1、建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)教材：建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)及案例 本書(shū)提出了結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的概念、原則和思路，并介紹相關(guān)案例?！案拍睢辈糠终f(shuō)明結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的地位和作用、基本思路、基本做法以及設(shè)計(jì)中常用到的結(jié)構(gòu)概念?！霸瓌t”部分說(shuō)明結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)認(rèn)識(shí)、基本要領(lǐng)和基本方法?！鞍咐辈糠謩t通過(guò)介紹國(guó)內(nèi)外一些著名建筑結(jié)構(gòu)工程和著名結(jié)構(gòu)工程師所做的結(jié)構(gòu)方案和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，探討他們?cè)鯓訉⒁恍┙Y(jié)構(gòu)概念運(yùn)用到設(shè)計(jì)中。適用于對(duì)當(dāng)前建筑工程專業(yè)學(xué)生缺乏工程意識(shí)以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員做方案能力不強(qiáng)的現(xiàn)象而寫(xiě)作的。 參考書(shū)：建筑結(jié)構(gòu)概念體系與估算作者：羅福午 清華大學(xué)出版社，1991 該書(shū)為建筑學(xué)專業(yè)建筑結(jié)構(gòu)課程的教材，從結(jié)構(gòu)的概念、體系和

2、估算幾個(gè)方面進(jìn)行闡述。對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也不失為一本好的教材。結(jié)構(gòu)概念和體系 林同炎，S.D.思多臺(tái)斯伯利，中國(guó)建筑工業(yè)出版社， 該書(shū)為結(jié)構(gòu)工程師提供了廣泛而又有獨(dú)特見(jiàn)解的結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)和設(shè)計(jì)實(shí)例。著重介紹用整體概念來(lái)規(guī)劃結(jié)構(gòu)總體方案的方法，以及結(jié)構(gòu)總體系和各分體系間的相互力學(xué)關(guān)系和簡(jiǎn)化近似設(shè)計(jì)方法。為結(jié)構(gòu)工程師和建筑師在設(shè)計(jì)中創(chuàng)造性地相互配合，設(shè)計(jì)出令人滿意的建筑奠定基礎(chǔ)。 概念設(shè)計(jì)是展現(xiàn)先進(jìn)設(shè)計(jì)思想的關(guān)鍵，一個(gè)結(jié)構(gòu)工程師的主要任務(wù)就是在特定的建筑空間中用整體的概念來(lái)完成結(jié)構(gòu)總體方案的設(shè)計(jì)，并能有意識(shí)地處理構(gòu)件與結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系。 一般認(rèn)為，概念設(shè)計(jì)做得好的結(jié)構(gòu)工程師，隨著他的不懈追求，

3、其結(jié)構(gòu)概念將隨他的年齡與實(shí)踐的增長(zhǎng)而越來(lái)越豐富，設(shè)計(jì)成果也越來(lái)越創(chuàng)新、完善。 但隨著社會(huì)分工的細(xì)化，大部分結(jié)構(gòu)工程師只會(huì)依賴規(guī)范、設(shè)計(jì)手冊(cè)、計(jì)算機(jī)程序做習(xí)慣性傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，缺乏創(chuàng)新，更不愿（不敢）創(chuàng)新，有的甚至拒絕對(duì)新技術(shù)、新工藝的采納（害怕承擔(dān)創(chuàng)新的責(zé)任）。 大部分工程師在計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)全面應(yīng)用的今天，對(duì)計(jì)算機(jī)結(jié)果明顯不合理、甚至錯(cuò)誤則不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)；隨著年齡的增長(zhǎng)，導(dǎo)致他們?cè)诖髮W(xué)學(xué)的那些孤立的概念都被逐漸忘卻，更談不上設(shè)計(jì)成果的不斷創(chuàng)新。 強(qiáng)調(diào)概念設(shè)計(jì)的重要性 （）現(xiàn)行的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論與計(jì)算方法存在許多缺陷或不可計(jì)算性，如混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，內(nèi)力計(jì)算是基于彈性理論的計(jì)算方法，而截面設(shè)計(jì)卻是基于塑性

4、理論的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，這一矛盾使計(jì)算結(jié)果與結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力狀態(tài)差之甚遠(yuǎn)，為了彌補(bǔ)這類計(jì)算理論的缺陷，或者實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)際存在的大量無(wú)法計(jì)算的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)，都需要概念設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)措施來(lái)滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的。 （）同時(shí)計(jì)算機(jī)結(jié)果的高精度特點(diǎn)，往往給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員帶來(lái)對(duì)結(jié)構(gòu)工作性能的誤解，結(jié)構(gòu)工程師只有加強(qiáng)結(jié)構(gòu)概念的培養(yǎng)，才能比較客觀、真實(shí)地理解結(jié)構(gòu)的工作性能。 （）概念設(shè)計(jì)之所以重要，還在于在方案設(shè)計(jì)階段，初步設(shè)計(jì)過(guò)程是不能借助于計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這就需要結(jié)構(gòu)工程師綜合運(yùn)用其掌握的結(jié)構(gòu)概念，選擇效果最好、造價(jià)最低的結(jié)構(gòu)方案。概念設(shè)計(jì)的思想被越來(lái)越多的結(jié)構(gòu)工程師所接受，并將在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中發(fā)揮越來(lái)越大的作用。然而現(xiàn)

5、在的高校教學(xué)中，往往只重視單獨(dú)構(gòu)件和孤立的分體系的力學(xué)概念講解。尤其在專業(yè)課教學(xué)中，單項(xiàng)計(jì)算練習(xí)居多，綜合練習(xí)偏少，并著重體現(xiàn)在考題中，使得相當(dāng)部分學(xué)生養(yǎng)成只知套用公式解題的習(xí)慣。而且近年來(lái)強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教育，比如，畢業(yè)設(shè)計(jì)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件計(jì)算、出圖。但由于計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程的屏蔽，手算過(guò)程訓(xùn)練程度的削弱，造成學(xué)生產(chǎn)生一定依賴性,結(jié)果綜合運(yùn)用能力下降，整體結(jié)構(gòu)體系概念模糊。這些對(duì)于培養(yǎng)具有創(chuàng)造力、未來(lái)的工程師是相當(dāng)不利的。 另一方面，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也提出了更高的要求。發(fā)展先進(jìn)計(jì)算理論，加強(qiáng)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，加快新型高強(qiáng)、輕質(zhì)、環(huán)保建材的研究與應(yīng)用， 使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

6、更加安全、適用、可靠、經(jīng)濟(jì)是當(dāng)務(wù)之急。其中，打破建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的墨守成規(guī)，充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)工程師的創(chuàng)新能力，是相當(dāng)必要的。這則需要工程界和教育界進(jìn)行共同的努力。推廣概念設(shè)計(jì)思想是一種有效的辦法。 第一章 概述1.1 建筑結(jié)構(gòu)及其作用 結(jié)構(gòu)：具有足夠抵抗能力的建筑空間的骨架 結(jié)構(gòu)問(wèn)題的主要表現(xiàn) （1）滿足建筑空間和功能的需求 （2）符合承載力和耐久性的需要 （3）合理利用結(jié)構(gòu)材料及其性能 （4）連接構(gòu)造和經(jīng)濟(jì)問(wèn)題 （5）要體現(xiàn)科技和工程的新發(fā)展 （6）結(jié)構(gòu)與建筑藝術(shù)要融為一體造價(jià)：占總造價(jià)30-40%工期：占總工期40-50%建筑設(shè)計(jì)方針：以前：適用、經(jīng)濟(jì)、在可能的條件下注意美觀?，F(xiàn)在設(shè)計(jì)方針：適用

