多层及高层钢筋混凝土房屋抗震设计

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1、 5 多层及高层钢筋混凝土房屋抗震设计 抗震结构设计抗震结构设计5.1 概述5.2 抗震设计的一般要求5.3 框架内力与位移计算5.4 钢筋混凝土框架结构构件设计5.5 框架结构设计例题结构概念的理解应该比较重要，记 一下： 柱子的轴压比：还有剪跨比(柱截面承受的弯距与剪力相对大小的一个参数。表示为：M/Vh，h表示柱截面高度。此值大于2称该柱为长柱。小于2为短柱。) 轴力与抗压强度与截面积的乘积之比 ，一般和抗震时柱子的延性息息相关(同时和剪跨比也有很大关系)，轴压比越小，变形能力越强，反之亦然 ， 柱子和梁比起来，它的变形能力比较差，但是柱子在结构中的地位比梁大，所以要对它的变形能力作更多

2、的要求，轴压比，剪跨比的限制就是因此而来的 轴压比是为了控制小偏心受压(脆性)， 在规范中也有限值，按抗震等级分：柱轴压比限值结构类型 抗震等级一 二 三框架结构 0.7 0.8 0.9框架抗震墙板柱抗震墙及筒体 0.75 0.85 0.95部分框支抗震墙 0.6 0.7 结构设计几个限值的意义1、 轴压比：主要为控制结构的延性，规范对墙肢和柱均有相应限值要求，见抗规6.3.7和6.4.6，在剪力墙的轴压比计算中，轴力取重力荷载代表设计值，与柱子的不一样。 2、剪重比：主要为控制各楼层最小地震剪力，确保结构安全性，见抗规5.2.5。 3、侧向刚度比：主要为控制结构竖向规则性。位移比：主要为控制

3、结构平面规则性，以免形成扭转，对结构产生不利影响。控制比例为1.5。见抗规3.4.2、3.4.3。 4、周期比：主要为控制结构扭转效应，减小扭转对结构产生的不利影响，要求见高规4.3.5。 5、刚重比：主要为控制结构的稳定性，以免结构产生滑移和倾覆，要求见高规。 6、剪跨比： 梁的剪跨比，剪力的位置a与h0的比值。剪跨比影响了剪应力和正应力之间的相对关系，因此也决定了主应力的大小和方向，也影响着梁的斜截面受剪承载力和破坏的方式；同时 也反映在受剪承载力的公式上。 柱的剪跨比： 若反弯点在柱子层高范围内，可取 柱子的剪跨比小于2时，需要全长加密，见混凝土规范11.4.12、11.4.17。 7、

4、剪压比（梁柱截面上的名义剪应力V/fcbh0与混凝土轴心抗压强度设计值的比值）：梁塑性铰区的截面剪压比对梁的延性、耗能能力及保持梁的强度、刚度有明显的影响，当剪压比大于0.15的时候，梁的强度和刚度有明显的退化现象，此时再增加箍筋用量，也不能发挥作用，因此对梁柱的截面尺寸有所要求。 8、轴压比：轴压比是指有地震作用组合的柱组合轴压力设计值与柱的全截面面积和砼轴心受压抗压强度设计值乘积的比值，是影响柱子破坏形态和延性的主要因素之一。轴压比限值的依据是理论分析和试验研究并参照国外的类似条件确定的，其基准值是对称配筋柱大小偏心受压状态的轴压比分界值。 9、跨高比：梁的跨高比（梁的净跨与梁截面高度的比

5、值）对梁的抗震性能有明显的影响。梁（非剪力墙的连梁）的跨高比小于5和深梁都按照深受弯构件进行计算的。 10、延性比：延性比即为弹塑性位移增大系数。延性是指材料、构件、结构在初始强度没有明显退化的情况下的非弹性变形能力。延性比主要分为三个层面，即截面的延性比、构件的延性比和结构的延性比。结构的延性比多指框架或者剪力墙等结构的水平荷载-顶层水平位移（P-delta）、水平荷载-层间位移等曲线。 多层和高层钢筋混凝土结构体系包括：多层和高层钢筋混凝土结构体系包括： 框架结构、框架框架结构、框架- -抗震墙结构、抗震墙结构、筒体结构抗震墙结构、抗震墙结构、筒体结构和框架和框架- -筒体结构等。筒体结构

