建筑抗震概念設(shè)計復(fù)習(xí)PPT

1、復(fù)習(xí) 建筑抗震概念設(shè)計抗震概念設(shè)計：“概念設(shè)計”是根據(jù)實際的經(jīng)驗或試驗研究所得到的非常重要的定性設(shè)計原則或工程判斷進行設(shè)計。是關(guān)于設(shè)計思想，設(shè)計原則，結(jié)構(gòu)體系等方面內(nèi)容。包括: 場地選擇，建筑平立面造型，結(jié)構(gòu)體系的選擇，非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的處理，材料的選用等。由于對地震作用及結(jié)構(gòu)性能的了解還遠遠不夠，在某種意義上，概念設(shè)計比計算設(shè)計更重要。場地選擇 不同的場地上的建筑震害不同在建筑選址時，要盡量選擇對建筑抗震有利的地段，避開不利和危險地段。有利地段：堅硬土或開闊平坦密實均勻的中硬土。不利地段：軟弱土、液化土、高聳孤立的山丘、陡坡、邊 坡、不均勻的土層等。危險地段：地震時可能滑坡、崩潰、地陷、泥石流等。

2、發(fā) 震斷裂帶附近、局部孤突的地形。關(guān)于地基基礎(chǔ)設(shè)計，抗震規(guī)范有如下規(guī)定：1、避開危險地帶（如斷裂帶等）2、同一結(jié)構(gòu)單元的基礎(chǔ)不宜設(shè)置在性質(zhì)截然不同的地基上。3、同一結(jié)構(gòu)單元的基礎(chǔ)不宜部分采用天然地基，部分采用樁基。4、軟弱地基上的基礎(chǔ)應(yīng)加強其整體性和剛性。2 建筑的平立面布置1.建筑平面布置 建筑物的平、立面布置宜規(guī)則、對稱，質(zhì)量和剛度變化均勻，避免樓層錯層。2.建筑立面布置 建筑的質(zhì)量、剛度的變化要均勻（豎向）防止出現(xiàn)：豎向收進過大 符合 B1B075要求的建筑物，可以認為是豎向較規(guī)則的建筑物。 3. 房屋的高度 一般而言，房屋愈高，所受到的地震力和傾覆力矩愈大，破壞的可能性也愈大。 抗震規(guī)

3、范和高層規(guī)程， 對各種結(jié)構(gòu)體系適用范圍內(nèi)建筑物的最大高度均作出了規(guī)定，超出該規(guī)定的，要進行專門研究。 房屋的高寬比 對房屋高寬比的要求是按結(jié)構(gòu)體系和地震烈度區(qū)分的. 5、必要時設(shè)置防震縫 當(dāng)建筑的類型、體系、體型較復(fù)雜時，宜設(shè)置防震縫。要保證縫有足夠的寬度，用縫分割的單元為獨立的簡單結(jié)構(gòu)單元。 3 結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置 一、結(jié)構(gòu)選型1、結(jié)構(gòu)材料的選擇 單從抗震角度考慮，作為一種好的結(jié)構(gòu)形式，應(yīng)具備下列性能：延性系數(shù)高；“強度重力”比值大；勻質(zhì)性好；正交各向同性；構(gòu)件的連接具有整體性、連續(xù)性和較好的延性，并能發(fā)揮材料的全部強度。 結(jié)構(gòu)形式依其抗震性能優(yōu)劣而排列的順序是：鋼結(jié)構(gòu)；型鋼混凝土結(jié)構(gòu)；混凝

4、土-鋼混合結(jié)構(gòu)；現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)；裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；配筋砌體結(jié)構(gòu)；砌體結(jié)構(gòu)等。 依據(jù)對抗震結(jié)構(gòu)體系的一般要求，如何提高砌體結(jié)構(gòu)的抗震能力？延性系數(shù)高；“強度重力”比值大；勻質(zhì)性好；正交各向同性；構(gòu)件的連接具有整體性、連續(xù)性和較好的延性，并能發(fā)揮材料的全部強度。加設(shè)構(gòu)造柱和圈梁是提高砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震能力的有效途徑。 圈梁的主要作用有哪些？要求措施2、抗震結(jié)構(gòu)體系的確定抗震規(guī)范關(guān)于抗震結(jié)構(gòu)體系，有下列各項要求： 應(yīng)具有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑； 宜有多道抗震防線，應(yīng)避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整個體系喪失抗震能力或?qū)χ亓Φ某休d能力； 應(yīng)具備必要的強度，良好的

