建筑结构抗震设计与施工建筑选址

第三章建筑选址与建筑、结构方案本章应思考的问题：从抗震方面考虑，建设地点选在哪里比较好？什么样的结构不利于抗震？或者说，什么样的结构不利于抗震？概念设计：

“概念设计”是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。根据实际的经验或试验研究所得到的非常重要的定性设计原则或工程判断进行设计。

主要内容:注意场地选择和地基基础设计，把握建筑结构的规则性，选择合理抗震结构体系，合理利用结构延性，重视非结构因素，确保材料和施工质量第三章建筑选址与建筑、结构方案概念设计：

概念设计强调：在工程设计一开始，就应把握好能量输入、房屋体形、结构体系、刚度分布、构件延性等几个主要方面，从根本上消除建筑中的抗震薄弱环节，再辅以必要的计算和构造措施，就有可能使设计出的房屋建筑具有良好的抗震性能和足够的抗震可靠度。由于对地震作用及结构性能的了解还远远不够，在某种意义上，概念设计比计算设计更重要。第三章建筑选址与建筑、结构方案第三章建筑选址与建筑、结构方案

建筑选址、规划根据文件和具体情况确定抗震设防水准调整结构方案根据相应的设防水准进行地震作用计算计算地震作用下的内力及变形，重力荷载和其他可变荷载作用下的内力内力组合，截面及节点承载力计算和变形验算地基承载力验算和基础设计根据构造要求确定构造细节，绘制施工图抗震设计内容和大体步骤§3.1选址问题3.1.1地震造成的地表破坏和地基失效

地震造成的地表破坏即为第一章前所述第一、二类震害。主要有山石崩裂、滑坡、地表裂缝、地陷和喷水冒砂等。

上述震害单靠工程措施是很难达到预防目的的，或者需要付出昂贵的代价。§3.1选址问题

地表破坏直接造成，如地裂、滑坡、地陷、塌方等。地基失效或沉陷而造成，如软弱地基沉陷、砂土液化建筑物各部位联接的破坏，造成结构丧失整体稳定、造成整体倒塌。主要承重构件的强度、延性不足造成局部破坏或局部倒塌。

场地选择来解决（避震）

地基的处理、加固，选择合理的基础方案及进行必要的地基抗震验算来解决。

设计中选择合理的结构方案、合理的布置、合理的抗震措施解决。

结构的地震反应分析、结构抗震承载力及延性计算、构造措施保证强度、延性、构造等。§3.1选址问题3.1.2有利、一般、不利与危险地段表3-1地段的划分

地段类别地质、地形、地貌有利地段稳定基岩，坚硬土，开阔、平坦、密实、均匀的中硬土等一般地段不属于有利、不利和危险的地段不利地段软弱土，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（如故河道、疏松的断层破碎带、暗埋的塘浜沟谷和半填半挖地基）等危险地段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§3.1选址问题3.1.2有利、一般、不利与危险地段

《抗规》（GB50011-2010）第条（强制性条文）明确规定：“选择建筑场地时，应根据工程需要和地震活动情况、工程地质和地震地质的有关资料，对抗震有利、一般、不利和危险地段做出综合评价。对不利地段，应提出避开要求；当无法避开时应采取有效的措施。对危险地段，严禁建造甲、乙类的建筑，不应建造丙类的建筑。”§3.1选址问题3.1.3工程选址

选择工程场地时应着重注意把握好以下几个基本原则：

1.选择有利地段

根据《抗规》第条规定，对建筑有利的地段主要指稳定基岩，坚硬土，开阔、平坦、密室、均匀的中硬土等。从事工程抗震设计时，应优先选择对建筑抗震有利的地段作为建筑场址。

2.避开危险地段

（1）断裂及其工程影响（发震断裂、非发震断裂）

发生断裂附近地表，地震很可能产生新的错动，其上若有建筑物，将会遭到严重破坏。《抗规》第条明确规定：§3.1选址问题3.1.3工程选址

1）对符合下列规定之一的情况，可忽略发震断裂错动对地面建筑的影响：抗震设防烈度小于8度；非全新世纪活动断裂；抗震设防烈度为8度和9度时，隐伏断裂的土层覆盖厚度分别大于60m和90m。

