太陽城抗震概念設(shè)計(jì)

1、一、前言工程抗震概念設(shè)計(jì)這是一個(gè)老問題，但我從事設(shè)計(jì)工作幾年以來，覺得這是一個(gè)即老又很重要的問題，所以參考了有關(guān)文獻(xiàn)并結(jié)合太陽城13號樓設(shè)計(jì)寫下此篇文章。以下是太陽城13號樓剖面圖，顯而易見這是一個(gè)抗震不利體系，那么應(yīng)采取什么措施呢？我們先從理論談起。長期以來，在抗震設(shè)計(jì)方面。設(shè)計(jì)人員往往偏重于在做施工圖時(shí)利用計(jì)算機(jī)程序計(jì)算地震反應(yīng)，然后根據(jù)計(jì)算結(jié)果結(jié)合相應(yīng)規(guī)范的構(gòu)造措施進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，而在設(shè)計(jì)高階段中如何確定合理的抗震方案則考慮較少。這

2、樣的抗震設(shè)計(jì)存在諸多弊病。首先，地震是一種隨機(jī)振動，它有難于把握的復(fù)雜性和不確定性，要準(zhǔn)確預(yù)測建筑物未來將遭遇的地震的特性一時(shí)難以做到；其次，在結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析方面(盡管目前各種內(nèi)力分析程序很多)，由于未能充分考慮結(jié)構(gòu)的空間作用，非彈性性質(zhì)、材料的時(shí)效、阻尼變化等多種因素，因而也存在著不準(zhǔn)確性。故在建筑抗震理論遠(yuǎn)未達(dá)到很科學(xué)嚴(yán)密的今天，單靠理論計(jì)算很難使建筑物具有良好的抗震能力；而著眼于建筑總體抗震能力的“概念”設(shè)計(jì)則愈來愈受到工程界的普遍

3、重視，它在我國的抗震規(guī)范中也開始有所體現(xiàn)。二、震“概念”設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)的高階段，設(shè)計(jì)人員需完成工程選址、單體建(構(gòu))筑物總圖布置，確定合理結(jié)構(gòu)體系等工作，這一階段工作質(zhì)量的優(yōu)劣，直接影響施工圖階段設(shè)計(jì)能否順利開展以及將要建成的工程合理性、經(jīng)濟(jì)性、安全性及對地震破壞的抗御能力。2.1房屋破壞的直接原因根據(jù)以往的震害經(jīng)驗(yàn)，房屋在地震作用下破壞的直接原因可概括為三條：（1）地基失效地震引起砂土液化、軟土震陷等，對上部結(jié)構(gòu)造成危害；（2）地震引起的

4、山崩、滑坡、地面陷落或錯位等地面變形引起其上建筑物破壞；（3）建筑物在地面運(yùn)動激發(fā)下產(chǎn)生劇烈震動導(dǎo)致結(jié)構(gòu)因強(qiáng)度不足，產(chǎn)生過大變形，失去穩(wěn)定或整體傾覆而破壞；針對破壞產(chǎn)生的原因，分析其機(jī)理，我國有關(guān)抗震規(guī)范提出了一些抗震設(shè)計(jì)基本原則?？筛爬槎c(diǎn)：一是選擇合理的有利于抗震的結(jié)構(gòu)體系；二是選擇有利于抗震的地段。通過上述措施來保證實(shí)現(xiàn)“小震不壞，中震可修，大震不倒”的三水準(zhǔn)設(shè)防要求。2.2選擇有利抗震地段量加大建筑物基本周期與地震動卓越周期的

5、差距。那么如何估算擬建房屋的基本周期T1呢一般可參考經(jīng)驗(yàn)公式估算：我國近年來對新建鋼筋砼高層建筑計(jì)算機(jī)計(jì)算結(jié)果歸納得出框墻體系T1=0.065N(4a)框架體系T1=0.085N(4b)芯筒框架體系T1=0.06N(4c)外框筒體系T1=0.06N(4d)全墻體系T1=0.05N(4e)式中N房屋的層數(shù)。有條件時(shí)，由上述經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算所得值應(yīng)與當(dāng)?shù)匾延蓄愃平ㄖ锏闹芷谧鞅容^，權(quán)衡取值。2.3選擇有利于抗震的建筑布局及結(jié)構(gòu)體系2.3.1工程

6、實(shí)例1972年12月23日南美洲馬拉瓜(Manangua)地震，該市區(qū)內(nèi)約有一萬幢建筑物遭到嚴(yán)重破壞或倒塌。引人注目的是十八層的美洲銀行大樓僅輕微損壞；而與之相隔不遠(yuǎn)的十五層中央銀行大廈卻遭嚴(yán)重破壞，震后拆除。兩棟建筑物的分析對比情況見表1。表11972年南美馬拉瓜地震震害分析項(xiàng)目中央銀行美洲銀行平立面見圖2見圖3結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(1)四層樓面以上布置了密集的小柱，共64根，柱凈距僅1.2m，支承在第四層樓板的水平過渡大梁上，通過大梁再傳至其下

7、面的10根1m1.55m大柱上，柱距9.4m；形成上、下兩部分剛度嚴(yán)重不均勻，不連續(xù)的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)；(2)4個(gè)電梯間偏置于塔樓西端，平面形心與重心偏離很大，地震時(shí)易產(chǎn)生極大的扭轉(zhuǎn)偏心效應(yīng)；(3)四層以上樓板厚僅5cm，梁高45cm，跨度達(dá)14m，這樣的樓面體系是十分柔弱的，抗側(cè)力剛度差，且在地震力作用下易產(chǎn)生較大的樓板水平變形和垂直變形(1)外框內(nèi)筒，結(jié)構(gòu)體系是均勻?qū)ΨQ的?；究箓?cè)力體系包括4個(gè)L型筒體，對稱地由聯(lián)肢梁連接起來構(gòu)成一個(gè)更大的

8、正方形內(nèi)筒。震害情況(1)第四層與第五層間的柱子嚴(yán)重開裂，柱鋼筋壓屈；(2)橫向裂縫(最寬達(dá)10mm)貫穿三層以上所有樓板，直至電梯井東側(cè)；(3)塔樓西立面及其它窗下空心磚填充墻，非結(jié)構(gòu)構(gòu)件嚴(yán)重?fù)p壞；(4)電梯不能使用，樓梯也被碎片填塞，妨礙疏散(1)連肢梁破壞是整個(gè)結(jié)構(gòu)能觀察到的主要破壞；(2)電梯不能使用，但樓梯間是暢通的，墻僅有很小的裂縫震后分析美國加州大學(xué)貝克萊分校震后計(jì)算分析表明(含三維線彈性分析)：(1)結(jié)構(gòu)后的確存在嚴(yán)重的