建筑抗震概念设计概述.pptx
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4 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
➢ 抗震设计：对地震区的工程结构进行的一种专业 设计，一般包括抗震概念设计、结构抗震计算和 抗震构造措施三个方面。
• 同一结构单元的基础不宜设置在性质截然不同的 地基上；（图4.1）
• 同一结构单元不宜部分采用天然地基部分采用桩 基；（可设沉降缝，成为两个单元）
• 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。（图4.2，措施见第2 章）
4.2 建筑的平立面布置
➢ 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。
➢ 不宜采用有较长翼缘的L形、T形、U形、H形、Y形 等平面形状。
➢ 高层规程的规定： 设防烈度 L / B l / Bmax l / b
６、７度 ≤6.0 ≤0.35 ≤2.0
８、９度 ≤5.0 ≤0.30 ≤1.5
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。
4.2.1 建筑平面布置
建筑的平、立面布置宜规则、对称，质量和刚度 变化均匀，避免楼层错层。
对称的结构容易估计其地震时的反应，容易采取 构造措施和进行细部处理。
“规则”包含了对建筑的平、立面外形尺寸，抗 侧力构件布置、质量分布，直至强度分布等诸多 因素的综合要求。
➢ 建筑结构的规则性对抗震能力的重要影响的认识 始自若干现代建筑在地震中的表现。
➢ 最为典型的例子是1972年2月23日南美洲的马那瓜 地震。
➢ 马那瓜有相距不远的两幢高层建筑，一幢为十五 层高的中央银行大厦，另一幢为18层高的美洲银 行大厦。
➢ 当地地震烈度估计为8度。一幢破坏严重，震后拆 除；另一幢轻微损坏，稍加修理便恢复使用。
主要破坏：第4层与第5层之间(竖向刚度和承载力突变),周围柱子严重开裂，柱钢筋压屈； 横向裂缝贯穿3层以上的所有楼板(有的宽达1cm),直至电梯井东侧； 塔楼西立面、其他立面窗下和电梯井处的空心砖填充墙及其它非结构构件均
严重破坏或倒塌。
震后计算分析结果:1.结构存在十分严重扭转效应;2.塔楼3层以上北面和南面大多数柱子抗剪能力 大大不足,率先破坏；3.水平地震作用下,柔而长的楼板产生可观的竖向运动等。
4.1.1 避开抗震危险地段
建筑抗震危险的地段，一般是指地震时可能发生 崩塌、滑坡、地陷、地裂、泥石流等地段，以及 震中烈度为8度以上的发震段裂带在地震时可能发 生地表错位的地段。
发震wenku.baidu.com层：在过去3.5万年以内曾活动过一次，或
在5万年内活动过两次的地质构造上的断层。
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，在地震时一般不会发生新的错动 。
地下采空区属于危险地段。
不利于抗震的地段：软弱土，液化土，条状突出 的山嘴，高耸孤立的山丘，陡坡，陡坎，河岸和 边坡的边缘，平面分布上成因、岩性、状态明显 不均匀的土层（含故河道、疏松的断层破碎带、 暗埋的塘浜沟谷和半填半挖地基），高含水量的 可塑黄土，地表存在结构性裂缝等。
对不利地段，应提出避开要求；当无法避开时，
应采取有效措施。
4.1.2 选择有利于抗震的场地
有利地段：一般是指位于开阔平坦地带的坚硬场 地土或密实均匀中硬场地土。
在选择高层建筑的场地时，应尽量建在基岩或薄 土层上，或应建在具有较大“平均剪切波速”的 坚硬场地土上，以减少输入建筑物的地震能量， 从根本上减轻地震对建筑物的破坏作用。
地基和基础设计应符合下列要求：
马那瓜美洲银行大厦 马那瓜中央银行大厦
马那瓜 中央银行大厦
结构是均匀对称的，基本的抗侧力体系包 括4个L形的桶体，对称地由连梁连接起来，
美洲 这些连梁在地震时遭到剪切破坏，是整个结 银行 构能观察到的主要破坏。
