5.1.3 形体问题 形体问题
• 平面形状与组合
– 对称性是基本要求 对称性 几何中心与刚度中心重合的建筑物平面 非对称性 几何中心与刚度中心不重合的建筑物平面
非对称性结构的处理：以简单平面的组合形成复杂平面， 非对称性结构的处理 并以抗震缝在结构上分隔。
5.1.3 形体问题 形体问题
• 建筑物立面均衡
5.2.1 砖石砌体结构
• 砖石砌体结构房屋结构体系综述
• • • • • • 横墙、山墙是房屋侧向刚度的主要来源； 必须有足够的横墙或足够刚度的山墙，横墙间距、横墙高宽比不宜过大； 楼板的刚度十分重要，对于房屋的整体性十分关键； 单片墙体的高厚比是其承载力的关键参数，高度为计算高度，厚度为折算 厚度，突出于墙面的墙垛、较近的横墙会增加墙体的计算厚度； 外墙为偏心受压构件，内墙可以考虑为轴心受压。 房屋的刚度源于：横墙（山墙）、楼板、圈梁、构造柱；
5.1.3 形体问题 形体问题
• 建筑物形体设计的内容
– 平面形状与组合 • 是指建筑物的平面形状以及平面形状的形成； • 简单的、各方向尺度比较均衡的平面形状更有利于对侧向力的抵抗； • 复杂的平面应由简单的平面组合而成。 – 立面的形状与组合 • 是指建筑物的竖向形状； • 简单的、各方向尺度比较均衡的竖向形状也是有利的； • 上小下大的金字塔形是最好的竖向结构模式。
• 刚度设计的注意事项
– 建筑物沿高度分布 的各个层间的刚度 应均匀或变化不大， 刚度均匀的建筑物的变形 避免刚度剧烈变化 形成应力集中；
刚度不均匀的建筑物的变形
5.1.2 刚度问题
• 刚度设计的注意事项
– 上下不一致的结构应设置结构转换层；
结构转换层 底层的刚度措施
上刚下柔结构的问题
转换层在其平面内水平刚度大， 转换层在其平面内水平刚度大，可以将上 部水平荷载有效传递至下部抗水平侧移的 构件上。 构件上。
侧向计算框架 垂 直 荷 载 弯 矩 图
垂直荷载 垂 直 荷 载 剪 力 图
水平荷载
5.2.2 钢筋混凝土框架结构
• 框架结构房屋的结构计算简图与相关内力图 水 平 荷 载 弯 矩 图 水 平 荷 载 剪 力 图
结论： 结论： • 在框架结构中，垂直荷载对于中柱产生轴心或近似轴心的受压作用，
对于边柱产生偏心受压作用，顶层偏心作用大，底层偏心作用小； • 水平荷载对于所有构件均产生弯矩、剪力作用，底层弯矩大，顶层 相对小，水平作用是双向的，内力图仅表示一个方向，设计时应考 虑相应的不利组合；
钢筋混凝土内墙过梁
钢筋砖过梁
5.2.1 砖石砌体结构
• 砖石砌体结构房屋结构体系的其他构造
• 圈梁：连接所有的外墙，形成封闭性的钢筋混凝土刚性框，有效的提高墙体的 稳定性与房屋的整体性。
没 有 圈 梁 的 墙 体
有 圈 梁 的 墙 体
圈梁横截面形式： *与过梁不同，圈梁为侧向受力构件。
5.2.1 砖石砌体结构
5.2.1 砖石砌体结构
• 砖石砌体结构房屋常见的结构体系
楼板 纵墙
• 以纵墙为主的承重体系 以纵墙为主的承重体系——纵墙体系； 纵墙体系； 纵墙体系
荷载传递路径： • 重力：板 纵墙 基础 地基； • 水平荷载： 侧墙 楼板 山墙 基础 地基
山墙 特点： • 纵墙承重，横墙可以开大洞；横向刚度差，抗震效果相对不好；横墙少，空间 布置灵活，可以形成大空间；山墙格外重要
