同济大学 建筑结构抗震概念设计(冲突2012-11-19 15-32-36)讲解

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2)竖向抗侧力构件不连续:竖向抗侧力构件(柱、 抗震墙、抗震支撑)的内力由水平转换构件(梁、 桁架)向下传递。
3)楼层承载力突变:抗侧力结构的层间受剪承载力 小于相邻上一楼层的80%。
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4.2.2 建筑立面布置——续
3、高层建筑立面尺寸限值
《高层规程》规定:建筑的竖向体形宜规则、均匀,避 免有过大的外挑和内收。结构的侧向刚度宜下大上小, 逐渐均匀变化,不应采用竖向布置严重不规则的结构。 并要求抗震设计的高层建筑结构,其楼层侧向刚度不宜 小于相邻上部楼层侧向刚度的70%或其上相邻三层侧向 刚度平均值的80%。
收进和外挑尺寸要求(宜): • 当结构上部楼层收进部位到室外地面的高度H1与房屋高
度H之比大于0.2时,上部楼层收进后的水平尺寸B1不宜 小于下部楼层水平尺寸B的0.75倍; • 当上部结构楼层相对于下部楼层外挑时,下部楼层的水 平外挑尺寸尺B寸不a不宜宜小大于于上4部m楼。层水平尺寸B1的0.9倍,且水平
设沉降缝,成为两个单元) 4、地基为软弱粘性土、液化土、新近填土或严重不均匀时,
应估计地震时地基不均匀沉降或其他不利影响,并采取相 应措施,基础应加强其整体性和刚性。
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4.2 建筑的平立面布置
一幢房屋的动力性能基本上取决于它的建筑布局和结 构布置。建筑布局简单合理,结构布置符合抗震原则, 就能从根本上保证房屋具有良好的耐震性能。
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4.1 场地选择——续
2)关于地基基础设计,抗震规范有如下规定: 1、避开危险地带(如断裂带等); 2、同一结构单元的基础不宜设置在性质截然 不同的地基上;无法避开时,除考虑不同土 层差异运动的影响外,还应采用局部深基础, 使整个建筑物的基础落在同一上层上(图) 3、同一结构单元不宜部分采用天然地基部分采用桩基;(可
• “计算设计”——不能完全依赖!
• 地震方面——地震是一种随机振动,具有复杂 性、不确定性,因此很难准确预测建筑物所遭 遇地震的特性和参数。地震在时间和空间上都 具有很大的随机性。
• 结构分析——未能充分考虑结构的空间作用、 非弹性性质、材料时效、阻尼变化等多种因素, 也存在不准确性。
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4.2.1 建筑平面布置
1、建筑平面形状 1)建筑物的平、立面布置宜规则、对称,质量和刚度变
化均匀,避免楼层错层; 2)地震区的高层建筑,平面以方形、矩形、圆形为好;
正六边形、正八边形、椭圆形、扇形也可以。 3)有较长翼缘的L形、T形、十字形、U形、H形、Y形平面
也不宜采用。这些平面的较长翼缘,地震时容易因发生 差异侧移而加重震害。
②框架抗震墙房屋的防震缝宽度,可采用第①条数值的70%, 抗震墙房屋可采用第①条数值的50%,且均不宜小于70mm。
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4.2.5 防震缝的合理设置——续
③防震缝两侧结构类型不同时,宜按需要较宽防震缝 的结构类型和较低房屋高度确定缝宽。
例1:某高层建筑为框架—剪力墙结构,抗震设防烈 度为7度,高45米,其群房为框架结构,高20米, 主楼和群房间设防震缝,其最小缝宽应为多少?
