建筑結構抗震概念設計的目標是使整體結構能發(fā)揮耗散地震能量的作用,避免結構出現(xiàn)敏感的薄弱部位,地震能量的耗散如果僅集中在極少數(shù)的薄弱部位,將會導致結構過早破壞。
現(xiàn)有抗震設計方法的前提之一就是假定整個結構都能發(fā)揮耗散地震能量的作用。在此前提下,才能以多遇地震作用進行結構計算和構件設計并加以構造措施,或采用動力時程分析進行驗算,試圖達到罕遇地震作用下結構不倒塌的目標。
故結構抗震概念設計的基本原則是:
一、結構的簡單性
結構簡單是指結構在抗震作用下具有直接和明確的傳力途徑,結構的計算模型、內(nèi)力和位移分析以及限制薄弱部位出現(xiàn)都易于把握,對結構抗震性能的估計也比較可靠。
二、結構的規(guī)則性和均勻性
① 沿建筑物豎向,建筑造型和結構布置比較均勻,避免剛度、承載能力和傳力途徑的突變,以限制結構在豎向某一樓層或極少數(shù)幾個樓層出現(xiàn)敏感的薄弱部位,這些部分將產(chǎn)生過大的應力集中或過大的變形。容易導致結構過早的倒塌。
② 建筑平面比較規(guī)則。平面內(nèi)結構布置比較均勻,使建筑物分布質(zhì)量產(chǎn)生的地震慣性力能以比較短和直接的途徑傳遞并使質(zhì)量分布與結構剛度分布協(xié)調(diào),限制質(zhì)量與剛度之間的偏心。建筑平面規(guī)則,結構布置均勻,有利于防止薄弱的子結構過早破壞和倒塌,使地震作用能在各子結構之間重分布,增加結構的自由度數(shù)量,發(fā)揮整個結構耗散地震能量的作用。
三、結構的剛度和抗震能力
① 水平地震作用是雙向的,結構布置應使結構能抵抗任意方向的地震作用。通??墒菇Y構沿平面上兩個主軸方向具有足夠的剛度和抗震能力。結構的抗震能力則是結構承載力及延性的綜合反映。
② 結構剛度選擇時,雖可考慮場地特征,選擇結構剛度,以減少地震作用效應,但也要注意控制結構變形的增大,過大的變形將會因p-△效應過大而導致結構破壞 。
③ 結構除需要滿足水平方向的剛度和抗震能力外,還應具有足夠的抗扭剛度和抵抗扭轉(zhuǎn)震動的能力?,F(xiàn)有的抗震設計計算中不考慮地震地面運動的扭轉(zhuǎn)分量。在概念設計中應注意提高結構的抗扭剛度和抵抗扭轉(zhuǎn)震動的能力。
四、結構的整體性
① 在建筑結構中,樓蓋對于結構的整體性起到了非常重要的作用,樓蓋相當于水平隔板,它不僅聚集和傳遞慣性力到各個豎向抗側(cè)力子結構,而且要使這些子結構能夠協(xié)同承受地震力,特別是當豎向抗側(cè)力子結構布置不均勻或布置復雜或各抗側(cè)力子結構水平變形特征不同時,整個結構就要依靠樓蓋使各抗側(cè)力子結構能協(xié)同工作。樓蓋體系最重要的作用是提供足夠的平面內(nèi)剛度和抗力,并與豎向各子結構有效連接,當結構空曠,平面狹長或平面凹凸不規(guī)則,或樓蓋開大洞口時,更應特別注意。設計中不能誤以為,在多遇地震作用計算中考慮了樓板平面內(nèi)彈性變形影響后,就可削弱樓蓋體系。
② 結構基礎的整體性尤其是高層結構基礎的整體性以及基礎與上部結構的可靠連接是結構整體性的重要保證。