第4章建筑抗震概念設(shè)計(jì)課件

建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)課程名稱：建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)教材名稱：《建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)》1建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)課程名稱：建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)1標(biāo)題添加點(diǎn)擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容點(diǎn)擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容總體概述點(diǎn)擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容標(biāo)題添加點(diǎn)擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容2標(biāo)題添加點(diǎn)擊此處輸入相點(diǎn)擊此處輸入總體概述點(diǎn)擊此處輸入標(biāo)題添第4章建筑抗震概念設(shè)計(jì)4.1選擇建筑場(chǎng)地4.2把握建筑形體和結(jié)構(gòu)的規(guī)則性4.3選擇合理的抗震結(jié)構(gòu)體系4.4利用結(jié)構(gòu)延性4.5重視非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震3第4章建筑抗震概念設(shè)計(jì)4.1選擇建筑場(chǎng)地3第4章

建筑抗震概念設(shè)計(jì)一般說(shuō)來(lái)，建筑抗震設(shè)計(jì)包括三個(gè)層次內(nèi)容與要求：概念設(shè)計(jì)抗震計(jì)算構(gòu)造措施概念設(shè)計(jì)在總體上把握抗震設(shè)計(jì)的基本原則：抗震計(jì)算為建筑抗震設(shè)計(jì)提供定量手段；構(gòu)造措施可以在保證結(jié)構(gòu)整體性，加強(qiáng)局部環(huán)節(jié)等意義上保證抗震計(jì)算結(jié)果的有效性。4第4章建筑抗震概念設(shè)計(jì)一般說(shuō)來(lái)，建筑抗震設(shè)計(jì)包括三個(gè)層次第4章

建筑抗震概念設(shè)計(jì)概念設(shè)計(jì)是根據(jù)地震災(zāi)害和工程經(jīng)驗(yàn)等所形成的總體設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)思想，即：根據(jù)對(duì)結(jié)構(gòu)抗震性能（承載能力、變形能力、耗能能力等）的正確把握，合理地確定結(jié)構(gòu)總體與局部設(shè)計(jì)。強(qiáng)調(diào)抗震概念設(shè)計(jì)是由于地震作用的不確定性（隨機(jī)性、復(fù)雜性、間接性和耦連性）和結(jié)構(gòu)計(jì)算假定與實(shí)際情況的差異，這使得其計(jì)算結(jié)果不能全面真實(shí)地反映結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力、變形情況，并確保結(jié)構(gòu)安全可靠。5第4章建筑抗震概念設(shè)計(jì)概念設(shè)計(jì)是根據(jù)地震災(zāi)害和工程經(jīng)驗(yàn)等

結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)存在的不確定因素主要有：（1）地面運(yùn)動(dòng)的不確定性。地震時(shí)的地面運(yùn)動(dòng)是多維的，地震動(dòng)的各個(gè)分量對(duì)建筑物都起破壞作用。歷次地震中強(qiáng)震儀已經(jīng)多次記錄到地面運(yùn)動(dòng)的三個(gè)正交平動(dòng)分量，即一個(gè)豎向分量和兩個(gè)水平分量，此外還有地面運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)分量。（2）結(jié)構(gòu)分析的影響。影響結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性和動(dòng)力反應(yīng)的因素：質(zhì)量分布的不確定性；基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)的協(xié)同作用；節(jié)點(diǎn)的非剛性轉(zhuǎn)動(dòng)；偏心、扭轉(zhuǎn)及P-—Δ效應(yīng)；柱軸向變形?？紤]或不考慮節(jié)點(diǎn)非剛性轉(zhuǎn)動(dòng)的影響程度可達(dá)5%—10%；考慮柱軸向變形，自振周期可能加長(zhǎng)15%，加速度反應(yīng)可能降低8%；考慮P-—Δ效應(yīng)可能增加位移10%。（3）材料的影響?；炷恋膹椥阅Ａ侩S著時(shí)間及應(yīng)變程度而改變。隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，混凝土的彈性模量比施工完成后可能降低50%，在應(yīng)變?cè)龃蟮那闆r下還可能繼續(xù)降低，這意味著自振周期可能增長(zhǎng)25%，減小加速度反應(yīng)10%。引言6結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)存在的不確定因因此目前抗震設(shè)計(jì)水平遠(yuǎn)未達(dá)到科學(xué)的嚴(yán)密程度。要使建筑物具有盡可能好的抗震性能，首先應(yīng)從大的方面入手，做好抗震概念設(shè)計(jì)。如果整體設(shè)計(jì)沒(méi)有做好，計(jì)算工作再細(xì)致，也難免在地震時(shí)建筑物不發(fā)生嚴(yán)重的破壞，乃至倒塌。近幾十年以來(lái)，世界上一些大城市先后發(fā)生了若干次大地震，通過(guò)震害分析對(duì)建筑物的破壞規(guī)律有了更多的認(rèn)識(shí)，從而取得了抗震設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，確定了結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)的要點(diǎn)。

引言7因此目前抗震設(shè)計(jì)水平遠(yuǎn)未達(dá)到科學(xué)的嚴(yán)密程度。要使建筑物具有盡建筑抗震概念設(shè)計(jì)可以概括為：選擇建筑場(chǎng)地把握建筑形體和結(jié)構(gòu)的規(guī)則性選擇合理的抗震結(jié)構(gòu)體系充分利用結(jié)構(gòu)延性重視非結(jié)構(gòu)因素等其目的是為了在總體上消除建筑中的薄弱環(huán)節(jié)，正確和全面地把握結(jié)構(gòu)的整體性能，使所設(shè)計(jì)出的建筑具有良好的抗震性能。

引言8建筑抗震概念設(shè)計(jì)可以概括為：引言8從建筑概念設(shè)計(jì)角度考察,首先應(yīng)注意建筑場(chǎng)地的選擇。應(yīng)根據(jù)工程需要，掌握地震活動(dòng)情況、工程地質(zhì)和地震質(zhì)的有關(guān)資料，對(duì)抗震有利、一般、不利和危險(xiǎn)地段做出綜合評(píng)價(jià)。對(duì)不利地段，應(yīng)提出避開要求；當(dāng)無(wú)法避開時(shí)應(yīng)采取有效措施。對(duì)危險(xiǎn)地段，嚴(yán)禁建造甲、乙類的建筑，不應(yīng)建造丙類的建筑。（選擇有利、避開不利、不在危險(xiǎn)地段）抗震有利地段包括穩(wěn)定基巖，堅(jiān)硬土，開闊、平坦、密實(shí)、均勻的中硬土等?？拐鹞ｋU(xiǎn)地段指地震時(shí)可能發(fā)生崩塌（如溶洞、陡峭的山區(qū)）、地陷（如地下煤礦的大面積采空區(qū)）、地裂、泥石流等地段，以及在地震時(shí)可能發(fā)生錯(cuò)位的斷層。就地形而言，一般指突出的山嘴、孤立的山包和山梁的頂部、非巖質(zhì)的陡坡、高差較大的臺(tái)地邊緣、河岸和邊坡邊緣。就場(chǎng)地土質(zhì)而言，一般指軟弱土、易液化土、斷層破碎帶以及成巖、巖性、狀態(tài)明顯不均勻的地段等。

4.1選擇建筑場(chǎng)地9從建筑概念設(shè)計(jì)角度考察,首先應(yīng)注意建筑場(chǎng)地的選擇。4.1表1有利、一般、不利和危險(xiǎn)地段的劃分4.1.1有利、一般、不利和危險(xiǎn)地段的劃分10表1有利、一般、不利和危險(xiǎn)地段的劃分4.1.1有利、一【例1】在海城地震時(shí)，從位于大石橋盤龍山高差58m的兩個(gè)測(cè)點(diǎn)上所測(cè)得的強(qiáng)余震加速度峰值記錄表明，位于孤突地形上的比坡腳平地上的平均達(dá)1.84倍，這說(shuō)明在孤立山頂?shù)卣鸩▽⒈环糯蟆D1表示了這種地理位置的放大作用。圖1不同地形的震害4.1.1有利、一般、不利和危險(xiǎn)地段的劃分11【例1】在海城地震時(shí)，從位于大石橋盤龍山高差58m的兩個(gè)測(cè)點(diǎn)【例2】天津塘沽港地區(qū)，地表下3—5m為沖填土，其下為深厚的淤泥和淤泥質(zhì)土，地下水位為－1.6m。1974年興建的16幢3層住宅和7幢4層住宅，均采用片筏基礎(chǔ)。1976年唐山地震前，累計(jì)沉降分別為200mm和300mm，地震期間沉降量突然增大，分別增加了150mm和200mm。震后，房屋向一邊傾斜，房屋四周的外地坪地面隆起，如圖2所示。圖2房屋沉降4.1.1有利、一般、不利和危險(xiǎn)地段的劃分12【例2】天津塘沽港地區(qū)，地表下3—5m為沖填土，其下為深厚的建筑結(jié)構(gòu)的平面、立面規(guī)則與否，對(duì)建筑的抗震性能具有重要的影響，建筑結(jié)構(gòu)不規(guī)則，可能造成較大扭轉(zhuǎn)，產(chǎn)生嚴(yán)重應(yīng)力集中，或形成抗震薄弱層。國(guó)內(nèi)外多次震害表明，房屋形體不規(guī)則、平面上凸出凹進(jìn)、立面上高低錯(cuò)落，破壞程度比較嚴(yán)重，而簡(jiǎn)單、對(duì)稱的建筑的震害較輕。為此，《抗震規(guī)范》規(guī)定，建筑設(shè)計(jì)應(yīng)重視其平面、立面和豎向剖面的規(guī)則性對(duì)抗震性能及經(jīng)濟(jì)合理性的影響，宜擇優(yōu)選用規(guī)則的形體，其抗側(cè)力構(gòu)件的平面布置宜規(guī)則對(duì)稱、側(cè)向剛度沿豎向宜均勻變化、豎向抗側(cè)力構(gòu)件的截面尺寸和材料強(qiáng)度宜自下而上逐漸減小、避免側(cè)向剛度和承載力突變。建筑平、立面布置的基本原則：對(duì)稱規(guī)則，質(zhì)量與剛度變化均勻。4.2把握建筑形體和結(jié)構(gòu)的規(guī)則性13建筑結(jié)構(gòu)的平面、立面規(guī)則與否，對(duì)建筑的抗震性能具有重要的影響建筑平面布置宜簡(jiǎn)單、規(guī)則，盡量減少突出、凹進(jìn)等復(fù)雜平面，盡可能使剛度中心與質(zhì)量中心靠近，減少扭轉(zhuǎn)。結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單性可以保證地震力具有明確而直接的傳遞途徑，使計(jì)算分析模型更易接近實(shí)際的受力狀態(tài)，所分析的結(jié)果具有更好的可靠性，據(jù)此設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)的抗震性能更有安全可靠保證。地震區(qū)的建筑平面以方形、矩形、圓形為好；正六邊形、正八邊形、橢圓形、扇形次之（圖3）。三角形雖也屬簡(jiǎn)單形狀，但是，由于它沿主軸方向不對(duì)稱，在地震作用下容易發(fā)生較強(qiáng)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，對(duì)抗震不利。此外，帶有較長(zhǎng)翼緣的L形、T形、十字形、Y形、U形和H形等平面也對(duì)抗震結(jié)構(gòu)性能不利，主要是此類具有較長(zhǎng)翼緣平面的結(jié)構(gòu)在地震動(dòng)作用下容易發(fā)生圖4所示的較大的差異側(cè)移而導(dǎo)致震害加重。4.2.1建筑平面14建筑平面布置宜簡(jiǎn)單、規(guī)則，盡量減少突出、凹進(jìn)等復(fù)雜平面，盡可圖3較合理的平面形狀圖4不合理的平面形狀4.2.1建筑平面15圖3較合理的平面形狀圖4不合理的平面形狀4.2.1建筑平在簡(jiǎn)單的平面中，如果結(jié)構(gòu)剛度在平面的分布不均勻，與質(zhì)量中心有偏差，仍然會(huì)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)。圖5剛度中心偏離質(zhì)量中心引起的扭轉(zhuǎn)4.2.1建筑平面16在簡(jiǎn)單的平面中，如果結(jié)構(gòu)剛度在平面的分布不均勻，與質(zhì)量中心有

