钢筋混凝土框架、抗震墙与框架抗震墙 经典讲义.ppt

前章主要内容的回顾抗震计算原理 水平和竖向地震作用的计算方法振型分解法反应谱法底部剪力法时程分析法(补充计算)简化法 抗震验算原则及方法承载力楼层剪力弹性层间变形弹塑性层间变形第5章 多高层 本章教学目标与要求1.熟悉多层及高层钢筋混凝土结构建筑的震害特点 及原因。2.理解和掌握多层及高层钢筋混凝土结构抗震概念设计 的要求。3.掌握钢筋混凝土框架结构的抗震设计内容和设计方法。4.了解抗震墙结构的抗震设计方法，熟悉多层及高层钢筋 混凝土结构的抗震构造措施。导入案例 1972年尼加拉瓜首都马那瓜发生的地震中，有两幢钢筋混凝土结构的高层建筑，相隔不远，一幢是15层的中央银行大厦，其结构布置上下不连续、平面不对称；另一幢是18层的美洲银行大厦，其结构布置均匀对称。地震时前者发生了严重破坏，震后拆除；而后者只受轻微损坏，经维修恢复使用。为什么两幢混凝土结构房屋会发生如此不同的破坏呢？我们可以通过本章的学习得到说明。框架结构的抗震设计内容钢筋混凝土建筑的震害特点及原因钢筋混凝土建筑的抗震概念设计抗震墙结构的抗震设计方法 抗震构造措施 本章小节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。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。框架-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。抗震墙主要承受水平荷载，框架主要承受竖向荷载。概述5.1 震害特征及原因 钢筋混凝土结构（reinforced concrete structure）具有较好的抗震性能，地震时所遭受的破坏比砌体结构的震害轻得多。但如果设计不合理、施工质量不良，多层和高层钢筋混凝土结构建筑也会产生严重的震害。从震害中汲取教训和经验 失败是成功之母马那瓜美洲银行大厦马那瓜中央银行大厦1结构布置不合理产生的震害（1）平面布置不当产生的震害震前震后马那瓜中央银行 结构平面布置 框架抗震墙填充墙马那瓜美洲银行结构平面布置 12345678910111213(mm)层13567911134080120 在强烈地震作用下，结构的薄弱楼层率先屈服、发展弹塑性变形，并形成弹塑性变形集中的现象，不能发挥整体的抗震能力。1976年唐山大地震中，位于天津塘沽区的天津碱厂十三层蒸吸塔框架，该结构楼层屈服强度分布不均匀，造成6层和11层的弹塑性变形集中，导致6层以上全部倒塌。天津碱厂输入天津波的弹塑性分析结果（2）竖向不规则产生的震害(薄弱层)彰化县员林镇富贵名门大楼座落在中山路惠明街口，为16层钢筋混凝土集合住宅大楼,底层柱子间距7至10米。地震时倾倒的原因是底层柱子数量少，间距大。2防震缝处碰撞防震缝处碰撞破坏 防震缝宽度过小，地震时结构相互碰撞造成震害。3框架整体的震害框架的整体破坏形式按破坏性质可分为延性破坏和脆性破坏，按破坏机制可分为梁铰机制(强柱弱梁型)和柱铰机制(强梁弱柱型)。(b)强柱弱梁型(a)强梁弱柱型框架的整体破坏形式4框架梁的震害 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。5框架柱的震害 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。2)柱底 与柱顶相似，由于箍筋较柱顶密，震害相对柱顶较轻。3)短柱 当柱净高小于4倍柱截面高度（H/b155m4m3m2m宜加宽宜加宽20mm。框架框架-抗震墙结构抗震墙结构70%框架结构框架结构不能小于不能小于70mm抗震墙结构抗震墙结构50%框架结构框架结构 防震缝两侧结构类型不同时，宜按需要较宽防震缝的结构类型采用，并按较低房屋高度确定缝宽。防震缝最小宽度要求当设防烈度为8度、9度时的框架结构房屋防震缝两侧结构高度、刚度或层高相差较大时，可在缝两侧房屋的尽端沿全高设置垂直于防震缝的抗撞墙，每侧抗撞墙的数量不应少于两道，宜分别对称布置，墙肢的长度可不大于一个柱距。层高不同高度、刚度相差较大 内力应按考虑和不考虑抗撞墙两种情况进行分析，按不利情况取值。抗撞墙的端柱和框架边柱箍筋应沿房屋全高加密。抗撞墙4、结构材料（1）混凝土的强度等级，框支梁、框支柱及抗震等级为一级的框架梁、柱、节点核心区，不应低于C30；构造柱、芯柱、圈梁及其他各类构件不应低于C20；8度、9度时分别不宜超过C70和C60。（2）普通钢筋宜优先采用延性、韧性和可焊性较好的钢筋；普通钢筋的强度等级，纵向受力钢筋宜选用HRB400级和HRB335级热轧钢筋，箍筋宜选用HRB335、HRB400和HPB235级热轧钢筋。（3）抗震等级为一、二级的框架结构，其纵向受力钢筋采用普通钢筋时，钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于1.25；且钢筋的屈服强度实测值与强度标准值的比值不应大于 1.3。砌体墙应采取措施减少其对主体结构的不利影响，并应设置拉结筋、水平系梁、圈梁、构造柱等与主体结构可靠拉结。5、其他要求刚性非承重墙体的布置，应避免使结构形成刚度和强度分布上的突变。墙体与主体结构应有可靠的拉结，应能适应主体结构不同方向的层间位移；8、9度时应具有满足层间变位的变形能力，与悬挑构件相连时，尚应具有满足节点转动引起的竖向变形的能力。外墙板的连接件应具有足够的延性和适当的转动能力，并宜满足在设防烈度下主体结构层间变形的要求。钢筋混凝土结构中的砌体填充墙，宜与柱脱开或采用柔性连接，并应符合下列要求。(1)填充墙在平面和竖向的布置，宜均匀对称，避免形成薄弱层或短柱。(2)砌体的砂浆强度等级不应低于M5，墙顶应与框架梁密切结合。(3)填充墙应沿框架柱全高每隔500 mm，设26拉筋，拉筋伸入墙内的长度，6、7度时不应小于墙长的1/5且不小于700 mm，8、9度时宜沿墙全长贯通，如图5.12所示。(4)墙长大于5 m时，墙顶与梁宜有拉结；墙高超过4m时，墙体半高处宜设置与柱连接且沿墙全长贯通的钢筋混凝土水平系梁。