抗震结构设计（第5版）课件：建筑抗震概念设计

建筑抗震概念设计20世纪70年代以来，人们在总结大地震灾害经验中发现，对结构抗震设计来说，“概念设计”（ConceptualDesign）比“计算设计”更为重要。1990年1月开始施行的《建筑抗震设计规范》GBJ11-89中列出了工程设计中必须遵守的规定，来保证“概念设计”在实际工程中的实现。概念设计在实际工程设计中提高结构抗震能力方面发挥了重要作用。

概念设计就是以工程概念为依据，从有利于提高结构抗震力的概念上，用符合工程客观规律和本质的方法，对所设计的对象作宏观的控制。4.1场地选择4.1.1避开地震危险地段

地震危险地段：地震时可能发生崩塌、滑坡、地陷、地裂、泥石流等地段，以及震中烈度为8度以上的发震断裂带在地震时可能发生地表错位的地段。

水边地的地下水位较高，土质也较松软，容易在地震时产生土壤滑动或地层液化。

冲积地的土质松软，地震时容易塌陷，如果此处有地下水层，还容易发生液化。

用另外的土石來填补地基，常有土壤密实度不足情形，导致建筑物在地震时产生倾斜、沉陷。

4.1场地选择4.1.1避开地震危险地段地裂临近悬崖，容易滑落

谷地或低地泥石流4.1场地选择4.1.2选择有利于抗震的场地

对建筑抗震有利的地段，一般是指位于开阔平坦地带的坚硬场地土或密实均匀的中硬场地土。4.2建筑的平立面布置4.2.1建筑平面布置

有利的平面形状

不利的平面形状4.2建筑的平立面布置4.2.1建筑平面布置

《高层规程》规定的平面尺寸限值LBBBmaxLBBlbbbLBmaxBBBlbBmaxLlblBmax设防烈度6,7度8,9度L/B≤6.0≤5.0l/Bmax≤0.35≤0.30l/b≤2.0≤1.54.2建筑的平立面布置4.2.2建筑立面布置

良好的建筑立面

不利的建筑立面4.2建筑的平立面布置4.2.3房屋的高度

“房屋越高越危险”的概念不是绝对的。4.2建筑的平立面布置4.2.4房屋的高宽比

建筑物的高宽比,比起其绝对高度来说更为重要,因为建筑物的高宽比值越大,即建筑越瘦高,地震作用下的侧移越大,地震引起的倾覆作用越严重.巨大的倾覆力矩在柱(墙)和基础中所引起的压力和拉力比较难于处理。BHFiFiNN4.2建筑的平立面布置4.2.5防震缝的合理设置

凡是需做伸缩缝、沉降缝的地方均应做成防震缝，防震缝应沿房屋全高设置，两侧应布置墙。一般防震缝的基础可不断开，只是兼做沉降缝时才将基础断开。

设置防震缝时，应将建筑物分隔成独立，规则的结构单元，防震缝两侧的上部结构应完全分开，防震缝与伸缩缝、沉降缝应综合考虑，协调布置，伸缩缝、沉降缝应符合防震缝的要求。

框架结构房屋的防震缝宽度，当高度不超过15m时可采用70mm；超过15m时，6度、7度、8度和9度相应每增加高度5m、4m、3m和2m，宜加宽20mm。4.3结构选型与结构布置4.3.1结构选型

抗震性能优劣的顺序:钢结构；型钢混凝土结构；钢—混凝土混合结构；现浇钢筋混凝土结构；砌体结构。上海环球金融中心4.3结构选型与结构布置4.3.2结构布置的一般原则

平面力求对称，竖向力求均匀。美洲银行结构平面图马那瓜中央银行马那瓜中央银行大厦试问：那一幢破坏严重呢？马那瓜美洲银行大厦

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。

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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OliveViewMedicaltreatment

竖向力求均匀4.3结构选型与结构布置4.3.2结构布置的一般原则4.4多道抗震防线4.4.1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，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替，抵挡住后续的地震动的冲击，可保证建筑物最低限度的安全，免于倒塌。

多道抗震防线是指:

一抗震结构体系，应有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。抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部赘余度，有意识地建立一系列分布的屈服区，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。

原则：应优先选择不负担或少负担重力荷载的竖向支撑或填充墙，或选用轴压比值较小的抗震墙、实体筒体之类构件，作为第一道抗震防线的抗侧力构件。一般情况，不宜采用轴压比很大的框架柱兼作第一道防线的抗侧力构件。如因条件有限，只能采用单一的框架体系，框架就成为整个体系中唯一的抗侧力构件，此时应采用“强柱弱梁”型延性框架。（即梁为第一道，柱为第二道）4.4多道抗震防线4.4.2第一道防线的构件选择4.4多道抗震防线4.4.2利用赘余构件增多抗震防线200Gal的破坏情况800Gal的破坏情况4.4多道抗震防线4.4.2利用赘余构件增多抗震防线4.5刚度、承载力和延性的匹配延性刚度承载力通过各种改善措施和途径，可使三者尽可能匹配，从而达到建筑物各个构件同步协调的发挥作用。建筑物的抗侧移刚度大，自振周期短，地震作用就大；反之，就小。建筑物的抗侧移刚度小，地震作用下的侧移大；反之，就小。4.6确保结构的整体性结构应具有连续性

对影响结构连续性的地方，如施工缝、水平通缝等，可运用施工手段加强连接。对砌体结构可通过圈梁和构造柱来增强其整体连