第5章-1 钢筋混凝土框架、抗震墙与框架-抗震墙房屋

*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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,钢筋混凝土结构抗震设计,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,学习的主要内容,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,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,(mm),层,1,3,5,6,7,9,11,13,40,80,120,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/b15,5m,4m,3m,2m,宜加宽,20mm,。,框架,-,抗震墙结构,70%,框架结构,不能小于,70mm,抗震墙结构,50%,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,2,6,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。,