建筑結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計的核心是什么

1、Word文檔 建筑結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計的核心是什么？ 建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計包含了兩個設(shè)計范疇，即概念設(shè)計和參數(shù)設(shè)計。建筑結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計主要針對地震的不確定性和近似性，從概念上，特殊是從結(jié)構(gòu)總體上考慮抗震的工程決策；建筑結(jié)構(gòu)的參數(shù)設(shè)計主要是采納二階段的抗震設(shè)計方法(地震作用計算、構(gòu)件強度驗算和結(jié)構(gòu)變形驗算等)實現(xiàn)三水準(zhǔn)的抗震設(shè)防要求。 兩者是相輔相成的。作為一個正確的抗震設(shè)計，必需重視抗震概念設(shè)計，敏捷而又合理地運用抗震設(shè)計思想，才能不致陷入盲目的計算工作。 01結(jié)構(gòu)概念設(shè)計的主要內(nèi)容 1.1合理的建筑體型和結(jié)構(gòu)形體： 1）使風(fēng)荷載效應(yīng)最??； 2）使地震作用效應(yīng)最小。 1.2合理的結(jié)構(gòu)選型： 1）應(yīng)具

2、有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑。 2）應(yīng)避開因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)丟失抗震力量或?qū)χ亓奢d的承載力量。 3）應(yīng)具備必要的抗震承載力，良好的變形力量和消耗地震能量的力量。 4）宜有多道抗震防線。 5）宜具有合理的剛度和承載力分布，避開因局部減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。 6）結(jié)構(gòu)在兩個主軸方向的動力特性宜相近。 1.3合理的結(jié)構(gòu)布置： 結(jié)構(gòu)平面布置宜規(guī)章對稱 1）豎向構(gòu)件沿周邊對稱布置； 2）剪力墻帶翼緣； 3）承載力大的地方布置豎向構(gòu)件。 結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度沿豎向宜勻稱變化 豎向抗側(cè)力構(gòu)件的截面尺寸和材料強度宜自下而上漸漸減小、避開側(cè)向剛度和承載力突

3、變。 1）剛度如太小，則地震時的側(cè)移大，導(dǎo)致非結(jié)構(gòu)構(gòu)件和結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞加重；剛度如太大，則地震力將增加。 2）結(jié)構(gòu)的抗剪、抗彎、抗壓、抗拉、抗扭等強度均應(yīng)滿意抗震要求。 3）四強四弱： 強柱弱梁；強剪弱彎；強節(jié)點弱構(gòu)件；強壓弱拉。 整體為彎曲變形而非剪切變形 盡量避開扭轉(zhuǎn)變形。 1.4采納高強輕質(zhì)的材料 充分發(fā)揮構(gòu)件材料性能：延性（變形力量）要強。結(jié)構(gòu)在保持肯定強度條件下，如具有穩(wěn)定的塑性變形力量，則在地震中可消耗輸入于結(jié)構(gòu)的地震能量，削減地震力，防止結(jié)構(gòu)發(fā)生嚴(yán)峻脆性破壞或倒塌。 1.5整體性要好： 整體性可防止結(jié)構(gòu)構(gòu)件及非結(jié)構(gòu)構(gòu)件在地震時被震散掉落，同時它也是結(jié)構(gòu)發(fā)揮空間作用的基本條件。 1

4、.6合理設(shè)置抗震縫、伸縮縫、沉降縫。 1.7合理選擇基礎(chǔ)類型。 1.8施工質(zhì)量要精良。 1.9造價要合理。 02場地與地基的概念設(shè)計 場地影響結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的大小打算了結(jié)構(gòu)的震害。一般來說，在深厚的軟土層上，高層建筑的地震反應(yīng)較為劇烈；在淺薄的硬土層上，則自振周期較短的結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)較為劇烈。因此，在設(shè)計軟土地基上的房屋時，要留意柔性結(jié)構(gòu)的反應(yīng)；反之，在設(shè)計硬土地基上的房屋時，要留意剛性結(jié)構(gòu)的反應(yīng)。 在地基和基礎(chǔ)設(shè)計中，要留意同一結(jié)構(gòu)單元不宜設(shè)置在性質(zhì)截然不同的地基土上以及采納不同類型的基礎(chǔ)，地基有脆弱粘性土、液化土、新近填土或嚴(yán)峻不勻稱土層時，宜加強基礎(chǔ)的整體性和剛性 03結(jié)構(gòu)

