不規(guī)則性建筑結構抗震設計

1、<p>　　不規(guī)則性建筑結構抗震設計</p><p>　　【摘要】：現(xiàn)在許多建筑物由于建筑功能和立面效果的需要，往往形成結構規(guī)范所規(guī)定的不規(guī)則建筑(平面不規(guī)則、豎向不規(guī)則或兩者兼而有之)。特*q是近年來，高層建筑的底部幾層往往用作大型購物中心，而將結構設計成帶底盤的不規(guī)則結構形式也成為一種趨勢。因此。對帶底盤不規(guī)則高層建筑結構的抗震性能分析具有十分重要的意義．是在工程設計和抗震加固時必須考慮的問題。 &

2、lt;/p><p>　　【關鍵詞】：不規(guī)則建筑；抗震設計； </p><p>　　【 abstract 】 : now many buildings because building function and elevation effects of need, often form structure by the irregular building standard (plane irr

3、egular, vertical irregular or both). * q, is in recent years, the bottom of the high-rise building several layers of large shopping center often used, and structure design of the irregular structure into take chassis for

4、m has become a trend. So. With the structure of the high-rise building irregular chassis seismic performance analysis has t</p><p>　　【 key words 】 : irregular building construction; Seismic design; </p>

5、;<p>　　中圖分類號：U452.2+8文獻標識碼：A 文章編號： </p><p><b>　　0.引言 </b></p><p>　　在地震地面運動作用下，建筑物的損傷破壞首先會出現(xiàn)在結構側向抗震系統(tǒng)的薄弱部位，薄弱部位的損傷破壞會進一步加劇結構抗震性能的退化，從而導致結構整體的倒塌。建筑物的薄弱部位主要來源于結構配置的缺陷或不規(guī)則，如結構或構件不

6、規(guī)則的幾何尺寸、軟弱的樓層、質量過分集中以及不連續(xù)的側向抗震系統(tǒng)等。建筑結構的平、立面是否規(guī)則，對結構抗震性具有最重要的影響，建筑設計應符合抗震概念設計要求，不應采用嚴重不規(guī)則的設計方案，應重視其平面、立面和豎向剖面的規(guī)則性對抗震性能及經(jīng)濟合理性的影響，宜擇優(yōu)選用規(guī)則的形體，其抗側力構件的平面布置宜規(guī)則對稱、側向剛度沿豎向宜均勻變化、豎向抗側力構件的截面尺寸和材料強度宜自下而上逐漸減小、避免側向剛度和承載力突變。 </p>

7、<p><b>　　1不規(guī)則結構定義 </b></p><p>　　1．1平面不規(guī)則的類型 </p><p>　　1．1．1扭轉不規(guī)則 </p><p>　　樓層的最大彈性水平位移(或層問位移)大于該樓層兩端彈性水平位移(或層間位移)平均值的1．2倍。 </p><p>　　1．1．2凹凸不規(guī)則結構平面凹進的

8、一側尺寸。大于相應投影方向總尺寸的30％。 </p><p>　　1．1．3 樓板局部不連續(xù) </p><p>　　樓板的尺寸和平面剛度急劇變化。例如。有效樓板寬度小于該層樓板典型寬度的50％，或開洞面積大于該層樓面面積的30％，或較大的樓層錯層。 </p><p><b>　　1．2豎向不規(guī)則 </b></p><p>

9、;　　1．2．1側向剛度不規(guī)則 </p><p>　　該層的側向剛度小于相鄰上一層的70％，或小于其上相鄰三個樓層側向剛度平均值的80％；除頂層外。局部收進的水平向尺寸大于相鄰下一層的25％。 </p><p>　　1．2．2豎向抗側力構件不連續(xù) </p><p>　　豎向抗側力構件(柱、抗震墻、抗震支撐)的內力由水平轉換構件(粱、桁架等)向下傳遞。 </p&

10、gt;<p>　　1．2．3樓層承載力突變 </p><p>　　抗側力結構的層間受剪小于上一層的80％。 </p><p>　　2.結構抗震性能目標 </p><p>　　1) 在小震作用下，要求全部構件的抗震承載力滿足彈性設計要求。結構層間位移角小于1 /800，全部構件承載力及結構抗震承載力滿足規(guī)范要求。 </p><p>

11、;　　( 2) 在中震作用下采用彈性反應譜法進行屈服承載力設計。計算結果要求所有豎向構件滿足中震不屈服要求，所有構件受剪截面滿足VGE + VEK≤0． 15Fck bh0要求，最大彈性層間位移角不超過1 /400。 </p><p>　　( 3) 在大震作用下采用彈性反應譜法進行屈服承載力設計。計算結果要求塔樓凸出端角柱滿足大震不屈服要求，所有構件受剪截面應滿足VGE + VEK≤0． 15Fck bh0要求，

12、最大彈性層間位移角約為1 /200。 </p><p>　　( 4) 另需采用靜力彈塑性法進行大震驗算，要求彈塑性層間位移角小于1 /100，構件屈服順序需滿足先耗能構件后豎向構件的要求，同一樓層不得大部分豎向構件出現(xiàn)塑性鉸。 </p><p>　　3.不規(guī)則結構建筑設計的要求 </p><p>　　體型復雜、平直面不規(guī)則的建筑，應根據(jù)不規(guī)則程度、地基基礎條件和技術

