3.高层建筑结构荷载作用与结构设计原则讲解.ppt

3.7 抗震设计的一般原则 放大器：把基岩的加速度放大，表土越深，土质越差，放大作用越显著，对建筑物产生的震害越大； 滤波器：把场地土自振周期一致的地震波得到放大，不一致的成分衰减，使地震波的主频率与场地卓越周期的频率一致。 这样，当建筑物的自振周期与场地卓越周期一致或接近时，由于共振而使震害更加严重。 例：1985.9墨西哥地震，出于墨西哥城表土冲积层很厚，地震波主要周期为2s，因而10～15层的建筑物破坏特别严重。 3.7 抗震设计的一般原则 （2）地震地面运动特点 地震是非常复杂的三维振动，不仅平面上x、y向同时进行双向振动，而且还有显著的竖向振动。 仅就平面振动而言，也极为不规则的。 竖向振动对高层建筑中悬挑结构和大跨度楼盖和屋盖，都有显著的影响。 《抗震规范》进行设计时，只对建筑物平面的两个主轴方向分别进行验算，不考虑双向地震力同时作用。 3.7 抗震设计的一般原则 （3）地震对建筑物作用的特点 地震对建筑物作用的显著特点：与建筑物本身、场地上的动力特性有关；不同周期的建筑物，其地震反应是不同的 与风荷载作用时间(几十分钟到几个小时)相比：地震作用的时间是十分短的，一次往往只经历短短的几十秒钟，其中强烈振动仅仅几秒钟。但地震时间越长，破坏越严重。 （4）地震作用强度的衡量标志 标志：地震最大加速度，即在地震过程中建筑物基础输入的最大加速度amax。 单位：g（9.81m/s2)或gaI(1gal＝10mm/s2)：1g＝981gal。 7度相当于最大加速度为0.1g （ 100ga1 ），8度相当于0.2g l（200ga），9度相当于0.4g （ 400gal ）。 3.7 抗震设计的一般原则 地震作用是一种惯性力，使建筑物产生内力与位移。地震作用的大小与建筑物的质量和刚度有关： 1）在同等的烈度和场地条件下，建筑物的自重越大，受到的地震作用也越大，因此，减轻结构自重，不仅可以节省建筑材料，而且有利于抗震；（台湾101大楼） 2）结构刚度越大，周期越短，受到地震作用也越大， 因此，建筑物的刚度不宜过大。在满足允许位移的前提下，可以适当调整建筑物的刚度，延长建筑物的周期，降低地震作用。 3.7 抗震设计的一般原则 地震的作用是非常复杂的，影响因素很多，因而有很大的不确定性。 因此，《抗震规范》给出的加速度反应谱曲线是很多个互不相同的地震真实反应谱的平均值曲线。 3.7 抗震设计的一般原则 3.7.2 结构的抗震性能 （1）构件的抗震性能 构件的变形性能：弹性、弹塑性和塑性 3.7 抗震设计的一般原则 构件主要以塑性变形来吸收地震能量的。 延性比——反应构件的塑性变形的指标，一般是构件破坏时的变形△v与屈服时的变形△y的比值，即： 通常为保证构件有良好的抗震性能，一般要求μ＞3。 构件的延性：依靠合理的截面尺寸、适宜的配筋和充分的构造措施来保证。 3.7 抗震设计的一般原则 （2）整体结构的抗震性能 结构整体抗震性能取决于： ①各构件的强度和变形性能； ②构件之间的连接构造； ③结构的稳定性； ④结构的整体性及空间工作能力； ⑥能有多道抗震设防系统； ⑦非主要构件的抗震能力。 3.7 抗震设计的一般原则 3.7.3 合理选择结构的刚度 采用刚性结构还是柔性结构的问题，历来争论很多。 历次地震震害的情况表明，采用何种结构要考虑所用的结构体系和材料，更要考虑场地上的卓越周期，避免发生共振。 例如：唐山地震中 1）天津地区：4～5层混合结构住宅震害很轻微，而6～l0层框架结构破坏却相当严重； 2）塘沽地区（海边的沉积土层上）：却正好相反 经验表明：1）钢筋混凝土结构的截面大、刚性大、延性较小，比较适宜于采用刚性结构以提高抗震能力； 2）钢结构则相反，比较适合于做成柔性结构。 3.7 抗震设计的一般原则 3.7.4 唐山地震中高层建筑的震害 3.7.5 抗震设计的基本原则 （1）抗震设计的基本要求 （2）抗震设防目标 三水准：“小震不坏，中震可修，大震不倒” 3.7 抗震设计的一般原则 （3）两阶段设计方法 第一阶段设计 对绝大多数建筑结构、应满足第一、二水准的设计要求，即按照第一水准(多运地震)的地震动参数进行地震作用计算、结构分析和构件内力计算，按规范进行截面设计，然后来取相应的构造措施，达到“小震不坏，中震可修”的要求。 第二阶段设计 对特别重要