【文章內(nèi)容簡介】 6 6 5 4 筒中筒、框架 核心筒 6 6 5 4 ： 結(jié)構(gòu)的抗震能力更主要取決于保證各構(gòu)件能協(xié) 同工作的能力或空間整體性。好的空間整體性的結(jié)構(gòu)可以通過協(xié) 調(diào)變形、內(nèi)力重分布、釋放贅冗度形成一定屈服機制等途徑，實 現(xiàn)使結(jié)構(gòu)始終保持空間整體協(xié)同工作狀態(tài)，提高各子結(jié)構(gòu)共同抗 御震災(zāi)及適應(yīng)保證大震時延性耗能的能力，同時還可能使結(jié)構(gòu)體 系中的構(gòu)件的抗震能力超過單獨構(gòu)件的抗震能力。獲得好的空間 整體性需考慮平面尺寸、平面及豎向規(guī)則性、長寬比等。 ： 結(jié)構(gòu)自振周期與場地土特征周期接近或相等 時，易引起共振，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)反應(yīng)增大，破壞加劇。建筑應(yīng)優(yōu)選場 地條件好的場地，或通過調(diào)整及改變結(jié)構(gòu)自振周期以錯開特征周 期達(dá)到提高場地適用性。 ： 不同的結(jié)構(gòu)體系決定了結(jié)構(gòu)的施工工藝、施工 難度、施工工期及施工質(zhì)量。需適當(dāng)考慮施工可行性、方便性、 經(jīng)濟(jì)性原則。 ： 不同的結(jié)構(gòu)型式?jīng)Q定了結(jié)構(gòu)建造及全壽命期的 改造、維護(hù)、加固等方面的費用。結(jié)構(gòu)選型時要綜合考慮，選擇 造價較低的結(jié)構(gòu)體系。 五、結(jié)構(gòu)體系的延伸 巨型框架結(jié)構(gòu)： 筒體間用剛度很大的水平構(gòu)件相互聯(lián)系形成，巨型框架用筒體作柱子，用高度很大 (一層或幾層樓高 )的水平構(gòu)件或桁架作梁。巨型梁可以隔若干層設(shè)置一根，巨型梁之間的樓層用截面很小的、只承受豎向荷載的構(gòu)件組成小框架結(jié)構(gòu)，稱為次結(jié)構(gòu)，它們 把 豎向荷載傳至巨型構(gòu)件上。巨型框架的抗側(cè)剛度視巨型梁、柱構(gòu)件的剛度而定，可適用于一般高層或超高層建筑。 水平伸臂結(jié)構(gòu) ： 由于框架 — 核心筒等結(jié)構(gòu)中與地震作用垂直的翼緣框架不參與抵抗地震引起的傾覆力矩，其彈性剛度往往不能滿足規(guī)范的要求，增大其剛度的措施之一是在設(shè)備層或避難層設(shè)置加強層，即在該樓層設(shè)置連接外圍框架柱與核心筒的水平伸臂構(gòu)件，伸臂由剛度很大的鋼筋混凝土巨型梁、桁架、空腹桁架、實腹桁架等組成。加強層設(shè)置在頂部效果最好。 混合結(jié)構(gòu)： 一般為鋼筋混凝土核心筒，鋼框架或型鋼混凝 土框架，目前迅速推廣，發(fā)展很快 浦東新金橋大廈 (38層， 157m)上海世界金融中心 (43層， 166m)，設(shè)計時要特別注意基礎(chǔ)。 智能結(jié)構(gòu)： 新型技術(shù)，人類利用現(xiàn)代控制論、計算機技術(shù) 和其他工程技術(shù)來控制結(jié)構(gòu)的風(fēng)與地震 反應(yīng)行為，以后會 廣泛應(yīng)用。如 耗能支撐 、基底隔振、 TMD等。 第三節(jié) 結(jié)構(gòu)總體布置原則 多、高層建筑中：根據(jù)結(jié)構(gòu)高度和建筑功能選擇合理結(jié)構(gòu)體系，恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計和選擇建筑物平面、剖面形狀和總體型。 通常的結(jié)構(gòu)體系一般在初步設(shè)計階段由建筑設(shè)計選擇，但平面、體型的選擇必須在綜合考慮使用、建筑美觀、結(jié)構(gòu)合理及便于施工等因素后才能確定。由于高層中保證結(jié)構(gòu)安全，經(jīng)濟(jì)合理等比低層更為突出，結(jié)構(gòu)布置與選型更應(yīng)受重視。 較為復(fù)雜的多、高層建筑結(jié)構(gòu)：設(shè)計應(yīng)合理、經(jīng)濟(jì)。但復(fù)雜部位無法精確計算，抗震情況影響因素多，精確計算更加困難，安全與否往往無法用力學(xué)分析解決，因此特別需要注重概念設(shè)計。結(jié)構(gòu)布置是結(jié)構(gòu)概念設(shè)計的重要內(nèi)容。 概念設(shè)計特點： 對一些難以作出精確力學(xué)分析或在規(guī)范中難以具體規(guī)定的問題需要由工程師進(jìn)行“概念”分析，以便采用相應(yīng)措施。例如加強構(gòu)件構(gòu)造配筋。 帶有一定經(jīng)驗性，是對具體經(jīng)驗和教訓(xùn)的總結(jié)。 內(nèi)容十分豐富，事實證明為有效的方法。 結(jié)構(gòu)布置原則： 控制結(jié)構(gòu)平面形狀 平面形狀簡單、規(guī)則、對稱，盡量使質(zhì)心和剛心重合。偏心大的結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)大，會加大端部構(gòu)件的位移，導(dǎo)致應(yīng)力集中。 