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4建筑设计
4.1概述
4.1.1范围
(1)第4节包含建筑物抗震设计的一般规则，应与第2、3和5至9节一起使用。
(2)第5至9节涉及建筑物中使用的各种材料和构件的具体规则。
(3)第10节给出了基础隔震建筑的指南。
4.2抗震建筑的特点
4.2.1概念设计的基本原则
(1)在地震区域，在建筑物概念设计的早期阶段，应考虑地震危险的方面，从而能够实现在可接受的成本内满足2.1中规定的基本要求的结构系统。
(2)指导这一概念设计的指导原则是:
结构简单；
一致性、对称性和冗余性；
双向阻力和刚度；
抗扭性和刚度；
楼层层面的隔膜行为；
充足的基础。
这些原则将在下面的小节中进一步阐述。
4.2.1.1结构的规则性
(1)结构的规则性，其特征是存在清晰和直接的地震力传递路径，这是一个需要追求的重要目标，因为简单结构的建模、分析、尺寸确定、细节设计和构造受到的不确定性要小得多，因此对其地震行为的预测要可靠得多。
4.2.1.2均匀性、对称性和冗余性
(1)平面均匀性的特征是结构元素的均匀分布，这允许在建筑物的分布质量中产生的惯性力的短而直接的传递。如有必要，可通过将整个建筑通过抗震接缝细分为动态独立的单元来实现一致性，前提是这些接头是根据4.4.2.7标准设计的，可防止单个装置受到撞击。
(2)沿建筑物高度的结构发展的一致性也很重要，因为它有助于消除敏感区域的出现，在这些区域，应力集中或大的延展性要求可能过早地导致倒塌。(3)质量分布与阻力和刚度分布之间的密切关系消除了质量和刚度之间的大偏心。
(4)如果建筑结构是对称的或准对称的，结构元素的对称布局应在平面内均匀分布，以实现均匀性。
(5)均匀分布的结构构件的使用增加了冗余度，并允许更有利的作用效应的重新分布和整个结构的广泛能量耗散。
4.2.1.3双向阻力和刚度
(1)水平地震运动是一种双向现象，因此建筑结构应能抵抗任何方向的水平作用。
(2)为了满足(1)P，结构构件应该以正交的平面结构模式排列，确保在两个主要方向上相似的阻力和刚度特性。
(3)选择结构的刚度特性，同时尽量减小地震作用的影响(考虑到其在现场的具体特征)，还应限制过度位移的发展，过度位移可能导致二阶效应引起的不稳定性或过度损坏。
4.2.1.4扭转阻力和刚度
(1)除了抗侧力和刚度之外，建筑结构应具有足够的抗扭力和刚度，以限制扭转运动的发展，扭转运动往往以不均匀的方式对不同的结构构件施加应力。在这方面，抗地震作用的主要构件分布在建筑物周边附近的布置具有明显的优点。
4.2.1.5楼层层面的横膈膜行为
(1)在建筑物中，楼层(包括屋顶)在结构的整体抗震性能中起着非常重要的作用。它们充当水平横膈膜，收集惯性力并将惯性力传递给垂直结构系统，并确保这些系统一起抵抗水平地震作用。在垂直结构系统的复杂和不均匀布局的情况下，或者在具有不同水平变形特性的系统一起使用的情况下(例如在双重或混合系统中)，地板作为横膈膜的作用尤其重要。
(2)地板系统和屋顶应具有平面刚度和抗力，并与垂直结构系统有效连接。在平面形状不紧凑或非常细长的情况下，以及在大型地板开口的情况下，尤其是当后者位于主要垂直结构构件附近，从而阻碍垂直和水平结构之间的有效连接时，应特别注意。
(3)横膈膜应具有足够的平面刚度，以便根据分析假设将水平惯性力分配给垂直结构系统(例如，横膈膜的刚度，见4.3.1(4))，特别是当横膈膜上方和下方的垂直构件的刚度或偏移发生显著变化时。
4.2.1.6充足的基础