2）对不符合1）规定的情况，应避开主断裂带。具体规定见表3-2。§3.1选址问题工程选址海城地震断裂裂汶川地震断裂裂§3.1选址问题工程选址（2）山体崩塌在山区选址时时，经踏勘，，发现有山体体崩塌、巨石石滚落等潜在在危险的地段段，不能建房房。岷县地震山体体崩塌北川山体崩塌塌§3.1选址问题工程选址（3）边坡滑移对于那些存在在液化或润滑滑夹层的坡地地，也应视为为抗震危险地地段。新疆和田地震震边坡滑移§3.1选址问题工程选址（4）地陷（广元元地陷）地震时的坑道道坍塌可能导导致大面积地地陷，引起其其上建筑毁坏坏，应视为抗抗震危险地段段。§3.1选址问题工程选址3.慎重对待不利利地段根据表3-1，所谓不利地地段，就地形形而言，一般般是指条状突突出的山嘴，，高耸孤立的的山丘，陡坡坡，陡坎，河河岸和边坡的的边缘；就场场地土质而言言，一般指软软弱土、易液液化土、故河河道、疏松的的断层破碎带带、暗埋的塘塘浜沟谷和半半填半挖地基基平面分布上上成因、岩性性、状态明显显不均匀的土土层。（1）局部地形相相关不利地段段1）孤山效应；；2）土质边坡与与台地边缘；；§3.1选址问题工程选址3.慎重对待不利利地段根据经验及震震害分析，局局部突出地形形地震反应的的总体趋势如如下;高出地形距离离基准面的高高度愈大，高高出反应愈强强烈;离陡坎和边坡顶部部边缘的距离离愈大，反应应相对减小；；从岩土构成方方面来看，同同样地形条件件下，土质结结构的反应比比岩质结构大大；高出地形顶面面愈开阔，远远离边缘的中中心部位的反反应明显减小小；边坡愈陡，其其顶部放大效效应相应加大大。§3.1选址问题工程选址设计对策1）符合《抗规》第条规定；2）针对山区建筑筑的震害情况况，还应符合合《抗规》第条规定。（2）场地土质相相关的不利地地段1）平面分布不不均匀土层一个场地内，，沿水平方向向土层类别发发生变化时，，一幢建筑物物不宜跨在两两类不同土层层上，否则将将会危及该建建筑物的安全全。无法避开开时，除考虑虑不同土层差差异运动的影影响外，还应应采用局部深深基础，使整整个建筑物的的基础落在同同一层上。§3.1选址问题工程选址3.慎重对待不利利地段2）液化土与软软弱土当建筑地基内内存在可液化化的土层时，，对于高层建建筑，应采取取人工地基，，或采取完全全消除土层液液化性的措施施。当采取砖砖基础时，桩桩身设计还应应考虑水平地地震力和地基基土下层水平平错位所带来来的不利影响响。设计对策符合《抗规》第条§3.2建筑平、立面面布置建筑平面形状状建筑的平、立面布布置宜规则、、对称，质量量和刚度变化化均匀，避免免楼层错层。。对称的结构容容易估计其地地震时的反应应，容易采取取构造措施和和进行细部处处理。“规则”包含了对建筑筑的平、立面面外形尺寸，，抗侧力构件件布置、质量量分布，直至至强度分布等等诸多因素的的综合要求。规则对高层建筑尤尤为重要。地震区的高层层建筑，平面面以方形、矩形、圆形为为好；正六边边形、正八边边形、椭圆形、扇形形也可以。§3.2建筑平、立面面布置建筑平面形状状事实上，由于城市规规划、建筑艺艺术和使用功功能等多方面面的要求，建建筑不可能都都设计成方形形或者圆形。。《高层规程》对地震区高层层建筑的平面面形状作了明明确规定，如如下图，并提提出对这些平平面的凹角处处，应采取加加强措施。《抗规》规定：建筑设设计应符合抗抗震概念设计计的要求，不不应采用严重重不规则的设设计方案。§3.2建筑平、立面面布置建筑平面形状状设防烈度６、７度≤6.0≤0.35≤2.0８、９度≤5.0≤0.30≤1.5表3-4平面尺寸及突突出部位尺寸寸的比值限值值建筑平面造型型§3.2建筑平、立面面布置建筑立面我国《高层规程》规定：建筑的的竖向体形宜宜规则、均匀匀，避免有过过大的外挑和和内收。良好的建筑立立面不利的建筑立立面造型§3.2建筑平、立面面布置建筑立面如下图所示建建筑造型属于于平面不规则则，竖向严重重不规则，远远远超出了GB50011-2010和JGJ3-2010所允许的范围围。当H１/H>0.2时,B1/B≥≥0.75;当上部外挑时,B/B1≥≥0.9且a≤4m。结构竖向收进进和外挑示意意图§3.2建筑平、立面面布置不规则类型1、平面不规则则不规则类型

