二、建筑体形和结构布置的基本原则
1、简单性
结构的简单性可以保证地震作用具有明确而直接的传递途径，使计算分析模型更易接近实际的受力状态，所得分析结果具有更好的可靠性，据此设计出来的结构的抗震性能更有可靠保证。为了保证结构的简单性，首先应以建筑体形的简单性为前提。国内外多次大地震中都有不少震例表明，凡是建筑体形复杂、不规则，平面上凸出凹进，立面上高低错落，破坏程度一般都较严重；而建筑体形简单整齐，震害都比较轻。地震区房屋的建筑平面以方形、矩形、圆形为好，正六角形、正八边形、椭圆形、扇形次之，如图 2.1-6所示。
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三角形平面虽然也属简单形状，但是，由于它沿主轴方向不都是对称的，在地震动作用下容易发生较强的扭转振动，对抗震不利，因而不是抗震结构的理想平面形状。此外，带有较长翼缘的L形、T形、U形、H形、Y形等平面也对抗震结构性能不利，主要是此类具有较长翼缘平面的结构在地震动作用下容易发生。如图2.1-7所示的差异侧移而导致震害加重。 结构的均匀性问题通常存在于竖向布置中，布置不均产生刚度和强度的突变，引起竖向抗侧力构件的应力集中或变形集中，将降低结构抵抗地震的能力，地震时易发生损坏，甚至倒塌。 结构的均匀性通常是以结构构件在平面和竖向上均匀分布为主要特征。当结构抗侧力构件布置满足这一要求时，使地震作用的传递明确而直接，有助于消除局部应力集中和过早屈服的薄弱部位。在薄弱部位将产生较大的弹塑性变形和高延性要求，从而可能引起严重破坏，甚至倒塌。众所周知，结构抗震性能的好坏，除取决于整体的承载力、变形和吸收能力外，避免局部的抗震薄弱部位是十分重要的。某一层或某一构件，特别是竖向抗侧力构件，均有可能成为结构的抗震薄弱部位，将会导致抗震性能的严重恶化，在抗震设计中应力求避免。结构薄弱部位的形成，往往是由于刚度突变和屈服强度比突变所造成的。 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，也会因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。 屈服强度比的定义是按实际截面和材料标准强度计算的实际承载力与罕遇地震作用相应弹性反应计算值的比值。这个比值是影响弹塑性地震反应的重要参数。实际结构的屈服强度比是不均匀的，如果某楼层或某个竖向抗侧力构件的屈服强度比远低于其他各层或其他竖向抗侧力构件，出现抗震薄弱部位，则在地震作用下，将会过早地屈服而产生较大的弹塑性变形，对这些薄弱部位需要有高的延性要求。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和薄弱程度，力求降低弹塑性变形集中的程度，并采取相应的抗震构造措施来提高结构的延性和变形能力。 根据均匀性原则，建筑的立面也要求采用矩形、梯形和三角形等非突变的几何形状，如图2.1-9所示。突变性的阶梯形立面(图2.1-10)应尽量避免，因为立面几何形状突然变化，必然带来质量和结构侧向刚度的突变，在突变部位将产生过高的地震反应或过大的弹塑性变形，可能导致严重破坏，应在突变部位采取相应的加强措施。 对称结构在单向水平地震动下，仅发生平移振动。由于楼板平面刚度大，起到横隔板作用，各层构件的侧移量相等，水平地震作用则按刚度分配，受力比较均匀。非对称结构由于质量中心与刚度中心不重合，即使在单位水平地震动下也会激起扭转振动，产生平移一扭转耦联振动。由于扭转振动的影响，远离刚度中心的构件侧移量明显加大，从而所产生的水平地震剪力则随之增大，较易引起破坏，甚至严重破坏。国内外地震震害调查资料中，角柱的震害一般较重，是屡见不鲜的现象，主要是由于角柱是受到扭转反应最为显著的部位。 1972年尼加拉瓜的马那瓜地震，位于市中心的两幢相邻高层建筑的震害对比，有力地说明了结构偏心会带来多么大的危害。15层的中央银行，有一层地下室，采用框架体系，设置两个钢筋混凝土电梯井和两个楼梯间，都集中布置在主楼西端一侧，西端山墙还砌有填充墙，如图2.1-11所示，这种结构布置造成质量中心与刚度中心明显不重合，偏心很大，显然对抗震十分不利。 美洲银行大厦结构体系均匀对称。基本抗侧力体系由四个L形筒体组成，筒体之间对称地由连系梁连结起来，如图2.1-12所示。由于管道口在连系梁中心，连系梁抗剪强度大为削弱，它的抗剪能力只有抗弯能力的35%。这些连系梁在地震时遭到破坏，但却起到了耗能的作用，保护了主要抗侧力构件的抗震能力，从而使整个结构只受到轻微损坏。连系梁破坏是能观察到的主要震害。1、《建筑抗震设计规范理解与应用》 易方民 高小旺 苏经宇
