第5章-1-鋼筋混凝土框架、抗震墻與框架-抗震墻房屋

1、12021/8/6 前章主要內(nèi)容的回顧前章主要內(nèi)容的回顧抗震計(jì)算原理抗震計(jì)算原理 水平和豎向水平和豎向地震作用的計(jì)算方法地震作用的計(jì)算方法振型分解法反應(yīng)譜法振型分解法反應(yīng)譜法底部剪力法底部剪力法時(shí)程分析法時(shí)程分析法(補(bǔ)充計(jì)算補(bǔ)充計(jì)算)簡(jiǎn)化法簡(jiǎn)化法 抗震驗(yàn)算原則及方法抗震驗(yàn)算原則及方法承載力承載力樓層剪力樓層剪力彈性層間變形彈性層間變形彈塑性層間變形彈塑性層間變形2021/8/62第第5 5章章 多高層多高層2021/8/63 本章教學(xué)目標(biāo)與要求本章教學(xué)目標(biāo)與要求1.熟悉多層及高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑的震害特點(diǎn)熟悉多層及高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑的震害特點(diǎn) 及原因。及原因。2.理解和掌握多層及高層鋼筋

2、混凝土結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)理解和掌握多層及高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì) 的要求。的要求。3.掌握鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)內(nèi)容和設(shè)計(jì)方法。掌握鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)內(nèi)容和設(shè)計(jì)方法。4.了解抗震墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方法，熟悉多層及高層鋼筋了解抗震墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方法，熟悉多層及高層鋼筋 混凝土結(jié)構(gòu)的抗震構(gòu)造措施?；炷两Y(jié)構(gòu)的抗震構(gòu)造措施。2021/8/64 導(dǎo)入案例導(dǎo)入案例 1972年尼加拉瓜首都馬那瓜發(fā)生的地震中，有兩幢年尼加拉瓜首都馬那瓜發(fā)生的地震中，有兩幢鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的高層建筑，相隔不遠(yuǎn)，一幢是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的高層建筑，相隔不遠(yuǎn)，一幢是15層的層的中央銀行大廈，其結(jié)構(gòu)布置上下不連續(xù)、平

3、面不對(duì)稱；另中央銀行大廈，其結(jié)構(gòu)布置上下不連續(xù)、平面不對(duì)稱；另一幢是一幢是18層的美洲銀行大廈，其結(jié)構(gòu)布置均勻?qū)ΨQ。地層的美洲銀行大廈，其結(jié)構(gòu)布置均勻?qū)ΨQ。地震時(shí)前者發(fā)生了嚴(yán)重破壞，震后拆除；而后者只受輕微損震時(shí)前者發(fā)生了嚴(yán)重破壞，震后拆除；而后者只受輕微損壞，經(jīng)維修恢復(fù)使用。為什么兩幢混凝土結(jié)構(gòu)房屋會(huì)發(fā)生壞，經(jīng)維修恢復(fù)使用。為什么兩幢混凝土結(jié)構(gòu)房屋會(huì)發(fā)生如此不同的破壞呢？如此不同的破壞呢？ 我們可以通過(guò)本章的學(xué)習(xí)得到說(shuō)明。我們可以通過(guò)本章的學(xué)習(xí)得到說(shuō)明。2021/8/65 框架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)內(nèi)容框架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)內(nèi)容鋼筋混凝土建筑的震害特點(diǎn)及原因鋼筋混凝土建筑的震害特點(diǎn)及原因鋼筋混凝土建筑的