7、、經(jīng)濟(jì)、美觀 1.2 結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的概念 所謂的概念設(shè)計(jì)一般指不經(jīng)數(shù)值計(jì)算，尤其在一些難以作出精確理性分析或在規(guī)范中難以規(guī)定的問(wèn)題中，依據(jù)整體結(jié)構(gòu)體系與分體系之間的力學(xué)關(guān)系、材料性能、建造技術(shù)、結(jié)構(gòu)破壞機(jī)理、震害、試驗(yàn)現(xiàn)象和工程經(jīng)驗(yàn)所獲得的基本設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)思想，從整體的角度來(lái)確定建筑結(jié)構(gòu)的總體布置和抗震細(xì)部措施的宏觀控制。運(yùn)用概念性近似估算方法，可以在建筑設(shè)計(jì)的方案階段迅速、有效地對(duì)結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行構(gòu)思、比較與選擇，易于手算。所得方案往往概念清晰、定性正確，避免后期設(shè)計(jì)階段一些不必要的繁瑣運(yùn)算，具有較好的的經(jīng)濟(jì)可靠性能。同時(shí)，也是判斷計(jì)算機(jī)內(nèi)力分析輸出數(shù)據(jù)可靠與否的主要依據(jù)。有人比喻為慧件（wi

8、seware）(相對(duì)于計(jì)算程序?yàn)椤败浖╯oftware）”和計(jì)算機(jī)為“硬件（hardware）”)。 1.3 概念設(shè)計(jì)在建設(shè)工程中的地位 我國(guó)現(xiàn)行工程建設(shè)程序如圖 對(duì)一棟建筑，設(shè)計(jì)過(guò)程為 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 方案設(shè)計(jì)階段 初步設(shè)計(jì)階段 技術(shù)設(shè)計(jì)階段 施工圖設(shè)計(jì)階段 施工圖審查階段 付諸施工過(guò)程（施工中不斷修改設(shè)計(jì)） 竣工驗(yàn)收目前，主要任務(wù)為進(jìn)行設(shè)計(jì)構(gòu)思，綜合處理規(guī)劃、建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備、施工等諸方面關(guān)系，方案論證，形成總體設(shè)計(jì)方案。這里為總的概念設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)應(yīng)貫穿整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程。處理各工種技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行各工種細(xì)部設(shè)計(jì)建筑設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 一棟建筑物好比一個(gè)人，建筑相應(yīng)于人的容貌、體型、氣質(zhì)；結(jié)構(gòu)相應(yīng)于

9、人的骨骼、耐力、壽命；水電暖等設(shè)備相應(yīng)于人的神經(jīng)、脈絡(luò)、器官。因此設(shè)計(jì)一個(gè)建筑物需要各工種的共同合作。其中，建筑與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者的合作是最基本的，也是最重要的。特提出四個(gè)合作的層次（1）首先是合作（即各人做各的設(shè)計(jì)，遇到矛盾，協(xié)商解決）最低層次的要求（2）其次是結(jié)合（即雖個(gè)人做各的設(shè)計(jì)，但都相互了解，主動(dòng)的互相補(bǔ)充）較高層次的要求（3）第三是融合（即你中有我，我中有你，融為一體，結(jié)構(gòu)自覺(jué)地考慮建筑問(wèn)題，建筑自覺(jué)地考慮結(jié)構(gòu)問(wèn)題）更高層次的要求（4）第四是統(tǒng)一（即結(jié)構(gòu)工程師就是好的建筑師，建筑師就是好的結(jié)構(gòu)工程師，兩類人才的素質(zhì)統(tǒng)一在一個(gè)人身上）最高層次的要求1.4 建筑結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)件類型1.4.1

10、基本構(gòu)件的類型主要有12種類型 （1）板 （2）梁 （3）柱 （4）框架（屬結(jié)構(gòu)單元） （5）桁架 （6）網(wǎng)架 （7）拱 （8）殼體 （9）墻 （10）索 （11）薄膜 （12）基礎(chǔ)1.4.2 各種構(gòu)件之間的區(qū)別和聯(lián)系構(gòu)件的分類剛性的基本構(gòu)件 （1）線形構(gòu)件直線形：梁、柱、框架、桁架； 曲線形：梁、拱； （2）面形構(gòu)件平面形：板、墻、框架、桁架和 平板網(wǎng)架組成的平面結(jié)構(gòu)構(gòu)件 單曲面形：拱板、拱和桁架組成 的單曲面結(jié)構(gòu)構(gòu)件 雙曲面形：各種殼體、網(wǎng)架構(gòu)成 的殼面結(jié)構(gòu)構(gòu)件非剛性（柔性）的基本構(gòu)件 （1）線形構(gòu)件直線形：拉索； 曲線形：懸索； （2）面形構(gòu)件平面形：拉膜； 單曲面形和薄膜：由拉索構(gòu)成的

11、 單曲面索構(gòu)件； 雙曲面形：充氣結(jié)構(gòu)、由金屬編 織物構(gòu)成的雙曲面拉索構(gòu)件；各種線形構(gòu)件及其所構(gòu)成結(jié)構(gòu)單元見(jiàn)表各種剛性和非剛性基本構(gòu)件和基本結(jié)構(gòu)單元見(jiàn)表以樓蓋基本結(jié)構(gòu)單元為例，表1-4給出了其受荷情況。1.5 建筑結(jié)構(gòu)的幾個(gè)基本概念1.5.1 荷載和作用分類：幾點(diǎn)說(shuō)明：（1）對(duì)建筑結(jié)構(gòu)，需特別注意溫度和地基不均勻沉降或差異沉降，因?yàn)橛?jì)算中沒(méi)有考慮（2）靜荷載和動(dòng)荷載： 大部分荷載為靜荷載，只有個(gè)別荷載可看作動(dòng)荷載，如沖擊荷載、吊車(chē)荷載、地震作用等。 動(dòng)荷載是指荷載施加的較快，而快慢是相對(duì)于結(jié)構(gòu)自振周期而言，如在1s內(nèi)荷載從0增加到其最大值，對(duì)自振周期為0.1s的結(jié)構(gòu)，這種加荷速度可看作靜荷載，而

12、對(duì)自振周期為5s的結(jié)構(gòu)，則可看作動(dòng)荷載。如風(fēng)荷載，對(duì)低層和多層建筑，為靜荷載，而對(duì)高層建筑或其他柔性結(jié)構(gòu)（塔桅），則為動(dòng)荷載。（3）荷載和作用效應(yīng)的不利組合1.5.2 結(jié)構(gòu)失效、材料性能和結(jié)構(gòu)受力（1）結(jié)構(gòu)失效的類型 破壞（指材料達(dá)到強(qiáng)度，使結(jié)構(gòu)喪失承載力）、失穩(wěn)（構(gòu)件壓屈）、變形過(guò)大（含裂縫過(guò)寬）、耐久性喪失、傾覆和滑移（2）材料性能 特別是材料的物理力學(xué)性能和其他指標(biāo)，以及各種材料之間性能的差別（鋼、砼、砌體、木材等） 常用的材料指標(biāo)：極限（屈服）應(yīng)力和應(yīng)變、彈性模量、波松比、延性、線膨脹系數(shù)、耐火性、耐久性、冷彎性等（3）結(jié)構(gòu)受力 主要掌握各類構(gòu)件在不同荷載下的受力性能、破壞機(jī)理、破壞模

13、式等1.5.4 結(jié)構(gòu)的三個(gè)基本分體系 水平體系、豎向體系和基礎(chǔ)體系1.5.5 關(guān)于地基的基本概念 設(shè)計(jì)工作涉及持力層的選擇、地基承載力確定、基礎(chǔ)形式、軟弱地基的處理等，使設(shè)計(jì)中較難的部分。（1）地基土的特性 壓縮性大、強(qiáng)度低（抗剪強(qiáng)度）、透水性大（2）土的物理指標(biāo) 天然容重（重度）：1620kN/m3 含水率=水重/固體顆粒重=060% （沙土040%，粘土2060%） 孔隙比=孔隙體積/固體體積=0.51.2 (沙土0.6，粘性土1時(shí)為良好地基） 無(wú)粘性土分為密實(shí)、中密、稍密和松散，共4類 粘性土根據(jù)含水率的不同，其性能差別很大（3）常見(jiàn)的不良地基 1）軟土：指抗剪強(qiáng)度低、壓縮性高、滲透性小

