1、2022-4-291結構抗震結構抗震概念概念設計設計2022-4-292第第4 4章章 建筑抗震概念設計建筑抗震概念設計4.1 4.1 場地選擇場地選擇及地基與基礎的設及地基與基礎的設計計4.2 4.2 建筑建筑形體選擇及平立面布置形體選擇及平立面布置4.3 4.3 結構選型與結構布置結構選型與結構布置4.4.4 4 確保結構的整體性確保結構的整體性4.4.5 5 多道抗震防線多道抗震防線4.6 4.6 減輕房屋自重和妥善處理非減輕房屋自重和妥善處理非結構部件結構部件2022-4-293基本概念基本概念 1 1、計算設計（計算設計（Numerical designNumerical desig

2、n）：按荷載：按荷載計算、內力分析及組合、強度計算計算、內力分析及組合、強度計算 、構造措施、構造措施等稱為計算設計。等稱為計算設計。 “計算設計計算設計”不能完全依賴！不能完全依賴！ 地震方面地震方面地震是一種隨機振動，具有復雜地震是一種隨機振動，具有復雜 性、不確定性，因此很難準確預測建筑物所遭性、不確定性，因此很難準確預測建筑物所遭遇地震的特性和參數。地震在時間和空間上都遇地震的特性和參數。地震在時間和空間上都具有很大的隨機性。具有很大的隨機性。 結構分析結構分析未能充分考慮結構的空間作用、未能充分考慮結構的空間作用、非彈性性質、材料時效、阻尼變化等多種因素，非彈性性質、材料時效、阻尼變

3、化等多種因素，也存在不準確性。也存在不準確性。 2022-4-294基本概念基本概念續續 2 2、概念設計（概念設計（Conceptual designConceptual design） ：立足于工程抗震基：立足于工程抗震基本理論及長期工程抗震經驗總結的工程抗震基本概念的抗本理論及長期工程抗震經驗總結的工程抗震基本概念的抗震設計。震設計。n 在著手進行結構抗震設計時，著眼于結構的總體地震反應，在著手進行結構抗震設計時，著眼于結構的總體地震反應，靈活運用抗震設計準則，既注意總體布置上的大原則，又靈活運用抗震設計準則，既注意總體布置上的大原則，又考慮關鍵部分的細節，從而全面、合理地解決結構抗震設

4、考慮關鍵部分的細節，從而全面、合理地解決結構抗震設計中的基本問題。計中的基本問題。n 有助于掌握明確的設計思想，靈活、恰當地運用抗震設計有助于掌握明確的設計思想，靈活、恰當地運用抗震設計原則，是設計人員不知陷入盲目的計算工作，從而做到比原則，是設計人員不知陷入盲目的計算工作，從而做到比較合理的抗震設計。較合理的抗震設計。n 抗震概念設計是目前工程設計高度自動化的背景下唯一具抗震概念設計是目前工程設計高度自動化的背景下唯一具有能動性和創造性的設計過程。有能動性和創造性的設計過程。2022-4-295基本概念基本概念續續抗震概念設計的思路：抗震概念設計的思路：n 在工程設計一開始，把握好能量輸入、

5、房屋體型、在工程設計一開始，把握好能量輸入、房屋體型、結構結構 體系、剛度分布、構件延性等幾個主要方面，體系、剛度分布、構件延性等幾個主要方面，從根本上從根本上消除建筑中的抗震薄弱環節。消除建筑中的抗震薄弱環節。n 輔以必要的計算和構造措施，有可能使房屋建筑輔以必要的計算和構造措施，有可能使房屋建筑具有良好的抗震性能和足夠的抗震可靠度。具有良好的抗震性能和足夠的抗震可靠度。 由于對地震作用及結構性能的了解還遠遠不夠，在由于對地震作用及結構性能的了解還遠遠不夠，在某種意義上，概念設計比計算設計更重要。某種意義上，概念設計比計算設計更重要。2022-4-2964.1 場地選擇場地選擇及地基與基礎的

6、設計及地基與基礎的設計 不同的場地上的建筑震害不同不同的場地上的建筑震害不同, ,在建筑選址時，要盡量在建筑選址時，要盡量選擇對建筑抗震有利的地段，避開不利和危險地段。選擇對建筑抗震有利的地段，避開不利和危險地段。1 1、避開地震危險地段、避開地震危險地段 1 1）概念）概念 建筑抗震危險的地段：建筑抗震危險的地段：指地震時可能發生崩塌、滑坡、指地震時可能發生崩塌、滑坡、地陷、地裂、泥石流等地段以及震中烈度為地陷、地裂、泥石流等地段以及震中烈度為8 8度以上的度以上的發震斷裂帶在地震時可能發生地表錯位的地段。發震斷裂帶在地震時可能發生地表錯位的地段。 非發震斷層非發震斷層：與當地的地震活動性沒

