底框—抗震墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)PPT

1、底框抗震墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)2008-01-181結(jié)構(gòu)工程師培訓(xùn)教材底框結(jié)構(gòu)底框結(jié)構(gòu)是我國內(nèi)地及廣大中西部地區(qū)臨街建筑中仍普遍采用的一種結(jié)構(gòu)，從抗震性能上講具有頭重腳輕、上剛下柔的特點(diǎn)，是一種對抗震不利的結(jié)構(gòu)形式。 以下先分析底部框架-抗震墻的特點(diǎn)2008-01-182結(jié)構(gòu)工程師培訓(xùn)教材一.底框-抗震墻的結(jié)構(gòu)受力 及變形特點(diǎn) 底部框架-抗震墻磚房是由底部（底部框架為一層或兩層）為框架-抗震墻和上部幾層為磚混結(jié)構(gòu)兩種承重和抗側(cè)力構(gòu)成的結(jié)構(gòu)體系。2008-01-183結(jié)構(gòu)工程師培訓(xùn)教材底框-抗震墻的結(jié)構(gòu)受力及變形特點(diǎn)通過大量的研究、試驗(yàn)及震害調(diào)查表明，底部框架-抗震墻結(jié)構(gòu)具有較好的承載力、變形和耗能能

2、力，而上部幾層為磚混結(jié)構(gòu)，有一定的承載能力，其變形和耗能能力較差。 2008-01-184結(jié)構(gòu)工程師培訓(xùn)教材底框-抗震墻的結(jié)構(gòu)受力及變形特點(diǎn)底部框架-抗震墻結(jié)構(gòu)一般為延性破壞，而上部磚混結(jié)構(gòu)則為脆性破壞。這類建筑為了滿足使用上的要求，一般底部框架為空曠大廳，作為商店、茶房等，上部多層砌體結(jié)構(gòu)作為住宅、辦公或賓館標(biāo)間等，上部砌體結(jié)構(gòu)在平面布置上縱橫墻較密，不僅重量大，且側(cè)向剛度也大，而底部柔性框架結(jié)構(gòu)的側(cè)移剛度比上部小得多，在布置上就形成了“下柔上剛”的結(jié)構(gòu)形式。 2008-01-185結(jié)構(gòu)工程師培訓(xùn)教材底框-抗震墻的結(jié)構(gòu)受力及變形特點(diǎn)地震時(shí)，這類建筑物由于上下結(jié)構(gòu)形式不同，結(jié)構(gòu)剛度地震時(shí)，這類

3、建筑物由于上下結(jié)構(gòu)形式不同，結(jié)構(gòu)剛度沿著豎向變化不均勻，在多層磚房的過渡層處剛度呈現(xiàn)突變狀態(tài)，在剛度突變處易產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中，從而可能導(dǎo)致大的非線性變形。另外該結(jié)構(gòu)形式的重心較高，房屋頂部的側(cè)移較大，扭轉(zhuǎn)效應(yīng)明顯。2008-01-186結(jié)構(gòu)工程師培訓(xùn)教材底框-抗震墻的結(jié)構(gòu)受力及變形特點(diǎn)底層框架-抗震墻磚房結(jié)構(gòu)在轉(zhuǎn)換層處，荷載傳遞路線發(fā)生了變化或中斷，上部多層砌體結(jié)構(gòu)是由承重墻傳遞荷載，荷載傳遞到底層框架時(shí)，都會(huì)出現(xiàn)梁柱受力不均衡，從而導(dǎo)致框架產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。 2008-01-187結(jié)構(gòu)工程師培訓(xùn)教材底框-抗震墻結(jié)構(gòu)破壞主要特征 1震害多數(shù)發(fā)生在底層，表現(xiàn)為“上輕下重”。由于底層框架-抗震

4、墻磚房結(jié)構(gòu)上部重量大，底層柔，是頭重腳輕的結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)平面布置剛度和質(zhì)量如不對稱，也促使底層框架產(chǎn)生較大的側(cè)移變形，使底層柔性框架易于遭受扭曲破壞。2008-01-188結(jié)構(gòu)工程師培訓(xùn)教材底框-抗震墻結(jié)構(gòu)破壞主要特征2底層的破壞又表現(xiàn)為墻比柱重、柱比梁重、角柱大于內(nèi)柱、短柱大于一般柱；3有些設(shè)計(jì)不合理的底層框架磚房甚至比相同層數(shù)和高度的普通磚混房屋破壞還嚴(yán)重。 2008-01-189結(jié)構(gòu)工程師培訓(xùn)教材二.底框-抗震墻的抗震設(shè)計(jì)為保證實(shí)現(xiàn)“小震不壞，中震可修，大震不倒”的抗震原則，建筑設(shè)計(jì)抗震規(guī)范（GBS0011-2001）對底框結(jié)構(gòu)底部框架層與上層剛度比做出了明確規(guī)定，嚴(yán)格控制底層框架和上部

