抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（第5版）課件：建筑抗震概念設(shè)計(jì)

建筑抗震概念設(shè)計(jì)20世紀(jì)70年代以來，人們?cè)诳偨Y(jié)大地震災(zāi)害經(jīng)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，對(duì)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)來說，“概念設(shè)計(jì)”（ConceptualDesign）比“計(jì)算設(shè)計(jì)”更為重要。1990年1月開始施行的《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ11-89中列出了工程設(shè)計(jì)中必須遵守的規(guī)定，來保證“概念設(shè)計(jì)”在實(shí)際工程中的實(shí)現(xiàn)。概念設(shè)計(jì)在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中提高結(jié)構(gòu)抗震能力方面發(fā)揮了重要作用。

概念設(shè)計(jì)就是以工程概念為依據(jù)，從有利于提高結(jié)構(gòu)抗震力的概念上，用符合工程客觀規(guī)律和本質(zhì)的方法，對(duì)所設(shè)計(jì)的對(duì)象作宏觀的控制。4.1場(chǎng)地選擇4.1.1避開地震危險(xiǎn)地段

地震危險(xiǎn)地段：地震時(shí)可能發(fā)生崩塌、滑坡、地陷、地裂、泥石流等地段，以及震中烈度為8度以上的發(fā)震斷裂帶在地震時(shí)可能發(fā)生地表錯(cuò)位的地段。

水邊地的地下水位較高，土質(zhì)也較松軟，容易在地震時(shí)產(chǎn)生土壤滑動(dòng)或地層液化。

沖積地的土質(zhì)松軟，地震時(shí)容易塌陷，如果此處有地下水層，還容易發(fā)生液化。

用另外的土石來填補(bǔ)地基，常有土壤密實(shí)度不足情形，導(dǎo)致建筑物在地震時(shí)產(chǎn)生傾斜、沉陷。

4.1場(chǎng)地選擇4.1.1避開地震危險(xiǎn)地段地裂臨近懸崖，容易滑落

谷地或低地泥石流4.1場(chǎng)地選擇4.1.2選擇有利于抗震的場(chǎng)地

對(duì)建筑抗震有利的地段，一般是指位于開闊平坦地帶的堅(jiān)硬場(chǎng)地土或密實(shí)均勻的中硬場(chǎng)地土。4.2建筑的平立面布置4.2.1建筑平面布置

有利的平面形狀

不利的平面形狀4.2建筑的平立面布置4.2.1建筑平面布置

《高層規(guī)程》規(guī)定的平面尺寸限值LBBBmaxLBBlbbbLBmaxBBBlbBmaxLlblBmax設(shè)防烈度6,7度8,9度L/B≤6.0≤5.0l/Bmax≤0.35≤0.30l/b≤2.0≤1.54.2建筑的平立面布置4.2.2建筑立面布置

良好的建筑立面

不利的建筑立面4.2建筑的平立面布置4.2.3房屋的高度

“房屋越高越危險(xiǎn)”的概念不是絕對(duì)的。4.2建筑的平立面布置4.2.4房屋的高寬比

建筑物的高寬比,比起其絕對(duì)高度來說更為重要,因?yàn)榻ㄖ锏母邔挶戎翟酱?即建筑越瘦高,地震作用下的側(cè)移越大,地震引起的傾覆作用越嚴(yán)重.巨大的傾覆力矩在柱(墻)和基礎(chǔ)中所引起的壓力和拉力比較難于處理。BHFiFiNN4.2建筑的平立面布置4.2.5防震縫的合理設(shè)置

凡是需做伸縮縫、沉降縫的地方均應(yīng)做成防震縫，防震縫應(yīng)沿房屋全高設(shè)置，兩側(cè)應(yīng)布置墻。一般防震縫的基礎(chǔ)可不斷開，只是兼做沉降縫時(shí)才將基礎(chǔ)斷開。

設(shè)置防震縫時(shí)，應(yīng)將建筑物分隔成獨(dú)立，規(guī)則的結(jié)構(gòu)單元，防震縫兩側(cè)的上部結(jié)構(gòu)應(yīng)完全分開，防震縫與伸縮縫、沉降縫應(yīng)綜合考慮，協(xié)調(diào)布置，伸縮縫、沉降縫應(yīng)符合防震縫的要求。

框架結(jié)構(gòu)房屋的防震縫寬度，當(dāng)高度不超過15m時(shí)可采用70mm；超過15m時(shí)，6度、7度、8度和9度相應(yīng)每增加高度5m、4m、3m和2m，宜加寬20mm。4.3結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置4.3.1結(jié)構(gòu)選型

抗震性能優(yōu)劣的順序:鋼結(jié)構(gòu)；型鋼混凝土結(jié)構(gòu)；鋼—混凝土混合結(jié)構(gòu)；現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；砌體結(jié)構(gòu)。上海環(huán)球金融中心4.3結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置4.3.2結(jié)構(gòu)布置的一般原則

