[PPT]建筑震害特點(diǎn)與設(shè)計(jì)對(duì)策

1、建筑震害特點(diǎn)與設(shè)計(jì)對(duì)策 目 錄一、建筑震害特點(diǎn)與設(shè)計(jì)對(duì)策 1、多、高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（第四章） 2、多、高層鋼結(jié)構(gòu)（第六章）二、國(guó)家抗震規(guī)范主要修訂內(nèi)容三、復(fù)雜超限高層性能化設(shè)計(jì)方法與應(yīng)用實(shí)例 目 錄 建筑震害特點(diǎn)與設(shè)計(jì)對(duì)策 第一部分：多、高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)震害特點(diǎn) 第二部分：多、高層鋼結(jié)構(gòu)震害特點(diǎn) 第三部分：設(shè)計(jì)對(duì)策 一、現(xiàn)行抗規(guī)、高規(guī)基本設(shè)防思路 二、結(jié)構(gòu)體系與規(guī)則性要求 三、細(xì)部構(gòu)造（結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延性要求） 四、鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件延性要求第一部分：多、高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)震害特點(diǎn)1、建筑場(chǎng)地選址的問題映秀鎮(zhèn)處于龍門 山中央主斷裂帶之 上，是此次地震的震 中位置，其地震影響 烈度高達(dá)11度，區(qū)域范圍內(nèi)

2、的房屋建筑遭 受毀滅性破壞。汶川地震，山體滑坡形成唐 家山堰塞湖 砂土液化、軟土震陷等引起地基承載力喪失，導(dǎo)致房屋整體傾斜或倒塌 選擇有利地段 對(duì)于危險(xiǎn)地段，強(qiáng)調(diào)“嚴(yán)禁建造甲、乙類的建筑，不應(yīng)建造丙類的建筑”。地段類別地質(zhì)、地形、地貌有利地段穩(wěn)定基巖，堅(jiān)硬土、開闊、平坦、密實(shí)、均勻的中硬土等不利地段軟弱土，液化土，條狀突出的山嘴，高聳孤立的山丘，陡坡，陡坎，河岸和邊坡的邊緣，平面分布上成因、巖性、狀態(tài)明顯不均勻的土層（如故河道、疏松的斷層破碎帶、暗埋的塘浜溝谷和半填半挖地基），高含水量的可塑黃土，地表存在結(jié)構(gòu)性裂縫等危險(xiǎn)地段地震時(shí)可能發(fā)生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等及發(fā)震斷裂帶上可能發(fā)生地

3、表位錯(cuò)的部位 避讓主斷裂帶,最小避讓距離:建造烈度建筑抗震設(shè)防類別甲乙丙丁8專門研究200m100m9專門研究400m200m 液化判別和處理: 6度乙類建筑：按照7度要求判別處理 考慮孤山效應(yīng) 寧夏海源地 震，位于渭河谷地的姚莊，烈度為7度；而相距僅兩公里的牛家山莊，因位于高出百米的突出的黃土梁上， 烈度竟高達(dá)9度。 1966年云南東川地震，位于河谷較平坦地帶的新村，烈度為8度；而鄰近一個(gè)孤立山包頂部的矽肺病療養(yǎng)院，從其嚴(yán)重破壞程度來評(píng)定，烈度不 低于9度。 海城地震，在大石橋盤龍山高差58m的兩個(gè)測(cè)點(diǎn)上收到的強(qiáng)余震加速度記錄表明，孤突地形上的 地面最大加速度，比坡腳平地上的加速度平均大了

