建筑结构抗震设计课件.ppt

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1、５.多层及高层钢筋混凝土房屋抗震设计·本章要点■掌握：水平地震作用的计算；框架内力和位移计算；框架梁、柱、节点的抗震设计。■理解：多高层钢筋混凝土结构房屋抗震设计的一般要求。■了解：多层及高层钢筋混凝土结构房屋的主要结构体系及震害特点。1５.1　概述多层和高层钢筋混凝土结构体系包括：框架结构、框架-抗震墙结构、抗震墙结构、筒体结构和框架-筒体结构等。框架结构体系由梁和柱组成，平面布置灵活，易于满足建筑物设置大房间的要求，在工业与民用建筑中应用广泛。抗震墙也称剪力墙，这种结构体系由钢筋混凝土纵横墙组

2、成，抗侧力性能较强，但平面布置不灵活，纯剪力墙体系一般用于住宅、旅馆和办公楼建筑。筒体结构或由四周封闭的剪力墙构成单筒式的筒状结构；或以楼电梯为内筒，密排柱深梁框架为外框筒组成筒中筒结构。这种结构的空间刚度大，抗侧和抗扭刚度都很强，建筑布局亦灵活。常用于超高层公寓、办公楼和商业大厦建筑等。框架-抗震墙结构：在框架房屋中增加抗震墙构成。框架－筒体体系：在框架房屋中增加筒体构成。2５.1　概述框架房屋抗震墙框架-抗震墙3５.1　概述不过，设计不良或施工质量欠佳的钢筋混凝土结构房屋在地震中遭遇震害的情况

3、，亦不鲜见。主要震害可概述如下：１.共振效应引起的震害２.结构平面或竖向布置不当引起的震害３.框架柱、梁和节点的震害梁柱变形能力不足，构件过早发生破坏。一般是梁轻柱重，柱顶重于柱底，尤其是角柱和边柱更易发生破坏。（1）柱顶柱顶周围有水平裂缝、斜裂缝或交叉裂缝。重者混凝土压碎崩落，柱内箍筋拉断，纵筋压曲成灯笼状。主要原因：节点处弯矩、剪力、轴力都较大，受力复杂，箍筋配置不足，锚固不好等。破坏不易修复。4５.1　概述（2）柱底与柱顶相似，由于箍筋较柱顶密，震害相对柱顶较轻。5５.1　概述（3）短柱当柱

4、高小于4倍柱截面高度（H/b<4)时形成短柱。短柱刚度大，易产生剪切破坏。6５.1　概述（4）角柱由于双向受弯、受剪,加上扭转作用，震害比内柱重。（5）梁柱节点节点核心区产生对角方向的斜裂缝或交叉斜裂缝，混凝土剪碎剥落。节点内箍筋很少或无箍筋时，柱纵向钢筋压曲外鼓。节点破坏将导致梁柱失去相互之间的联系。节点破坏的主要原因是节点的受剪承载力不足，约束箍筋少，梁筋锚固长度不够以及施工质量差所引起。（6）框架梁震害多发生于梁端。在地震作用下梁端纵向钢筋屈服，出现上下贯通的垂直裂缝和交叉裂缝。破坏的主要原

5、因是梁端屈服后产生的剪力较大，超过了梁的受剪承载力，梁内箍筋配置较稀，以及反复荷载作用下混凝土抗剪强度降低等。7５.1　概述４.框架填充墙的震害砌体填充墙刚度大而承载力低，首先承受地震作用而遭破坏。一般7度即出现裂缝，8度和8度以上地震作用下，裂缝明显增加，甚至部分倒塌，一般是上轻下重，空心砌体墙重于实心砌体墙，砌快墙重于砖墙。框架-剪力墙结构上部较严重，框架结构下部震害严重。8５.1　概述填充墙破坏的主要原因是：墙体受剪承载力低，变形能力小，墙体与框架缺乏有效的拉结，在往复变形时墙体易发生剪切破

6、坏和散落。9５.1　概述５.抗震墙的震害在强震作用下，抗震墙的震害主要表现在墙肢之间连梁的剪切破坏。主要是由于连梁跨度小，高度大形成深梁，在反复荷载作用下形成X型剪切裂缝，为剪切型脆性破坏，尤其是在房屋1/3高度处的连梁破坏更为明显。10５.1　概述６.防震缝的震害防震缝宽度过小，地震时结构相互碰撞造成震害。总结以上震害调查结果，除注意场地和地基因素外，从结构上主要应注意：（1）结构的刚度在平面上和沿竖向的分布要规则、均匀；（2）结构构件要有足够的承载力和延性；（3）重视构造，加强对混凝土的约束，

7、防止剪切、锚固等脆性破坏；（4）保证施工质量。11５.２　抗震设计的一般要求5.2.1结构体系选择不同的结构体系，其抗震性能、使用效果和经济指标亦不同。《抗震规范》在考虑地震烈度、场地土、抗震性能、使用要求及经济效果等因素和总结地震经验的基础上，对地震区多高层房屋适用的最大高度给出了规定。房屋的高宽比值愈大，即建筑愈瘦高，地震作用下的侧移愈大，地震引起的倾覆作用愈严重。故《规范》对房屋的高宽比按结构体系和地震烈度给出了不同的要求。注：当有大底盘时，计算高宽比的高度从大底盘顶部算起。选择结构体系时，

8、要考虑建筑物刚度与场地条件的关系，要注意选择合理的基础形式及埋置深度；还必须注意经济指标。注：房屋高度指室外地面到檐口的高度（不考虑局部突出屋顶部分）。12５.２　抗震设计的一般要求5.2.2结构布置多高层钢筋混凝土结构房屋结构布置的基本原则：①结构平面应力求简单规则，结构的主要抗侧力构件应对称均匀布置，尽量使结构的刚心与质心重合，避免地震时引起结构扭转及局部应力集中。②结构的竖向布置，应使其质量沿高度方向均匀分布，避免结构刚度突变，并应尽可能降低建筑物的重心，以利结构的整体稳定性