建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)與施工建筑選址2

1、3.3.1 3.3.1 結(jié)構(gòu)材料結(jié)構(gòu)材料 在建筑的方案設(shè)計(jì)階段，研究建筑形式的同時(shí)，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(jì)實(shí)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(yīng)具備下列性能：延性系數(shù)高；“強(qiáng)度重力”比值大；勻質(zhì)性好；正交各向同性；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(qiáng)度。 3.3.1 3.3.1 結(jié)構(gòu)材料結(jié)構(gòu)材料 按照上述標(biāo)準(zhǔn)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： 鋼結(jié)構(gòu)；型鋼混凝土結(jié)構(gòu)；混凝土-鋼混合結(jié)構(gòu)；現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)；裝配式鋼筋混凝

2、土結(jié)構(gòu)；配筋砌體結(jié)構(gòu)；砌體結(jié)構(gòu)等。3.3.1 3.3.1 結(jié)構(gòu)材料結(jié)構(gòu)材料 目前運(yùn)用最廣泛的是混凝土結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗哂幸韵聨讉€(gè)方面的優(yōu)越性： 通過現(xiàn)場(chǎng)澆筑，可形成具有整體式節(jié)點(diǎn)的連續(xù)結(jié)構(gòu)； 就地取材； 造價(jià)較低； 有較大的抗側(cè)移剛度，從而減小結(jié)構(gòu)側(cè)移，保護(hù)非結(jié)構(gòu)構(gòu)件遭破壞； 良好的設(shè)計(jì)可以保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延性。3.3.1 3.3.1 結(jié)構(gòu)材料結(jié)構(gòu)材料 目前運(yùn)用最廣泛的是混凝土結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗哂幸韵聨讉€(gè)方面的優(yōu)越性： 通過現(xiàn)場(chǎng)澆筑，可形成具有整體式節(jié)點(diǎn)的連續(xù)結(jié)構(gòu)； 就地取材； 造價(jià)較低； 有較大的抗側(cè)移剛度，從而減小結(jié)構(gòu)側(cè)移，保護(hù)非結(jié)構(gòu)構(gòu)件遭破壞； 良好的設(shè)計(jì)可以保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延性。3.3.1

3、 3.3.1 結(jié)構(gòu)材料結(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(diǎn)： 周期性往復(fù)荷載作用下，構(gòu)件剛度因裂縫開展而遞減； 構(gòu)件開裂處鋼筋的塑性拉伸，使裂縫不能閉合； 低周往復(fù)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”。3.3.1 3.3.1 結(jié)構(gòu)材料結(jié)構(gòu)材料 抗規(guī)對(duì)結(jié)構(gòu)材料性能指標(biāo)做了以下規(guī)定：1 砌體結(jié)構(gòu)材料應(yīng)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(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于MU10，其砌筑砂漿強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于M5； 2）混凝土小型空心砌塊的強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于MU7.5，其砌筑砂漿強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于M7.5。2 混凝土結(jié)構(gòu)材料應(yīng)符合下列要求： 1）混凝土

4、的強(qiáng)度等級(jí)，框支梁、框支柱及抗震等級(jí)為一級(jí)的框架梁、柱、節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)，不應(yīng)低于C30；構(gòu)造柱、芯柱、圈梁及其他各類構(gòu)件不應(yīng)低于C20； 2）抗震等級(jí)為一、二級(jí)的框架結(jié)構(gòu)，其縱向受力鋼筋采用普通鋼材時(shí)，鋼筋的抗拉強(qiáng)度實(shí)測(cè)值與屈服強(qiáng)度實(shí)測(cè)值的比值不應(yīng)小于1.25；且鋼筋的屈服強(qiáng)度實(shí)測(cè)值與強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的比值不應(yīng)大于1.3。3.3.1 3.3.1 結(jié)構(gòu)材料結(jié)構(gòu)材料 抗規(guī)對(duì)結(jié)構(gòu)材料性能指標(biāo)做了以下規(guī)定：3 鋼結(jié)構(gòu)的鋼材應(yīng)符合下列規(guī)定： 1）鋼材的抗拉強(qiáng)度實(shí)測(cè)值與屈服強(qiáng)度實(shí)測(cè)值的比值不應(yīng)小于1.2； 2）鋼材應(yīng)有明顯的屈服臺(tái)階，且伸長(zhǎng)率應(yīng)大于20%； 3）鋼材應(yīng)有良好的可焊性和合格的沖擊韌性3.3.1 3.3

