòu)側(cè)移和傾覆力矩越大。砌體結(jié)構(gòu)砌體結(jié)構(gòu)抗剪、抗拉、抗彎強(qiáng)度低,變形能力差,層數(shù)限制在7層以內(nèi),高度限制在22m(21m)以內(nèi)是非常重要的抗震措施。房屋總高度指室外地面到主要屋面板板頂或檐口的高度,半地下室從地下室室內(nèi)地面算起,全地下室和嵌固條件好的半地下室應(yīng)允許從室外地面算起。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)根據(jù)房屋的高度和抗震設(shè)防烈度的不同分別采用框架結(jié)構(gòu)、框架—抗震墻結(jié)構(gòu)、抗震墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)等不同類型??拐鹨?guī)范對(duì)鋼筋混凝土房屋最大高度加以限制。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》還規(guī)定了B級(jí)高度的高層建筑的適用高度和最大高寬比。需要說明的是,房屋高度指室外地面到主要屋面板板頂?shù)母叨?,不包含局部突出屋頂部分;乙類建筑按本地區(qū)設(shè)防烈度確定其適用的最大高度。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)適用高度根據(jù)房屋的高度和抗震設(shè)防烈度的不同,抗震規(guī)范對(duì)最大高度加以限制。B級(jí)高度鋼混結(jié)構(gòu)適用的最大高度和高寬比高層規(guī)程規(guī)定,除了滿足前表的A級(jí)高度鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)外,還規(guī)定了B級(jí)高度鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)所適用的最大高度和高寬比。盡管高度要求有所放松,但對(duì)規(guī)則性、抗震等級(jí)、計(jì)算和構(gòu)造措施等方面的要求相對(duì)嚴(yán)格。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)鋼筋混凝土房屋的抗震等級(jí)是重要的設(shè)計(jì)參數(shù),應(yīng)根據(jù)設(shè)防類別、結(jié)構(gòu)類型、烈度和房屋高度四個(gè)因素確定,分為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)、四級(jí)等四類??拐鸬燃?jí)越低,其抗震要求越高。合理設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)破壞機(jī)制,控制構(gòu)件在破壞前不發(fā)生明顯的脆性破壞。鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范規(guī)定了,框架結(jié)構(gòu)、框架—中心支撐、框架—偏心支撐、筒體和巨型筒等四類結(jié)構(gòu)的最大適用高度和高寬比。根據(jù)設(shè)防烈度和房屋高度等區(qū)分鋼結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí),反映出對(duì)整體結(jié)構(gòu)及各構(gòu)件的延性要求,作為內(nèi)力調(diào)整和各種構(gòu)造措施選取的依據(jù)。4
規(guī)則性1抗震概念設(shè)計(jì)要旨2抗震設(shè)防目標(biāo)3高度及高寬比4規(guī)則性5延性6多道抗震防線7結(jié)構(gòu)整體性8性能化設(shè)計(jì)規(guī)則性要求的實(shí)質(zhì)是合理的剛度和承載力分布建筑設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)抗震概念設(shè)計(jì)的要求明確建筑形體的規(guī)則性,規(guī)則性要求的實(shí)質(zhì)是結(jié)構(gòu)宜具有合理的剛度和承載力分布:一是減少結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)從而導(dǎo)致地震反應(yīng)增大,這是由于剛心(即結(jié)構(gòu)中各抗側(cè)力結(jié)構(gòu)抵抗水平力的合力點(diǎn))與結(jié)構(gòu)的質(zhì)量中心(即地震作用,或因地面運(yùn)動(dòng)引起的結(jié)構(gòu)反應(yīng)而產(chǎn)生慣性力的合力點(diǎn))不重合所引起的;二是避免因局部削弱或突變形成薄弱部位,產(chǎn)生過大的應(yīng)力集中或塑性變形集中從而導(dǎo)致地震反應(yīng)加大。