平面力求對(duì)稱，豎向力求均勻。美洲銀行結(jié)構(gòu)平面圖馬那瓜中央銀行馬那瓜中央銀行大廈試問：那一幢破壞嚴(yán)重呢？馬那瓜美洲銀行大廈

1）平面不規(guī)則4個(gè)樓梯間偏置塔樓西端，西端有填充墻。4層以上的樓板僅為5cm厚，擱置在高45cm長(zhǎng)14m小梁上。

2）豎向不規(guī)則塔樓上部（4層樓面以上），北、東、西三面布置了密集的小柱子，共64根，支承在4層樓板水平處的過渡大梁上，大梁又支承在其下面的10根1m×1.55m的柱子上（間距9.4m）。上下兩部分嚴(yán)重不均勻，不連續(xù)。主要破壞：第4層與第5層之間(豎向剛度和承載力突變),周圍柱子嚴(yán)重開裂，柱鋼筋壓屈；橫向裂縫貫穿3層以上的所有樓板(有的寬達(dá)1cm),直至電梯井東側(cè)；塔樓西立面、其他立面窗下和電梯井處的空心磚填充墻及其它非結(jié)構(gòu)構(gòu)件均嚴(yán)重破壞或倒塌。震后計(jì)算分析結(jié)果:1.結(jié)構(gòu)存在十分嚴(yán)重扭轉(zhuǎn)效應(yīng);2.塔樓3層以上北面和南面大多數(shù)柱子抗剪能力大大不足,率先破壞；3.水平地震作用下,柔而長(zhǎng)的樓板產(chǎn)生可觀的豎向運(yùn)動(dòng)等。

馬那瓜中央銀行大廈

結(jié)構(gòu)是均勻?qū)ΨQ的，基本的抗側(cè)力體系包括4個(gè)L形的桶體，對(duì)稱地由連梁連接起來，這些連梁在地震時(shí)遭到剪切破壞，是整個(gè)結(jié)構(gòu)能觀察到的主要破壞。分析表明：1.對(duì)稱的結(jié)構(gòu)布置及相對(duì)剛強(qiáng)的聯(lián)肢墻，有效地限制了側(cè)向位移，并防止了明顯的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)；2.避免了長(zhǎng)跨度樓板和砌體填充墻的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的損壞；3.當(dāng)連梁剪切破壞后，結(jié)構(gòu)體系的位移雖有明顯增加，但由于抗震墻提供了較大的側(cè)向剛度，位移量得到控制。美洲銀行OliveViewMedicaltreatment

豎向力求均勻4.3結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置4.3.2結(jié)構(gòu)布置的一般原則4.4多道抗震防線4.4.1多道抗震防線的必要性

多道抗震防線對(duì)抗震結(jié)構(gòu)是必要的，當(dāng)?shù)谝坏婪谰€的抗側(cè)力構(gòu)件在強(qiáng)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(dòng)的沖擊，可保證建筑物最低限度的安全，免于倒塌。

多道抗震防線是指:

一抗震結(jié)構(gòu)體系，應(yīng)有若干個(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?？拐鸾Y(jié)構(gòu)體系應(yīng)有最大可能數(shù)量的內(nèi)部、外部贅余度，有意識(shí)地建立一系列分布的屈服區(qū)，以使結(jié)構(gòu)能夠吸收和耗散大量的地震能量，一旦破壞也易于修復(fù)。

原則：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，或選用軸壓比值較小的抗震墻、實(shí)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，不宜采用軸壓比很大的框架柱兼作第一道防線的抗側(cè)力構(gòu)件。如因條件有限，只能采用單一的框架體系，框架就成為整個(gè)體系中唯一的抗側(cè)力構(gòu)件，此時(shí)應(yīng)采用“強(qiáng)柱弱梁”型延性框架。（即梁為第一道，柱為第二道）4.4多道抗震防線4.4.2第一道防線的構(gòu)件選擇4.4多道抗震防線4.4.2利用贅余構(gòu)件增多抗震防線200Gal的破壞情況800Gal的破壞情況4.4多道抗震防線4.4.2利用贅余構(gòu)件增多抗震防線4.5剛度、承載力和延性的匹配延性剛度承載力通過各種改善措施和途徑，可使三者盡可能匹配，從而達(dá)到建筑物各個(gè)構(gòu)件同步協(xié)調(diào)的發(fā)揮作用。建筑物的抗側(cè)移剛度大，自振周期短，地震作用就大；反之，就小。建筑物的抗側(cè)移剛度小，地震作用下的側(cè)移大；反之，就小。4.6確保結(jié)構(gòu)的整體性結(jié)構(gòu)應(yīng)具有連續(xù)性

對(duì)影響結(jié)構(gòu)連續(xù)性的地方，如施工縫、水平通縫等，可運(yùn)用施工手段加強(qiáng)連接。對(duì)砌體結(jié)構(gòu)可通過圈梁和構(gòu)造柱來增強(qiáng)其整體連