建筑结构抗震概念设计.ppt
2023/2/18,1,建筑结构抗震设计,第2章 建筑结构抗震概念设计,2023/2/18,2,第二章 建筑结构抗震概念设计,2.1 选择抗震有利的建筑场地、地段和地基2.2 设计有利的房屋抗震体形，进行合理的结构布置2.3 选择合理的结构材料2.4 提高结构抗震性能的措施2.5 加强结构的整体性，控制结构变形2.6 减轻房屋自重和妥善处理非结构部件,2023/2/18,3,结构抗震设计存在的不确定因素主要有：1地面运动的不确定性。2结构分析的影响。3材料的影响。4阻尼的变化。5基础差异沉降的影响。6地基承载力。,2023/2/18,4,1.抗震有利地段,2.1 选择抗震有利的建筑场地、地段和地基,2023/2/18,5,2023/2/18,6,2023/2/18,7,2.抗震有利的建筑场地和地基（1）选择薄的场地覆盖层。（2）选择坚实的场地土。（3）将建筑物的自振周期与地震动的卓越周期错开，避免共振。（4）采取基础隔震或消能减震措施。,2023/2/18,8,2.2 设计有利的房屋抗震体形，进行合理的结构布置,抗震规范3.4.1 建筑设计应符合抗震概念设计的要求，不规则的建筑方案应按规定采取加强措施；特别不规则的建筑方案应进行专门研究和论证，采取特别的加强措施；不应采用严重不规则的建筑方案。,2023/2/18,9,抗震规范 3.4.2 建筑及其抗侧力结构的平面布置宜规则、对称，并应具有良好的整体性；建筑的立面和竖向剖面宜规则，结构的侧向刚度宜均匀变化，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少，避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。抗震规范3.4.5 体形复杂、平立面特别不规则的建筑结构，可按实际需要在适当部位设计防震缝，形成多个较规则的抗侧力结构单元。,2023/2/18,10,1.有利的房屋抗震体形,A.平面规则性（平面宜规则）,2023/2/18,11,2023/2/18,12,2023/2/18,13,竖向布置形式,B.立面规则性：,2023/2/18,14,刚度沿高度的变化,2023/2/18,15,OliveView医院主楼剖面,2023/2/18,16,2023/2/18,17,竖向抗侧力结构屈服抗剪强度不均匀（有薄弱层）,2023/2/18,18,C.合适的房屋高度,2023/2/18,19,钢结构房屋适用的最大高度（m）,2023/2/18,20,D.不大的房屋高宽比,2023/2/18,21,表2-4 钢结构房屋的最大高宽比,2023/2/18,22,E.足够的基础埋深 基础应有足够的埋深，有利于上部结构在地震动下的整体稳定性，防止倾覆和滑移，并能减小建筑物的整体倾斜。,2023/2/18,23,F.防震缝的合理设置,（1）平面或立面不规则，又未在计算和构造上采取相应措施；（2）房屋长度超过规定的伸缩缝最大间距，又无条件采取特殊措施而必需设伸缩缝时；（3）地基土质不均匀，房屋各部分的预计沉降量（包括地震时的沉陷）相差过大，必需设置沉降缝时；（4）房屋各部分的质量或结构的抗推刚度悬殊过大；,2023/2/18,24,防震缝最小宽度要求：1框架结构房屋的防震缝宽度，当高度不超过15m时，可采用70mm；房屋高度超过15m时，6度、7度、8度和9度相应每增加高度5米、4米、3米和2米，宜加宽20mm。2框架抗震墙结构房屋的防震缝宽度，可采用上述规定值的70%。抗震墙结构房屋的防震缝宽度，可采用上述规定值的50%，且不宜小于70mm。3防震缝两侧结构体系不同时，防震缝宽度应按需要较宽的规定采用，并可按较低房屋高度计算缝宽。,2023/2/18,25,2.合理的抗震结构布置,A.结构力求对称，以避免扭转B.结构沿竖向要等强,2023/2/18,26,2023/2/18,27,2023/2/18,28,2.3 选择合理的结构材料,选择材料的原则：延性系数（表示极限变形与相应屈服变形之比）高；“强度/重力”比值大；匀质性好；正交各项同性；构件的连接具有整体性、连续性和较好的延性，并能充分发挥材料的强度。,2023/2/18,29,按照上述标准，常见结构类型，按其抗震性能的优劣排序为：钢结构 型钢混凝土结构 混凝土钢组合结构 现浇钢筋混凝土结构 预应力混凝土结构 装配式钢筋混凝土结构 配筋砌体结构 砌体结构,2023/2/18,30,对材料的质量要求1.钢筋(1)不希望在抗震结构中使用高强钢筋，一般用中强钢筋，即、级钢筋。