建筑物结构方案的调研报告强调概念设计 总揽全局 整体把握.docx
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建筑物结构方案的调研报告强调概念设计总揽全局整体把握
1结构方案的调研(强调概念设计,总揽全局,整体把握)
1.1概念设计:
概念设计(ConceptsDesign)就是运用人们对建筑结构这一客观事物的正确认识去妥善地处理结构设计中遇到的各种问题。
即处理从结构所受的各种作用的特点到结构计算,到不同结构在各种作用下的反应,变形能力和破坏机制以及各种构造措施等问题。
换句话说,就是结构工程师应具有多学科的知识和丰富的实践经验,在设计中处处都要用清晰的结构概念和对概念的深刻而全面准确的理解去处理实际工作中的结构问题,通过对结构问题的概念分析和概念判断,提取有用的信息,从而提出对结构问题具有实际意义的处理方法,将结构问题进行模型简化形成计算简图,按计算简图进行结构计算,最后采用安全合理切实可行的构造措施完成结构设计任务。
美国林同炎教授所著«结构概念与体系»一书,主要从结构整体出发分析各结构分体系的结构概念,揭示了结构体系的规律,更强调了概念设计的重要性。
1.2结构总体的概念设计:
(十大结构设计方面的重要概念)
(1)适宜的刚度
在建筑物设计中,恰如其分的确定建筑物刚度是非常重要的。
a刚度大,结构自振周期短,地震作用大,自重大,材料又浪费。
b刚度小,结构过柔,产生过大变形,影响强度和稳定性,结构自振周期大。
当建筑物位于地震区时,由刚度所决定的结构自振周期还要避开场地的振动卓越周期,以避免共振,造成建筑物倒塌。
c结构刚度要满足舒适度的要求。
目前多数国家均以建筑结构的振动加速度划分舒适度一般分五级,如下表:
g为重力加速度
等 级
振动加速度
感觉程度
Ⅰ
小于0.005g
无感觉
Ⅱ
0.005g~0.015g
有感觉
Ⅲ
0.015g~0.050g
有强感,不愉快
Ⅳ
0.050g~0.150g
很强感,很不愉快
Ⅴ
大于0.150g
不能忍受
建筑物的振动加速度是结构振幅和周期的函数,有的建筑物振幅不大但周期很短,也造成很大的加速度。
如下图
d刚度的调整:
如振幅,振动加速度或自振周期不满足要求时,应采取措施提高或降低建筑物的刚度。
具体办法:
1.加强或减弱建筑物构件水平构件(楼屋盖的梁和板)的刚度;
2.加强或减弱建筑物构件竖向构件(如增减剪力墙和柱的数量及截面尺寸)的整体性和刚度;
3.加强或削弱构件间的连接,改变节点刚度;
4.增大或减小建筑物在平面上的宽度,降低或增高其高宽比;
5.改变建筑物的形状,将一字形改为#,Y,⌒型或相反;
6.改变建筑结构构件的刚度可以从以下方面来实现:
增大,减小结构构件的横截面面积,增大,减小构件纵向配筋率和提高或降低构件的混凝土强度等级。
e刚度的分配:
在建筑结构达到适宜的刚度(含满足变形,振动加速度,自振周期等要求)后按如下原则分配:
在平面布置时刚度即要相对集中又要均匀分布。
相对集中可节约材料,减轻结构自重,减少地震力;均匀分布可以减小某些构件产生过大变形。
f有关刚度分配方面的几个问题:
1.当刚度小分布均匀,但过于分散建筑物很高时不经济(见方案一);
2.刚度过分集中,分布不均匀,在水平力作用下产生过大变形(见方案二);