平面突出部分不宜過長。 扭轉(zhuǎn)是否過大，可用概念設(shè)計方法近似計算剛心、質(zhì)心及偏心距后進(jìn)行判斷，還可比較結(jié)構(gòu)最遠(yuǎn)邊緣處的最大層間變形和質(zhì)心處的層間變形，其比值超過 ，可認(rèn)為扭轉(zhuǎn)太大而結(jié)構(gòu)不規(guī)則。 高層建筑不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的結(jié)構(gòu)布置，當(dāng)由于使用功能與建筑的要求，結(jié)構(gòu)平面布置嚴(yán)重不規(guī)則時，應(yīng)將其分割成若干比較簡單，規(guī)則的獨立結(jié)構(gòu)單元。對于地震區(qū)的抗震建筑，簡單、規(guī)則、對稱的原則尤其重要。 高層建筑設(shè)計的一個特點是風(fēng)荷載往往成為主要荷載，尤其沿海地區(qū)風(fēng)力成為控制荷載，所以高層建筑宜選用風(fēng)作用效應(yīng)較小的平面形狀，有利于抗風(fēng)設(shè)計 .對抗風(fēng)有利的平面形狀同樣是簡單規(guī)則的凸平面，如圓形、方形、正多邊形、橢圓形等。 有較多凸凹的復(fù)雜形狀平面應(yīng)盡量避免，特別是建于沿海地區(qū)的高層、超高層應(yīng)當(dāng)慎處理。 樓面的消弱過大對于高層建筑結(jié)構(gòu)非常不利。例如樓板凹入較大，樓板有較大的開洞。樓、電梯間因為各層間無樓板支撐 ,相當(dāng)于樓板開洞。當(dāng)井字平面形狀建筑，外伸長度較大，而中央部位樓電梯間使樓板受到較大消弱，這對高層建筑結(jié)構(gòu)，特別是抗震設(shè)計時極為不利。因此 《 高規(guī) 》 進(jìn)行了一系列限制。例如開洞尺寸不宜大于樓面寬度的一半；樓板開洞總面積不宜超過樓板面積的 30%：在扣除凹入或洞口后，樓板在任一方向的最小寬度不宜少于 5米，且開洞后每一邊樓板的凈寬度不應(yīng)小于 2米。 對于樓板有較大的消弱時，應(yīng)該采取一系列的措施予以加強。這些措施包括： ，提高樓板的配筋率，采用 雙層雙向配筋或配斜向鋼筋； 、暗梁； ； 。 控制結(jié)構(gòu)豎向布置 結(jié)構(gòu)豎向布置最基本的原則是規(guī)則、均勻。 高層建筑結(jié)構(gòu)沿高度方向剛度、承載力、質(zhì)量均勻，結(jié)構(gòu)輪廓尺寸連續(xù)、立面沒有過大的外挑和內(nèi)收。剛度或承載力突變的樓層，可能會成為軟弱層 (層間變形過大 )或薄弱層 (承載力不足而形成塑性鉸層 )，使地震作用集中，層間位移過大。許多震害表明：這樣結(jié)構(gòu)大部分會在此突變處發(fā)生嚴(yán)重破壞甚至倒塌。 結(jié)構(gòu)宜設(shè)計成剛度下大上小，自下而上逐漸減小。下層剛度小 ,將使變形集中在下部，形成薄弱層，嚴(yán)重的會引起建筑的全面倒塌。如果體型尺寸有變化，也應(yīng)下大上小逐漸變化，不應(yīng)發(fā)生過大的突變。上部樓層收進(jìn)變得體型較小的情況經(jīng)常發(fā)生，但是對于收進(jìn)的尺寸應(yīng)當(dāng)限制。收進(jìn)的部位越高，收進(jìn)后的平面尺寸越小，高振型的影響明顯加大。立面局部收進(jìn)的尺寸不大于該方向尺寸的 25%。 高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計時，樓層剛度不小于其相鄰上層剛度的 70%或其上相鄰三層側(cè)向剛度平均值的 80%，且要求連續(xù)三層的樓層總剛度降低不超過 50%； A級高度高層建筑物的樓層層間受剪承載力不宜小于其上一層受剪承載力80%，不應(yīng)小于其上一層受剪承載力的 65%； B級高度高層建筑則要求更為嚴(yán)格，要求樓層受剪承載力不應(yīng)小于其上一層樓層受剪承載力的 75%。所謂樓層受剪承載力是該層全部抗側(cè)力構(gòu)件 (柱和剪力墻 )在所考慮的水平地震作用方向受剪承載力之和。 B1不小于 B不小于 且 a不大于 4m B1不小于 B不小于 且 a不大于 4m 采用對抗震有利的結(jié)構(gòu)布置形式 震害教訓(xùn)：建筑物平面不對稱，剛度不均勻，高低錯層連接，局部 凸出或高度方向剛度突變，都易造成震害。 抗震結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)體形，布置、構(gòu)造措施好壞比計算是否精確更直接 影響安全。 抗震結(jié)構(gòu)布置要點： (1) 平面布置簡單，對稱、規(guī)則、質(zhì)心與剛心盡量重合。 (2) 注意突出部分的尺寸比例。 (3) 豎向位置應(yīng)剛度均勻而連續(xù)，避免剛度突變，避免軟弱層。剛度 突變及軟弱層常由切斷剪力墻所致，切斷墻應(yīng)避免，少數(shù)剪力墻 切斷。 例如：鞭捎效應(yīng)，由突出部分產(chǎn)生，需加強。 (4) 避免局部錯層，夾層，例如當(dāng)結(jié)構(gòu)中長短柱結(jié)合，抗震中短柱易 破壞。