平面不規(guī)則扭轉(zhuǎn)不規(guī)則:樓層的最大彈性水平位移(或?qū)娱g位移)大于該樓層兩端彈性水平位移(或?qū)娱g位移)平均值的1.2倍。凹凸不規(guī)則:結(jié)構(gòu)平面凹進(jìn)的一側(cè)尺寸大于相應(yīng)投影方向總尺寸的30%。樓板局部不連續(xù):樓板的尺寸和平面剛度急劇變化,例如有效的樓板寬度小于該層樓板典型寬度的50%,或開洞面積大于該層樓面面積的30%,或較大的樓層錯(cuò)層。平面不規(guī)則之扭轉(zhuǎn)不規(guī)則平面不規(guī)則之平面凹凸角平面不規(guī)則之大開洞及錯(cuò)層豎向不規(guī)則側(cè)向剛度不規(guī)則:該層的側(cè)向剛度小于相鄰上一層的70%或小于其上相鄰三個(gè)樓層側(cè)向剛度平均值的80%。除頂層或出屋面小建筑外,局部收進(jìn)的水平向尺寸大于相鄰下一層的25%。豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù):豎向抗側(cè)力構(gòu)件(柱、抗震墻、抗震支撐)的內(nèi)力由水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件(梁、桁架等)向下傳遞。樓層承載力突變:抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的層間受剪承載力小于相鄰上一樓層的80%。豎向不規(guī)則之有軟弱層及有薄弱層豎向不規(guī)則之豎向構(gòu)件不連續(xù)特別不規(guī)則、嚴(yán)重不規(guī)則除在抗震規(guī)范條文中給出的不規(guī)則定義外,規(guī)范條文說明中還說明了特別不規(guī)則、嚴(yán)重不規(guī)則的情況。
特別不規(guī)則,指具有較明顯的抗震薄弱部位,可能引起不良后果者,一般具有規(guī)范所列平面、豎向不規(guī)則類型的三種或三種以上。對(duì)于特別不規(guī)則的情況,一般可以采取更為嚴(yán)格的計(jì)算要求、內(nèi)力調(diào)整和抗震構(gòu)造措施。嚴(yán)重不規(guī)則,指體型復(fù)雜,多項(xiàng)不規(guī)則指標(biāo)超過規(guī)范上限值或者某一項(xiàng)不規(guī)則指標(biāo)大大超過規(guī)定值的情況,一般存在現(xiàn)有技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件不能克服的嚴(yán)重的抗震薄弱環(huán)節(jié),可能會(huì)導(dǎo)致地震破壞的嚴(yán)重后果,應(yīng)在設(shè)計(jì)中避免。設(shè)防震縫是解決不規(guī)則問題的一種措施。5
延性1抗震概念設(shè)計(jì)要旨2抗震設(shè)防目標(biāo)3高度及高寬比4規(guī)則性5延性6多道抗震防線7結(jié)構(gòu)整體性8性能化設(shè)計(jì)延性的基本概念從某種意義上說,結(jié)構(gòu)抗震的本質(zhì)就是延性。一是要求具備承受較大的非彈性變形且強(qiáng)度沒有明顯下降的能力,二是要求具備滯回特性吸收地震輸入能量的能力,保證更好的抗倒塌能力。從概念上講,結(jié)構(gòu)的延性定義為結(jié)構(gòu)承載能力無明顯降低的前提下,結(jié)構(gòu)發(fā)生非彈性變形的能力。這里“無明顯降低”比較認(rèn)同的標(biāo)準(zhǔn)是,不低于其極限承載力的85%。一個(gè)構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的延性一般用其最大允許變形與屈服變形的比值來確定,也被稱為延性系數(shù)。變形可以是線位移、轉(zhuǎn)角、層間側(cè)移。延性結(jié)構(gòu)和延性的示意圖砌體結(jié)構(gòu)一般而言,砌體墻片本身的變形能力較差。有效設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱或芯柱及圈梁對(duì)砌體墻片產(chǎn)生約束作用,保證砌體墻片和混凝土構(gòu)件形成協(xié)同變形的整體,使墻體在側(cè)向變形下仍具有良好的豎向及側(cè)向承載力,提高墻片的往復(fù)變形能力。