4、1.84倍。 2008年汶川地震中，陜西省寧強(qiáng)縣高臺(tái)小學(xué)，由于位于近20米高的孤立的土臺(tái)之上，地震時(shí)其破壞程度明顯大于附近 的平坦地帶。 抗規(guī)4.1.8條： 建造于“條狀突出的山嘴、高聳孤立的山丘、非巖石和強(qiáng)風(fēng)化巖石的陡坡、河岸和邊坡邊緣等不利地段的建筑結(jié)構(gòu)，地震作用應(yīng)乘以增大系數(shù)1.11.6”。該增大系數(shù)的取值，與突出地形的高度、平均坡降角度以及建筑場(chǎng)地至臺(tái)地邊緣的距離有關(guān)，參見抗震規(guī)范4.1.8條的條文說明。2、框架結(jié)構(gòu)整體倒塌（單一防線） 尤其是單跨框架倒塌示意結(jié)構(gòu)體系簡(jiǎn)圖國(guó)家抗規(guī)（2008局部修訂版）： 高層建筑不應(yīng)采用單跨框架結(jié)構(gòu)，多層建筑不宜采用單跨框架結(jié)構(gòu)。 建議：乙類多層，不應(yīng)

5、采用單跨框架 如：教學(xué)樓等，可加外廊柱 高烈度區(qū)多層單跨，可加設(shè)剪力墻， 形成二道防線； 低烈度區(qū)多層丙類可采用單跨，但應(yīng) 有相應(yīng)的措施?？蚣芙Y(jié)構(gòu) 單道防線 由于冗余度不足，容易形成連續(xù)倒塌機(jī)制，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體傾覆倒塌抗規(guī)3.5.3條：宜有多道抗震防線 汶川8.0級(jí)大地震中，具有抗震墻的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋無一例倒塌，絕大部分結(jié)構(gòu)主體基本完好或輕微損壞，小部分中等程度破壞。填充墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞較為普遍。 3、平面扭轉(zhuǎn)不規(guī)則，引起破壞 平面不規(guī)則控制指標(biāo)： 平面扭轉(zhuǎn)不規(guī)則 平面凹凸不規(guī)則 樓板不連續(xù)（樓板開洞、錯(cuò)層） 避免狹長(zhǎng)平面78年日本宮成沖地震3層鋼砼房屋因扭轉(zhuǎn)不規(guī)則引起底層破壞結(jié)構(gòu)平面

6、示意底層角柱破壞美洲銀行和中央銀行對(duì)比： 1972年12月23日尼加拉瓜馬那瓜地震(6.2級(jí))，在馬那瓜，一幢18層的美洲銀行大廈，地震時(shí)只受輕微損壞，稍加修理便恢復(fù)使用；另一幢15層的中央銀行大廈，地震時(shí)遭嚴(yán)重破壞，震后拆除。4、豎向不規(guī)則，引起破壞 豎向不規(guī)則控制指標(biāo)： 避免樓層側(cè)向剛度突變： 不宜70（上層） 不宜 80（上三層平均值） 避免樓層承載力有突變： 不宜80（上層） 不應(yīng)65（上層）A級(jí)高層 不應(yīng)75（上層）B級(jí)高層 立面收進(jìn)或外挑： 一側(cè)收進(jìn)：不宜25 二側(cè)收進(jìn)之和：不宜25 裙房高度0.20H時(shí)，按立面收進(jìn)處理 一側(cè)外挑：不宜0.1B，且不宜4m 二側(cè)外挑之和：不宜0.1

7、B，且不宜4m5、結(jié)構(gòu)頂部剛度減小 造成鞭梢效應(yīng) 帶有突出屋面小房間的房屋結(jié)構(gòu)，由于小房間（包括電梯機(jī)房、水箱間、女兒墻、煙囪等）的質(zhì)量和剛度突然變小，地震時(shí)產(chǎn)生鞭端效應(yīng)而使其地震反應(yīng)急劇增大；震害也表明，突出屋面的小房間在地震中破壞較為嚴(yán)重。因此，嚴(yán)格地說，對(duì)帶有突出屋面小房間的房屋結(jié)構(gòu)，底部剪力法已不再適用，應(yīng)采用振型分解反應(yīng)譜法或其他更精確的計(jì)算方法確定其水平地震作用?？紤]到工程實(shí)踐中帶有突出屋面小房間的房屋結(jié)構(gòu)數(shù)量極大，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，抗震規(guī)范規(guī)定，對(duì)于這類結(jié)構(gòu)，仍可采用底部剪力法計(jì)算其水平地震作用，但在計(jì)算時(shí)，將突出屋面的小房間也作為一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，并將計(jì)算所得的該質(zhì)點(diǎn)的水平地震作用乘以增大

