4建筑结构抗震概念设计2013讲解材料.ppt

4.3.1 结构选型——续 建筑结构类型，依其抗震性能优劣而排列的顺序是： ①钢结构； ②型钢混凝土结构； ③混凝土—钢混合结构； ④现浇钢筋混凝土结构； ⑤预应力混凝土结构； ⑥装配式钢筋混凝土结构； ⑦配筋砌体结构； ⑧砌体结构等。 4.3.1 结构选型——续 2、抗震结构体系的确定 抗震结构体系是抗震设计应考虑的关键问题，结构方案的选取是否合理，对安全性和经济性起决定性作用。 《抗震规范》关于抗震结构体系，有下列要求： ① 应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径； ② 宜有多道抗震防线，应避免因部分结构或构件破坏而导致整个体系丧失抗震能力或对重力的承载能力； ③ 应具备必要的强度，良好的变形能力和耗能能力； ④ 宜具有合理的刚度和强度分布，避免因局部削弱或突变形成薄弱部位，产生过大的应力集中或塑性变形集中；对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高抗震能力。 4.3.1 结构选型——续 3. 在设计房屋之前，一般应首先了解场地和地基及其卓越周期，调整结构刚度，避开共振周期。 4. 选择结构体系时，要注意选择合理的基础形式。 对于软弱地基宜选用桩基、筏片基础或箱形基础。 岩层高低起伏不均匀或有液化土层时最好采用桩基等。 4.3.2 结构布置的一般原则 1、平面布置力求对称（质量、刚度、强度） 对称结构在地面平动作用下，水平地震力按构件刚度分配，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，远离刚心的刚度较小构件 ，由于侧移量很大，所分担的水平地震剪力也显著增大，甚至导致整个结构因一侧构件失效而倒塌。 4.3.2 结构布置的一般原则——续 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15层高的中央银行大厦，平面不规则，4个楼梯间偏置塔楼西端，西端有填充墙，破坏严重，震后拆除；另一幢为18层高的美洲银行大厦，结构是均匀对称的，基本的抗侧力体系包括4个L形的筒体，对称地由连梁连接起来，轻微损坏，稍加修理便恢复使用。当地地震烈度估计为8度。 4.3.2 结构布置的一般原则——续 当建筑层数很多时，上面各层偏心引起的扭转效应对下层的积累，对下面几层更不利。所以，进行结构布置时，除了要求各向对称外，还希望能具有较大的抗扭刚度。因此，下图 （a）、（b）所示的抗震墙沿房屋周边布置的方案，就优于（c）、（d）所示在房屋内部布置的方案。 4.3.2 结构布置的一般原则——续 2、竖向布置力求均匀 结构竖向布置的关键在于：尽可能使其竖向刚度、强度变化均匀，避免出现薄弱层，并应尽可能降低房屋的重心。 注意上刚下柔的结构的处理 由于商业的需要，结构底部几层往往需要设置大空间，上部各层为全墙体系或框架——抗震墙体系，而底层或底部两三层则为框架体系，整个结构属“框托墙”体系。这便是工程上称之为“框支剪力墙”或“底部框架”的结构。这种体系很不利于抗震，应保证下部结构的抗侧刚度不能小于上部抗侧刚度的一定比例。 4.3.2 结构布置的一般原则——续 同一楼层的框架柱，应该具有大致相同的刚度、强度和延性，否则，地震时很容易因受力大小悬殊而被各个击破。 在采用纯框架结构的高层建筑中，如果将楼梯踏步斜梁和平台梁直接与框架柱相连，就会使该柱变成短柱，地震时容易发生剪切破坏，应予避免或采取相关措施。 4.4 多道抗震防线4.4.1 多道抗震防线的必要性 1、多道抗震防线的定义 ①一个抗震结构体系，应由若干个延性较好的分体系组成，并由延性较好的结构构件连接起来协同工作，即分体系间的连接部件应有适当强度、较好延性和稳定的滞回性能。 框架－抗震墙体系：由延性框架 和抗震墙两个系统组成； 双肢或多肢抗震墙体系：由若干 个单肢墙分系统组成； 框架体系：框架梁和框架柱； 4.4.1 多道抗震防线的必要性——续 抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部赘余度（相当于超静定次数，利用塑性变形的前提），有意识地建立起一系列分布的屈服区（塑性铰区），以使结构能够吸收和耗散大量的地震能量，一旦破坏也易于修复。 带赘余杆件的耗能结构 (a)双肢墙；(b)墙和框架；(c)并列斜撑；(d)芯筒和框架柱 4.4.1 多道抗震防线的必要性——续 2、多道抗震防线的必要性： 多道抗震防线对抗震结构是必要的。强烈地震往往有一定的持续时间（几秒～几十秒），并且往往伴随多次余震，结构在首次破坏后再遭余震，将会引起损伤累积，当第一道防线的抗侧力构件在强烈地震袭击下遭到破坏后，后备的第二道至第三道防线的抗侧力构件立即接