7、有成因上聯系的：與當地的地震活動性沒有成因上聯系的一般斷層，在地震作用下一般不會發生新的錯動。一般斷層，在地震作用下一般不會發生新的錯動。 發震斷層發震斷層：具有潛在地震活動的斷層，在過去三萬五：具有潛在地震活動的斷層，在過去三萬五千年以內曾活動過一次，或者在五萬年內活動過兩次千年以內曾活動過一次，或者在五萬年內活動過兩次的斷層。的斷層。2022-4-2974.1 場地選擇場地選擇續續2 2、選擇有利于抗震的場地、選擇有利于抗震的場地1 1）概念）概念 對建筑抗震有利的地段對建筑抗震有利的地段：指位于開闊平坦地的堅硬場地：指位于開闊平坦地的堅硬場地上或密實均勻中硬場地土。上或密實均勻中硬場地土

8、。 對建筑抗震不利的地段對建筑抗震不利的地段：就：就地形地形而言，一般是指條狀突而言，一般是指條狀突出的山嘴，孤立的山包和山梁的頂部，高差較大的臺地出的山嘴，孤立的山包和山梁的頂部，高差較大的臺地邊緣，非巖質的陡坡，邊緣，非巖質的陡坡， 河岸和邊坡的邊緣；就河岸和邊坡的邊緣；就場地土質場地土質而言，一般是指軟弱土、易液化土，故河道、斷層破碎而言，一般是指軟弱土、易液化土，故河道、斷層破碎帶、暗埋塘濱溝谷或半挖半填地基等，以及在平面分布帶、暗埋塘濱溝谷或半挖半填地基等，以及在平面分布上成因、巖性、狀態明顯不均勻的地段。上成因、巖性、狀態明顯不均勻的地段。2022-4-2984.1 場地選擇場地選

9、擇續續2 2）關于地基基礎設計，抗震規范有如下規定：）關于地基基礎設計，抗震規范有如下規定：1 1、避開危險地帶（如斷裂帶等）；避開危險地帶（如斷裂帶等）；2 2、同一結構單元的基礎不宜設置在性質截然、同一結構單元的基礎不宜設置在性質截然不同的地基上；不同的地基上；無法避開時，除考慮不同土無法避開時，除考慮不同土層差異運動的影響外，還應采用局部深基礎，層差異運動的影響外，還應采用局部深基礎，使整個建筑物的基礎落在同一上層上使整個建筑物的基礎落在同一上層上（圖）（圖） 3 3、同一結構單元不宜部分采用天然地基部分采用樁基；（可、同一結構單元不宜部分采用天然地基部分采用樁基；（可設沉降縫，成為兩個

10、單元）設沉降縫，成為兩個單元）4 4、地基為軟弱粘性土、液化土、新近填土或嚴重不均勻時，、地基為軟弱粘性土、液化土、新近填土或嚴重不均勻時，應估計地震時地基不均勻沉降或其他不利影響，并采取相應估計地震時地基不均勻沉降或其他不利影響，并采取相應措施，應措施，基礎應加強其整體性和剛性。基礎應加強其整體性和剛性。2022-4-2994.2 建筑的平立面布置建筑的平立面布置一幢房屋的動力性能基本上取決于它的建筑布局一幢房屋的動力性能基本上取決于它的建筑布局和結構布置。和結構布置。4.2.1 建筑平面布置建筑平面布置建筑的平、立面布置宜規則、對稱，質量和剛度建筑的平、立面布置宜規則、對稱，質量和剛度變化

11、均勻，避免樓層錯層。變化均勻，避免樓層錯層。對稱的結構容易估計其地震時的反應，容易采取對稱的結構容易估計其地震時的反應，容易采取構造措施和進行細部處理。構造措施和進行細部處理。“規則規則”包含了對建筑的平、立面外形尺寸，抗包含了對建筑的平、立面外形尺寸，抗側力構件布置、質量分布，直至強度分布等諸多側力構件布置、質量分布，直至強度分布等諸多因素的綜合要求。因素的綜合要求。規則對高層建筑尤為重要。規則對高層建筑尤為重要。2022-4-2910地震區的高層建筑，平面以方地震區的高層建筑，平面以方 形、矩形、圓形為好；正六邊形、矩形、圓形為好；正六邊 形、正八邊形、橢圓形、扇形形、正八邊形、橢圓形、扇

12、形 也可以。也可以。不宜采用有較長翼緣的不宜采用有較長翼緣的L形、形、T形、形、U形、形、H形、形、Y形等平面形狀。形等平面形狀。 高層規程的規定：高層規程的規定：BL/max/ Blbl /2022-4-2911平面不規則的類型平面不規則的類型1221222 . 1122扭轉不規則扭轉不規則max3 . 0 BB maxBmax3 . 0 BB maxBmaxBmax3 . 0 BB maxBmax3 . 0 BB 凹凸角不規則凹凸角不規則2022-4-2912BBb5 . 0BBlAAA3 . 00l局部不連續局部不連續大開洞大開洞錯層錯層平面不規則的類型平面不規則的類型2022-4-29