14、的淤泥和淤泥質(zhì)土，尚未壓實(shí)固結(jié)的吹、沖填土，松散砂土等。參考性能指標(biāo) 天然含水率3080%，甚至更高；孔隙比12； 壓縮系數(shù)0.51.5；液性指數(shù)0.751.0；剪切強(qiáng)度20kPa。2）雜填土3）河岸河溝附近場(chǎng)地，山坡或山腳下場(chǎng)地4）斷層或巖層節(jié)理發(fā)育場(chǎng)地不良地基需進(jìn)行地基處理（4）地基的變形特征 指沉降量、沉降差、傾斜等，都應(yīng)滿足規(guī)范的要求。地基的變形是逐漸完成的，一般多層建筑在施工期間完成的沉降量，沙土為80%，低、中、高壓縮性土分別完成5080%，2050%，520%；粘性土完成沉降需幾年或幾十年。（5）地下水 對(duì)工程的影響：基礎(chǔ)埋深、施工排水、地下水位升降（地基沉降）、地下室防水、水質(zhì)

15、侵蝕性、空心結(jié)構(gòu)物浮起等。巖層在地應(yīng)力作用下形成斷裂構(gòu)造，但未發(fā)生相對(duì)位移時(shí)稱為節(jié)理。若巖層節(jié)理的密度較大，稱為節(jié)理發(fā)育，此時(shí)，巖體被節(jié)理切割成碎塊，破壞了巖層的整體性。1.5.6 梁、板設(shè)計(jì)中的幾個(gè)基本概念（1）常用的截面為矩形和T形，更合理的截面為工形和箱形，一般認(rèn)為，剪力主要由腹板承受，彎矩主要由翼緣承受。（2）單跨簡(jiǎn)支梁合理的形式為兩端伸臂梁，外伸的合理長(zhǎng)度為0.21L至0.225L，此時(shí)最大正負(fù)彎矩和撓度均比單跨簡(jiǎn)支梁小得多。（3）對(duì)截面有較大轉(zhuǎn)動(dòng)能力的等截面連續(xù)梁，以及最短跨不小于最長(zhǎng)跨2/3的不等跨連續(xù)梁，可按下述方法計(jì)算彎矩： 1）在各跨上作簡(jiǎn)支梁的彎矩圖； 2）假定各支座截面

16、處的負(fù)彎矩； 取值參考：每端第二支座 M=0.11q(l1+l2)/22 每端第三支座 M=0.08q(l1+l2)/22 3）將各支座處負(fù)彎矩值連成直線，就可求得連續(xù)梁的彎矩。 （4）在樓蓋結(jié)構(gòu)中，常采用雙向或三向交叉梁系，它分為正放正交、斜放正交、三向斜交等，正放正交適用于方形樓面。雙向板-1雙向板-2（6）單向板和雙向板 1）判別：支承條件、板面形狀、板邊尺寸等 2）需特別注意：對(duì)四角支承板，其受力和剛度比四邊支承板更為不利，且其主要受力方向?yàn)殚L(zhǎng)邊，支承點(diǎn)附近板帶承受的彎矩大于跨中板帶承受的彎矩，與四邊支承板剛好相反。1.5.7 梁、拱和索梁：部分受拉、部分受壓，應(yīng)力分布不均勻，不能充分

17、利用材料的強(qiáng)度。 對(duì)梁施加一偏心壓力，可使梁各截面處于受壓或壓彎狀態(tài)，從而提高梁的承載力形成拱 同樣，對(duì)梁施加一偏心拉力，也能使梁各截面處于受拉或拉彎狀態(tài)，形成拉桿，其極端情況為“索”拱：適宜采用抗壓性能好的材料（磚、砼） 設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是合理選擇拱的外形（合理拱軸）、確定承受推力的結(jié)構(gòu)措施。 拱的推力通常采取以下措施 （1）拉桿；（2）基礎(chǔ)；（3）由側(cè)面結(jié)構(gòu)物承受；（4）由側(cè)面水平構(gòu)件承受（水平屋蓋） 防止拱平面外失穩(wěn)，需設(shè)置側(cè)向支撐 索：適宜采用抗拉性能好的材料（鋼索、鋼纜） 索僅承受拉力，在房屋建筑中用作屋面結(jié)構(gòu)，由索網(wǎng)、邊緣構(gòu)件和支承構(gòu)件三部分組成。索網(wǎng)有單曲面、雙曲面和交叉曲面。 結(jié)構(gòu)設(shè)

18、計(jì)關(guān)鍵為索網(wǎng)的選取和支承處理，支承采用以下措施：（1）用斜向牽索；（2）用封閉的圓形或馬鞍形環(huán)梁和相應(yīng)支柱；（3）用對(duì)應(yīng)的斜撐體系。1.5.8 框架 一般情況，梁柱節(jié)點(diǎn)為剛接，有時(shí)也可做成鉸接。（1）框架柱為壓彎（剪）構(gòu)件，梁為彎剪構(gòu)件；在多層建筑中，當(dāng)跨度較大時(shí)，梁的截面往往大于柱截面，頂層柱因壓力小而處于受力不利狀態(tài)。而高層建筑中，柱是主要抗側(cè)力構(gòu)件，柱截面往往大于梁截面 ，底層柱因承受的彎矩大而處于受力不利狀態(tài)。（2）必須考慮豎向荷載和水平荷載的不利組合。由于水平荷載的方向不同，梁、柱端組合后的內(nèi)力可能會(huì)發(fā)生較大變化，梁端可能會(huì)出現(xiàn)正彎矩。（3）設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)做到“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”，對(duì)

19、R.C.框架，應(yīng)做到“強(qiáng)剪弱彎”。（4）在計(jì)算框架結(jié)構(gòu)的側(cè)移時(shí)，需考慮框架高寬比的影響。當(dāng)高寬比較大時(shí)，需考慮整體彎曲的影響。1.5.9 平面桁架和空間網(wǎng)架 平面桁架可看成由（工形）截面梁演變而來(lái)。即將梁截面正應(yīng)力較小的腹板挖去，形成由上下弦和斜腹桿連接的格構(gòu)式梁平面桁架。 上下弦相應(yīng)于梁的翼緣，承受彎矩引起的壓力和拉力；腹桿相應(yīng)于梁的腹板，承受剪力引起的斜拉力和斜壓力。 桁架桿件均為全截面受力，材料能得到充分的利用，適用跨度較大情況（15m36m）。 桁架特點(diǎn)：（1）結(jié)點(diǎn)為鉸結(jié)點(diǎn)；（2）荷載作用在結(jié)點(diǎn)上；（3）各桿件主要內(nèi)力為軸向力（主內(nèi)力）；（4）由于工程實(shí)際并不是理想鉸接，由此將產(chǎn)生附加

20、內(nèi)力（也稱次內(nèi)力），對(duì)次內(nèi)力應(yīng)予以特別注意。 桁架的形式對(duì)桿件內(nèi)力影響較大，選型時(shí)還應(yīng)考慮屋面防水、屋面板布置等因素。圖中拱式桁架受力最合理。 空間網(wǎng)架是平面桁架向空間的演變。既可做成將平面桁架在兩個(gè)方向上正交或斜交的網(wǎng)架，也可做成上下弦各自聯(lián)系成網(wǎng)格，腹桿在兩個(gè)方向上都起斜桿作用的網(wǎng)架。既可做成平板網(wǎng)架，也可做成折板形或殼形網(wǎng)架。 平板網(wǎng)架一般由柱支承，猶如雙向板受力。可按下圖求得網(wǎng)架上下弦內(nèi)力C（壓力）和T（拉力）。網(wǎng)架在概念設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下問(wèn)題（1）選擇合適的網(wǎng)格類型和桿件組成；（2）選擇網(wǎng)架的節(jié)點(diǎn)做法；（3）注意網(wǎng)架與支柱的連接。1.5.13 結(jié)構(gòu)受力、變形的相對(duì)性（1）結(jié)構(gòu)受力的相對(duì)

21、性 計(jì)算可得:(b=1.2a) MA=0.185qab2 PA=0.44qa2 MB=0.315qa2b PB=0.76qa2 可知兩根梁承受的荷載差別不太大。 若假設(shè)B梁的線剛度為A梁線剛度的8倍，同理可求得 MA=0.0576qa3 ；PA=0.096qa2 MB=0.552qa3 ； PB=1.104qa2 可知，92%的荷載由B梁承受。即當(dāng)兩個(gè)方向交叉梁的線剛度之比為8左右時(shí)，線剛度大的梁幾乎承受全部荷載，而線剛度小的梁幾乎不承受荷載。在結(jié)構(gòu)分析時(shí)，若某構(gòu)件的線剛度比其他構(gòu)件的線剛度大得多，則可假定該構(gòu)件的線剛度為無(wú)窮大。在正交梁系中，若兩個(gè)方向梁的線剛度相近，則荷載為雙向傳遞；若線剛