分析表明：1.对称的结构布置及相对刚强的 联肢墙，有效地限制了侧向位移，并防止了 明显的扭转效应；2.避免了长跨度楼板和砌 体填充墙的非结构构件的损坏；3.当连梁剪 切破坏后，结构体系的位移虽有明显增加， 但由于抗震墙提供了较大的侧向刚度，位移 量得到控制。
规则对高层建筑尤为重要。
➢ 规范3.4.1建筑设计应根据抗震概念设计的要求明 确建筑形体的规则性。不规则的建筑应按规定采 取加强措施；特别不规则的建筑应进行专门研究 和论证，采取特别的加强措施；严重不规则的建 筑不应采用。
注：形体指建筑平面形状和立面、竖向剖面的变化。
➢ 规范3.4.2建筑设计应重视其平面、立面和竖向剖 面的规则性对抗震性能及经济合理性的影响，宜 择优选用规则的形体，其抗侧力构件的平面布置 宜规则对称、侧向刚度沿竖向宜均匀变化、竖向 抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐 渐减小、避免侧向刚度和承载力突变。
➢ 抗震概念设计：基于震害经验建立的抗震基本原 则和思想。包括工程结构的总体布置和细部构造 。
➢ 概念设计的基本内容：建筑场地选择；建筑选型 与结构布置；设置多道抗震防线；刚度、承载力 和延性的匹配；结构整体性的确保；非结构部件 处理。
4.1 场地选择
场地选择的原则
挑选对建筑抗震有利的地段，对不利地段，应提 出避开要求；当无法避开时应采取有效的措施。 对危险地段，严禁建造甲、乙类的建筑，不应建 造丙类的建筑。
平面不规则类型
定义
扭转不规则 凹凸不规则
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
结构平面凹进的一侧尺寸，大于相应投影方向总尺寸的30%
楼板局部不连续
1）平面不规则 4个楼梯间偏置塔楼西端，西端有填充墙。 4层以上的楼板仅为5cm厚，搁置在高45cm长14m小梁上。
2）竖向不规则 塔楼上部（4层楼面以上），北、东、西三面布置了密集的小柱子，共64根，支承在4层楼板水平处 的过渡大梁上，大梁又支承在其下面的10根1m× 1.55m的柱子上（间距9.4m）。上下两部分严重不 均匀，不连续。
➢ 抗震设计：对地震区的工程结构进行的一种专业 设计，一般包括抗震概念设计、结构抗震计算和 抗震构造措施三个方面。
• 同一结构单元的基础不宜设置在性质截然不同的 地基上；（图4.1）
• 同一结构单元不宜部分采用天然地基部分采用桩 基；（可设沉降缝，成为两个单元）
• 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。（图4.2，措施见第2 章）
4.2 建筑的平立面布置
➢ 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。
➢ 不宜采用有较长翼缘的L形、T形、U形、H形、Y形 等平面形状。
➢ 高层规程的规定： 设防烈度 L / B l / Bmax l / b
６、７度 ≤6.0 ≤0.35 ≤2.0
８、９度 ≤5.0 ≤0.30 ≤1.5
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。
4.2.1 建筑平面布置
建筑的平、立面布置宜规则、对称，质量和刚度 变化均匀，避免楼层错层。
对称的结构容易估计其地震时的反应，容易采取 构造措施和进行细部处理。
“规则”包含了对建筑的平、立面外形尺寸，抗 侧力构件布置、质量分布，直至强度分布等诸多 因素的综合要求。
➢ 建筑结构的规则性对抗震能力的重要影响的认识 始自若干现代建筑在地震中的表现。
➢ 最为典型的例子是1972年2月23日南美洲的马那瓜 地震。
➢ 马那瓜有相距不远的两幢高层建筑，一幢为十五 层高的中央银行大厦，另一幢为18层高的美洲银 行大厦。
➢ 当地地震烈度估计为8度。一幢破坏严重，震后拆 除；另一幢轻微损坏，稍加修理便恢复使用。
