【土木建筑】02建筑抗震概念设计

1、1.1第第2章章 建筑抗震概念设计建筑抗震概念设计1.1第2章 建筑抗震概念设计建筑抗震概念设计1.2第第2章章 建筑抗震概念设计建筑抗震概念设计1.2 教学提示教学提示：地震及其影响有其不确定性，结构计算也有其不准确性。建：地震及其影响有其不确定性，结构计算也有其不准确性。建筑结构的抗震问题不可能完全依赖筑结构的抗震问题不可能完全依赖“计算设计计算设计”，而必须强调，而必须强调“概念设概念设计计”。 教学要求教学要求：本章让学生了解建筑抗震设计的主要概念，包括场地选择、：本章让学生了解建筑抗震设计的主要概念，包括场地选择、建筑平立面的确定、结构及体系等。建筑平立面的确定、结构及体系等。1.3

2、第第2章章 建筑抗震概念设计建筑抗震概念设计1.3 地震是一种随机振动，以现有的科技水平，难以预估实际地震的发生时间、空地震是一种随机振动，以现有的科技水平，难以预估实际地震的发生时间、空间和强度。抗震设防的依据是一个地区的设防烈度，而由于统计分析的历史地震资间和强度。抗震设防的依据是一个地区的设防烈度，而由于统计分析的历史地震资料数量有限，以及地震地质背景不够清楚，在一个地区发生超过设防烈度的地震是料数量有限，以及地震地质背景不够清楚，在一个地区发生超过设防烈度的地震是完全可能的。同一个建筑场地的地面运动的性质，随着震源机制、震级大小、震中完全可能的。同一个建筑场地的地面运动的性质，随着震源

3、机制、震级大小、震中距和传播路径中土层性质的不同，也不是恒定不变的；不同性质的地面运动对建筑距和传播路径中土层性质的不同，也不是恒定不变的；不同性质的地面运动对建筑物的破坏作用也不同。因此，地震及其影响有其不确定性。在结构分析方面，由于物的破坏作用也不同。因此，地震及其影响有其不确定性。在结构分析方面，由于不可能完全、充分考虑结构的空间作用、结构材料的性质、特别是结构进入弹塑性不可能完全、充分考虑结构的空间作用、结构材料的性质、特别是结构进入弹塑性以后材料的非弹性性质、阻尼变化等因素，结构计算也有其不准确性。所以，建筑以后材料的非弹性性质、阻尼变化等因素，结构计算也有其不准确性。所以，建筑结构

4、的抗震问题不可能完全依赖结构的抗震问题不可能完全依赖“计算设计计算设计”而必须强调而必须强调“概念设计概念设计”。所谓建筑。所谓建筑抗震概念设计抗震概念设计(seismic concept design of buildings)(seismic concept design of buildings)，是指根据地震灾害和工程，是指根据地震灾害和工程经验等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经验等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。概念设计的依据是震害和工程经验所形成的基本设计原则和思想，设计内的过程。概念设计的依据是震害和工

5、程经验所形成的基本设计原则和思想，设计内容包括建筑体形、结构体系布置和抗震构造设计等，也就是除了容包括建筑体形、结构体系布置和抗震构造设计等，也就是除了“计算设计计算设计”以外以外的所有抗震设计内容均属于的所有抗震设计内容均属于“概念设计概念设计”的范畴。的范畴。 概念设计强调根据抗震设计的基本原则，在建筑场地选择、建筑体形概念设计强调根据抗震设计的基本原则，在建筑场地选择、建筑体形( (平、立平、立面面) )、结构体系、刚度分布、构件延性等方面综合考虑，在总体上消除建筑中的薄弱、结构体系、刚度分布、构件延性等方面综合考虑，在总体上消除建筑中的薄弱环节，再加上必要的计算和抗震构造措施，使得所设

6、计出的建筑具有良好的抗震性环节，再加上必要的计算和抗震构造措施，使得所设计出的建筑具有良好的抗震性能。能。1.4第第2章章 建筑抗震概念设计建筑抗震概念设计1.4 2.1 场地的选择场地的选择 2.2 建筑和结构的规则性建筑和结构的规则性 2.3 抗震结构体系抗震结构体系 2.4 非结构构件非结构构件 2.5 结构材料与施工结构材料与施工 2.6 习习 题题本章内容本章内容1.5第第2章章 建筑抗震概念设计建筑抗震概念设计1.52.1 场地的选择场地的选择 地震灾害表明，建筑的破坏，不仅与建筑本身的抗震性能有关，还与地震灾害表明，建筑的破坏，不仅与建筑本身的抗震性能有关，还与建筑物所在场地条件

7、有关。最直观的经验是，每次地震后震害往往有高烈建筑物所在场地条件有关。最直观的经验是，每次地震后震害往往有高烈度地震区出现低烈度震害异常区，而低烈度地震区出现高烈度震害异常区。度地震区出现低烈度震害异常区，而低烈度地震区出现高烈度震害异常区。19671967年委内瑞拉加拉加斯地震，不同覆盖土厚度地区，不同高度的房屋倒年委内瑞拉加拉加斯地震，不同覆盖土厚度地区，不同高度的房屋倒塌率有很大差异；塌率有很大差异；19851985年墨西哥地震距离震中年墨西哥地震距离震中400400多千米的墨西哥城中房多千米的墨西哥城中房屋的破坏，比震中区的破坏更严重。如图屋的破坏，比震中区的破坏更严重。如图2.12.