8、系數(shù)予以調(diào)整，此增大部分不往下傳遞，但與該突出部分相連的構(gòu)件在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮這種增大影響。 6、連廊破壞、塌落某機(jī)械廠第一總裝車間二層 鋼連廊與墻體 連接處墻體破 壞（支座破壞）。7、防震縫寬度不足規(guī)范第3.4.5、3.4.6條： “體形復(fù)雜,平立面特別不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu),可按實(shí)際需要在適當(dāng)部位設(shè)置防震縫” 正確理解本條規(guī)定應(yīng)該是：建筑平、立面布置應(yīng)盡可能規(guī)則，盡量避免采用防震縫；如果必須留的話，寬度應(yīng)該留夠。 實(shí)際工程中，往往碰到稍微不規(guī)則的結(jié)構(gòu)就留縫，留的縫又不夠?qū)?；還有是在施工中，澆搗混凝土后的抗震縫兩側(cè)的模板沒有拆除，或留下許多雜物堵塞，結(jié)果等于沒留，地震時(shí)必然撞壞。 8、9度設(shè)防的框架結(jié)

9、構(gòu)： 當(dāng)防震縫兩側(cè)結(jié)構(gòu)高度、剛度、層高相差較大： 既有建筑物加固改造中發(fā)現(xiàn)防震縫寬度不足： 可在縫兩側(cè)結(jié)構(gòu)盡端沿全高設(shè)置垂直于防震縫的抗撞墻。每一側(cè)抗撞墻的數(shù)量不應(yīng)少于兩道，分別對(duì)稱布置，墻肢長(zhǎng)度可不大于一個(gè)柱距。框架和抗撞墻的內(nèi)力應(yīng)按考慮和不考慮抗撞墻兩種情況分別進(jìn)行分析，并按不利情況取值。防震縫兩側(cè)抗撞墻的端柱和框架邊柱，應(yīng)全高加密箍筋，并注意防止因此引起結(jié)構(gòu)單元過大的偏心扭矩。 嘉義縣番路鄉(xiāng)黎明小學(xué)U型平面教學(xué)樓完好1998年瑞里地震(PGA=0.67g)、1999年921集集地震(PGA=0.63g)、1999年10月22日嘉義地震(PGA=0.60g)中保持完好。8、懸挑結(jié)構(gòu)，豎向地

10、震引起震害地震作用分項(xiàng)系數(shù)地 震 作 用EhEv僅計(jì)算水平地震作用1.30.0僅計(jì)算豎向地震作用0.01.3同時(shí)計(jì)算水平與豎向地震作用(水平地震為主)1.30.5同時(shí)計(jì)算水平與豎向地震作用(豎向地震為主)0.51.39、樓梯間的問題 汶川地震中，作為逃生通道的樓梯間破壞比較嚴(yán)重，造成人員傷亡。主要原因是： 砌體結(jié)構(gòu)中：樓梯間的整體性不足，地震中樓梯間的墻體破壞或倒塌造成樓梯段支座失效，進(jìn)而導(dǎo)致整個(gè)樓梯間的破壞； 鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)中：由于支撐效應(yīng)使樓梯板承受較大的軸向力，地震時(shí)樓梯段處于交替的拉彎和壓彎受力狀態(tài)，當(dāng)樓梯段的拉應(yīng)力達(dá)到或超過混凝土材料的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)發(fā)生受拉破壞。而樓梯間的