22、度相差較大，則荷載沿線剛度大的方向單向傳遞。如樓蓋中的主次梁等。（2）結(jié)構(gòu)變形的相對(duì)性 主要變形和次要變形： 如計(jì)算梁的撓度和框架側(cè)移時(shí)，常略去構(gòu)件剪切變形和軸向變形的影響，只考慮彎矩引起的變形。 主體部分和從屬部分： 如當(dāng)荷載只施加在主體結(jié)構(gòu)上，可單獨(dú)取出主體結(jié)構(gòu)計(jì)算內(nèi)力，認(rèn)為從屬部分內(nèi)力為零。當(dāng)荷載只加在從屬結(jié)構(gòu)上時(shí)，可將主體部分視為從屬部分的支承，計(jì)算從屬部分的支座反力，再將支座反力施加在主體結(jié)構(gòu)上，計(jì)算內(nèi)力。1.5.14 結(jié)構(gòu)構(gòu)件的彎曲變形（1）彎曲變形圖的規(guī)律根據(jù)彎矩和曲率關(guān)系，M大的區(qū)段，變形曲線的曲率大；M為零的區(qū)段，變形曲線為直線。剛結(jié)點(diǎn)鉸結(jié)點(diǎn)反彎點(diǎn)（2）繪制彎曲變形的步驟 1

23、）先繪出構(gòu)件的彎矩示意圖；2）根據(jù)彎矩圖和上述規(guī)律作變形圖；一般先從直接受荷的構(gòu)件畫(huà)起，按順序?qū)εc其相連的構(gòu)件作圖；1.5.15 預(yù)應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)（1）預(yù)應(yīng)力的概念 預(yù)應(yīng)力的概念從1886年提出，直到1928年才用于工程實(shí)際。預(yù)應(yīng)力是在結(jié)構(gòu)受荷前，主動(dòng)地對(duì)結(jié)構(gòu)施加某種作用力，在構(gòu)件截面上得到的應(yīng)力。 由于所施加的作用力在時(shí)間、空間和數(shù)值上都可以控制和調(diào)整，實(shí)際上是對(duì)結(jié)構(gòu)的一種控制，將建筑結(jié)構(gòu)由僅是一種被動(dòng)承受各種作用的被動(dòng)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N可以用它主動(dòng)調(diào)節(jié)受力和變形的主動(dòng)結(jié)構(gòu)。（2）預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)）從材料上看，改善砼的塑性，使其成為彈性材料，無(wú)裂縫，整體性和耐久性好；）從結(jié)構(gòu)上看，提高構(gòu)件的

24、剛度，減小截面、減小變形，更重要的構(gòu)件的性能可由設(shè)計(jì)者進(jìn)行控制。）從經(jīng)濟(jì)上看，可加大跨度，降低層高，降低砼用量和自重等。（）預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的理論）彈性理論施加預(yù)應(yīng)力后能使結(jié)構(gòu)處于彈性階段；）荷載平衡理論用預(yù)應(yīng)力來(lái)平衡外荷載，可將外荷載對(duì)結(jié)構(gòu)的影響抵消；）全預(yù)應(yīng)力和部分預(yù)應(yīng)力。（）預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)范圍和分類預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力組合結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力砌體結(jié)構(gòu)。有粘結(jié)、無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力、體外預(yù)應(yīng)力。（）預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)鍵確定構(gòu)件尺寸，主要是梁（板）高度（厚度）；布置預(yù)應(yīng)力鋼筋在縱橫向的位置及施加預(yù)應(yīng)力的大小；關(guān)鍵截面的應(yīng)力狀態(tài)和長(zhǎng)期性能；1.5.16 結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì) 幾十年來(lái) ,在總結(jié)地震災(zāi)害經(jīng)驗(yàn)中發(fā)

25、現(xiàn) ,對(duì)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō) ,“概念設(shè)計(jì)”比“計(jì)算設(shè)計(jì)”更為重要。 抗震結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的重要性還在于不確定性因素太多，如未來(lái)地震的強(qiáng)度、性質(zhì)，地震時(shí)場(chǎng)地條件對(duì)結(jié)構(gòu)影響，各種材料在振動(dòng)過(guò)程中的性質(zhì)等。 我國(guó)現(xiàn)行抗震規(guī)范有關(guān)概念設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容如下：（1）選擇對(duì)建筑抗震有利的場(chǎng)地 ,宜避開(kāi)對(duì)建筑抗震不利的地段 ,不應(yīng)在危險(xiǎn)地段建造甲、乙、丙類建筑。對(duì)于不利地段 ,結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)提出避開(kāi)要求 ,當(dāng)無(wú)法避開(kāi)時(shí) ,應(yīng)采取有效措施 ,這就考慮了地震因場(chǎng)地條件間接引起結(jié)構(gòu)破壞的原因 ,諸如地基土的不均勻沉陷、地震引起的地表錯(cuò)動(dòng)與地裂。 （2）建筑的平立面布置應(yīng)符合概念設(shè)計(jì)的要求,不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的方案。不規(guī)則的建

26、筑,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要進(jìn)行水平地震作用計(jì)算和內(nèi)力調(diào)整,并應(yīng)對(duì)薄弱部位采取有效的抗震構(gòu)造措施。（）結(jié)構(gòu)材料選擇與結(jié)構(gòu)體系的確定應(yīng)符合抗震結(jié)構(gòu)的要求。采用哪一種結(jié)構(gòu)材料,什么樣的結(jié)構(gòu)體系,經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件比較綜合確定。同時(shí)力求結(jié)構(gòu)的延性好,盡量降低房屋重心,充分發(fā)揮材料的強(qiáng)度,并提出了結(jié)構(gòu)兩個(gè)主軸方向的動(dòng)力特性(周期和振型)相近的抗震概念。（）盡可能設(shè)置多道抗震防線。地震有一定的持續(xù)時(shí)間,而且可能多次往復(fù)作用,根據(jù)地震后倒塌的建筑物的分析,最后倒塌則是結(jié)構(gòu)因破壞而喪失了承受重力荷載的能力。適當(dāng)處理構(gòu)件的強(qiáng)弱關(guān)系,使其形成多道防線,是增加結(jié)構(gòu)抗震能力的重要措施。如框架結(jié)構(gòu),框架就成為唯一的抗側(cè)力構(gòu)件,若采

27、用“強(qiáng)柱弱梁”型延性框架,梁的屈服先于柱的屈服,可以利用梁的變形消耗地震能量,使框架柱退居到第二道防線的位置。 （）具有合理的剛度和承載力分布以及與之匹配的延性。提高結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度,往往是以提高工程造價(jià)及降低結(jié)構(gòu)延性指標(biāo)為代價(jià)的。要使建筑物具有很強(qiáng)的抗倒塌能力,最理想的是使結(jié)構(gòu)中的所有構(gòu)件都具有較高的延性,然而實(shí)際工程中很難做到。有選擇地提高結(jié)構(gòu)中的重要構(gòu)件以及關(guān)鍵桿件的延性是比較經(jīng)濟(jì)有效的辦法。例如上剛下柔的框支墻結(jié)構(gòu),應(yīng)重點(diǎn)提高轉(zhuǎn)換層以下的各層的構(gòu)件延性。對(duì)于框架和框架筒體,應(yīng)優(yōu)先提高柱的延性。另一種提高結(jié)構(gòu)延性的辦法是控制構(gòu)件的破壞形態(tài),減小受壓構(gòu)件的軸壓比,提高柱的延性。（）確保結(jié)構(gòu)的