不希望超过级。延伸率4%6%。(2)钢筋的实际屈服强度不能太高，对于级钢筋，实际值与标准值比值1.25，对于级钢筋，实际值与标准值比值1.4。(3)钢筋的实际极限强度与实际屈服强度之比值不能太小，以保证有足够的强度储备，一般为1.25。,2023/2/18,31,(4)不能使用冷加工钢筋。(5)应检测钢筋的应变老化脆裂（重复弯曲试验）、可焊性（检查化学成分）、低温抗脆裂（采用V形槽口的韧性试验）。2.混凝土：强度不能太低，否则锚固不好。,2023/2/18,32,3.型钢(1)足够的延性。(2)力学性能的一致性。(3)好的切口延性。(4)无分层现象。(5)对片状撕裂的抵抗能力。(6)良好的可焊性。,2023/2/18,33,2.4 提高结构抗震性能的措施,1、设置多道抗震设防,（1）第一道防线的构件选择,（2）结构体系的多道设防 框架抗震墙结构体系中，剪力墙是第一道防线，框架部分起到第二道防线的作用。单层厂房纵向体系中，柱间支撑是第一道防线，柱是第二道防线。,2023/2/18,34,（3）结构构件的多道设防 联肢抗震墙中，连系梁是第一道防线。“强柱弱梁”型的延性框架，梁处于第一道防线，柱为第二道防线。在超静定结构构件中，赘余构件为第一道防线。,2023/2/18,35,（4）工程实例,2023/2/18,36,强柱弱梁：使框架结构塑性铰出现在梁端的设计要求。用以提高结构的变形能力，防止在强烈地震作用下倒塌。强剪弱弯：使钢筋混凝土构件中与正截面受弯承载力对应的剪力低于该构件斜截面受剪承载力的设计要求。用以改善构件自身的抗震性能。柔性底层：用变形能力大的延性框架代替房屋底层的抗震墙，以减少地震震动向上部各层传递的一种抗震设计思想。,2023/2/18,37,2、提高结构的延性,（1）结构总体延性用结构的“顶点侧移比”或结构的“平均侧移比”表达。（2）结构楼层延性以一个楼层的层间侧移比表达。（3）构件延性指整个结构中某一构件（如一榀框架或一片墙体）的延性。（4）杆件延性指一个构件中某一杆件（框架的梁、柱，墙中的连梁或墙肢）的延性。,2023/2/18,38,提高结构延性的原则：在结构竖向：重点提高可能出现塑性变形集中的相对柔弱楼层的构件延性。在结构平面：着重提高房屋周边转角处、平面突变处及复杂平面各翼相接处的构件延性。对多道抗震防线的抗侧力体系，着重提高第一道防线中构件的延性。在同一构件中，着重提高关键杆件的延性。同一杆件中，着重提高延性的部位应是预期构件首先屈服的部位。,2023/2/18,39,改善延性的途径（1）控制构件的破坏形态。弯曲构件的延性远大于剪切构件的延性，所以争取更多的构件实现弯曲破坏。（2）减小构件的轴压比。（3）高强混凝土的应用。（4）钢纤维混凝土的应用。（5）型钢混凝土的应用。轴压比：,2023/2/18,40,（1）提高结构阻尼,3、采用减震方法,（2）采用高延性构件,2023/2/18,41,4、优选耗能杆件,（1）弯曲耗能优于剪切耗能（2）弯曲耗能优于轴变耗能,2023/2/18,42,2.5 加强结构的整体性，控制结构变形,1、控制结构变形 地震时建筑物的破坏程度，主要取决于主体结构变形的大小。,2023/2/18,43,A结构体系的变形性质,（a）弯曲杆系；（b）轴力杆系线性杆件系统的变形特点,2023/2/18,44,B结构变形的限值,2023/2/18,45,表10 弹塑性层间位移角限值,2023/2/18,46,表11 小震时高层建筑的结构弹性变形限值,2023/2/18,47,C减小结构侧移的途径,（1）减小框架的柱距和梁距。（2）采用弯剪双重体系 框墙体系 框撑体系 筒中筒体系,2023/2/18,48,图31 芯筒框架体系的变形状态（a）无加劲桁架；（b）有加劲桁架,图32 风荷载下芯筒框架体系的侧移曲线,（3）设置加劲桁架。,2023/2/18,49,（4）设置竖向支撑（可交错布置）。（5）变平面结构为立体结构。（6）抗剪墙板的斜向布置。（7）围护结构参与抗震。,2023/2/18,50,2、确保结构整体性（1）结构应具有连续性。（2）构件间的可靠连接（3）提高结构的竖向整体刚度,2023/2/18,51,2.6 减轻房屋自重和妥善处理非结构部件,1、减轻房屋自重 减小房屋自重的途径：1.减小楼板厚度 2.尽量减薄墙体 3.高强混凝土的应用 4.轻质材料的应用,2023/2/18,52,2、妥善处理非结构部件考虑填充墙的影响玻璃幕墙的构造外墙板的连接,2023/2/18,53,第二章结束！,
