第十二章框架結構抗震設計

統(tǒng)計分析表明：未經(jīng)抗震設防的多層磚房6度區(qū)內，主體結構一般處于基本完好狀態(tài)；7度區(qū)內，主體結構將出現(xiàn)輕微破壞，小部分達到中等破壞；8度區(qū)內，多數(shù)房屋達到中等破壞的程度；9度區(qū)內，多數(shù)結構出現(xiàn)嚴重破壞；10度及以上地震區(qū)內，大多數(shù)房屋倒毀。宏觀震害統(tǒng)計上述事實說明：未經(jīng)抗震設防的多層磚房的抗地震破壞能力較低。防震縫處碰撞應力集中多層鋼筋混凝土結構的震害結構布置不合理而產(chǎn)生的震害框架結構的震害具有抗震墻的結構的震害薄弱層破壞扭轉破壞局部破壞形式整體破壞形式第一節(jié)框架結構的破壞特征第十一章多層砌體結構抗震設計結構布置不合理而產(chǎn)生的震害扭轉破壞平面為L形的建筑

唐山地震時，位于天津市的一幢平面為L形的建筑由于不對稱而產(chǎn)生了強烈的扭轉反應，導致離轉動中心較遠的東南角和東北角處嚴重破壞。旋轉軸一、框架結構地震破壞特點第一節(jié)框架結構地震破壞特點薄弱層破壞底部框架結構的變形高層建筑的第5層倒塌第五層破壞一、框架結構地震破壞特點第一節(jié)框架結構地震破壞特點軟弱底層房屋倒塌形式（傾倒）軟弱底層房屋倒塌形式（底層完全倒塌）具有薄弱底層的房屋，易在地震時倒塌一、框架結構地震破壞特點第一節(jié)框架結構地震破壞特點應力集中應力集中產(chǎn)生的震害結構豎向布置產(chǎn)生很大的突變時，在突變處由于應力集中會產(chǎn)生嚴重震害。

一、框架結構地震破壞特點第一節(jié)框架結構地震破壞特點防震縫處碰撞防震縫兩側結構單元的碰撞

防震縫如果寬度不夠，其兩側的結構單元在地震時就會相互碰撞而產(chǎn)生震害ⅠⅡⅠⅡ碰撞碰撞一、框架結構地震破壞特點第一節(jié)框架結構地震破壞特點框架結構的震害整體破壞形式

框架的破壞形式(a)強梁弱柱型；(b)強柱弱梁型(A)(B)

框架的整體破壞形式按破壞性質可分為延性破壞和脆性破壞，按破壞機制可分為梁鉸機制（強柱弱梁型）和柱鉸機制（強梁弱柱型）。一、框架結構地震破壞特點第一節(jié)框架結構地震破壞特點局部破壞形式構件塑性鉸處的破壞節(jié)點的破壞構件的剪切破壞短柱破壞鋼筋搭接處破壞填充墻的破壞小偏心受壓狀態(tài)引起柱的脆性破壞一、框架結構地震破壞特點第一節(jié)框架結構地震破壞特點框架梁、柱、節(jié)點震害（1）框架梁破壞發(fā)生在梁端，梁端縱筋屈服，出現(xiàn)上下貫通垂直裂縫和交叉斜裂縫。在梁端負彎矩鋼筋切斷處，由于抗彎能力的削弱也容易產(chǎn)生裂縫，造成梁剪切破壞?？蚣芰杭羟衅茐牡闹饕颍毫憾虽摻钋?，裂縫的產(chǎn)生和開展使混凝土抵抗剪力的能力逐漸減小，而梁內箍筋配置又少，以及地震反復作用使混凝土抗剪強度進一步降低。當剪力超過梁抗剪承載力時產(chǎn)生破壞。一、框架結構地震破壞特點第一節(jié)框架結構地震破壞特點（2）框架柱破壞主要發(fā)生在接近節(jié)點處，在水平地震作用下，進入塑性階段，形成塑性鉸，發(fā)生破壞。a、柱頂：柱頂周圍有水平裂縫、斜裂縫或交叉裂縫。重者混凝土壓碎崩落，柱內箍筋拉斷，縱筋壓曲成燈籠狀。