5、布置的概念設(shè)計 地震后的震害調(diào)查和理論分析證明，結(jié)構(gòu)體型簡潔，剛度中心和質(zhì)量中心全都，沿平面、豎向的質(zhì)量分布及剛度分布勻稱的建筑物，有更好的抗震力量，震害小。因此，在概念設(shè)計中，對結(jié)構(gòu)的布置要留意以下幾點： 3.1建筑物平面布置宜簡潔、對稱、質(zhì)量中心與剛度中心重合 從抗震觀點看，方形、矩形、圓形、正多邊形等簡潔平面最有利。平面伸出的翼部較長，有凹角，而且在某一方向上不對稱，屬于不規(guī)章平面，地震時，扭轉(zhuǎn)效應(yīng)將使遠(yuǎn)離剛度中心的翼肢端產(chǎn)生較大的位移而開裂、倒塌，或使凹角處產(chǎn)生應(yīng)力集中而開裂。 這里要留意，即使平面規(guī)章、對稱的建筑，仍要求質(zhì)量和剛度的平面分布使剛度中心與質(zhì)量中心全都，否則扭轉(zhuǎn)效應(yīng)仍會發(fā)

6、生，使遠(yuǎn)離剛度中心的構(gòu)件產(chǎn)生較大的震害。 3.2建筑物豎向的剛度分布應(yīng)勻稱和連續(xù) 不宜有剛度突然消弱的層次，否則地震時易造成塑性變形集中的薄弱層；也不宜使最上面幾層的剛度減去太多，否則地震時易形成鞭梢效應(yīng)，加重震害。 3.3建筑物平、立面布置很簡單時，可以考慮用防震縫將結(jié)構(gòu)分別成若干個單獨的單體 但要留意兩點： 1）設(shè)置防震縫的目的是把簡單平、立面的建筑，分割成簡潔體型的建筑物。由于設(shè)縫后也轉(zhuǎn)變了結(jié)構(gòu)的自振周期（一般狀況下周期變長），反而有可能和地基土的固有周期接近；而且分隔后的各單體的抗震構(gòu)件要支配得當(dāng)，剛度勻稱對稱，否則也會增加震害。 由此可見，防震縫的設(shè)置與否應(yīng)依據(jù)地震反應(yīng)大小和結(jié)構(gòu)布置

7、以及地基土的特性，從概念上加以決策，必要時還要作地震反應(yīng)分析的比較。 2）如打算設(shè)置防震縫，則結(jié)構(gòu)要自上而下（基礎(chǔ)以上）斷開，縫兩側(cè)設(shè)雙柱或雙墻，并有足夠的縫寬，留意不能被建筑垃圾堵塞而不起作用，也不能因硬質(zhì)封蓋材料卡縫而失效。防震縫的相關(guān)條文詳見抗規(guī)-3.4.5 條和高規(guī)-3.4.9 條。 04構(gòu)件及結(jié)構(gòu)的大變形利用 在抗震概念設(shè)計中，人們應(yīng)不僅著眼于小震不壞，還要考慮大震不倒。長期實踐使人們熟悉到，僅利用材料的彈性階段去抗御罕遇的大地震是不明智的，應(yīng)當(dāng)利用材料的彈塑性性能通過構(gòu)件以至結(jié)構(gòu)的塑性變形性能來消耗地震時輸入結(jié)構(gòu)的能量。 鋼、鋼筋混凝土的適筋受彎構(gòu)件，因其都有明顯的屈服點，可以通過