定义扭转不规则楼层的最大弹性水平位移（或层间位移），大于该楼层两端弹性水平位移（或层间位移）平均值的1.2倍凹凸不规则结构平面凹进的一侧尺寸，大于相应投影方向总尺寸的30%楼板局部不连续楼板的尺寸和平面刚度急剧变化，例如，有效楼板宽度小于该层楼板典型宽度的50%,或开洞面积大于该层楼面面积的30%，或较大的楼层错层扭转不规则凹凸角不规则25局部不连续大开洞错层§3.2建筑平、立面面布置不规则类型2、竖向不规则则不规则类型

定义侧向刚度不规则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楼层侧向刚度平均值的80%；除顶层外，局部收进的水平向尺寸大于相邻下一层的25%竖向抗侧力构件不连续竖向抗侧力构件（柱、抗震墙、抗震支撑）的内力由水平转换构件（梁、桁架等向下传递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80%竖向抗侧力结构屈服抗剪强度不均匀

（有薄弱层）

严重不规则是指体型复杂，多项不规则指标超过表中指标或某一项大大超过规定值，具有严重的抗震薄弱环节，将会导致地震破坏的严重后果者。

注：以上规定主要针对钢筋混凝土和钢结构的多层和高层建筑。§3.2建筑平、立面面布置典型案例一、1972年2月23日南美洲的马马那瓜地震马那瓜有相距距不远的两幢幢高层建筑，，一幢为十五五层高的中央央银行大厦，，另一幢为18层高的美洲银银行大厦。当当地地震烈度度估计为8度。一幢破坏坏严重，震后后拆除；另一一幢轻微损坏坏，稍加修理理便恢复使用用。二、北京的中中央电视台台台址“大裤衩衩”马那瓜中央银银行大厦马那瓜美洲银银行大厦震后拆除了银银行大厦1）平面不规则4个楼梯间偏置塔楼西端，西端有填充墙。4层以上的楼板仅为5cm厚，搁置在高45cm长14m小梁上。

2）竖向不规则塔楼上部（4层楼面以上），北、东、西三面布置了密集的小柱子，共64根，支承在4层楼板水平处的过渡大梁上，大梁又支承在其下面的10根1m×1.55m的柱子上（间距9.4m）。上下两部分严重不均匀，不连续。主要破坏：第4层与第5层之间(竖向刚度和承载力突变),周围柱子严重开裂，柱钢筋压屈；横向裂缝贯穿3层以上的所有楼板(有的宽达1cm),直至电梯井东侧；塔楼西立面、其他立面窗下和电梯井处的空心砖填充墙及其它非结构构件均严重破坏或倒塌。震后计算分析结果:1.结构存在十分严重扭转效应;2.塔楼3层以上北面和南面大多数柱子抗剪能力大大不足,率先破坏；3.水平地震作用下,柔而长的楼板产生可观的竖向运动等。

