建筑震害与设计对策课件.ppt

全国注册结构工程师继续教育必读系列教材（之五） 建筑震害与设计对策 黄世敏 杨沈 等编著,地震与震害常识建筑结构抗震设计基本概念多层和高层混凝土房屋的震害与设计对策多层砌体房屋的震害与设计对策建筑隔震设计,地震与震害常识,地震的类型 按震中距的大小，地震可分为地方震(震中距1000km)。按震级大小，我国把地震分为6个级别：小地震(震级M3)、有感地震(3M4.5)、中强地震(4.5M6)、强烈地震(6M7)、大地震(7M8)和特大地震(M8)。按震源深度，地震可分为浅源地震(深度h60km)、中源地震(60kmh300km)和深源地震(300kmh700km)。,目前记录到的世界上最大地震 1960年智利地震，1960年5月22日下午19点11分, 蒙特港附近海底，震级达8.9级(后修订为9.5级)影响范围在南北800km长的椭圆内。引发了巨大海啸，浪涛高达89m，最高达25m。大地震一直持续到6月23日，在前后1个多月的时间内，先后发生了225次不同震级的地震。震级在7级以上的有10次之多，其中震级大于8级的有3次。震级高、波及面广、持续时间长、实属少有。,地震震级与地震烈度 地震震级 地震震级是衡量一次地震释放能量大小的尺度，目前国际常用里氏震级表示。 地震烈度 地震烈度是指地表和房屋建筑受到地震影响的强弱程度。对于一次地震来说，只有一个震级，但不同地点所遭受影响的强弱程度却不同。一般说，震中距不同，地震烈度也不同，震中距越大烈度越低，反之则相反。,我国设防烈度对应的地面加速度 设防烈度I 对应的地面运动峰值加速度A (g)：,震中烈度和震级的关系 对于浅源地震，震中烈度I0 和震级M 有大致关系：,建筑震害的程度划分 破坏性地震发生后，各类建筑将遭到不同程度的破坏，其受损程度的描述，工程 上通常采用破坏等级划分的方法加以区别。这种划分方法较广泛地应用于震后建筑破坏程度评估和震害预测时对建筑破坏程度的预估。世界各国的建筑地震破坏等级划分不尽相同。 我国对建筑地震破坏等级划分为基本完好(含完好)、轻微损坏、中等破坏、严重破坏、倒塌五个等级。,1 基本完好：承重构件完好；个别(指5%以下)非承重构件轻微损坏；附属构件有不同程度破坏。一般不需修理即可继续使用。2 轻微损坏：个别承重构件轻微裂缝，个别非承重构件明显破坏；附属构件有不同程度的破坏。不需修理或需稍加修理，仍可继续使用。3 中等破坏：多数(指超过50%)承重构件轻微裂缝，部分(指30%以下)明显裂缝；个别非承重构件严重破坏。需一般修理，采取安全措施后可适当使用。4 严重破坏：多数承重构件严重破坏或部分倒塌。应采取排险措施；需大修、局部拆除。5 倒塌：多数承重构件倒塌，需拆除。,建筑地震破坏等级示意,建筑结构抗震设计基本概念,抗震设防目标、设防依据、设计依据工程场址的合理选择建筑和结构布置原则地震作用的计算,抗震设防目标、设防依据、设计依据,抗震设防目标 基本目标 三水准设防目标 小震不坏、中震可修、大震不倒。 专门目标 具有更具体或更高的抗震设 防目标 根据实际需要和可能，分别选定针对整个结构、结构的局部部位或关键部位、重要构件、次要构件以及建筑构件和机电设备支座的性能目标。 专门目标是2010抗震规范新增内容。,实现专门设防目标的设计方法建筑抗震性能化设计隔震与消能减震设计,三水准基本设防目标小震不坏：小震时，结构应处于弹性工作状态，可以采用弹性体系动力理论进行结构和地震分析，满足强度要求。中震可修：中震时，结构越过屈服极限，进入非弹性变形阶段，但结构的弹塑性变形控制在某一限度内，震后残留的变形不大。