5、砌體結(jié)構(gòu)的側(cè)移剛度比3。6， 7 度不大于2. 5， 8度不大于2.0，同時(shí)不應(yīng)小于1.0；2008-01-1810結(jié)構(gòu)工程師培訓(xùn)教材底框-抗震墻的抗震設(shè)計(jì)底部兩層框架時(shí)，除底部一、二層框架的側(cè)移剛度應(yīng)相互接近外，對第三層砌體結(jié)構(gòu)與二層側(cè)移剛度比，6， 7 度不大于2.0， 8 度不大于1. 5，且均不應(yīng)小于1. 0。2008-01-1811結(jié)構(gòu)工程師培訓(xùn)教材底框-抗震墻的抗震設(shè)計(jì)同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)抗震設(shè)防三個(gè)水準(zhǔn)目標(biāo)，在底部框架一抗震墻進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，必須采用合理的建筑方案和結(jié)構(gòu)體系。 2008-01-1812結(jié)構(gòu)工程師培訓(xùn)教材增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗扭能力1.底層框架應(yīng)沿著縱橫兩個(gè)主軸方向?qū)ΨQ布置一定數(shù)量

6、的鋼筋混凝土抗震墻，嚴(yán)格避免質(zhì)量和剛度在平面的不對稱而使底層框架遭受扭曲破壞的危險(xiǎn)。最好使抗震墻連成“T”或“L”形的剛性角墻，以增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗扭能力，在平面內(nèi)設(shè)置在房屋的盡端、樓層電梯間兩側(cè)及平面剛度有變化的轉(zhuǎn)角附近。2008-01-1813結(jié)構(gòu)工程師培訓(xùn)教材增強(qiáng)底層結(jié)構(gòu)的剛度、強(qiáng)度和延性底層框架中對稱設(shè)置鋼筋混凝土抗震墻，大大增強(qiáng)了底層結(jié)構(gòu)的剛度、強(qiáng)度和延性，對底層的側(cè)向位移具有很好的控制作用，從而增強(qiáng)底層框架結(jié)構(gòu)的抗震性能。2008-01-1814結(jié)構(gòu)工程師培訓(xùn)教材2合理控制層側(cè)移剛度和薄弱層位置 結(jié)構(gòu)薄弱樓層的承載能力和變形、耗能性能如何將影響和決定底部框架-抗震墻磚房的抗震能力?？刂葡?/p>

7、鄰樓層的側(cè)移剛度比，主要是為了使結(jié)構(gòu)在地震作用下的層間彈性位移沿樓層分布較為均勻，但不能確定樓層側(cè)移剛度小的樓層就是薄弱樓層，特別是對于由兩種抗側(cè)力構(gòu)件組成的底部框架-抗震墻磚房更是如此。 2008-01-1815結(jié)構(gòu)工程師培訓(xùn)教材小結(jié)抗震結(jié)構(gòu)體系是抗震設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的最關(guān)鍵問題，結(jié)構(gòu)方案選取是否合理，對安全和經(jīng)濟(jì)起決定性的作用?？拐鸾Y(jié)構(gòu)體系的確定，與設(shè)計(jì)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)條件（地震性質(zhì)、場地條件）有關(guān)系，是綜合的系統(tǒng)決策，需要從多方面考慮。2008-01-1816結(jié)構(gòu)工程師培訓(xùn)教材三.現(xiàn)階段抗震設(shè)計(jì)分析存在的問題 1加速度設(shè)計(jì)反應(yīng)譜用于抗震設(shè)計(jì)的局限 （1）強(qiáng)震地面運(yùn)動(dòng)長周期成分的存在地震學(xué)研究和

8、強(qiáng)震觀測證明，強(qiáng)震情況下，地面運(yùn)動(dòng)確定存在長周期分量，其周期可以長達(dá)10 秒甚至100 秒，地震震級(jí)從5 級(jí)到8 級(jí)，其譜值在10 秒期處最大相差不超過50 倍，在100 秒周期處，不超過250 倍。2008-01-1817結(jié)構(gòu)工程師培訓(xùn)教材加速度設(shè)計(jì)反應(yīng)譜的局限 在震級(jí)M5 時(shí)，周期在3 秒以內(nèi)，信噪比已經(jīng)大到可以滿足工程使用要求了。同時(shí)還證明，譜曲線至少存在二個(gè)拐角周期。2008-01-1818結(jié)構(gòu)工程師培訓(xùn)教材加速度設(shè)計(jì)反應(yīng)譜的局限（2）現(xiàn)有強(qiáng)震加速度記錄中長周期成份的損失由于強(qiáng)震儀頻率響應(yīng)范圍的限制無法記錄到超過10 秒以上的地面運(yùn)動(dòng)成分，在超過5 秒以上的成分中也存在失真，而且在對加

