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1、第三章 建筑选址与建筑、结构方案,本章应思考的问题：从抗震方面考虑，建设地点选在哪里比较好？什么样的结构不利于抗震？或者说，什么样的结构不利于抗震？,概念设计：“概念设计”是根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想，进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程。根据实际的经验或试验研究所得到的非常重要的定性设计原则或工程判断进行设计。主要内容:注意场地选择和地基基础设计，把握建筑结构的规则性，选择合理抗震结构体系，合理利用结构延性，重视非结构因素，确保材料和施工质量,第三章 建筑选址与建筑、结构方案,概念设计：概念设计强调：在工程设计一开始，就应把握好能量输入、房屋体形、结构体系、
2、刚度分布、构件延性等几个主要方面，从根本上消除建筑中的抗震薄弱环节，再辅以必要的计算和构造措施，就有可能使设计出的房屋建筑具有良好的抗震性能和足够的抗震可靠度。由于对地震作用及结构性能的了解还远远不够，在某种意义上，概念设计比计算设计更重要。,第三章 建筑选址与建筑、结构方案,第三章 建筑选址与建筑、结构方案,抗震设计内容和大体步骤,3.1 选址问题,3.1.1 地震造成的地表破坏和地基失效 地震造成的地表破坏即为第一章前所述第一、二类震害。主要有山石崩裂、滑坡、地表裂缝、地陷和喷水冒砂等。上述震害单靠工程措施是很难达到预防目的的，或者需要付出昂贵的代价。,3.1 选址问题,地表破坏直接造成，
3、如地裂、滑坡、地陷、塌方等。地基失效或沉陷而造成，如软弱地基沉陷、砂土液化建筑物各部位联接的破坏，造成结构丧失整体稳定、造成整体倒塌。主要承重构件的强度、延性不足造成局部破坏或局部倒塌。,场地选择来解决（避震）地基的处理、加固，选择合理的基础方案及进行必要的地基抗震验算来解决。设计中选择合理的结构方案、合理的布置、合理的抗震措施解决。结构的地震反应分析、结构抗震承载力及延性计算、构造措施保证强度、延性、构造等。,3.1 选址问题,3.1.2 有利、一般、不利与危险地段表3-1 地段的划分,3.1 选址问题,3.1.2 有利、一般、不利与危险地段 抗规（GB50011-2010）第3.3.1条（
4、强制性条文）明确规定：“选择建筑场地时，应根据工程需要和地震活动情况、工程地质和地震地质的有关资料，对抗震有利、一般、不利和危险地段做出综合评价。对不利地段，应提出避开要求；当无法避开时应采取有效的措施。对危险地段，严禁建造甲、乙类的建筑，不应建造丙类的建筑。”,3.1 选址问题,3.1.3 工程选址 选择工程场地时应着重注意把握好以下几个基本原则：1.选择有利地段 根据抗规第4.1.1条规定，对建筑有利的地段主要指稳定基岩，坚硬土，开阔、平坦、密室、均匀的中硬土等。从事工程抗震设计时，应优先选择对建筑抗震有利的地段作为建筑场址。2.避开危险地段（1）断裂及其工程影响（发震断裂、非发震断裂）发
5、生断裂附近地表，地震很可能产生新的错动，其上若有建筑物，将会遭到严重破坏。抗规第4.1.7条明确规定：,3.1 选址问题,3.1.3 工程选址 1）对符合下列规定之一的情况，可忽略发震断裂错动对地面建筑的影响：抗震设防烈度小于8度；非全新世纪活动断裂；抗震设防烈度为8度和9度时，隐伏断裂的土层覆盖厚度分别大于60m和90m。2）对不符合1）规定的情况，应避开主断裂带。具体规定见表3-2。,3.1 选址问题,3.1.3 工程选址,海城地震断裂,汶川地震断裂,3.1 选址问题,3.1.3 工程选址（2）山体崩塌 在山区选址时，经踏勘，发现有山体崩塌、巨石滚落等潜在危险的地段，不能建房。,岷县地震山