28、整體性。各構(gòu)件之間的連接必須可靠: 1)構(gòu)件節(jié)點(diǎn)的承載力不應(yīng)低于其連接構(gòu)件的承載力,當(dāng)構(gòu)件屈服、剛度退化時(shí),節(jié)點(diǎn)應(yīng)保持承載力和剛度不變。 2)予埋件的錨固承載力不應(yīng)低于連接件的承載力。 3)裝配式的連接應(yīng)保證結(jié)構(gòu)的整體性,各抗側(cè)力構(gòu)件必須有可靠的措施以確?？臻g協(xié)同工作。 4)結(jié)構(gòu)應(yīng)具有連續(xù)性,注重施工質(zhì)量,避免施工不當(dāng)使結(jié)構(gòu)的連續(xù)性遭到削弱甚至破壞。 （）對(duì)設(shè)計(jì)中常出現(xiàn)的問(wèn)題做出了具體規(guī)定。 1)體形復(fù)雜的建筑不一概提倡設(shè)防震縫。 2)對(duì)規(guī)則結(jié)構(gòu)與不規(guī)則結(jié)構(gòu)做出了定量的劃分。并用強(qiáng)制性條文對(duì)建筑師的建筑設(shè)計(jì)方案提出了限制。如第3.4.1條規(guī)定,“建筑設(shè)計(jì)應(yīng)符合抗震概念設(shè)計(jì)的要求,不應(yīng)采用嚴(yán)重不

29、規(guī)則的方案”。 3)予應(yīng)力砼的抗側(cè)力構(gòu)件,應(yīng)配有足夠的非予應(yīng)力鋼筋。 4)非結(jié)構(gòu)構(gòu)件與其結(jié)構(gòu)主體的連接,應(yīng)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì),如幕墻、附屬機(jī)械、電氣設(shè)備系統(tǒng)支座和連接等需符合地震時(shí)對(duì)使用功能的要求。 5)投資方愿意通過(guò)增加投資來(lái)提高安全要求的抗震建筑,采用隔震和消能減震設(shè)計(jì)。6)結(jié)構(gòu)材料的選用應(yīng)減少材料的脆性,優(yōu)先采用延性、韌性和可焊性較好的鋼筋和規(guī)定強(qiáng)度等級(jí)范圍內(nèi)的混凝土。 抗震規(guī)范:結(jié)構(gòu)規(guī)則性和抗震概念設(shè)計(jì)（一）建筑方案和結(jié)構(gòu)布置的要求 根據(jù)近幾年的震害經(jīng)驗(yàn)，新增房屋建筑設(shè)計(jì)不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則設(shè)計(jì)方案的嚴(yán)格要求。列入對(duì)高層砼框架結(jié)構(gòu)及帶轉(zhuǎn)換層、加強(qiáng)層、錯(cuò)層和連體等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)布置強(qiáng)制性要求。明

30、顯提高對(duì)底部框架磚房和單層空曠房屋大廳的結(jié)構(gòu)布置要求。 強(qiáng)制性條文: 3.4.1建筑方案， 3.5.2 結(jié)構(gòu)體系， 3.7.1 非結(jié)構(gòu)抗震； 7.1.8 底框結(jié)構(gòu)布置，10.1.3 空曠大廳選型。 相關(guān)條文：3.4.2、3.4.3、3.4.4、3.5.1、3.5.3、3.7.2、13.3.3 JGJ3：6.1.6高層框架布置，10.1.2, 10.3.3, 10.5.2, 10.5.5復(fù)雜結(jié)構(gòu)。 1、 結(jié)構(gòu)的規(guī)則性 “規(guī)則”包含了對(duì)建筑平立面外形尺寸、抗側(cè)力構(gòu)件布置、質(zhì)量分布、承載力分布等諸因素的綜合要求。 建筑結(jié)構(gòu)的平、立面是否規(guī)則，對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震性能具有重要的影響，需要求建筑師和工程師共同協(xié)

31、調(diào)解決。 2001規(guī)范3.4.1條對(duì)建筑師提出明確要求： （1）建筑設(shè)計(jì)應(yīng)符合抗震概念設(shè)計(jì)要求， （2）不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的設(shè)計(jì)方案。2、不規(guī)則的類型 按第3.4.2條，不規(guī)則的類型有 （1）平面不規(guī)則：沿兩個(gè)主軸方向布置不勻稱，如扭轉(zhuǎn)不規(guī)則；凹凸不規(guī)則；開(kāi)洞過(guò)大、錯(cuò)層不規(guī)則；抗側(cè)力構(gòu)件斜交等。 （2）豎向不規(guī)則：沿豎向布置有突變，如側(cè)向剛度突變，幾何尺寸突變；豎向構(gòu)件不連續(xù)；相鄰樓層承載力突變；相鄰樓層質(zhì)量突變等。3、三種不規(guī)則程度的劃分“規(guī)則”的界定隨結(jié)構(gòu)類型不同而異，新規(guī)范提出了三種不規(guī)則性的程度：不規(guī)則，超過(guò)(3.4.2)一項(xiàng)及以上的規(guī)則指標(biāo)；特別不規(guī)則，多項(xiàng)不規(guī)則指標(biāo)均超過(guò)(3.4.

32、2)規(guī)定值或某項(xiàng)超過(guò)甚多，具有較明顯的抗震薄弱部位，可能引起不良后果；嚴(yán)重不規(guī)則，體型復(fù)雜，某項(xiàng)不規(guī)則指標(biāo)大大超過(guò)(3.4.3)上限值或多項(xiàng)不規(guī)則指標(biāo)超過(guò)(3.4.3)上限值，具有嚴(yán)重的抗震薄弱環(huán)節(jié)，將會(huì)導(dǎo)致地震破壞的嚴(yán)重后果者。 （二）抗震結(jié)構(gòu)體系 抗震結(jié)構(gòu)體系是抗震設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的最關(guān)鍵問(wèn)題，結(jié)構(gòu)方案選取是否合理，對(duì)安全和經(jīng)濟(jì)起決定性的作用。要在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)條件綜合決策中運(yùn)用抗震概念設(shè)計(jì)： 1、地震動(dòng)的不確定性和結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的復(fù)雜性， 結(jié)構(gòu)要符合“簡(jiǎn)單”要求； 2、建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)具有多道抗震防線； 3、建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)避免豎向強(qiáng)度與剛度突變； 4、結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具有整體性、良好的吸能能力； 5、各類結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)

33、具有良好的延性； 6、注意非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的性能和對(duì)主體結(jié)構(gòu)的影響 （三）抗震概念設(shè)計(jì) 概念設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：（1）應(yīng)特別重視建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性（包括平面規(guī)則性和豎向規(guī)則性）；（2）合理選擇建筑結(jié)構(gòu)體系（包括：a明確的計(jì)算簡(jiǎn)圖和合理的地震作用傳遞途徑；b避免因部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞而導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)喪失承受重力、風(fēng)載和地震作用的能力；c結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具備必要的承載能力和良好的變形能力，從而形成良好的耗能能力）；（3）采取必要的抗震措施提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延性。單跨框架?chē)?yán)重破壞帶構(gòu)造柱磚房未倒唐山地震中未倒的四層磚房（較規(guī)則） 高層規(guī)程有關(guān)概念設(shè)計(jì)：主要震害經(jīng)驗(yàn) 從震害中吸收教訓(xùn)，改進(jìn)高層建筑結(jié)構(gòu)，是非常重要的：一、197

34、6年唐山地震 7.9級(jí)，唐山市市區(qū)烈度達(dá)10度，天津?yàn)?度，北京為6度強(qiáng)。震后調(diào)查了35幢高層建筑的震害，對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)有很重要的參考價(jià)值。1、不宜采用純框架結(jié)構(gòu)，應(yīng)優(yōu)先考慮設(shè)有剪力墻的結(jié)構(gòu)?？蚣芰褐孛嫘?，配筋較弱，承載力低，地震中容易破壞；框架剛度小，側(cè)移大，填充墻和裝飾在地震中損壞。京、津、唐地區(qū)框架填充墻多為砌體，地震中普遍損壞，輕則開(kāi)裂，重則倒塌，修復(fù)困難，修復(fù)費(fèi)用高。2、注意防震縫的設(shè)計(jì)，留有足夠的寬度。除北京飯店（縫寬600mm）外，幾乎是有縫必碰，有碰必壞。輕者面磚，女兒墻碰壞；重者框架碰撞。縫凈寬達(dá)150mm的天津友誼賓館（8層框架）和北京民航大樓（9層框架）也難以避