大震不倒：大震时，建筑物虽然破坏较严重，但整个结构的非弹性变形仍受到控制，与结构倒塌的临界变形尚有一段距离，从而保障了建筑内部人员的安全。,三水准下钢筋混凝土框架结构的破坏程度与层间位移角的大致对应关系,“两阶段设计法” 实现三个水准设防目标第一阶段设计：第一步采用小震的地震动参数，先计算出结构在弹性状态下的地震作用效应，与风、重力等荷载效应组合，并引入承载力抗震调整系数，进行构件截面设计，从而满足第一水准的强度要求；第二步是采用同一地震动参数计算出结构的弹性层间位移角，使其不超过规定的限值；同时采取相应的抗震构造措施，保证结构具有足够的延性、变形能力和塑性耗能能力，从而自动满足第二水准的变形要求。第二阶段设计：采用大震的地震动参数，计算出结构(特别是柔弱楼层和抗震薄弱环节)的弹塑性层间位移角，使之小于抗震规范限值；并结合采取必要的抗震构造措施，从而满足第三水准的防倒塌要求。,建筑抗震设防依据及大震和小震的界定中震（抗震设防烈度）：应采用根据中国地震动参数区划图确定的基本烈度。 50年超越概率为10%的相当于474年一遇的烈度值。小震（多遇地震烈度）：为50年超越概率为63.2%的相当于50年一遇的众值烈度，其大小比基本烈度约低1.55度。大震（罕遇地震烈度）：50年超越概率为2%3%的相当于1600 2500年一遇的烈度值，其大小比基本烈度高1度左右。,建筑抗震设计依据设计地震动参数1 设防烈度或设计地震动峰值加速度2 设计地震分组或设计地震动反应谱特征周期(Tg)3 设计地震动反应谱曲线下降段的衰减指数,地震地面运动峰值加速度Amax（g/1000、伽）建筑结构地震影响系数最大值与地震地面运动峰值加速度值的关系 max=max Amax / g = 2.25 Amax / 1000max 地震时结构振动加速度的放大系数最大值、一般取2.25 Amax 地震地面运动峰值加速度（伽） g 重力加速度、等于1000伽,设计地震动反应谱特征周期(Tg)1 根据设计分组、场地类别确定或工程场地安评报告确定2 不同于中国地震动参数区划图的反应谱特征周期3 2010版抗震规范对部分地区设计分组进行调整 如福州（鼓楼、台江、仓山、晋安）和厦门（思明、海沧、湖里、集美、同安、翔安）调为第二组；福州马尾调为第三组等。,工程场址的合理选择,房屋建筑地震破坏的直接原因 根据以往地震经验，概括起来，地震期间导致建筑破坏的直接原因可分为以下三种情况：1 地震引起的山崩、滑坡、地陷、地面裂缝或错位等地面变形，对其上部建筑物的直接危害；2 地震引起的砂土液化、软土震陷等地基失效，对上面建筑物所造成的破坏；3 建筑物在地面运动激发下产生剧烈震动过程中，因结构强度不足、过大变形、连接破坏、构件失稳或整体倾覆等引起的破坏。,工程场址的选择原则选择原则：1 选择有利地段及一般地段2 避开危险地段3 慎重对待不利地段2010版抗震规范修订：a 地段类别增加一般地段（不属于有利、不利和危险的地段）b 场地类别类分为0、1 两个亚类（将原规范类场地设计反应谱特征周期进一步细化）,震后的北川县城，右边山体产生的巨大滑坡冲毁了大片建筑,避开危险地段1 断裂带：可分为发震断裂与非发震断裂。 a 发震断裂的最小避让距离 b 非发震断裂对建筑震害无明显影响，但不宜将建筑物横跨在断裂带上。2 山体崩塌、边坡滑移、地陷地段不得建房。,慎重对待与局部地形相关的不利地段 注意孤山、土质边坡、台地边缘的地震反应： a 高度越大反应越强烈 b 离边缘距离越大、反应相应减小 c 土质结构比岩质结构反应大 d 高突地形顶面越开阔，中心部位反应越小 e 边坡越陡，顶部放大效应越大1 应考虑不利地段对地震作用的放大效应。2 场地勘察应有边坡稳定性评价和防冶方案建议（2010版抗震规范新增加的要求）。