11、平臺(tái)梁，則由于上下梯段的剪刀作用，產(chǎn)生剪切、扭轉(zhuǎn)破壞。抗規(guī)3.6.6條： 計(jì)算模型的建立、必要的簡(jiǎn)化計(jì)算與處理，應(yīng)符合結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀況；計(jì)算中應(yīng)考慮樓梯構(gòu)件的影響。 樓梯間受力情況比較復(fù)雜，樓梯的梯板等構(gòu)件具有斜撐的受力狀態(tài)，對(duì)結(jié)構(gòu)的剛度及扭轉(zhuǎn)作用有較為明顯的影響。故在結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)應(yīng)將樓梯構(gòu)件（梯段板、梯段板邊梁、休息平臺(tái)梁板、小梯柱等）加入計(jì)算模型進(jìn)行整體計(jì)算，計(jì)入其對(duì)整體結(jié)構(gòu)及其相鄰結(jié)構(gòu)構(gòu)件的影響。同時(shí)對(duì)樓梯構(gòu)件本身應(yīng)進(jìn)行抗震承載力驗(yàn)算，應(yīng)按加入樓梯構(gòu)件后的整體計(jì)算模型考慮其地震作用效應(yīng)。 10、細(xì)部構(gòu)造不當(dāng)，延性不足 柱端破壞（強(qiáng)梁弱柱） 短柱破壞 節(jié)點(diǎn)破壞（弱節(jié)點(diǎn)強(qiáng)構(gòu)件） 連梁破壞11

12、、填充墻問題 填充墻倒塌（拉結(jié)措施不到位） 影響主體結(jié)構(gòu) 有利影響 耗能構(gòu)件 不利影響 形成薄弱層、薄弱部位 形成短柱第二部分：多、高層鋼結(jié)構(gòu)震害特點(diǎn)震害資料少汶川地震 僅少量輕鋼廠房、空間結(jié)構(gòu) 無多、高層鋼結(jié)構(gòu) 無混合高層的震害實(shí)例1995年日本阪神地震1994年美國(guó)北嶺地震1、梁柱節(jié)點(diǎn)破壞隔板1/2厚隔板加厚美國(guó)和日本：梁柱節(jié)點(diǎn)構(gòu)造主要差別 1 美國(guó)習(xí)慣采用工字形柱，日本主要采用箱形柱。2 美國(guó)在梁翼緣對(duì)應(yīng)位置的柱加勁肋厚度按傳遞設(shè)計(jì)內(nèi)力的需要確定，一般為梁翼緣厚度之半, 并認(rèn)為節(jié)點(diǎn)域弱一點(diǎn)，有利于調(diào)整地震內(nèi)力；而日本取梁翼緣厚度加一個(gè)等級(jí)，認(rèn)為在這里多用一點(diǎn)鋼材是值得的。3 兩國(guó)梁端腹板

13、焊縫通過孔形狀不同，它與焊接是否方便以及受力性能有一定關(guān)系。4 美國(guó)對(duì)梁腹板與連接板的連接的抗剪用焊縫加強(qiáng)，日本規(guī)定腹板螺栓不少于23列，用增加螺栓數(shù)量來加強(qiáng)；以上構(gòu)造差異特別是前三項(xiàng)，與破壞情況有明顯關(guān)系。北嶺地震節(jié)點(diǎn)破壞模式：下翼緣焊縫根部裂縫多向柱段范圍擴(kuò)展 美國(guó)在調(diào)查的1000多幢中破壞100多幢。破壞的特點(diǎn)是梁下翼緣裂縫占8095，上翼緣裂縫1520；裂縫起源于焊縫的占9099，起源于母材的只占110；不少裂縫向柱子擴(kuò)展，嚴(yán)重的將柱裂穿，有的向梁擴(kuò)展，有的沿連接螺栓線擴(kuò)展。北嶺地震節(jié)點(diǎn)破壞模式 節(jié)點(diǎn)破壞原因 1、焊縫金屬?zèng)_擊韌性低。2 、焊縫存在缺陷，特別是下翼緣梁端現(xiàn)場(chǎng)焊縫中部，因腹板妨礙焊接和檢查，出現(xiàn)不連續(xù)。3 、梁翼緣端部全熔透坡口焊的襯板邊緣形成人工縫，在彎矩作用下擴(kuò)大。4 、梁端焊縫通過孔邊緣出現(xiàn)應(yīng)力集中，引發(fā)裂縫，向平材擴(kuò)展。5 、裂縫主要出現(xiàn)在下翼緣