8、1所示为唐山地震等烈度线，所示为唐山地震等烈度线，图中图中8 8度区中出现了度区中出现了7 7度和度和9 9度异常区。出现这种现象的原因，主要是与该度异常区。出现这种现象的原因，主要是与该区域的地形、工程地质和水文条件有关。区域的地形、工程地质和水文条件有关。 1.6第第2章章 建筑抗震概念设计建筑抗震概念设计1.62.1 场地的选择场地的选择 相应地，我们在选择建筑场地时，就应该根据工程需要，掌握地相应地，我们在选择建筑场地时，就应该根据工程需要，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

9、。对抗震有利的地段，指的是稳定基岩、坚硬危险地段作出综合评价。对抗震有利的地段，指的是稳定基岩、坚硬土，开阔、密实、均匀的中硬土等。对抗震不利的地段，为软弱土、土，开阔、密实、均匀的中硬土等。对抗震不利的地段，为软弱土、液化土，条状突出的山嘴、高耸孤立的山丘，非岩质的陡坡，河岸和液化土，条状突出的山嘴、高耸孤立的山丘，非岩质的陡坡，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边坡的边缘，平面分布上成因、岩性、状态明显不均匀的土层( (如故河如故河道、疏松的断层破碎带、暗埋的塘浜沟谷和半挖半填地基道、疏松的断层破碎带、暗埋的塘浜沟谷和半挖半填地基) )等。抗震危等。抗震危险地段，

10、是指地震时可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等及险地段，是指地震时可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等及发震断裂带上可能发生地表位错的部位。发震断裂带上可能发生地表位错的部位。1.7第第2章章 建筑抗震概念设计建筑抗震概念设计1.72.1 场地的选择场地的选择图图2.1 唐山地震等烈度线唐山地震等烈度线1.8第第2章章 建筑抗震概念设计建筑抗震概念设计1.8 一般认为，当局部地形一般认为，当局部地形( (如条状突出的山嘴、孤立的山丘如条状突出的山嘴、孤立的山丘等等) )高差大于高差大于30 m30 m50 m50 m时，位于高处的建筑的震害会加重。如时，位于高处的建筑的震害会加重。如1

11、9201920年海原地震中，位于渭河谷地的姚庄烈度为年海原地震中，位于渭河谷地的姚庄烈度为7 7度，而度，而2 km2 km以以外的牛家庄因处于高于百米的黄土梁上，烈度竟达到外的牛家庄因处于高于百米的黄土梁上，烈度竟达到9 9度；海城度；海城地震，在大石桥盘龙山高差地震，在大石桥盘龙山高差58 m58 m的两个测点上收到的强余震加速的两个测点上收到的强余震加速度记录表明，孤立突出地形上的地面最大加速度，比坡脚平地上度记录表明，孤立突出地形上的地面最大加速度，比坡脚平地上的加速度平均大的加速度平均大1.841.84倍。倍。 依据宏观震害调查的结果和对不同地形条件和岩土构成依据宏观震害调查的结果和

12、对不同地形条件和岩土构成的形体所进行的二维地震反应分析结果所反映的总趋势，大致可的形体所进行的二维地震反应分析结果所反映的总趋势，大致可以归纳为以下几点：以归纳为以下几点：高突地形距离基准面的高度愈大，高处的反应愈强烈；高突地形距离基准面的高度愈大，高处的反应愈强烈；离陡坎和边坡顶部边缘的距离愈大，反应相对减小；离陡坎和边坡顶部边缘的距离愈大，反应相对减小；从岩土构成方面看，在同样地形条件下，土质结构的反应比岩从岩土构成方面看，在同样地形条件下，土质结构的反应比岩 质结构大；质结构大；高突地形顶面愈开阔，远离边缘的中心部位的反应明显减小；高突地形顶面愈开阔，远离边缘的中心部位的反应明显减小；边

13、坡愈陡，其顶部的放大效应相应加大。边坡愈陡，其顶部的放大效应相应加大。2.1 场地的选择场地的选择1.9第第2章章 建筑抗震概念设计建筑抗震概念设计1.9基于以上变化趋势，以突出地形的高差基于以上变化趋势，以突出地形的高差h和与之相对应的平均坡降和与之相对应的平均坡降h/l，以及场址距突出地形边缘的相对距离，以及场址距突出地形边缘的相对距离l1与相对高度与相对高度h的比值的比值l1/h为参数，归纳出各种地形的地震力放大作用如下。为参数，归纳出各种地形的地震力放大作用如下。 (2-1)式中：式中： 局部突出地形顶部的地震影响系数的放大系数；局部突出地形顶部的地震影响系数的放大系数； 局部突出地形

14、地震动参数的增大幅度，按表局部突出地形地震动参数的增大幅度，按表2-1采用采用; 附加调整系数，与建筑场地离突出台地边缘的距离附加调整系数，与建筑场地离突出台地边缘的距离 l1与相对高差与相对高差h的比值有关。当的比值有关。当l1/h2.5时，时， 可取可取1.0；当；当2.5l1/h5时，时， 可取可取0.6；当；当l1/h5时，时， 可取可取0.3。l、l1均按均按距离场地的最近点考虑。距离场地的最近点考虑。2.1.1 地形的影响地形的影响1 2.1 场地的选择场地的选择1.10第第2章章 建筑抗震概念设计建筑抗震概念设计1.10突出地形的高度突出地形的高度( (h h ) )非岩质地层非

15、岩质地层h h5 555h h15151515h h2525h h2525岩质地层岩质地层h h20202020h h40404040h h6060h h6060局部突出台地边缘的局部突出台地边缘的侧向平均坡降侧向平均坡降( (h/lh/l) )h /lh /l 0.30.30 00.10.10.20.20.30.30.30.3h/l h/l 0.60.60.10.10.20.20.30.30.40.40.60.6h/l h/l 1.00.3bmaxb0.3bmaxb0.3bmaxb0.3bbmaxbmaxbmaxbmaxmax2.2.1 建筑平面规则性建筑平面规则性2.2 建筑和结构的规则性

16、建筑和结构的规则性 1.30第第2章章 建筑抗震概念设计建筑抗震概念设计1.30 楼板开洞口过大，与刚性楼盖楼板开洞口过大，与刚性楼盖的计算假定不符。若计算时不考的计算假定不符。若计算时不考虑楼盖本身平面内的变形，则开虑楼盖本身平面内的变形，则开洞的薄弱部位抗侧力构件的受力洞的薄弱部位抗侧力构件的受力计算值偏小，导致结构的不安全。计算值偏小，导致结构的不安全。错层部位的短柱、矮墙均属于不错层部位的短柱、矮墙均属于不利于抗震的构件，地震时很容易利于抗震的构件，地震时很容易发生较严重的破坏，而且同一楼发生较严重的破坏，而且同一楼层内竖向构件的侧向参差不齐，层内竖向构件的侧向参差不齐，地震剪力的分配