6、体崩塌,北川山体崩塌,3.1 选址问题,3.1.3 工程选址（3）边坡滑移 对于那些存在液化或润滑夹层的坡地，也应视为抗震危险地段。,新疆和田地震边坡滑移,3.1 选址问题,3.1.3 工程选址（4）地陷（广元地陷）地震时的坑道坍塌可能导致大面积地陷，引起其上建筑毁坏，应视为抗震危险地段。,3.1 选址问题,3.1.3 工程选址 3.慎重对待不利地段 根据表3-1，所谓不利地段，就地形而言，一般是指条状突出的山嘴，高耸孤立的山丘，陡坡，陡坎，河岸和边坡的边缘；就场地土质而言，一般指软弱土、易液化土、故河道、疏松的断层破碎带、暗埋的塘浜沟谷和半填半挖地基平面分布上成因、岩性、状态明显不均匀的土层
7、。（1）局部地形相关不利地段 1）孤山效应；2）土质边坡与台地边缘；,3.1 选址问题,3.1.3 工程选址 3.慎重对待不利地段 根据经验及震害分析，局部突出地形地震反应的总体趋势如下;高出地形距离基准面的高度愈大，高出反应愈强烈;离陡坎和边坡顶部边缘的距离愈大，反应相对减小；从岩土构成方面来看，同样地形条件下，土质结构的反应比岩质结构大；高出地形顶面愈开阔，远离边缘的中心部位的反应明显减小；边坡愈陡，其顶部放大效应相应加大。,3.1 选址问题,3.1.3 工程选址 设计对策 1）符合抗规第4.1.8条规定；2）针对山区建筑的震害情况，还应符合抗规第3.3.5条规定。（2）场地土质相关的不利
8、地段 1）平面分布不均匀土层 一个场地内，沿水平方向土层类别发生变化时，一幢建筑物不宜跨在两类不同土层上，否则将会危及该建筑物的安全。无法避开时，除考虑不同土层差异运动的影响外，还应采用局部深基础，使整个建筑物的基础落在同一层上。,3.1 选址问题,3.1.3 工程选址 3.慎重对待不利地段 2）液化土与软弱土 当建筑地基内存在可液化的土层时，对于高层建筑，应采取人工地基，或采取完全消除土层液化性的措施。当采取砖基础时，桩身设计还应考虑水平地震力和地基土下层水平错位所带来的不利影响。设计对策 符合抗规第3.3.4条,3.2 建筑平、立面布置,3.2.1 建筑平面形状 建筑的平、立面布置宜规则、
9、对称，质量和刚度变化均匀，避免楼层错层。对称的结构容易估计其地震时的反应，容易采取构造措施和进行细部处理。“规则”包含了对建筑的平、立面外形尺寸，抗侧力构件布置、质量分布，直至强度分布等诸多因素的综合要求。规则对高层建筑尤为重要。地震区的高层建筑，平面以方形、矩形、圆形为好；正六边形、正八边形、椭圆形、扇形也可以。,3.2 建筑平、立面布置,3.2.1 建筑平面形状 事实上，由于城市规划、建筑艺术和使用功能等多方面的要求，建筑不可能都设计成方形或者圆形。高层规程对地震区高层建筑的平面形状作了明确规定，如下图，并提出对这些平面的凹角处，应采取加强措施。抗规规定：建筑设计应符合抗震概念设计的要求，
10、不应采用严重不规则的设计方案。,3.2 建筑平、立面布置,3.2.1 建筑平面形状,表3-4 平面尺寸及突出部位尺寸的比值限值,建筑平面造型,3.2 建筑平、立面布置,3.2.2 建筑立面,我国高层规程规定：建筑的竖向体形宜规则、均匀，避免有过大的外挑和内收。,良好的建筑立面,不利的建筑立面造型,3.2 建筑平、立面布置,3.2.2 建筑立面 如下图所示建筑造型属于平面不规则，竖向严重不规则，远远超出了GB50011-2010和JGJ3-2010所允许的范围。,当H/H0.2时,B1/B0.75;当上部外挑时,B/B10.9且a4m。,结构竖向收进和外挑示意图,3.2 建筑平、立面布置,3.2
