Page 152 - 建筑结构设计理论及实践研究

Theoretical and Practical Research on Architectural Structural Design
建筑结构设计理论及实践研究

二、结构竖向布置

结构抗震性能的好坏，除取决于总的承载能力、变形和耗能能力外，避免局
部的抗震薄弱部位是十分重要的。结构竖向布置的关键在于尽可能使其竖向刚度、
强度变化均匀，避免出现薄弱层，并应尽可能降低房屋的重心。

结构薄弱部位的形成，往往是由于刚度突变和屈服承载力系数突变所造成的。
刚度突变一般是由于建筑体形复杂或抗震结构体系在竖向布置上不连续和不均匀
性所造成的。由于建筑功能上的需要，往往在某些楼层处竖向抗侧力构件被截断，
造成竖向抗侧力构件的不连续，导致传力路线不明确，从而产生局部应力集中并

过早屈服，形成结构薄弱部位，最终可能导致严重破坏甚至倒塌。竖向抗侧力构
件截面的突变也会造成刚度和承载力的剧烈变化，带来局部区域的应力剧增和塑
性变形集中的不利影响。
屈服承载力系数的定义是按构件实际截面、配筋和材料强度标准值计算的，

楼层受剪承载力与罕遇地震下楼层弹性地震剪力的比值。这个比值是影响弹塑性
地震反应的重要参数。如果各楼层的屈服承载力系数大致相等，地震作用下各楼
层的侧移将是均匀变化的，整个建筑将因各楼层抗震可靠度大致相等而具有较好
的抗震性能。如果某楼层的屈服承载力系数远低于其他各层，出现抗震薄弱部位，

则在地震作用下，将会过早屈服而产生较大的弹塑性变形，需要有较高的延性要
求。因此，尽可能从建筑体形和结构布置上使刚度和屈服强度变化均匀，尽量减
少形成抗震薄弱部位的可能性，力求降低弹塑性变形集中的程度，并采取相应的
措施来提高结构的延性和变形能力。

1971 年美国圣费南多地震，Olive View 医院位于 9 度区。该院主楼 6 层，钢
筋混凝土结构；3 层及以上为框架—抗震墙体系，底层和第 2 层为框架体系，但
第 2 层有较多砖隔墙，上、下层的抗侧移刚度相差约 10 倍。地震后，上面几层
震害很轻，而底层严重倾斜，纵向侧移达 600mm，横向侧移约 600mm，角柱酥碎。

这是柔弱底层建筑的典型震例，其教训是值得吸取的。
汶川地震倒塌建筑很大一部分是由于结构存在薄弱层，比较典型的是框架结
构底层无填充墙和维护墙，直接形成薄弱层。但现行设计规范在设计中不考虑填
充墙对结构刚度的影响，从而人为地造成了设计上不存在而实际存在的“薄弱层”。

另外，对于存在转换层的结构，如底框结构在转换层处发生破坏。抗震规范对竖

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