17、复杂变化，难以地震剪力的分配复杂变化，难以合理控制。这些都将引起抗震计合理控制。这些都将引起抗震计算结果的不可靠性，使得抗震设算结果的不可靠性，使得抗震设计复杂化，如图计复杂化，如图2.92.9所示。所示。bbb0.3aa=bl(b)(c)图图2.9 2.9 建筑结构平面的局部不连续示例建筑结构平面的局部不连续示例( (大开洞和错层大开洞和错层) )2.2 建筑和结构的规则性建筑和结构的规则性 1.31第第2章章 建筑抗震概念设计建筑抗震概念设计1.31 此外，平面的长宽比不宜过大，平面长度与宽度之比一般宜小此外，平面的长宽比不宜过大，平面长度与宽度之比一般宜小于于6 6，以避免两端相距太远振

18、动不同步，由于复杂的振动形态而使得，以避免两端相距太远振动不同步，由于复杂的振动形态而使得结构受到损坏。结构受到损坏。 由于建筑平面是在建筑方案设计阶段就已经确定了，因此为了使由于建筑平面是在建筑方案设计阶段就已经确定了，因此为了使得建筑有较好的抗震性能，结构工程师应在方案阶段密切与建筑师配得建筑有较好的抗震性能，结构工程师应在方案阶段密切与建筑师配合，适当调整建筑平面，也可能在满足使用功能和建筑艺术的前提下合，适当调整建筑平面，也可能在满足使用功能和建筑艺术的前提下，使结构布置更合理。如图，使结构布置更合理。如图2.102.10所示的平面，由于两端楼电梯井斜放所示的平面，由于两端楼电梯井斜放

19、，整个建筑物没有一个对称轴，如图，整个建筑物没有一个对称轴，如图2.10(a)2.10(a)所示；如果调整一端筒所示；如果调整一端筒的方向，则有一条对称轴，较为合理，如图的方向，则有一条对称轴，较为合理，如图2.10(b)2.10(b)所示；进一步调所示；进一步调整两个端筒的方向，则可得到双轴对称的平面布置，如图整两个端筒的方向，则可得到双轴对称的平面布置，如图2.10(c)2.10(c)所所示，更为理想。同理，如图示，更为理想。同理，如图2.112.11所示的鱼形平面的办公楼也可调整。所示的鱼形平面的办公楼也可调整。2.2 建筑和结构的规则性建筑和结构的规则性 1.32第第2章章 建筑抗震概

20、念设计建筑抗震概念设计1.32 图图2.10 平面布局的调整例一平面布局的调整例一 图图2.11 平面布局的调整例二平面布局的调整例二2.2 建筑和结构的规则性建筑和结构的规则性 1.33第第2章章 建筑抗震概念设计建筑抗震概念设计1.33 地震区建筑物的立面和竖地震区建筑物的立面和竖向剖面同样要求规则，外形几向剖面同样要求规则，外形几何尺寸和建筑的侧向刚度等沿何尺寸和建筑的侧向刚度等沿竖向变化均匀。建筑的立面外竖向变化均匀。建筑的立面外形最好采用矩形、梯形等均匀形最好采用矩形、梯形等均匀变化的几何形状，尽量避免出变化的几何形状，尽量避免出现过大的内收或外挑的立面，现过大的内收或外挑的立面，如

21、图如图2.122.12所示。因为立面形状所示。因为立面形状的突然变化，必然带来质量和的突然变化，必然带来质量和侧向刚度的剧烈变化，突变部侧向刚度的剧烈变化，突变部位就会塑性变形集中效应而加位就会塑性变形集中效应而加重破坏。重破坏。图图2.12 悬臂式建筑悬臂式建筑2.2 建筑和结构的规则性建筑和结构的规则性 1.34第第2章章 建筑抗震概念设计建筑抗震概念设计1.34 除了建筑立面外形几何尺寸的变化外，工程中经常会由于要求大的室除了建筑立面外形几何尺寸的变化外，工程中经常会由于要求大的室内空间、层高变化等建筑使用功能的要求，而出现取消部分抗震墙或结构内空间、层高变化等建筑使用功能的要求，而出现

22、取消部分抗震墙或结构柱的现象，这常出现在底部大空间剪力墙结构或框筒的下部大柱距楼层，柱的现象，这常出现在底部大空间剪力墙结构或框筒的下部大柱距楼层，或顶层设置空旷的大房间而取消部分抗震墙或内柱。这样，就会产生结构或顶层设置空旷的大房间而取消部分抗震墙或内柱。这样，就会产生结构在竖向的不规则。竖向的不规则的类型见表在竖向的不规则。竖向的不规则的类型见表2-52-5。 不规则的类型不规则的类型 定义定义侧向刚度不规则侧向刚度不规则该层的侧向刚度小于相邻上一层的该层的侧向刚度小于相邻上一层的70%，或小于其上相邻三个，或小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的楼层侧向刚度平均值的80%，除顶层外，局部收

23、进的水平向尺，除顶层外，局部收进的水平向尺寸大于相邻下一层的寸大于相邻下一层的25% 竖向抗侧力构件竖向抗侧力构件不连续不连续 竖向抗侧力构件竖向抗侧力构件 (柱、抗震墙、抗震支撑柱、抗震墙、抗震支撑)的内力由水平转换构的内力由水平转换构件件 (梁、桁架等梁、桁架等)向下传递向下传递 楼层承载力突变楼层承载力突变 抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的80% 表表2-5 竖向不规则类型竖向不规则类型 2.2.2 建筑竖向的规则性建筑竖向的规则性2.2 建筑和结构的规则性建筑和结构的规则性 1.35第第2章章 建筑抗震概念设计建筑抗震概念设计1.