4、抗震概念設(shè)計(jì)鋼筋混凝土建筑的抗震概念設(shè)計(jì)抗震墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方抗震墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方法法 抗震構(gòu)造措施抗震構(gòu)造措施 本章小節(jié)本章小節(jié)2021/8/66多層和高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系包括：多層和高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系包括： 框架結(jié)構(gòu)、框架框架結(jié)構(gòu)、框架- -抗震墻結(jié)構(gòu)、抗震墻抗震墻結(jié)構(gòu)、抗震墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)和框架- -筒體結(jié)構(gòu)等。筒體結(jié)構(gòu)等。鋼筋混凝土框架房屋：鋼筋混凝土縱梁、橫梁和鋼筋混凝土框架房屋：鋼筋混凝土縱梁、橫梁和柱等構(gòu)件組成承重體系的房屋。柱等構(gòu)件組成承重體系的房屋?？蚣芸蚣? -抗震墻結(jié)構(gòu)：在框架房屋中增加抗震墻構(gòu)成?？拐饓Y(jié)構(gòu)：在框架房屋中增加抗震墻構(gòu)成。鋼筋混

5、凝土框架房屋層數(shù)一般在鋼筋混凝土框架房屋層數(shù)一般在十層以下十層以下?？拐饓χ饕惺芩胶奢d，框架主要承受豎向荷載?？拐饓χ饕惺芩胶奢d，框架主要承受豎向荷載。概述概述72021/8/65.1 5.1 震害特征及原因震害特征及原因 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（reinforced concrete structure）具有較好的抗）具有較好的抗震性能，地震時(shí)所遭受的破壞比砌體結(jié)構(gòu)的震害震性能，地震時(shí)所遭受的破壞比砌體結(jié)構(gòu)的震害輕得多。輕得多。但但如果如果設(shè)計(jì)不合理、施工質(zhì)量不良設(shè)計(jì)不合理、施工質(zhì)量不良，多，多層和高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑層和高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑也會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的震也會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的震

6、害害。82021/8/6 從震害中汲取教訓(xùn)和經(jīng)驗(yàn)從震害中汲取教訓(xùn)和經(jīng)驗(yàn) 失敗是成功之母失敗是成功之母92021/8/6馬那瓜馬那瓜美洲銀行大廈美洲銀行大廈馬那瓜馬那瓜中央銀行大廈中央銀行大廈1結(jié)構(gòu)布置不合理產(chǎn)生的震害結(jié)構(gòu)布置不合理產(chǎn)生的震害（1）平面布置不當(dāng)產(chǎn)生的震害）平面布置不當(dāng)產(chǎn)生的震害震前震前震后震后102021/8/6112021/8/6馬那瓜馬那瓜中央銀行中央銀行 結(jié)構(gòu)平面布置結(jié)構(gòu)平面布置 框架框架抗震墻抗震墻填充墻填充墻122021/8/6馬那瓜馬那瓜美洲銀行美洲銀行結(jié)構(gòu)平面布置結(jié)構(gòu)平面布置 132021/8/61 12 23 34 45 56 67 78 89 910101111

7、12121313(mm)(mm)層層1 13 35 56 67 79 91111131340408080120120 在強(qiáng)烈地震作用下，結(jié)在強(qiáng)烈地震作用下，結(jié)構(gòu)的構(gòu)的薄弱樓層薄弱樓層率先屈服、發(fā)率先屈服、發(fā)展彈塑性變形，并形成展彈塑性變形，并形成彈塑彈塑性變形集中性變形集中的現(xiàn)象，不能發(fā)的現(xiàn)象，不能發(fā)揮整體的抗震能力。揮整體的抗震能力。 1976 1976年唐山大地震中，年唐山大地震中，位于天津塘沽區(qū)的天津堿廠位于天津塘沽區(qū)的天津堿廠十三層蒸吸塔框架，該結(jié)構(gòu)十三層蒸吸塔框架，該結(jié)構(gòu)樓層屈服強(qiáng)度分布不均勻，樓層屈服強(qiáng)度分布不均勻，造成造成6 6層和層和1111層的彈塑性變形層的彈塑性變形集中集中