結(jié)構(gòu)力求對(duì)稱，以避免扭轉(zhuǎn)。對(duì)稱結(jié)構(gòu)在單向水平地震動(dòng)下，僅發(fā)生平移振動(dòng)，各層構(gòu)件的側(cè)移量相等，水平地震力則按剛度分配，受力比較均勻。非對(duì)稱結(jié)構(gòu)由于質(zhì)量中心與剛度中心不重合，即使在單向水平地震動(dòng)下也會(huì)激起扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，產(chǎn)生平移—扭轉(zhuǎn)耦連振動(dòng)。由于扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的影響，遠(yuǎn)離剛度中心的構(gòu)件側(cè)移量明顯增大，從而所產(chǎn)生的水平地震剪力則隨之增大，較易引起破壞，甚至嚴(yán)重破壞。在結(jié)構(gòu)布置中，應(yīng)特別注意具有很大側(cè)向剛度的鋼筋混凝土墻體和鋼筋混凝土芯筒的位置，力求在平面上對(duì)稱，不宜偏置在建筑的一邊，如圖6所示。圖6結(jié)構(gòu)剛度在平面上的分布不均勻4.2.1建筑平面17結(jié)構(gòu)力求對(duì)稱，以避免扭轉(zhuǎn)。對(duì)稱結(jié)構(gòu)在單向水平地震動(dòng)

在國(guó)內(nèi)外地震調(diào)查資料中，不難發(fā)現(xiàn)角柱的震害一般較重，這主要由于角柱受扭轉(zhuǎn)反應(yīng)最為顯著。1972年尼加拉瓜的馬那瓜地震，位于市中心15層的中央銀行，有一層地下室，采用框架體系，設(shè)置兩個(gè)鋼筋混凝土電梯井和兩個(gè)樓梯間，都集中布置在主樓兩端一側(cè)，兩端山墻還砌有填充墻，如圖7所示。這種結(jié)構(gòu)布置造成質(zhì)量中心與剛度中心明顯不重合，偏心很大，顯然對(duì)抗震不利。1972年發(fā)生地震時(shí)，該幢大廈遭到嚴(yán)重破壞，五層周圍柱子嚴(yán)重開裂，鋼筋壓屈，電梯井墻開裂，混凝土剝落。圍護(hù)墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞嚴(yán)重，有的倒塌。因此，需要合理布置抗側(cè)力構(gòu)件。例如，在結(jié)構(gòu)布置時(shí)，應(yīng)特別注意具有很大抗推剛度的鋼筋混凝土墻體和鋼筋混凝土的芯筒位置，力求在平面上要居中和對(duì)稱。此外，抗震墻沿房屋周邊布置，可以使結(jié)構(gòu)具有較大的抗扭剛度和較大的抗傾覆能力。

4.2.1建筑平面18在國(guó)內(nèi)外地震調(diào)查資料中，不難發(fā)現(xiàn)角柱的震害一般較重，這主要圖7馬那瓜中央銀行結(jié)構(gòu)平面（a）低層平面；（b）剖面4.2.1建筑平面19圖7馬那瓜中央銀行結(jié)構(gòu)平面4.2.1建筑平面19

表2平面不規(guī)則類型4.2.1建筑平面20表2平面不規(guī)則類型4.2.1建筑平面20圖8建筑結(jié)構(gòu)平面的扭轉(zhuǎn)不規(guī)則4.2.1建筑平面21圖8建筑結(jié)構(gòu)平面的扭轉(zhuǎn)不規(guī)則4.2.1建筑平面21圖9建筑結(jié)構(gòu)平面的凹凸不規(guī)則4.2.1建筑平面22圖9建筑結(jié)構(gòu)平面的凹凸不規(guī)則4.2.1建筑平面22圖10建筑結(jié)構(gòu)平面的樓板局部不連續(xù)4.2.1建筑平面23圖10建筑結(jié)構(gòu)平面的樓板局部不連續(xù)4.2.1建筑平面23圖11平面長(zhǎng)寬比過(guò)大的建筑平面長(zhǎng)寬比不宜過(guò)大，一般宜小于6。否則，不同部位地基震動(dòng)的差異帶來(lái)建筑內(nèi)水平振動(dòng)和豎向振動(dòng)各自的差異不同步，并伴隨扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的發(fā)生，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)受損，如圖11所示。4.2.1建筑平面24圖11平面長(zhǎng)寬比過(guò)大的建筑平面長(zhǎng)寬比不宜過(guò)大，一般宜小于6立面變化要均勻，即建筑的質(zhì)量和剛度變化要均勻。結(jié)構(gòu)布置不均勻產(chǎn)生剛度和強(qiáng)度沿豎向突變，引起豎向抗側(cè)力構(gòu)件的應(yīng)力集中或變形集中，將降低結(jié)構(gòu)抵抗地震的能力，地震時(shí)易發(fā)生損壞，甚至倒塌。例如，由于建筑的豎向收進(jìn)，地震時(shí)收進(jìn)處上下部分振動(dòng)特性不同，易于在收進(jìn)處的樓板產(chǎn)生應(yīng)力突變，使豎向收進(jìn)的凹角處產(chǎn)生應(yīng)力集中。圖12大底盤建筑圖13樓層的收進(jìn)4.2.2建筑立面25立面變化要均勻，即建筑的質(zhì)量和剛度變化要均勻。結(jié)構(gòu)布置不均勻圖14大懸挑建筑圖15良好的建筑立面4.2.2建筑立面26圖14大懸挑建筑圖15良好的建筑立面4.2.2建筑立面圖16Olive—View醫(yī)院主樓剖面【例1】1971年美國(guó)圣菲南多地震，Olive-View醫(yī)院位于9度區(qū)，主樓遭到嚴(yán)重破壞。它是一幢剛度和強(qiáng)度在底層突變的建筑的典型震例，其教訓(xùn)值得借鑒。該主樓是六層鋼筋混凝土房屋，其剖面如圖11所示。該幢建筑三層以上為框架-—剪力墻體系，底層和二層為框架體系，而二層有較多的磚隔墻。該結(jié)構(gòu)上、下層的側(cè)向?qū)娱g剛度相差約為10倍。地震后，上面幾層震害很輕，而底層嚴(yán)重偏斜，縱向側(cè)移達(dá)600mm，橫向側(cè)移約600mm，角柱出現(xiàn)嚴(yán)重的受壓酥碎現(xiàn)象。

