建筑結(jié)構(gòu)抗震設計與施工-建筑選址2

§3.3結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置3.3.1結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)材料，以及采用什么樣的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)類型。

單從抗震角度考慮，作為一種好的結(jié)構(gòu)形式，應具備下列性能：①延性系數(shù)高；②“強度／重力”比值大；③勻質(zhì)性好；④正交各向同性；⑤構(gòu)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(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置3.3.1結(jié)構(gòu)材料

按照上述標準來衡量，常見建筑結(jié)構(gòu)類型，依其抗震性能優(yōu)劣而排列的順序是：①鋼結(jié)構(gòu)； ②型鋼混凝土結(jié)構(gòu)； ③混凝土-鋼混合結(jié)構(gòu)； ④現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)； ⑤預應力混凝土結(jié)構(gòu)； ⑥裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)； ⑦配筋砌體結(jié)構(gòu)； ⑧砌體結(jié)構(gòu)等?！?.3結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置3.3.1結(jié)構(gòu)材料

目前運用最廣泛的是混凝土結(jié)構(gòu)，因為它具有以下幾個方面的優(yōu)越性：

①通過現(xiàn)場澆筑，可形成具有整體式節(jié)點的連續(xù)結(jié)構(gòu)；

②就地取材；

③造價較低；

④有較大的抗側(cè)移剛度，從而減小結(jié)構(gòu)側(cè)移，保護非結(jié)構(gòu)構(gòu)件遭破壞；

⑤良好的設計可以保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延性?！?.3結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置3.3.1結(jié)構(gòu)材料

目前運用最廣泛的是混凝土結(jié)構(gòu)，因為它具有以下幾個方面的優(yōu)越性：

①通過現(xiàn)場澆筑，可形成具有整體式節(jié)點的連續(xù)結(jié)構(gòu)；

②就地取材；

③造價較低；

④有較大的抗側(cè)移剛度，從而減小結(jié)構(gòu)側(cè)移，保護非結(jié)構(gòu)構(gòu)件遭破壞；

⑤良好的設計可以保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延性?！?.3結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置3.3.1結(jié)構(gòu)材料

但是，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)也存在著難以克服的缺點：

①周期性往復荷載作用下，構(gòu)件剛度因裂縫開展而遞減；

②構(gòu)件開裂處鋼筋的塑性拉伸，使裂縫不能閉合；

③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(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置3.3.1結(jié)構(gòu)材料

抗規(guī)對結(jié)構(gòu)材料性能指標做了以下規(guī)定：1砌體結(jié)構(gòu)材料應符合下列規(guī)定：1）燒結(jié)普通粘土磚和燒結(jié)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混凝土結(jié)構(gòu)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(gòu)造柱、芯柱、圈梁及其他各類構(gòu)件不應低于C20；2）抗震等級為一、二級的框架結(jié)構(gòu)，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結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置3.3.1結(jié)構(gòu)材料

抗規(guī)對結(jié)構(gòu)材料性能指標做了以下規(guī)定：3鋼結(jié)構(gòu)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）鋼材應有良好的可焊性和合格的沖擊韌性§3.3結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置3.3.1結(jié)構(gòu)材料

依據(jù)對抗震結(jié)構(gòu)體系的一般要求，如何提高砌體結(jié)構(gòu)的抗震能力？①延性系數(shù)高；②“強度／重力”比值大；③勻質(zhì)性好；④正交各向同性；⑤構(gòu)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。加設構(gòu)造柱和圈梁是提高砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震能力的有效途徑。要求措施§3.3結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置3.3.2結(jié)構(gòu)體系

抗震結(jié)構(gòu)體系是抗震設計應考慮的關鍵問題，結(jié)構(gòu)方案的選取是否合理，對安全性和經(jīng)濟性起決定性作用。

規(guī)范規(guī)定：①結(jié)構(gòu)體系應具有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑；（受力明確、傳力合理、傳力路線不間斷、抗震分析與實際表現(xiàn)相符合。）§3.3結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置3.3.2結(jié)構(gòu)體系

②宜有多道抗震防線，應避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞而導致整個結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)應有必要的贅余度和內(nèi)力重分配的功能?！?.3結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置3.3.2結(jié)構(gòu)體系

③結(jié)構(gòu)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(cè)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(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞或結(jié)構(gòu)本身的失穩(wěn)?！?.3結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置3.3.2結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，很容易引起脆性破壞而倒塌?！?.3結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置3.3.2結(jié)構(gòu)體系

選擇結(jié)構(gòu)體系，要考慮建筑物剛度與場地條件的關系。當建筑物自振周期與地基土的卓越周期一致時，容易產(chǎn)生類共振而加重建筑物的震害。選擇結(jié)構(gòu)體系時，要注意選擇合理的基礎形式?；A應有足夠的埋深，對于層數(shù)較多的房屋宜設置地下室。對于軟弱地基宜選用樁基、筏片基礎或箱形基礎?！?.3結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置3.3.2結(jié)構(gòu)體系

④宜具有合理的剛度和強度分布，避免因局部削弱或突變形成薄弱部位，產(chǎn)生過大的應力集中或塑性變形集中；對可能出現(xiàn)的薄弱部位，應采取措施提高抗震能力。抗震設計的4個準則：

強度準則：保證不壞（小震）剛度準則：保證適用性（小震）能量準則：減小地震作用（大震）延性準則：增強抗倒塌能力（大震）§3.3結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置3.3.3結(jié)構(gòu)布置的一般原則

1.平面布置力求對稱（質(zhì)量，剛度，強度）剛度中心質(zhì)量中心§3.3結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置3.3.3結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)平面(a)有較大偏心，震害嚴重；(b)對稱，震害輕?！?.3結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置3.3.3結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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)，(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結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置3.3.3結(jié)構(gòu)布置的一般原則注意：虛假的對稱§3.3結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置3.3.3結(jié)構(gòu)布置的一般原則

2.豎向布置力求均勻

結(jié)構(gòu)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９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(cè)移§3.3結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置3.3.3結(jié)構(gòu)布置的一般原則

2.豎向布置力求均勻

（1）注意上剛下柔的結(jié)構(gòu)的處理框支剪力墻底部框架