主要原因：節(jié)點處彎矩、剪力、軸力都較大，受力復雜，箍筋配置不足，錨固不好等。一、框架結構地震破壞特點第一節(jié)框架結構地震破壞特點b、柱底：與柱頂相似，由于箍筋較柱頂密，震害相對柱頂較輕。c、短柱：當柱高小于4倍柱截面高度（H/b<4)時形成短柱。短柱剛度大，易產(chǎn)生剪切破壞。一、框架結構地震破壞特點第一節(jié)框架結構地震破壞特點d、角柱：由于雙向受彎、受剪,加上扭轉作用，震害比內柱重。一、框架結構地震破壞特點第一節(jié)框架結構地震破壞特點（3）框架節(jié)點節(jié)點的破壞機理復雜，主要表現(xiàn)為：節(jié)點核芯產(chǎn)生斜向的X形裂縫，當節(jié)點區(qū)剪壓比較大時，箍筋未屈服混凝土就被剪、壓酥碎而破壞，導致整個框架破壞。

破壞主要原因：大都是混凝土強度不足、節(jié)點處的箍筋配置量小或節(jié)點處鋼筋太稠密，使得混凝土澆搗不密實，梁筋錨固長度不夠。節(jié)點的破壞

一、框架結構地震破壞特點第一節(jié)框架結構地震破壞特點填充墻的破壞

填充墻的震害較框架結構嚴重。由于框架側向變形，使墻體出現(xiàn)斜裂縫或對角裂縫。強震時，未采取拉結處理措施的墻體，則有局部或整片倒塌的現(xiàn)象。一般地講，非承重空心磚填充墻比普通粘土磚填充墻破壞嚴重。

填充墻破壞的主要原因是：墻體受剪承載力低，變形能力小，墻體與框架缺乏有效的拉結，在往復變形時墻體易發(fā)生剪切破壞和散落。一、框架結構地震破壞特點第一節(jié)框架結構地震破壞特點

砌體填充墻剛度大而承載力低，首先承受地震作用而遭破壞。一般7度即出現(xiàn)裂縫，8度和8度以上地震作用下，裂縫明顯增加，甚至部分倒塌，一般是上輕下重，空心砌體墻重于實心砌體墻，砌快墻重于磚墻。

框架-剪力墻結構上部較嚴重，框架結構下部震害嚴重。一、框架結構地震破壞特點第一節(jié)框架結構地震破壞特點具有抗震墻的結構的震害抗震墻的破壞抗震墻的剪切破壞墻肢間連梁的破壞

在地震反復作用下，在連梁的梁側形成X形裂縫，主要是由于剪力和彎矩產(chǎn)生的主拉應力超過連梁混凝土抗拉強度所致抗震墻的破壞，一般不會導致房屋倒塌，可消耗地震能力，小震是應保證不出現(xiàn)裂縫。一、框架結構地震破壞特點第一節(jié)框架結構地震破壞特點一、框架結構地震破壞特點第一節(jié)框架結構地震破壞特點多層鋼筋混凝土結構體系包括：框架結構、框架-抗震墻結構、抗震墻結構、筒體結構和框架-筒體結構等。框架-抗震墻抗震墻第二節(jié)結構選型第一節(jié)框架結構地震破壞特點房屋高度及限值

樓屋蓋類別烈度6789現(xiàn)澆、迭合梁板4432裝配式樓蓋332.5不宜采用框支層和板柱-抗震墻的現(xiàn)澆梁板2.52.52不宜采用抗震墻之間樓屋蓋的最大長寬比一、鋼筋混凝土房屋適用的最大高度第二節(jié)結構選型現(xiàn)澆鋼筋混凝土房屋結構適用的最大高度(m)結構體系烈度6789框架60554525框架--抗震震墻全部落分框支12010080不應采用筒體框架--核心中柱--抗震墻403530不應采用

