结构概念设计二.docx

结构概念设计（二）设计对策工程场址的合理选择（建筑震害与设计对策P40）选场址时应该进行详细勘察，搞清地形、地质情况，挑选对建筑抗震有利的地段，尽可能避开对建筑抗震不利的地段，任何情况下均不设在抗震危险地段上，建造可能引起人员伤亡或较大经济损失的建筑物。抗震规范第3.3.1条（强条）明确规定：选择建筑场地时，应根据工程需要，掌握地震活动情况、工程地质和地震地质的有关资料，对抗震有利、不利和危险地段作出综合评价。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。对危险地段，严禁建造甲、乙类的建筑，不应建造丙类的建筑。对抗震有利、不利和危险地段的评价与划分，第4.1.1条给出明确标准。选场地把握以下原则：1选择有利地段，第4.1.1条：有利地段主要指稳定的基岩，坚硬土，开阔、平坦、密实、均匀的中硬土等。2避开危险地段，第4.1.1条：危险地段指地震时可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等以及发震断裂带上可能发生地表错位的部位。断裂及其工程影响。发震断裂：具有一定程度的地震活动性，其断裂属于抗震设防所应考虑地震的地层断裂。全新世活动断裂中近期（500年内）发生过震级M≥5级地震的断裂，可定义为发震断裂。地陷：地下煤矿的大面积采空区，特别是废弃的浅层矿区，地下坑道的支护，或被拆除，或年久损坏，地震时的坑道坍塌可能导致大面积地陷，引起上部建筑毁坏，也应视为抗震危险地段，不得在其上建房。3慎重对待不利地段，第4.1.1条：就地形而言，条状突出的山嘴、高耸孤立的山丘、山梁的顶部、高差较大的台地边缘、非岩质的陡坡、河岸和边坡边缘。就场地土而言，一般是指软弱土、易液化土、改河道、疏松的断层破碎带、暗埋的塘滨沟谷和半填半挖地基等平面分布上成因，岩性（组成不同地形的物质），状态明显不均匀的土层。设计对策：局部突出的地形、不同地震影响系数的放大系数及3.3.5条；场地土质相关不利地段对策3.3.4条。建筑和结构布置原则一栋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，就从根本上保证房屋具有良好的耐震性能。反之，建筑布局奇特、复杂，结构布置存在薄弱环节，即使进行精心的地震反应分析，在构造上采取补强措施，也不一定能达到减轻震害的预期目的。国内外历次地震建筑震害表明：凡是房屋体形不规则，平面上凸出凹进，立面上高低错落，破坏程度均比较严重；房屋体型简单震害都比较轻。美国调查发现：布置不规则、结构传力途径不规则是结构在强震中破坏的主要原因。因此，对于建筑师和结构工程师来说，在抗震设防区进行建筑工程设计时应优先采用简单、均匀、规则、对称的建筑结构方案。建筑不规则布置造成的震害平面形状从有利于建筑抗震的角度出发，地震区的房屋平面形状以方形、矩形、圆形为好，正六边形、八边形、椭圆形、扇形次之，L形、T形、十字形、U形、H形、Y形平面较差。85年9月墨西哥地震后对地震房屋破坏原因统计分析表明：拐角形建筑的破坏达到42%，明显高于其它形状的房屋。竖向体型竖向体型变化要均匀，宜优先采用矩形、梯形、三角形均匀变化的几何形状，尽量避免过大的外挑和内收。主要是因为立面形状的突然变化，必然带来质量和抗推刚度（侧移刚度）的剧烈变化。地震时，该突变部位会因剧烈振动或塑性变形集中效应而加重破坏。85年9月墨西哥地震，一些大底盘高层建筑由于低层裙房与高层主楼相连，没有设缝，体型突变引起刚度突变，使主楼底部接近裙房屋面的楼层变成相对柔软的楼层，地震时因塑性变形集中效应而产生过大层间侧移，导致严重破坏。房屋高度与高宽比一般来说，房屋愈高，所受到的地震力和倾覆力矩愈大，破坏的可能性愈大。房屋高宽比是一个比房屋高度更需慎重考虑的问题。高宽比越大，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中和基础中所引起的压力和拉力比较难于处理。1967年委内瑞拉的加拉加斯地震曾发生由于倾覆力矩引起破坏的震例。一幢十一层旅馆底部3层为框架，上部为剪力墙结构；底3层柱由于倾覆力矩引起的巨大压力使轴压比达到很大数值，延性降低，柱头均发生剪切破坏。85年墨西哥地震，一幢9层砼结构因地震时产生倾覆力矩使整幢房屋倾倒，埋深2.5m的箱形基础翻转了45°。相邻建筑国内外历次地震中，曾一再发生相邻建筑碰撞的事例，主要是相邻建筑之间缝隙偏小。结构不合理布置造成的震害对称结构在地面平动作用下，一般仅发生平移振动，各构件的侧移分量相等，水平地震力按刚度分配，因而各构件受力比较均匀。而非对称结构，由于刚心偏在一边，质心与刚心不重合，即使在地面平动作用下也会激起扭转振动，其结果是远离刚心的刚度较小的构件由于侧移量加大很多，所分担的水平地震剪力也显著增大，很容易因超出允许抗力和变形极限而发生严重破坏。实例见P48.因此，结构平面布置时，应特别注意有很