4.2.2建筑立面27圖16Olive—View醫(yī)院主樓剖面【例1】1971年美表3豎向不規(guī)則類型4.2.2建筑立面28表3豎向不規(guī)則類型4.2.2建筑立面28側(cè)向剛度不規(guī)則是指?jìng)?cè)向剛度沿豎向產(chǎn)生突變，形成薄弱層，在地震作用下，塑性變形集中發(fā)生在薄弱層，加速結(jié)構(gòu)破壞、倒塌。這里，側(cè)向剛度計(jì)算取樓層剪力除以層間位移。圖17薄弱層破壞圖18側(cè)向剛度不規(guī)則4.2.2建筑立面29側(cè)向剛度不規(guī)則是指?jìng)?cè)向剛度沿豎向產(chǎn)生突變，形成薄弱層，在地震豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)是指結(jié)構(gòu)軸柱或抗震墻不落地，如圖所示，豎向構(gòu)件承擔(dān)的地震作用不能直接向下傳給基礎(chǔ)，而是由水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件向下傳遞，水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件一旦破壞，則后果嚴(yán)重。樓層的受剪承載力沿高度突變，形成薄弱層，薄弱層在地震作用下率先屈服，剛度降低，產(chǎn)生明顯的彈塑性變形集中，而其它樓層不屈服，耗能作用不能充分發(fā)揮，不利于結(jié)構(gòu)抗震。圖20樓層承載力突變圖19豎向構(gòu)件不連續(xù)4.2.2建筑立面30豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)是指結(jié)構(gòu)軸柱或抗震墻不落地，如圖所示，豎合理設(shè)置防震縫，可以將形體復(fù)雜的建筑劃分成“規(guī)則”的結(jié)構(gòu)單元，降低結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的難度，提高各結(jié)構(gòu)單元的抗震性能。如圖所示。但是，在建筑中設(shè)縫也會(huì)帶來(lái)一些問(wèn)題：影響建筑立面、多用材料，構(gòu)造復(fù)雜、防水處理困難，地震時(shí)縫兩側(cè)的結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性狀態(tài)，位移急劇增大而發(fā)生相互碰撞，產(chǎn)生嚴(yán)重的震害。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)表明，形體復(fù)雜的建筑并不一概提倡設(shè)防震縫，而應(yīng)當(dāng)調(diào)整平面尺寸和結(jié)構(gòu)布置，采取構(gòu)造措施和施工措施，能不設(shè)縫就不設(shè)縫，能少設(shè)縫就少設(shè)縫；必須設(shè)縫時(shí)，應(yīng)保證必要的縫寬。圖21設(shè)置防震縫4.2.2建筑立面31合理設(shè)置防震縫，可以將形體復(fù)雜的建筑劃分成“規(guī)則”的結(jié)構(gòu)單元圖22合理設(shè)置防震縫4.2.2建筑立面32圖22合理設(shè)置防震縫4.2.2建筑立面32工程實(shí)際情況千變?nèi)f化，出現(xiàn)不規(guī)則的建筑設(shè)計(jì)方案是不可避免的。建筑結(jié)構(gòu)按不規(guī)則的程度，分為不規(guī)則、特別不規(guī)則和嚴(yán)重不規(guī)則等三種程度。不規(guī)則，指超過(guò)表2和表3一項(xiàng)的不規(guī)則指標(biāo)；特別不規(guī)則，指多項(xiàng)超過(guò)表2、表3的不規(guī)則指標(biāo)或某項(xiàng)超過(guò)不規(guī)則指標(biāo)較多，具有明顯的抗震薄弱部位，將會(huì)引起不良后果；嚴(yán)重不規(guī)則，指體形復(fù)雜，多項(xiàng)不規(guī)則指標(biāo)超過(guò)表2、表3的上限值或某一項(xiàng)大大超過(guò)規(guī)定值，具有嚴(yán)重的抗震薄弱環(huán)節(jié)，將會(huì)導(dǎo)致地震破壞的嚴(yán)重后果。

在地震區(qū)，建筑設(shè)計(jì)應(yīng)符合抗震概念設(shè)計(jì)的要求，不規(guī)則的建筑方案應(yīng)按規(guī)定采取加強(qiáng)措施；特別不規(guī)則的建筑方案應(yīng)進(jìn)行專門研究和論證，采取特別的加強(qiáng)措施；不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的建筑方案。建筑結(jié)構(gòu)規(guī)則性33工程實(shí)際情況千變?nèi)f化，出現(xiàn)不規(guī)則的建筑設(shè)計(jì)方案4.3選擇合理的抗震結(jié)構(gòu)體系4.3.1抗震結(jié)構(gòu)體系的要求1.應(yīng)具有明確的計(jì)算簡(jiǎn)圖和合理的地震作用傳遞途徑；2.應(yīng)避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)喪失抗震能力或?qū)χ亓奢d的承載力；3.應(yīng)具備必要的抗震承載力，良好的變形能力和消耗地震能量的能力；4.對(duì)可能出現(xiàn)的薄弱部位，應(yīng)采取措施提高其抗震能力。圖23不合理的結(jié)構(gòu)體系344.3選擇合理的抗震結(jié)構(gòu)體系4.3.1抗震結(jié)構(gòu)體系的要求圖多道抗震防線可以從圖24的解釋中得到基本認(rèn)識(shí)。圖24a中，強(qiáng)梁弱柱型的框架結(jié)構(gòu)底層柱的上下端出現(xiàn)塑性鉸，或單肢剪力墻結(jié)構(gòu)底部出現(xiàn)屈服變形，將迅速導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的倒塌。而圖24b中，強(qiáng)柱弱梁型的框架結(jié)構(gòu)或雙肢剪力墻加連系梁結(jié)構(gòu)，則需要全部梁端出現(xiàn)塑性鉸并迫使結(jié)構(gòu)底部也出現(xiàn)屈服變形時(shí)，結(jié)構(gòu)才破壞。后者至少存在兩道抗震防線，一是從彈性到部分梁（或連系梁）出現(xiàn)塑性鉸，二是從梁塑性鉸發(fā)生較大轉(zhuǎn)動(dòng)到柱根（或剪力墻底部）破壞。4.3.2設(shè)置多道防線35多道抗震防線可以從圖24的解釋中得到基本認(rèn)識(shí)。4.3.2圖24結(jié)構(gòu)屈服機(jī)制（a）局部機(jī)制

（b）整體機(jī)制

4.3.2設(shè)置多道防線36圖24結(jié)構(gòu)屈服機(jī)制（a）局部機(jī)制單一結(jié)構(gòu)體系只有一道防線，一旦破壞就會(huì)造成建筑物倒塌。特別是當(dāng)建筑物的自振周期與地震動(dòng)卓越周期相近時(shí)，建筑物由此而發(fā)生的共振，更加速其倒塌進(jìn)程。如果建筑物采用的是多重抗側(cè)力體系，第一道防線的抗側(cè)力構(gòu)件在強(qiáng)烈地震作用下遭到破壞后，后備的第二道乃至第三道防線的抗側(cè)力構(gòu)件立即接替，抵擋住后續(xù)的地震動(dòng)的沖擊，可保證建筑物最低限度的安全，免于倒塌。在遇到建筑物基本周期與地震動(dòng)卓越周期相同或接近的情況時(shí)，多道防線就更顯示出其優(yōu)越性。當(dāng)?shù)谝坏揽箓?cè)力防線因共振而破壞，第二道防線接替工作，建筑物自振周期將出現(xiàn)較大幅度的變動(dòng)，與地震動(dòng)卓越周期錯(cuò)開，使建筑物的共振現(xiàn)象得以緩解，避免再度嚴(yán)重破壞。4.3.2設(shè)置多道防線37單一結(jié)構(gòu)體系只有一道防線，一旦破壞就會(huì)造成建筑4.3.2設(shè)【工程實(shí)例1】：尼加拉瓜的馬拉瓜市美洲銀行大廈尼加拉瓜的馬拉瓜市美洲銀行大廈，地面以上18層，高61米，就是一個(gè)應(yīng)用多道抗震防線概念的成功實(shí)例（圖25所示）。因?yàn)檫@幢大樓位于地震區(qū)，設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想是：在風(fēng)荷載和規(guī)范規(guī)定的等效靜力地震荷載的作用下，結(jié)構(gòu)具有較大的抗推剛度，以滿足變形方面的要求；但在大震作用下，建筑物受到的地震力很大時(shí)，通過(guò)某些構(gòu)件的屈服，過(guò)渡到另一個(gè)具有較高變形能力的結(jié)構(gòu)體系，繼續(xù)有效地工作。根據(jù)這一指導(dǎo)思想，該大樓采用11.6m×11.6m的鋼筋混凝土芯筒作為主要的抗震和抗風(fēng)構(gòu)件。但是，該芯筒又由四個(gè)小芯筒組成，每個(gè)L形小筒的外邊尺寸為4.6m×4.6m。在每層樓板處，采用較大截面的鋼筋混凝土連系梁，將四個(gè)小筒連成一個(gè)具有較強(qiáng)整體性的大筒。4.3.2設(shè)置多道防線38【工程實(shí)例1】：尼加拉瓜的馬拉瓜市美洲銀行大廈4.3.2設(shè)該大廈在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，既考慮四個(gè)小筒作為大筒的組成部分發(fā)揮整體作用時(shí)的受力情況，又考慮連系梁損壞后四個(gè)小筒各自作為獨(dú)立構(gòu)件的受力狀態(tài)，且小筒間的連系梁完全破壞時(shí)整體結(jié)構(gòu)仍具有良好的抗震性能。1972年12月馬拉瓜發(fā)生地震時(shí)，該大廈經(jīng)受了考驗(yàn)。圖25馬拉瓜市美洲銀行大廈【工程實(shí)例1】：尼加拉瓜的馬拉瓜市美洲銀行大廈39該大廈在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，既考慮四個(gè)小筒作為大筒的組成部分發(fā)揮

在大震作用下，小筒之間的連梁破壞后，動(dòng)力特性和地震反應(yīng)顯著改變：基本周期T1加長(zhǎng)1.5倍，結(jié)構(gòu)底部水平地震剪力減小一半，地震傾覆力矩減少3/5，但是結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)側(cè)移加大一倍，分析結(jié)果列于表7。結(jié)構(gòu)動(dòng)力反應(yīng)結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)4個(gè)小筒整體工作時(shí)4個(gè)小筒單獨(dú)工作時(shí)基本周期（s）1.33.3結(jié)構(gòu)底部地震剪力（KN）2700013000結(jié)構(gòu)底部地震傾覆力矩（KN·m）37000030000結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)位移（mm）120240表4美洲銀行大樓對(duì)馬那瓜地震的反應(yīng)

【工程實(shí)例1】：尼加拉瓜的馬拉瓜市美洲銀行大廈40在大震作用下，小筒之間的連梁破壞后，動(dòng)力特性和地震反第一道防線的構(gòu)件選擇第一道防線一般應(yīng)優(yōu)先選擇不負(fù)擔(dān)或少負(fù)擔(dān)重力荷載的豎向支撐或填充墻，或選擇軸壓比值較小的抗震墻、實(shí)墻筒體之類的構(gòu)件作為第一道防線的抗側(cè)力構(gòu)件。不宜選擇軸壓比很大的框架柱作為第一道防線。在純框架結(jié)構(gòu)中，宜采用“強(qiáng)柱弱梁”的延性框架。我國(guó)采用的最為廣泛的是框架—剪力墻雙重結(jié)構(gòu)體系，主要抗側(cè)力構(gòu)件是剪力墻，它是第一道防線。在彈性地震反應(yīng)階段，大部分側(cè)向地震力由剪力墻承擔(dān)，但是一旦剪力墻開裂或屈服，剪力墻剛度相應(yīng)降低。此時(shí)框架承擔(dān)地震力的份額將增加，框架部分起到第二道防線的作用，并且在地震動(dòng)過(guò)程中框架起著支撐豎向荷載的重要作用，它承受主要的豎向荷載。4.3.2設(shè)置多道防線41第一道防線的構(gòu)件選擇4.3.2設(shè)置多道防線41框架—填充墻結(jié)構(gòu)體系實(shí)際上也是等效雙重體系。如果設(shè)計(jì)得當(dāng)，填充墻可以增加結(jié)構(gòu)體系的承載力和剛度。在地震作用下，填充墻產(chǎn)生裂縫，可以大量吸收和消耗地震能量，填充墻實(shí)際上起到了耗能元件的作用。填充墻在地震后是較易修復(fù)的，但須采取有效措施防止平面外倒塌和框架柱剪切破壞。單層廠房縱向體系中，可以認(rèn)為也存在等效雙重體系。柱間支撐是第一道防線，柱是第二道防線。通過(guò)柱間支撐的屈服來(lái)吸收和消耗地震能量，從而保證整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全。4.3.2設(shè)置多道防線42框架—填充墻結(jié)構(gòu)體系實(shí)際上也是等效雙重體系。如果設(shè)計(jì)得當(dāng)，填2.利用贅余構(gòu)件增加抗震防線