3 应保证地震作用下的建筑场地稳定性，注意设置符合抗震要求的边坡工程，避开土质和强风化岩石边坡的边缘。,地震挡土墙与建筑物做在一起，因土坡滑坡而使建筑倾斜破坏,对策：建筑物与挡土墙分开,慎重对待与场地土质相关的不利地段1 平面分布不均匀土层的场地 不同类别土壤，具有不同的动力特性，地震反应也随之出现差异。建筑物不宜跨在两类不同土层上，无法避开时，除考虑不同土层差异运动影响外，还应采用局部深基础，使整个建筑物基础落在同一土层上。2010版抗震规范对同时采同不同类型、不同埋深基础提出明确对策：规范3.3.4第2款“同一结构单元，当采用不同基础类型或基础埋深显著不同时，应根据地震时两部分地基基础的沉降差异，在基础、上部结构的相关部位采取相应措施。,慎重对待与场地土质相关的不利地段2 液化土和软弱土的场地 对液化土应采取消除土层液化性的措施，当采用桩基时，桩身设计还应考虑水平地震力和地基土下层水平错位所带来的不利影响。 地基为软弱粘性土、新近填土，地震作用下会发生震陷时，应采取相应的措施。,汶川地震某镇地面沙土液化，结构破坏、汽车沉陷。,建筑和结构布置原则,建筑和结构布置原则 建筑布局和结构布置基本上决定了一幢房屋的动力性能。建筑布局和结构布置简单合理从根本上保证房屋具有良好的耐震性能。 地震区的房屋建筑平面形状应以方形、矩形、圆形为好，正六边形、正八边形、椭圆形、扇形次之，L形、T形、十字形、U形、H形、Y形平面较差。 地震区建筑的竖向体型及刚度变化要均匀，宜优先采用矩形、梯形、三角形等均匀变化的几何形状，尽量避免过大的外挑和内收。,建筑和结构布置原则 结构平面布置时，应特别注意具有很大抗侧刚度的钢筋混凝土墙体和钢筋混凝土芯筒位置，力求在平面上要居中和对称。此外，抗震墙宜沿房屋周边布置，以使结构具有较强的抗扭刚度和较强的抗倾覆能力。 除结构平面布置要合理外，结构沿竖向的布置宜等强。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。,建筑结构不规则的设计对策 对于一般不规则的建筑方案，应按规范、规程的有关要求采取加强措施。2010版抗震规范增加6度时不规则建筑应进行抗震验算的规定。 对特别不规则的建筑方案，要进行专门研究和论证，采取高于规范、规程规定的加强措施。对特别不规则的高层建筑，应严格按建设部令第111号文进行抗震设防专项审查。 对于严重不规则的建筑方案，应要求建筑师予以修改、调整。,规则与不规则的区分 可参照建质2010109号文件超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点的相关规定执行：1 一般不规则，按建筑结构（包括某个楼层）布置上出现表1中一项不规则进行界定。2 特别不规则，按以下三种类型进行判断：a 同时具有表1所列基本不规则的三个或三个以上；b 具有表2所列的一项不规则；c 具有表1所列二项基本不规则且其中有一项接近表2的不规则指标。3 严重不规则，指体型复杂，多项实质性的突变指标或界限超过抗震规范3.4.3条规定的上限值或某一项大大超过规定，具有严重的抗震薄弱环节，可能导致地 震破坏的严重后果者，意味着该建筑方案在现有经济 技术条件下，存在明显的地震安全隐患。,表1 不规则建筑方案的基本类型,表1注： 深凹进平面右凹口设置连梁，其两侧的变形不同时仍视为凹凸不规则，不按楼板不连续中的开洞对待。 序号a、b不重复计算不规则项。 局部的不规则，视其位置、数量等对整个结构影响的大小判断是否计入不规则的一项。 新超限审查要点将连体类从特别不规则归入不规则，扭转与偏心、凹凸与组合平面、竖向刚度突变与坚向尺寸突变不再重复计算。 