同時(shí)加強(qiáng)縱橫墻的連接,并箍住樓屋蓋,增強(qiáng)墻體的穩(wěn)定性,增強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體性,可從而可以有效地提高墻片及整個(gè)結(jié)構(gòu)的抗倒塌能力。主要做法:先砌墻后澆鋼筋混凝土構(gòu)件,且構(gòu)造柱或芯柱的縱筋應(yīng)穿過圈梁保證上下貫通;鋼筋混凝土圈梁需現(xiàn)澆,并閉合設(shè)置。砌體結(jié)構(gòu)構(gòu)造柱和芯柱的典型做法構(gòu)造柱做法芯柱做法鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)控制截面尺寸和受力鋼筋、箍筋的設(shè)置,保證剪切破壞不先于彎曲破壞、混凝土壓潰不先于鋼筋屈服、鋼筋的錨固粘結(jié)破壞不先于鋼筋破壞。對(duì)于柱、墻等軸壓和壓彎構(gòu)件等控制其豎向軸壓力,以保證豎向構(gòu)件良好的延性,從而做到強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)墻肢弱連梁。為了防止出現(xiàn)混凝土構(gòu)件過早出現(xiàn)剪切破壞形態(tài),一般可采用約束箍筋的方法,除提高抗剪能力外,還可以提高變形能力,做到強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱桿件。為保證混凝土抗震墻的變形能力,需要在端部設(shè)置必要的邊緣構(gòu)件。箍筋加密是滿足結(jié)構(gòu)耗能能力要求,也是防止錨固失效的需要。這些措施是和抗震等級(jí)相關(guān)的。鋼筋混凝土抗震墻邊緣構(gòu)件的典型做法鋼結(jié)構(gòu)涉及框架結(jié)構(gòu)、框架—中心支撐結(jié)構(gòu)、框架—偏心支撐結(jié)構(gòu)等三種類型。除強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱桿件的基本原則外,需要防止出現(xiàn)壓屈破壞或局部失穩(wěn)的脆性破壞形態(tài),這是保證具有足夠變形耗能能力所必需的??刂浦娱L(zhǎng)細(xì)比,且梁柱連接宜采用柱貫通型??刂屏?、柱中板件寬厚比和設(shè)置側(cè)向支承,防止局部失穩(wěn)破壞??蚣堋行闹谓Y(jié)構(gòu)中,宜采用交叉支撐、人字支撐或單斜桿支撐??蚣堋闹谓Y(jié)構(gòu)中,消能梁段是偏心支撐框架中耗散能量的主要構(gòu)件,一般按照強(qiáng)柱、強(qiáng)支撐和弱消能梁段的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。這些措施是和抗震等級(jí)相關(guān)的。鋼結(jié)構(gòu)消能梁端的典型做法6
多道抗震防線1抗震概念設(shè)計(jì)要旨2抗震設(shè)防目標(biāo)3高度及高寬比4規(guī)則性5延性6多道抗震防線7結(jié)構(gòu)整體性8性能化設(shè)計(jì)基本要求在工程實(shí)踐中,一般應(yīng)優(yōu)先選擇不負(fù)擔(dān)或少負(fù)擔(dān)重力荷載的豎向支撐或填充墻,或者選用承擔(dān)豎向荷載相對(duì)較小的抗震墻、實(shí)墻筒體之類的構(gòu)件,作為第一道抗震防線的抗側(cè)力構(gòu)件,著重提高第一道防線中構(gòu)件的變形能力和提高該構(gòu)件在地震作用時(shí)預(yù)期先屈服的部位延性。兩個(gè)方面:一是延性較好的分體系、延性較好的結(jié)構(gòu)構(gòu)件,二是最大可能數(shù)量的內(nèi)部、外部贅余度。第一點(diǎn):延性較好的分體系、結(jié)構(gòu)構(gòu)件整個(gè)抗震結(jié)構(gòu)體系由若干個(gè)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??蚣堋拐饓w系是由延性框架和抗震墻二個(gè)系統(tǒng)組成,延性的抗震墻是第一道防線,令其承擔(dān)全部地震力,混凝土抗震墻需要設(shè)置邊緣構(gòu)件,延性框架是第二道防線,要承擔(dān)墻體開裂后轉(zhuǎn)移到框架的部分地震剪力;在框架填充墻結(jié)構(gòu)中,抗側(cè)力的磚填充墻是第一道防線,承擔(dān)大部分地震剪力,框架既起了對(duì)磚墻的約束作用,又承擔(dān)了磚墻開裂后轉(zhuǎn)移的部分地震力。雙肢或多肢抗震墻體系由若干個(gè)單肢墻組成,框架—支撐框架體系由延性框架和支撐框架組成,框架—筒體體系由延性框架和筒體組成。