浅议结构的抗震概念设计

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1、浅议结构的抗震概念设计摘要：为了提高结构的抗震性能，满足不同性能目标要求，结合我国现行的抗震设计规范及高层建筑结构实例，从场地的选择、结构的刚度、规则性、多道设防等方面，浅议结构的抗震概念设计。关键词：概念设计；高层建筑；抗震设计建筑结构的抗震设计一般包括概念设计和参数设计两个范畴。概念设计是指根据地震震害和工程经验等形成的基本设计原理和设计思想对结构进行总体布置并确定其细部构造的过程。概念设计强调在工程设计一开始就应从建筑场地选择、建筑体型、结构布置、结构体系、延性、多道设防等方面在总体上进行把握，灵活而合理

2、地应用抗震设计基本原则和设计思想。造成建筑物震害的原因是多方面的，场地条件是其中之一，国内外震害资料表明，建于不同地质条件场地上的建筑物在地震时的破坏是明显不同的。为了减少地震灾害，就因注意以下几点：a、避开地震危险地段。地震危险地段是指地震时可能发生的滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等以及发震断裂带上可能发生地表错位的部位。b、避开抗震不利地段抗震不利地段就岩土特性而言是指软弱土、液化土、以及平面分布上成因、岩性、状态明显不均匀的土层（如故河道、断层破碎带、暗埋的塘滨沟谷及半填挖基础等），就地形

3、而言是指条状突出的山嘴、高耸孤立的山丘、非岩质的陡坡、河岸和边坡的边缘。c、远离河岸。d、不跨在两类土层上。e、不采用震陷土作天然地基。如：可液化土，软弱土等。在选择结构刚度时，取决于多种因素：结构体系、材料特性、工程造价、建筑场地土的特性等方面，并非刚度越大越好。结构的规则性一般指结构平面布置均匀、对称并具有较好的抗扭刚度；结构竖向布置均匀、结构的刚度、承载力和质量分布均匀、无突变。为了保证结构的简单性和规则性，首先应以建筑体型的简单性和规则性为前提。地震区的高层建筑，平面以方

4、形、矩形、圆形为好，带有较长翼缘的L形、T形、十字形、U形、H形、Y形平面不宜采用，因为这些平面的翼缘较长，地震时容易发生差异侧移而加重震害。事实上，由于城市规划、建筑艺术和使用功能等多方面的要求，建筑不可能都设计成方形或者圆形。我国《高层建筑混能土结构技术规程》（JGJ32002）（简称《高规》），对地震区高层建筑的平面形状作了明确规定，并提出对这些平面的凹角处，应采取加强措施；同时指出，当平面突出部分的尺寸L/B<1、L/Bmax<0.3,且质量和刚度在平面上的分布基本均匀对称时，可以认为属于平

5、面比较规则的建筑。对称结构在地面平动作用下，一般仅发生平移震动，因而各构件受力比较均匀，而非对称结构，由于刚心偏在一边，质心与重心不重合，即使在地面平动作用下，也会激起扭转震动。1972年尼加拉瓜的马那瓜地震，位于市中心的两栋相邻高层建筑的震害对比，有力的说明结构偏心会带来多大的危害。15层的中央银行，有一层地下室，采用框架体系，两个钢筋混凝土电梯井和两个楼梯间均集中布置在平面右端，同时右端山墙还砌有填充墙[图1－1（a）]，造成很大偏心，地震时的强烈扭转震动，一些非结构构件破坏严重，修复费用高达房屋原造价的8

6、0％。另一幢是18层的美洲银行，有两层地下室，采用对称布置的钢筋混凝土芯筒[图1－1（b）]，地震后，仅3～17层连梁上有细微的裂缝，几乎没有其他非结构部件的损坏。地震区高层建筑的立面也要求采用矩形、梯形、三角形等均匀变化的形状，尽量避免采用带有突然变化的阶梯形立面。我国《高规》规定：对于有抗震设防要求的建筑物，建筑的竖向体型应力求规则、均匀，避免有过大的外挑和内敛，如下图1-2所示，当立面收进部分的尺寸比值符合B1/B≥0.75要求的建筑物，可以认为是竖向较规则的建筑物。多道抗震防线对保

7、障结构抗震的安全性至关重要。一般地震发生时地面强烈振动会持续一段时间，而且强震之后往往会跟随一些余震，地震持时造成的损伤累积常常是结构发生破坏的主要原因。如果结构仅有一道防线，则当该道防线破坏后，后续的地震动将会造成结构的倒塌。但若有多道防线，则在第一道防线被冲坏后，第二道乃至第三道防线的抗侧力构件立刻发挥作用，抵挡后续的地震动，使结构免于倒塌，在遇到建筑物基本周期与地震动卓越周期相同或接近的情况时多道防线就更显示出其优越性，从而提高建筑的抗震安全可靠度。