(1)关于地震作用，基础和上部结构连接的设计和施工应确保整个建筑物受到均匀的地震激励。
(2)对于由离散数量的结构墙组成的结构，其宽度和刚度可能不同，通常应选择包含基础板和盖板的刚性箱形或蜂窝状基础。
(3)对于具有独立基础构件(基脚或桩)的建筑物，建议在两个主要方向上在这些构件之间使用基础底板或系梁，并遵守5.4.1.2 EN 1998-5:2004的标准和规则。
4.2.2主要和次要抗震构件
(1)P一定数量的结构构件(如梁和/或柱)可被指定为“次要”抗震构件(或构件)，不构成建筑物抗震系统的一部分。应忽略这些构件抵抗地震作用的强度和刚度。它们不需要符合第5节至第9节的要求。尽管如此，这些构件及其连接件的设计和细节应能在承受最不利的地震设计条件所导致的位移时，保持对重力荷载的支撑。在设计这些构件时，应适当考虑二阶效应。
(2)除了EN 1992、EN 1993、EN 1994、EN 1995和EN 1996的规则之外，第5节至第9节给出了次要地震要素的设计和细节。
(3)所有未指定为次级抗震构件的结构构件均视为主要抗震构件。它们被视为抗侧力系统的一部分，应根据4.3.1在结构分析中进行建模，并根据第5节至第9节的规则进行抗震设计和详细说明。
(4)所有次级抗震构件对横向刚度的总贡献不应超过所有初级抗震构件的15%。
(5)不允许将某些结构元素指定为次级抗震构件，从而将结构的分类从非规则改为规则，如4.2.3所述。
4.2.3结构规则性标准
4.2.3.1 概述
(1)为了抗震设计的目的，建筑结构分为规则的和不规则的。
注:在由一个以上动态独立单元组成的建筑结构中，4.2.3中的分类和相关标准是指单个动态独立单元。在这种结构中，“单个动态独立单元”是指4.2.3中的“建筑”。
(2)这种区别对抗震设计的以下方面有影响:
结构模型，可以是简化的平面模型或空间模型；
分析方法，可以是简化的反应谱分析(侧向力程序)或模态分析；
行为系数q的值，对于高度不规则的建筑物，应降低该值(见4.2.3.3)。
(3)关于结构规则性对分析和设计的影响，单独考虑建筑在平面和立面上的规则性特征(表4.1)。
表4.1:结构规律性对抗震分析和设计的影响
|
规则性 |
允许的简化 |
行为因素 |
||
|
平面图 |
正面图 |
模型 |
线弹性分析 |
(用于线性分析) |
|
是 是 否 否 |
是 否 是 否 |
平面的 平面的 空间的b 空间的 |
横向力a 模式的 横向力a 模式的 |
参考价值 价值降低 参考价值 价值降低 |
如果也满足4 . 3 . 3 . 2 . 1(2)(a)的条件。根据4.3.3.1(8)，在4.3.3.1(8)给出的特定条件下，可在每个水平方向使用单独的平面模型。
(4)4.2.3.2和4.2.3.3给出了描述平面和立面规律性的标准。关于建模和分析的规则在4.3中给出。
(5)4.2.3.2和4.2.3.3给出的正则性准则应作为必要条件。应验证建筑结构的假定规则性未被这些标准中未包含的其他特征削弱。
(6)行为因子的参考值在第5节至第9节中给出。
(7)对于高度不规则的建筑物，行为系数的降低值由参考值乘以0.8得出。
4.2.3.2规划规律性的准则
(1)对于在平面图中被归类为常规的建筑物，它应满足下列段落中列出的所有条件。
(2)关于横向刚度和质量分布，建筑结构应在平面上相对于两个正交轴近似对称。
(3)平面配置应紧凑，即每层应由多边形凸线界定。如果平面图中存在回退(凹角或边缘凹陷)，平面图中的规则性仍可视为满足要求，前提是这些回退不会影响平面图中的地板刚度，并且对于每个回退，地板轮廓和包围地板的凸多边形线之间的面积不超过地板面积的5 %。