第二點(diǎn):最大可能數(shù)量的內(nèi)部、外部贅余度抗震結(jié)構(gòu)體系具有最大可能數(shù)量的內(nèi)部、外部贅余度,保證結(jié)構(gòu)體系在部分構(gòu)件失效后不致變成可變結(jié)構(gòu)。同時(shí),有意識(shí)地建立起一系列分布的塑性屈服區(qū),當(dāng)建筑物受到強(qiáng)烈地震作用時(shí),可利用增設(shè)的贅余構(gòu)件的屈服和變形來耗散地震輸入能量,保護(hù)其他重要構(gòu)件不致?lián)p壞和結(jié)構(gòu)不致倒塌,而這些部位的構(gòu)件破壞后也易于修復(fù)。在框架結(jié)構(gòu)中要求強(qiáng)柱弱梁,就是通過梁先于柱屈服來實(shí)現(xiàn)內(nèi)力重分布,提高耗能和變形能力;多肢墻中通過連梁的屈服來保護(hù)墻肢也是一個(gè)很好的例子。。典型的帶贅余桿件的結(jié)構(gòu)體系7
結(jié)構(gòu)整體性1抗震概念設(shè)計(jì)要旨2抗震設(shè)防目標(biāo)3高度及高寬比4規(guī)則性5延性6多道抗震防線7結(jié)構(gòu)整體性8性能化設(shè)計(jì)基本要求結(jié)構(gòu)整體性的要求,是指在結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很大的變形時(shí),結(jié)構(gòu)的整體形態(tài)未發(fā)生明顯變化,構(gòu)件之間的連接構(gòu)造措施能保證實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)直至倒塌破壞仍可保持整體協(xié)同受力,整個(gè)結(jié)構(gòu)不致變成機(jī)動(dòng)構(gòu)架而倒塌,結(jié)構(gòu)中所有構(gòu)件能充分發(fā)揮各自的承載力和塑性變形能力,使結(jié)構(gòu)能滿足傳遞地震力時(shí)的強(qiáng)度要求和適應(yīng)地震時(shí)大變形的要求。五個(gè)方面:樓屋蓋體系、主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的連接、有效地控制薄弱層、控制塑性鉸的出現(xiàn)、加強(qiáng)非結(jié)構(gòu)構(gòu)件與主體結(jié)構(gòu)的連接。第一點(diǎn):樓、屋蓋體系樓、屋蓋體系是保證整體協(xié)同受力的重要條件,宜滿足樓板連續(xù)性的要求。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)的樓、屋蓋宜優(yōu)先采用現(xiàn)澆混凝土板,當(dāng)采用預(yù)制裝配式混凝土樓、屋蓋時(shí),應(yīng)采取措施確保各預(yù)制板之間連接的整體性。砌體結(jié)構(gòu)的樓、屋蓋應(yīng)與鋼筋混凝土構(gòu)造柱或芯柱、圈梁和承重墻體有效連接,保證多層磚房縱橫墻之間的連接,注意墻片之間局部構(gòu)造措施。鋼結(jié)構(gòu)宜優(yōu)先采用壓型鋼板現(xiàn)澆鋼筋混凝土組合樓板或鋼筋混凝土樓板,壓型鋼板應(yīng)有適當(dāng)?shù)膫鬟f剪力的機(jī)制,并與鋼梁有可靠連接。鋼結(jié)構(gòu)樓、屋蓋的支撐系統(tǒng)應(yīng)完整,保證屋蓋系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性。第二點(diǎn):主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的連接主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的連接應(yīng)遵守的原則是,通過連接的承載力來發(fā)揮各構(gòu)件的承載力、變形能力,從而獲得整個(gè)結(jié)構(gòu)良好的抗震能力。一般要求做到:構(gòu)件節(jié)點(diǎn)的破壞不應(yīng)先于其連接的構(gòu)件,預(yù)埋件的錨固破壞不應(yīng)先于連接件,裝配式結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接應(yīng)能保證結(jié)構(gòu)的整體性,預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力鋼筋宜在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)以外。