3抗震概念设计.ppt
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1、第3章 建筑抗震概念设计 场地、地基和基础 建筑的平立面布置 结构布置 结构材料和施工 非结构构件,由于地震作用的不确定性以及结构自身的一些复杂因素,使得结构计算难以完全反映真实的地震运动和结构在地震中的反应。因此除了通过科学计算一定程度上把握结构的抗震性能外,更重要的是从大的方面、从整体的方面做好有利于结构抗震性能的安排。 抗震概念设计就是根据实际的震害和工程经验、科学和试验研究等形成的基本设计原则和设计思想,做好建筑和结构的总体布置和细部构造,避免不利于结构抗震的做法。建筑结构抗震概念设计涉及勘察、设计、施工等环节,包括场地选择、建筑平立面造型、结构体系的选择、非结构构件的处理以及材料的选
2、用等。,3.1 场地、地基与基础 在建筑选址时,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,尽量选择对建筑抗震有利的地段,避开不利和危险地段。 主要的考虑方面:断裂带、滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流、孤突地形、非岩质陡坡、河岸和边坡边缘、软弱土、液化土、延性及均匀性等。 对山区建筑,场地勘察应有边坡稳定性评价和防治建议,边坡设计应符合建筑边坡工程技术规范(GB 50330)的要求。边坡附近的建筑基础应进行抗震稳定性设计,建筑基础与土质边坡、强风化岩质边坡的边缘应留有足够的距离。,3.1 场地、地基与基础 为减少地面运动传给上部结构的地震能量,应选择具有较大平均剪切波速的坚实场地
3、,较薄的场地土覆盖层可以减轻柔性建筑的震害。尽量将建筑物的自振周期与地震的卓越周期错开,避免共振的情况出现。同一结构单元的基础不宜设置在性质截然不同的地基上,也不宜部分采用桩基础部分采用天然基础,充分考虑到地基不均匀沉降可能带来的影响。,3.2 建筑的平立面布置 建筑设计应根据抗震概念设计的要求,明确建筑形体(建筑平面、立面和竖向剖面)的规则性。不规则的建筑应按规定采取加强措施,特别不规则的建筑应进行专门研究和论证并采取特别的加强措施。不应采取严重不规则的建筑。 规则性评价需综合考虑几何布局、结构设计以及使用等因素,总的要求是平面布置、质量和抗侧力构件的平面布局宜规则、对称,立面变化和侧向刚度
4、沿竖向宜均匀变化,竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小,避免侧向刚度和承载力的突变。,3.2 建筑的平立面布置 建筑设计应根据抗震概念设计的要求,明确建筑形体(建筑平面、立面和竖向剖面)的规则性。不规则的建筑应按规定采取加强措施,特别不规则的建筑应进行专门研究和论证并采取特别的加强措施。不应采取严重不规则的建筑。 规则性评价需综合考虑几何布局、结构设计以及使用等因素,总的要求是平面布置、质量和抗侧力构件的平面布局宜规则、对称,立面变化和侧向刚度沿竖向宜均匀变化,竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小,避免侧向刚度和承载力的突变。,建筑物的平面布置宜规则、对称,平面
5、不规则包括扭转不规则、凹凸不规则和楼板局部不连续。,在规定的水平力作用下,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位移或层间位移平均值的1.2倍,可视作扭转不规则。 水平位移的最大值不应超过平均值的1.5倍。,平面的凹凸不规则,平面凹进尺寸大于相应方向投影尺寸的30定义为凹凸不规则。,平面的局部不连续(大开洞、错层),有效楼板宽度小于该层楼板典型宽度的50,或者楼板开洞面积大于该层楼板面积的30等引起的楼板尺寸和平面刚度急剧变化的情况定义为楼板局部不连续。 当局部房间的标高与其它房间相差较大,需将楼板看成开洞对待。当错层面积超过该层楼板总面积的30时,也属于楼板局部不连续导致的平面不
6、规则。,强度、刚度和质量沿竖向的分布宜均匀、连续。以尺寸衡量刚度的角度看,建筑立面不宜急剧的收进或外凸,结构沿竖向的不规则还表现在抗侧力体系的侧向刚度和承载能力。当某层的侧向刚度小于相邻上一层的70,或小于其上相邻三层侧向刚度平均值的80时,为侧向刚度不连续。,结构某层的层间受剪承载力小于相邻上一层的80时为楼层承载力突变型的竖向不规则。另外,竖向抗侧力构件的内力由水平转换构件向下传递为竖向抗侧力构件不连续导致的竖向不规则。对抗侧力构件上下错位、与主轴斜交以及相邻楼层质量悬殊等情况,应视具体在判断结构规则性时予以考虑。,一般而言,房屋愈高,所受到的地震力和倾覆力矩愈大,破坏的可能性也越大。由于
7、不同的结构体系抵抗地震作用的能力不同,因此有各自的适用高度。,钢结构房屋适用的最大高度,房屋的高宽比越大,地震作用下结构的侧移和基底倾覆力矩也越大,为有效防止建筑物的倾覆,保证足够的抗震稳定性,应限制建筑物的高宽比。房屋高宽比根据结构体系和地震烈度确定。 钢筋混凝土结构房屋适用的最大高宽比,当建筑的类型、体系、体型较复杂时,可通过设置防震缝将结构分为若干规则的部分。 防震缝的设置往往给建筑、结构、设备等的设计带来困难,因此经常结合伸缩缝、沉降缝的要求,尽可能减少设缝。特别是对于高层建筑,往往通过调整平面形状和尺寸,在构造和施工上采取措施,尽可能不设缝。是否设置防震缝应根据建筑体形、平立面的不规
8、则程度、地基基础条件和技术经济等因素综合确定。,防震缝的设置要求: 1)当不设防震缝时,应采用符合实际的计算模型,分析判明应力集中、变形集中或地震扭转效应等导致的易损部位,采取相应的加强措施; 2)当在适当部位设置防震缝时,宜形成多个较规则的抗侧力结构单元。防震缝应根据设防烈度、结构材料种类、结构类型、结构单元的高度和高差以及可能的地震扭转效应情况,留有足够的宽度,其两侧的上部结构应完全断开; 3)当防震缝兼作伸缩缝和沉降缝时,其宽度应符合防震缝的要求。,钢筋混凝土结构房屋的防震缝宽度应符合下列要求: 1)框架结构(含设少量抗震墙的框架结构)房屋的防震缝宽度,当高度不超过15m时不应小于100
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