13、134.2.2 建筑立面布置建筑立面布置地震區高層建筑的立面應采用矩形、梯形、三角地震區高層建筑的立面應采用矩形、梯形、三角形等均勻變化的幾何形狀，盡量避免帶有突然變形等均勻變化的幾何形狀，盡量避免帶有突然變化的階梯形立面。化的階梯形立面。高層規程高層規程規定：建筑的豎向體形宜規則、均規定：建筑的豎向體形宜規則、均勻，避免有過大的外挑和內收。勻，避免有過大的外挑和內收。 上部收進時上部收進時,當當H/H0.2時時,B1/B0.75; 當上部外挑時當上部外挑時,B/B10.9且且a4m。2022-4-2914建筑結構的規則性對抗震能力的重要影響的認識建筑結構的規則性對抗震能力的重要影響的認識始自

14、若干現代建筑在地震中的表現。始自若干現代建筑在地震中的表現。最為典型的例子是最為典型的例子是1972年年2月月23日南美洲的馬那日南美洲的馬那瓜地震。瓜地震。馬那瓜有相距不遠的兩幢高層建筑，一幢為十五馬那瓜有相距不遠的兩幢高層建筑，一幢為十五層高的中央銀行大廈，另一幢為層高的中央銀行大廈，另一幢為18層高的美洲銀層高的美洲銀行大廈。行大廈。當地地震烈度估計為當地地震烈度估計為8度。一幢破壞嚴重，震后度。一幢破壞嚴重，震后拆除；另一幢輕微損壞，稍加修理便恢復使用。拆除；另一幢輕微損壞，稍加修理便恢復使用。2022-4-2915馬那瓜美洲銀行大廈馬那瓜美洲銀行大廈馬那瓜中央銀行大廈馬那瓜中央銀行大

15、廈2022-4-2916 結構是均勻對稱的，基本的抗側力體系包結構是均勻對稱的，基本的抗側力體系包括括4個個L形的桶體，對稱地由連梁連接起來，形的桶體，對稱地由連梁連接起來，這些連梁在地震時遭到剪切破壞，是整個結這些連梁在地震時遭到剪切破壞，是整個結構能觀察到的主要破壞。構能觀察到的主要破壞。分析表明：分析表明：1.對稱的結構布置及相對剛強的對稱的結構布置及相對剛強的聯肢墻，有效地限制了側向位移，并防止了聯肢墻，有效地限制了側向位移，并防止了明顯的扭轉效應；明顯的扭轉效應；2.避免了長跨度樓板和砌避免了長跨度樓板和砌體填充墻的非結構構件的損壞；體填充墻的非結構構件的損壞；3.當連梁剪當連梁剪切

16、破壞后，結構體系的位移雖有明顯增加，切破壞后，結構體系的位移雖有明顯增加，但由于抗震墻提供了較大的側向剛度，位移但由于抗震墻提供了較大的側向剛度，位移量得到控制。量得到控制。美洲美洲銀行銀行 1）平面不規則）平面不規則4個樓梯間偏置塔樓西端，西端有填充墻。個樓梯間偏置塔樓西端，西端有填充墻。4層以上的樓板僅為層以上的樓板僅為5cm厚，擱置在高厚，擱置在高45cm長長14m小梁上。小梁上。 2）豎向不規則）豎向不規則塔樓上部（塔樓上部（4層樓面以上），北、東、西三面布置了密集的小柱子，共層樓面以上），北、東、西三面布置了密集的小柱子，共64根，支承在根，支承在4層樓板水平處層樓板水平處的過渡大梁

17、上，大梁又支承在其下面的的過渡大梁上，大梁又支承在其下面的10根根1m 1.55m的柱子上（間距的柱子上（間距9.4m）。上下兩部分嚴重不）。上下兩部分嚴重不均勻，不連續。均勻，不連續。 主要破壞：第主要破壞：第4層與第層與第5層之間層之間(豎向剛度和承載力突變豎向剛度和承載力突變),周圍柱子嚴重開裂，柱鋼筋壓屈；周圍柱子嚴重開裂，柱鋼筋壓屈； 橫向裂縫貫穿橫向裂縫貫穿3層以上的所有樓板層以上的所有樓板(有的寬達有的寬達1cm),直至電梯井東側；直至電梯井東側； 塔樓西立面、其他立面窗下和電梯井處的空心磚填充墻及其它非結構構件均塔樓西立面、其他立面窗下和電梯井處的空心磚填充墻及其它非結構構件均