6、等。钢筋混凝土框架房屋：钢筋混凝土纵梁、横梁和柱等钢筋混凝土框架房屋：钢筋混凝土纵梁、横梁和柱等 构件组成承重体系的房屋。构件组成承重体系的房屋。框架框架- -抗震墙结构：在框架房屋中增加抗震墙构成。抗震墙结构：在框架房屋中增加抗震墙构成。钢筋混凝土框架房屋层数一般在十层以下。钢筋混凝土框架房屋层数一般在十层以下。抗震墙主要承受水平荷载，框架主要承受竖向荷载。抗震墙主要承受水平荷载，框架主要承受竖向荷载。5.1 概述 抗震结构设计抗震结构设计抗震墙抗震墙框架房屋框架房屋框架框架- -抗震墙抗震墙一、框架梁、柱的震害一、框架梁、柱的震害 梁柱变形能力不足，构件过早发生梁柱变形能力不足，构件过早发

7、生破坏。一般是梁轻柱重，柱顶重于柱底，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。尤其是角柱和边柱更易发生破坏。1 1、柱顶、柱顶 柱顶周围有水平裂缝、斜裂缝或交叉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。断，纵筋压曲成灯笼状。 主要原因：节点处弯矩、剪力、轴主要原因：节点处弯矩、剪力、轴力都较大，受力复杂，箍筋配置不足，力都较大，受力复杂，箍筋配置不足，锚固不好等。锚固不好等。 破坏不易修复。破坏不易修复。2 2、柱底、柱底 与柱顶相似，由于箍筋较柱顶密，震害相对柱顶较轻。与柱顶相似，由

8、于箍筋较柱顶密，震害相对柱顶较轻。3 3、短柱、短柱 当柱高小于当柱高小于4 4倍柱截面高度（倍柱截面高度（H/b4)H/b4)时形成短柱。时形成短柱。短柱刚度大，易产生剪切破坏。短柱刚度大，易产生剪切破坏。4 4、角柱、角柱 由于双向受弯、受剪由于双向受弯、受剪, ,加上扭转作用，震害比内柱重。加上扭转作用，震害比内柱重。5、框架梁震害多在梁端，为剪切破坏。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斜裂缝（因弯剪作用）。在梁负弯矩钢筋切断处由于抗剪能力削弱也易产生裂缝，造成梁剪切破坏。 原因：梁端屈服后产生的剪力较大，超过梁的受剪能力，梁内箍筋配置较稀，以及反复荷载作用下混凝

9、土抗剪强度降低等因素引起的。6、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，节点内箍筋很少或没有放置箍筋时，柱纵向筋压曲外鼓。梁筋锚固破坏。锚固长度不足，从节点内拔出，将混凝土拉裂。装配式框架构件连接处易发生脆断，剖口焊接钢筋处易拉断，焊接处后浇混凝土开裂或散落。 原因：节点受弯承载力不足，约束混凝土太少，梁筋锚固长度不足及施工质量引起。二、填充墙的震害二、填充墙的震害 砌体填充墙刚度大而承载砌体填充墙刚度大而承载力低，首先承受地震作用而遭力低，首先承受地震作用而遭破坏。一般破坏。一般7 7度即出现裂缝，度即出现裂缝，8 8度和度和8 8度以上地震作用下，裂缝度以上地震

10、作用下，裂缝明显增加，甚至部分倒塌，一明显增加，甚至部分倒塌，一般是上轻下重，空心砌体墙重般是上轻下重，空心砌体墙重于实心砌体墙，砌快墙重于砖于实心砌体墙，砌快墙重于砖墙。墙。 框架框架- -剪力墙结构上部较严剪力墙结构上部较严重，框架结构下部震害严重。重，框架结构下部震害严重。 填充墙破坏的主要原因是：墙体受剪承载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坏和散落。结，在往复变形时墙体易发生剪切破坏和散落。三、抗震墙的震害三、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

11、的剪切破在强震作用下，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成X X型剪切裂缝，为剪切型脆性破坏，尤其是在房屋型剪切裂缝，为剪切型脆性破坏，尤其是在房屋1/31/3高度处的连梁高度处的连梁破坏更为明显。破坏更为明显。四、其他1、伸缩缝宽度太小，地震时发生碰撞造成震害。如：天津友谊宾馆，东西段之间没有15cm抗震缝，在唐山地震时，防震缝处不少面积因碰撞而掉落。2、建造在软弱地基上的高柔建筑物，因Tg=T1发生共振，烈度不高但其破坏的例子屡见不鲜。如：1976年委内瑞拉发生