35、免碰撞。3、平面形狀或剛度不對(duì)稱，會(huì)使建筑產(chǎn)生顯著扭轉(zhuǎn)，震害嚴(yán)重。如天津人民印刷廠采用L形平面，樓梯間偏置，地震時(shí)由于扭轉(zhuǎn)而使幾根角柱破壞。4、凸出屋面的塔樓受高振型影響，產(chǎn)生顯著的鞭梢效應(yīng)，破壞嚴(yán)重。天津南開(kāi)主樓上面3層框架塔樓主震中已嚴(yán)重破壞，余震中全部倒塌。北京地區(qū)采用混合結(jié)構(gòu)的屋面小樓電梯間也大量損壞。5、樓電梯間破壞一般都較重。樓電梯間無(wú)樓板，墻體一邊有樓板，另一邊沒(méi)樓板，受力十分不利。許多混合結(jié)構(gòu)的樓梯間開(kāi)裂、倒塌。鋼筋砼井筒，在樓板處出現(xiàn)水平裂縫。6、高層部分與低層部分之間的連接構(gòu)造不合理，造成嚴(yán)重震害。如天津友誼賓館低層餐廳的屋面梁通過(guò)牛腿搭在主樓框架柱上，因兩部分振動(dòng)不一致而

36、使牛腿壓壞、拉斷。7、框架柱截面小，箍筋不足，柱的延性與抗剪能力不夠而發(fā)生剪切破壞或柱頭壓碎。8、沿豎向樓層質(zhì)量與剛度變化太大，產(chǎn)生變形集中而破壞。天津堿廠14層框架，在6層、11層層間變形集中，地震中首先在11層中柱破壞，以后6層以上全部倒塌。二、1977年羅馬尼亞地震 震級(jí)7.2，布加勒斯特烈度為8.5度，33座高層框架倒塌，1座11層剪力墻結(jié)構(gòu)倒塌。主要震害特征為：1、體型復(fù)雜、柱子剛度相差太大的舊式高層框架破壞非常嚴(yán)重，在33幢倒塌的框架中占了31幢。2、框架層高、開(kāi)間大，剛度太小，變形太大，使震害很容易發(fā)生。尤其在學(xué)校、博物館等要求大空間的公共建筑中，框架破壞十分明顯。3、剪力墻結(jié)構(gòu)

37、空間整體性好，震害較少。剪力墻住宅大部分為11層，有些高達(dá)20層，地震中大部分完好，少量產(chǎn)生一些裂縫，僅一幢倒塌，是由于整體傾覆。4、底層框支，上層剪力墻或磚混的柔性底層結(jié)構(gòu)，破壞嚴(yán)重。由于上層剛度大，下層過(guò)分柔性，變形集中于底層，使底層柱腳或柱頂破壞。5、無(wú)梁樓蓋結(jié)構(gòu)若不設(shè)剪力墻，則抗側(cè)剛度太低，容易破壞。一座4層的無(wú)梁樓蓋建筑，柱截面尺寸為700mm700mm，地震中完全倒塌。三、1985年墨西哥地震 震級(jí)8.1 。這次地震持時(shí)較長(zhǎng)（180s），Tg也長(zhǎng)（2-2.5s），10-15層的砼結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破壞：1、場(chǎng)地覆蓋層過(guò)厚，特征周期長(zhǎng)，對(duì)剛度較小的框架結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴(yán)重的震害。場(chǎng)地特征周期2s以上，

38、對(duì)周期1-2s的建筑影響極大。2、地基的穩(wěn)定性問(wèn)題需特別注意。由于沙土液化及地基承載力不足，建筑產(chǎn)生的沉降差大，使構(gòu)件嚴(yán)重破壞，其中一幢傾覆。即使樁基，也由于沙土液化而下沉。3、框架結(jié)構(gòu)破壞十分嚴(yán)重，主要原因：框架柱截面小；箍筋配置不足；主筋錨固不良而撥出等。破壞特征：柱身剪切破壞和柱頭、柱腳壓彎破壞。墨西哥城框架結(jié)構(gòu)一般柱距5m7m，柱截面400400到400700，軸壓比0.7以上。個(gè)別工程甚至柱為350350，軸壓比更大。4、無(wú)梁樓蓋大量破壞，主要表現(xiàn)為柱將樓板沖切破壞，許多層樓板疊在一起。因此無(wú)梁樓蓋柱頭設(shè)置現(xiàn)澆柱帽非常重要。5、平面不規(guī)則產(chǎn)生嚴(yán)重的扭轉(zhuǎn)，部分構(gòu)件受力過(guò)大而破壞，角柱破

39、壞十分明顯。6、建筑物上部樓層因高振型振動(dòng)而產(chǎn)生過(guò)大地震力而破壞。7、伸縮縫、沉降縫寬度過(guò)小，碰撞破壞的很多。8、施工質(zhì)量差，砼強(qiáng)度達(dá)不到，鋼筋粘結(jié)力不足而撥出，另外，鋼筋少放、漏放，施工粗糙等也加劇了震害。四、1988年亞美尼亞地震 震級(jí)7.0，列寧納坎市烈度9度，建筑物80%破壞，其中有大量砼高層建筑，一類是全裝配框架，短邊方向有少量剪力墻；另一類是裝配式大板剪力墻。約100棟裝配式框架全部倒塌或嚴(yán)重破壞；而7棟大板住宅無(wú)一破壞，震害輕微。1、下層柔性柱，上層剪力墻或磚墻的柔性底層房屋破壞很?chē)?yán)重。2、建筑物端部設(shè)置樓梯間，樓板有大洞口，因剛度不均勻而產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)；3、外縱墻門(mén)窗洞口過(guò)大，連梁尺

40、寸太小，容易產(chǎn)生破壞；4、樓板與縱墻之間沒(méi)有可靠連接，豎向荷載傳不到縱墻上，降低縱墻的抗震能力；5、樓板與樓板之間的板縫無(wú)連接，樓板整體性差；6、墻體質(zhì)量差，混凝土和砂漿強(qiáng)度等級(jí)太低而降低了抗震性能；7、樓板鋼筋沒(méi)有伸入樓面圈梁，錨固不足；8、現(xiàn)澆混凝土框架構(gòu)件內(nèi)配筋不連續(xù)；9、框架混凝土的強(qiáng)度太低；10、框架節(jié)點(diǎn)的承載力與延性不足； 11、裝配式柱接頭上、下不對(duì)中，接頭抗剪構(gòu)造措施不足。 這次地震中，剪力墻結(jié)構(gòu)（即使是裝配式大板）的抗震性能遠(yuǎn)優(yōu)于框架結(jié)構(gòu)。大板結(jié)構(gòu)除板縫有些場(chǎng)合出現(xiàn)開(kāi)裂、滑移外，幾乎無(wú)重大損害。 五、1995年日本阪神地震 震級(jí)7.2級(jí)，屬直下型，即豎向地震加速度相當(dāng)大。大量

41、砼多層、高層建筑物受到震害：1、許多砼多層框架在一層處柱子數(shù)量較少、抗震能力差，承受不了巨大的豎向地震作用而被壓碎、倒塌，波及到整座建筑物下墜。2、中間部分樓層破壞是本次地震的一個(gè)特點(diǎn)。許多8-10層框架結(jié)構(gòu)在第4、5層的部分柱子被壓壞，造成上部樓層下落，重疊在一起。其原因可能是中部樓層柱子截面尺寸、材料強(qiáng)度改變或取消了部分剪力墻，剛度或承載力突變，形成結(jié)構(gòu)薄弱層。3、80年代以前建造的砼結(jié)構(gòu)，無(wú)法抵抗10-11度地震。4、剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震能力明顯較優(yōu)，只在窗間墻處產(chǎn)生X形裂縫，未發(fā)生嚴(yán)重破壞或倒塌。5、強(qiáng)震下地基發(fā)生液化、不均勻沉陷，導(dǎo)致砼多、高層房屋發(fā)生整體傾斜甚至傾覆。 在倒塌和嚴(yán)重受害