24、35 侧向刚度不规则就是指侧向刚度沿竖向产生突变，包括侧向刚度不规则就是指侧向刚度沿竖向产生突变，包括几何尺寸突变，形成软弱层，地震下的弹性位移有集中现象几何尺寸突变，形成软弱层，地震下的弹性位移有集中现象，在大震下弹塑性位移更显著增大，如图，在大震下弹塑性位移更显著增大，如图2.132.13所示。这里，所示。这里，侧向刚度计算取楼层剪力除以层间位移。侧向刚度计算取楼层剪力除以层间位移。ui-i层层间位移层层间位移vi-i层剪力层剪力ki=viuiki+1ki图图2.13 沿竖向的侧向刚度不规则示例沿竖向的侧向刚度不规则示例(有软弱层有软弱层)2.2.2 建筑竖向的规则性建筑竖向的规则性2.2

25、 建筑和结构的规则性建筑和结构的规则性 1.36第第2章章 建筑抗震概念设计建筑抗震概念设计1.36 结构抽柱、抽梁、抗震墙不落地，竖向构件承担的地震作用不结构抽柱、抽梁、抗震墙不落地，竖向构件承担的地震作用不能直接传给基础，相当于结构坐落在软硬差异极大的地基上，一旦能直接传给基础，相当于结构坐落在软硬差异极大的地基上，一旦水平转换构件稍有破坏，则后果严重，如图水平转换构件稍有破坏，则后果严重，如图2.142.14所示。所示。楼层的水平承载力沿高度突变，形成薄弱层，地震中首先破坏，刚楼层的水平承载力沿高度突变，形成薄弱层，地震中首先破坏，刚度降低，变形增大并继续发展，产生明显的弹塑性变形集中，

26、一旦度降低，变形增大并继续发展，产生明显的弹塑性变形集中，一旦超过结构的所有的变形能力，则整个结构倒塌，如图超过结构的所有的变形能力，则整个结构倒塌，如图2.152.15所示。所示。图图2.14 竖向抗侧力构件不连续示例竖向抗侧力构件不连续示例 图图2.15 结构出现薄弱层结构出现薄弱层2.2 建筑和结构的规则性建筑和结构的规则性 1.37第第2章章 建筑抗震概念设计建筑抗震概念设计1.37 由于工程实际情况千变万化，在建筑设计中出现不规则的建由于工程实际情况千变万化，在建筑设计中出现不规则的建筑体系也是不可完全避免的，相应地，建筑和结构体系按不规则筑体系也是不可完全避免的，相应地，建筑和结构

27、体系按不规则的程度，分为不规则、特别不规则和严重不规则。不规则，指超的程度，分为不规则、特别不规则和严重不规则。不规则，指超过表过表2-32-3和表和表2-42-4一项及以上的不规则指标；特别不规则，指多项一项及以上的不规则指标；特别不规则，指多项超过表超过表2-32-3、表、表2-42-4的不规则指标或某项超过不规则指标较多；严的不规则指标或某项超过不规则指标较多；严重不规则，指体形复杂、多项不规则指标超过表重不规则，指体形复杂、多项不规则指标超过表2-32-3、表、表2-42-4的上的上限值或某一项大大超过规定值，具有严重的抗震薄弱环节，将会限值或某一项大大超过规定值，具有严重的抗震薄弱环

28、节，将会导致地震破坏的严重后果者。在地震区，建筑设计应符合抗震概导致地震破坏的严重后果者。在地震区，建筑设计应符合抗震概念设计的要求，不应采用严重不规则的设计方案。念设计的要求，不应采用严重不规则的设计方案。 在进行建筑的抗震设计时，对于不规则的建筑结构，应从结在进行建筑的抗震设计时，对于不规则的建筑结构，应从结构计算、内力调整、采取必要的加强措施等多方面加以仔细考构计算、内力调整、采取必要的加强措施等多方面加以仔细考虑，并对薄弱部位采取有效的抗震构造措施以保证建筑的整体抗虑，并对薄弱部位采取有效的抗震构造措施以保证建筑的整体抗震性能。震性能。2.2.3 不规则类型及处理方法不规则类型及处理方

29、法2.2 建筑和结构的规则性建筑和结构的规则性 1.38第第2章章 建筑抗震概念设计建筑抗震概念设计1.38 对于平面不规则而竖向规则的建筑结构，在结构计算时应采对于平面不规则而竖向规则的建筑结构，在结构计算时应采用空间结构计算模型；当属于扭转不规则时，计算时应计及扭转用空间结构计算模型；当属于扭转不规则时，计算时应计及扭转影响，且楼层竖向构件最大的弹性水平位移和层间位移分别不宜影响，且楼层竖向构件最大的弹性水平位移和层间位移分别不宜大于楼层两端弹性水平位移和层间位移平均值的大于楼层两端弹性水平位移和层间位移平均值的1.51.5倍；当属于凸倍；当属于凸凹不规则或楼板局部不连续时，应采用符合楼板

30、平面内实际刚度凹不规则或楼板局部不连续时，应采用符合楼板平面内实际刚度变化的计算模型而不能采用刚性楼板的计算假定，在建筑平面不变化的计算模型而不能采用刚性楼板的计算假定，在建筑平面不对称时结构计算中尚应计及扭转影响。对称时结构计算中尚应计及扭转影响。 对于平面规则而竖向不规则的建筑结构，在结构计算时同样对于平面规则而竖向不规则的建筑结构，在结构计算时同样应采用空间结构计算模型，其薄弱层的地震剪力应乘以应采用空间结构计算模型，其薄弱层的地震剪力应乘以1.151.15的增的增大系数，并应按大系数，并应按gb 50011gb 5001120012001建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范的有关规的有关规

31、定进行弹塑性变形分析。当竖向抗侧力构件不连续时，该构件传定进行弹塑性变形分析。当竖向抗侧力构件不连续时，该构件传递给水平转换构件的地震内力应乘以递给水平转换构件的地震内力应乘以1.251.251.51.5的增大系数；在楼的增大系数；在楼层承载力突变时，薄弱层抗侧力结构的受剪承载力不应小于相邻层承载力突变时，薄弱层抗侧力结构的受剪承载力不应小于相邻上一楼层的上一楼层的65%65%。 平面不规则且竖向不规则的建筑结构，应同时满足上述两种平面不规则且竖向不规则的建筑结构，应同时满足上述两种情况的要求。情况的要求。2.2 建筑和结构的规则性建筑和结构的规则性 1.39第第2章章 建筑抗震概念设计建筑抗