具有表1中三项及以上不规则，即为超限高层建筑。,表2 特别不规则的项目,表2注： 仅前后错层或左右错层属于表1中的一项不规则，多数楼层同时前后、左右错层属于本表的复杂连接。新超限审查要点的调整：1 扭转偏大：考虑偶然偏心下的较多楼层。2 连体：连体两端塔搂高度、体型或者沿大底盘某个主轴方向的振动周期显著不同的结构列入特别不规则，否则应列入一项不规则。具有表2中一项特别不规则，即为超限高层建筑。,地震作用的计算计算原则1 一般情况下，应在建筑结构两个主轴方向分别考虑水平地震作用并进行抗震验算 ，各方向水平地震作用全部由该方向抗侧力构件承担。2 有斜交抗侧力构件的结构，当相交角度大于15度时，应分别考虑各抗侧力构件方向的水平地震作用。3 质量与刚度明显不对称的结构，应考虑双向水平地震作用下的扭转影响。其他情况，可以采用调整地震作用效应的方法计入扭转影响 。4 8度、9度的大跨度和长悬臂结构及9度时的高层建筑，应考虑竖向地震作用。,地震作用的计算计算方法1 将多自由度体系看作等效单自由度体系的低部剪力法。适用于高度不超过40m，以剪切变形为主，且质量和刚度沿高度比较均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构。2 考虑多自由度体系的振型分解反应谱法。适用于上述以外的建筑结构。3 直接输入地震波求解运动方程及结构地震反应的时程分析法。特别不规则建筑、甲类建筑和下表所列的高层建筑应采用时程分析法进行多遇地震作用下的补充计算。,几点注意事项时程分析法 输入的地震加速度曲线，要满足地震动三要素的要求，即频谱特性、有效峰值、持续时间。 频谱特性可根据地震影响系数典线、所处的场地类别和设计分组确定。加速度有效峰值按规定确定。持续时间一般应为结构周期的5 10倍。 2010版抗震规范规定： 当取三组加速度时程曲线输入时，计算结果宜取时程法的包络值与振型分解反应谱法的较大值；当取七组及七组以上的时程曲线时，计算结果可取时程法的平均值与振型分解反应谱法的较大值。,几点注意事项鞭梢效应 底部剪力法无法准确计算鞭梢效应。 振型分解反应谱法可较为准确计算鞭梢效应。 更为精确的计算方法是时程分析法。 除鞭梢效应外，时程分析法还能反映结构软弱层等抗震不利因素的影响。所谓“补充计算”，主要指对计算结果的底部剪力、楼层剪力和层间位移进行比较，当时程分析法大于振型分解反应谱法时，相关部位的构件内力和配筋应作相应调整。,几点注意事项平面投影 尺度很大的空间结构 2010版抗震规范规定： 平面投影尺度很大的空间结构，应根据结构形式和支承条件，分别按单点一致、多向单点、多点或多向多点输入进行抗震计算。 平面投影尺度很大的空间结构，指跨度大于120m、或长度大于300m、或悬臂大于40m的结构。,几点注意事项结构阻尼比2010版抗震规范对不同阻尼比的反应谱地震影响系数作了调整：1 阻尼比为5%的地震影响系数值与2001规范相同，维持不变。2 降低了小阻尼（2% 3.5%）地震影响系数值，最大降低幅度达18%。略微提高了阻尼比6% 10%的地震影响系数值，长周期部分最大增幅约5%。3 适当降低了大阻尼（20% 30%）的地震影响系数值，在5Tg周期以内，基本不变，长周期部分最大降幅约10%，有利于消能减震技术的推广应用。,几点注意事项楼层最小地震剪力 由于地震影响系数在长周期段下降较快，对于长周期结构，计算所得的水平地震作用下的结构效应可能太小。而地震动作用中地面运动速度和位移对长周期结构的破坏具有更大影响，振型分解反应谱法尚无法对此作出估计。因此，规范对各楼层最小地震剪力进行了规定。 