5、.1 結(jié)構(gòu)材料結(jié)構(gòu)材料 依據(jù)對(duì)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？延性系數(shù)高；“強(qiáng)度重力”比值大；勻質(zhì)性好；正交各向同性；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(qiáng)度。加設(shè)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3.3.2 3.3.2 結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)體系 抗震結(jié)構(gòu)體系是抗震設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的關(guān)鍵問題，結(jié)構(gòu)方案的選取是否合理，對(duì)安全性和經(jīng)濟(jì)性起決定性作用。 規(guī)范規(guī)定： 結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具有明確的計(jì)算簡(jiǎn)圖和合理的地震作用傳遞途徑；（受力明確、傳力合理、傳力路線不間斷、抗震分析與實(shí)際表現(xiàn)相符合。）3.3.2 3.3.2 結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)體系 宜有多道抗震防線，應(yīng)

6、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。 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(gè)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)喪失了對(duì)豎向荷載的承載能力。 抗震設(shè)計(jì)的一個(gè)重要原則是結(jié)構(gòu)應(yīng)有必要的贅余度和內(nèi)力重分配的功能。3.3.2 3.3.2 結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)體系 結(jié)構(gòu)體系應(yīng)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(shí)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(huì)產(chǎn)生較大的變形，導(dǎo)致非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞或結(jié)構(gòu)本身的失穩(wěn)。3.3.2 3.3.2 結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)體系 有較高的承載能力而缺少較大

7、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。3.3.2 3.3.2 結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)體系 選擇結(jié)構(gòu)體系，要考慮建筑物剛度與場(chǎng)地條件的關(guān)系。當(dāng)建筑物自振周期與地基土的卓越周期一致時(shí)，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(shí)，要注意選擇合理的基礎(chǔ)形式?；A(chǔ)應(yīng)有足夠的埋深，對(duì)于層數(shù)較多的房屋宜設(shè)置地下室。對(duì)于軟弱地基宜選用樁基、筏片基礎(chǔ)或箱形基礎(chǔ)。3.3.2 3.3.2 結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)體系 宜具有合理的剛度和強(qiáng)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(yīng)力集中或塑性變形集中；對(duì)可能出現(xiàn)的薄弱部位，應(yīng)采取措施提高抗震能力?？拐鹪O(shè)計(jì)的4個(gè)準(zhǔn)則：p 強(qiáng)度準(zhǔn)則：保證不壞（小震）p 剛

8、度準(zhǔn)則：保證適用性（小震）p 能量準(zhǔn)則：減小地震作用（大震）p 延性準(zhǔn)則：增強(qiáng)抗倒塌能力（大震）3.3.3 3.3.3 結(jié)構(gòu)布置的一般原則結(jié)構(gòu)布置的一般原則 1.平面布置力求對(duì)稱（質(zhì)量，剛度，強(qiáng)度）剛度中心質(zhì)量中心3.3.3 3.3.3 結(jié)構(gòu)布置的一般原則結(jié)構(gòu)布置的一般原則 1.平面布置力求對(duì)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(yán)重；(b)對(duì)稱，震害輕。3.3.3 3.3.3 結(jié)構(gòu)布置的一般原則結(jié)構(gòu)布置的一般原則 當(dāng)建筑層數(shù)很多時(shí)，上面各層偏心引起的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)對(duì)下層的積累，對(duì)下面幾層更不利。所以，進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置時(shí)，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

9、)、( 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。3.3.3 3.3.3 結(jié)構(gòu)布置的一般原則結(jié)構(gòu)布置的一般原則注意：虛假的對(duì)稱3.3.3 3.3.3 結(jié)構(gòu)布置的一般原則結(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(guān)鍵在于，盡可能使其豎向剛度、強(qiáng)度變化均勻，避免出現(xiàn)薄弱層，并應(yīng)盡可能降低房屋的重心。 1971年美國(guó)圣費(fèi)南多地震，Olive-View醫(yī)院位于度區(qū)。它是柔弱底層建筑的典型震例，其教訓(xùn)是值得借鑒的。Olive-V i e w 醫(yī)院 主 樓剖 面 與縱 向 側(cè)移3.3.3 3.3.3 結(jié)