對平面和豎向均不規(guī)則的結構或建造于Ⅳ類場地上的結構，其適用的最大高度尚應適當降低。當設防烈度為6、7、8度，且房屋高度分別超過120m、100m、80m時，不宜采用框支層現(xiàn)澆抗震墻結構。一、鋼筋混凝土房屋適用的最大高度第二節(jié)結構選型1、地震作用越大，房屋的抗震要求越高；地震作用與烈度、場地等有關，從經(jīng)濟角度考慮，對不同烈度、場地的結構的抗震要求可以有明顯的差別。2、結構的抗震能力主要取決于主要抗側力構件的性能；主、次抗側力構件的抗震要求應有差別。3、房屋越高，地震反應越大，抗震要求越高?？拐鸬燃壥谴_定結構構件抗震計算和抗震措施的標準。根據(jù)設防烈度、房屋高度、建筑類別、結構類型及構件在結構中的重要程度確定，共分四個等級，一級最高。二、鋼筋混凝土框架結構房屋抗震等級第二節(jié)結構選型1、平面布置結構的平面布置是指在結構平面圖上布置柱和墻的位置以及樓蓋的傳力方式。從抗震的角度看，最主要的是使結構平面的質量中心和剛度中心相重合或盡可能靠近，以減小結構的扭轉反應。

結構的平面布置宜簡單、對稱和規(guī)則

一、結構布置的原則第三節(jié)結構布置原則2、豎向布置結構沿豎向（鉛直方向）應盡可能均勻而少變化，使結構的剛度沿豎向均勻。結構類型6度7度8度9度框架，板柱—抗震墻4432框架—抗震墻5543筒體，抗震墻6654適用的房屋最大高寬比一、結構布置的原則第三節(jié)結構布置原則1、框架結構為了充分發(fā)揮整個結構的抗震能力，較合理的地震破壞機制應為節(jié)點基本不破壞，梁比柱的屈服能早發(fā)生、多發(fā)生；同一層中，各柱兩端屈服歷程越長越好；底層柱底的塑性鉸宜最晚發(fā)生。梁柱端的塑性鉸出現(xiàn)得盡可能分散。2、框架—剪力墻結構抗震墻的各墻段（包括小開洞墻和聯(lián)肢墻肢）的高寬比不宜小于2，使其成彎剪破壞。連梁宜在梁端塑性屈服，且有足夠的變形能力，在墻段充分發(fā)揮抗震作用前不失效。二、結構的破壞機制第三節(jié)結構布置原則延性破壞和脆性破壞兩者的變形性能差別很大，與其相關的因素有：抗剪和抗彎承載力之比、剪跨比、剪壓比、軸壓比、主筋率、配筋率、箍筋形式、混凝土和鋼筋材料、鋼筋連接和錨固方式等。三、結構構件的延性第三節(jié)結構布置原則（1）框架結構房屋的防震縫寬度，當高度不超過15m時可采用70mm；超過15m時，6度、7度、8度和9度相應每增加高度5m、4m、3m和2m，宜加寬20mm。（2）框架—抗震墻結構房屋的防震縫寬度可采用上述對框架規(guī)定數(shù)值的70%，抗震墻結構房屋的防震縫寬度可采用上述對框架規(guī)定數(shù)值的50%；且均不宜小于70mm。（3）防震縫兩側結構體系不同時，防震縫寬度應按需要較寬的規(guī)定采用，并可按較低房屋高度計算縫寬。（4）8、9度框架結構房屋防震縫兩側結構高度、剛度或層高相差較大時，可在縫兩側房屋的盡端沿全高設置垂直于防震縫的抗撞墻，每一側抗撞墻的數(shù)量不應少于兩道，宜分別對稱布置，墻肢長度可不大于一個柱距。