对竖向不规则结构的薄弱层，除应满足此要求外，尚应按规定乘以1.15的增大系数。 2010版抗震规范增加6度时楼层最小地震剪力的要求。,多层和高层混凝土房屋的震害与设计对策,钢筋混凝土框架结构的震害与设计对策具有抗震墙的钢筋混凝土结构的震害与设计对策防震缝的震害与处理,钢筋混凝土框架结构的震害结构在强地震作用下整体倒塌破坏结构层间屈服强度有明显的薄弱楼层柱端和节点的破坏比较普遍单跨框架结构体系破坏较为严重非结构构件（填充墙、围护墙等）破坏普遍,防止框架结构的整体倒塌 框架结构整体侧向刚度较小，在强烈地震作用下侧向变形较大，易造成部分框架柱失稳破坏，由于赘余度较少，容易形成连续倒塌机制，从而导致结构整体倾覆倒塌。 框架+填充墙结构一般是性能很差的多道防线形式，刚度大而承载力低的填充墙基本算不上第一道防线。 框架结构中应设置多道抗震防线，如设置少量钢筋混凝土剪力墙、斜支撑 或柱子两侧加翼墙，可增加整体侧向刚度并作为第一道防线，首先承担地震力，吸收地震能量，防止柱子破坏导致整体结构倒塌。,台湾某学校沿纵向设置了钢筋混凝土翼墙在集集地震中完好无损,框架加框架钢支撑,应具有良好的结构屈服机制 一个良好的结构屈服机制，其特征是结构在其杆件出现塑性铰后，竖向承载能力基本保持稳定，可以持续变形而不倒塌，进而最大限度吸收和耗散能量。 a 结构的塑性发展从次要构件开始，或从主要构件的次要杆件（部位）开始，最后才在主要构件上出现塑性铰，从而形成多道防线； b 结构中所形成的塑性铰的数量多，塑性变形发展的过程长； c 构件中塑性铰塑性转动量大，结构的塑性变形量大。 一般而言，结构的屈服机制可分为两个基本类型，即楼层屈服机制和总体屈服机制。所谓楼层屈服机制，指的是结构在侧向荷载作用下，竖向杆件先于水平杆件屈服，导致某一楼层或某几个楼层发生侧向整体屈服（强梁弱柱）。所谓总体屈服机制，指的是结构在侧向荷载作用下，全部水平杆件先于竖向杆件屈服，然后才是竖向杆件的屈服（强柱弱梁）。,框架结构的屈服机制： (a)、（b）为楼层机制，（c）为总体机制 要有意识地配置结构构件的刚度与强度，确保结构实现总体屈服机制。,都江堰市地税局办公楼，六层框架结构，建于2001年，部分框架梁端裂缝,形成塑性铰。,实现强柱弱梁 “强柱弱梁”设计原则 实质是控制塑性铰在框架 中出现的位置，不会引起 结构局部或整体破坏的耗 能的梁端塑性铰应早出， 多出。同时应注意不允许 在梁的跨中出铰，梁的跨 中出铰将导致局部破坏。 2010版抗震规范提高了框架结构柱端弯矩增大系数（1.4、1.2、1.11.7、1.5、1.3、1.2）及底层柱弯矩增大系数（1.5、1.25、1.151.7、1.5、1.3、1.2）和柱剪力增大系数（ 1.4、1.2、1.11.5、1.3、1.2、1.1 ），同时加大了框架柱纵筋最小配筋率要求。,钢筋砼柱的破坏及延性问题 在框架设计中我们虽然强调 “强柱弱梁”的设计原则，但是实际上地震作用具有很大不确定性，同时也不可能绝对防止在柱中出现塑性铰，房屋是否能够坏而不倒，很大程度上与柱的延性好坏有关。 柱子的破坏形态有弯曲破坏、剪切破坏、粘结破坏三种类型，具体有： 1 弯曲破坏：通常发生在柱顶或柱底截面。破坏时压区混凝土压碎、主筋压屈。受拉钢筋有时能达到屈服，有时则达不到屈服。2 剪切受压破坏：在荷载作用下，水平弯曲裂缝向斜向发展，形成斜裂缝。当箍筋配置较多时，斜裂缝不会迅速开展，而是剪压区混凝土在弯、剪的共同作用下压碎。,钢筋砼柱的破坏及延性问题 3 剪切受拉破坏：当剪跨比较小且配箍率较低时，在主筋受拉屈服后，随着反复荷载的作用，会产生一条较宽大的斜裂缝，导致箍筋屈服、柱子剪坏。4 剪切斜拉破坏：一般发生在短柱中。