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建筑抗震概念创新设计

最为典型的例子是1972年2月23日南美洲的马那瓜地震。
马那瓜有相距不远的两幢高层建筑,一幢为十五层高的 中央银行大厦,另一幢为18层高的美洲银行大厦。当地地震 烈度估计为8度。一幢破坏严重,震后拆除;另一幢轻微损坏, 稍加修理便恢复使用。
建筑结构抗震设计
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4.2 建筑的平立面布置
试问: 那一幢破坏严
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Байду номын сангаас 建筑抗震概念设计
计算设计:通过地震作用的取值进行结构的抗震验算 抗震设计
概念设计: 根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想 进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程称为概念设计。 概念设计强调,在工程设计一开始,就应把握好能量输入、房 屋体形、结构体系、刚度分布、构件延性等几个主要方面,从根本 上消除建筑中的抗震薄弱环节,再辅以必要的计算和构造措施,就 有可能使设计出的房屋建筑具有良好的抗震性能和足够的抗震可靠 度。 概念设计的基本内容:建筑场地选择;建筑选型与结构布置;设置 多道抗震防线;刚度、承载力和延性的匹配;结构整体性的确保; 非结构部件处理。
我国《高层规程》规定:建筑的竖向体形宜规则、均匀,避免
有过大的外挑和内收。
上部收进时,
当H1/H>0.2时,B1/B≥0.75; 当上部外挑时,B/B1≥0.9且 a≤4m。
结构竖向收进和外挑示意
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4.2 建筑的平立面布置
建筑结构的规则性对抗震能力的重要影响的认识始自若 干现代建筑在地震中的表现。
凹凸角不规则
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4.2 建筑的平立面布置
不规则类型 扭转不规则
凹凸不规则 楼板局部不连续
平面不规则的类型
定义
楼层的最大弹性水平位移(或层间位移),大于该楼层两端弹性水平位移(或层间位移)平均值 的1.2倍
结构平面凹进的一侧尺寸,大于相应投影方向总尺寸的30%
楼板的尺寸和平面刚度急剧变化,例如,有效楼板宽度小于该层楼板典型宽度的50%,或开洞面积 大于该层楼面面积的30%,或较大的楼层错层
大大不足,率先破坏;3.水平地震作用下,柔而长的楼板产生可观的竖向运动等。
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4.2 建筑的平立面布置
平面不规则的类型
不规则类型 扭转不规则
凹凸不规则 楼板局部不连续
定义
楼层的最大弹性水平位移(或层间位移),大于该楼层两端弹性水平位移(或层间位移)平均值 的1.2倍
结构平面凹进的一侧尺寸,大于相应投影方向总尺寸的30%
楼板的尺寸和平面刚度急剧变化,例如,有效楼板宽度小于该层楼板典型宽度的50%,或开洞面积 大于该层楼面面积的30%,或较大的楼层错层
2 1 2
1
2
B max
B0.3Bm ax B0.3Bm ax
B max
B0.3Bm ax
2
1.22
1
2
扭转不规则
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B max
B0.3Bm ax B max
A级高度钢筋混凝土高层建筑平面形状的尺寸限值
设防烈度
l/B
l / Bmax
l/b
6、7度 ≤6.0
≤0.35
≤2.0
8、9度 ≤5.0
≤0.30
≤1.5
关于平面形状的要求
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4.2 建筑的平立面布置
4.2.2 建筑立面布置
不利的建筑立面
良好的建筑立面
(a)大底盘建筑;(b)阶梯形建筑
重呢?
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马那瓜美洲银行大厦
马那瓜中央银行大厦
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马那瓜 中央银行大厦
结构是均匀对称的,基本的抗侧力体系包 括4个L形的桶体,对称地由连梁连接起来,
美洲 这些连梁在地震时遭到剪切破坏,是整个结 银行 构能观察到的主要破坏。
分析表明:1.对称的结构布置及相对刚强的 联肢墙,有效地限制了侧向位移,并防止了 明显的扭转效应;2.避免了长跨度楼板和砌 体填充墙的非结构构件的损坏;3.当连梁剪 切破坏后,结构体系的位移虽有明显增加, 但由于抗震墙提供了较大的侧向刚度,位移 量得到控制。
不均匀,不连续。
主要破坏:第4层与第5层之间(竖向刚度和承载力突变),周围柱子严重开裂,柱钢筋压屈;
横向裂缝贯穿3层以上的所有楼板(有的宽达1cm),直至电梯井东侧;
塔楼西立面、其他立面窗下和电梯井处的空心砖填充墙及其它非结构构件均
严重破坏或倒塌。
震后计算分析结果:1.结构存在十分严重扭转效应;2.塔楼3层以上北面和南面大多数柱子抗剪能力
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4.1 场地选择
场地选择的原则:
选择工程场址时,应该进行详细勘察,搞清地形、地质情况, 挑选对建筑抗震有利的地段,尽可能避开对建筑抗震不利的地段; 任何情况下均不得在抗震危险地段上,建造可能引起人员伤亡或较 大经济损失的建筑物。
1. 避开地震危险地段
建筑抗震危险的地段,一般是指地震时可能发生崩塌、滑坡、 地陷、地裂、泥石流等地段,以及震中烈度为8度以上的发震段裂 带在地震时可能发生地表错位的地段。
1)平面不规则
4个楼梯间偏置塔楼西端,西端有填充墙。
4层以上的楼板仅为5cm厚,搁置在高45cm长14m小梁上。
2)竖向不规则
塔楼上部(4层楼面以上),北、东、西三面布置了密集的小柱子,共64根,支承在4层楼板水平
处的过渡大梁上,大梁又支承在其下面的10根1m× 1.55m的柱子上(间距9.4m)。上下两部分严重
2.选择有利于抗震的场地
对建筑抗震有利的地段,一般是指位于开阔平坦地带的坚硬场 地土或密实均匀中硬场地土。
在选择高层建筑的场地时,应尽量建在基岩或薄土层上,或应 建在具有较大“平均剪切波速”的坚硬场地土上,以减少输入建筑物 的地震能量,从根本上减轻地震对建筑物的破坏作用。
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4.2 建筑的平立面布置
一幢房屋的动力性能基本上取决于它的建筑布局和结构布置。 4.2.1 建筑平面布置
建筑的平、立面布置宜规则、对称,质量和刚度变化均匀,避 免楼层错层。
对称的结构容易估计其地震时的反应,容易采取构造措施和进 行细部处理。
“规则”包含了对建筑的平、立面外形尺寸,抗侧力构件布置、 质量分布,直至强度分布等诸多因素的综合要求。
规则对高层建筑尤为重要。 地震区的高层建筑,平面以方形、 矩形、圆形为好;正六边形、正八边形、 椭圆形、扇形也可以。
简单的建筑平面
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4.2 建筑的平立面布置
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。《高层规程》对地震区高层建 筑的平面形状作了明确规定,如下图,并提出对这些平面的凹角处, 应采取加强措施。
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