3.剪力墙的间距过大楼板在地震作用下产生弯曲破坏,甚至会被拉裂破坏,在地震作用下已不完全是整体变形,他除了整体变形外,楼板还产生局部弯曲(见方案三);
4.刚度分布较好地符合了相对集中与分散的原则(见方案四);
5.除了充分考虑建筑物横向刚度外,一定要使建筑物在纵向上也有比较适宜的刚度,尤其在抗震建筑中,纵向刚度是必不可少的,而这正是一般设计人员最容易忽视的问题。
(2)认识和掌握结构的破坏机制和朔化历程
建筑物的破坏机制一般分为两种,即楼层破坏机制和整体破坏机制(如图)
设计中应尽量避免结构产生楼层破坏机制,这种破坏说明结构在柱中村村在薄弱环节,即在其它构件承载力尚未充分发挥作用之前,整个结构已经提前破坏。
要使整个结构达到整体破坏机制是容易的,但在地震作用下,出现介于楼层破坏和整体破坏之间的某种机制,也是完全可以理解的。
设计人员的责任和义务就是努力实现理想的建筑结构的整体破坏机制,就是正确布置和掌握朔性铰出现的位置和出现顺序,就是尽量使结构达到理想破坏机制。
各种不同的结构体系,其理想的破坏过程是不同的,如下图
a纯框架结构的理想破坏机制
地震作用下首先在梁端产生朔性铰,消耗地震能量。
产生朔性铰后,结构刚度下降,计算简图发生变化,地震力减小,结构受力状态自然会得到改善。
如继续强震作用,底层柱底弯矩增大,导致底层柱底最终出现朔性铰,结构进入失稳状态成为几何可变体系。
在设计时必须千方百计保证底层柱的抗弯和抗剪强度,要破例提高这一部分的可靠度,以推迟底层柱朔性铰的出现和提高底层柱的延性。
另外,在设计时注意以下几点措施:
1框架计算中将梁固端弯矩进行适当调幅
梁调幅后,对梁支座是不利的,强震作用下梁支座可能过早出现朔性铰,但对整个结构来说是有利的,可以提高框架的延性。
2框架梁的下部钢筋如不是计算需要和构造要求,以不伸入柱中或不完全锚固在柱中为好。
3人为地对不同构件的部位给予不同的安全等级,或在配筋时认为的增减。
b剪力墙结构的理想破坏机制
剪力墙结构的刚度一般都很大,设计的任务抗弯和抗剪强度设计。
朔化过程比较简单,就是在底部(与墙肢宽相当或1/8总高度且小于底层层高的层高范围内)出现朔性铰,直至破坏。
在设计剪力墙结构时要对这一部位特殊关照,尽量提高其延性,对它的抗弯和抗剪可靠度给予适当提高。
为了保证剪力墙结构结构不出现楼层破坏,既不使剪力墙在上部首先出现朔性铰,规范规定用提高的弯矩莱计算剪力墙的抗弯和抗剪钢筋。
当为联肢剪力墙结构时,其朔化历程是首先在联肢梁中出现朔性铰吸收地震能量,改变建筑物刚度,地震力减小。
如继续强震作用,会导致联肢墙部出现朔性铰,建筑物变形急剧增大并将失稳,最后倒塌。
设计的关键是墙底部的抗弯和抗剪强度问题,设计时只要在这一部位给予充分的考虑重视,可靠度给予适当提高,注意其延性设计,就可基本做到“大震不倒”。
另外,在设计时注意以下几点措施:
1剪力墙内竖向钢筋的配筋率不宜过小,避免在大震作用下产生脆性破坏。
水平分布筋直径不宜过小间距不宜过大,否则对混凝土起不到约束作用;竖向钢筋直径更不能太细间距不宜过大,否则混凝土浇筑时,钢筋挥发生移位,墙厚大于160时,应作双层钢筋,水平筋应放在竖向筋的外侧,与利于抗剪且便于施工。
据北京和广东调查,温度应力的影响,在剪力墙顶部和底部一定范围内,其配筋率还应适当增大。