斜裂缝往往沿柱子对角出现，箍筋达到屈服甚至被拉断，柱子被剪坏。 5 粘结开裂破坏：粘结破坏有两种类型，一是由于钢筋锚固不足被拔出而破坏；另一种是在柱子弯曲裂缝或剪切裂缝出现后，在反复荷载作用下，沿主筋出现粘结裂缝，使混凝土沿主筋酥裂脱落导致柱子破坏。,钢筋砼柱的破坏及延性问题 柱破坏形式不同，其对应的极限变形能力也不一样。比较而言，剪切斜拉破坏和剪切受拉破坏属于脆性破坏，设计中应该避免；粘结破坏延性较差，也应当避免；弯曲破坏和剪切受压破坏属于延性破坏，其延性受到许多因素的影响。 在实际工程中，柱子的破坏常常是几种破坏形态的综合反映。只是有时某一种破坏形态表现的突出一些。,地震框中，架柱弯曲破坏,地震中，梁柱节点的剪切破坏,地震中，底层框架柱的粘结破坏,填充墙不合理砌筑，框架柱形成短柱，剪切破坏,楼梯平台约束形成短柱破坏,影响框架柱延性的几个重要参数 1 剪跨比：2时为短柱，延性差。应避免短柱，特别是应避免在同一层中同时存在长柱和短柱的情况，否则需要采取特殊措施，慎重设计。 2 轴压比：轴压比小，属大偏心受压，延性好。3 剪压比：剪压比是指截面平均剪应力与混凝土轴心抗压强度的比值，表达式为 v / fc bc hc 。 剪压比大易发生脆性破坏，这实质上也是对构件最小截面尺寸的要求。 2010版抗震规范柱轴压比限值减少了0.05，增加了四级框架柱的轴压比限值，加大了柱最小截面尺寸要求。,具有抗震墙的钢筋混凝土结构的震害连梁的破坏较为普遍在强烈地震作用下剪力墙墙肢破坏 历次地震震害表明，具有抗震墙的钢筋混凝土房屋具有较好的抗震性能，其震害一般比较轻。汶川大地震中，具有抗震墙的钢筋混凝土房屋无一例倒塌，绝大部分结构主体基本完好或轻微损坏，小部分中等程度破坏。,都江堰市公安局大楼，十一层框架剪力墙结构，剪力墙连梁跨高比小，剪切破坏,剪力墙连梁“X”形裂缝,其他结构构件基本完好.,地震中，跨高比很小的剪力墙连梁剪切破坏,避免或推迟连梁的剪切破坏 当连梁的跨高比大于5时，梁以受弯为主，一般出现弯曲破坏。当连梁的跨高比小于5时，除了端部很容易出现垂直的弯曲裂缝外，还很容易出现斜向的剪切裂缝。当连梁的剪力过大或抗剪箍筋不足时，有可能很早就出现剪切破坏，使墙肢间丧失联系，剪力墙承载能力降低。 设计剪力墙连梁时，宜使多数连梁的屈服发生在墙肢底部屈服之前。连梁是剪力墙结构体系的耗能构件，为了使连梁能耗散较多的地震能量，应使连梁能向墙肢传递较大的轴向力，在地震作用下，使连梁达到弯曲屈服而不致引起剪切破坏。高层建筑混凝土结构技术规 程中规定了剪力墙开洞形成的跨高比小于5的连梁的相关设计规定及构造措施，目的是实现连梁的强剪弱弯，推迟剪切破坏，提高延性。,都江堰市中国移动电信大楼，九层（局部十一层）框架剪力墙结构,剪力墙和高连梁的剪切破坏形态，”X”形裂缝明显。,都江堰市岷江国际大厦，十八层框架剪力墙结构，建于2008年。剪力墙底部混凝土压碎，主筋压屈。在复杂应力作用下，个别剪力墙混凝土酥碎剥落。,延性剪力墙结构设计概念 1 强墙肢，弱连梁 与框架的强柱弱梁类似，以强墙肢弱连梁为好，即连梁先于墙肢屈服，使塑性变形和耗能分散于连梁中，但允许墙肢屈服，降低对连梁延性和耗能能力的要求。连梁可能剪切破坏或弯曲破坏，通过抗震构造措施使墙肢具有大的延性和耗能能力，即使连梁剪切破坏，也可以避免结构倒塌。 实现强墙肢弱连梁的方法不同于实现强柱弱梁的方法，规范通过弹性计算时连梁的刚度折减，从而减小连梁的内力设计值、降低连梁的承载力。,延性剪力墙结构设计概念 2 强剪弱弯 墙肢可能出现的破坏形态为：底部受拉钢筋屈服的弯曲破坏，剪拉破坏，剪压破坏等。除弯曲破坏为延性耗能破坏外，其他都是脆性破坏应避免。