建筑结构抗震设计与施工-建筑选址2

§3.3结构选型与结构布置3.3.1结构材料在建筑的方案设计阶段，研究建筑形式的同时，需要考虑选用哪一种结构材料，以及采用什么样的结构体系，以便能够根据工程的各方面条件，选用既符合抗震要求又经济实用的结构类型。

单从抗震角度考虑，作为一种好的结构形式，应具备下列性能：①延性系数高；②“强度／重力”比值大；③匀质性好；④正交各向同性；⑤构件的连接具有整体性、连续性和较好的延性，并能发挥材料的全部强度。

§3.3结构选型与结构布置3.3.1结构材料

按照上述标准来衡量，常见建筑结构类型，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。§3.3结构选型与结构布置3.3.1结构材料

目前运用最广泛的是混凝土结构，因为它具有以下几个方面的优越性：

①通过现场浇筑，可形成具有整体式节点的连续结构；

②就地取材；

③造价较低；

④有较大的抗侧移刚度，从而减小结构侧移，保护非结构构件遭破坏；

⑤良好的设计可以保证结构具有足够的延性。§3.3结构选型与结构布置3.3.1结构材料

目前运用最广泛的是混凝土结构，因为它具有以下几个方面的优越性：

①通过现场浇筑，可形成具有整体式节点的连续结构；

②就地取材；

③造价较低；

④有较大的抗侧移刚度，从而减小结构侧移，保护非结构构件遭破坏；

⑤良好的设计可以保证结构具有足够的延性。§3.3结构选型与结构布置3.3.1结构材料

但是，钢筋混凝土结构也存在着难以克服的缺点：

①周期性往复荷载作用下，构件刚度因裂缝开展而递减；

②构件开裂处钢筋的塑性拉伸，使裂缝不能闭合；

③低周往复荷载下，杆件塑性铰区反向斜裂缝的出现，将混凝土挤碎，产生永久性的“剪切滑移”。§3.3结构选型与结构布置3.3.1结构材料

抗规对结构材料性能指标做了以下规定：1砌体结构材料应符合下列规定：1）烧结普通粘土砖和烧结多孔粘土砖的强度等级不应低于MU10，其砌筑砂浆强度等级不应低于M5；2）混凝土小型空心砌块的强度等级不应低于MU7.5，其砌筑砂浆强度等级不应低于M7.5。2混凝土结构材料应符合下列要求：1）混凝土的强度等级，框支梁、框支柱及抗震等级为一级的框架梁、柱、节点核芯区，不应低于C30；构造柱、芯柱、圈梁及其他各类构件不应低于C20；2）抗震等级为一、二级的框架结构，其纵向受力钢筋采用普通钢材时，钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于1.25；且钢筋的屈服强度实测值与强度标准值的比值不应大于1.3。§3.3结构选型与结构布置3.3.1结构材料

抗规对结构材料性能指标做了以下规定：3钢结构的钢材应符合下列规定：1）钢材的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于1.2；2）钢材应有明显的屈服台阶，且伸长率应大于20%；3）钢材应有良好的可焊性和合格的冲击韧性§3.3结构选型与结构布置3.3.1结构材料

依据对抗震结构体系的一般要求，如何提高砌体结构的抗震能力？①延性系数高；②“强度／重力”比值大；③匀质性好；④正交各向同性；⑤构件的连接具有整体性、连续性和较好的延性，并能发挥材料的全部强度。加设构造柱和圈梁是提高砌体结构房屋抗震能力的有效途径。要求措施§3.3结构选型与结构布置3.3.2结构体系

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。

规范规定：①结构体系应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径；（受力明确、传力合理、传力路线不间断、抗震分析与实际表现相符合。）§3.3结构选型与结构布置3.3.2结构体系

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结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。由于柱子的数量较少或承载能力较弱，部分柱子退出工作后，整个结构系统丧失了对竖向荷载的承载能力。

抗震设计的一个重要原则是结构应有必要的赘余度和内力重分配的功能。§3.3结构选型与结构布置3.3.2结构体系

③结构体系应具备必要的承载能力，良好的变形能力和消耗地震能量的能力。（足够的承载力和变形能力是需要同时满足的）

有较大的变形能力而缺少较高的抗侧向力的能力如钢或钢筋混凝土纯框架，由于在不大的地震作用下会产生较大的变形，导致非结构构件的破坏或结构本身的失稳。§3.3结构选型与结构布置3.3.2结构体系

有较高的承载能力而缺少较大变形能力如不加约束的砌体结构，很容易引起脆性破坏而倒塌。§3.3结构选型与结构布置3.3.2结构体系

选择结构体系，要考虑建筑物刚度与场地条件的关系。当建筑物自振周期与地基土的卓越周期一致时，容易产生类共振而加重建筑物的震害。选择结构体系时，要注意选择合理的基础形式。基础应有足够的埋深，对于层数较多的房屋宜设置地下室。对于软弱地基宜选用桩基、筏片基础或箱形基础。§3.3结构选型与结构布置3.3.2结构体系

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。抗震设计的4个准则：

强度准则：保证不坏（小震）刚度准则：保证适用性（小震）能量准则：减小地震作用（大震）延性准则：增强抗倒塌能力（大震）§3.3结构选型与结构布置3.3.3结构布置的一般原则

1.平面布置力求对称（质量，刚度，强度）刚度中心质量中心§3.3结构选型与结构布置3.3.3结构布置的一般原则

1.平面布置力求对称马那瓜中央银行与美洲银行结构平面(a)有较大偏心，震害严重；(b)对称，震害轻。§3.3结构选型与结构布置3.3.3结构布置的一般原则

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，就优于图(c)，(d)所示在房屋内部布置的方案。此外，前者比后者还具有较大的抗倾覆能力。§3.3结构选型与结构布置3.3.3结构布置的一般原则注意：虚假的对称§3.3结构选型与结构布置3.3.3结构布置的一般原则

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。1971年美国圣费南多地震，Olive-View医院位于９度区。它是柔弱底层建筑的典型震例，其教训是值得借鉴的。Olive-View医院主楼剖面与纵向侧移§3.3结构选型与结构布置3.3.3结构布置的一般原则

2.竖向布置力求均匀

（1）注意上刚下柔的结构的处理框支剪力墙底部框架