马那瓜中央银行大厦

结构是均匀对称的，基本的抗侧力体系包括4个L形的桶体，对称地由连梁连接起来，这些连梁在地震时遭到剪切破坏，是整个结构能观察到的主要破坏。分析表明：1.对称的结构布置及相对刚强的联肢墙，有效地限制了侧向位移，并防止了明显的扭转效应；2.避免了长跨度楼板和砌体填充墙的非结构构件的损坏；3.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，位移量得到控制。美洲银行中央电视台新新台址“大裤裤衩”有热心市民给建建委打电话说说“快来管管管吧，国贸这这儿有2个楼修歪了都都快倒啦””§3.2建筑平、立面面布置房屋的高度一般而言，房房屋愈高，所所受到的地震震力和倾覆力力矩愈大，破破坏的可能性性也愈大。《抗震规规范》和《高层规规程》，对各各种结结构体体系适适用范范围内内建筑筑物的的最大大高度度均作作出了了规定定，超超出该该规定定的，，要进进行专专门研研究。（课本本表3-5）§3.2建筑平平、立立面布布置房屋的的高度度结构类型烈度6789框架60554525框架-抗震震分框支抗震墙12010080不应采用框架-核心中柱-抗震墙403530不应采用表3-5现浇钢钢筋混混凝土土房屋屋适用用的最最大高高度（（m）§3.2建筑平平、立立面布布置房屋的的高宽宽比建筑物物的高高宽比比例，，比起起其绝绝对高高度来来说更更为重重要。。因为为建筑筑物的的高宽宽比越越大，，即建建筑越越瘦高高，地地震作作用下下的侧侧移就就越大大，地地震引引起的的倾覆覆作用用也就就越严严重。。对房屋屋高宽宽比的的要求求是按按结构体体系和地震烈烈度区分的的。高高层建建筑结结构高高宽比比的规规定，，是对对结构构整体体刚度度、抗抗倾覆覆能力力、承承载能能力以以及经经济合合理性性的宏宏观控控制指指标。。实际际上当当满足足高规规对侧侧向位位移、、结构构稳定定、抗抗倾覆覆能力力、承承载能能力等等性能能的规规定时时，高高宽比比的规规定可可不作作为一一个必必须满满足的的条件件，也也不作作为判判断结结构规规则与与否及及超限限高层层建筑筑抗震震专项项审查查的一一个指指标。。§3.2建筑平平、立立面布布置房屋的的高宽宽比计算：高层建建筑的的高宽宽比为为房屋屋的高高度H与建筑筑平面面宽度度B之比。。房屋的的高度H，对不不带裙裙房的的塔楼楼，即即为地地面以以上高高度（（不计计局部部突出出屋面面的电电梯机机房、、水箱箱、构构架等等）；；对带带有裙裙房的的高层层建筑筑，当当裙房房的面面积和和刚度度超过过其上上部塔塔楼的的面积积和刚刚度的的2.5和2.0倍时时，，可可取取裙裙房房以以上上部部分分的的高高度度作作为为计计算算高高宽宽比比时时房房屋屋的的高高度度H。房屋屋的的平平面面宽度度B，一一般般矩矩形形平平面面按按所所考考虑虑方方向向的的最最小小投投影影宽宽度度计计算算高高宽宽比比，，对对突突出出建建筑筑物物平平面面很很小小的的局局部部构构件件（（如如楼楼梯梯间间、、电电梯梯间间等等）），，一一般般不不作作为为建建筑筑物物计计算算宽宽度度。。§3.2建筑筑平平、、立立面面布布置置防震震缝缝合理理设设置置防防震震缝缝，，可可以以将将体体型型复复杂杂的的建建筑筑物物划划分分为为““规规则则””的的建建筑筑物物，，从从而而可可降降低低抗抗震震设设计计的的难难度度及及提提高高抗抗震震设设计计的的可可靠靠度度。。§3.2建筑筑平平、、立立面面布布置置防震震缝缝遇到到下下列列情情况况，，应应设设置置防防震震缝缝，，将将整整个个建建筑筑划划分分成成若若干干个个简简单单的的独独立立单单元元。。①平平面面形形状状、、局局部部尺尺寸寸或或者者立立面面形形状状不不符符合合规规范范的的有有关关规规定定，，而而又又未未在在计计算算和和构构造造上上采采取取相相应应措措施施时时；；②房房屋屋长长度度超超过过规规定定的的伸伸缩缩缝缝最最大大间间距距，，又又无无条条件件采采取取特特殊殊措措施施而而必必须须设设置置伸伸缩缩缝缝时时；；③地地基基土土质质不不均均匀匀，，房房屋屋各各部部分分的的预预计计沉沉降降量量相相差差过过大大，，必必须须设设置置沉沉降降缝缝时时；；④房房屋屋各各部部分分的的质质量量或或结结构构抗抗侧侧移移刚刚度度大大小小悬悬殊殊时时。。