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城市建筑物的抗震设计

发布日期:2019年01月14日   文章来源:互联网

一、“三水准”的地震设防目标 

为贯彻执行地震工作以预防为主的方针,使建筑经抗震设防后,减轻建筑的地震破坏,避免人员伤亡,减少经济损失,结合我国目前的经济能力,提出地震设防的三个水准:

第一水准:当遭受低于本地区设防烈度的多遇地震影响时,建筑一般不受损坏或不需修理仍可继续使用,即“小震不坏”。

第二水准:当遭受本地区设防烈度的地震影响时,建筑可能损坏,经一般修理或不需修理仍可继续使用,即“中震可修”。  

第三水准:当遭受高于本地区设防烈度的预估的罕遇地震时,建筑不致倒塌或发生危及生命的严重破坏,即“大震不倒”。

二、抗震的二阶段设计

用此二阶段设计来实现“三水准”的设防目标。

第一阶段设计是为了保证在设防烈度地震影响下结构满足预定的设计要求。采用按第一水准的地震动参数计算结构的弹性地震作用和相应的地震作用效应作为标准值,采用分项系数表达式进行结构构件的截面设计。这样,既满足了在第一水准下有必要的强度可靠度,又满足第二水准的设防要求(损坏可修)。对大多数结构来说,可只进行第一阶段设计,而通过概念设计和抗震构造要求来满足第三水准的设计要求。

第二阶段设计,即薄弱部位和地震时易倒塌的柔性建筑物,除进行第一阶段设计外,尚需进行第二阶段设计,以找出薄弱部位,采取相应构造措施,以防止倒塌,实现第三水准的设防要求。

三、抗震概念设计

概念设计是指一些在计算中或在规范中难以作出具体规定的问题,必须由工程师运用“概念”进行分析,作出判断,以便采取相应的措施。例如结构破坏机理的概念,力学概念以及由震害试验现象等总结提供的各种宏观和具体的经验等,这些概念及经验要贯穿在方案确定及结构布置过程中,也体现在计算简图或计算结果的处理中。建筑结构的抗震设计,是以现有科学水平和经济条件为前提的。目前地震及结构所受地震作用还有许多规律未被认识,人们在总结历次大地震灾害经验中认识到:一个合理的抗震设计,在很大程度上取决于良好的“概念设计”。

(一)抗震概念设计主要有如下几点:

1.建筑的体型力求简单、规则、对称、质量和刚度变化均匀。

2.抗震结构体系,应符合以下要求:

(1)具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径;

(2)具有多道抗震防线,避免因部分结构或构件破坏而导致整个体系丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力;

(3)应具备必要的强度、良好的变形能力和耗能能力;

(4)具有合理的刚度和强度分布,避免因局部削弱或突变形成薄弱部位,产生过大的应力集中或塑性变形集中;对可能出现的薄弱部位,应采取措施提高抗震能力。

3.抗震结构的各类构件应具有必要的强度和变形能力(或延性)。

4.抗震结构的各类构件之间应具有可靠的连接。

5.抗震结构的支撑系统应能保证地震时结构稳定。

6.非结构构件(围护墙、隔墙、填充墙)要合理设置。

(二)抗震结构体系

是抗震设计应考虑的最关键问题,对安全和经济起决定性的作用,是综合的系统决策。体系的选择要符合抗震概念设计的几条基本原则。主要的抗震结构体系有:

1.多层砌体房屋。是以砌体(无筋砌体或配筋砌体)抗震墙为抗震结构体系,其中以横墙承重为主的结构体系较有利,承重横墙兼作横向抗震墙,纵向自承重墙作为纵向抗震墙,必要时也可以采用纵、横墙混合承重。

2.多层内框架房屋。指外墙为砖墙垛(或壁柱)承重,内柱为钢筋砼柱承重的房屋,适用于工艺上需要较大空间或使用上要求有较空旷的大厅的轻工厂房和民用公共建筑等。

3.底层框架砖房。底层要求有较大空间作商店、服务大厅等,上部则为隔墙较多的住宅或办公楼,是一种上下材料不同、强度和刚度不连续的结构体系,在抗震设计中有较严格的要求。

4.框架结构。多应用于多层及高层民用建筑和多层的工业建筑,建筑平面布置灵活,易于布置较大房间。但纯框架结构侧向刚度小,属柔性结构,故其层数和高度都受到一定限制。

5.框架-抗震墙结构。在多层和高层钢筋混凝土房屋的纵向和横向布置适当的抗震墙,并与框架结构形成框架-抗震墙协同工作的结构体系。在地震作用下层间位移比纯框架结构显著减小,故其建筑高度可以高很多。

6.抗震墙结构。是全部由纵、横抗震墙组成的结构体系,其抗震性能较好,在高层住宅、公寓、旅馆等建筑中广泛应用。