从震害教训看多高层建筑结构的概念设计VIP专享VIP免费

从震害教训看多高层建筑结构的概念设计周森（华南理工大学土木与交通学院广东广州510640）摘要：统计了1920s以来历次对建筑影响较大的地震的震害情况，对其震害原因进行了分类归纳。汇总了较为宏观的与总体建筑方案、结构布置以及与结构控制有关的概念设计的重要内容，并针对性地将震害原因与相关概念设计联系起来。本文工作为多高层建筑结构设计中进一步提高对概念设计清晰的认识，并减少引起震害的因素等方面提供了一定的参考价值。关键词：震害情况；原因分类；概念设计；联系中图分类号：TU973文献标识码：A文章编号：作者简介：周森（1986～），河南南阳人，从事于岩土工程地下结构设计方法与风险评估的研究。E-mail：beihai_1986@163.comConceptualdesigninhigh-risebuildingstructurefromtheperspectiveofseismicdamageZhouSen(CollegeofCivilEngineering&Transportation，SouthChinaUniversityofTechnology，Guangzhou510640，China)Abstract:Theearthquakeswhichhadhappenedsincethe1920simposingmajordamageonhigh-risebuildingstructurewerecollectedandthecharacteristicsoftheseismicdamagewereclassified.Theconceptualdesignconcerningwithbuildingprogram,arrangementofstructuresandcomponentswaspresentedindetailsincorrespondancewiththefactorsofseismicdamage.Thecontentsofstudymayprovideareferenceforthosewhoareengagedinstructualdesign.Keywords:seismicdamage;classifiedreasons;conceptualdesign;correspondance0引言地震是一种自然现象，世界上的地震主要分布在环太平洋地震带、欧亚地震带和海岭地震带等三大地震带。据统计，地球每年平均发生500万次左右的地震，其中5级以上的地震约1000次[1]。发生在人类聚居区的地震造成的最严重的直接后果之一是土木结构的破坏和失效，从而导致人员伤亡、财产损失等各种震害。随着地震活动的频繁加剧和多高层建筑结构的迅速发展，客观上要求设计人员充分考虑地震作用对建筑结构承载能力极限状态和正常使用极限状态的影响，以确保《建筑抗震设计规范》（GB5001-2001）规定的建筑结构三水准抗震设防目标，即：“小震不坏、中震可修、大震不倒”[2]。随着人们对建筑结构抗震认识的深入，地震作用的计算也经历了静力法、反应谱法和时称分析法等三个阶段。静力方法和反应谱法主要通过计算手段来设计构件以达到承载力要求。随着震害调查、分析的不断深入，基于承载力和延性的抗震设计概念研究也越来越受到人们的重视，使得以反应谱理论为基础，以三水准设防为目标，以构件承载力设计保证结构承载力，以构造措施保证结构延性的抗震设计方法也日益建立并完善起来。但是由于地震随机振动的复杂性和不确定性，要准确预测建筑物所遭遇地震的特性和参数，目前尚难做到；由于未能充分考虑结构的空间作用、结构材料的非弹性性质、材料时效、阻尼变化等多种因素，在结构分析方面也存在着不准确性[3]。因此，工程抗震问题不能完全依赖“计算设计”解决，而必须立足于“概念设计”。笔者在阅读建筑抗震设计规范（GB50011-2001）和高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2002）[4]中关于建筑结构抗震设计条文的基础上，搜集了大量的震害资料，对典型的震害原因进行归纳，汇总了较为宏观的与总体方案和布置以及与结构控制有关的概念设计的重要内容，以便有针对性地建立明确的设计概念，为多高层建筑结构设计中减少震害原因、提高对概念设计的清晰认识提供了一定的参考价值。1国内外大地震的情况由于每年全世界发生的震级不同的地震很多，也无法全部加以统计，笔者仅对1920s以来历次对建筑影响较大的地震（仅统计震级在7.0以上的地震），特别是与高层建筑有关的地震加以归纳整理[5]，地震概况如表1所示。表11920s以来国内外大地震概况时间地点震级建筑震害特点1923.9.1日本关东7.9级一8层钢混框架倒塌1940.11.10罗马尼亚7.4级一13层钢混框架完全倒塌1948.6.28日本福井7.2级一8层钢混框架毁坏1957.7.28墨西哥城7.6级11座钢混结构破坏1964.3.27阿拉斯加8.4级28座预应力钢混建筑中6座严重破坏1964.7.5日本新泻7.4级砂土液化引起较大震害196...