主要破坏：第4层与第5层之间(竖向刚度和承载力突变),周围柱子严重开裂，柱钢筋压屈； 横向裂缝贯穿3层以上的所有楼板(有的宽达1cm),直至电梯井东侧； 塔楼西立面、其他立面窗下和电梯井处的空心砖填充墙及其它非结构构件均
严重破坏或倒塌。
震后计算分析结果:1.结构存在十分严重扭转效应;2.塔楼3层以上北面和南面大多数柱子抗剪能力 大大不足,率先破坏；3.水平地震作用下,柔而长的楼板产生可观的竖向运动等。
4.1.1 避开抗震危险地段
建筑抗震危险的地段，一般是指地震时可能发生 崩塌、滑坡、地陷、地裂、泥石流等地段，以及 震中烈度为8度以上的发震段裂带在地震时可能发 生地表错位的地段。
发震wenku.baidu.com层：在过去3.5万年以内曾活动过一次，或
在5万年内活动过两次的地质构造上的断层。
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，在地震时一般不会发生新的错动 。
地下采空区属于危险地段。
不利于抗震的地段：软弱土，液化土，条状突出 的山嘴，高耸孤立的山丘，陡坡，陡坎，河岸和 边坡的边缘，平面分布上成因、岩性、状态明显 不均匀的土层（含故河道、疏松的断层破碎带、 暗埋的塘浜沟谷和半填半挖地基），高含水量的 可塑黄土，地表存在结构性裂缝等。
对不利地段，应提出避开要求；当无法避开时，
应采取有效措施。
4.1.2 选择有利于抗震的场地
有利地段：一般是指位于开阔平坦地带的坚硬场 地土或密实均匀中硬场地土。
在选择高层建筑的场地时，应尽量建在基岩或薄 土层上，或应建在具有较大“平均剪切波速”的 坚硬场地土上，以减少输入建筑物的地震能量， 从根本上减轻地震对建筑物的破坏作用。
地基和基础设计应符合下列要求：
马那瓜美洲银行大厦 马那瓜中央银行大厦
马那瓜 中央银行大厦
结构是均匀对称的，基本的抗侧力体系包 括4个L形的桶体，对称地由连梁连接起来，
美洲 这些连梁在地震时遭到剪切破坏，是整个结 银行 构能观察到的主要破坏。
分析表明：1.对称的结构布置及相对刚强的 联肢墙，有效地限制了侧向位移，并防止了 明显的扭转效应；2.避免了长跨度楼板和砌 体填充墙的非结构构件的损坏；3.当连梁剪 切破坏后，结构体系的位移虽有明显增加， 但由于抗震墙提供了较大的侧向刚度，位移 量得到控制。
规则对高层建筑尤为重要。
➢ 规范3.4.1建筑设计应根据抗震概念设计的要求明 确建筑形体的规则性。不规则的建筑应按规定采 取加强措施；特别不规则的建筑应进行专门研究 和论证，采取特别的加强措施；严重不规则的建 筑不应采用。
注：形体指建筑平面形状和立面、竖向剖面的变化。
➢ 规范3.4.2建筑设计应重视其平面、立面和竖向剖 面的规则性对抗震性能及经济合理性的影响，宜 择优选用规则的形体，其抗侧力构件的平面布置 宜规则对称、侧向刚度沿竖向宜均匀变化、竖向 抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐 渐减小、避免侧向刚度和承载力突变。
➢ 抗震概念设计：基于震害经验建立的抗震基本原 则和思想。包括工程结构的总体布置和细部构造 。
➢ 概念设计的基本内容：建筑场地选择；建筑选型 与结构布置；设置多道抗震防线；刚度、承载力 和延性的匹配；结构整体性的确保；非结构部件 处理。
4.1 场地选择
场地选择的原则
挑选对建筑抗震有利的地段，对不利地段，应提 出避开要求；当无法避开时应采取有效的措施。 对危险地段，严禁建造甲、乙类的建筑，不应建 造丙类的建筑。
平面不规则类型
定义
扭转不规则 凹凸不规则
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
结构平面凹进的一侧尺寸，大于相应投影方向总尺寸的30%
楼板局部不连续
1）平面不规则 4个楼梯间偏置塔楼西端，西端有填充墙。 4层以上的楼板仅为5cm厚，搁置在高45cm长14m小梁上。
2）竖向不规则 塔楼上部（4层楼面以上），北、东、西三面布置了密集的小柱子，共64根，支承在4层楼板水平处 的过渡大梁上，大梁又支承在其下面的10根1m× 1.55m的柱子上（间距9.4m）。上下两部分严重不 均匀，不连续。