第四章 建筑抗震概念设计

结构竖向收进和外挑示意
4.2 概念设计的主要内容
4.建筑平立面 ◆建筑立面
竖向不规则的类型
4.2 概念设计的主要内容
4.建筑平立面 ◆平面和立面不规则《抗规》定义共6项 ◆不规则程度判断
● 不规则：超过1项或多项。
● 特别不规则：多项超过或一项超过较多，具有
明显抗震薄弱部位，将会引起不良后果。 ● 严重不规则：体型复杂，多项超过或一项大大 超过，具有严重抗震薄弱部位，将会导致严重 后果。
未加强结构显露破坏痕迹
未加强结构坍塌
4.2 概念设计的主要内容
5.结构方案设计 ◆延性设计 ⅰ.混凝土结构尽量避免剪切破坏先于弯曲 破坏； ⅱ.对变形集中的薄弱部位应增大延性； ⅲ.要按合理的机制来获得延性。 ◆正确匹配结构刚度、承载力和延性
4.2 概念设计的主要内容
5.结构方案设计 ◆多道抗震防线的必要性 ⅰ.多道抗震防线
4.建筑平立面 ◆建筑平面
宜规则、对称，质量和刚度变化均匀，尽量避 免错层，不应采用严重不规则的平面。
非常规则或规则的平面
比较规则平面 A级高层平面形状尺寸限值
4.2 概念设计的主要内容
4.建筑平立面 ◆建筑平面
平面不规则的类型
4.2 概念设计的主要内容
4.建筑平立Байду номын сангаас ◆建筑立面
当收进H1 H 0.2时，要求 B1 B 0.75 当外挑时，要求B B1 0.9，且a 4m
4.2 概念设计的主要内容
4.建筑平立面 ◆防震缝设置 ⅱ最小缝宽 ■混凝土结构
框架-剪力墙—可按框架的70％采用, 并不宜小于 70mm。 剪力墙—可按框架的50％采用，并不宜小于70mm。
■钢结构
不小于相应砼结构的1.5倍。
4.2 概念设计的主要内容
3.建筑平立面 ◆防震缝设置 ⅱ最小缝宽 ■砌体类结构
4.3 概念设计案例
上海中心大夏
5400
3700
由美国Gensler公司与同济大学建筑设计研究院 联合设计,地上124层，地下5层，结构高度565.6米， 底部外圈直径83m,高宽比6.81，巨型框架-核心筒伸臂桁架抗侧力结构体系,为钢-混凝土混合结构。 2014年竣工。
4.3 概念设计案例
阿联酋迪拜塔
4.2 概念设计的主要内容
4.建筑平立面 ◆结论：不规则结构、尤其是严重不规则结构的弹
塑性地震反应比规则结构的弹塑性地震反应复杂 得多，计算结果的可靠程度也远比规则结构计算 结果的可靠程度低。 ◆《抗规》（强条）：严重不规则不应采用。 ◆工程观点：在现代技术条件下，没有什么结构不 能实现，关键是有无必要为此付出代价。 ◆办法：消除严重薄弱部位及薄弱构件。一般采用 弹塑性分析，发现薄弱部分或薄弱构件对症下药， 对重要的结构或构件还应进行试验研究。
2010年竣工，混合结构，高828m，地上162层， 地下2层。
教学要求
1.理解“概念设计”、“计算设计”及相互关系 2.进一步理解场地选择、建筑平立面设计、结构体 系与布置对抗震性能的重大影响 3.理解多道抗震防线的必要性
作业
1.思考题4.1～4.9 2.应用概念设计的知识，以小论文形式（1500字左 右，题目自拟字数不超过22字，摘要300字左右，关 键词3～5个，论文由前言、正文和结语三部分构成， 最后列出参考文献）对“新型框-剪结构在地震作用 下的性能研究”一文写出评述。助教对论文质量除 给出分数外，还需写出简短评语。
ⅰ.主体结构要尽量规则和体系明确，质心与刚心尽 量重合，质量与刚度分布尽量均匀合理不突变； ⅱ.尽量作到受力明确、传力直接和有良好的空间工 作性能； ⅲ.强调整体性和连续性。
4.2 概念设计的主要内容
5.结构方案设计 ◆抗地震倒塌能力概念设计 ⅰ.鲁棒性 ⅱ.整体稳定性 ⅲ.整体牢固性
简易振动台对比试验
4.2 概念设计的主要内容
4.建筑平立面 ◆防震缝设置
4.2 概念设计的主要内容
4.建筑平立面 ◆防震缝设置 ⅰ原则
简单规则平面结构不设防震缝，复杂不规则平 面结构宜采用防震缝将上部结构分成两个或两个以 上的简单规则结构单元。
ⅱ最小缝宽 ■混凝土结构
框架—高度不超过15m的部分，可取70mm；超过15m 的部分，6度、7度、8度和9度相应每增加高 度5m、4m、3m和2m，宜加宽20mm。
4.3 概念设计案例
芝加哥西尔斯大厦
建于1974 年,高442m, 地上110层, 地下3层, SOM-坎恩设 计，高宽比 6.44，束筒 结构。
4.3 概念设计案例
芝加哥西尔斯大厦
4.3 概念设计案例
4.3 概念设计案例
马那瓜美洲银行大楼
林同炎设计于 1963年，高61m，地 上18层，地下2层。 1972年12月23日6.5 级强烈地震后所摄。
A级高层建筑的最大适用高宽比
4.2 概念设计的主要内容
3.结构高度及高宽比限值 ◆混凝土结构高宽比限值
B级高层建筑的最大适用高宽比