32、震概念设计1.39 合理地设置防震缝，可以将体形复杂的建筑物划分成合理地设置防震缝，可以将体形复杂的建筑物划分成“规则规则”的结的结构单元。如图构单元。如图2.162.16所示，通过防震缝将平面凸凹不规则的所示，通过防震缝将平面凸凹不规则的l l形建筑划分为形建筑划分为两个规则的矩形结构单元。设置防震缝，可以降低结构两个规则的矩形结构单元。设置防震缝，可以降低结构抗震设计的难度，提高各结构单元的抗震性能，但同抗震设计的难度，提高各结构单元的抗震性能，但同时也会带来许多新的问题。如由于缝的两侧均须设置时也会带来许多新的问题。如由于缝的两侧均须设置墙体或框架柱而使得结构复杂，特别会使基础处理较墙体

33、或框架柱而使得结构复杂，特别会使基础处理较为困难，并可能使得建筑使用不便，建筑立面处理困为困难，并可能使得建筑使用不便，建筑立面处理困难。更为突出问题的是：地震时缝两侧的结构进入弹难。更为突出问题的是：地震时缝两侧的结构进入弹塑性状态，位移急剧增大而发生相互碰撞，产生严重塑性状态，位移急剧增大而发生相互碰撞，产生严重的震害。的震害。19761976年的唐山地震中，京津塘地区设缝的高层建筑年的唐山地震中，京津塘地区设缝的高层建筑( (缝宽缝宽50 mm50 mm150 mm)150 mm)，除北京饭店东楼，除北京饭店东楼(18(18层，框架层，框架- -剪力墙结构，缝宽剪力墙结构，缝宽600 m

34、m)600 mm)外外，均发生程度不等的碰撞。轻者外装修、女儿墙、檐口损坏，重者主体，均发生程度不等的碰撞。轻者外装修、女儿墙、檐口损坏，重者主体结构破坏。结构破坏。19851985年墨西哥地震，由于地震而使顶部楼层破坏的震害相当年墨西哥地震，由于地震而使顶部楼层破坏的震害相当多。多。图图2.16 防震缝的设置防震缝的设置2.2 建筑和结构的规则性建筑和结构的规则性 1.40第第2章章 建筑抗震概念设计建筑抗震概念设计1.40 所以，体形复杂的建筑并不一概提倡设置防震缝。近年来的结构所以，体形复杂的建筑并不一概提倡设置防震缝。近年来的结构设计和施工的经验表明，建筑应当调整平面尺寸和结构布置，采

35、取构设计和施工的经验表明，建筑应当调整平面尺寸和结构布置，采取构造措施和施工措施，能不设缝就不设缝，能少设缝就少设缝；不设防造措施和施工措施，能不设缝就不设缝，能少设缝就少设缝；不设防震缝时，应按震缝时，应按2.2.32.2.3节中的要求进行抗震分析，并采取加强延性的构节中的要求进行抗震分析，并采取加强延性的构造措施。如果没有采取措施或必须设缝时，则必须保证有必要的缝宽造措施。如果没有采取措施或必须设缝时，则必须保证有必要的缝宽以防止震害。以防止震害。 在遇到下列情况时，还是应设置防震缝，将整个建筑划分为若干在遇到下列情况时，还是应设置防震缝，将整个建筑划分为若干个规则的独立结构单元。个规则的

36、独立结构单元。(1) (1) 平面形状属于表平面形状属于表2-42-4的不规则类型，或竖向属于表的不规则类型，或竖向属于表2-52-5的不规则的不规则 类型而又在计算和构造上采取有效措施时。类型而又在计算和构造上采取有效措施时。(2) (2) 房屋长度超过表房屋长度超过表2-6(a)2-6(a)及表及表2-6(b)2-6(b)中规定的伸缩缝最大间距，中规定的伸缩缝最大间距， 又没有条件采取特殊措施而必须设置伸缩缝时。又没有条件采取特殊措施而必须设置伸缩缝时。(3) (3) 地基土质不均匀或上部结构荷载相差较大，房屋各部分的预计沉地基土质不均匀或上部结构荷载相差较大，房屋各部分的预计沉降过大，必

37、须设置沉降缝时。降过大，必须设置沉降缝时。(4) (4) 房屋各部分的结构体系截然不同，质量或侧移刚度大小悬殊时。房屋各部分的结构体系截然不同，质量或侧移刚度大小悬殊时。2.2.4 防震缝的设置防震缝的设置2.2 建筑和结构的规则性建筑和结构的规则性 1.41第第2章章 建筑抗震概念设计建筑抗震概念设计1.41表表2-6(a) 钢筋混凝土结构伸缩缝最大间距钢筋混凝土结构伸缩缝最大间距 结结 构构 类类 别别室内或土中室内或土中露露 天天排架结构排架结构装配式装配式1001007070框架结构框架结构装配式装配式75755050现浇式现浇式55553535剪力墙结构剪力墙结构装配式装配式6565

38、4040现浇式现浇式45453030挡土墙、地下室墙壁等类结构挡土墙、地下室墙壁等类结构装配式装配式40403030现浇式现浇式30302020单位：单位：m2.2 建筑和结构的规则性建筑和结构的规则性 1.42第第2章章 建筑抗震概念设计建筑抗震概念设计1.42表表2-6(b) 砌体房屋伸缩缝的最大间距砌体房屋伸缩缝的最大间距屋屋 盖盖 或或 楼楼 盖盖 类类 别别间间 距距整体式或装配整体式整体式或装配整体式钢筋混凝钢筋混凝 土结构土结构有保温层或隔热层的屋盖、楼盖有保温层或隔热层的屋盖、楼盖5050无保温层或隔热层的屋盖无保温层或隔热层的屋盖4040装配式无檩体系装配式无檩体系钢筋混凝土

39、结构钢筋混凝土结构有保温层或隔热层的屋盖、楼盖有保温层或隔热层的屋盖、楼盖6060无保温层或隔热层的屋盖无保温层或隔热层的屋盖5050装配式有檩体系装配式有檩体系钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构有保温层或隔热层的屋盖有保温层或隔热层的屋盖7575无保温层或隔热层的屋盖无保温层或隔热层的屋盖6060瓦材屋盖、木屋盖或楼盖、轻钢屋盖瓦材屋盖、木屋盖或楼盖、轻钢屋盖100100单位：单位：m2.2 建筑和结构的规则性建筑和结构的规则性 1.43第第2章章 建筑抗震概念设计建筑抗震概念设计1.43在设置防震缝时，应满足在设置防震缝时，应满足gb 50011gb 5001120012001建筑抗震设计规范建