18、 嚴重破壞或倒塌。嚴重破壞或倒塌。 震后計算分析結果震后計算分析結果:1.結構存在十分嚴重扭轉效應結構存在十分嚴重扭轉效應;2.塔樓塔樓3層以上北面和南面大多數柱子抗剪能力層以上北面和南面大多數柱子抗剪能力大大不足大大不足,率先破壞；率先破壞；3.水平地震作用下水平地震作用下,柔而長的樓板產生可觀的豎向運動等。柔而長的樓板產生可觀的豎向運動等。 馬那瓜馬那瓜中央銀行大廈中央銀行大廈2022-4-2917豎向不規則的類型豎向不規則的類型17 . 0iiKKiK1iK2iK3iK)3(8 . 0321iiiiKKKK沿豎向的側向剛度不規則（有柔軟層）沿豎向的側向剛度不規則（有柔軟層）豎向抗側力構件

19、不連續豎向抗側力構件不連續2022-4-2918豎向抗側力結構屈服抗剪強度不均勻豎向抗側力結構屈服抗剪強度不均勻 （有薄弱層）（有薄弱層）iyQ,1, iyQ1,8 . 0iyiyQQ 嚴重不規則嚴重不規則是指體型復雜，是指體型復雜，多項不規則指標超過表中指標或某多項不規則指標超過表中指標或某一項大大超過規定值，具有嚴重的一項大大超過規定值，具有嚴重的抗震薄弱環節，將會導致地震破壞抗震薄弱環節，將會導致地震破壞的嚴重后果者。的嚴重后果者。注：以上規定主要針對鋼筋混凝注：以上規定主要針對鋼筋混凝土和鋼結構的多層和高層建筑。土和鋼結構的多層和高層建筑。豎向不規則的類型豎向不規則的類型2022-4-

20、29194.2.3 房屋的高度房屋的高度u一般而言，房屋愈高，所受到的地震力和傾覆力矩一般而言，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。愈大，破壞的可能性也愈大。 但但“房屋愈高愈危房屋愈高愈危險險”的概念不是絕對的，是有條件的。于的概念不是絕對的，是有條件的。于19561956年建年建造的高造的高181m181m的的4242層拉丁美洲大廈，經受住了層拉丁美洲大廈，經受住了3 3次大次大地震的考驗，幾乎無損壞。地震的考驗，幾乎無損壞。u抗震規范抗震規范和和高層規程高層規程，根據我國當前科研，根據我國當前科研成果和工程實際情況，對各種結構體系適用范圍內成果和工程實際情況，對各

21、種結構體系適用范圍內建筑物的最大高度均作出了規定。超出該規定的，建筑物的最大高度均作出了規定。超出該規定的，要進行專門研究。要進行專門研究。抗震規范抗震規范尚規定：對不規則尚規定：對不規則結構、有框支層抗震墻結構或結構、有框支層抗震墻結構或類場地上的結構，類場地上的結構，適用的最大高度應適當降低。適用的最大高度應適當降低。2022-4-29204.2.4 房屋的高寬比房屋的高寬比n 建筑物的高寬比例，比起其絕對高度來說更為重要。建筑物的高寬比例，比起其絕對高度來說更為重要。因為建筑物的高寬比值愈大，即建筑愈瘦高，地震作因為建筑物的高寬比值愈大，即建筑愈瘦高，地震作用下的側移愈大，地震引起的傾覆

22、作用愈嚴重。巨大用下的側移愈大，地震引起的傾覆作用愈嚴重。巨大的傾覆力矩在柱的傾覆力矩在柱( (墻墻) )和基礎中所引起的壓力和拉力比和基礎中所引起的壓力和拉力比較難于處理。較難于處理。n 我國對房屋高寬比的要求是按結構體系和地震烈度區我國對房屋高寬比的要求是按結構體系和地震烈度區分的。分的。2022-4-29214.2.5 防震縫的合理設置防震縫的合理設置變形縫包括：伸縮縫、沉降縫、防震縫，對于抗變形縫包括：伸縮縫、沉降縫、防震縫，對于抗震設防烈度為震設防烈度為6度以上的房屋，伸縮縫、沉降縫均度以上的房屋，伸縮縫、沉降縫均應符合防震縫的要求，即在抗震區，三種縫統稱應符合防震縫的要求，即在抗震

23、區，三種縫統稱為防震縫。為防震縫。2022-4-29224.2.5 防震縫的合理設置防震縫的合理設置遇到下列情況，應設置防震縫：遇到下列情況，應設置防震縫： 平面形狀、局部尺寸或者立面形狀不符合規范的有關平面形狀、局部尺寸或者立面形狀不符合規范的有關規定，而又未在計算和構造上采取相應措施時；規定，而又未在計算和構造上采取相應措施時； 房屋長度超過規范規定的伸縮縫最大間距，又無條件房屋長度超過規范規定的伸縮縫最大間距，又無條件采取特殊措施而必需設置伸縮縫時；采取特殊措施而必需設置伸縮縫時； 地基土質不均勻，房屋各部分的預計沉降（包括地震地基土質不均勻，房屋各部分的預計沉降（包括地震時的沉陷）相差