10、構(gòu)布置的一般原則結(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 要改善帶有柔弱底層的建筑的抗震性能，只有對(duì)柔弱底層采取補(bǔ)強(qiáng)措施。對(duì)于采用全墻體系或框架一抗震墻體系的房屋，當(dāng)?shù)讓右蚴褂霉δ艿男枰仨毺峁┐罂臻g時(shí)，應(yīng)采取有效措施，使底層的抗側(cè)移剛度與上層相比較不致過小；與此同時(shí)，還應(yīng)加厚轉(zhuǎn)換層的現(xiàn)澆樓板，使其在傳力過程中不產(chǎn)生較大的水平變形。 9 度時(shí)，不宜再采用“框托墻”體系，宜將所有抗震墻直落基礎(chǔ)。3.3.3 3.3.3 結(jié)構(gòu)布置的一般原則結(jié)構(gòu)布置的一般原則 2.豎向布置力求均勻 （2）同一樓層的框架柱，應(yīng)該具有大致相同的剛度、強(qiáng)度和延性 以上結(jié)構(gòu)

11、布置哪一個(gè)對(duì)抗震有利？3.3.3 3.3.3 結(jié)構(gòu)布置的一般原則結(jié)構(gòu)布置的一般原則 2.豎向布置力求均勻 （3）框架結(jié)構(gòu)防止短柱的出現(xiàn) 如果將樓梯踏步斜梁和平臺(tái)梁直接與框架柱相連，就會(huì)使該柱變成短柱，地震時(shí)容易發(fā)生剪切破壞，應(yīng)予避免或采取相關(guān)措施3.3.3 3.3.3 結(jié)構(gòu)布置的一般原則結(jié)構(gòu)布置的一般原則 2.豎向布置力求均勻 3.3.3 3.3.3 結(jié)構(gòu)布置的一般原則結(jié)構(gòu)布置的一般原則 3.基礎(chǔ)形式應(yīng)合理 選擇結(jié)構(gòu)體系時(shí)，要注意選擇合理的基礎(chǔ)形式。基礎(chǔ)應(yīng)有足夠的埋深，對(duì)于層數(shù)較多的房屋，宜設(shè)置地下室。震害調(diào)查表明，凡設(shè)置地下室的房屋，不僅地下室本身震害輕，還能使整個(gè)結(jié)構(gòu)減輕震害?；A(chǔ)形式如下

12、圖：條形基礎(chǔ) 當(dāng)建筑物采用磚墻承重時(shí)，墻下基礎(chǔ)常連續(xù)設(shè)置，形成通長(zhǎng)的條形基礎(chǔ)。3.3.3 3.3.3 結(jié)構(gòu)布置的一般原則結(jié)構(gòu)布置的一般原則 3.基礎(chǔ)形式應(yīng)合理 是埋在地下的連片基礎(chǔ)，適用于有地下室或地基承載力較低、上部傳來的荷載較大的情況。 筏板基礎(chǔ)3.3.3 3.3.3 結(jié)構(gòu)布置的一般原則結(jié)構(gòu)布置的一般原則 3.基礎(chǔ)形式應(yīng)合理 當(dāng)伐形基礎(chǔ)埋深較大，并設(shè)有地下室時(shí)，為了增加基礎(chǔ)的剛度，將地下室的底板、頂板和墻澆制成整體箱形基礎(chǔ)。箱形的內(nèi)部空間構(gòu)成地下室，具有較大的強(qiáng)度和剛度，多用于高層建筑。 箱型基礎(chǔ)3.3.3 3.3.3 結(jié)構(gòu)布置的一般原則結(jié)構(gòu)布置的一般原則 3.基礎(chǔ)形式應(yīng)合理樁基礎(chǔ) 當(dāng)建造比較大的工業(yè)與民用建筑時(shí)，若地基的軟弱土層較厚，采用淺埋基礎(chǔ)不能滿足地基強(qiáng)度和變形要求，常采用樁基。樁基的作用是將荷載通過樁傳給埋藏較深的堅(jiān)硬土層，或通過樁周圍的摩擦力傳給地基。3.3.3 3.3.3 結(jié)構(gòu)布置的一般原則結(jié)構(gòu)布置的一般原則關(guān)于地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，抗震