40、筑抗震设计规范中最小缝宽的要求。钢筋混凝土房屋的最小缝宽应满足下列要求。中最小缝宽的要求。钢筋混凝土房屋的最小缝宽应满足下列要求。(1) (1) 框架结构房屋的防震缝宽度，当高度不超过框架结构房屋的防震缝宽度，当高度不超过15 m15 m时可采用时可采用70 mm70 mm；超过超过15 m15 m时，时，6 6度、度、7 7度、度、8 8度和度和9 9度相应每增加高度度相应每增加高度5 m5 m、4 m4 m、3 m3 m和和2 2 m m，宜加宽，宜加宽20 mm20 mm。(2) (2) 框架框架- -抗震墙结构房屋的防震缝宽度可采用要求抗震墙结构房屋的防震缝宽度可采用要求(1)(1)项

41、规定数值的项规定数值的70%70%，抗震墙结构房屋的防震缝宽度可采用要求，抗震墙结构房屋的防震缝宽度可采用要求(1)(1)项规定数值的项规定数值的50%50%；且均不宜小于且均不宜小于70 mm70 mm。(3) (3) 防震缝两侧结构类型不同时，宜按需要较宽防震缝的结构类型和防震缝两侧结构类型不同时，宜按需要较宽防震缝的结构类型和较低房屋高度确定缝宽。较低房屋高度确定缝宽。2.2 建筑和结构的规则性建筑和结构的规则性 1.44第第2章章 建筑抗震概念设计建筑抗震概念设计1.44 多层砌体结构房屋有下列情况之一时宜设置防震缝，缝两侧均应设置多层砌体结构房屋有下列情况之一时宜设置防震缝，缝两侧均

42、应设置墙体，缝宽应根据烈度和房屋高度确定，可采用墙体，缝宽应根据烈度和房屋高度确定，可采用50 mm50 mm100 mm100 mm。(1) (1) 房屋立面高差在房屋立面高差在6 m6 m以上；以上；(2) (2) 房屋有错层，且楼板高差较大；房屋有错层，且楼板高差较大；(3) (3) 各部分结构刚度、质量截然不同。各部分结构刚度、质量截然不同。防震缝应该在地面以上沿全高设置，缝中不能有填充物。当不作为沉降缝防震缝应该在地面以上沿全高设置，缝中不能有填充物。当不作为沉降缝时，基础可以不设防震缝，但在防震缝处基础要加强构造和连接。在建筑时，基础可以不设防震缝，但在防震缝处基础要加强构造和连接

43、。在建筑中凡是设缝的，就要分得彻底；凡是不设缝的，就要连接牢固，保证其整中凡是设缝的，就要分得彻底；凡是不设缝的，就要连接牢固，保证其整体性。绝对不要将各部分设计的似分不分，似连不连，体性。绝对不要将各部分设计的似分不分，似连不连，“藕断丝连藕断丝连”，否，否则连接处在地震中很容易破坏。则连接处在地震中很容易破坏。2.2 建筑和结构的规则性建筑和结构的规则性 1.45第第2章章 建筑抗震概念设计建筑抗震概念设计1.45 抗震结构体系是抗震设计应考虑的最关键问题，结构方案抗震结构体系是抗震设计应考虑的最关键问题，结构方案的选取是否合理，对建筑安全性和经济性起决定性的作用。抗震的选取是否合理，对建

44、筑安全性和经济性起决定性的作用。抗震结构体系的确定，与设计项目的经济和技术条件结构体系的确定，与设计项目的经济和技术条件( (地震性质、场地震性质、场地条件等地条件等) )有关系，是综合的系统决策，需要从多方面加以仔细有关系，是综合的系统决策，需要从多方面加以仔细考虑。考虑。2.3 抗震结构体系抗震结构体系 1.46第第2章章 建筑抗震概念设计建筑抗震概念设计1.46 建筑抗震概念设计的依据是地震灾害的经验，因此这里先从若干典型建筑抗震概念设计的依据是地震灾害的经验，因此这里先从若干典型的地震灾害的讨论开始。的地震灾害的讨论开始。 1. 1. 马那瓜地震中两幢高层建筑的震害比较马那瓜地震中两幢

45、高层建筑的震害比较 19721972年年1212月月2323日南美洲马那瓜地震，在马那瓜有两幢钢筋混凝土高层日南美洲马那瓜地震，在马那瓜有两幢钢筋混凝土高层建筑，相隔不远，一幢是建筑，相隔不远，一幢是1515层的中央银行大厦，地震时遭严重破坏，震后层的中央银行大厦，地震时遭严重破坏，震后拆除；另一幢是拆除；另一幢是1818层的美洲银行大厦，地震时只受轻微损坏，稍加修理便层的美洲银行大厦，地震时只受轻微损坏，稍加修理便恢复使用。原因是两者在建筑布置和结构系统方面，有许多不同。恢复使用。原因是两者在建筑布置和结构系统方面，有许多不同。 1) 1) 中央银行大厦中央银行大厦 结构体系的主要特点是：主

46、塔楼在结构体系的主要特点是：主塔楼在4 4层楼面以上，北、东、南三面布置层楼面以上，北、东、南三面布置了了6464根根0.20 m0.20 m宽的小柱子宽的小柱子( (净距净距1.2 m)1.2 m)，支承在，支承在4 4层楼板的过渡大梁上，大层楼板的过渡大梁上，大梁又支承在其下的梁又支承在其下的1010根根l ml ml.55 ml.55 m的柱子上的柱子上( (柱子的中距柱子的中距9.8 m)9.8 m)，形成上，形成上下两部分严重不均匀、不连续的结构系统；下两部分严重不均匀、不连续的结构系统；4 4个楼梯间，偏置主楼西端，再个楼梯间，偏置主楼西端，再加上西端有填充墙，地震时产生极大的扭转