24、過大，必須設置沉降縫時；時的沉陷）相差過大，必須設置沉降縫時； 房屋各部分的質量或結構抗側移剛度大小懸殊時。房屋各部分的質量或結構抗側移剛度大小懸殊時。2022-4-29234.2.5 防震縫的合理設置防震縫的合理設置1 1、防震縫設置原因、防震縫設置原因u由于建筑平面和體型的多樣化、結構的不規則性有時難以由于建筑平面和體型的多樣化、結構的不規則性有時難以避免，為將不規則結構變為若干規則結構，合理地設置防避免，為將不規則結構變為若干規則結構，合理地設置防震縫進行結構分段，從而降低抗震設計的難度及提高抗震震縫進行結構分段，從而降低抗震設計的難度及提高抗震設計的可靠度。設計的可靠度。u在國內外歷次

25、地震中，曾一再發生相鄰建筑物或同幢建筑在國內外歷次地震中，曾一再發生相鄰建筑物或同幢建筑物相鄰單元之間相撞的震例，究其原因，主要是防震縫寬物相鄰單元之間相撞的震例，究其原因，主要是防震縫寬度偏小或構造不當所致。度偏小或構造不當所致。2 2、防震縫設置原則、防震縫設置原則 徹底分離或者牢固連接：忌連又連不牢、分又分不清。徹底分離或者牢固連接：忌連又連不牢、分又分不清。 “三縫合一三縫合一”的設置原則：伸縮縫、沉降縫、防震縫三縫的設置原則：伸縮縫、沉降縫、防震縫三縫合一，對于抗震設防烈度為合一，對于抗震設防烈度為6 6度以上的房屋，所有伸縮縫、度以上的房屋，所有伸縮縫、 沉降縫均應符合防震縫的寬度

26、要求。沉降縫均應符合防震縫的寬度要求。2022-4-29244.2.5 防震縫的合理設置防震縫的合理設置續續3 3、一般盡可能不設置抗震縫、一般盡可能不設置抗震縫 滿足規定的防震縫寬度在強烈地震作用下由于地面滿足規定的防震縫寬度在強烈地震作用下由于地面運動變化，結構扭轉、運動變化，結構扭轉、 地基變形等復雜因素，相鄰地基變形等復雜因素，相鄰結構仍可能局部碰撞而損壞；結構仍可能局部碰撞而損壞； 防震縫寬度過大，建筑立面效果、防水處理較難；防震縫寬度過大，建筑立面效果、防水處理較難； 設置不當反倒會引起相鄰建筑物碰撞、失穩、加大設置不當反倒會引起相鄰建筑物碰撞、失穩、加大破壞。破壞。2022-4-

27、29254.3 4.3 結構選型與結構布置結構選型與結構布置4.3.1 4.3.1 結構選型結構選型 結構選型涉及的內容較多，應根據建筑的重要性、設防結構選型涉及的內容較多，應根據建筑的重要性、設防烈度、房屋高度、場地、地基、基礎、材料和施工等因素，烈度、房屋高度、場地、地基、基礎、材料和施工等因素，通過技術、經濟條件比較綜合確定。通過技術、經濟條件比較綜合確定。 1.結構材料的選擇結構材料的選擇從抗震角度考慮，作為一種好的結構材料，其結構材料應具從抗震角度考慮，作為一種好的結構材料，其結構材料應具備：備：延性系數高（如鋼結構）；延性系數高（如鋼結構）；強度強度/ /重力比值大（如輕質高強材料

28、）；重力比值大（如輕質高強材料）；勻質性好；勻質性好；正交各向同性（變形相同）；正交各向同性（變形相同）；構件的連接具有整體性、連續性和較好的延性；并能發揮材構件的連接具有整體性、連續性和較好的延性；并能發揮材料的全部強度。料的全部強度。2022-4-2926按照上述標準，常見結構類型，按其抗震性能的按照上述標準，常見結構類型，按其抗震性能的優劣排序為：優劣排序為： 鋼結構鋼結構 型鋼混凝土結構型鋼混凝土結構 混凝土混凝土鋼組合鋼組合結構結構 現澆鋼筋混凝土結構現澆鋼筋混凝土結構 預應力混凝土預應力混凝土結構結構 裝配式鋼筋混凝土結構裝配式鋼筋混凝土結構 配筋砌體結配筋砌體結構構 砌體結構。砌