8、，導(dǎo)致，導(dǎo)致6 6層以上全部倒塌。層以上全部倒塌。天津堿廠天津堿廠輸入天津波的輸入天津波的彈塑性分析結(jié)果彈塑性分析結(jié)果（2 2）豎向不規(guī)則產(chǎn)生的震害）豎向不規(guī)則產(chǎn)生的震害( (薄弱層薄弱層) )142021/8/6 彰化縣員林鎮(zhèn)彰化縣員林鎮(zhèn)富貴名門大樓富貴名門大樓座落在中山路惠明街口，為座落在中山路惠明街口，為16層鋼筋混凝土集合住宅大樓層鋼筋混凝土集合住宅大樓, ,底層柱子間距底層柱子間距7至至10米。地震米。地震時(shí)傾倒的原因是時(shí)傾倒的原因是底層柱子數(shù)量少，間距大底層柱子數(shù)量少，間距大。152021/8/62 2防震縫處碰撞防震縫處碰撞防震縫防震縫處碰撞處碰撞破壞破壞 防震縫寬度防震縫寬度過(guò)

9、小，地震時(shí)過(guò)小，地震時(shí)結(jié)構(gòu)相互碰撞結(jié)構(gòu)相互碰撞造成震害。造成震害。162021/8/63 3框架整體的震害框架整體的震害框架的整體破壞框架的整體破壞形式按破壞性質(zhì)可形式按破壞性質(zhì)可分為分為延性破壞和脆延性破壞和脆性破壞性破壞，按破壞機(jī)，按破壞機(jī)制可分為制可分為梁鉸梁鉸機(jī)制機(jī)制(強(qiáng)柱弱梁型強(qiáng)柱弱梁型)和和柱柱鉸鉸機(jī)制機(jī)制(強(qiáng)梁弱柱強(qiáng)梁弱柱型型)。(b)強(qiáng)柱弱梁型強(qiáng)柱弱梁型(a)強(qiáng)梁弱柱型強(qiáng)梁弱柱型框架的整體破壞形式框架的整體破壞形式172021/8/64 4框架梁的震害框架梁的震害 震害多發(fā)生于震害多發(fā)生于梁端梁端。在地震作用下梁端縱向鋼筋屈。在地震作用下梁端縱向鋼筋屈服，出現(xiàn)上下貫通的服，出現(xiàn)

10、上下貫通的垂直裂縫和交叉裂縫垂直裂縫和交叉裂縫。破壞的主要。破壞的主要原因是梁端屈服后產(chǎn)生的原因是梁端屈服后產(chǎn)生的剪力剪力較大，超過(guò)了梁的受剪承較大，超過(guò)了梁的受剪承載力，梁內(nèi)箍筋配置較稀，以及載力，梁內(nèi)箍筋配置較稀，以及反復(fù)荷載反復(fù)荷載作用下混凝土作用下混凝土抗剪強(qiáng)度降低等?？辜魪?qiáng)度降低等。182021/8/65 5框架柱的震害框架柱的震害 梁柱變形能力不足，構(gòu)件過(guò)早發(fā)生破梁柱變形能力不足，構(gòu)件過(guò)早發(fā)生破壞壞。一般是梁輕柱重，柱頂重于柱底，尤。一般是梁輕柱重，柱頂重于柱底，尤其是角柱和邊柱更易發(fā)生破壞。其是角柱和邊柱更易發(fā)生破壞。192021/8/61)1)柱頂柱頂 柱頂柱頂周圍有周圍有水平

11、裂縫、斜裂水平裂縫、斜裂縫或交叉裂縫縫或交叉裂縫。重者混凝土壓碎。重者混凝土壓碎崩落，柱內(nèi)崩落，柱內(nèi)箍筋拉斷箍筋拉斷，縱筋壓曲縱筋壓曲成燈籠狀成燈籠狀。 主要原因：節(jié)點(diǎn)處彎矩、剪主要原因：節(jié)點(diǎn)處彎矩、剪力、軸力都較大，受力復(fù)雜，力、軸力都較大，受力復(fù)雜，箍箍筋配置不足，錨固不好筋配置不足，錨固不好等。等。202021/8/6212021/8/62)2)柱底柱底 與柱頂相似，由于與柱頂相似，由于箍筋較柱頂密箍筋較柱頂密，震害相對(duì)柱，震害相對(duì)柱頂較頂較輕輕。222021/8/63)3)短柱短柱 當(dāng)柱凈高小于當(dāng)柱凈高小于4 4倍柱截面高度（倍柱截面高度（H/b4H/b155m4m3m2m宜加寬宜加寬

