不规则性建筑结构抗震设计.doc

1、1不规则性建筑结构抗震设计【摘要】：现在许多建筑物由于建筑功能和立面效果的需要，往往形成结构规范所规定的不规则建筑(平面不规则、竖向不规则或两者兼而有之)。特*q 是近年来，高层建筑的底部几层往往用作大型购物中心，而将结构设计成带底盘的不规则结构形式也成为一种趋势。因此。对带底盘不规则高层建筑结构的抗震性能分析具有十分重要的意义是在工程设计和抗震加固时必须考虑的问题。 【关键词】：不规则建筑；抗震设计； 【 abstract 】 : now many buildings because building function and elevation effects of need, often

2、 form structure by the irregular building standard (plane irregular, 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 form has become a tren

3、d. So. With the structure of the high-rise building irregular chassis seismic performance analysis has the very vital significance. Is in engineering design and seismic strengthening must take into account the. 【 key words 】 : irregular building construction; Seismic 2design; 中图分类号：U452.2+8 文献标识码：A

4、文章编号： 0.引言 在地震地面运动作用下，建筑物的损伤破坏首先会出现在结构侧向抗震系统的薄弱部位，薄弱部位的损伤破坏会进一步加剧结构抗震性能的退化，从而导致结构整体的倒塌。建筑物的薄弱部位主要来源于结构配置的缺陷或不规则，如结构或构件不规则的几何尺寸、软弱的楼层、质量过分集中以及不连续的侧向抗震系统等。建筑结构的平、立面是否规则，对结构抗震性具有最重要的影响，建筑设计应符合抗震概念设计要求，不应采用严重不规则的设计方案，应重视其平面、立面和竖向剖面的规则性对抗震性能及经济合理性的影响，宜择优选用规则的形体，其抗侧力构件的平面布置宜规则对称、侧向刚度沿竖向宜均匀变化、竖向抗侧力构件的截面尺寸和

5、材料强度宜自下而上逐渐减小、避免侧向刚度和承载力突变。 1 不规则结构定义 11 平面不规则的类型 111 扭转不规则 楼层的最大弹性水平位移(或层问位移)大于该楼层两端弹性水平位移(或层间位移)平均值的 12 倍。 112 凹凸不规则结构平面凹进的一侧尺寸。大于相应投影方向总尺寸的 30。 113 楼板局部不连续 3楼板的尺寸和平面刚度急剧变化。例如。有效楼板宽度小于该层楼板典型宽度的 50，或开洞面积大于该层楼面面积的 30，或较大的楼层错层。 12 竖向不规则 121 侧向刚度不规则 该层的侧向刚度小于相邻上一层的 70，或小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的 80；除顶层外。局部收进的

6、水平向尺寸大于相邻下一层的 25。 122 竖向抗侧力构件不连续 竖向抗侧力构件(柱、抗震墙、抗震支撑)的内力由水平转换构件(粱、桁架等)向下传递。 123 楼层承载力突变 抗侧力结构的层间受剪小于上一层的 80。 2.结构抗震性能目标 1) 在小震作用下，要求全部构件的抗震承载力满足弹性设计要求。结构层间位移角小于 1 /800，全部构件承载力及结构抗震承载力满足规范要求。 ( 2) 在中震作用下采用弹性反应谱法进行屈服承载力设计。计算结果要求所有竖向构件满足中震不屈服要求，所有构件受剪截面满足 VGE + VEK0 15Fck bh0 要求，最大弹性层间位移角不超过 1 /400。 ( 3

7、) 在大震作用下采用弹性反应谱法进行屈服承载力设计。计算结果要求塔楼凸出端角柱满足大震不屈服要求，所有构件受剪截面应满足4VGE + VEK0 15Fck bh0 要求，最大弹性层间位移角约为 1 /200。 ( 4) 另需采用静力弹塑性法进行大震验算，要求弹塑性层间位移角小于 1 /100，构件屈服顺序需满足先耗能构件后竖向构件的要求，同一楼层不得大部分竖向构件出现塑性铰。 3.不规则结构建筑设计的要求 体型复杂、平直面不规则的建筑，应根据不规则程度、地基基础条件和技术经济等因素的比较分析，确定是否设置防震缝，并分别符合下列要求： 1 当不设置防震缝时，应采用符合实际的计算模型，分析判明其应