42、的多、高層建筑中，約有55%是砼結(jié)構(gòu)。說(shuō)明在罕遇地震下，采取有效措施提高砼結(jié)構(gòu)抗倒塌能力的重要性。六、1999年臺(tái)灣集集地震 震級(jí)7.3（9.21），震中位于南投縣日月潭附近，波及臺(tái)北、臺(tái)中、南投等城市。地震中，砼多、高層建筑震害嚴(yán)重：1、砼框架柱截面過(guò)小，砼強(qiáng)度低，軸壓比過(guò)大。許多建筑的底層柱壓碎，上部樓層墜落、重疊。2、柱配筋較弱，箍筋偏少，且箍筋普遍未設(shè)135彎鉤，對(duì)縱筋約束較弱，柱壓碎處縱筋幾乎都散開(kāi)?？蚣苤有圆睿拐鹉芰θ?。3、因設(shè)置窗下墻而形成大量短柱、普遍產(chǎn)生剪切型破壞。如臺(tái)北市一座10層框架結(jié)構(gòu)，形成窗間框架短柱，震后發(fā)現(xiàn)45斜向剪斷破壞。4、許多商住用框架結(jié)構(gòu)，上層采用大量

43、的實(shí)心磚填充墻，剛度很大；底層商店磚墻很少，剛度較弱。地震中由于底層變形集中而破壞。5、框架柱鋼筋的搭接長(zhǎng)度、錨固長(zhǎng)度不足，在地震中鋼筋斷開(kāi)、撥出，使柱子折斷破壞，甚至房屋倒塌。6、梁柱接頭處少配置箍筋，接點(diǎn)區(qū)破碎。7、框架柱端箍筋未加密或加密區(qū)不足，地震中柱端縱向鋼筋壓屈，核心區(qū)砼破裂。8、采用雙柱、單跨框架，因一側(cè)柱破壞而導(dǎo)致全樓倒塌，如臺(tái)中客運(yùn)站。9、由于窗下砼墻截面較高，產(chǎn)生強(qiáng)梁弱柱框架，柱破壞嚴(yán)重。10、施工質(zhì)量不良，砼強(qiáng)度低、不密實(shí)，在小截面柱內(nèi)設(shè)置塑料落水管，嚴(yán)重影響了柱承載力和變形能力。 從震害看，框架震害集中表現(xiàn)在柱的承載力和延性上，在設(shè)計(jì)和施工上應(yīng)采取加強(qiáng)措施。 上述震害表

44、明：高層結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)是十分復(fù)雜的工作，需要對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)都予以充分考慮。 結(jié)構(gòu)體系和概念設(shè)計(jì)1、結(jié)構(gòu)體系：分類：剛性結(jié)構(gòu)柔性結(jié)構(gòu) 合理選擇結(jié)構(gòu)的剛度 采用剛性結(jié)構(gòu)還是柔性結(jié)構(gòu)的問(wèn)題，歷來(lái)爭(zhēng)論較多。歷次震害表明：采用何種結(jié)構(gòu)形式，取決于所用的結(jié)構(gòu)體系和材料特性，還取決于場(chǎng)地類型，避免場(chǎng)地土和建筑物發(fā)生共振。 對(duì)砼結(jié)構(gòu)，歷次震害表明：剛度較大的結(jié)構(gòu)一般震害較輕，因砼構(gòu)件截面大、剛性大、變形能力較差，比較適宜用提高承載力、控制塑性變形的方法來(lái)提高抗震性能；相反，鋼結(jié)構(gòu)特性是截面小、延性好，適合采用柔性結(jié)構(gòu)方案。 剛、柔結(jié)構(gòu)特性的比較見(jiàn)表 結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)剛性結(jié)構(gòu)1、當(dāng)?shù)孛孢\(yùn)動(dòng)周期長(zhǎng)時(shí)，震害較小 2、結(jié)構(gòu)變形

45、小，非結(jié)構(gòu)構(gòu)件容易處理 3、安全儲(chǔ)備較大，空間整體性好 4、適合鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)1、當(dāng)?shù)孛孢\(yùn)動(dòng)周期短時(shí)，有產(chǎn)生共振的危險(xiǎn)。 2、地震力較大 3、結(jié)構(gòu)變形能力小，延性小 4、材料用量常常較多柔性結(jié)構(gòu)1、當(dāng)?shù)孛孢\(yùn)動(dòng)周期短時(shí)，震害較小 2、地震力較小 3、一般結(jié)構(gòu)自重較輕，地基易處理 4、適合鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)1、當(dāng)?shù)孛孢\(yùn)動(dòng)周期長(zhǎng)時(shí)，易發(fā)生共振的危險(xiǎn) 2、非結(jié)構(gòu)構(gòu)件要特殊處理，否則易產(chǎn)生破壞 3、容易產(chǎn)生p-效應(yīng)和傾覆 4、不容易適應(yīng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)表4.0.1 剛性結(jié)構(gòu)與柔性結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)2、強(qiáng)調(diào)概念設(shè)計(jì)原則： 1、選擇有利的場(chǎng)地，避開(kāi)不利的場(chǎng)地，采取措施保證地基的穩(wěn)定性?；鶐r有活動(dòng)性斷層和滑坡地帶屬于危

46、險(xiǎn)場(chǎng)地，不宜興建高層建筑；沖積層過(guò)厚，沙土有液化的危險(xiǎn)、濕陷性黃土等，屬于不利場(chǎng)地，要采取相應(yīng)的措施減輕震害的影響。 2、合理選擇結(jié)構(gòu)體系。對(duì)于砼結(jié)構(gòu)，一般來(lái)說(shuō)純框架抗震能力較差；框-剪結(jié)構(gòu)性能較好；剪力墻結(jié)構(gòu)和筒體結(jié)構(gòu)具有良好的空間整體性，剛度也較大，歷次地震中震害都較小。 3、平面布置力求簡(jiǎn)單、規(guī)則、對(duì)稱，避免應(yīng)力集中的凹角和狹長(zhǎng)的縮頸部位；避免在凹角和端部設(shè)置樓電梯間；避免樓電梯間偏置，以免產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)的影響（圖A）。4、豎向體型盡量避免外挑，內(nèi)收也不宜過(guò)多、過(guò)急，力求剛度均勻漸變，避免產(chǎn)生變形集中（圖A、D）。5、結(jié)構(gòu)的承載力、變形能力和剛度要均勻連續(xù)分布，適應(yīng)結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)要求。某一部分

47、過(guò)強(qiáng)、過(guò)剛會(huì)使其它樓層或部位形成相對(duì)薄弱環(huán)節(jié)。頂層、中間樓層取消部分墻柱形成大空間層后，要調(diào)整剛度并采取構(gòu)造加強(qiáng)措施。底層部分剪力墻變?yōu)榭蛑е壬蠈觿偠认魅醺鼮椴焕?，?yīng)專門(mén)考慮抗震措施（圖B、C）。 非結(jié)構(gòu)墻體（特別是磚填充墻）的不規(guī)則、不連續(xù)布置也可能引起剛度的突變。6、高層建筑突出屋面的塔樓必須具有足夠的承載力和延性，以承受鞭梢效應(yīng)影響。必要時(shí)可以采用鋼結(jié)構(gòu)或型鋼混凝土結(jié)構(gòu)。7、在設(shè)計(jì)和構(gòu)造上實(shí)現(xiàn)多道設(shè)防。如框架結(jié)構(gòu)采用強(qiáng)柱弱梁設(shè)計(jì)，梁屈服后柱仍能保持穩(wěn)定；框-剪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成連梁首先屈服，然后是墻肢，框架作為第三道防線；剪力墻結(jié)構(gòu)中連梁先屈服，通過(guò)空間整體性形成高次超靜定等。8、合理設(shè)置防

48、震縫。宜采取調(diào)整平面形狀與尺寸，加強(qiáng)構(gòu)造措施，設(shè)置后澆帶等方法盡量不設(shè)縫、少設(shè)縫。必須設(shè)縫時(shí)應(yīng)有足夠縫寬。9、節(jié)點(diǎn)的承載力應(yīng)大于構(gòu)件的承載力。從構(gòu)造上采取措施防止地震下承載力和剛度過(guò)早退化。裝配式框架和大板結(jié)構(gòu)必須加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)。10、保證結(jié)構(gòu)有足夠剛度，限制頂點(diǎn)和層間位移。小震時(shí)防止過(guò)大位移使結(jié)構(gòu)開(kāi)裂；中震時(shí)保證結(jié)構(gòu)不嚴(yán)重破壞；強(qiáng)震下結(jié)構(gòu)不倒塌。11、構(gòu)件設(shè)計(jì)應(yīng)采取有效措施防止脆性破壞，保證構(gòu)件有足夠的延性。脆性破壞指剪切、錨固和壓碎等突然而無(wú)事先警告的破壞形式。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證抗剪承載力大于抗彎承載力，按“強(qiáng)剪弱彎”的方針進(jìn)行配筋。為提高構(gòu)件的抗剪和抗壓能力，加強(qiáng)約束箍筋是有效措施。12、保證地基基