5.2.2 钢筋混凝土框架结构
• 框架结构的基础
独立基础 • 框架多采用独立基础或柱下条形基础； • 独立基础受力不均匀易产生不均匀沉陷； • 基础要注意冲切问题；满足混凝土的刚性角是保 证防止冲切破坏的基本做法； • 由于独立基础相对于自身的承载岩层确定埋置深 度，因此深度可能相对较大，宜注意对于基础以 上的地下柱段进行处理，一般是加大其刚度。
5.2.1 砖石砌体结构
• 砖石砌体结构房屋结构体系的其他构造
• • 构造柱：墙体L、T 形连接部位设置的，用以增强墙体刚度与房屋整体性的钢 筋混凝土芯柱。 本图以直线墙体为例说明构造柱的施工。 • 构造柱应和圈梁有效地 联结，形成整体性； 模 板 • 构造柱属于墙体的组成， 仅是加强墙体功能，不 能独立完成其功效； 墙体 模 板 构 造 柱 • 构造柱应与墙体紧密联 墙体 结； ф6@500，L=500 • 常规配筋 4ф12， ф6@250 。
砖 砌筑砂浆 简单墙体构造
5.2.1 砖石砌体结构
• 砖石砌体构件的破坏过程
– 砖与砂浆共同作用是砌体结构破坏的原因 • 当压力处于较小的阶段时，砌体结构没有变化，局部砖出现竖向裂缝，但不 会形成多皮砖的贯通，处于安全状态。此时荷载大约为破坏荷载的50%-70%， 裂缝的出现与砂浆的关联度很大。 继续增加荷载，裂缝扩展，形成几皮砖的贯通性裂缝，此时约为破坏荷载的 80%-90%，停止加荷，裂缝有继续开展的迹象，处于危险状态，在长期荷载 作用下将破坏。 • 此时荷载略有增加，裂缝会迅速 扩展，并上下全部贯穿，将砌体 分为若干个独立受压柱，彻底破 坏。
• 砖石砌体结构房屋结构体系的其他构造
• 圈梁的设置——从概念上，以下部位或情况应设置圈梁： • • • • • • 墙体底部与基础相连的部位； 墙体顶部，檐口部位； 建在软土地基、或易发生不均匀沉降的地基上； 装配式楼板或房间内部为层高很高的大空间，墙体没有有效的侧向支撑 或很弱； 抗震地区的砖混建筑。 圈梁与墙等宽，常规配筋4ф8， ф6@250 （7度以下）； 4ф10， ф6@200 （8 度）； 4ф12， ф6@150 （9度） 。
5.1.2 刚度问题
• 刚度设计的注意事项
– 随着建筑物的增加，侧向作用逐步成为主要 影响因素，因此对于结构抗侧移刚度要求越 多层建筑物的侧向变形以剪切为 主，变形量小 来越高；
M=ql2/2 建筑物所受到的侧向弯矩 作用的增加是非线性的
高层建筑物的侧向变形以弯曲为 主，变形量大
5.1.2 刚度问题
5.1.1 延性与脆性
• 脆性
– 脆性与延性相对应，脆性材料或构件、结构在破坏前几乎没变形能 力，在宏观表现上突然断裂、失稳、坍塌等。 – 尽管脆性材料或构件、结构可能存在较大的承载力，尽管存在安全 系数，但因没有破坏征兆，采用时宜慎重。 • 实现延性与防止脆性的方法 – 采用延性材料为建筑结构材料——钢结构； – 采用延性材料改善脆性材料的性能——钢筋混凝土、劲性混凝土； – 避免细长结构杆件、薄壁构件，防止失稳； – 增大脆性材料的安全系数，偏于安全使用材料。
5.2.2 钢筋混凝土框架结构
• 框架结构房屋空间刚度的形成