8、力集中、变形集中或地震扭转效应等导致的易损部位，采取相应的加强措施。 2 当在适当部位设置防震缝时，宜形成多个较规则的抗侧力结构单元。防震缝应根据抗震设防烈度、结构材料种类、结构类型、结构单元的高度和高差以及可能的地震扭转效应的情况，留有足够的宽度，其两侧的上部结构应完全分开。 3 当设置伸缩缝和沉降缝时，其宽度应符合防震缝的要求。 4.针对不规则建筑的设计问题 4.1 建筑平面布置设计问题 建筑物的平面布置在建筑设计中是十分重要的部分，它直接反映建筑的使用功能和要求。柱子的距离、内墙的布置、空间活动面积的大小、通道和楼梯的位置、电梯井的布置、房间的数量和布置等，都要在建筑的平面布置图上明确下

9、来。而且，由于建筑使用功能不同，每个楼层的5布置有可能差异很大，建筑平面上的墙体，包括外围填充墙、内隔墙、有相应强度和刚度的非承重内隔墙等等布置不对称，墙体与柱子分布的不对称、不协调，使建筑物在地震时产生扭转地震作用，对抗震很不利。有的建筑物，其刚度很大的电梯井筒被布置在建筑平面的角部或是平面的一侧，结果在地震中造成靠电梯一侧建筑物的严重破坏。这是因为电井筒具有极大的抗侧力刚度，吸引了地震作用的主要部分。有的建筑物，在平面布置上一侧的墙体很多，而另一侧的墙体稀少，这就造成平面上刚度分布的很不对称，质量分布也偏心，使结构的受力和变形不协调，导致扭转地震作用效应，带来局部墙面的破坏。有的建筑物，如

10、底层为商场的临街建筑，临街一侧往往不设墙体，而其另一侧则有刚度很大的墙体封闭，两侧在刚度上相差很多，也将在地震时引起扭转地震作用，对抗震不利。还有的建筑平面布置上，经常出现内隔墙不对齐或中断，使刚度发生突变和地震力传递受阻，对抗震也带来不利，客易引起结构的局部破坏。建筑平面布置设计对建筑抗震关系很大，从概念上要解决的一个核心问题是：建筑平面布置设计上要尽可能做到使结构的质量和刚度分布均匀，对称协调，避免突变，防止产生扭转效应。在建筑平面布置的总体设计上要尽可能为结构抗侧力构件的合理布置创造条件，使建筑使用功能要求与建筑结构抗震要求融合成一体，充分发挥建筑设计在建筑抗震中的作用。 4.2 建筑体

11、型设计问题 建筑体型包括建筑的平面形状和主体的空间形状的设计。震害表明，许多平面形状复杂，如平面上的外凸和凹进、侧翼的过多伸悬、不对称6的侧翼布置等在地震中都遭到了不同程度的破坏。唐山地震就有不少这样的震例。平面形状简单规则的建筑在地震中未出现较重的破坏，有的甚至保持完好无损。沿高度立体空间形状上的复杂和不规则在地震时都会造成震害。特别是在建筑结构刚度发生突变的部位更易产生破坏。因此在建筑体型的设计中，应尽可能地使平面和空间的形状简洁、规则；在平面形状上，矩形、圆形、扇形、方形等对抗震来说都是较好的体型。尽可能少做外凸和内凹的体型，尽可能少做不对称的侧翼和过长的伸翼。在体型布置上尽可能使建筑结

12、构的质量和刚度比较均匀地分布，避免产生因体型不对称导致质量与刚度不对称的扭转反应。 5.建筑结构不规则设计时的抗震作用计算 平面规则而竖向不规则的建筑，应采用空间结构计算模型，刚度小的楼层的地震剪力应乘以不小于 1.15 的增大系数，其薄弱层应按本规范有关规定进行弹塑性变形分析，并应符合下列要求： 1)竖向抗侧力构件不连续时，该构件传递给水平转换构件的地震内力应根据烈度高低和水平转换构件的类型、受力情况、几何尺寸等，乘以 1.252.O 的增大系数； 2)侧向刚度不规则时，相邻层的侧向刚度比应依据其结构类型符合本规范相关章节的规定； 5.结语 综上所述，对于现代城市日益涌现的造型新颖别具一格的不规则建筑，结构设计人员应细心分析各种情况，从概念设计入手，找出结构的重点和薄弱点，因势利导客服不利因素，使整个结构在平面和竖向合理7地布置结构刚度，避免和减少结构可能出现的薄弱部位，同时加强薄弱部位的构造措施，是建筑物从一格貌似不规则的建筑调整成一个结构上的规则建筑，只要结构工程师认真分析，抓住重点、强化构造，不规则结构设计中的抗震设计问题是很容易解决的。 参考文献 1建筑抗震设计规范GB 50011 2010 北京中国建筑工业出版社 2李智健，石延明，浅谈建筑结构设计中的抗震设计J工业技术，2009