第四章建筑抗震概念設(shè)計第一頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五4.1抗震概念設(shè)計的基本概念;（掌握）4.2場地和地基的抗震設(shè)計原則；（熟悉）4.3建筑體型（平面和立面設(shè)計）設(shè)計原則；（熟悉）4.4建筑結(jié)構(gòu)類型與結(jié)構(gòu)體系選擇原則；（熟悉）4.5建筑結(jié)構(gòu)平面布置和豎向布置基本原則；（掌握）4.6建筑結(jié)構(gòu)的多道抗震防線設(shè)計原則；（掌握）4.7建筑結(jié)構(gòu)的剛度、強度和延性匹配設(shè)計原則；（掌握）4.8建筑結(jié)構(gòu)其他設(shè)計原則；（熟悉）加強結(jié)構(gòu)整體性設(shè)計原則；正確考慮非結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計原則；減小地震能量輸入設(shè)計原則。課外參考資料——方鄂華.《高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)概念設(shè)計》.北京：機械工業(yè)出版社，2005郁彥..《高層建筑概念設(shè)計》.北京：中國鐵道出版社，1999林同炎.《結(jié)構(gòu)概念和體系》第二版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1999劉大海.《高層建筑抗震設(shè)計》.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1993第四章主要內(nèi)容第二頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五緣起-結(jié)構(gòu)平面和豎向布置直接確定結(jié)構(gòu)剛度分布！4.5結(jié)構(gòu)平面布置與豎向布置基本原則4.5結(jié)構(gòu)平面布置與豎向布置基本原則建筑結(jié)構(gòu)平面和豎向布置主要包括以下內(nèi)容：平面布置——跨度、進深、剪力墻位置、形式與數(shù)量；豎向布置——層高、豎向構(gòu)件截面變化、剪力墻中斷；構(gòu)件截面尺寸——梁、柱截面尺寸；剪力墻厚度。結(jié)構(gòu)平面和豎向布置直接確定結(jié)構(gòu)的剛度分布構(gòu)件剛度——EI、EA、GA；結(jié)構(gòu)整體剛度和剛度分布——K、D值及分布；第三頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五結(jié)構(gòu)剛度分布是影響結(jié)構(gòu)地震作用與地震反應(yīng)的重要因素。剛度分布直接影響結(jié)構(gòu)動力特性（結(jié)構(gòu)頻率、振型）；剛度分布是結(jié)構(gòu)中影響地震作用與地震反應(yīng)的最重要因素。結(jié)構(gòu)動力方程結(jié)構(gòu)頻率方程結(jié)構(gòu)位移反應(yīng)結(jié)構(gòu)地震作用結(jié)構(gòu)平面和豎向布置是結(jié)構(gòu)體系最重要的內(nèi)在因素，是結(jié)構(gòu)設(shè)計中最具能動性和創(chuàng)造性的環(huán)節(jié)，是反應(yīng)結(jié)構(gòu)設(shè)計師真正水平的重要標(biāo)準(zhǔn)。4.5結(jié)構(gòu)平面布置與豎向布置基本原則第四頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五震害分析——從震害中研究結(jié)構(gòu)布置與結(jié)構(gòu)抗震性能關(guān)系結(jié)構(gòu)平面剛度不均勻引起的震害實例案例一：1972，尼加拉瓜馬拉瓜地震兩個銀行；案例二：1978，日本宮成沖地震3層RC房屋；案例三：1976，唐山地震754廠房。結(jié)構(gòu)雙向剛度相差較大引起的震害實例案例一：1999，臺灣地震-臺灣民居“透天厝”震害；案例二：1999，臺灣地震-學(xué)校建筑，縱墻開大窗；案例三：2008，汶川地震-學(xué)校建筑，縱墻開大窗。結(jié)構(gòu)豎向剛度不均勻引起的震害實例案例一：1972，美國圣菲南多地震，Olive-View醫(yī)院（橄欖景醫(yī)院）案例二：1976，羅馬尼亞地震，普魯斯蒂咖啡館案例三：1995，阪神地震中間層薄弱層結(jié)構(gòu)頂部剛度突然減小引起的震害實例案例一：1976，唐山地震南開大學(xué)主樓；案例二：2009年，意大利中部發(fā)生6.3級地震，一教堂的頂部遭到地震破壞。4.5.1結(jié)構(gòu)布置與結(jié)構(gòu)抗震性能相互關(guān)系4.5結(jié)構(gòu)平面布置與豎向布置基本原則第五頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五案例一：1972，尼加拉瓜馬拉瓜地震（一）結(jié)構(gòu)平面剛度不均勻引起的扭轉(zhuǎn)4.5結(jié)構(gòu)平面布置與豎向布置基本原則第六頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五中央銀行——修復(fù)費用達造價80%砌體填充墻質(zhì)心剛心4.5結(jié)構(gòu)平面布置與豎向布置基本原則第七頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五美洲銀行只有輕微損壞4.5結(jié)構(gòu)平面布置與豎向布置基本原則第八頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五案例二：1978，日本宮成沖地震結(jié)構(gòu)特點：3層RC結(jié)構(gòu)，樓梯間在建筑物一側(cè)，用實心剪力墻圍成筒，剛度很大，另一端只有柱子，剛度很小。震害：沒有剪力墻一端柱子塌落，樓板塌下。4.5結(jié)構(gòu)平面布置與豎向布置基本原則第九頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五案例三：1976，唐山地震結(jié)構(gòu)特點：天津754廠廠房，兩個溫度單元，端部設(shè)置多層磚砌體生活間，而且與廠房剛性連接，造成每個獨立單元兩端質(zhì)量和剛度相差懸殊；震害——地震時廠房很大扭轉(zhuǎn)，震后全部拆除。