5.抗震设计时,高层建筑结构设计成“刚一些好,还是柔一些好”?

结构的地震反应和变形的大小不仅与结构刚度有关,还与场地土类别有关,当结构的自振周期(T1)与场地土的卓越周期接近时,建筑物的振动变形和地震作用都会加大。

因此,对于高层建筑抗震设计,不能一概做出“刚一些好”,还是“柔一些好”的简单结论,应根据结构的高度、体系和场地条件等进行综合判断。抗震设计时,重要的是要进行变形控制,将变形控制在《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3—2010)允许的范围内,为使结构具有足够的刚度,设置部分剪力墙有利于减小结构变形和提高结构承载力;同时,应根据场地条件来设计结构,硬土地基上的结构可柔一些,软土地基上的结构可刚一些。可通过改变高层建筑结构的刚度来调整结构的自振周期,使其偏离场地的卓越周期,较为理想的结构是自振周期比场地卓越周期更长,否则应使其比场地的卓越周期短得较多。因为考虑到结构进入开裂和弹塑性状态时,结构的自振周期会加长(见图1-1)。因此,高层建筑结构设计前应取得场地土动力特性的勘测资料。

图1-1 结构自振周期加长后与场地土的卓越周期关系

图1-2给出了地震影响系数曲线,由图可见:

直线上升段(A-B段)(自振周期T=0~0.1s)结构,在地震作用下结构进入弹塑性阶段,其刚度降低,自振周期加长,地震作用加大,对抗震很不利,结构的自振周期不宜设计在A-B段范围内。

图1-2 地震影响系数曲线

曲线下降段(C-D段)(自振周期T=Tg~5Tg)结构,在地震作用下结构进入弹塑性阶段,其刚度降低,自振周期加长,地震作用减小,对抗震有利。结构的自振周期应尽可能位于C-D段范围内。