47、效应力，如图加上西端有填充墙，地震时产生极大的扭转效应力，如图2.172.17所示；所示；4 4层以层以上的楼板仅上的楼板仅5 cm5 cm厚，搁置在长厚，搁置在长14 m14 m、高、高45 cm45 cm的小梁上，楼面体系十分柔弱的小梁上，楼面体系十分柔弱，抗侧力的刚度很差，在水平地震作用下产生很大的楼板水平变形和竖向，抗侧力的刚度很差，在水平地震作用下产生很大的楼板水平变形和竖向变形。变形。 2.3 抗震结构体系抗震结构体系 1.47第第2章章 建筑抗震概念设计建筑抗震概念设计1.47 由于这样的结构布置，该建筑在这次地震中主要遭受以下破坏：由于这样的结构布置，该建筑在这次地震中主要遭受

48、以下破坏：5 5层层周围柱子严重开裂，钢筋压屈；电梯井的墙开裂、混凝土剥落；横周围柱子严重开裂，钢筋压屈；电梯井的墙开裂、混凝土剥落；横向裂缝贯穿向裂缝贯穿3 3层以上的所有楼板，直至电梯井的东侧，有的宽达层以上的所有楼板，直至电梯井的东侧，有的宽达10 10 mmmm；主楼西立面、其他立面的窗下和电梯井处的空心砖填充墙及其；主楼西立面、其他立面的窗下和电梯井处的空心砖填充墙及其他非结构构件均严重破坏或倒塌；地震时，不仅电梯不能使用，楼他非结构构件均严重破坏或倒塌；地震时，不仅电梯不能使用，楼梯也被碎片堵塞，影响人员疏散。梯也被碎片堵塞，影响人员疏散。 美国加州大学伯克利分校对这幢建筑进行了计

49、算分析，包括三维的美国加州大学伯克利分校对这幢建筑进行了计算分析，包括三维的线弹性分析，结果表明：结构存在十分严重的扭转效应；填充墙降线弹性分析，结果表明：结构存在十分严重的扭转效应；填充墙降低了弹性阶段的基本周期低了弹性阶段的基本周期20%20%，显著强化了地震作用；主塔楼，显著强化了地震作用；主塔楼3 3层以层以上北面和南面的大多数柱子抗剪能力严重不足，率先破坏；由于余上北面和南面的大多数柱子抗剪能力严重不足，率先破坏；由于余下的未开裂柱子的相对刚度影响，在主塔楼的东面产生附加地震力下的未开裂柱子的相对刚度影响，在主塔楼的东面产生附加地震力，传递到电梯井的墙壁，使电梯井墙壁开裂；在水平地震

50、作用下，传递到电梯井的墙壁，使电梯井墙壁开裂；在水平地震作用下，柔而长的楼板产生可观的竖向运动，引起支承在楼板上的非结构构柔而长的楼板产生可观的竖向运动，引起支承在楼板上的非结构构件的损坏。件的损坏。 2.3 抗震结构体系抗震结构体系 1.48第第2章章 建筑抗震概念设计建筑抗震概念设计1.48图图2.17 马那瓜中央银行大厦马那瓜中央银行大厦2.3 抗震结构体系抗震结构体系 1.49第第2章章 建筑抗震概念设计建筑抗震概念设计1.49 2) 2) 美洲银行大厦美洲银行大厦 该结构系统是均匀对称的，基本抗侧力的系统，包括四个该结构系统是均匀对称的，基本抗侧力的系统，包括四个l l形的形的筒体，

51、对称地由连梁连结起来，如图筒体，对称地由连梁连结起来，如图2.182.18所示；由于管道口在连梁中所示；由于管道口在连梁中心，连梁的抗剪能力只有抗弯能力的心，连梁的抗剪能力只有抗弯能力的35%35%，这些连梁在地震时遭到破，这些连梁在地震时遭到破坏，是整个结构能观察到的主要震害。坏，是整个结构能观察到的主要震害。 同中央银行大厦相同，美洲银行大厦地震时电梯也不能起动，但同中央银行大厦相同，美洲银行大厦地震时电梯也不能起动，但楼梯间是畅通的，墙仅有很小的裂缝。楼梯间是畅通的，墙仅有很小的裂缝。 对整个建筑的三维线弹性分析和耦联墙非弹性二维分析表明，对对整个建筑的三维线弹性分析和耦联墙非弹性二维分

52、析表明，对称的结构布置以及相对刚强的连肢墙有效地限制了侧向位移，并防止称的结构布置以及相对刚强的连肢墙有效地限制了侧向位移，并防止了任何明显的扭转效应；避免了长跨度楼板和砌体填充墙等非结构构了任何明显的扭转效应；避免了长跨度楼板和砌体填充墙等非结构构件的损坏；当连梁剪切破坏后，结构体系的位移虽有明显增加。但由件的损坏；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，位移量得到限制。于抗震墙提供了较大的侧向刚度，位移量得到限制。 马那瓜地震中两幢现代化的钢筋混凝土高层建筑的抗震性差马那瓜地震中两幢现代化的钢筋混凝土高层建筑的抗震性差异，生动地表明了建筑布局和结构体

53、系的合理选择，在抗震设计中占异，生动地表明了建筑布局和结构体系的合理选择，在抗震设计中占有首要的地位。有首要的地位。 2.3 抗震结构体系抗震结构体系 1.50第第2章章 建筑抗震概念设计建筑抗震概念设计1.50 平面图平面图 剖面图剖面图 图图2.18 马那瓜美洲银行大厦马那瓜美洲银行大厦2.3 抗震结构体系抗震结构体系 1.51第第2章章 建筑抗震概念设计建筑抗震概念设计1.512. 2. 新华旅馆新华旅馆 唐山新华路中段属唐山新华路中段属1010度震灾区，沿街建筑均倒塌，唯独新华旅度震灾区，沿街建筑均倒塌，唯独新华旅馆的馆的8 8层主楼裂而未倒。建筑的主楼为层主楼裂而未倒。建筑的主楼为8