(4)与垂直结构构件的横向刚度相比，地板的平面内刚度应足够大，以便地板的变形对垂直结构构件之间的力的分布影响较小。在这方面，为了满足刚性横膈膜条件，应仔细检查左、中、右、左、右平面形状，特别是考虑到横向分支的刚度，横向分支的刚度应与中央部分的刚度相当。本段的应用应考虑到建筑物的整体性能。
(5)平面图中建筑物的长细比lambda; = Lmax/Lmin应不高于4，其中Lmax和Lmin分别是在正交方向上测量的建筑物平面尺寸的较大值和较小值。
(6)在每一层，对于分析x和y的每个方向，结构偏心距eo和扭转半径r应符合以下两个条件，它们表示为分析y的方向: eox是刚度中心和质量中心之间的距离，沿x方向测量，垂直于所考虑的分析方向；
rx是y方向上扭转刚度与横向刚度之比的平方根(“扭转半径”)；
ls是平面图中地板质量的回转半径(平面图中地板质量相对于地板质量中心的极惯性矩与地板质量之比的平方根)。
本小节的(7)至(9)中提供了刚度中心和扭转半径r的定义。
(7)在单层建筑中，刚度中心被定义为所有主要抗震构件的横向刚度中心。扭转半径r定义为一个方向上的整体扭转刚度相对于横向刚度中心的比值的平方根，并考虑了该方向上的所有主要抗震构件。
(8)在多层建筑中，只有刚度中心和扭转半径的近似定义是可能的。如果满足以下两个条件，则平面图中结构规则性分类和扭转效应近似分析的简化定义是可能的:
a)所有横向荷载抵抗系统，如核心、结构墙或框架，从基础到建筑物顶部不间断运行；
b)在水平载荷下，各个系统的偏转形状没有很大不同。在框架系统和墙系统的情况下，可以认为这个条件得到了满足。一般来说，这个条件在双系统中是不满足的。
注:国家附录可包括参考文件，这些文件可提供多层建筑中刚度中心和扭转半径的定义，既适用于满足第(8)段条件(a)和(b)的情况，也适用于不满足条件的情况。
(9)在框架和具有主要弯曲变形的细长墙系统中，所有楼层的刚度中心位置和扭转半径可计算为垂直构件横截面的惯性矩。如果除了弯曲变形之外，剪切变形也很大，可以用横截面的等效惯性矩来说明。
4.2.3.3高程规律性的准则
(1)对于被归类为正立面的建筑物，应满足以下段落中列出的所有条件。
(2)所有横向荷载抵抗系统，如核心、结构墙或框架，应不间断地从其基础延伸至建筑物顶部，或如果在不同高度存在倒退，则延伸至建筑物相关区域的顶部。
(3)从特定建筑物的底部到顶部，各层的横向刚度和质量应保持不变或逐渐减小，无突变。
(4)在框架建筑中，实际楼层阻力与分析所需阻力的比率不应在相邻楼层之间不成比例地变化。在这种情况下，砌体填充墙框架的特殊方面在4.3.6.3.2中处理。
(5)当出现挫折时，下列附加条件适用:
a)对于保持轴对称的逐渐后退，在后退方向上，任何楼层的后退不得大于先前平面尺寸的20 %(见图4.1.a和图4.1 . b)；
b)对于主结构系统总高度较低15 %范围内的单个缩进，缩进不得大于先前平面尺寸的50 %(见图4.1.c)。在这种情况下，上层垂直投影周界内的基础区域结构应设计为能承受至少75%的水平剪力，该剪力在没有扩大基础的类似建筑中会在该区域产生；
c)如果倒退不保持对称，在每个面上，所有楼层的倒退总和不得大于基础上方或刚性地下室顶部上方的底层平面尺寸的30 %，单个倒退不得大于先前平面尺寸的10 %(见图4.1.d)。
图4.1:建筑物后退规律性的标准
4.2.4可变动作的组合系数lt;
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