§3.2建筑筑平平、、立立面面布布置置防震震缝缝防震震缝缝应应根根据据抗抗震震设设防防烈烈度度、、结结构构材材料料种种类类、、结结构构类类型型、、结结构构单单元元的的高高度度和和高高差差以以及及可可能能的的地地震震扭扭转转效效应应的的情情况况，，留留有有足足够够的的宽宽度度，，其其两两侧侧的的上上部部结结构构应应完完全全分分开开。。当当设设置置伸伸缩缩缝缝和和沉沉降降缝缝时时，，其其宽宽度度应应符符合合防防震震缝缝的的要要求求。。§3.2建筑平、、立面布布置防震缝《抗规》中最小缝缝宽的要要求：（1）框架结结构：房屋高度度H≤15m时，最小小缝宽=100mm房屋高度度H>15m后：6度H+5m b+20mm7度H+4m b+20mm8度H+3m b+20mm9度H+2m b+20mm（2）框架-抗震墙结结构：不小于（（1）中规定定数值的的70%，且≥100mm；（3）抗震墙墙结构：：不小于（（1）中规定定数值的的50%，且≥100mm；9、静静夜夜四四无无邻邻，，荒荒居居旧旧业业贫贫。。。。12月月-2212月月-22Saturday,December31,202210、雨中黄叶树树，灯下白头头人。。10:23:0110:23:0110:2312/31/202210:23:01AM11、以我独沈沈久，愧君君相见频。。。12月-2210:23:0110:23Dec-2231-Dec-2212、故人江江海别，，几度隔隔山川。。。10:23:0110:23:0110:23Saturday,December31,202213、乍见翻疑梦梦，相悲各问问年。。12月-2212月-2210:23:0110:23:01December31,202214、他乡乡生白白发，，旧国国见青青山。。。31十十二二月202210:23:01上上午午10:23:0112月月-2215、比不不了得得就不不比，，得不不到的的就不不要。。。。十二月月2210:23上上午12月月-2210:23December31,202216、行动动出成成果，，工作作出财财富。。。2022/12/3110:23:0110:23:0131December202217、做前，能够够环视四周；；做时，你只只能或者最好好沿着以脚为为起点的射线线向前。。10:23:01上午午10:23上上午10:23:0112月-229、没有失败，，只有暂时停停止成功！。。12月-2212月-22Saturday,December31,202210、很很多多事事情情努努力力了了未未必必有有结结果果，，但但是是不不努努力力却却什什么么改改变变也也没没有有。。。。10:23:0110:23:0110:2312/31/202210:23:01AM11、成功就就是日复复一日那那一点点点小小努努力的积积累。。。12月-2210:23:0110:23Dec-2231-Dec-2212、世间间成事事，不不求其其绝对对圆满满，留留一份份不足足，可可得无无限完完美。。。10:23:0110:23:0110:23Saturday,December31,202213、不知香积寺寺，数里入云云峰。。12月-2212月-2210:23:0110:23:01December31,202214、意志志坚强强的人人能把把世界界放在在手中中像泥泥块一一样任任意揉揉捏。。31十十二二月202210:23:01上上午午10:23:0112月月-2215、楚塞三三湘接，，荆门九九派通。。。。十二月2210:23上上午12月-2210:23December31,202216、少年十十五二十十时，步