4.2 概念设计的主要内容
3.结构高度及高宽比限值 ◆钢结构高度限值
钢结构房屋适用的最大高度（m）
◆钢结构高宽比限值 钢结构房屋适用的最大高宽比
4.2 概念设计的主要内容
■抗震结构应由若干个延性较好的分体系并通过延
性构件连接而成； ■结构应有尽可能多的超静定次数，并分批预设若 干屈服区，起到吸收和耗散地震能的作用； ■当预设的屈服区或分体系退出工作后，应依次有 后序分体系继续耗散地震能，直至地震停止，结 构不倒塌。
4.2 概念设计的主要内容
5.结构方案设计 ◆多道抗震防线的必要性 ⅱ.目的意义或必要性
第十条 专项审查的内容主要包括： (一)建筑抗震设防依据； (二)场地勘察成果； (三)地基和基础的设计方案； (四)建筑结构的抗震概念设计和性能目标； (五)总体计算和关键部位计算的工程判断； (六)薄弱部位的抗震措施； (七)可能存在的其他问题。
某300m超限高层结构抗震专项审查报告目录
4.2 概念设计的主要内容
4600
2400
22680
4.3 概念设计案例
马那瓜美洲银行大楼
一般连梁变形图
一般连梁裂缝图
第一道防线
4.3 概念设计案例
马那瓜美洲银行大楼
V.Bertero震后动力分析
4.3 概念设计案例
台北101大厦
李祖原建筑师事务所设计， 巨型框架 核心筒体系， 1998 年动工， 2005 年竣工，主 体高 448m ，总高 508m ，高宽比 7.2 地下 5 、主 体91层、屋顶10层，8度设防，T=7.02s。
3.结构高度及高宽比限值 ◆砌体类结构高度限值
房屋的层数和总高度限值（m）
4.2 概念设计的主要内容
3.结构高度及高宽比限值 ◆砌体类结构高宽比限值
房屋最大高宽比
4.2 概念设计的主要内容
3.结构高度及高宽比限值 ◆超限审查
建设部文件 超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点 建质【2010】109号
砌体及底框房屋—缝宽50～100mm 配筋砌块砌体—当H≤20m时,70mm；当H>20m 时，6、7、8度相应每增加6m、 5m、4m，宜加宽20mm。
4.2 概念设计的主要内容
5.结构方案设计
抗震结构常规体系 ◆合理选型 隔震及耗能减震结构
正确处理抗震性能与经济性的关系。
◆合理设计平立面
■适于承受持续地震冲击； ■可克服类共振； ■耗能减震防倒塌。
◆非结构构件与主体结构的连结 ⅰ.填充墙与主体结构的连接 ⅱ.外墙板与主体结构的连接
填充墙使梁脆性破坏
填充墙使柱脆性破坏
2008年汶川大地震完好的框架间隔墙
蒸压加气混凝土墙板外墙
蒸压加气混凝土墙板外墙连接构造
蒸压加气混凝土墙板内墙连接构造
傅昶彬课件系列—建筑抗震和抗风
第四章 建筑抗震概念设计
主要内容
◆概念设计与计算设计的关系
◆概念设计的主要内容和原则
四川大学建环学院 2017.2
4.1 概念设计与数值设计的关系
1.概念设计（Conceptual Design）
根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计 原则和设计思想，进行建筑和结构总体布置并确定 细部构造的过程。
2.计算设计（Numerical Design）
依据一定的结构简化模型而进行的抗震数值 分析。
3.概念设计与计算设计的关系
概念设计决定结构抗震的主要性能。计算设 计以概念设计为前提，是对概念设计的补充和完善， 但计算设计又能反作用于概念设计。
4.2 概念设计的主要内容
1.场地选择
①选择有利场地 ②避免不利场地 ③不得在危险场地
2.地基基础
①同一结构单元不宜采用不同的持力层和不 同的基础形式 ②基础形式与埋深对抗震性能的影响 ③基础整体性要求
4.2 概念设计的主要内容
3.结构高度及高宽比限值
一般而言，房屋越高所受到的地震作用和倾覆 力矩越大，虽说“房屋越高越危险”过于绝对，但 从技术经济方面考虑，各种结构体系应有最佳的适 用高度。 高宽比宏观反映了结构抗侧移和抗倾覆稳定的 能力，其限值比高度限值对结构的抗震性能影响更 大。 目前，《高规》将高层的高度和高宽比限值分 为A、B两级，A级为常用，规定较严，B级要求采 取更严的计算和构造措施。
4.2 概念设计的主要内容
3.结构高度及高宽比限值 ◆混凝土结构高度限值
A级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度（m)
4.2 概念设计的主要内容
3.结构高度及高宽比限值 ◆混凝土结构高度限值
B级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度（m)
4.2 概念设计的主要内容
3.结构高度及高宽比限值 ◆混凝土结构高宽比限值