11、.3 不规则类型 1、平面不规则,25,3.2 建筑平、立面布置,3.2.3 不规则类型 2、竖向不规则,3.2 建筑平、立面布置,3.2.4 典型案例一、1972年2月23日南美洲的马那瓜地震 马那瓜有相距不远的两幢高层建筑，一幢为十五层高的中央银行大厦，另一幢为18层高的美洲银行大厦。当地地震烈度估计为8度。一幢破坏严重，震后拆除；另一幢轻微损坏，稍加修理便恢复使用。二、北京的中央电视台台址“大裤衩”,马那瓜中央银行大厦,马那瓜美洲银行大厦,震后拆除了银行大厦,中央电视台新台址“大裤衩”,有热心市民给建委打电话说“快来管管吧，国贸这儿有2个楼修歪了 都快倒啦”,3.2 建筑平、立面布置,3
12、.2.5 房屋的高度 一般而言，房屋愈高，所受到的地震力和倾覆力矩愈大，破坏的可能性也愈大。抗震规范和高层规程，对各种结构体系适用范围内建筑物的最大高度均作出了规定，超出该规定的，要进行专门研究。（课本表3-5）,3.2 建筑平、立面布置,3.2.5 房屋的高度,表3-5 现浇钢筋混凝土房屋适用的最大高度（m）,3.2 建筑平、立面布置,3.2.6 房屋的高宽比 建筑物的高宽比例，比起其绝对高度来说更为重要。因为建筑物的高宽比越大，即建筑越瘦高，地震作用下的侧移就越大，地震引起的倾覆作用也就越严重。,对房屋高宽比的要求是按结构体系和地震烈度区分的。高层建筑结构高宽比的规定，是对结构整体刚度、抗
13、倾覆能力、承载能力以及经济合理性的宏观控制指标。实际上当满足高规对侧向位移、结构稳定、抗倾覆能力、承载能力等性能的规定时，高宽比的规定可不作为一个必须满足的条件，也不作为判断结构规则与否及超限高层建筑抗震专项审查的一个指标。,3.2 建筑平、立面布置,3.2.6 房屋的高宽比计算：高层建筑的高宽比为房屋的高度H与建筑平面宽度B之比。房屋的高度H，对不带裙房的塔楼，即为地面以上高度（不计局部突出屋面的电梯机房、水箱、构架等）；对带有裙房的高层建筑，当裙房的面积和刚度超过其上部塔楼的面积和刚度的2.5和2.0倍时，可取裙房以上部分的高度作为计算高宽比时房屋的高度H。房屋的平面宽度B，一般矩形平面按
14、所考虑方向的最小投影宽度计算高宽比，对突出建筑物平面很小的局部构件（如楼梯间、电梯间等），一般不作为建筑物计算宽度。,3.2 建筑平、立面布置,3.2.7 防震缝 合理设置防震缝，可以将体型复杂的建筑物划分为“规则”的建筑物，从而可降低抗震设计的难度及提高抗震设计的可靠度。,3.2 建筑平、立面布置,3.2.7 防震缝 遇到下列情况，应设置防震缝，将整个建筑划分成若干个简单的独立单元。平面形状、局部尺寸或者立面形状不符合规范的有关规定，而又未在计算和构造上采取相应措施时；房屋长度超过规定的伸缩缝最大间距，又无条件采取特殊措施而必须设置伸缩缝时；地基土质不均匀，房屋各部分的预计沉降量相差过大，必
15、须设置沉降缝时；房屋各部分的质量或结构抗侧移刚度大小悬殊时。,3.2 建筑平、立面布置,3.2.7 防震缝 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。当设置伸缩缝和沉降缝时，其宽度应符合防震缝的要求。,3.2 建筑平、立面布置,3.2.7 防震缝 抗规中最小缝宽的要求：（1）框架结构：房屋高度H15m时，最小缝宽=100mm房屋高度H15m后：6度 H+5mb+20mm 7度 H+4mb+20mm 8度 H+3mb+20mm 9度 H+2mb+20mm,（2）框架-抗震墙结构：不小于（1）中规定数值的70%，且100mm；（3）抗震墙结构：不小于（1）中规定数值的50%，且100mm；,