四、防震縫第三節(jié)結構布置原則抗震墻

8、9度設防的鋼筋混凝土框架房屋防震縫兩側的結構，當結構高度、剛度或層高相差較大時，可在防震縫兩側房屋的盡端設垂直于防震縫的抗撞墻。層高不同高度、剛度相差較大四、防震縫第三節(jié)結構布置原則框架-抗震墻結構的結構布置1、抗震墻布置的基本原則框架-抗震墻結構中的抗震墻宜沿主軸方向雙向布置，貫通房屋全高，且橫向與縱向抗震墻宜相連，互為翼墻，以提高其剛度和承載能力。2、抗震墻布置位置的選擇一般情況下，宜布置在豎向荷載較大處，平面形狀變化處和樓梯間、電梯間等。房屋較長時，縱向抗震墻不易設置在端開間?？拐饓Φ囊话悴贾迷瓌t是“均勻、分散、對稱、周邊”四、防震縫第三節(jié)結構布置原則3、抗震墻布置的具體要求（1）樓（電）梯間、豎井等使樓面開洞的豎向通道，不宜設在結構單元端部角區(qū)及凹角處；這種豎向通道不宜獨立設在柱網(wǎng)之外的中間位置。四、防震縫第三節(jié)結構布置原則（2）縱橫向抗震墻成組布置：縱橫向抗震墻宜合并布置為L形、T形和口字形。兩片墻組成聯(lián)肢墻（3）合理調整抗震墻的長度：為了保證抗震墻具有足夠的的延性,不發(fā)生脆性的剪切破壞，每一道抗震墻（包括單片墻、小開口墻和聯(lián)肢墻）不應過長，總高度與總長度之比宜大于2。較長的單片墻可以留出結構洞口，劃分成聯(lián)肢墻的兩個墻肢。四、防震縫第三節(jié)結構布置原則（4）抗震墻的最大間距

抗震墻之間無大洞口的樓、屋蓋的長寬比宜滿足下表要求：不宜采用裝配式樓蓋現(xiàn)澆、疊合梁扳9度8度6、7度結構

抗震墻之間樓、屋蓋的長寬比

抗震墻之間的樓、屋蓋有較大開洞時，長寬比還應減小。當超過上述要求時，應計入樓蓋平面內的變形影響。四、防震縫第三節(jié)結構布置原則1、框架梁（KL）的構造措施設計原則：“強柱弱梁”“強剪弱彎”“強節(jié)點、強錨固”截面尺寸：

不宜小于200mm，梁寬不應小于柱寬的1/2，不應小于梁高的1/4?？v向鋼筋：

縱向受拉鋼筋的配筋率不應大于2.5%，

且計入受壓鋼筋的梁端混凝土受壓區(qū)高度和有效高度之比ξ，一級不應大于0.25，二、三級不應大于0.35。

梁端截面的底面和頂面縱向鋼筋配筋量的比值，除按計算確定外，一級不小于0.5，二、三級不小于0.3。一、框架梁的構造第四節(jié)構造措施框架梁縱筋錨固與截斷的構造要求一、框架梁的構造第四節(jié)構造措施框架梁箍筋設置與加密的構造措施：箍筋：

地震作用下，梁端塑性較區(qū)縱向鋼筋屈服的范圍一般可達1.5hb左右。

在梁端縱向鋼筋屈服范圍內，箍筋加密，且必須做成封閉式。梁端箍筋加密區(qū)長度、箍筋間距及直徑的要求抗震

等級加密區(qū)長度mm（取大值）箍筋加密最大間距mm（取小值）箍筋最小直徑

mm一級2hb，500hb/4，6d，10010二級1.5hb，500hb/4，8d，1008三級1.5hb，500hb/4，8d，1508四級1.5hb，500hb/4，8d，1506一、框架梁的構造第四節(jié)構造措施框架梁箍筋設置與加密的構造措施：一、框架梁的構造第四節(jié)構造措施2、框架柱的構造措施：縱向鋼筋：宜對稱配置，為保證柱有足夠的延性，框架柱（KZ）和框支柱（KZZ）中全部縱向受力鋼筋的配筋率不要小于下表的