13、經(jīng)濟等因素的比較分析，確定是否設置防震縫，并分別符合下列要求： </p><p>　　1 當不設置防震縫時，應采用符合實際的計算模型，分析判明其應力集中、變形集中或地震扭轉效應等導致的易損部位，采取相應的加強措施。 </p><p>　　2 當在適當部位設置防震縫時，宜形成多個較規(guī)則的抗側力結構單元。防震縫應根據(jù)抗震設防烈度、結構材料種類、結構類型、結構單元的高度和高差以及可能的地震扭轉效

14、應的情況，留有足夠的寬度，其兩側的上部結構應完全分開。 </p><p>　　3 當設置伸縮縫和沉降縫時，其寬度應符合防震縫的要求。 </p><p>　　4.針對不規(guī)則建筑的設計問題 </p><p>　　4.1建筑平面布置設計問題 </p><p>　　建筑物的平面布置在建筑設計中是十分重要的部分，它直接反映建筑的使用功能和要求。柱子的距

15、離、內墻的布置、空間活動面積的大小、通道和樓梯的位置、電梯井的布置、房間的數(shù)量和布置等，都要在建筑的平面布置圖上明確下來。而且，由于建筑使用功能不同，每個樓層的布置有可能差異很大，建筑平面上的墻體，包括外圍填充墻、內隔墻、有相應強度和剛度的非承重內隔墻等等布置不對稱，墻體與柱子分布的不對稱、不協(xié)調，使建筑物在地震時產(chǎn)生扭轉地震作用，對抗震很不利。有的建筑物，其剛度很大的電梯井筒被布置在建筑平面的角部或是平面的一側，結果在地震中造成靠電梯

16、一側建筑物的嚴重破壞。這是因為電井筒具有極大的抗側力剛度，吸引了地震作用的主要部分。有的建筑物，在平面布置上一側的墻體很多，而另一側的墻體稀少，這就造成平面上剛度分布的很不對稱，質量分布也偏心，使結構的受力和變形不協(xié)調，導致扭轉地震作用效應，帶來局部墻面的破壞。有的建筑物，如底層為商場的臨街建筑，臨街一側往往不設墻體，而其另一側則有剛度很大的墻體封閉，兩側在剛度上相差很多，也將在地震時引起扭轉地震作用，對抗震不利。還有的建筑平面布置上，

17、經(jīng)常出現(xiàn)內隔墻不對齊或中斷，使剛度</p><p>　　4.2建筑體型設計問題 </p><p>　　建筑體型包括建筑的平面形狀和主體的空間形狀的設計。震害表明，許多平面形狀復雜，如平面上的外凸和凹進、側翼的過多伸懸、不對稱的側翼布置等在地震中都遭到了不同程度的破壞。唐山地震就有不少這樣的震例。平面形狀簡單規(guī)則的建筑在地震中未出現(xiàn)較重的破壞，有的甚至保持完好無損。沿高度立體空間形狀上的復雜

18、和不規(guī)則在地震時都會造成震害。特別是在建筑結構剛度發(fā)生突變的部位更易產(chǎn)生破壞。因此在建筑體型的設計中，應盡可能地使平面和空間的形狀簡潔、規(guī)則；在平面形狀上，矩形、圓形、扇形、方形等對抗震來說都是較好的體型。盡可能少做外凸和內凹的體型，盡可能少做不對稱的側翼和過長的伸翼。在體型布置上盡可能使建筑結構的質量和剛度比較均勻地分布，避免產(chǎn)生因體型不對稱導致質量與剛度不對稱的扭轉反應。 </p><p>　　5.建筑結構不

19、規(guī)則設計時的抗震作用計算 </p><p>　　平面規(guī)則而豎向不規(guī)則的建筑，應采用空間結構計算模型，剛度小的樓層的地震剪力應乘以不小于1.15 的增大系數(shù)，其薄弱層應按本規(guī)范有關規(guī)定進行彈塑性變形分析，并應符合下列要求： </p><p>　　1)豎向抗側力構件不連續(xù)時，該構件傳遞給水平轉換構件的地震內力應根據(jù)烈度高低和水平轉換構件的類型、受力情況、幾何尺寸等，乘以1.25～2.O 的增大

20、系數(shù)； </p><p>　　2)側向剛度不規(guī)則時，相鄰層的側向剛度比應依據(jù)其結構類型符合本規(guī)范相關章節(jié)的規(guī)定； </p><p><b>　　5.結語 </b></p><p>　　綜上所述，對于現(xiàn)代城市日益涌現(xiàn)的造型新穎別具一格的不規(guī)則建筑，結構設計人員應細心分析各種情況，從概念設計入手，找出結構的重點和薄弱點，因勢利導客服不利因素，使整個

21、結構在平面和豎向合理地布置結構剛度，避免和減少結構可能出現(xiàn)的薄弱部位，同時加強薄弱部位的構造措施，是建筑物從一格貌似不規(guī)則的建筑調整成一個結構上的規(guī)則建筑，只要結構工程師認真分析，抓住重點、強化構造，不規(guī)則結構設計中的抗震設計問題是很容易解決的。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1]《建筑抗震設計規(guī)范》GB 50011 2010