29、體結構。混凝土結構的優點混凝土結構的優點 現場澆筑，整體性好；現場澆筑，整體性好； 就地取材；就地取材； 造價較低；造價較低； 有較好的抗側移剛度，保護非結構構件；有較好的抗側移剛度，保護非結構構件； 良好的設計可保證結構的延性。良好的設計可保證結構的延性。2022-4-2927混凝土結構的缺點混凝土結構的缺點 在周期性往復荷載作用下，剛度因裂縫而降低；在周期性往復荷載作用下，剛度因裂縫而降低； 構件開裂處鋼筋的塑性拉伸，使裂縫不能閉合；構件開裂處鋼筋的塑性拉伸，使裂縫不能閉合； 在低往復荷載下，桿件塑性鉸區混凝土產生反向在低往復荷載下，桿件塑性鉸區混凝土產生反向裂縫導致混凝土破碎，產生永久性

30、的剪切滑移。裂縫導致混凝土破碎，產生永久性的剪切滑移。2022-4-29284.3.1 4.3.1 結構選型結構選型續續2 2、抗震結構體系的確定、抗震結構體系的確定 抗震結構體系是抗震設計應考慮的關鍵問題，結構方案抗震結構體系是抗震設計應考慮的關鍵問題，結構方案的選取是否合理，對安全性和經濟性起決定性作用。的選取是否合理，對安全性和經濟性起決定性作用。 抗震規范抗震規范關于抗震結構體系，有下列要求：關于抗震結構體系，有下列要求： 應具有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑；應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，應避免因部分結構或構件破壞而導宜有多道抗震防線，應避

31、免因部分結構或構件破壞而導致整個體系喪失抗震能力或對重力的承載能力；致整個體系喪失抗震能力或對重力的承載能力； 應具備必要的強度，良好的變形能力和耗能能力；應具備必要的強度，良好的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，產生過大的應力集中或塑性變形集中；形成薄弱部位，產生過大的應力集中或塑性變形集中；對可能出現的薄弱部位，應采取措施提高抗震能力對可能出現的薄弱部位，應采取措施提高抗震能力。2022-4-29294.3.1 4.3.1 結構選型結構選型續續3. 3. 在設計房屋之前，一般應首先了解場地和地

32、基及其卓在設計房屋之前，一般應首先了解場地和地基及其卓越周期，調整結構剛度，避開共振周期。越周期，調整結構剛度，避開共振周期。 4. 4. 選擇結構體系時，要注意選擇合理的基礎形式。選擇結構體系時，要注意選擇合理的基礎形式。 對于軟弱地基宜選用樁基、筏片基礎或箱形基礎。對于軟弱地基宜選用樁基、筏片基礎或箱形基礎。 巖層高低起伏不均勻或有液化土層時最好采用樁基等。巖層高低起伏不均勻或有液化土層時最好采用樁基等。2022-4-29304.3.2 4.3.2 結構布置的一般原則結構布置的一般原則1 1、平面布置力求對稱（質量、剛度、強度）、平面布置力求對稱（質量、剛度、強度）n對稱結構在地面平動作用

33、下，水平地震力按構件對稱結構在地面平動作用下，水平地震力按構件剛度分配，因而各構件受力比較均勻。而非對稱剛度分配，因而各構件受力比較均勻。而非對稱結構，由于剛心偏在一邊，質心與剛心不重合，結構，由于剛心偏在一邊，質心與剛心不重合，遠離剛心的剛度較小構件遠離剛心的剛度較小構件 ，由于側移量很大，所，由于側移量很大，所分擔的水平地震剪力也顯著增大，甚至導致整個分擔的水平地震剪力也顯著增大，甚至導致整個結構因一側構件失效而倒塌。結構因一側構件失效而倒塌。2022-4-29314.3.2 4.3.2 結構布置的一般原則結構布置的一般原則續續n最為典型的例子是最為典型的例子是19721972年年2 2月

34、月2323日南美洲的馬那瓜地震。日南美洲的馬那瓜地震。 馬那瓜有相距不遠的兩幢高層建筑，一幢為馬那瓜有相距不遠的兩幢高層建筑，一幢為1515層高的中央層高的中央銀行大廈，平面不規則，銀行大廈，平面不規則，4 4個樓梯間偏置塔樓西端，西端個樓梯間偏置塔樓西端，西端有填充墻，破壞嚴重，震后拆除；另一幢為有填充墻，破壞嚴重，震后拆除；另一幢為1818層高的美洲層高的美洲銀行大廈，結構是均勻對稱的，基本的抗側力體系包括銀行大廈，結構是均勻對稱的，基本的抗側力體系包括4 4個個L L形的筒體，對稱地由連梁連接起來，輕微損壞，稍加形的筒體，對稱地由連梁連接起來，輕微損壞，稍加修理便恢復使用。當地地震烈度估