8、大變形來消耗輸入的地震能量，而鋼筋混凝土受剪構(gòu)件、軸壓比高的柱子、短柱、節(jié)點以及砌體等卻不太具備這些特點。因此，在概念設(shè)計中要揚長避短，或加以改造使之改性： 4.1在鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)中，梁、柱、節(jié)點三者的關(guān)系： 任何一部分進(jìn)入屈服，另外兩個部分可得到肯定的愛護(hù)。因此，考慮到梁、柱、節(jié)點的塑性性能的差異，在設(shè)計中，要考慮強柱弱梁、強剪弱彎、強節(jié)點弱構(gòu)件的關(guān)系，促使梁以受彎屈服的形式產(chǎn)生大變形來消耗地震時輸入的能量，從而避開修復(fù)困難的柱、節(jié)點的破壞和盡可能的防止倒塌。 4.2砌體是一種脆性材料，但在達(dá)到極限承載力量后還有肯定的變形力量 為了利用這些變形力量，可以用內(nèi)配筋，即在水平灰縫和豎縫中配筋

9、；或外配筋，即在墻的雙面用鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層以充分利用砌體大變形，使砌體在大變形時仍具有肯定的強度。此外，在砌體內(nèi)設(shè)置構(gòu)造柱，形成約束砌體，從而可以充分利用砌體原有的變形力量。 05平面剛度分布不勻稱、不對稱 產(chǎn)生的震害 建筑平面簡單，結(jié)構(gòu)剛度不對稱，地震時簡單引起扭轉(zhuǎn)和局部應(yīng)力集中（尤其在凹角處），若未實行相應(yīng)的加強措施，則將會造成嚴(yán)峻震害。 例如： 天津市一棟六層的現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，高 27m，平面呈 L形。由于設(shè)計時沒有充分估量扭轉(zhuǎn)的影響，唐山地震時其處于8度區(qū)，震后調(diào)查發(fā)覺，二、三層角柱嚴(yán)峻破壞，邊柱在窗臺處有水平裂縫，外墻和內(nèi)填充墻產(chǎn)生不少裂縫。 又如天津市 754廠 11號廠

10、房，平面為矩形，中間為五層現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架，兩端均與剛度很大的磚砌樓電梯間相連，總平面布置對稱。 但由于房屋長度達(dá) 110m，在中央處設(shè)置了一道伸縮縫，把整個房屋分成了兩個剛度分布不勻稱、不對稱的單獨單元，唐山地震時，該廠房產(chǎn)生了顯著的扭轉(zhuǎn)，致使框架柱嚴(yán)峻扭裂，樓梯間墻體產(chǎn)生嚴(yán)峻開裂和錯位。 06工程實例分析 6.1工程概況 廣州市大沙頭商住樓，地下3層車庫，地上1-4層為商場，5層架空，6-33層分為兩個塔樓，東塔為住宅樓，西塔為辦公樓，總建筑面積60000余m。 6.2結(jié)構(gòu)設(shè)計特點 本工程平面和豎向都不規(guī)章，長邊97.2m，短邊34.4m，采納框支剪力墻結(jié)構(gòu)，1-4層商場要求大空間，住宅

11、樓和辦公樓要求小空間，且商場中部有300m的中庭，對樓板平面內(nèi)剛度有較大減弱。住宅樓有兩個電梯筒，要求左側(cè)的一個不落地，必需在其他合適位置設(shè)置剪力墻以滿意抗側(cè)承載力要求。 6.3依據(jù)概念設(shè)計實行的抗震措施 場地經(jīng)勘察，地質(zhì)條件良好，無抗震不利地段。 本工程的建筑平面和立面都不規(guī)章，在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計時，對水平地震作用和內(nèi)力計算都進(jìn)行了必要的調(diào)整，并對薄弱部位實行有效地抗震構(gòu)造措施，比如中庭周邊的樓板加厚至150mm,以削減該處樓板升洞對平面內(nèi)剛度的減弱影響。 為了在建筑底部做成較大空間，本工程采納上剛下柔的框支剪力墻結(jié)構(gòu)，框支柱采納鋼骨混凝土柱，很好的滿意了延性要求，設(shè)計中重點提高轉(zhuǎn)換層以下的各層的構(gòu)件