剪拉破坏的原因是抗剪分布钢筋不足，通过配置不小于一定数量的分布钢筋，可以避免剪拉破坏；通过强剪弱弯设计可以避免剪压破坏。 工程设计中，采用剪力增大系数调整墙肢底部加强部位截面的剪力计算值和连梁梁端截面组合的剪力计算值，使墙肢和连梁实现强剪弱弯。,延性剪力墙结构设计概念 3 限制剪压比 墙肢、连梁截面的剪压比超过一定值时，将过早出现斜裂缝，当增加横向钢筋或箍筋不能提高其受剪承载力，抗剪钢筋不能充分发挥其抗剪作用，抗剪钢筋未屈服的情况下，墙肢或连梁混凝土发生斜压破坏。为了避免这种破坏，应限制墙肢和连梁截面的平均剪应力与混凝土轴心抗压强度的比值，即限制剪压比，也就是墙和连梁其截面组合的剪力设计值应符合规范要求。,延性剪力墙结构设计概念 4 限制墙肢轴压比 与钢筋混凝土柱相同，轴压比是影响墙肢延性的主要因素之一。下图为轴压比试验值为0.2和0.4的两片剪力墙的水平力位移滞回曲线。 2010版抗震规范进一步明确墙肢轴压比要求。（增加7度一级、三级要求）,延性墙肢设计 1 避免小剪跨比 水平地震作用下： 剪跨比大于2的剪力墙以弯曲变形为主，可以实现延性弯曲破坏； 剪跨比在2 1的剪力墙剪切变形较大，通过强剪弱弯设计可实现一定延性的弯曲、剪切破坏，设计中应尽量避免采用； 剪跨比小于1的剪力墙为矮墙，为脆性剪切破坏，设计中必须避免采用。 墙段高宽比小于3时应注意剪跨比，小剪跨比的墙段应进行开洞处理，分成若干剪跨比大于2的墙肢。,延性墙肢设计 2 设置底部加强部位 按强墙肢、弱连梁设计的剪力墙，在水平地震作用下连梁首先屈服，随着地震作用增大墙肢底截面形成塑性铰，塑性铰的高度一般为0.3 0.8倍墙肢长度。墙肢底部塑性铰及其以上相邻的一定高度范围，即为剪力墙的底部加强部位。底部加强部位的设置，对提高剪力墙的抗剪能力、改善整体结构的抗震性能是非常有效的。,延性墙肢设计 3 斜截面受剪承载力 墙肢斜截面破坏大致可归为三类：剪拉破坏，斜压破坏，剪压破坏。剪拉破坏属脆性破坏，通过配置横向和竖向分布钢筋，可以避免剪拉破坏。通过限制受剪截面的剪压比，可以避免斜压破坏。剪压破坏是最常见的破坏形式，也属脆性破坏，通过强剪弱弯设计可以避免剪压破坏。 强剪弱弯设计时，墙肢斜截面受剪承载力计算公式主要建立在剪压破坏的基础上，受剪承载力由横向钢筋和混凝土的受剪承载力组成，计算时需注意计入墙体轴力的有利（压力）或不利（拉力）影响。,延性墙肢设计 4 设置约束边缘构件 若轴压比较小，当墙肢截面受压边缘达到非约束混凝土的极限压应变时，墙肢截面的曲率延性系数可满足抗震要求，墙肢两端可不设约束边缘构件。否则，需设置约束边缘构件，增大墙肢边缘极限压应变，增大截面的塑性变形能力。 墙肢边缘极限压应变（cu）、墙肢截面长度（ hW ）、轴压比、层高、约束边缘构件长度（Lc）的关系为：截面长度长、轴压比大、层高小，cu大， Lc / hW也大。 若轴压比超过一定值，即使加大约束长度和配筋量，也不能达到需要的位移延性系数。,延性墙肢设计 5 分布钢筋的最小配筋率 水平分布钢筋过少时，斜裂缝一旦出现，就会发展成一条主要斜缝，使墙肢沿斜裂缝劈裂成两半； 竖向分布钢筋过少，墙肢端的纵向钢筋屈服时，裂缝宽度大，同时竖向分布钢筋也起到限制斜裂缝开展的作用。,延性墙肢设计 6 墙肢端部设置钢骨（型钢） 为提高剪力墙的抗震性能，可以在墙肢的端部设置钢骨，其作用效果优于无钢骨的约束边缘构件。无边框的单片剪力墙中一般应使钢骨强轴与墙轴线平行，以增强墙体平面外刚度，改善剪力墙平面外性能，防止平面外错断破坏，提高剪力墙的延性。 无边框剪力墙的水平钢筋应在钢骨外绕过或与钢骨焊接。有边框剪力墙的水平钢筋应伸入边柱，有足够的锚固长度。由于钢骨往往承受较大拉力，钢骨应在基础内有可靠的锚固。