在未用梁連接之前，主體結(jié)構(gòu)已是靜定或超靜定結(jié)構(gòu)，這些連梁在整個(gè)結(jié)構(gòu)中是附加的贅余桿件，其先期破壞并不影響整個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。通過(guò)合理設(shè)計(jì)，使結(jié)構(gòu)遭遇地震時(shí)，連梁先于主體結(jié)構(gòu)進(jìn)人屈服狀態(tài)，用連梁的彈塑性變形來(lái)消耗部分地震能量，以達(dá)到保護(hù)主體結(jié)構(gòu)的目的。從效果上來(lái)看，它相當(dāng)于增多了一道防線，將原來(lái)處于第一道防線的主體結(jié)構(gòu)中的構(gòu)件，推至第二道防線。圖26設(shè)置贅余構(gòu)件增加抗震防線4.3.2設(shè)置多道防線432.利用贅余構(gòu)件增加抗震防線在未用梁連接之前3.結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其連接結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)符合下列要求:砌體結(jié)構(gòu)應(yīng)按規(guī)定設(shè)置鋼筋混凝土圈梁和構(gòu)造柱、芯柱，或采用約束砌體、配筋砌體等?；炷两Y(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)控制截面尺寸和縱向受力鋼筋、箍筋的設(shè)置，防止剪切破壞先于彎曲破壞、混凝土的壓潰先于鋼筋的屈服、鋼筋的錨固粘結(jié)破壞先于鋼筋破壞。預(yù)應(yīng)力混凝土的構(gòu)件，應(yīng)配有足夠的非預(yù)應(yīng)力鋼筋。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的尺寸應(yīng)合理控制，避免局部失穩(wěn)或整個(gè)構(gòu)件失穩(wěn)。多、高層的混凝土樓、屋蓋宜優(yōu)先采用現(xiàn)澆混凝土板。當(dāng)采用預(yù)制裝配式混凝土樓、屋蓋時(shí)，應(yīng)從樓蓋體系和構(gòu)造上采取措施確保各預(yù)制板之間連接的整體性。4.3.2設(shè)置多道防線443.結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其連接結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)符合下列要求:4.3.2設(shè)置構(gòu)件之間的連接應(yīng)符合下列要求：①構(gòu)件節(jié)點(diǎn)的破壞，不應(yīng)先于其連接的構(gòu)件。②預(yù)埋件的錨固破壞，不應(yīng)先于連接件。③裝配式結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接，應(yīng)能保證結(jié)構(gòu)的整體性。④預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力鋼筋，宜在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)外錨固。3.結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其連接4.3.2設(shè)置多道防線45構(gòu)件之間的連接應(yīng)符合下列要求：3.結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其連接4.3.24.4利用結(jié)構(gòu)延性

僅利用結(jié)構(gòu)的彈性性能抗御強(qiáng)烈地震是不明智的。正確的做法是同時(shí)利用結(jié)構(gòu)彈塑形階段的性能，通過(guò)結(jié)構(gòu)一定限度內(nèi)的塑性變形來(lái)消耗地震時(shí)輸入結(jié)構(gòu)的能量。脆性結(jié)構(gòu)盡管抗力很大，但吸收地震能量的能力并不強(qiáng)，而延性結(jié)構(gòu)卻可以吸收更多的地震輸入的能量而有利于抗御結(jié)構(gòu)倒塌的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)“大震不倒”的設(shè)防目標(biāo)。在設(shè)計(jì)中，可以通過(guò)各種各樣的構(gòu)造措施和耗能手段來(lái)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)與構(gòu)件的延性。結(jié)構(gòu)體系的抗震能力是由強(qiáng)度、剛度和變形能力共同決定的，即抗震結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具備必要的強(qiáng)度和良好的延性或變形能力。圖27延性結(jié)構(gòu)與脆性結(jié)構(gòu)464.4利用結(jié)構(gòu)延性僅利用結(jié)構(gòu)的彈性性能抗

結(jié)構(gòu)延性可定義為：結(jié)構(gòu)承載能力無(wú)明顯降低的前提下，結(jié)構(gòu)發(fā)生非彈性變形的能力。這里“無(wú)明顯降低”的衡量標(biāo)準(zhǔn)一般指不低于其極限承載力的（80~85）%。結(jié)構(gòu)延性的大小一般用延性系數(shù)μ表示，其表達(dá)式為分別為最大允許變形和屈服變形。變形可以是線位移或角位移圖28結(jié)構(gòu)延性4.4.1結(jié)構(gòu)延性47結(jié)構(gòu)延性可定義為：結(jié)構(gòu)承載能力無(wú)明顯降低的前就結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)而言，“結(jié)構(gòu)延性”這個(gè)術(shù)語(yǔ)實(shí)際上有以下四層含義：①結(jié)構(gòu)總體延性，一般用結(jié)構(gòu)的“頂點(diǎn)側(cè)移比”或結(jié)構(gòu)的“平均層間側(cè)移比”表示。②結(jié)構(gòu)樓層延性，以某一個(gè)樓層的層間側(cè)移比表示。③構(gòu)件延性，是指整個(gè)結(jié)構(gòu)中某一構(gòu)件(一榀框架或一片墻體)的延性。④桿件延性，是指一個(gè)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。4.4.1結(jié)構(gòu)延性48就結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)而言，“結(jié)構(gòu)延性”這個(gè)術(shù)語(yǔ)4.4.1結(jié)構(gòu)延

提高結(jié)構(gòu)延性，對(duì)于增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗倒塌能力具有重要意義，并可使抗震設(shè)計(jì)做到經(jīng)濟(jì)合理。彈性結(jié)構(gòu)的地震作用隨結(jié)構(gòu)變形的增長(zhǎng)而加大，直至結(jié)構(gòu)破壞，其著眼點(diǎn)是強(qiáng)度（承載力），用加大抗力來(lái)提高結(jié)構(gòu)的抗震能力，這既不經(jīng)濟(jì)又不能有效防止結(jié)構(gòu)倒塌。圖29彈性結(jié)構(gòu)與延性結(jié)構(gòu)延性結(jié)構(gòu)的地震作用一旦達(dá)到結(jié)構(gòu)屈服抗力就不再增長(zhǎng)，僅結(jié)構(gòu)變形繼續(xù)發(fā)展，其著眼點(diǎn)是變形能力。塑性變形可吸收大量地震能量，并使結(jié)構(gòu)周期延長(zhǎng)，降低地震作用，同時(shí)結(jié)構(gòu)還保持著相當(dāng)?shù)某休d能力以承受豎向重力荷載，保證結(jié)構(gòu)不倒塌，如圖29所示。4.4.1結(jié)構(gòu)延性49提高結(jié)構(gòu)延性，對(duì)于增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗倒塌能力具有重

一般而言，在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，對(duì)結(jié)構(gòu)中重要構(gòu)件的延性要求，高于對(duì)結(jié)構(gòu)總體的延性要求；對(duì)構(gòu)件中關(guān)鍵桿件或部位的延性要求，又高于對(duì)整個(gè)構(gòu)件的延性要求。因此，要求提高重要構(gòu)件及某些構(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)平面上，應(yīng)該著重提高房屋周邊轉(zhuǎn)角處、平面突變處以及復(fù)雜平面各翼相接處構(gòu)件的延性。對(duì)于扭轉(zhuǎn)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。圖30平面重點(diǎn)提高延性部位4.4.2提高結(jié)構(gòu)延性的措施50一般而言，在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，對(duì)結(jié)構(gòu)中重要構(gòu)2.沿結(jié)構(gòu)豎向，應(yīng)該重點(diǎn)提高建筑中可能出現(xiàn)塑性變形集中的薄弱層構(gòu)件的延性。圖31豎向重點(diǎn)提高延性部位4.4.2提高結(jié)構(gòu)延性的措施512.沿結(jié)構(gòu)豎向，應(yīng)該重點(diǎn)提高建筑中可能出現(xiàn)塑性變形集中的薄弱3.對(duì)于具有多道抗震防線的結(jié)構(gòu)體系，應(yīng)著重提高第一道防線中構(gòu)件的延性。例如，在框架-抗震墻體系中，重點(diǎn)提高抗震墻的延性；在筒中筒體系中，重點(diǎn)提高實(shí)墻內(nèi)筒的延性。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(duì)于框架應(yīng)優(yōu)先提高柱的延性；對(duì)于多肢墻，應(yīng)特別注意提高連梁延性。5.在同一桿件中，重點(diǎn)提高延性的部位是該構(gòu)件地震時(shí)預(yù)期首先屈服的部位，例如，梁的兩端、柱的上下端、抗震墻墻肢的根部。4.4.2提高結(jié)構(gòu)延性的措施523.對(duì)于具有多道抗震防線的結(jié)構(gòu)體系，應(yīng)著重提高第一道防線中構(gòu)4.5重視非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震