54、 8层内框架结构，西配楼为层内框架结构，西配楼为5 5层层单排柱内框架，东配楼为单排柱内框架，东配楼为7 7层砖混结构，如图层砖混结构，如图2.192.19所示。原设计未考所示。原设计未考虑抗震，但虑抗震，但19751975年年2 2月地下室完工时，发生了海城地震，为增强抗震月地下室完工时，发生了海城地震，为增强抗震能力，在主楼的砖墙中增加了一些钢筋混凝土构造柱，主楼同配楼能力，在主楼的砖墙中增加了一些钢筋混凝土构造柱，主楼同配楼之间设有沉降缝，每层均设圈梁，楼板为非预应力预制圆孔板。为之间设有沉降缝，每层均设圈梁，楼板为非预应力预制圆孔板。为加强整体性，各段均有若干层现浇混凝土板。加强整体性

55、，各段均有若干层现浇混凝土板。图图2.19 新华旅馆平面图新华旅馆平面图2.3.1 典型震害的启示典型震害的启示2.3 抗震结构体系抗震结构体系 1.52第第2章章 建筑抗震概念设计建筑抗震概念设计1.52 地震后，西配楼仅残存地震后，西配楼仅残存2 2层；东配楼仅残存层；东配楼仅残存3 3层和层和4 4层的中间过道。层的中间过道。主楼主要破坏为：窗间墙、窗下墙和无窗洞的墙，均出现典型的交叉剪主楼主要破坏为：窗间墙、窗下墙和无窗洞的墙，均出现典型的交叉剪切裂缝，各层砖墙内的构造柱基本完好；内框架柱子：切裂缝，各层砖墙内的构造柱基本完好；内框架柱子：1 1层柱子完整；层柱子完整；2 2层中柱顶角

56、混凝土脱落，主筋露出并稍弯曲；层中柱顶角混凝土脱落，主筋露出并稍弯曲；3 3、4 4层柱子出现竖缝，柱层柱子出现竖缝，柱脚上、下主筋交接处混凝土局部脱落；脚上、下主筋交接处混凝土局部脱落；5 5层柱子破坏最重，柱顶部混凝层柱子破坏最重，柱顶部混凝土酥碎脱落，主筋呈灯笼形，箍筋被撑断；由于土酥碎脱落，主筋呈灯笼形，箍筋被撑断；由于5 5层柱子的破坏，以上层柱子的破坏，以上各层的楼板下陷，致使各层的楼板下陷，致使6 68 8层柱顶部和梁端均有断裂裂缝。此外，圈梁层柱顶部和梁端均有断裂裂缝。此外，圈梁下周围水平裂缝，墙角裂缝，梁下砖墙裂缝以及雨篷等非结构构件破坏下周围水平裂缝，墙角裂缝，梁下砖墙裂缝

57、以及雨篷等非结构构件破坏倒塌等。倒塌等。 新华旅馆主楼遭受新华旅馆主楼遭受1010度强烈地震能裂而未倒，有一种看法认为，该度强烈地震能裂而未倒，有一种看法认为，该建筑的中部地下深处有一条建筑的中部地下深处有一条30 m30 m50 m50 m宽的开滦煤矿采空区通过，这个宽的开滦煤矿采空区通过，这个地下空间对地震波的向上传递起了屏蔽作用，减小了地震对建筑的影响地下空间对地震波的向上传递起了屏蔽作用，减小了地震对建筑的影响。这是需要进一步研究的问题。但从结构抗震体系上，则认为值得从中。这是需要进一步研究的问题。但从结构抗震体系上，则认为值得从中吸取以下几点符合抗震原则的有益经验：新华旅馆主楼同配楼

58、用沉降缝吸取以下几点符合抗震原则的有益经验：新华旅馆主楼同配楼用沉降缝分隔开，使结构布局简单、对称、变化基本均匀，房屋平面大致呈方形分隔开，使结构布局简单、对称、变化基本均匀，房屋平面大致呈方形(17 m(17 m18 m)18 m)，高宽比适当，高宽比适当( (高高28.2 m28.2 m，宽，宽l7 m)l7 m)；2.3 抗震结构体系抗震结构体系 1.53第第2章章 建筑抗震概念设计建筑抗震概念设计1.53 结构抗侧力体系为圈梁和构造柱约束的砖墙筒体，有一定的强度和结构抗侧力体系为圈梁和构造柱约束的砖墙筒体，有一定的强度和变形能力。特别是外墙角和梁柱轴线处设置了构造柱，使砖墙在地震时发变

59、形能力。特别是外墙角和梁柱轴线处设置了构造柱，使砖墙在地震时发生裂缝而不散落，仍具有一定的抗侧力承载力和竖向的承载能力。表明砖生裂缝而不散落，仍具有一定的抗侧力承载力和竖向的承载能力。表明砖房的抗震能力可以提高，而且在烈度很高的地震区还能做到裂而不倒。房的抗震能力可以提高，而且在烈度很高的地震区还能做到裂而不倒。 同时，从这幢建筑的震害中可以注意以下几点：主楼和配楼间虽有同时，从这幢建筑的震害中可以注意以下几点：主楼和配楼间虽有沉降缝分开，但并不符合抗震缝的要求，致使主楼在沉降缝分开，但并不符合抗震缝的要求，致使主楼在5 5层产生应力和变形层产生应力和变形集中，梁柱破坏特别严重；梁柱节点及其附

60、近的箍筋配置，没有达到抗震集中，梁柱破坏特别严重；梁柱节点及其附近的箍筋配置，没有达到抗震的要求，致使各层梁柱产生各种不同程度的破坏；主楼房屋内部空旷，侧的要求，致使各层梁柱产生各种不同程度的破坏；主楼房屋内部空旷，侧向刚度较差，否则，震害还可能减轻。向刚度较差，否则，震害还可能减轻。 2.3 抗震结构体系抗震结构体系 1.54第第2章章 建筑抗震概念设计建筑抗震概念设计1.54 3. 3. 罗马尼亚地震中布加勒斯特计算中心的破坏罗马尼亚地震中布加勒斯特计算中心的破坏 布加勒斯特计算中心主楼的建筑平面为布加勒斯特计算中心主楼的建筑平面为303030 m30 m，3 3层，两端层，两端服务塔同主