2在剪力墙的端部以及墙与墙交叉处应该设置暗柱。
暗柱可以提高剪力墙的承载力,可以对边缘处混凝土起约束作用,避免局部压碎,与暗梁一起组成边框,对抗倒塌和抗扭均有利。
3在楼屋面板处,沿建筑物周边作封闭式圈梁,以保证楼板的整体性和在强震下;楼屋面板不被撕裂。
圈梁在多数情况下是由主次梁所组成,在无梁时要做暗梁,尤其对端山墙,更加需要,它的设置对抗扭是有利的。
4设计中要特别注意剪力墙的与楼板的连接,尤其在采用预制板时,更需采用特殊措施。
一般剪力墙均比较薄,且有竖向钢筋,这时楼屋面板支承长度不可能太长,又时仅20,全靠预留出板端的钢筋拉接;此时如果如锚固不好,或接缝出混凝土强度不足,在强地震作用下,楼板就会脱落。
剪力墙失去支承后也会丧失稳定而倒塌。
为此,建议将预制板的端部做成槽齿形,错开剪力墙的竖向钢筋伸入支座,这样可以增长搭接长度。
与预制板相比,现浇板就优越的多,在高烈度区最好采用现浇板。
c框架-剪力墙结构的理想破坏机制
框架-剪力墙结构的结构刚度介于框架和剪力墙之间,是目前采用的各种钢筋混凝土结构中比较容易调整总刚度的结构体系,适用面广。
框架结构刚度比较小,设计时出发点是保证结构有良好的延性和变形能力,即框架结构设计的重点在于延性,而剪力墙结构的刚度较大,设计中首先遇到的问题是强度设计,包括抗弯和抗剪强度设计,同时也要保证剪力墙有良好的延性。
框架-剪力墙结构是两者的有机结合,首先是强度设计,其次也是延性设计。
其朔化历程是首先在联肢梁中出现朔性铰,而后在剪力墙的底部出现朔性铰,再后发展才是在框架梁上,最后在底层柱底部产生朔性铰。
要使框架-剪力墙结构按理想机制进行破坏,除了遵守框架结构和剪力墙结构的各种设计要求外,还应在设计中注意以下几点要求:
1剪力墙的数量不宜按所谓的合理数量直接采用,而应比这个数值要求高一些。
因剪力墙的合理数量,多数是单纯从控制顶点位移和层间位移的需要出发计算出来的。
并未考虑其它不利因素。
否则在强震作用下,由于剪力墙的数量不足首先遭到破坏,水平力大部分传给框架结构;而框架结构在设计中又没有过多地考虑承受过多的水平作用,会产生连续破坏,造成严重后果。
2剪力墙数量确定后,还要验算其顶点加速度是否符合要求,建筑物自振周期是否避开场地的卓越周期。
当这些要求全部满足后,在剪力墙的平面布置中,也要采取相对集中和分散布置相结合的原则,要尽量使横向与纵向剪力墙连成整体构成十字形,T字形或L字形。
这样既可省材料,又可增大结构的整体刚度和稳定性,同时还有利于抗扭。
3当剪力墙为联肢墙时,要避免出现一肢墙大,一肢墙小的情况,同时还要避免设计成一肢墙带边缘构件,而另一肢墙不带边缘构件的情况。
否则就会出现薄弱环节,在强震作用下,造成一肢剪力墙先破坏,从而引起连续破坏的严重后果。
d筒中筒结构的理想破坏机制
这里所指筒中筒结构,是外边为框架筒,内部为核心筒的结构。
这种结构具有良好的空间抗侧力结构,一般认为它的破坏机制有别于框架-剪力墙结构,还没有收到严重破坏的工程实例。
因为外框筒结构一般开洞面积不会超过百分之五十,即外框架筒是由短梁和端柱或者是由有深梁宽柱所组成,它是一种开孔的筒,而不是框架结构。
但是,当外框架筒开孔很大或者柱很稀疏时,其破坏机制可能接近框架-剪力墙结构。
究竟这种结构的破坏机制如何?
