所谓概念设计就是根据地震震害和工程经验等形成的基本设计原则和设计思想,进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程。
2002年1月实施的《建筑抗震设计规范》(GB50011—2001)对概念设计的要求作了更全面、更符合实际的规定,尤其是增加了“不规则建筑结构的概念设计”,使得概念设计在工程中的应用更具体、更明确,切实提高了结构的抗震能力。概念设计愈来愈受到国内外工程界的普遍重视。为了保证结构具有足够的抗震可靠性而对建筑工程结构做的概念设计主要考虑了场地条件和场地土的稳定性;建筑物的平面、立面布置及其外形尺寸;抗震结构体系的选取、抗侧力构件的布置以及结构质量的分布;非结构构件与主体结构的关系及其两者之间的锚拉;材料与施工质量等。
《建筑抗震设计规范》(GB50011—2001)和《建筑工程抗震设防分类标准》(GB 50223—2008)规定了建筑分甲、乙、丙、丁四个抗震设防类别,甲类属地震时可能发生严重次生灾害的重大建筑,乙类属于地震时使用功能不能中断或需要尽快恢复的建筑,丙类为一般建筑,丁类属于抗震次要建筑。甲、乙两类建筑应符合或高于本地区抗震设防烈度要求,当抗震设防烈度为Ⅵ~Ⅷ度时,应提高一度,当为Ⅸ度时,应符合比Ⅸ度抗震设防更高的要求。丙类建筑,地震作用和抗震措施均应符合本地区抗震设防烈度的要求。丁类建筑,一般情况下,地震作用仍应符合本地区抗震设防烈度的要求;抗震措施应允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低,但抗震设防烈度为Ⅵ度时不应降低。
概念设计的主要措施是:
(1)选择对建筑抗震有利的场地,宜避开对建筑抗震不利的地段,诸如地基土的不均匀沉陷、地震引起的地表错动与地裂。不应在危险地段建造甲、乙、丙类建筑。对于不利地段,结构工程师应提出避开要求,当无法避开时,应采取有效措施。
(2)建筑的平面、立面布置应符合概念设计的要求,不应采用严重不规则的方案。不规则的建筑,在结构设计时要进行水平地震作用计算和内力调整,并应对薄弱部位采取有效的抗震构造措施。(www.xing528.com)
(3)结构材料选择与结构体系的确定应符合抗震结构的要求。采用哪一种结构材料,什么样的结构体系,需经技术经济条件比较综合确定。
(4)尽可能设置多道抗震防线。地震有一定的持续时间,而且可能多次往复作用,根据对地震后倒塌的建筑物的分析,可知地震的往复作用使结构遭到严重破坏,而最后倒塌则是结构因破坏而丧失了承受重力荷载的能力。适当处理构件的强弱关系,使其形成多道防线,是增加结构抗震能力的重要措施。
(5)具有合理的刚度和承载力分布以及与之匹配的延性。提高结构的抗侧移刚度,往往是以提高工程造价及降低结构延性指标为代价的。要使建筑物在遭受强烈地震时,具有很强的抗倒塌能力,最理想的是使结构中的所有构件及构件中的所有杆件都具有较高的延性。有选择地提高结构中的重要构件以及关键杆件的延性是比较经济有效的办法。
(6)确保结构的整体性。各构件之间的连接必须可靠,符合下列要求:①构件节点的承载力不应低于其连接构件的承载力,当构件屈服、刚度退化时,节点应保持承载力和刚度不变;②预埋件的锚固承载力不应低于连接件的承载力;③装配式的连接应保证结构的整体性,各抗侧力构件必须有可靠的措施以确保空间协同工作;④结构应具有连续性,注重施工质量,避免施工不当使结构的连续性遭到削弱甚至破坏。
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