④ 房屋各部分的质量或结构抗侧移刚度大小悬殊时。
4、防震缝宽度
缝宽不足——会发生碰撞破坏;
由于设缝后造成部分结构段过柔,碰撞造成失稳破坏。
必须根据具体情况认真处理设缝位置及设缝宽度。
确定防震缝宽度,除考虑结构变形外,还应考虑由于地
基变形引起基础转动的影响。
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4.2.5 防震缝的合理设置——续
沉降缝均应符合防震缝的宽度要求。
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4.2.5 防震缝的合理设置——续
3、 必须设置抗震缝的情况
① 平面形状、局部尺寸或者立面形状不符合规范的有关规 定,而又未在计算和构造上采取相应措施时;
② 房屋长度超过规范规定的伸缩缝最大间距,又无条件采 取特殊措施而必需设置伸缩缝时;
③ 地基土质不均匀,房屋各部分的预计沉降(包括地震时 的沉陷)相差过大,必须设置沉降缝时;
因为立面形状的突然变化,会引起质量和抗侧移 刚度突变,地震时容易因剧烈振动或塑性变形集中 (薄弱层)而加重破坏。
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4.2.2 建筑立面布置——续
2、竖向不规则的类型
1)侧向刚度不规则:该层的侧向刚度小于相邻上一 层的70%,或小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均 值的80%;除顶层外,局部收进的水平向尺寸大于 相邻下一层的25%。
有助于掌握明确的设计思想,灵活、恰当地运用抗震设计 原则,是设计人员不知陷入盲目的计算工作,从而做到比 较合理的抗震设计。
抗震概念设计是目前工程设计高度自动化的背景下唯一具 有能动性和创造性的设计过程。
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基本概念——续
抗震概念设计的思路:
在工程设计一开始,把握好能量输入、房屋体型、 结构
第4章 建筑抗震概念设计
4.1 场地选择 4.2 建筑的平立面布置 4.3 结构选型与结构布置 4.4 多道抗震防线 4.5 刚度、承载力和延性的匹配 4.6 确保结构的整体性 4.7 非结构部件处理
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基本概念
• 1、计算设计(Numerical design):按荷载 计算、内力分析及组合、强度计算 、构造措施 等称为计算设计。
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4.2.1 建筑平面布置——续
3、高层建筑平面尺寸限值 《高层规程》对地震区高层建筑的平面形状作了明确规
定,如下图和表,并提出对这些平面的凹角处,应采 取加强措施。
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4.2.2 建筑立面布置
1、建筑立面形状 地震区高层建筑的立面应采用矩形、梯形、三角
形等均匀变化的几何形状,尽量避免带有突然变化的 阶梯形立面。
时的沉陷)相差过大,必须设置沉降缝时; ④ 房屋各部分的质量或结构抗侧移刚度大小悬殊时。
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4.2.5 防震缝的合理设置
1、防震缝设置原因
由于建筑平面和体型的多样化、结构的不规则性有时难以 避免,为将不规则结构变为若干规则结构,合理地设置防 震缝进行结构分段,从而降低抗震设计的难度及提高抗震 设计的可靠度。
5、防震缝最小宽度—良好地基条件下一般结构的最小缝宽。
为防止相邻建筑物在地震中发生碰撞,防震缝的宽度不宜 小于两侧建筑物在较低建筑物屋顶高度处的垂直防震缝方 向的侧移之和。
对于钢筋混凝土结构房屋的防震缝最小宽度,一般情况下 应符合《抗震规范》所作的规定:
①框架房屋,当高度不超过l5m时,可采用70mm;当高度超过 l5m时,6度、7度、8度和9度相应每增高5m、4m、3m和2m, 宜加宽20mm;
1、避开地震危险地段
1)概念
• 建筑抗震危险的地段:指地震时可能发生崩塌、滑坡、 地陷、地裂、泥石流等地段以及震中烈度为8度以上的 发震断裂带在地震时可能发生地表错位的地段。
• 非发震断层:与当地的地震活动性没有成因上联系的 一般断层,在地震作用下一般不会发生新的错动。
• 发震断层:具有潜在地震活动的断层,在过去三万五
在国内外历次地震中,曾一再发生相邻建筑物或同幢建筑 物相邻单元之间相撞的震例,究其原因,主要是防震缝宽 度偏小或构造不当所致。
2、防震缝设置原则
彻底分离或者牢固连接:忌连又连不牢、分又分不清。
“三缝合一”的设置原则:伸缩缝、沉降缝、防震缝三缝
合一,对于抗震设防烈度为6度以上的房屋,所有伸缩缝、
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4.2.5 防震缝的合理设置
遇到下列情况,应设置防震缝: ① 平面形状、局部尺寸或者立面形状不符合规范的有关
规定,而又未在计算和构造上采取相应措施时; ② 房屋长度超过规范规定的伸缩缝最大间距,又无条件
采取特殊措施而必需设置伸缩缝时; ③ 地基土质不均匀,房屋各部分的预计沉降(包括地震