非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的存在，會(huì)影響主體結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性（如阻尼，周期等）。同時(shí)，一些非結(jié)構(gòu)構(gòu)件（如玻璃幕墻，吊頂，室內(nèi)設(shè)備等）在地震中往往會(huì)先期破壞。因此，在結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)中，應(yīng)特別注意非結(jié)構(gòu)構(gòu)件與主體結(jié)構(gòu)之間要有可靠的連接或錨固。同時(shí)，對(duì)可能對(duì)主體結(jié)構(gòu)震動(dòng)造成影響的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，如圍護(hù)墻、隔墻等，應(yīng)注意分析或估計(jì)其對(duì)主體結(jié)構(gòu)可能帶來(lái)的影響，并采取相應(yīng)的抗震措施。534.5重視非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的存在，會(huì)影響主體結(jié)建筑非結(jié)構(gòu)構(gòu)件一般指建筑中除承重骨架體系以外的固定構(gòu)件和部件：非承重墻體（如圍護(hù)墻、內(nèi)隔墻、框架填充墻等）附著于樓面和屋面結(jié)構(gòu)的構(gòu)件（如女兒墻、高低跨封墻、雨篷）裝飾構(gòu)件和部件（如貼面、頂棚、懸吊重物等）固定于樓面的大型儲(chǔ)物架。建筑附屬機(jī)電設(shè)備指為現(xiàn)代建筑使用功能服務(wù)的附屬機(jī)械、電氣構(gòu)件、部件和系統(tǒng)：電梯、照明和應(yīng)急電源、通信設(shè)備管道系統(tǒng)煙火監(jiān)測(cè)和消防系統(tǒng)公用天線1建筑非結(jié)構(gòu)構(gòu)件和支承于建筑結(jié)構(gòu)的附屬機(jī)電設(shè)備54建筑非結(jié)構(gòu)構(gòu)件一般指建筑中除承重骨架體系以外的固定1建筑非結(jié)

非結(jié)構(gòu)構(gòu)件在地震中的破壞允許大于結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其抗震設(shè)防目標(biāo)要低于《抗震規(guī)范》規(guī)定的建筑主體結(jié)構(gòu)“三個(gè)水準(zhǔn)”抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)。但非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的地震破壞會(huì)影響安全和使用功能，需引起重視，應(yīng)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。

非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震設(shè)計(jì)涉及的專業(yè)領(lǐng)域較多，應(yīng)由相關(guān)專業(yè)人員分別負(fù)責(zé)進(jìn)行。

框架填充墻、內(nèi)隔墻、建筑外圍墻板等這些非結(jié)構(gòu)構(gòu)件在抗震設(shè)計(jì)時(shí)往往未給予充分注意，處理不當(dāng)時(shí)，容易造成地震時(shí)倒塌傷人，造成未曾估計(jì)到的震害，甚至主體結(jié)構(gòu)倒塌。2非結(jié)構(gòu)構(gòu)件在地震中的破壞允許大于結(jié)構(gòu)構(gòu)件55非結(jié)構(gòu)構(gòu)件在地震中的破壞允許大于結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其圍護(hù)墻、內(nèi)隔和框架墻等非承重墻體的存在會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震性能產(chǎn)生很大的影響。（1）使結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度增大，自振周期減小，從而增加整個(gè)建筑上的水平地震作用（增加的幅度可達(dá)30%～50%）。（2）改變結(jié)構(gòu)的地震剪力分布狀況。由于砌體填充墻參與抗震，分擔(dān)了很大一部分水平地震剪力，反使框架所承擔(dān)的樓層地震剪力減小。（3）

由于砌體填充墻具有較大的抗側(cè)剛度，限制了框架的變形，從而減小了整個(gè)結(jié)構(gòu)的側(cè)移。3圍護(hù)墻、內(nèi)隔和框架墻56圍護(hù)墻、內(nèi)隔和框架墻等非承重墻體的存在3圍護(hù)墻、內(nèi)隔和框架墻Q&A問(wèn)答環(huán)節(jié)

敏而好學(xué)，不恥下問(wèn)。

學(xué)問(wèn)學(xué)問(wèn)，邊學(xué)邊問(wèn)。

He

is

quick

and

eager

to

learn.

Learning

is

learning

and

asking.57Q&A問(wèn)答環(huán)節(jié)

敏而好學(xué)，不恥下問(wèn)。

學(xué)問(wèn)學(xué)問(wèn)，邊學(xué)邊問(wèn)。

結(jié)束語(yǔ)

感謝參與本課程，也感激大家對(duì)我們工作的支持與積極的參與。課程后會(huì)發(fā)放課程滿意度評(píng)估表，如果對(duì)我們課程或者工作有什么建議和意見，也請(qǐng)寫在上邊點(diǎn)擊進(jìn)入58結(jié)束語(yǔ)

點(diǎn)擊進(jìn)入58謝謝您的觀看與聆聽Thankyouforwatchingandlistening59謝謝您的觀看與聆聽59建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)課程名稱：建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)教材名稱：《建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)》60建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)課程名稱：建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)1標(biāo)題添加點(diǎn)擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容點(diǎn)擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容總體概述點(diǎn)擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容標(biāo)題添加點(diǎn)擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容61標(biāo)題添加點(diǎn)擊此處輸入相點(diǎn)擊此處輸入總體概述點(diǎn)擊此處輸入標(biāo)題添第4章建筑抗震概念設(shè)計(jì)4.1選擇建筑場(chǎng)地4.2把握建筑形體和結(jié)構(gòu)的規(guī)則性4.3選擇合理的抗震結(jié)構(gòu)體系4.4利用結(jié)構(gòu)延性4.5重視非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震62第4章建筑抗震概念設(shè)計(jì)4.1選擇建筑場(chǎng)地3第4章

建筑抗震概念設(shè)計(jì)一般說(shuō)來(lái)，建筑抗震設(shè)計(jì)包括三個(gè)層次內(nèi)容與要求：概念設(shè)計(jì)抗震計(jì)算構(gòu)造措施概念設(shè)計(jì)在總體上把握抗震設(shè)計(jì)的基本原則：抗震計(jì)算為建筑抗震設(shè)計(jì)提供定量手段；構(gòu)造措施可以在保證結(jié)構(gòu)整體性，加強(qiáng)局部環(huán)節(jié)等意義上保證抗震計(jì)算結(jié)果的有效性。63第4章建筑抗震概念設(shè)計(jì)一般說(shuō)來(lái)，建筑抗震設(shè)計(jì)包括三個(gè)層次第4章

建筑抗震概念設(shè)計(jì)概念設(shè)計(jì)是根據(jù)地震災(zāi)害和工程經(jīng)驗(yàn)等所形成的總體設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)思想，即：根據(jù)對(duì)結(jié)構(gòu)抗震性能（承載能力、變形能力、耗能能力等）的正確把握，合理地確定結(jié)構(gòu)總體與局部設(shè)計(jì)。強(qiáng)調(diào)抗震概念設(shè)計(jì)是由于地震作用的不確定性（隨機(jī)性、復(fù)雜性、間接性和耦連性）和結(jié)構(gòu)計(jì)算假定與實(shí)際情況的差異，這使得其計(jì)算結(jié)果不能全面真實(shí)地反映結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力、變形情況，并確保結(jié)構(gòu)安全可靠。64第4章建筑抗震概念設(shè)計(jì)概念設(shè)計(jì)是根據(jù)地震災(zāi)害和工程經(jīng)驗(yàn)等

結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)存在的不確定因素主要有：（1）地面運(yùn)動(dòng)的不確定性。地震時(shí)的地面運(yùn)動(dòng)是多維的，地震動(dòng)的各個(gè)分量對(duì)建筑物都起破壞作用。歷次地震中強(qiáng)震儀已經(jīng)多次記錄到地面運(yùn)動(dòng)的三個(gè)正交平動(dòng)分量，即一個(gè)豎向分量和兩個(gè)水平分量，此外還有地面運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)分量。（2）結(jié)構(gòu)分析的影響。影響結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性和動(dòng)力反應(yīng)的因素：質(zhì)量分布的不確定性；基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)的協(xié)同作用；節(jié)點(diǎn)的非剛性轉(zhuǎn)動(dòng)；偏心、扭轉(zhuǎn)及P-—Δ效應(yīng)；柱軸向變形?？紤]或不考慮節(jié)點(diǎn)非剛性轉(zhuǎn)動(dòng)的影響程度可達(dá)5%—10%；考慮柱軸向變形，自振周期可能加長(zhǎng)15%，加速度反應(yīng)可能降低8%；考慮P-—Δ效應(yīng)可能增加位移10%。（3）材料的影響?；炷恋膹椥阅Ａ侩S著時(shí)間及應(yīng)變程度而改變。隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，混凝土的彈性模量比施工完成后可能降低50%，在應(yīng)變?cè)龃蟮那闆r下還可能繼續(xù)降低，這意味著自振周期可能增長(zhǎng)25%，減小加速度反應(yīng)10%。引言65結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)存在的不確定因因此目前抗震設(shè)計(jì)水平遠(yuǎn)未達(dá)到科學(xué)的嚴(yán)密程度。要使建筑物具有盡可能好的抗震性能，首先應(yīng)從大的方面入手，做好抗震概念設(shè)計(jì)。如果整體設(shè)計(jì)沒(méi)有做好，計(jì)算工作再細(xì)致，也難免在地震時(shí)建筑物不發(fā)生嚴(yán)重的破壞，乃至倒塌。近幾十年以來(lái)，世界上一些大城市先后發(fā)生了若干次大地震，通過(guò)震害分析對(duì)建筑物的破壞規(guī)律有了更多的認(rèn)識(shí)，從而取得了抗震設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，確定了結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)的要點(diǎn)。

引言66因此目前抗震設(shè)計(jì)水平遠(yuǎn)未達(dá)到科學(xué)的嚴(yán)密程度。要使建筑物具有盡建筑抗震概念設(shè)計(jì)可以概括為：選擇建筑場(chǎng)地把握建筑形體和結(jié)構(gòu)的規(guī)則性選擇合理的抗震結(jié)構(gòu)體系充分利用結(jié)構(gòu)延性重視非結(jié)構(gòu)因素等其目的是為了在總體上消除建筑中的薄弱環(huán)節(jié)，正確和全面地把握結(jié)構(gòu)的整體性能，使所設(shè)計(jì)出的建筑具有良好的抗震性能。

