高层建筑结构设计
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4.结构抗震概念设计的基本原则有哪些?

(1)高层建筑结构水平荷载是控制结构内力和变形的决定性因素,因此除考虑建筑功能要求外,结构单元抗侧力结构的布置宜规则、对称,受力明确、力求简单,传力合理、途径不间断,并应具有良好的整体性。

1)合理布置抗侧力构件,在一个独立的结构单元内,应避免应力集中的凹角和狭长的缩颈部位;避免在凹角和端部设置楼梯、电梯间;减少地震作用下的扭转效应。竖向体型尽量避免外挑,内收也不宜过多、过急,结构刚度、承载力沿房屋高度宜均匀、连续分布,避免造成结构的软弱或薄弱部位。

2)应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。

3)根据具体情况,结构单元之间应遵守牢固连接或有效分离的方法。高层建筑的结构单元宜采取加强连接的方法。

(2)结构构件应具有必要的承载力、刚度、稳定性和延性等方面的性能。

1)构件设计应遵守“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件、强底层柱(墙)底”的原则。

2)对可能造成结构相对薄弱的部位,应采取措施提高抗震能力。

3)承受竖向荷载的主要构件不宜作为主要耗能构件。

(3)尽可能设置多道抗震防线。

1)一个抗震结构体系应由若干个延性较好的分体系组成,并由延性较好的结构构件连接协同工作。例如框架—剪力墙结构是由延性框架和剪力墙两个分体系组成,双肢或多肢剪力墙由若干个单肢剪力墙体系组成。

2)强烈地震之后往往伴随多次余震,如只有一道防线,则在第一次破坏后再遭余震,将会因损伤积累而导致倒塌。抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部冗余度,有意识地建立起一系列分布的屈服区,主要耗能构件应有较高的延性和适当刚度,以使结构能吸收和耗散大量的地震能量,提高结构抗震性能,避免大震倒塌。

3)适当处理结构构件的强弱关系,同一楼层内宜使主要耗能构件屈服后,其他抗侧力构件仍处于弹性阶段,使“有约束屈服”保持较长阶段,保证结构的延性和抗倒塌能力。

4)在抗震设计中某一部分结构设计超强,可能造成结构的其他相对薄弱部位,因此在设计中不合理地加强以及在施工中以大代小,改变抗侧力构件配筋的做法,都需要慎重考虑。

(4)对可能出现的薄弱部位,应采取措施提高其抗震能力。

1)结构在强烈地震下不存在强度安全储备,构件的实际承载力分析是判断薄弱层(部位)的基础。

2)要使楼层(部位)的实际承载力和设计计算的弹性受力之比在总体上保持一个相对均匀的变化,一旦楼层(或部位)的这个比例有突变时,会由于塑性内力重分布导致塑性变形的集中。

3)要防止因在局部上加强而忽视了整个结构各部位刚度、承载力的协调。

4)在抗震设计中有意识、有目的地控制薄弱层(部位),使之有足够的变形能力又不使薄弱层发生转移,这是提高结构总体抗震性能的有效手段。

(5)考虑上部结构嵌固于基础结构或地下室结构之上时,应使基础结构或地下室结构保持弹性工作状态,使塑性铰出现在结构嵌固部位。