不规则性建筑结构抗震设计.doc

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1、不规则性建筑结构抗震设计【摘要】本文主要围绕着不规则性建筑建筑结构，分析了不规则建筑结构抗震设计的一些有效的措施和方法，进而论述了不规则性建筑结构抗震谁家的具体流程，以期可以为不规则性建筑结构抗震设计提供参考。【关键词】不规则性建筑；抗震设计一、前言不规则性建筑结构对于抗震的要求更高，所以，必须要明确不规则性建筑结构抗震设计的要领，掌握设计的具体方法，进而对不规则建筑结构进行有效的抗震设计。二、针对不规则建筑的设计问题1、建筑体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、不对称的侧翼布置等在地震中都遭到了不同程度

2、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。2、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

3、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来。而且，由于建筑使用功能不同，每个楼层的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。这是因为电梯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

4、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

5、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。3、建筑竖向布置设计问题建筑的竖向布置设计问题在建筑设计中主要反映在建筑沿高度(楼层)结构的质量和刚度分布设计上。无论是单层或多层，还是高层建筑或超高建筑，这个问题是比较突出的。存在的这个主要问题是，由于建筑使用功能的不同要求，如底层或下面几层是商场、购物中心，建筑上要求是大柱距、大空间；而上面的楼层则是开间较大的写字楼或布置多样化的公寓楼，低层设柱、墙很少，而上面则是以墙为主，柱很少。有的建筑在布置上还设有面积很大的公用天井大厅，在不同楼层上设有大会议厅、展厅、报告厅等，

6、建筑使用功能的不同，形成了建筑物沿高度分布的质量和刚度的严重不均匀、不协调。突出的问题是沿上下相邻楼层的质量和刚度相差过大，形成突变。在刚度最差的楼层形成对抗震极为不利的抗震承载力不足和变形很大的薄弱层。这是在建筑设计中必须高度重视的问题。在实际设计中，在建筑使用功能不同的情况下，很可能出现上下相邻楼层的墙体不对齐，柱子不对齐，墙体不连续，不到底；上层墙多，下层墙少；上层有柱，下层无柱等，使地震力的传递受阻或不通；抗震用的剪力墙设置不能直通到底层、剪力墙布置严重不对称或数量太少。所有这些布置都将给建筑物带来地震作用分布的不均匀、不对称和对建筑物很不利的扭转作用。多次大震害表明，建筑物竖向楼层刚

7、度的过大变化，给建筑物造成很多破坏，甚至是整个楼层的倒塌。在1995年的日本阪神大地震中，有多栋钢筋混凝土高层建筑发生了中间楼层的整体坐落倒塌破坏。因此，尽可能使剪力墙布置比较均匀并使其能沿竖向贯通到建筑物底部，不宜中断或不到底。尽量避免其某楼层刚度过少，尽量避免产生地震时的钮转效应。三、不规则建筑的处理方法1、处理方法抗震规范把不规则的建筑方案分为三个级别区别对待:一般不规则按规范、规程的相关规定采取加强措施;特别不规则经过专门研究和论证后采取高于规范、规程规定的加强措施，对于高层建筑还应严格按照建设部令第111号进行抗震设防专项审查;严重不规则应要求建筑师予以修改、调整。2、对一般不规则建

8、筑的处理方法对一般不规则的建筑结构进行水平地震作用计算和内力调整，并应对薄弱部位采取有效的抗震构造措施的规定。主要体现在三个方面:计算分析方法、计算模型和薄弱部分的抗震构造加强措施。（一）计算分析方法和计算模型不规则的建筑应采用振型分解反应谱法。平面不规则而竖向规则的建筑结构，采用空间结构计算模型，当凹凸不规则或楼板局部不连续时，采用符合楼板平面内实际刚度变化的计算模型。当平面不对称应计及扭转影响。平面规则而竖向不规则的建筑结构，采用空间结构计算模型，其薄弱层的地震剪力应乘以1.15的增大系数并按规范有关规定进行弹塑性变形分析，当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乘以

9、1.25-r1.5的增大系数。平面不规则且竖向不规则的建筑结构，应同时按上述要求选择合理的计算模型、考虑扭转影响、乘以相应的增大系数。（二）抗震构造加强措施（1）一字形、井字形等外伸长度较大的建筑，当中央部分楼、电梯间使楼板有较大削弱时，应加强楼板以及连接部位墙体的构造措施，必要时还可在外伸段b槽处设置连接梁或连接板。(高规4.3.7)（2）楼板开大洞削弱后，宜采取以下构造措施予以加强(高规4.3.8):1加厚洞口附近楼板，提高楼板的配筋率;采用双层双向配筋，或加配斜向钢筋;2洞口边缘设置边梁、暗梁;3在楼板洞口角部集中配置斜向钢筋。（3）抗震设计时，高层建筑宜调整平面形状和结构布置，避免结构

10、不规则，不设防震缝。当建筑物平面形状复杂而又无法调整其平面形状和结构布置使之成为较规则的结构时，宜设置防震缝将其划分为较简单的几个结构单元。(高规4.3.9)3.对于特别不规则建筑特别不规则建筑应进行专项审查，设计单位应按照住建部关于超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点的规定进行分析论证，提出论证报告进入程序性审查，论证报告重点要做好建筑结构抗震概念设计，合理设定结构抗震性能目标，提结构计算分析模型和计算结果，提出结构抗震加强的相关措施，专项审查的内容主要包括下面七个方面（一）建筑抗震设防依据;（二）场地勘察成果;（三）场地和基础的设计方案;（四）建筑结构的抗震概念设计和性能目标;（五）总

11、体计算和关键部位计算的工程判断;（六）薄弱部位的抗震措施;（七）可能存在的其它问题，包括政府投资项目的经济合理性。4.严重不规则建筑不同结构类型，由于可采取的措施不同，划为严重不规则的条件也不尽相同。一般情况下，对砌体结构而言，属于严重不规则的建筑方案，改用混凝土结构则可能采取有效地抗震措施使之转化为非严重不规则。对于属于严重不规则的普通钢筋混凝土结构，改为钢结构，也可将严重不规则转化为一般不规则或特别不规则。特定情况，如:国家及地方有特殊要求的建筑，在大量试验研究和理论的基础上进行专门的抗震设计。四、结束语综上所述，不规则建筑结构的抗震设计关乎建筑结构的使用效果和安全性，因此，今后要加强对不规则建筑结构的抗震设计研究，提高抗震设计的水平，提高建筑的稳定性。【参考文献】1王亚军、戴国荣，建筑抗震设计规范疑问解答M北京：中国建筑工业出版社,2012.2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，2011.5