引言67建筑抗震概念設(shè)計(jì)可以概括為：引言8從建筑概念設(shè)計(jì)角度考察,首先應(yīng)注意建筑場(chǎng)地的選擇。應(yīng)根據(jù)工程需要，掌握地震活動(dòng)情況、工程地質(zhì)和地震質(zhì)的有關(guān)資料，對(duì)抗震有利、一般、不利和危險(xiǎn)地段做出綜合評(píng)價(jià)。對(duì)不利地段，應(yīng)提出避開要求；當(dāng)無(wú)法避開時(shí)應(yīng)采取有效措施。對(duì)危險(xiǎn)地段，嚴(yán)禁建造甲、乙類的建筑，不應(yīng)建造丙類的建筑。（選擇有利、避開不利、不在危險(xiǎn)地段）抗震有利地段包括穩(wěn)定基巖，堅(jiān)硬土，開闊、平坦、密實(shí)、均勻的中硬土等?？拐鹞ｋU(xiǎn)地段指地震時(shí)可能發(fā)生崩塌（如溶洞、陡峭的山區(qū)）、地陷（如地下煤礦的大面積采空區(qū)）、地裂、泥石流等地段，以及在地震時(shí)可能發(fā)生錯(cuò)位的斷層。就地形而言，一般指突出的山嘴、孤立的山包和山梁的頂部、非巖質(zhì)的陡坡、高差較大的臺(tái)地邊緣、河岸和邊坡邊緣。就場(chǎng)地土質(zhì)而言，一般指軟弱土、易液化土、斷層破碎帶以及成巖、巖性、狀態(tài)明顯不均勻的地段等。

4.1選擇建筑場(chǎng)地68從建筑概念設(shè)計(jì)角度考察,首先應(yīng)注意建筑場(chǎng)地的選擇。4.1表1有利、一般、不利和危險(xiǎn)地段的劃分4.1.1有利、一般、不利和危險(xiǎn)地段的劃分69表1有利、一般、不利和危險(xiǎn)地段的劃分4.1.1有利、一【例1】在海城地震時(shí)，從位于大石橋盤龍山高差58m的兩個(gè)測(cè)點(diǎn)上所測(cè)得的強(qiáng)余震加速度峰值記錄表明，位于孤突地形上的比坡腳平地上的平均達(dá)1.84倍，這說(shuō)明在孤立山頂?shù)卣鸩▽⒈环糯?。圖1表示了這種地理位置的放大作用。圖1不同地形的震害4.1.1有利、一般、不利和危險(xiǎn)地段的劃分70【例1】在海城地震時(shí)，從位于大石橋盤龍山高差58m的兩個(gè)測(cè)點(diǎn)【例2】天津塘沽港地區(qū)，地表下3—5m為沖填土，其下為深厚的淤泥和淤泥質(zhì)土，地下水位為－1.6m。1974年興建的16幢3層住宅和7幢4層住宅，均采用片筏基礎(chǔ)。1976年唐山地震前，累計(jì)沉降分別為200mm和300mm，地震期間沉降量突然增大，分別增加了150mm和200mm。震后，房屋向一邊傾斜，房屋四周的外地坪地面隆起，如圖2所示。圖2房屋沉降4.1.1有利、一般、不利和危險(xiǎn)地段的劃分71【例2】天津塘沽港地區(qū)，地表下3—5m為沖填土，其下為深厚的建筑結(jié)構(gòu)的平面、立面規(guī)則與否，對(duì)建筑的抗震性能具有重要的影響，建筑結(jié)構(gòu)不規(guī)則，可能造成較大扭轉(zhuǎn)，產(chǎn)生嚴(yán)重應(yīng)力集中，或形成抗震薄弱層。國(guó)內(nèi)外多次震害表明，房屋形體不規(guī)則、平面上凸出凹進(jìn)、立面上高低錯(cuò)落，破壞程度比較嚴(yán)重，而簡(jiǎn)單、對(duì)稱的建筑的震害較輕。為此，《抗震規(guī)范》規(guī)定，建筑設(shè)計(jì)應(yīng)重視其平面、立面和豎向剖面的規(guī)則性對(duì)抗震性能及經(jīng)濟(jì)合理性的影響，宜擇優(yōu)選用規(guī)則的形體，其抗側(cè)力構(gòu)件的平面布置宜規(guī)則對(duì)稱、側(cè)向剛度沿豎向宜均勻變化、豎向抗側(cè)力構(gòu)件的截面尺寸和材料強(qiáng)度宜自下而上逐漸減小、避免側(cè)向剛度和承載力突變。建筑平、立面布置的基本原則：對(duì)稱規(guī)則，質(zhì)量與剛度變化均勻。4.2把握建筑形體和結(jié)構(gòu)的規(guī)則性72建筑結(jié)構(gòu)的平面、立面規(guī)則與否，對(duì)建筑的抗震性能具有重要的影響建筑平面布置宜簡(jiǎn)單、規(guī)則，盡量減少突出、凹進(jìn)等復(fù)雜平面，盡可能使剛度中心與質(zhì)量中心靠近，減少扭轉(zhuǎn)。結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單性可以保證地震力具有明確而直接的傳遞途徑，使計(jì)算分析模型更易接近實(shí)際的受力狀態(tài)，所分析的結(jié)果具有更好的可靠性，據(jù)此設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)的抗震性能更有安全可靠保證。地震區(qū)的建筑平面以方形、矩形、圓形為好；正六邊形、正八邊形、橢圓形、扇形次之（圖3）。三角形雖也屬簡(jiǎn)單形狀，但是，由于它沿主軸方向不對(duì)稱，在地震作用下容易發(fā)生較強(qiáng)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，對(duì)抗震不利。此外，帶有較長(zhǎng)翼緣的L形、T形、十字形、Y形、U形和H形等平面也對(duì)抗震結(jié)構(gòu)性能不利，主要是此類具有較長(zhǎng)翼緣平面的結(jié)構(gòu)在地震動(dòng)作用下容易發(fā)生圖4所示的較大的差異側(cè)移而導(dǎo)致震害加重。4.2.1建筑平面73建筑平面布置宜簡(jiǎn)單、規(guī)則，盡量減少突出、凹進(jìn)等復(fù)雜平面，盡可圖3較合理的平面形狀圖4不合理的平面形狀4.2.1建筑平面74圖3較合理的平面形狀圖4不合理的平面形狀4.2.1建筑平在簡(jiǎn)單的平面中，如果結(jié)構(gòu)剛度在平面的分布不均勻，與質(zhì)量中心有偏差，仍然會(huì)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)。圖5剛度中心偏離質(zhì)量中心引起的扭轉(zhuǎn)4.2.1建筑平面75在簡(jiǎn)單的平面中，如果結(jié)構(gòu)剛度在平面的分布不均勻，與質(zhì)量中心有

結(jié)構(gòu)力求對(duì)稱，以避免扭轉(zhuǎn)。對(duì)稱結(jié)構(gòu)在單向水平地震動(dòng)下，僅發(fā)生平移振動(dòng)，各層構(gòu)件的側(cè)移量相等，水平地震力則按剛度分配，受力比較均勻。非對(duì)稱結(jié)構(gòu)由于質(zhì)量中心與剛度中心不重合，即使在單向水平地震動(dòng)下也會(huì)激起扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，產(chǎn)生平移—扭轉(zhuǎn)耦連振動(dòng)。由于扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的影響，遠(yuǎn)離剛度中心的構(gòu)件側(cè)移量明顯增大，從而所產(chǎn)生的水平地震剪力則隨之增大，較易引起破壞，甚至嚴(yán)重破壞。在結(jié)構(gòu)布置中，應(yīng)特別注意具有很大側(cè)向剛度的鋼筋混凝土墻體和鋼筋混凝土芯筒的位置，力求在平面上對(duì)稱，不宜偏置在建筑的一邊，如圖6所示。圖6結(jié)構(gòu)剛度在平面上的分布不均勻4.2.1建筑平面76結(jié)構(gòu)力求對(duì)稱，以避免扭轉(zhuǎn)。對(duì)稱結(jié)構(gòu)在單向水平地震動(dòng)

在國(guó)內(nèi)外地震調(diào)查資料中，不難發(fā)現(xiàn)角柱的震害一般較重，這主要由于角柱受扭轉(zhuǎn)反應(yīng)最為顯著。1972年尼加拉瓜的馬那瓜地震，位于市中心15層的中央銀行，有一層地下室，采用框架體系，設(shè)置兩個(gè)鋼筋混凝土電梯井和兩個(gè)樓梯間，都集中布置在主樓兩端一側(cè)，兩端山墻還砌有填充墻，如圖7所示。這種結(jié)構(gòu)布置造成質(zhì)量中心與剛度中心明顯不重合，偏心很大，顯然對(duì)抗震不利。1972年發(fā)生地震時(shí)，該幢大廈遭到嚴(yán)重破壞，五層周圍柱子嚴(yán)重開裂，鋼筋壓屈，電梯井墻開裂，混凝土剝落。圍護(hù)墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞嚴(yán)重，有的倒塌。因此，需要合理布置抗側(cè)力構(gòu)件。例如，在結(jié)構(gòu)布置時(shí)，應(yīng)特別注意具有很大抗推剛度的鋼筋混凝土墻體和鋼筋混凝土的芯筒位置，力求在平面上要居中和對(duì)稱。此外，抗震墻沿房屋周邊布置，可以使結(jié)構(gòu)具有較大的抗扭剛度和較大的抗傾覆能力。

4.2.1建筑平面77在國(guó)內(nèi)外地震調(diào)查資料中，不難發(fā)現(xiàn)角柱的震害一般較重，這主要圖7馬那瓜中央銀行結(jié)構(gòu)平面（a）低層平面；（b）剖面4.2.1建筑平面78圖7馬那瓜中央銀行結(jié)構(gòu)平面4.2.1建筑平面19