其朔化历程怎样一个顺序,目前还很难说清楚,但注意以下几点是不会错的:
1加强筒体结构的角柱。
目前国内外对角柱设计实际存在两种观点:
一种要加强角柱,因为它是连接腹板与翼缘结构的纽带,受力状态比较复杂,设计时要加大其面积,给予足够的可靠度。
一般角柱的面积均要比其它柱的面积达2-3倍。
另一种意见认为不但不加强,反而要削弱角柱,甚至取消它,把角柱的作用相侧边移,这样可以简化计算。
国内多数人认为加强角柱是合理的。
2外框架筒上面积不宜过大。
开洞大小直接影响着框架筒的刚度和整体受力性能。
当开洞面积较小时,不影响框架筒的整体工作性能;当开洞面积太大时,就不是框架筒结构而成为框架结构了,与内筒组合就成了框架-剪力墙结构。
国内外资料和试验证明,框架筒性开洞面积与墙体面积之比在50%以下,就可以满足同中筒结构的要求,而且其开洞的高宽比分别取层高和柱距的2/3为宜。
当然,如果开洞面积与墙体面积之比比50%要小,开洞的高度和宽度可以有一定的灵活性。
3在目前国内普遍采用的高度范围内,筒中筒结构设计主要是强度设计。
筒中筒结构的刚度很大,其动力周期短,所受地震力作用大。
它的设计主要是强度设计,包括抗弯和抗剪的强度设计,特别是各种构件(柱,裙梁和墙体等)的抗剪强度的设计更要给予特别重视。
因为这些构件的尺寸均不同于一般框架结构,它们的截面尺寸较大,长细比小,刚度大,多数是刚性构件。
(3)等强度与耗能设计原则
此为必须认真考虑的原则,设计时一定要避免由于设计考虑不周或施工的局部缺陷造成在水平作用下部分主要承重结构构件提前破坏,整幢建筑物连续破坏。
或者由于局部破坏严重,使建筑物过早地处于不能正常使用的状况。
故在建筑物的整体设计时要加强薄弱环节,尽量做到等强度。
框架的角柱给予加强,防止角柱先于其他结构的破坏,引起结构其它部位的连续破坏;建筑物平面性状不规则时,如下图,就应该特别加强其○的部位,因为这是薄弱环节,强震下,这些部位可能产生应力集中,过早破坏。
在地震区平面局部突出尺寸t宜尽量减小,当t/b≤1.0且t/d≤0.3时,可认为是平面角规则。
在注意等强度的原则同时,一定要注意使建筑结构在一个恰当的部位具有能消耗大能量的性能。
在设计时要在结构某些部位人为地制造若干薄弱环节,以便比较容易地产生一些朔性铰,并耗散大量的能量,还可以增大结构的整体延性。
目前已经掌握的方法主要是在剪力墙中设置垂直和水平滑动缝,选择一些耗能构件,在地震作用下,使其产生朔性变形,如联肢墙的联肢梁。
耗能构件应具有明显的约束屈服阶段,同时应使仍然处于弹性工作的构件保持得越久越好。
具体在选择主要耗能构件时应注意以下几点:
1耗能构件的屈服应仍然处于弹性阶段的构件约束,即它们的屈服在整个建筑结构中应该是局部性的,不至于引起整体失稳和破坏。
2耗能构件不应该选用主要承受竖向荷载的构件,如柱,剪力墙等。
3为了更多的消耗地震能量,耗能构件应该有相当的数量,而且这些耗能构件应有较好的延性。
根据以上所提要求,耗能构件应该是各式各样的梁,如框架梁,联肢墙的联肢梁,筒体之间的梁等。
(4)结构延性设计的原则
一个很重要的概念,结构延性一般用延性系数表示。
它表示的是结构极限变形(位移,转角,曲率)与屈服变形的比值,也可以分别用位移延性系数,转角延性系数等来表示。