35、計為修理便恢復使用。當地地震烈度估計為8 8度。度。2022-4-29324.3.2 4.3.2 結構布置的一般原則結構布置的一般原則續續n當建筑層數很多時，上面各層偏心引起的扭轉效應對當建筑層數很多時，上面各層偏心引起的扭轉效應對下層的積累，對下面幾層更不利。所以，進行結構布下層的積累，對下面幾層更不利。所以，進行結構布置時，除了要求各向對稱外，還希望能具有較大的抗置時，除了要求各向對稱外，還希望能具有較大的抗扭剛度。扭剛度。因此，下圖因此，下圖 （a）、（）、（b）所示的抗震墻沿）所示的抗震墻沿房屋周邊布置的方案，就優于（房屋周邊布置的方案，就優于（c）、（）、（d）所示在）所示在房屋內部

36、布置的方案。房屋內部布置的方案。2022-4-29334.3.2 4.3.2 結構布置的一般原則結構布置的一般原則續續2 2、豎向布置力求均勻豎向布置力求均勻 結構豎向布置的關鍵在于：盡可能使其豎向剛度、強結構豎向布置的關鍵在于：盡可能使其豎向剛度、強度變化均勻，避免出現度變化均勻，避免出現薄弱層薄弱層，并應盡可能降低房屋的，并應盡可能降低房屋的重心。重心。 u 注意上剛下柔的結構的處理注意上剛下柔的結構的處理 由于商業的需要，結構底部幾層往往需要設置大空由于商業的需要，結構底部幾層往往需要設置大空間，上部各層為全墻體系或框架間，上部各層為全墻體系或框架抗震墻體系，而底抗震墻體系，而底層或底部

37、兩三層則為框架體系，整個結構屬層或底部兩三層則為框架體系，整個結構屬“框托墻框托墻”體系。這便是工程上稱之為體系。這便是工程上稱之為“框支剪力墻框支剪力墻”或或“底部框底部框架架”的結構。這種體系很不利于抗震，的結構。這種體系很不利于抗震，應保證下部結構應保證下部結構的抗側剛度不能小于上部抗側剛度的一定比例。的抗側剛度不能小于上部抗側剛度的一定比例。2022-4-29344.3.2 4.3.2 結構布置的一般原則結構布置的一般原則續續n同一樓層的框架柱，應該具有大致相同的剛度、強度同一樓層的框架柱，應該具有大致相同的剛度、強度和延性，和延性，否則，地震時很容易因受力大小懸殊而被各否則，地震時很

38、容易因受力大小懸殊而被各個擊破。個擊破。n在采用純框架結構的高層建筑中，如果將樓梯踏步斜在采用純框架結構的高層建筑中，如果將樓梯踏步斜梁和平臺梁直接與框架柱相連，就會使該柱變成短柱，梁和平臺梁直接與框架柱相連，就會使該柱變成短柱，地震時容易發生剪切破壞，應予避免或采取相關措施地震時容易發生剪切破壞，應予避免或采取相關措施。2022-4-29354.4.4 4 確保結構的整體性確保結構的整體性 地震作用下結構具有整體性作用是保證結構各部件在地地震作用下結構具有整體性作用是保證結構各部件在地震作用下協調工作的必要條件。震作用下協調工作的必要條件。 喪失整體性喪失整體性整個結構變成機動構架倒塌；由于

39、外圍整個結構變成機動構架倒塌；由于外圍構件平面外失穩而倒塌。構件平面外失穩而倒塌。 結構構件之間的連接，應符合下列要求：結構構件之間的連接，應符合下列要求： 構件節點的破壞不應先于其連接的構件，保證節點的強構件節點的破壞不應先于其連接的構件，保證節點的強度和延性，使節點的強度、連接、及錨固等強于構件；度和延性，使節點的強度、連接、及錨固等強于構件；預埋件的錨固破壞不應先于連接件；預埋件的錨固破壞不應先于連接件； 裝配式結構構件的連接，應能保證結構的整體性；裝配式結構構件的連接，應能保證結構的整體性；預應力砼構件的預應力鋼筋，宜在節點核心區外錨固。預應力砼構件的預應力鋼筋，宜在節點核心區外錨固。

40、2022-4-29364.4.5 5 多道抗震防線多道抗震防線4.4.5 5.1 .1 多道抗震防線的必要性多道抗震防線的必要性1、多道抗震防線的定義多道抗震防線的定義 一個抗震結構體系，應由若干個延性較好的分體系組成，一個抗震結構體系，應由若干個延性較好的分體系組成，并由延性較好的結構構件連接起來協同工作，即分體系并由延性較好的結構構件連接起來協同工作，即分體系間的連接部件應有適當強度、較好延性和穩定的滯回性間的連接部件應有適當強度、較好延性和穩定的滯回性能。能。 框架抗震墻體系：由延性框架框架抗震墻體系：由延性框架 和抗震墻兩個系統組成；和抗震墻兩個系統組成； 雙肢或多肢抗震墻體系：由若干