9、速度記錄進(jìn)行誤差修正時(shí)將數(shù)字化過程零線修正所產(chǎn)生的噪聲濾出的同時(shí)也將地面運(yùn)動(dòng)長周期分量濾去了。 2008-01-1819結(jié)構(gòu)工程師培訓(xùn)教材加速度設(shè)計(jì)反應(yīng)譜的局限（3）關(guān)于加速度反應(yīng)譜長周期段的二次衰減反應(yīng)譜理論證明，加速度反應(yīng)譜曲線存在三個(gè)控制段，分別是：加速度、速度和位移控制，設(shè)計(jì)反應(yīng)譜“平臺(tái)段”是加速度控制段，速度控制段以1/T 形式衰減，位移控制段則以1 /T2 形式衰減。這己成為地震工程界共同認(rèn)可的常識(shí)。但是真正實(shí)用起來遇到問題，即長周期段的譜值太小，對抗震設(shè)計(jì)沒有控制作用。 2008-01-1820結(jié)構(gòu)工程師培訓(xùn)教材加速度設(shè)計(jì)反應(yīng)譜的局限（4）長周期結(jié)構(gòu)對地震加速度反應(yīng)的滯后和遲鈍周

10、期大于3 秒的長周期結(jié)構(gòu)對于短脈沖型的加速度地面運(yùn)動(dòng)，盡管加速度峰值很高，但由于周期很短，結(jié)構(gòu)的反應(yīng)相對遲鈍和滯后。對于此類長周期結(jié)構(gòu)，危險(xiǎn)的是地面運(yùn)動(dòng)長周期成分與結(jié)構(gòu)的共振作用。在這種情況下仍用現(xiàn)行的加速度設(shè)計(jì)反應(yīng)譜進(jìn)行抗震驗(yàn)算顯然是力不從心了。 2008-01-1821結(jié)構(gòu)工程師培訓(xùn)教材2.結(jié)構(gòu)時(shí)程分析法存在的問題結(jié)構(gòu)時(shí)程分析法即結(jié)構(gòu)直接動(dòng)力法，是最經(jīng)典的方法。在工程實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常出現(xiàn)對同一個(gè)建筑結(jié)構(gòu)采用時(shí)程分析時(shí)，由于輸入地震波的不同造成計(jì)算結(jié)果的數(shù)倍乃至數(shù)十倍之差，使工程師無所適從。2008-01-1822結(jié)構(gòu)工程師培訓(xùn)教材結(jié)構(gòu)時(shí)程分析法存在的問題如何能夠從工程應(yīng)用角度確定輸入地震波，

11、使時(shí)程分析結(jié)果能否既反映結(jié)構(gòu)最大可能遭受的地震作用，又能滿足工程抗震設(shè)計(jì)基于安全和功能的要求，這一關(guān)鍵問題有待進(jìn)一步解決。2008-01-1823結(jié)構(gòu)工程師培訓(xùn)教材3地震及其影響的不確定性實(shí)際地震的時(shí)間、空間和強(qiáng)度，是現(xiàn)有科學(xué)水平難以預(yù)估的。抗震設(shè)防的依據(jù)是一個(gè)地區(qū)的設(shè)防烈度，由于可資統(tǒng)計(jì)分析的歷史地震資料有限，以及地震地質(zhì)背景不夠清楚，在一個(gè)地區(qū)發(fā)生超過設(shè)防烈度的地震是完全可能的。2008-01-1824結(jié)構(gòu)工程師培訓(xùn)教材地震及其影響的不確定性近30多年來，我國發(fā)生的大地震大多數(shù)是超過了原定的基本烈度，因此，設(shè)計(jì)時(shí)要慎重考慮罕遇地震下結(jié)構(gòu)防倒塌的能力。 2008-01-1825結(jié)構(gòu)工程師培訓(xùn)

12、教材建筑場地的地面運(yùn)動(dòng)的不確定性一個(gè)建筑場地的地面運(yùn)動(dòng)也是不確定的。美國的研究者對埃爾森特羅臺(tái)站的15 次地震記錄表明，不同震源所引起的地震動(dòng)加速度反應(yīng)譜差別很大；日本的研究者對將淇港灣技術(shù)研究所42 個(gè)臺(tái)站的222 條水平分量記錄的反應(yīng)譜進(jìn)行了分類統(tǒng)計(jì)，2008-01-1826結(jié)構(gòu)工程師培訓(xùn)教材場地的地面運(yùn)動(dòng)的不確定性結(jié)果發(fā)現(xiàn)，同一臺(tái)站上，不同震級(jí)、不同方位的地震記錄得到的反應(yīng)譜形狀，有半數(shù)比較一致，半數(shù)相當(dāng)離散或非常離散。2008-01-1827結(jié)構(gòu)工程師培訓(xùn)教材建筑場地的地面運(yùn)動(dòng)的不確定性實(shí)際上，一個(gè)地區(qū)的地面運(yùn)動(dòng)，是從震源傳來的地震波達(dá)到所在地區(qū)的基巖面，并輸入土層后的一種輸出（或反應(yīng)）。地面運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)除土層又是一個(gè)非線性的系統(tǒng)，隨輸入的強(qiáng)度不同，濾波作用也不同。因此，一個(gè)場地地面運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)，隨震源機(jī)制、震級(jí)大小、震中距和傳播途徑中土層性質(zhì)的不同，不是恒定不變的。不同性質(zhì)的地面運(yùn)動(dòng)對建筑的破壞作用不同。2008-01-1828結(jié)構(gòu)工程師培訓(xùn)教材四