5、變形能力和耗能能力； 宜具有合理的剛度和強度分布，避免因局部削弱或突變形成薄弱部位，產(chǎn)生過大的應(yīng)力集中或塑性變形集中；對可能出現(xiàn)的薄弱部位，應(yīng)采取措施提高抗震能力。二、 結(jié)構(gòu)布置的一般原則 1、平面布置力求對稱。（質(zhì)量，剛度，強度）剛度中心質(zhì)量中心結(jié)構(gòu)的地震扭轉(zhuǎn)效應(yīng) 從抗震要求來講，要求建筑的平面簡單，規(guī)則和對稱，豎向體型力求規(guī)則、均勻，避免有過大的外挑和內(nèi)收。當(dāng)體型不規(guī)則時，需進行結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)地震效應(yīng)計算。一、房屋的質(zhì)心、剛心典型案例 平面布置除了要求各向?qū)ΨQ外，還希望能具有較大的抗扭剛度。 2、豎向布置力求均勻 結(jié)構(gòu)豎向布置的關(guān)鍵在于，盡可能使其豎向剛度、強度變化均勻，避免出現(xiàn)薄弱層，并應(yīng)盡

6、可能降低房屋的重心。 （1）注意上剛下柔的結(jié)構(gòu)的處理框支剪力墻底部框架 應(yīng)保證下部結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度不能小于上部抗側(cè)剛度的一定比例。（2） 同一樓層的框架柱，應(yīng)該具有大致相同的剛度、強度和延性 有利不利 抗震結(jié)構(gòu)除了承擔(dān)水平地震作用外，更重要的是承擔(dān)豎向荷載作用。一旦豎向承載能力不足，就會導(dǎo)致建筑的倒塌。 多道抗震防線的意義 一個抗震結(jié)構(gòu)體系，應(yīng)由若干個延性較好的分體系組成，并由延性較好的結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接起來協(xié)同工作。如框架-抗震墻體系是由延性框架和抗震墻兩個系統(tǒng)組成；雙肢或多肢抗震墻體系由若干個單肢墻分系統(tǒng)組成?？拐鸾Y(jié)構(gòu)體系應(yīng)有最大可能數(shù)量的內(nèi)部、外部贅余度，有意識地建立起一系列分布的屈服區(qū)，以使結(jié)

7、構(gòu)能夠吸收和耗散大量的地震能量，一旦破壞也易于修復(fù)。4 多道抗震防線多道防線舉例：框架抗震墻結(jié)構(gòu)純框架結(jié)構(gòu)的剛度較小，可以增設(shè)部分抗震墻，形成框架-抗震墻體系。抗震墻的主要作用是提高結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度，增加結(jié)構(gòu)的抗震能力。多道防線舉例：框架抗震墻結(jié)構(gòu)=+第一道防線第二道防線豎向荷載：主要由框架承擔(dān)水平地震荷載：主要由抗震墻承擔(dān)，保護框架承擔(dān)豎 向荷載雙肢剪力墻結(jié)構(gòu)第一道防線第二道防線，連梁屈服雙肢剪力墻整體的剛度大，聯(lián)梁起約束作用，在地震作用下變形小。聯(lián)梁屈服后，結(jié)構(gòu)為兩個并聯(lián)的單肢墻，剛度減小，繼續(xù)抵抗地震?？蚣?筒體結(jié)構(gòu)第一道防線：大筒第二道防線：小筒第三道防線：框架框架結(jié)構(gòu)第一道防線：梁第二

8、道防線：柱梁首先屈服，保護結(jié)構(gòu)不倒塌。框架破壞機制 梁鉸機制 柱鉸機制哪種破壞機制有利于抗震？為什么？你認為怎樣才能保證該破壞機制?？蚣?支撐結(jié)構(gòu) 框架-消能支撐結(jié)構(gòu)第一道防線：支撐第二道防線：框架抗震結(jié)構(gòu)體系第一道防線構(gòu)件選擇的原則是什么？ 5 剛度、承載力和延性的匹配結(jié)構(gòu)剛度的分布：關(guān)系到結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分配，某些部位剛度過大會導(dǎo)致該處的內(nèi)力（或應(yīng)力）集中。承載力分布：在大地震下結(jié)構(gòu)不存在強度的儲備。設(shè)計者要作的是保證結(jié)構(gòu)的強度分布均勻。即結(jié)構(gòu)實際強度的分布與地震作用的分布相一致。否則就會出現(xiàn)薄弱層。必要的強度、延性、耗能能力。 延性的概念1、 結(jié)構(gòu)的延性定義為：結(jié)構(gòu)承載能力無明顯降低的前提下，