4.5結(jié)構(gòu)平面布置與豎向布置基本原則第十頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五案例一：1999，9.21地震-臺灣民居“透天厝”震害結(jié)構(gòu)特點：連戶住宅組成，開間4~5m，底部多為店面。A類：平面布置中，橫墻為磚砌體實墻，內(nèi)含RC柱?？v向沒有磚墻，剛度極差，地震時如骨牌倒下。B類：樓梯間縱向布置，砌縱向磚墻，提供剛度，情況較好。4.5結(jié)構(gòu)平面布置與豎向布置基本原則（二）結(jié)構(gòu)雙向剛度不均勻引起的破壞第十一頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五A類“透天厝”4.5結(jié)構(gòu)平面布置與豎向布置基本原則第十二頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五A類“透天厝”震害4.5結(jié)構(gòu)平面布置與豎向布置基本原則第十三頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五案例二：1999，臺灣地震-學(xué)校建筑；4.5結(jié)構(gòu)平面布置與豎向布置基本原則一般中小學(xué)校建筑平面設(shè)計，為保證教室有良好自然采光和通風(fēng)，在南北朝向（或說縱向）需要布置設(shè)計大量的采光窗（大的窗口洞口）并為滿足消防疏散安全的需要，考慮密集人員疏散的要求，縱向布置疏散走廊。由此造成的結(jié)構(gòu)設(shè)計布置上，橫向設(shè)置剪力墻或抗震墻分割教室，剛度較大；縱向則開設(shè)大量洞口和走廊，剛度較小，縱向薄弱導(dǎo)致在地震破壞作用下縱向倒塌。

第十四頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五4.5結(jié)構(gòu)平面布置與豎向布置基本原則第十五頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五案例三：2008，汶川5.12特大地震；4.5結(jié)構(gòu)平面布置與豎向布置基本原則第十六頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五（三）結(jié)構(gòu)豎向剛度不均勻引起薄弱層破壞案例一：1971，美國圣菲南多地震，Olive-View醫(yī)院8個建筑，嚴(yán)重破壞3幢（主樓、精神病院和停車棚）主樓6層RC框支剪力墻結(jié)構(gòu)。每層柱子斷面和配筋形式不同。4.5結(jié)構(gòu)平面布置與豎向布置基本原則第十七頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五剪力墻框架主樓概況：位于9度區(qū)，主樓六層，RC結(jié)構(gòu)。3層以上為框架-抗震墻體系，底層和2層為框架體系——形成框支剪力墻體系。另外，3層有較多磚墻，上、下層抗側(cè)移剛度相差約10倍。震害——上面幾層震害較輕，2層嚴(yán)重偏斜，縱向和橫向側(cè)移均達到600mm，角柱酥碎。——底層柔弱典型震例。4.5結(jié)構(gòu)平面布置與豎向布置基本原則第十八頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五4.5結(jié)構(gòu)平面布置與豎向布置基本原則第十九頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五案例二：1976，羅馬尼亞地震普魯亞士第，4層RC框架結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破壞；底層咖啡館、無隔墻，上層住宅，磚砌體隔墻，上下剛度相差加大，上剛下柔，底層是軟弱；震害——底層柱子折斷，上部幾層整體塌落至一層柱根。4.5結(jié)構(gòu)平面布置與豎向布置基本原則第二十頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五其他底部薄弱層案例：4.5結(jié)構(gòu)平面布置與豎向布置基本原則第二十一頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五北川一中教學(xué)樓：五層變?nèi)龑悠渌撞勘∪鯇影咐?.5結(jié)構(gòu)平面布置與豎向布置基本原則第二十二頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五案例三：1995，阪神地震中間層薄弱層4.5結(jié)構(gòu)平面布置與豎向布置基本原則第二十三頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五背景：豎向混合結(jié)構(gòu)。主要原因：多數(shù)破壞是在兩種不同材料構(gòu)件變化的樓層處。RC-SRC、SRC-S，有較大剛度和強度突變?？偨Y(jié)——豎向避免出現(xiàn)薄弱層。4.5結(jié)構(gòu)平面布置與豎向布置基本原則第二十四頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五（四）結(jié)構(gòu)頂部剛度陡然減小引起的鞭梢效應(yīng)案例一：1976，唐山地震南開大學(xué)主樓：主體7層，高27m，上部塔頂高度50m。與主體相比，體形尺寸很小，柱子斷面為240*240mm，剛度和承載力均較小，發(fā)生突變；震害——唐山地震，塔樓傾斜，3個月后寧河地震，塔樓完全破壞。4.5結(jié)構(gòu)平面布置與豎向布置基本原則第二十五頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五案例二：2009年，意大利中部發(fā)生6.3級地震，一教堂的頂部遭到地震破壞

4.5結(jié)構(gòu)平面布置與豎向布置基本原則第二十六頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五結(jié)構(gòu)布置（剛度分布）與結(jié)構(gòu)震害關(guān)系小結(jié)結(jié)構(gòu)平面剛度要均勻——剛心與質(zhì)心靠近，減小扭轉(zhuǎn)；結(jié)構(gòu)雙向剛度要接近——避免出現(xiàn)弱向破壞；結(jié)構(gòu)豎向抗側(cè)剛度沿高度均勻，或沿高度逐漸減