,延性连梁设计1 降低连梁的刚度或弯矩设计值 刚度小，则弯矩、剪力设计值小，易于实现强剪弱弯。 设计中采用折减刚度的方法降低连梁的弯矩设计值，使连梁先于墙肢屈服和实现弯曲屈服。2 开缝混凝土连梁 对跨高比小的高连梁，设水平缝成为跨高比较大的双连梁、多连梁，在大震作用下，发生延性较好的弯曲破坏。此构造措施已列入2010版抗震规范。,延性连梁设计3 交叉配筋和菱形配筋连梁 可防止剪切滑移破坏，限制裂缝开展，提抗剪承载力。4 钢板混凝土连梁 连梁中配置钢板，由钢板抵抗剪力，钢筋混凝土与钢板共同抵抗弯矩，抗剪、抗弯明显优于混凝土连梁。,抗震等级采取抗震措施的依据 钢筋混凝土房屋结构应根据抗震等级采取相应的抗震措施，2010版抗震规范对抗震等级作了调整：1 将框架结构的30m高度分界改为24m；对于7、8、9度时的框剪结构、剪力墙结构、部分框支剪力墙结构，增加24m作为一个高度分界，其抗震等级比2001规范降低一级，四级不再降低，框支层框架不降低。2 将“大跨度公共建筑”改为“大跨度框架”，并明确其跨度按18m划分。3 明确了框架-核心筒结构的高度不超过60m时，当按框架-剪力墙的要求设计时，其抗震等级按框架-剪力墙的规定采用。,2010版抗震规范二点重要调整1 增加对框架-核心筒结构外框的剪力调整 目的是避免外框太弱。当框架-核心筒结构的框架部分按侧向刚度分配的最大楼层地震剪力小于结构底部总地震剪力的10时，各层框架承受的地震剪力应按结构底部总地震剪力的15%进行调整，其核心筒墙体的地震剪力应适当提高、抗震构造措施应适当提高。2 增加对部分框支剪力墙结构底层框架部分承担的地震倾覆力矩的要求 目的是避免落地剪力墙太少。部分框支剪力墙结构，底层框架部分承担的地震倾覆力矩，不应大于结构总地震倾覆力矩的50%。,2010版抗震规范抗震钢筋使用范围的调整 应使用符合要求的抗震钢筋的范围： 2001版抗震规范：抗震等级为一、二级框架结构。 2010版抗震规范：抗震等级为一、二、三级的框架和斜撑构件（含梯段）。,防震缝的震害与处理 对于体型复杂、平立面不规则的建筑，2001版抗震规范规定“可按实际需要在适当部位设置防震缝”，2010版抗震规范则规定“应根据不规则程度等因素的比较分析，确定是否设置防震缝”。 正确理解本条规定应该是：建筑平、立面布置应尽可能规则，尽量避免采用防震缝；如果必须留的话，宽度应该留够。实际工程中，往往碰到稍微不规则的结构就留缝，留的缝又不够宽；还有是在施工中，浇捣混凝土后的抗震缝两侧的模板没有拆除，或留下许多杂物堵塞，结果等于没留，地震时往往撞坏。,防震缝宽度不够，高低建筑相互碰撞,防震缝宽度不够，相邻两栋高层建筑地震时相互碰撞,某相邻建筑地震中相互碰撞，损坏严重,防震缝的处理原则 尽量少设或不设防震缝。 凡是设缝的，就要分得彻底；凡是不设缝的就要连接牢靠。 设缝时，地下室或基础宜连成整体，可以减少上部结构反应。,防震缝的设置 在下列情况下宜设防震缝：1 平面长度和外伸长度尺寸超出了规范限值而又没有采取加强措施时；2 各部分结构刚度相差很远，采取不同材料和不同结构体系时；3 各部分质量相差很大时；4 各部分有较大错层时。 高低层之间不可采用主楼设牛腿、低层楼屋面梁搁在牛腿的做法，也不能用牛腿托梁的办法设防震缝。,防震缝的宽度 应保证足够的防震缝宽度，使防震缝两侧在预期的地震（一般按中震考虑）下不发生碰撞或轻微碰撞引起的局部损坏。 2010版抗震规范将防震缝宽度最小值由70mm改为100mm，并在条文说明中指出“震害表明，本条规定的防震缝宽度的最小值，在强烈地震下相邻结构仍可能局部碰撞而损坏”。因此，是否设置访震缝应慎重。,谢 谢,