9、結(jié)構(gòu)發(fā)生非彈性變形的能力。 這里“無明顯降低”比較認同的指標(biāo)是，不低于其極限承載力的85。 在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中，“結(jié)構(gòu)延性”這個術(shù)語實際上有以下5層含義： 結(jié)構(gòu)總體延性： 一般用結(jié)構(gòu)的“頂點側(cè)移比”或結(jié)構(gòu)的“平均層間側(cè)移比”來表達； 結(jié)構(gòu)樓層延性： 以一個樓層的層間側(cè)移比來表達； 構(gòu)件延性： 指整個結(jié)構(gòu)中某一構(gòu)件（一根框架或一片墻體）的延性； 桿件延性： 指一個構(gòu)件中某一桿件（框架中的梁或柱，墻片中的連梁或墻肢）的延性。 桿件截面的延性。 2、延性設(shè)計的原則 對結(jié)構(gòu)中重要構(gòu)件的延性要求，高于對結(jié)構(gòu)總體的延性要求； 對構(gòu)件中關(guān)鍵桿件或部位的延性要求，又高于對整個構(gòu)件的延性要求。 比較經(jīng)濟有效的辦法

10、是，有選擇地重點提高結(jié)構(gòu)中的重要構(gòu)件以及某些構(gòu)件中關(guān)鍵桿件或關(guān)鍵部位的延性。其原則是： （1）在結(jié)構(gòu)的豎向，應(yīng)該重點提高樓房中可能出現(xiàn)塑性變形集中的相對柔弱樓層的構(gòu)件延性。（一般是底層） （2）在平面位置上，應(yīng)該著重提高房屋周邊轉(zhuǎn)角處、平面突變處以及復(fù)雜平面各翼相接處的構(gòu)件延性。對于偏心結(jié)構(gòu)，應(yīng)加大房屋周邊特別是剛度較弱一端構(gòu)件的延性。（3）對于具有多道抗震防線的抗側(cè)力體系，應(yīng)著重提高第一道防線中構(gòu)件的延性。 （4）在同一構(gòu)件中，應(yīng)著重提高關(guān)鍵桿件的延性。例如，對于框架和框架筒體，應(yīng)優(yōu)先提高柱的延性；（5）在同一桿件中，重點提高延性的部位應(yīng)該是預(yù)期該構(gòu)件地震時首先屈服的部位。例如梁的兩端、柱的

11、上下端、抗震墻墻肢的根部等。3、 改善構(gòu)件及結(jié)構(gòu)延性的途徑（1）控制構(gòu)件的破壞形態(tài) 彎曲破壞的延性遠遠大于剪切破壞的延性。 稱為：“強剪弱彎”設(shè)計原則（2）控制框架結(jié)構(gòu)的破壞機制 使梁的彎曲破壞先于柱的彎曲破壞。 稱為：“強柱弱梁”設(shè)計原則（3）結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞與節(jié)點破壞的關(guān)系 使構(gòu)件的破壞先于節(jié)點的破壞。 稱為：“強節(jié)點弱構(gòu)件”設(shè)計原則（6）鋼纖維混凝土的應(yīng)用 良好的抗沖擊韌性和抗地震延性。 （7）型鋼混凝土的應(yīng)用（5）減小桿件軸壓比（N/bchcfc） 軸壓比是影響鋼筋混凝土柱延性的一個關(guān)鍵性因素。 （4）避免構(gòu)件的錨固破壞 稱為：“強錨固”設(shè)計原則。變形能力和耗能能力只有強度無較好的耐受變形的能力，在地震作用下很容易發(fā)生脆性破壞。只有變形能力，而抗側(cè)強度和剛度不足，在較小的地震下就會產(chǎn)生較大的變形。耗能能力：抗側(cè)強度 變形能力抗震的有效措施：提高抗水平作用強度 + 提高變形能力例如：磚砌體結(jié)構(gòu)加構(gòu)造柱和圈梁 框架結(jié)構(gòu)加剪力墻或支撐6 確保結(jié)構(gòu)的整體性結(jié)構(gòu)具有連續(xù)性，避免散架。加強結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延性，避免脆性破壞。保證結(jié)構(gòu)的節(jié)點的強度和延性，使節(jié)點的強度、連接、及錨固等強于構(gòu)件。7 非結(jié)構(gòu)部件處理 1、如隔墻、雨棚、挑檐、廣告