太阳城抗震概念设计

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1、一、前言　　　　工程抗震概念设计这是一个老问题，但我从事设计工作几年以来，觉得这是一个即老又很重要的问题，所以参考了有关文献并结合太阳城13号楼设计写下此篇文章。以下是太阳城13号楼剖面图，显而易见这是一个抗震不利体系，那么应采取什么措施呢？我们先从理论谈起。　　长期以来，在抗震设计方面。设计人员往往偏重于在做施工图时利用计算机程序计算地震反应，然后根据计算结果结合相应规范的构造措施进行抗震设计，而在设计高阶段中如何确定合理的抗震方案则考虑较少。这样的抗震设计存在诸多弊病。首先，地震是一种随机振动

2、，它有难于把握的复杂性和不确定性，要准确预测建筑物未来将遭遇的地震的特性一时难以做到；其次，在结构内力分析方面(尽管目前各种内力分析程序很多)，由于未能充分考虑结构的空间作用，非弹性性质、材料的时效、阻尼变化等多种因素，因而也存在着不准确性。故在建筑抗震理论远未达到很科学严密的今天，单靠理论计算很难使建筑物具有良好的抗震能力；而着眼于建筑总体抗震能力的“概念”设计则愈来愈受到工程界的普遍重视，它在我国的抗震规范中也开始有所体现。　　二、震“概念”设计　　　　在设计的高阶段，设计人员需完成工程选址、

3、单体建(构)筑物总图布置，确定合理结构体系等工作，这一阶段工作质量的优劣，直接影响施工图阶段设计能否顺利开展以及将要建成的工程合理性、经济性、安全性及对地震破坏的抗御能力。　　2.1房屋破坏的直接原因　　　　根据以往的震害经验，房屋在地震作用下破坏的直接原因可概括为三条：　　　　（1）地基失效地震引起砂土液化、软土震陷等，对上部结构造成危害；　　　　（2）地震引起的山崩、滑坡、地面陷落或错位等地面变形引起其上建筑物破坏；　　　　（3）建筑物在地面运动激发下产生剧烈震动导致结构因强度不足，产生过大变

4、形，失去稳定或整体倾覆而破坏；　　　　针对破坏产生的原因，分析其机理，我国有关抗震规范提出了一些抗震设计基本原则。可概括为二点：一是选择合理的有利于抗震的结构体系；二是选择有利于抗震的地段。通过上述措施来保证实现“小震不坏，中震可修，大震不倒”的三水准设防要求。　　2.2选择有利抗震地段　　　　根据房屋震害的直接原因，在选址时应力图避开不利地段。需要补充的是：从减少地震能量输入的角度出发，应尽量使地震动卓越周期与待建建筑物的自振周期错开，以避免建筑物发生“共振”破坏。地震动的卓越周期又称地震动主导

5、周期，它相当于根据地震时某一地区地面运动记录计算出的反应谱的主峰位置所对应的周期。从地震调查的结果看，在同一场地上，地震“有选择”地破坏某一类型建筑物，而“放过”其它类型建筑物，证明“共振”破坏的确存在。例如我国唐山地震时，天津市东郊工业区同样是软土地带，大量较柔的单层钢筋混凝土结构厂房破坏严重，而较刚的多层砖房破坏轻微，这与人们的传统思维“钢筋混凝土比砖混结实”相悖。国外也有这方面实例，如1985年9月黑西哥太平洋岸发生8.1级地震，共有164幢6～20层的房屋倒塌；其中5层以下房屋破坏轻微，2

6、3层以上的大楼也未破坏；特别是高度达181m，自振周期为3.9s的42层拉美大厦，基本没有损害。该次地震持时22s，周期2s，加速度a≥0.1g。　　　　每一次地震的地震特性都是不同的，对于未来可能发生的地震要准确预测它的波形是很难做到的；然而某一工程场址的地震动卓越周期，尽管随震级大小和震中距远近变化，却因与该场址的场地条件特别是场地土性质存在着某种相关性，是可以大致估计的。1985年墨西哥地震时，市区东部和中部位于古湖床上，含水量极高的软粘土深达100m，据测定场地卓越周期为2～3s见图1。而

7、这一地区监测站地震记录的弹性反应谱显示出地震动卓越周期为2s和3s。这说明场地周期与地震动卓越周期比较接近。　　　　场地土自由振动周期，可以利用环境振动或小地震引起的场地土微幅振动，采用脉动量测技术和数据分析处理方法得到；没有实测资料时，也可采用经验公式。　　为减轻因地震“共振”而发生的破坏，根据估计出的该建筑所在场地的地震动卓越周期，在进行建筑方案设计时，应通过改变房屋层数和结构体系，尽量加大建筑物基本周期与地震动卓越周期的差距。那么如何估算拟建房屋的基本周期T1呢?一般可参考经验公式估算：　　

8、　　我国近年来对新建钢筋砼高层建筑计算机计算结果归纳得出　　　　框-墙体系　T1=0.065N(4-a)框架体系　T1=0.085N(4-b)　　芯筒-框架体系　T1=0.06N(4-c)　　外框筒体系　T1=0.06N(4-d)　　全墙体系　T1=0.05N(4-e)式中　N房屋的层数。　　　　有条件时，由上述经验公式计算所得值应与当地已有类似建筑物的周期作比较，权衡取值。　　2.3选择有利于抗震的建筑布局及结构体系　　2.3.1工程实例　　　　1972年12月23日南美洲马拉瓜