12、20mm?？蚣芸蚣?抗震墻結(jié)構(gòu)抗震墻結(jié)構(gòu)70%框架結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)不能小于不能小于70mm抗震墻結(jié)構(gòu)抗震墻結(jié)構(gòu)50%框架結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu) 防震縫兩側(cè)結(jié)構(gòu)類型不同時(shí)，宜按需要較寬防震縫的結(jié)防震縫兩側(cè)結(jié)構(gòu)類型不同時(shí)，宜按需要較寬防震縫的結(jié)構(gòu)類型采用，并按較低房屋高度確定縫寬。構(gòu)類型采用，并按較低房屋高度確定縫寬。防震縫最小寬度要求防震縫最小寬度要求502021/8/6當(dāng)設(shè)防烈度為當(dāng)設(shè)防烈度為8度、度、9度度時(shí)的時(shí)的框架結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)房屋防震縫兩側(cè)結(jié)房屋防震縫兩側(cè)結(jié)構(gòu)高度、剛度或?qū)痈呦嗖钶^大時(shí)，可在縫兩側(cè)房屋的盡端構(gòu)高度、剛度或?qū)痈呦嗖钶^大時(shí)，可在縫兩側(cè)房屋的盡端沿全高設(shè)置垂直于防震縫的沿全高設(shè)置垂直于防震縫

13、的抗撞墻抗撞墻，每側(cè)抗撞墻的數(shù)量不，每側(cè)抗撞墻的數(shù)量不應(yīng)少于應(yīng)少于兩道兩道，宜分別，宜分別對(duì)稱布置對(duì)稱布置，墻肢的長(zhǎng)度可不大于一個(gè)墻肢的長(zhǎng)度可不大于一個(gè)柱距。柱距。層高不同層高不同高度、剛度相差較大高度、剛度相差較大 內(nèi)力內(nèi)力應(yīng)按考慮和不考慮抗撞墻兩種情況進(jìn)行分析，按不應(yīng)按考慮和不考慮抗撞墻兩種情況進(jìn)行分析，按不利情況取值。利情況取值。 抗撞墻的端柱和框架邊柱抗撞墻的端柱和框架邊柱箍筋箍筋應(yīng)沿房屋應(yīng)沿房屋全高加密全高加密?？棺矇棺矇?12021/8/64、結(jié)構(gòu)材料、結(jié)構(gòu)材料（1）混凝土的強(qiáng)度等級(jí)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)，框支梁、框支柱及抗，框支梁、框支柱及抗震等級(jí)為一級(jí)的框架梁、柱、節(jié)點(diǎn)核心區(qū)，震等

14、級(jí)為一級(jí)的框架梁、柱、節(jié)點(diǎn)核心區(qū)，不應(yīng)不應(yīng)低于低于C30；構(gòu)造柱、芯柱、圈梁及其他各類構(gòu)件；構(gòu)造柱、芯柱、圈梁及其他各類構(gòu)件不應(yīng)低于不應(yīng)低于C20；8度、度、9度時(shí)分別不宜超過(guò)度時(shí)分別不宜超過(guò)C70和和C60。（2）普通鋼筋普通鋼筋宜優(yōu)先采用延性、韌性和可焊性宜優(yōu)先采用延性、韌性和可焊性較好的鋼筋；普通鋼筋的強(qiáng)度等級(jí)，縱向較好的鋼筋；普通鋼筋的強(qiáng)度等級(jí)，縱向受力鋼受力鋼筋筋宜選用宜選用HRB400級(jí)級(jí)和和HRB335級(jí)級(jí)熱軋鋼筋，熱軋鋼筋，箍箍筋筋宜選用宜選用HRB335、HRB400和和HPB235級(jí)熱軋級(jí)熱軋鋼筋鋼筋。522021/8/6（3）抗震等級(jí)為一、二級(jí)的框架結(jié)構(gòu)，其縱向）抗震等級(jí)