• 框架仅形成了平面内刚度，在加 强框架间的联系，形成空间刚度 中，楼板的作用不可忽视。 • 框架布置力求完整、均衡，以矩 形为主，对于不规则图形尽可能 避免； • 角柱所承担的重力荷载较小，但 考虑侧向作用、整体扭转作用等， 因此角部截面与配筋应注意加强； • 较大刚度的基础梁有利于将上部 荷载均衡传递至基础；
5.2.2 钢筋混凝土框架结构
横向框架梁 纵向联系梁
• 框架结构房屋的结构组成 楼板
楼板
楼板
基础梁
独立基础
5.2.2 钢筋混凝土框架结构
• 框架结构房屋的结 构传力路径
垂 直 荷 载
5.2.2 钢筋混凝土框架结构
• 框架结构房屋的结 构传力路径
水平荷载
5.2.2 钢筋混凝土框架结构
• 框架结构房屋的结构计算简图与相关内力图
5.1.4 场地与基础
坡地与差异性地基是危险的
坡地上的建筑物底层构件的刚度是不 一致的，短柱刚度大，极易形成破坏。
差异性地基在地震时，极易形成 断层，导致建筑物倒塌破坏。
5.1.4 场地与基础
共振会使破坏加剧
5.1.4 场地与基础
必要的基础埋置深度
基础埋置深度不少于建筑地 上高度的1/10，且不小于4 米 ——日本 基础埋置深度不少于建筑地 上高度的1/15，采用桩基础 时不少于建筑地上高度的 1/18（桩长不计入埋深） ——我国 当不能满足埋深时，要采用 特定的措施。
结构立面变化要均匀，忌使用上大下小的结构与刚度变化剧烈的结构，结构高 宽比例适中，同一层间高度均匀。
5.1.4 场地与基础
• 建筑物场地的选择与基础处理
– 场地选择 • 坚硬、平整的场地是十分必要的； • 单一性的土层、岩层对于抗震是有利的； • 场地的震动周期应与建筑物的相错开； • 避免可能滑坡、液化的场地； – 基础的处理 • 基础自身的刚度要满足要求； • 基础必须埋置一定的深度；
Hale Waihona Puke 5.1.2 刚度问题• 刚度设计的注意事项
– 同层结构除特定设计的抗剪构件（剪力墙）外，其余构件不宜出现刚度 不均匀； – 建筑物、构件在荷载方向上的尺度是刚度的基本要素，惯性距的大小是 十分关键的； – 建筑物局部可以设计成柔性结构以耗散地震的能量，但整体必须是满足 刚度要求的。 – 垂直构件的刚度不宜小于水平构件的刚度。
•
5.2.1 砖石砌体结构
• 砌体构件的破坏分析
– 砖与砂浆共同作用是砌体结构破坏的原因
砌体结构的受力状态 1 砂浆的横向扩张作用促 使砖的裂缝提前发生。
砌体结构的受力状态 2 不均匀的砂浆使得砖 实际上受弯，加速裂 缝的发生与开展。
砌体结构的受力状态3 竖缝会产生的应力集中。
抹灰层内铺入钢筋网，会有效抑制裂缝的产生与发展，有 效提高砌体的强度。
5.2 常见结构的基本分析
5.2.1 砖石砌体结构 5.2.2 钢筋混凝土框架结构 5.2.3 框架——剪力墙（筒）与剪力墙结构 框架 剪力墙（ 剪力墙 5.2.4 排架结构 5.2.5 拱结构 5.2,6 高层建筑结构
5.2.1 砖石砌体结构
• 砖石砌体结构房屋的材料
– 该类房屋材料以砌块为主，常见砌块有：粘土砖、石材（毛石与料 石）、大型砌块； – 粘结材料主要是砂浆，水泥砂浆或水泥石灰混合砂浆； – 砌块质量、砂浆质量与砌筑质量是影响砌体强度的主要因素； – 与混凝土相比，砌体结构的离散性更大，整体性更差；