對(duì)于鋼筋混凝土抗震墻而言,設(shè)置邊緣構(gòu)件可以增加墻體的變形能力,也是保證抗震墻與其他構(gòu)件之間的連接的重要手段。第三點(diǎn):有效地控制薄弱層(部位)有效地控制薄弱層(部位),也是抗震設(shè)計(jì)中保證結(jié)構(gòu)整體性的重要措施。在強(qiáng)烈地震作用下結(jié)構(gòu)不存在強(qiáng)度安全儲(chǔ)備,存在相對(duì)的抗震薄弱部位,一般根據(jù)構(gòu)件的實(shí)際承載力(而不是承載力設(shè)計(jì)值)分析進(jìn)行薄弱層(部位)判斷。一般要求,實(shí)際承載力和設(shè)計(jì)計(jì)算的彈性力之比保持在一個(gè)相對(duì)均勻的變化。有意識(shí)、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,防止在局部上加強(qiáng)而忽視整個(gè)結(jié)構(gòu)各部位剛度、強(qiáng)度的協(xié)調(diào),這是提高結(jié)構(gòu)總體抗震性能的有效手段。第四點(diǎn):控制塑性鉸的出現(xiàn)塑性鉸是結(jié)構(gòu)進(jìn)入非彈性階段后的耗能部位??拐鹪O(shè)計(jì)控制塑性鉸的出現(xiàn)部位和出現(xiàn)次序。對(duì)梁而言,較大的塑性鉸范圍可以提高耗能能力。對(duì)柱及剪力墻而言,塑性鉸范圍過大將不利于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。對(duì)結(jié)構(gòu)而言,要求總體屈服機(jī)制,即水平構(gòu)件先于豎向構(gòu)件屈服,塑性鉸首先出現(xiàn)在梁上,使大部分梁甚至全部梁上出現(xiàn)塑性鉸,仍能維持相對(duì)穩(wěn)定的承載能力,可以繼續(xù)經(jīng)歷變形而不倒塌,盡量避免豎向構(gòu)件先于水平構(gòu)件屈服而出現(xiàn)塑性鉸的層間屈服機(jī)制。第五點(diǎn):加強(qiáng)非結(jié)構(gòu)構(gòu)件與主體結(jié)構(gòu)的連接加強(qiáng)非結(jié)構(gòu)構(gòu)件與主體結(jié)構(gòu)的連接,可設(shè)置拉結(jié)筋、水平聯(lián)系梁、圈梁、構(gòu)造柱等與主體結(jié)構(gòu)可靠拉結(jié)。對(duì)于非承重墻體而言,材料、選型和布置,應(yīng)根據(jù)烈度、房屋高度、建筑體型、結(jié)構(gòu)層間變形、墻體自身抗側(cè)力性能的利用等因索,經(jīng)綜合分析后確定。非承重墻體宜優(yōu)先采用輕質(zhì)墻體材料,宜與柱脫開或采用柔性連接,并保證墻體穩(wěn)定,采取措施減少對(duì)主體結(jié)構(gòu)的不利影響,墻體應(yīng)能適應(yīng)主體結(jié)構(gòu)不同方向的層間位移與豎向變形的能力。砌體女兒墻高度應(yīng)予控制,并保證足夠的錨固。8
性能化設(shè)計(jì)1抗震概念設(shè)計(jì)要旨2抗震設(shè)防目標(biāo)3高度及高寬比4規(guī)則性5延性6多道抗震防線7結(jié)構(gòu)整體性8性能化設(shè)計(jì)基本概念規(guī)范提出了“小震不壞、中震可修、大震不倒”的
一般性抗震設(shè)計(jì)目標(biāo),采用簡(jiǎn)化的兩階段設(shè)計(jì)方法,達(dá)到生命安全的目的。建筑的抗震性能化設(shè)計(jì),立足于承載力和變形能力的綜合考慮,包括了不同條件的構(gòu)造措施,可著重提高抗震安全性或滿足使用功能的專門要求。即需要綜合考慮使用功能、設(shè)防烈度、結(jié)構(gòu)的不規(guī)則程度和類型、結(jié)構(gòu)發(fā)揮延性變形的能力、造價(jià)、震后的各種損失及修復(fù)難度等等因素,區(qū)別處理不同目標(biāo)。地震具有很大的不確定性,性能化設(shè)計(jì)需要估計(jì)各種水準(zhǔn)的地震影響。對(duì)于設(shè)計(jì)使用年限不同于50年的結(jié)構(gòu),其地震作用需要作適當(dāng)調(diào)整。除抗震規(guī)范外,可參考《建筑工程抗震性態(tài)設(shè)計(jì)通則(試用)》。結(jié)構(gòu)的不同地震破壞等級(jí)不同地震水準(zhǔn)下的結(jié)構(gòu)抗震性能中等破壞時(shí)的構(gòu)件變形參考
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