多层及高层钢筋混凝土房屋抗震验算.ppt
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1、第五章 多、高层钢筋混凝土房屋抗震设计,多层和高层钢筋混凝土结构体系:框架结构框架-抗震墙结构抗震墙结构筒体结构框架-筒体结构等,1.共振效应引起的震害,一、震害及其分析,建筑物的自振周期与场地的卓越周期接近,引起建筑物的类共振,通常导致建筑物破坏严重。,2.结构布置不合理引起的震害,16层钢筋混凝土集合住宅大楼底层柱子数量少,间距太大,地震时其中一栋倾倒。,3.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。,柱 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。,短柱 当柱高小于4倍
2、柱截面高度(H/b4)时形成短柱。短柱刚度大,易产生剪切破坏。,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。节点破坏的主要原因是节点的受剪承载力不足,约束箍筋太少,梁筋锚固长度不够以及施工质量差所引起。,梁柱节点,4.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。端墙、窗间墙和门窗洞口边角部位破坏更加严重。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,砌块墙重于砖墙。,填充墙破坏的主要原因:墙体受剪承载力低,变形能力小,墙体与框架缺乏有效的拉
3、结,因此在往复变形时墙体易发生剪切破坏和散落。,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。,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,防止剪切、锚固 等脆性破坏;,4)保证施工质量。,5.3 钢筋混凝土结构房屋设计特
4、点及概念设计,一、单柱及群柱的 曲线,-位移延性比,二、钢筋混凝土结构的抗震设计特点,使用阶段或在常遇地震作用时,结构在弹性范围工作;,在基本烈度地震作用时,结构在弹塑性范围工作;,在罕遇烈度地震作用时,结构亦在弹塑性范围工作;,程度不同,三、钢筋混凝土结构的概念设计,1.设置多道抗震防线;,2.合理控制结构的弹塑区部位;,1)结构有较好的塑性内力重分布能力;,2)结构有较宽的约束屈服范围及极限变形;,3)局部破坏不致导致整个结构失效及具有易于修复 的可能性。,3.加强结构的整体性和构件间的连接;,4.抗侧力构件的刚度、强度、延性应有适当的对应关系;,5.上部结构应与地基条件适应。,5.4 抗
5、震设计的一般规定,一、房屋的适用最大高度,抗震规范规定:乙、丙和丁类建筑的框架结构和框架-抗震墙结构适用的最大高度应不超过下表的规定。,甲类建筑适用的最大高度应专门研究。,注:1.房屋高度指室外地面到主要屋面板板顶的高度(不包括局部突出屋顶部分);2.超过表内高度的房屋,应进行专门研究和论证,采取有效的加强措施;3.平面和竖向均不规则的结构或建造在场地的构,使用的最大高度应适当降低(一般降低20%左右)。,二、结构的抗震等级,地震作用下,钢筋混凝土结构的地震反应有下列特点:,1、地震作用越大,房屋的抗震要求越高;,2、结构的抗震能力主要取决于主要抗侧力构件的性能;,3、房屋越高,地震反应越大,
6、抗震要求越高。,地震作用与烈度、场地等有关,从经济角度考虑,对不同烈度、场地的结构的抗震要求可以有明显的差别。,主、次抗侧力构件的抗震要求应有差别。,抗震等级是确定结构构件抗震计算和抗震措施的标准。根据设防烈度、房屋高度、建筑类别、结构类型及构件在结构中的重要程度确定,共分四个等级,一级最高。,下表为丙类建筑抗震等级的划分:,注:1.建筑场地为类时,除6度外可按表内降低一度所对应的 抗震等级采取抗震构造措施,但相应的计算要求不应降低;2.接近或等于高度分界时,应允许结合房屋不规则程度及场 地、地基条件确定抗震等级。,1、甲、乙、丁类建筑应按抗震设防标准中的抗震措施所要求的设防烈度按上表确定抗震
7、等级。,2、当框架-抗震墙结构有足够的抗震墙时,其框架部分是次要抗侧力构件,可按框架-抗震墙结构中的框架确定抗震等级。否则按框架结构确定等级。区分标准是看框架部分承受的地震倾覆力矩是否大于结构总地震倾覆力矩的50%。,框架承受的地震倾覆力矩可按下式计算:,3、裙房与主楼的等级,裙房顶部上下各一层应提高抗震措施,4、多层与高层建筑的地下室,一层以下根据具体情况按三级或按更低等级。9度时应专门研究。,图中c为抗震等级,三、建筑结构布置宜规则,四、合理设计结构破坏机制,1、框架结构,为了充分发挥整个结构的抗震能力,较合理的地震破坏机制应为节点基本不破坏,梁比柱的屈服能早发生、多发生;同一层中,各柱两
8、端屈服历程越长越好;底层柱底的塑性铰宜最晚发生。梁柱端的塑性铰出现得尽可能分散。,2、框架-抗震墙结构,抗震墙的各墙段(包括小开洞墙和联肢墙肢)的高宽比不宜小于2,使其成弯剪破坏。连梁宜在梁端塑性屈服,且有足够的变形能力,在墙段充分发挥抗震作用前不失效。,五、构件在极限破坏前不发生明显的脆性破坏,主要抗侧力的钢筋混凝土构件的极限破坏应以构件弯曲时主筋受拉屈服破坏为主,应避免变形性能差的混凝土首先压溃或剪切破坏,以及钢筋锚固失效和粘接破坏。,延性破坏和脆性破坏两者的变形性能差别很大,与其相关的因素有:抗剪和抗弯承载力之比、剪跨比、剪压比、轴压比、主筋率、配筋率、箍筋形式、混凝土和钢筋材料、钢筋连
9、接和锚固方式等。,规范中许多规定都属于这方面的要求。,当建筑平面过长、结构单元的结构体系不同、高度和刚度相差过大以及各结构单元的地基条件有较大差异时,应考虑设防震缝。其最小宽度应符合下面要求:,高层建筑宜选用合理的建筑结构方案,不设防震缝。,1、防震缝,(1)钢筋混凝土框架房屋的防震缝宽度,当高度不超过15m时可采用70mm,超过15m时,6、7、8、9度相应每增加高度5m、4m、3m、2m,宜加宽20mm。,六、防震缝与抗撞墙,(2)框架-抗震墙结构房屋的防震缝宽度可采用框架规定数值的50%,且不宜小于70mm。,(3)防震缝两侧结构类型不 同时,按不利体系考虑,并按低的房屋高度计算 缝宽。
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