该比值越大,结构的延性越好。
就材料而言,可以就构件的某一朔性铰而言,可以指某一构件,也可以指某一楼层或整个结构。
混凝土是脆性材料,其延性系数只有1-2,屈服强度大致是极限强度的40%,混凝土强度增高时,受压极限变形略有提高,延性系数稍有增加,但影响不大。
钢筋是很好的延性材料,级别越高,其延性稍差,但影响不大。
钢筋混凝土是的延性主要是靠钢筋的延性来实现的。
对于某一楼层或整个结构的延性而言,目前尚无统一的表示方法,一般均用顶点位移或层间位移的关系来表示,来衡量。
如组成整个结构的各个构件均具有较好的延性,那么整个结构本身也会有较好的延性。
另外,对整体结构的延性,对结构构件的延性和对构件界面的延性三者的要求是不同的,应该是对后者的要求更高。
结构的延性很难通过力学计算得到精确答案,因为它涉及的因素很多,一般均通过实验求得。
1提高钢筋混凝土梁的延性,一般可采取以下措施:
1)合适的梁截面尺寸,以获得适宜的配筋率,避免梁受拉钢筋过多或出现超筋,使受压区混凝土先被压碎或剪切破坏。
因此对地震区梁配筋率要去更严格,一般大大低于一般梁的配筋率。
规范规定截面相对受压区高度,对于一级抗震应不大于0.25,对于二,三级抗震应不大于0.35,且受拉钢筋配筋率不大于2.5% 。
2)梁上部(跨中)和下部(支座处)配置适量的受压钢筋对梁的延性有益。
3)提高梁的混凝土强度等级,采用中低级强度钢筋对梁延性有益。
4)T形截面梁比矩形截面梁的延性好,宜尽量采用T形截面梁,以增加梁的受压面积,使梁的屈服首先在钢筋中产生。
5)加密区箍筋不仅可提高梁的抗剪强度,防止剪切脆性破坏,而且加强对混凝土的约束和避免受压纵向钢筋产生屈服,改善梁的延性。
地震区钢筋混凝土梁的延性系数一般不得低于4 。
2提高钢筋混凝土柱的延性,一般可采取以下措施:
1)控制钢筋混凝土柱的轴压比。
轴压比小于或等于0.4时,可以认为是
延性的柱。
2)尽量避免短柱。
柱长与柱截面一边尺寸之比大于或小于4,即可认为是长柱。
长柱的延性比短柱好。
3)柱的延性还与受荷偏心大小有关。
大偏心受压柱的延性,优于小偏心受压柱和中心受压柱。
4)柱箍筋的加密,采用复合箍筋对改善柱的延性有好处,可以增强对混凝土的约束。
6)提高混凝土的强度等级和采用双向纵向配筋,以及采用中低级强度的钢筋,对改善柱的延性均有好处。
3提高钢筋混凝土剪力墙的延性,采取以下措施:
1)控制钢筋混凝土剪力墙的高宽比,使其大于2,这样的剪力墙其受力性能接近于悬臂梁。
2)尽量采用有边缘构件的剪力墙,而且边缘构件的受力钢筋要有很好的锚固,在无边缘构件的剪力墙中应设置暗梁,暗柱。
3)要提高底部剪力墙的抗剪可靠度,一定要保证剪力墙的抗弯屈服出现在抗剪破坏之前。
4)尽可能采用联肢剪力墙,它可以大大提高剪力墙的延性。
5)当剪力墙很宽时,可人为地在剪力墙中有规则地开些洞,然后再用砖填砌,这样可以大大改善剪力墙的抗震性能。
(5)强柱弱梁设计原则
设计时必须严格遵守,其目的是保证在强震作用下,框架的朔性铰首先在梁上发生而不在柱上发生,避免框架结构出现楼层破坏机制。
在强震作用下,结构的弹性地震反应内力远大于设计中所采用的结构地震内力,为什么我们敢于这样做呢?