49、礎(chǔ)的承載力、剛度和有足夠的抗滑移、抗轉(zhuǎn)動(dòng)能力，使整個(gè)高層建筑成為一個(gè)穩(wěn)定的體系，防止產(chǎn)生過(guò)大差異沉降和傾覆。13、減輕結(jié)構(gòu)自重，最大限度的降低地震作用。 平面布局的調(diào)整例 在方案階段應(yīng)密切與建筑專業(yè)配合，適當(dāng)調(diào)整平面，也能在滿足功能和建筑藝術(shù)的前提下，使結(jié)構(gòu)布置更為合理。 平面布局的調(diào)整例 1.5.18 對(duì)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、規(guī)程的認(rèn)識(shí)1、有關(guān)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的法規(guī)： 憲法法律行政法規(guī)部門(mén)規(guī)章 （國(guó)家主席令）（國(guó)務(wù)院令）（如建設(shè)部令）有關(guān)的法律（1）中華人民共和國(guó)建筑法（國(guó)家主席91號(hào)令）98年3月1日起實(shí)施（2）中華人民共和國(guó)防災(zāi)減災(zāi)法（國(guó)家主席94號(hào)令）98年3月1日起實(shí)施有關(guān)的行政法規(guī)（1）建設(shè)工程

50、質(zhì)量管理?xiàng)l例（國(guó)務(wù)院279號(hào)令）00年1月30日實(shí)施有關(guān)的部門(mén)規(guī)章（1）工程建設(shè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)管理辦法（建設(shè)部24號(hào)令），92年12月30日起實(shí)施（2）工程建設(shè)若干違法違紀(jì)行為處罰辦法（建設(shè)部68號(hào)令）1999年3月3日起實(shí)施（3）實(shí)施工程建設(shè)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)督規(guī)定（建設(shè)部81號(hào)令）2000年8月25日起實(shí)施由上可知，規(guī)范是設(shè)計(jì)的依據(jù)2、規(guī)范的級(jí)別及強(qiáng)制性按照中華人民共和國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化法（98年頒布）的規(guī)定，標(biāo)準(zhǔn)共分四類：即國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。（1）國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：由國(guó)務(wù)院或各部委授權(quán)主管機(jī)構(gòu)制定或批準(zhǔn)。如建設(shè)部（會(huì)同有關(guān)部門(mén)）審查批準(zhǔn)、發(fā)布施行，由建設(shè)部負(fù)責(zé)管理和解釋。GB50009-2001

51、建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范 GB50007-2002建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50010-2002混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50003-2001砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50017-2003鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50011-2001建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB50005-2003木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50018-2002冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范GB50021-2001巖土工程勘察規(guī)范 GB50023-95建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)GB50068-2001建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)GB50223-95建筑抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)GB50292-1999民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)GB50300-2001建筑工程施工質(zhì)量驗(yàn)收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)（2）行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：由各

52、行業(yè)主管部門(mén)授權(quán)主管機(jī)構(gòu)制定或批準(zhǔn)。如建設(shè)部批準(zhǔn)、發(fā)布施行的規(guī)范。JGJ3-2002高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ6-99高層建筑箱形與筏形基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程JGJ7-91網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程JGJ51-2002輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程JGJ18-2003鋼筋焊接及驗(yàn)收規(guī)程JGJ55-2000普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程JGJ79-2002建筑地基處理技術(shù)規(guī)程JGJ99-98高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ106-2003建筑樁基檢測(cè)技術(shù)規(guī)范其他行業(yè)YB9238-92鋼-混凝土組合樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程DL5073-1997水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范DL5085-1999鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程JTJ00

53、4-89公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（3）推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：由中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)組織編制并批準(zhǔn)，推薦給各有關(guān)單位使用。相當(dāng)于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，由于技術(shù)尚未成熟，故未以政府名義正式頒布。 CECS104-99高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程 CECS28-90鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程（4）地方標(biāo)準(zhǔn)：各省、市的標(biāo)準(zhǔn) 一般情況下，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該遵循標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、規(guī)程中的規(guī)定，但另一方面，不要把這些規(guī)定看為一成不變 的，對(duì)不恰當(dāng)?shù)臈l文，也可以予以修正、發(fā)展和更新?，F(xiàn)行的我國(guó)規(guī)范中，有4種不同情況的條文規(guī)定： （1）強(qiáng)制性條文：具有法律屬性，一經(jīng)查出違反，不論是否發(fā)生事故，都要追究責(zé)任。此次新頒布的規(guī)范中均有說(shuō)明（黑體字）。（

54、2）要嚴(yán)格遵守的條文：規(guī)范中使用“必須”、“嚴(yán)禁”等詞，表示非這樣做不可，但并不具有強(qiáng)制性要求。（3）應(yīng)遵守的條文：規(guī)范中使用“應(yīng)”、“不應(yīng)”等，表示在正常情況下均得遵守，大多屬于此類條文。（4）允許有松動(dòng)的條文：規(guī)范中使用“宜”、“可”、“不宜”，表示在條件允許時(shí)首先應(yīng)這樣做，有時(shí)也可不遵守。 有時(shí)還有經(jīng)過(guò)政府有關(guān)部門(mén)批準(zhǔn)發(fā)布的技術(shù)導(dǎo)則、技術(shù)措施、指南和標(biāo)準(zhǔn)圖等，這些規(guī)定的內(nèi)容屬規(guī)范的向下延伸，起到細(xì)化、補(bǔ)充、輔助作用?？梢圆话创藞?zhí)行。 2 托羅哈（E.Torroja）作品案例2.2 有軌電車(chē)站 本設(shè)計(jì)為一鋼筋混凝土門(mén)式剛架，從結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)應(yīng)該較為簡(jiǎn)單。本設(shè)計(jì)的巧妙之處在于，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，根

55、據(jù)門(mén)式剛架彎矩圖的正負(fù)，來(lái)布置其頂板和墻板。沿月臺(tái)設(shè)計(jì)成凸出體，供候車(chē)休息，且符合力學(xué)原理2.3 圓形手術(shù)教室 概況：平面直徑21.34m，中間無(wú)柱，屋蓋上設(shè)一個(gè)圓形或八角形的豎向天窗，且與底層同圓心。 設(shè)計(jì)方案有兩種： 方案A為按常規(guī)的結(jié)構(gòu)方案，而最后卻選用了方案B方案B主要構(gòu)件配筋示意圖 由于屋面荷載的不對(duì)稱性，為了驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果，進(jìn)行了小比例的模型試驗(yàn)2.4 某集貿(mào)市場(chǎng) 概況：8個(gè)周邊支柱支承一個(gè)球面圓屋頂，圓頂直徑為47.6m，球面曲率半徑為44.2m。 球面圓頂?shù)耐忾芘c8個(gè)圓柱形拱頂匯合，二者的交接區(qū)為圓頂?shù)闹С?，使得結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生的主應(yīng)力集中到邊支柱上。 球面圓頂殼身厚度為8.89mm，在支承處逐漸增至45.72mm，支承點(diǎn)處的豎向力由柱承受，水平力由鋼環(huán)箍（1630）承受。 施工時(shí)，環(huán)箍需先施加拉力，為此在鋼環(huán)箍上設(shè)置花蘭螺絲，待鋼環(huán)箍拉緊后，用混凝土包起來(lái)，以防止銹蝕和溫度變形。 為了減小溫差變形對(duì)支承柱引起的彎矩，則柱應(yīng)允許發(fā)生一定的徑向側(cè)移，為此柱截面設(shè)計(jì)成沿徑向截面較小，沿環(huán)向較大，如圖。 同