结构体系的选择及规范的相关规定
正确选择结构类型和结构体系,对结构抗震设计的安全、经济是非常重要的。
结构体系确定原则——按抗震性能、地震需求、使用效果、经济指标确定结构体系类型和结构材料类型。
p 不同结构类型和结构体系的抗震性能
RC结构常用结构体系
p 框架结构——不适用于体型和平面复杂、扭转影响较大高层建筑。
p 框架-剪力墙结构——不同国家的多次震害表明,框剪体系只要剪力墙沿高度无突变,基本未发生倒塌情况。其震害和框架结构相比,结构和非结构破坏均大为减轻。
ü 为了发挥框剪结构体系的优越性,应有足够墙量(墙率)、保证剪力墙承担地震作用大于框架承担的地震作用。
p 剪力墙体系——具有较大的受弯、受剪承载能力。延性剪力墙结构更具有抗倒塌能力强和震后容易修复等特点。
ü 地震作用下、剪力墙的关键部位:剪力墙的连梁、剪力墙根部塑性铰区和被不规则开洞削弱的部位。在这些部位都应采取加强受剪的措施及提高延性的构造措施。
ü 短肢剪力墙——剪力墙的墙肢长度不宜相差太大、也不宜过长(<8m),必要时可以利用结构洞口沿竖向分成若干较狭墙。
p 筒体结构——一般采用筒中筒体系。内筒主要起受剪及部分受弯作用,外框筒主要起受弯及部分受剪作用。应当提高内筒的刚度及受剪承载能力,使外筒承担较小的剪力以改善外框筒的延性。或者外框筒采用钢结构或钢-混凝土组合结构。其他筒体结构还有“框架-筒体结”、“多筒体结构”。
p 巨型结构——由若干个巨柱(通常由电梯井或大截面实体柱组成)以及巨梁(每隔几个或十几个楼层设置一道、梁截面一般占1-2层楼高)组成第一级巨型框架,承受主要的水平作用和竖向荷载;其余的楼面组成二级结构,只将楼面荷载传递到巨型框架上。这样,二级结构的梁、柱截面可以做小、增加建筑布置的灵活性和有效使用面积。深圳香格里拉大酒店(33层、14m)用巨型框架。
钢结构常用结构体系
p 框架结构——房屋的纵向和横向,均采用框架作为承重和抵抗侧力的主要构件。节点连接方式:刚性连接、半刚性连接。
p 框架-墙板结构——以钢框架为基础,在框架间嵌置一定数量的带肋钢板或预制钢筋混凝土墙板所组成的结构体系。
p 框架-支撑结构——以框架体系为基础、沿房屋的纵、横向均布置一定数量的竖向支撑形成的结构体系。
p 框筒结构——由建筑平面外圈的框架筒体和楼面内部的框架所组成的结构体系。
p 框筒束结构——由两个以上框筒连为一体形成的框筒束及其内部承重框架所组成的结构体系。……西尔斯大厦。
p 巨型框架结构——以巨型框架(主框架)为结构主体,在其间设置普通的小型框架(次框架)所组成的结构体系。
p 悬挂结构——利用钢吊杆将大楼的各层楼盖、分段悬挂在主构架各层横梁上所组成的结构体系。
结构体系适用高度
Ø“房屋越高越危险”吗?
一般而言,房屋越高,受到的地震力越大,倾覆力矩也越大,破坏的可能性越大——房屋高度限值;
随着工程地震和地震工程学科的发展,地震危险性分析和结构分析、结构设计方法的逐步完善、地震的逐步认识、震害经验的总结,房屋越高不一定越危险,甚至越安全。
不同结构体系房屋高度的确定,主要综合考虑抗震性能(承载能力、刚度、稳定性、延性等)、经济和使用合理、地基条件以及震害经验等。
p 从经济和技术方面考虑,各种结构体系均有最佳适用高度;
p 随着研究工作的进展和设计方法的改进,房屋高度的规定也将相应变动。
p 超过规范规定的结构,应进行专门研究和论证,并采取加强措施。
Ø抗震规范对高度的相关规定
p 钢筋混凝土结构体系最大适用高度
p 钢及钢-砼混合结构体系最大适用高度
p 砌体结构
注:对平面和竖向不规则的结构或Ⅵ类场地上的结构,适用的最大高度应适当降低
《高规》关于房屋最大适用高度的规定
Ø建筑的高宽比限值
p 建筑高宽比大,则侧移大、倾覆作用严重、倾覆力矩大、在结构(柱、墙、基础)中引起较大拉、压应力。