因为我们认定钢筋混凝土结构只要所采用的构造措施的当,就会有较好的延性。
在强震作用下,框架结构能采用朔性变形,从而大量的消耗地震能量,减小地震作用,同时还能保证框架结构具有承受竖向荷载的能力。
(6)充分考虑地震的耦和作用
地震是一非平稳随机过程,对建筑的作用是综合的,不是单一的是几个分量(水平,垂直,扭转)的同时作用。
以下为这些分量的介绍。
1)地震作用的水平分量,这是地震作用很重要的一部分,也是设计应该重视的部分,又比较成熟的经验。
2)地震作用的垂直分量,这是实际存在的,而非虚构,规范对地震竖向作用的计算已作了规定,目前对这一部分的研究还不充分。
在设计中不考虑这一因数是不全面的,尤其是对竖向承重构件(柱,剪力墙等)就更是有害。
3)地震的扭转分量。
矮碑的地震扭转效应,这一事实告诉我们地震时有扭转分量作用的,因为这不可能是由于结构不对称或者说是质量中心与刚度中心不重合造成的。
同时这也不可能用地面振动的相位差来解释,因为其平面尺寸很小。
地震时地面运动时有相位差的,但它只对平面狭长的建筑结构影响大,使其振动起来像条龙一样左右摇摆,而
对墓碑这样小的正方形体不会有这样的影响。
4)摆动作用。
就像船在水中前后,左右摇摆一样,主要与地震的波长与建筑物的长度有关,多数情况下无甚影响,;理论推导看,只有当地震的波长是建筑物结构平面长度的四分之一左右时,才有较大影响,才应考虑。
5)场地地面振动与建筑结构振动发生共振。
由于建筑结构自振周期与场地地面的卓越周期重合,建筑结构的地震力放大了5-6倍,凡共振的建筑结构将会发生倒塌。
坚硬场地卓越周期一般在0.1-0.3sec之间;而软弱场地可大于1sec。
故土质好的场地,其卓越周期短,在其上建高层建筑或柔性结构有利,土质软的场地,其卓越周期长,在其上建低层建筑或刚性结构有利,容易避开共振。
(7)大震不到小震不坏的原则
地震有大震,小震,远震和近震之分。
小震是指比基本烈度小于1度左右的地震烈度;大震是指比基本烈度高1度左右的地震烈度;远震是指当某一地区发生的地震烈度比建筑物场地的基本烈度高出2度或2度以上的地震;近震是指当某一地区发生的地震烈度相当于建筑物场地的烈度或高出1度的地震。
小震不坏规定在建筑结构遭受比基本烈度小1度左右的低烈度地震时,结构仍然处于正常使用状态,即仍然处于弹性工作阶段,只要具有一般的地震知识,掌握规范的各种要求就可以设计出这种结构。
大震不倒就比较难以控制和做到。
就是指在大于基本烈度1度左右强烈地震作用下,建筑结构虽然产生较大变形和破坏,但不致于倒塌。
设计人员要掌握各种结构的破坏机制和朔化历程,要特别加强在讨论结构破坏机制中指出的那些部位,并对支出的那些注意事项给予充分的考虑,如能做到这些,大震不倒可以得到基本保证。
小震不坏指结构在弹性范围内的抗震设计,因此对地震作用只考虑地震影响系数,不考虑结构刚度的折减,计算所得的变形也不考虑朔性变形影响。
总之,小震事对弹性结构用地震作用进行的结构设计;二大震则是对弹朔性结构用控制薄弱层的弹性变形和结构措施来满足抗震要求,设计中所采用的地震作用是弹朔性结构的地震反应。
小震不坏,大震不倒,说得不是一回事,而是指的两个不同概念,两个不同的地震烈度和结构的两个不受力状态。
(8)连震和多道防线设计原则
绝大多数地震都有前震和余震,这就要求设计时一定要考虑多道防线的问题。
要使建筑物具有多道防御能力,建筑物本身必须是超静定的。
首先在结构平面设计时就要有意识地加强某些竖向抗侧力结构,如在剪力墙结构中,将某几片剪力墙特别加强其抗剪抗弯能力。
强震下,其它剪力墙虽已出现朔性铰,但加强了的这几片剪力墙仍然处于弹性阶段。
