徐珂:建筑结构设计 建筑结构 一个普通结构工程师的建筑结构设计博客

汶川地震的启示—建筑应以人为本(二)

2   建筑造型对建筑物抗震性能的影响


 建筑造型与结构合理性之间的矛盾一直是建筑设计的突出问题,以往多集中于高层建筑及特种建筑中。汶川地震的震害表明,任意进行建筑平面布局和随意设计立面造型,也会对低层建筑造成严重的灾害,其破坏的设计原因有以下两个方面:

 2.1 建筑师追求外观、立面造型,限定结构截面尺寸,客观上限制了结构构件的承载能力;

 2.2 结构师对于建筑造型可能出现的破坏点没有预见性的认识,从而忽视对结构薄弱点进行加强设计;

 图5是这类建筑的典型震害案例,地震中顶部甩动位移过大,人员从塔上掉落。通过图片可以看出上部突出部位的下部楼层属于建筑物平面端部,已属于结构设计中水平位移较大部位,为满足建筑造型进行二层以上立面收紧,属于刚度突变楼层,这部分框架柱间设置建筑墙体,虽然增加了该部位侧向刚度,但上部突出部位为空旷框架,结构刚度急剧减弱,在客观上形成“鞭梢效应”。

5 都江堰某框架楼震害

 从图片可以看出,建筑师为达到建筑效果和使用要求,设计上就会要求竖向结构构件不能很好地上下连续布置,从而削弱结构构件在该变换层的承载能力;结构师为满足建筑尺寸要求,计算上未对地震作用进行有效放大分析,没有对重要构件进行加强处理,在地震中上部塔楼底层框架柱全部剪断,整体倾斜严重。从灾后重建角度分析,该建筑物为框架结构,地震中主要发生柱间砌块填充墙剪切破坏,框架部分保持较好,属于“可修”状态,但由于上部塔楼的破坏,给修复工作带来很多难题。

 图6、图7是常见的弧形造型,也是汶川地震中典型的震害表现。相比矩形平面,弧形设计更富变化,在震区低层建筑中经常被采用。从抗震构造上分析,采用构造柱、圈梁抗震约束措施可以有效提高砌体变形能力,减少砌块因变形过大造成脱落退出结构体系的可能,当墙体为直线型式时,约束效果最好。采用弧形墙体时也应遵循这个要求,即在墙体弧度变化不大的位置就要设置构造柱,使构造柱间墙体接近直线型式。从图6破坏情况分析,墙体裂缝是连续出现,说明沿弧形未设置构造柱等约束措施,地震使墙体在反复拉压过程中崩出脱落。如果该墙体在转角处、窗洞边,以及墙段中部设置构造柱,就会有效减少震害出现的可能性。但这样设置构造措施,就会带来结构造价增加较多的问题,这也许是该类震害较多的原因之一。图7所示的建筑物为五层教学楼,右侧大开间教室仅出现少量可修复的窗下墙剪切裂缝,左侧小开间办公室的弧形承重墙在一、二层破坏、错位严重,维修加固的可能性很小,这与常规小开间结构安全性更高的结论相去甚远,究其原因是弧形墙抗震能力不足造成的。

6 框架结构中弧形建筑墙体震害

7 弧形砌体承重结构震害

 建筑师采用特殊造型是常见的设计情况,通过上面两个例子可以看出,特殊造型需要有特殊的结构设计手段,才能保证建筑物在地震中的安全性,这既取决建筑师对结构方案的有效理解和运用,也取决于结构师对危险点的敏感发现与分析,两者有机结合才能减少震害带来的损失。

Tags: 结构 讨论

发布: 徐珂建筑结构设计 分类: 发表结构论文 评论: 4 浏览: 323
留言列表
ben
ben 呵呵,老外之所以能做到技术先进,是和他们做事儿的认真态度分不开的。
lulu
lulu 大家这么都用,应该没问题吧。
hehe
hehe 这部书错误比较多,态度还认真呢
海南大学杨东全
海南大学杨东全 我正在看这本书,感觉有点粗,不够详细,但对于学SAP还是有参考作用的。我觉得动力学还是Chorpra的写的好些,静力学部分看结构力学更清楚。
发表留言
◎欢迎参与讨论,请在这里发表您的看法、交流您的观点。