按《高层规程》,高层建筑的高度限值分A、B两级,A 级规定较严,是目前应用最广泛的高层建筑高度,B级 规定较宽,但应采取更严格的计算和构造措施。
楼层层间抗侧力结构的受剪承载能力: A级高度:宜≥ 上一层的80%,应≥上一层的65% ;B级高度:应≥上一 层的75%。
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Hale Waihona Puke 144.2.2 建筑立面布置——续
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基本概念——续
• 2、概念设计(Conceptual design) :立足于工程抗震 基本理论及长期工程抗震经验总结的工程抗震基本概念的 抗震设计。
在着手进行结构抗震设计时,着眼于结构的总体地震反应, 灵活运用抗震设计准则,既注意总体布置上的大原则,又 考虑关键部分的细节,从而全面、合理地解决结构抗震设 计中的基本问题。
体系、刚度分布、构件延性等几个主要方面,从 根本上消除建筑中的抗震薄弱环节。
辅以必要的计算和构造措施,有可能使房屋建筑 具有良好的抗震性能和足够的抗震可靠度。
由于对地震作用及结构性能的了解还远远不够,在 某种意义上,概念设计比计算设计更重要。
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4.1 场地选择
不同的场地上的建筑震害不同,在建筑选址时,要尽量 选择对建筑抗震有利的地段,避开不利和危险地段。
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4.2.4 房屋的高宽比
建筑物的高宽比例,比起其绝对高度来说更为重要。 因为建筑物的高宽比值愈大,即建筑愈瘦高,地震作 用下的侧移愈大,地震引起的倾覆作用愈严重。巨大 的倾覆力矩在柱(墙)和基础中所引起的压力和拉力比 较难于处理。
我国对房屋高宽比的要求是按结构体系和地震烈度区 分的。
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4.2.3 房屋的高度
一般而言,房屋愈高,所受到的地震力和倾覆力矩 愈大,破坏的可能性也愈大。 但“房屋愈高愈危 险”的概念不是绝对的,是有条件的。于1956年建 造的高181m的42层拉丁美洲大厦,经受住了3次大 地震的考验,几乎无损坏。
《抗震规范》和《高层规程》,根据我国当前科研 成果和工程实际情况,对各种结构体系适用范围内 建筑物的最大高度均作出了规定。超出该规定的, 要进行专门研究。《抗震规范》尚规定:对不规则 结构、有框支层抗震墙结构或Ⅳ类场地上的结构, 适用的最大高度应适当降低。
千年以内曾活动过一次,或者在五万年内活动过两次
的断层。
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4.1 场地选择——续
2、选择有利于抗震的场地
1)概念
• 对建筑抗震有利的地段:指位于开阔平坦地的坚硬场地 上或密实均匀中硬场地土。
• 对建筑抗震不利的地段:就地形而言,一般是指条状突 出的山嘴,孤立的山包和山梁的顶部,高差较大的台地 边缘,非岩质的陡坡, 河岸和边坡的边缘;就场地土质 而言,一般是指软弱土、易液化土,故河道、断层破碎 带、暗埋塘滨沟谷或半挖半填地基等,以及在平面分布 上成因、岩性、状态明显不均匀的地段。
《抗震规范》3.4.1条规定:建筑设计应符合抗震概 念设计的要求,不应采用严重不规则的设计方案。
3.4.2条规定:建筑及其抗侧力结构的平面布置宜规 则、对称,并应具有良好的整体性;建筑的立面和竖 向剖面宜规则,结构的侧向刚度宜均匀变化,竖向抗 侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减少, 避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。
解:防震缝最小宽度应根据群房框架结构极其高度确 定: b 70 20 15 20 95(mm) 4
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4.2.5 防震缝的合理设置——续
• 例2:6度地区、框架结构、建筑高度35m,若需 设防震缝,其缝宽应为多少?若高为35m剪力墙 结构,其缝宽?
解: (1) b 70 35 15 20 150(mm)
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4.2.1 建筑平面布置——续
2、平面不规则的类型:
《规范》3.4.2规定:
1)扭转不规则:楼层的最大弹性水平位移(或层间位 移)大于该楼层两端弹性水平位移(或层间位移)平 均值的1.2倍。
2)凹凸不规则:结构平面凹进的一侧尺寸,大于相应 投影方向总尺寸的30%。
3)楼板局部不连续:楼板的尺寸和平面刚度急剧变化。 例如:开洞面积大于该楼层面积的30%,或较大的楼 层错层,或有效楼板宽度小于该层楼板典型宽度的 50%。
5 (2) b 15050% 75 70(mm),取75mm
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4.2.5 防震缝的合理设置——续
6、一般尽可能不设置抗震缝 满足规定的防震缝宽度在强烈地震作用下由于地面
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