又如在框架—剪力墙结构中,让框架承受更多较多的水平作用,也是一种方法,在强震下,剪力墙虽然已出现朔性铰,由于框架结构事先给予一定数量的水平作用,仍能继续抵抗新来的地震冲击。
除此之外,在每榀框架抗侧力结构中也有所侧重,设计时也应该有意识的对不同的结构构件(梁,柱,墙等)给予不同的可靠度,而且在构件的抗弯抗剪设计中,不同的部位也应适当不同的安全度。
如在剪力墙的设计中,一定要使地震能量首先耗散在弯曲变形中,而避免剪切破坏先于弯曲破坏。
即钢筋混凝土剪力墙的底部抗剪可靠度一定要给够,应超过一般构件抗剪验算的可靠度。
充分认识各种结构的破坏机制和其朔性铰出现的顺序,对考虑多道防线设计的原则是很有帮助的。
(9)关于建筑结构的动力特性
建筑结构的自振周期是其重要的动力特性,它与场地类别,场地土类型,建筑结构的基础类别和埋深,建筑结构的整体刚度,非承重墙的多寡及刚度和施工误差(尺寸,混凝土强度等级)等,但主要还是加注结构本身的刚度。
在风荷载和小震作用下,建筑结构处于弹性工作阶段,其动力特性一般不变的或变化很小,但在强震作用下,建筑结构的自振周期就不再是一个一成不变的定量,而是一个变量。
如非承重结构发生破坏,承重结构产生朔性铰并逐渐增多等,这是计算简图发生变化,加注结构的刚度有很大衰减,自振周期自然会延长,建筑结构的动力特性与开始时大不一样,建筑结构的动力特性逐渐退化不断变化。
既然在强震作用下建筑结构的自振周期是变化的,那末,其所受的地震作用自然也是变化的,随建筑结构的自振周期的不断增长,作用在结构上的地震作用也不断地减小。
但是,当加注结构的刚度很大时,在地震作用下,不管哪类场地土,建筑结构都是整体地在地基土上作振动;相反,当建筑结构很柔时,地基土不参与建筑物的振动,只是建筑结构本身独立地在地基土上作振动。
这又是两种不同的情况,在概念上要分清。
(10)关于风作用和地震作用
两者都能对结构设计其控制作用,但两者有本质的差别,风作用是外界施加在建筑物上的作用;而地震作用是有地基土运动引起建筑结构产生变形的动态作用。
1地震作用是从结构基础上传来的作用,其大小与建筑结构的固有特性有关。
它不外荷载,而是自身的反应;风荷载是施加在结构外表上的荷载,其大小与建筑结构的外形和尺寸有关系,而且随着建筑物的高度的增高而加大,即建筑物上部的风作用比下部大。
2地震作用完全是动力作用,而风荷载作用则具有静力和动力的双重作用性质。
因而在考虑建筑结构变形时,对风作用而言,要考虑静力变形和动力变形良种;而对地震作用则只有动力变形。
3地震作用的大小与建筑物上的重力荷载有密切的关系,重力荷载越大地震作用越大,但对风荷载而言,重量是次要的因数,建筑物的外表面积则是主要因数。
4在一定范围内,建筑结构的固有周期越长,其经受的地震作用就越大小,但对风荷载作用则正好相反,周期长了反而不
5地震作用的时间非常短暂,而强风持续可达几个小时。
6地震作用随地基不同,基础埋深不同而变化,很少直接受周围环境的影响。
但风荷载作用则受地形,地上各种建筑物和构筑物的强烈影响。
7地震作用发生的概率较小,几十年遇一次,但风荷载作用就很频繁,差不多每年都有大风或台风出现。
8人类对风荷载作用的认识,理解得较深,但对地震作用则知之甚少,而它的破坏作用却很大。
1.3地基与基础在建筑结构抗震设计中的地位
建筑场地的场地类型和场地类别及基础形式和基础埋深等对建筑结构的抗震设计有密切的关系。
设计时要认真研究地质情况,正确判定场地类别和场地类别,并要正确选择基础形式和埋深。
(1)首先选择有利场地,确保建筑结构的稳定一定要避免地基液化实效引起建筑结构的破坏,在不稳
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