表2平面不規(guī)則類型4.2.1建筑平面79表2平面不規(guī)則類型4.2.1建筑平面20圖8建筑結(jié)構(gòu)平面的扭轉(zhuǎn)不規(guī)則4.2.1建筑平面80圖8建筑結(jié)構(gòu)平面的扭轉(zhuǎn)不規(guī)則4.2.1建筑平面21圖9建筑結(jié)構(gòu)平面的凹凸不規(guī)則4.2.1建筑平面81圖9建筑結(jié)構(gòu)平面的凹凸不規(guī)則4.2.1建筑平面22圖10建筑結(jié)構(gòu)平面的樓板局部不連續(xù)4.2.1建筑平面82圖10建筑結(jié)構(gòu)平面的樓板局部不連續(xù)4.2.1建筑平面23圖11平面長(zhǎng)寬比過(guò)大的建筑平面長(zhǎng)寬比不宜過(guò)大，一般宜小于6。否則，不同部位地基震動(dòng)的差異帶來(lái)建筑內(nèi)水平振動(dòng)和豎向振動(dòng)各自的差異不同步，并伴隨扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的發(fā)生，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)受損，如圖11所示。4.2.1建筑平面83圖11平面長(zhǎng)寬比過(guò)大的建筑平面長(zhǎng)寬比不宜過(guò)大，一般宜小于6立面變化要均勻，即建筑的質(zhì)量和剛度變化要均勻。結(jié)構(gòu)布置不均勻產(chǎn)生剛度和強(qiáng)度沿豎向突變，引起豎向抗側(cè)力構(gòu)件的應(yīng)力集中或變形集中，將降低結(jié)構(gòu)抵抗地震的能力，地震時(shí)易發(fā)生損壞，甚至倒塌。例如，由于建筑的豎向收進(jìn)，地震時(shí)收進(jìn)處上下部分振動(dòng)特性不同，易于在收進(jìn)處的樓板產(chǎn)生應(yīng)力突變，使豎向收進(jìn)的凹角處產(chǎn)生應(yīng)力集中。圖12大底盤建筑圖13樓層的收進(jìn)4.2.2建筑立面84立面變化要均勻，即建筑的質(zhì)量和剛度變化要均勻。結(jié)構(gòu)布置不均勻圖14大懸挑建筑圖15良好的建筑立面4.2.2建筑立面85圖14大懸挑建筑圖15良好的建筑立面4.2.2建筑立面圖16Olive—View醫(yī)院主樓剖面【例1】1971年美國(guó)圣菲南多地震，Olive-View醫(yī)院位于9度區(qū)，主樓遭到嚴(yán)重破壞。它是一幢剛度和強(qiáng)度在底層突變的建筑的典型震例，其教訓(xùn)值得借鑒。該主樓是六層鋼筋混凝土房屋，其剖面如圖11所示。該幢建筑三層以上為框架-—剪力墻體系，底層和二層為框架體系，而二層有較多的磚隔墻。該結(jié)構(gòu)上、下層的側(cè)向?qū)娱g剛度相差約為10倍。地震后，上面幾層震害很輕，而底層嚴(yán)重偏斜，縱向側(cè)移達(dá)600mm，橫向側(cè)移約600mm，角柱出現(xiàn)嚴(yán)重的受壓酥碎現(xiàn)象。

4.2.2建筑立面86圖16Olive—View醫(yī)院主樓剖面【例1】1971年美表3豎向不規(guī)則類型4.2.2建筑立面87表3豎向不規(guī)則類型4.2.2建筑立面28側(cè)向剛度不規(guī)則是指?jìng)?cè)向剛度沿豎向產(chǎn)生突變，形成薄弱層，在地震作用下，塑性變形集中發(fā)生在薄弱層，加速結(jié)構(gòu)破壞、倒塌。這里，側(cè)向剛度計(jì)算取樓層剪力除以層間位移。圖17薄弱層破壞圖18側(cè)向剛度不規(guī)則4.2.2建筑立面88側(cè)向剛度不規(guī)則是指?jìng)?cè)向剛度沿豎向產(chǎn)生突變，形成薄弱層，在地震豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)是指結(jié)構(gòu)軸柱或抗震墻不落地，如圖所示，豎向構(gòu)件承擔(dān)的地震作用不能直接向下傳給基礎(chǔ)，而是由水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件向下傳遞，水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件一旦破壞，則后果嚴(yán)重。樓層的受剪承載力沿高度突變，形成薄弱層，薄弱層在地震作用下率先屈服，剛度降低，產(chǎn)生明顯的彈塑性變形集中，而其它樓層不屈服，耗能作用不能充分發(fā)揮，不利于結(jié)構(gòu)抗震。圖20樓層承載力突變圖19豎向構(gòu)件不連續(xù)4.2.2建筑立面89豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)是指結(jié)構(gòu)軸柱或抗震墻不落地，如圖所示，豎合理設(shè)置防震縫，可以將形體復(fù)雜的建筑劃分成“規(guī)則”的結(jié)構(gòu)單元，降低結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的難度，提高各結(jié)構(gòu)單元的抗震性能。如圖所示。但是，在建筑中設(shè)縫也會(huì)帶來(lái)一些問(wèn)題：影響建筑立面、多用材料，構(gòu)造復(fù)雜、防水處理困難，地震時(shí)縫兩側(cè)的結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性狀態(tài)，位移急劇增大而發(fā)生相互碰撞，產(chǎn)生嚴(yán)重的震害。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)表明，形體復(fù)雜的建筑并不一概提倡設(shè)防震縫，而應(yīng)當(dāng)調(diào)整平面尺寸和結(jié)構(gòu)布置，采取構(gòu)造措施和施工措施，能不設(shè)縫就不設(shè)縫，能少設(shè)縫就少設(shè)縫；必須設(shè)縫時(shí)，應(yīng)保證必要的縫寬。圖21設(shè)置防震縫4.2.2建筑立面90合理設(shè)置防震縫，可以將形體復(fù)雜的建筑劃分成“規(guī)則”的結(jié)構(gòu)單元圖22合理設(shè)置防震縫4.2.2建筑立面91圖22合理設(shè)置防震縫4.2.2建筑立面32工程實(shí)際情況千變?nèi)f化，出現(xiàn)不規(guī)則的建筑設(shè)計(jì)方案是不可避免的。建筑結(jié)構(gòu)按不規(guī)則的程度，分為不規(guī)則、特別不規(guī)則和嚴(yán)重不規(guī)則等三種程度。不規(guī)則，指超過(guò)表2和表3一項(xiàng)的不規(guī)則指標(biāo)；特別不規(guī)則，指多項(xiàng)超過(guò)表2、表3的不規(guī)則指標(biāo)或某項(xiàng)超過(guò)不規(guī)則指標(biāo)較多，具有明顯的抗震薄弱部位，將會(huì)引起不良后果；嚴(yán)重不規(guī)則，指體形復(fù)雜，多項(xiàng)不規(guī)則指標(biāo)超過(guò)表2、表3的上限值或某一項(xiàng)大大超過(guò)規(guī)定值，具有嚴(yán)重的抗震薄弱環(huán)節(jié)，將會(huì)導(dǎo)致地震破壞的嚴(yán)重后果。

在地震區(qū)，建筑設(shè)計(jì)應(yīng)符合抗震概念設(shè)計(jì)的要求，不規(guī)則的建筑方案應(yīng)按規(guī)定采取加強(qiáng)措施；特別不規(guī)則的建筑方案應(yīng)進(jìn)行專門研究和論證，采取特別的加強(qiáng)措施；不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的建筑方案。建筑結(jié)構(gòu)規(guī)則性92工程實(shí)際情況千變?nèi)f化，出現(xiàn)不規(guī)則的建筑設(shè)計(jì)方案4.3選擇合理的抗震結(jié)構(gòu)體系4.3.1抗震結(jié)構(gòu)體系的要求1.應(yīng)具有明確的計(jì)算簡(jiǎn)圖和合理的地震作用傳遞途徑；2.應(yīng)避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)喪失抗震能力或?qū)χ亓奢d的承載力；3.應(yīng)具備必要的抗震承載力，良好的變形能力和消耗地震能量的能力；4.對(duì)可能出現(xiàn)的薄弱部位，應(yīng)采取措施提高其抗震能力。圖23不合理的結(jié)構(gòu)體系934.3選擇合理的抗震結(jié)構(gòu)體系4.3.1抗震結(jié)構(gòu)體系的要求圖多道抗震防線可以從圖24的解釋中得到基本認(rèn)識(shí)。圖24a中，強(qiáng)梁弱柱型的框架結(jié)構(gòu)底層柱的上下端出現(xiàn)塑性鉸，或單肢剪力墻結(jié)構(gòu)底部出現(xiàn)屈服變形，將迅速導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的倒塌。而圖24b中，強(qiáng)柱弱梁型的框架結(jié)構(gòu)或雙肢剪力墻加連系梁結(jié)構(gòu)，則需要全部梁端出現(xiàn)塑性鉸并迫使結(jié)構(gòu)底部也出現(xiàn)屈服變形時(shí)，結(jié)構(gòu)才破壞。后者至少存在兩道抗震防線，一是從彈性到部分梁（或連系梁）出現(xiàn)塑性鉸，二是從梁塑性鉸發(fā)生較大轉(zhuǎn)動(dòng)到柱根（或剪力墻底部）破壞。4.3.2設(shè)置多道防線94多道抗震防線可以從圖24的解釋中得到基本認(rèn)識(shí)。4.3.2圖24結(jié)構(gòu)屈服機(jī)制（a）局部機(jī)制

