按照抗震概念设计的原则,多、高层钢筋混凝土房屋结构布置,应使传力途径尽量简单而直接,应尽可能使房屋的结构平面布置和结构竖向布置都符合规则结构的要求,不采用严重不规则方案,合理设置防震缝。这部分内容在第4章已讲述,下面主要讲述混凝土结构平面布置要求、楼盖刚度要求和基础结构设计要求。
1)框架结构布置要求
为使结构在横向和纵向都具有较好的抗震能力,承重框架应双向设置。由于单元角部扭转应力大,受力复杂,容易造成破坏,故楼电梯间不宜设置在结构单元的两端及拐角处。主体结构在两个方向上均不应采用铰接,甲、乙类建筑以及高度大于24m的丙类建筑,不应采用单跨框架结构;高度不大于24m的丙类建筑不宜采用单跨框架结构。为避免或减小对柱不利的扭转效应,梁柱中心应尽可能重合,二者间的偏心距不超过柱宽的1/4,如果超过此限值,应计入偏心的影响。
框架结构体系不应采用部分砌体墙承重的混合形式。如出屋面的小房间不能做成砖混结构,应将框架柱延伸上去或做成钢木轻型结构,减小鞭端效应。
非承重墙体的材料、选型和布置,应根据地震烈度、房屋高度、建筑体形、结构层间变形、墙体自身抗侧性能的利用等因素,综合分析后确定。非承重墙体应优先选用轻质墙体材料,墙体与主体结构应有可靠的拉结。砌体填充墙的设置应采取措施减少对主体结构的不利影响,避免使主体结构形成薄弱层或短柱。
2)框架-抗震墙布置要求
框架—抗震墙结构的结构布置关键问题是抗震墙的布置,抗震墙布置的要求是:
(1)抗震墙应沿结构平面各主铀方向设置,使各方向侧向刚度接近,抗震墙的两端(不包括洞口两侧)宜设置端柱或与另一方向的抗震墙相连,互为翼缘,形成诸如L形、T形、+形和∏形等刚度较大的截面型式。
(2)抗震墙和柱的中线应尽可能重合,二者间的偏心距不宜超过柱宽的1/4。
(3)布置抗震墙时,除应遵循均匀对称的原则外,还应尽量沿建筑平面的周边布置,以提高结构抗扭能力;应在楼梯、电梯间和平面变化较大处布置,以加强薄弱部位和应力集中部位;应在竖向荷载较大处布置,以尽可能避免在水平地震作用时墙体出现轴向拉力,楼梯间设置抗震墙,但不宜造成较大的扭转效应。
(4)抗震墙应贯通全高,沿竖向截面不宜有较大突变,以保证结构竖向刚度的基本均匀。
(5)抗震墙的数量以能满足结构侧移变形为原则,数量不宜过多,以免结构刚度过大,增加结构的地震反应;数量也不宜过少,以免单片墙在底部承担的水平地层剪力超过结构底部总剪力的40%。
(6)抗震墙洞口应上下对齐;洞边距端柱不宜小于300mm。
(7)房屋较长时,刚度较大的纵向抗震墙不宜设置在房屋的端开间。
(8)较长的抗震墙宜设置跨高比大于6的连梁形成洞口,将一道抗震墙分成长度较均匀的若干墙段,各墙段的高宽比不宜小于3。(www.daowen.com)
3)楼盖刚度
楼层水平地震作用是通过楼盖传递和分配到结构各抗侧力构件的,楼盖在其自身平面内的刚度应足够大,才能满足水平地震作用传递和分配的要求,才能符合计算模型采用的楼盖水平刚度无穷大的假定。为此:①楼盖宜优先采用现浇楼盖结构,其次是装配整体式楼盖,最后才是装配式楼盖。即使采用装配整体式和装配式楼盖时,也应采取措施保证其整体性及其与抗震墙的可靠连接。②要求在框架—抗震墙结构中,抗震墙之间无大洞口的楼盖的最大长度,即抗震墙的最大间距,不宜超过表5-2中规定的限值,对有较大洞口的楼盖,其限值应适当减小,超过表中限值时需考虑楼盖平面内变形对水平地震作用分配的影响。③控制楼盖开洞率,确保楼盖的平面内刚度和整体性满足抗震要求。
表5-2 抗震墙之间楼屋盖的长宽比
4)基础结构
(1)基础形式
基础形式的选择必须满足以下3个基本要求:①强度要求;②变形要求;③上部结构的其他要求。因此,应根据上部结构和地质状况选择与上部结构相适应的基础形式,使其具有足够的承载能力承受上部结构的重力荷载和地震作用,并与地基一起保证上部结构的良好嵌固、抗倾覆能力和整体工作性能。当地基土质较好、层数不多时,框架结构可采用柱下独立基础,当地质条件稍差或同一轴线各柱荷载相差较大需要调整地基反力时可采用柱下条形基础;高层建筑宜均用筏形基础,必要时可采用箱形基础以增强结构的整体性与稳定性;当地基承载力或变形不能满足要求时,也可采用桩基。框架—抗震墙结构的抗震墙基础,应有良好的整体性和抗转动能力。
(2)基础系梁
框架柱下独立基础有下列情况之一时,应沿两个主轴方向设置基础系梁:一级框架和Ⅳ类场地的二级框架;各柱基础底面在重力荷载代表值作用下压应力差别较大;基础埋置较深,或各基础埋置深度差别较大;地基主要受力层范围内存在软弱黏土层、液化土层和严重不均匀土层;柱基承台之间。
5)楼梯间
历次大地震震害调查表明,楼梯间是抗震薄弱部位,对于楼梯间的设计,应符合下列要求:
(1)宜采用现浇钢筋混凝土楼梯。
(2)对于框架结构,楼梯间的布置不应导致结构平面特别不规则;楼梯构件与主体结构整浇时,应计入楼梯构件对地震作用及其效应的影响,应进行楼梯构件的抗震承载力验算;宜采取构造措施,减少楼梯构件对主体结构刚度的影响。
(3)楼梯间两侧填充墙与柱之间应加强拉结。
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