41、雙肢或多肢抗震墻體系：由若干 個單肢墻分系統組成；個單肢墻分系統組成； 框架體系：框架梁和框架柱；框架體系：框架梁和框架柱；2022-4-29374.4.5 5.1 .1 多道抗震防線的必要性多道抗震防線的必要性續續抗震結構體系應有最大可能數量的內部、外部贅余度（相抗震結構體系應有最大可能數量的內部、外部贅余度（相當于超靜定次數，利用塑性變形的前提），有意識地建立當于超靜定次數，利用塑性變形的前提），有意識地建立起一系列分布的屈服區（塑性鉸區），以使結構能夠吸收起一系列分布的屈服區（塑性鉸區），以使結構能夠吸收和耗散大量的地震能量，一旦破壞也易于修復。和耗散大量的地震能量，一旦破壞也易于修復。

42、帶贅余桿件的耗能結構帶贅余桿件的耗能結構(a)(a)雙肢墻；雙肢墻；(b)(b)墻和框架；墻和框架；(c)(c)并列斜撐；并列斜撐；(d)(d)芯筒和框架柱芯筒和框架柱 2022-4-29384.4.5 5.1 .1 多道抗震防線的必要性多道抗震防線的必要性續續2 2、多道抗震防線的必要性：、多道抗震防線的必要性：u多道抗震防線對抗震結構是必要的。強烈地震往往有一多道抗震防線對抗震結構是必要的。強烈地震往往有一定的持續時間（幾秒幾十秒），并且往往伴隨多次余定的持續時間（幾秒幾十秒），并且往往伴隨多次余震，結構在首次破壞后再遭余震，將會引起損傷累積，震，結構在首次破壞后再遭余震，將會引起損傷累積

43、，當第一道防線的抗側力構件在強烈地震襲擊下遭到破壞當第一道防線的抗側力構件在強烈地震襲擊下遭到破壞后，后備的第二道至第三道防線的抗側力構件立即接替，后，后備的第二道至第三道防線的抗側力構件立即接替，抵擋住后續的地震動的沖擊，可保證建筑物最低限度的抵擋住后續的地震動的沖擊，可保證建筑物最低限度的安全，免于倒塌。安全，免于倒塌。u適當處理構件的強弱關系，將使其在強震作用下形成多適當處理構件的強弱關系，將使其在強震作用下形成多道防線、是提高結構抗震性能、避免倒塌的有效措施。道防線、是提高結構抗震性能、避免倒塌的有效措施。2022-4-29394.4.5 5.2 .2 第一道防線的構件選擇原則第一道防

44、線的構件選擇原則 地震的往復水平作用使結構遭到嚴重破壞、但結構的地震的往復水平作用使結構遭到嚴重破壞、但結構的最后倒塌是因為結構喪失了承受豎向荷載的能力，即倒塌最后倒塌是因為結構喪失了承受豎向荷載的能力，即倒塌主要取決于豎向荷載。因此，主要取決于豎向荷載。因此，1 1、應優先選擇不負擔或少負擔重力荷載的豎向支撐或填充、應優先選擇不負擔或少負擔重力荷載的豎向支撐或填充墻，或選用軸壓比值較小的抗震墻、實體筒體之類構件，墻，或選用軸壓比值較小的抗震墻、實體筒體之類構件，作為第一道抗震防線的抗側力構件；一般情況，不宜采用作為第一道抗震防線的抗側力構件；一般情況，不宜采用軸壓比很大的框架柱兼作第一道防線

45、的抗側力構件。軸壓比很大的框架柱兼作第一道防線的抗側力構件。不會發生結構倒塌。不會發生結構倒塌。 2 2、如因條件有限，只能采用單一的框架體系，框架就成為、如因條件有限，只能采用單一的框架體系，框架就成為整個體系中唯一的抗側力構件，此時應采用整個體系中唯一的抗側力構件，此時應采用“強柱弱梁強柱弱梁”型延性框架（即梁為第一道，柱為第二道）。型延性框架（即梁為第一道，柱為第二道）。 2022-4-29404.4.5 5.2 .2 第一道防線的構件選擇原則第一道防線的構件選擇原則續續框架破壞機制框架破壞機制 強柱型框架強柱型框架如下圖左，在水平地震作用下，梁端首先出現如下圖左，在水平地震作用下，梁端首先出現塑性鉸，梁的屈服先于柱的屈服，行成塑性鉸，梁的屈服先于柱的屈服，行成梁鉸破壞機制梁鉸破壞機制。 弱柱型框架弱柱型框架如下圖右，在水平地震作用下，柱端首先出現如下圖右，在水平地震作用下，柱端首先出現塑性鉸，柱的屈服先于梁的屈服，形成塑性鉸，柱的屈服先于梁的屈服，形成柱鉸破壞機制柱鉸破壞機制。2022-4-2941強剪弱彎強剪弱彎：使鋼筋混凝土構件中與正截面：使鋼筋混凝土構件中與正截面受彎承載力對應的剪力低于該構件斜截面受彎承載力對應的剪力低于該構件斜截面受剪承載力的設計要求，用以改善構