15、為一、二級(jí)的框架結(jié)構(gòu)，其縱向受力鋼筋采用普通鋼筋時(shí)，受力鋼筋采用普通鋼筋時(shí)，鋼筋的抗拉強(qiáng)度實(shí)測(cè)鋼筋的抗拉強(qiáng)度實(shí)測(cè)值與屈服強(qiáng)度實(shí)測(cè)值的比值不應(yīng)小于值與屈服強(qiáng)度實(shí)測(cè)值的比值不應(yīng)小于1.25；且鋼；且鋼筋的屈服強(qiáng)度實(shí)測(cè)值與強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的比值不應(yīng)大筋的屈服強(qiáng)度實(shí)測(cè)值與強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的比值不應(yīng)大于于 1.3。532021/8/6 砌體墻應(yīng)采取措施減少其對(duì)主體結(jié)構(gòu)的不砌體墻應(yīng)采取措施減少其對(duì)主體結(jié)構(gòu)的不利影響，并應(yīng)設(shè)置拉結(jié)筋、水平系梁、圈梁、構(gòu)利影響，并應(yīng)設(shè)置拉結(jié)筋、水平系梁、圈梁、構(gòu)造柱等與主體結(jié)構(gòu)可靠拉結(jié)。造柱等與主體結(jié)構(gòu)可靠拉結(jié)。5、其他要求、其他要求剛性非承重墻體的布置，應(yīng)避免使結(jié)構(gòu)形成剛性非承重墻體的

16、布置，應(yīng)避免使結(jié)構(gòu)形成剛度和強(qiáng)度分布上的突變。墻體與主體結(jié)構(gòu)應(yīng)有可剛度和強(qiáng)度分布上的突變。墻體與主體結(jié)構(gòu)應(yīng)有可靠的拉結(jié)，應(yīng)能適應(yīng)主體結(jié)構(gòu)不同方向的層間位移；靠的拉結(jié)，應(yīng)能適應(yīng)主體結(jié)構(gòu)不同方向的層間位移；8、9度時(shí)應(yīng)具有滿足層間變位的變形能力，與懸度時(shí)應(yīng)具有滿足層間變位的變形能力，與懸挑構(gòu)件相連時(shí)，尚應(yīng)具有滿足節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)引起的豎向挑構(gòu)件相連時(shí)，尚應(yīng)具有滿足節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)引起的豎向變形的能力。變形的能力。外墻板的連接件應(yīng)具有足夠的延性和適當(dāng)?shù)耐鈮Π宓倪B接件應(yīng)具有足夠的延性和適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)動(dòng)能力，并宜滿足在設(shè)防烈度下主體結(jié)構(gòu)層間轉(zhuǎn)動(dòng)能力，并宜滿足在設(shè)防烈度下主體結(jié)構(gòu)層間變形的要求。變形的要求。542021/8/6鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的砌體填充墻，宜與柱脫鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的砌體填充墻，宜與柱脫開或采用柔性連接，并應(yīng)符合下列要求。開或采用柔性連接，并應(yīng)符合下列要求。 (1) 填充墻在平面和豎向的布置，宜均勻?qū)ΨQ，填充墻在平面和豎向的布置，宜均勻?qū)ΨQ，避免形成薄弱層或短柱。避免形成薄弱層或短柱。 (2) 砌體的砂漿強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于砌體的砂漿強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于M5，墻頂應(yīng)，墻頂應(yīng)與框架梁密切結(jié)合。與框架梁密切結(jié)合。 (