（b）整體機(jī)制

4.3.2設(shè)置多道防線95圖24結(jié)構(gòu)屈服機(jī)制（a）局部機(jī)制單一結(jié)構(gòu)體系只有一道防線，一旦破壞就會(huì)造成建筑物倒塌。特別是當(dāng)建筑物的自振周期與地震動(dòng)卓越周期相近時(shí)，建筑物由此而發(fā)生的共振，更加速其倒塌進(jìn)程。如果建筑物采用的是多重抗側(cè)力體系，第一道防線的抗側(cè)力構(gòu)件在強(qiáng)烈地震作用下遭到破壞后，后備的第二道乃至第三道防線的抗側(cè)力構(gòu)件立即接替，抵擋住后續(xù)的地震動(dòng)的沖擊，可保證建筑物最低限度的安全，免于倒塌。在遇到建筑物基本周期與地震動(dòng)卓越周期相同或接近的情況時(shí)，多道防線就更顯示出其優(yōu)越性。當(dāng)?shù)谝坏揽箓?cè)力防線因共振而破壞，第二道防線接替工作，建筑物自振周期將出現(xiàn)較大幅度的變動(dòng)，與地震動(dòng)卓越周期錯(cuò)開，使建筑物的共振現(xiàn)象得以緩解，避免再度嚴(yán)重破壞。4.3.2設(shè)置多道防線96單一結(jié)構(gòu)體系只有一道防線，一旦破壞就會(huì)造成建筑4.3.2設(shè)【工程實(shí)例1】：尼加拉瓜的馬拉瓜市美洲銀行大廈尼加拉瓜的馬拉瓜市美洲銀行大廈，地面以上18層，高61米，就是一個(gè)應(yīng)用多道抗震防線概念的成功實(shí)例（圖25所示）。因?yàn)檫@幢大樓位于地震區(qū)，設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想是：在風(fēng)荷載和規(guī)范規(guī)定的等效靜力地震荷載的作用下，結(jié)構(gòu)具有較大的抗推剛度，以滿足變形方面的要求；但在大震作用下，建筑物受到的地震力很大時(shí)，通過(guò)某些構(gòu)件的屈服，過(guò)渡到另一個(gè)具有較高變形能力的結(jié)構(gòu)體系，繼續(xù)有效地工作。根據(jù)這一指導(dǎo)思想，該大樓采用11.6m×11.6m的鋼筋混凝土芯筒作為主要的抗震和抗風(fēng)構(gòu)件。但是，該芯筒又由四個(gè)小芯筒組成，每個(gè)L形小筒的外邊尺寸為4.6m×4.6m。在每層樓板處，采用較大截面的鋼筋混凝土連系梁，將四個(gè)小筒連成一個(gè)具有較強(qiáng)整體性的大筒。4.3.2設(shè)置多道防線97【工程實(shí)例1】：尼加拉瓜的馬拉瓜市美洲銀行大廈4.3.2設(shè)該大廈在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，既考慮四個(gè)小筒作為大筒的組成部分發(fā)揮整體作用時(shí)的受力情況，又考慮連系梁損壞后四個(gè)小筒各自作為獨(dú)立構(gòu)件的受力狀態(tài)，且小筒間的連系梁完全破壞時(shí)整體結(jié)構(gòu)仍具有良好的抗震性能。1972年12月馬拉瓜發(fā)生地震時(shí)，該大廈經(jīng)受了考驗(yàn)。圖25馬拉瓜市美洲銀行大廈【工程實(shí)例1】：尼加拉瓜的馬拉瓜市美洲銀行大廈98該大廈在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，既考慮四個(gè)小筒作為大筒的組成部分發(fā)揮

在大震作用下，小筒之間的連梁破壞后，動(dòng)力特性和地震反應(yīng)顯著改變：基本周期T1加長(zhǎng)1.5倍，結(jié)構(gòu)底部水平地震剪力減小一半，地震傾覆力矩減少3/5，但是結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)側(cè)移加大一倍，分析結(jié)果列于表7。結(jié)構(gòu)動(dòng)力反應(yīng)結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)4個(gè)小筒整體工作時(shí)4個(gè)小筒單獨(dú)工作時(shí)基本周期（s）1.33.3結(jié)構(gòu)底部地震剪力（KN）2700013000結(jié)構(gòu)底部地震傾覆力矩（KN·m）37000030000結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)位移（mm）120240表4美洲銀行大樓對(duì)馬那瓜地震的反應(yīng)

【工程實(shí)例1】：尼加拉瓜的馬拉瓜市美洲銀行大廈99在大震作用下，小筒之間的連梁破壞后，動(dòng)力特性和地震反第一道防線的構(gòu)件選擇第一道防線一般應(yīng)優(yōu)先選擇不負(fù)擔(dān)或少負(fù)擔(dān)重力荷載的豎向支撐或填充墻，或選擇軸壓比值較小的抗震墻、實(shí)墻筒體之類的構(gòu)件作為第一道防線的抗側(cè)力構(gòu)件。不宜選擇軸壓比很大的框架柱作為第一道防線。在純框架結(jié)構(gòu)中，宜采用“強(qiáng)柱弱梁”的延性框架。我國(guó)采用的最為廣泛的是框架—剪力墻雙重結(jié)構(gòu)體系，主要抗側(cè)力構(gòu)件是剪力墻，它是第一道防線。在彈性地震反應(yīng)階段，大部分側(cè)向地震力由剪力墻承擔(dān)，但是一旦剪力墻開裂或屈服，剪力墻剛度相應(yīng)降低。此時(shí)框架承擔(dān)地震力的份額將增加，框架部分起到第二道防線的作用，并且在地震動(dòng)過(guò)程中框架起著支撐豎向荷載的重要作用，它承受主要的豎向荷載。4.3.2設(shè)置多道防線100第一道防線的構(gòu)件選擇4.3.2設(shè)置多道防線41框架—填充墻結(jié)構(gòu)體系實(shí)際上也是等效雙重體系。如果設(shè)計(jì)得當(dāng)，填充墻可以增加結(jié)構(gòu)體系的承載力和剛度。在地震作用下，填充墻產(chǎn)生裂縫，可以大量吸收和消耗地震能量，填充墻實(shí)際上起到了耗能元件的作用。填充墻在地震后是較易修復(fù)的，但須采取有效措施防止平面外倒塌和框架柱剪切破壞。單層廠房縱向體系中，可以認(rèn)為也存在等效雙重體系。柱間支撐是第一道防線，柱是第二道防線。通過(guò)柱間支撐的屈服來(lái)吸收和消耗地震能量，從而保證整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全。4.3.2設(shè)置多道防線101框架—填充墻結(jié)構(gòu)體系實(shí)際上也是等效雙重體系。如果設(shè)計(jì)得當(dāng)，填2.利用贅余構(gòu)件增加抗震防線

在未用梁連接之前，主體結(jié)構(gòu)已是靜定或超靜定結(jié)構(gòu)，這些連梁在整個(gè)結(jié)構(gòu)中是附加的贅余桿件，其先期破壞并不影響整個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。通過(guò)合理設(shè)計(jì)，使結(jié)構(gòu)遭遇地震時(shí)，連梁先于主體結(jié)構(gòu)進(jìn)人屈服狀態(tài)，用連梁的彈塑性變形來(lái)消耗部分地震能量，以達(dá)到保護(hù)主體結(jié)構(gòu)的目的。從效果上來(lái)看，它相當(dāng)于增多了一道防線，將原來(lái)處于第一道防線的主體結(jié)構(gòu)中的構(gòu)件，推至第二道防線。圖26設(shè)置贅余構(gòu)件增加抗震防線4.3.2設(shè)置多道防線1022.利用贅余構(gòu)件增加抗震防線在未用梁連接之前3.結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其連接結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)符合下列要求:砌體結(jié)構(gòu)應(yīng)按規(guī)定設(shè)置鋼筋混凝土圈梁和構(gòu)造柱、芯柱，或采用約束砌體、配筋砌體等。混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)控制截面尺寸和縱向受力鋼筋、箍筋的設(shè)置，防止剪切破壞先于彎曲破壞、混凝土的壓潰先于鋼筋的屈服、鋼筋的錨固粘結(jié)破壞先于鋼筋破壞。預(yù)應(yīng)力混凝土的構(gòu)件，應(yīng)配有足夠的非預(yù)應(yīng)力鋼筋。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的尺寸應(yīng)合理控制，避免局部失穩(wěn)或整個(gè)構(gòu)件失穩(wěn)。多、高層的混凝土樓、屋蓋宜優(yōu)先采用現(xiàn)澆混凝土板。當(dāng)采用預(yù)制裝配式混凝土樓、屋蓋時(shí)，應(yīng)從樓蓋體系和構(gòu)造上采取措施確保各預(yù)制板之間連接的整體性。4.3.2設(shè)置多道防線1033.結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其連接結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)符合下列要求:4.3.2設(shè)置構(gòu)件之間的連接應(yīng)符合下列要求：①構(gòu)件節(jié)點(diǎn)的破壞，不應(yīng)先于其連接的構(gòu)件。②預(yù)埋件的錨固破壞，不應(yīng)先于連接件。③裝配式結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接，應(yīng)能保證結(jié)構(gòu)的整體性。④預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力鋼筋，宜在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)外錨固。3.結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其連接4.3.2設(shè)置多道防線104構(gòu)件之間的連接應(yīng)符合下列要求：3.結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其連接4.3.24.4利用結(jié)構(gòu)延性

僅利用結(jié)構(gòu)的彈性性能抗御強(qiáng)烈地震是不明智的。正確的做法是同時(shí)利用結(jié)構(gòu)彈塑形階段的性能，通過(guò)結(jié)構(gòu)一定限度內(nèi)的塑性變形來(lái)消耗地震時(shí)輸入結(jié)構(gòu)的能量。脆性結(jié)構(gòu)盡管抗力很大，但吸收地震能量的能力并不強(qiáng)，而延性結(jié)構(gòu)卻可以吸收更多的地震輸入的能量而有利于抗御結(jié)構(gòu)倒塌的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)“大震不倒”的設(shè)防目標(biāo)。在設(shè)計(jì)中，可以通過(guò)各種各樣的構(gòu)造措施和耗能手段來(lái)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)與構(gòu)件的延性。結(jié)構(gòu)體系的抗震能力是由強(qiáng)度、剛度和變形能力共同決定的，即抗震結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具備必要的強(qiáng)度和良好的延性或變形能力。圖27延性結(jié)構(gòu)與脆性結(jié)構(gòu)1054.4利用結(jié)構(gòu)延性僅利用結(jié)構(gòu)的彈性性能抗

結(jié)構(gòu)延性可定義為：結(jié)構(gòu)承載能力無(wú)明顯降低的前提下，結(jié)構(gòu)發(fā)生非彈性變形的能力。這里“無(wú)明顯降低”的衡量標(biāo)準(zhǔn)一般指不低于其極限承載力的（80~85）%。結(jié)構(gòu)延性的大小一般用延性系數(shù)μ表示，其表達(dá)式為分別為最大允許變形和屈服變形。變形可以是線位移或角位移圖28結(jié)構(gòu)延性4.4.1結(jié)構(gòu)延性106結(jié)構(gòu)延性可定義為：結(jié)構(gòu)承載能力無(wú)明顯降低的前就結(jié)