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文檔簡介
建筑力學與結(jié)構(gòu)泰州職業(yè)技術(shù)學院建筑工程院8多層及高層鋼筋砼房屋8多層及高層鋼筋砼房屋本章主要學習多高層建筑的特點多高層建筑鋼筋砼結(jié)構(gòu)體系及其受力特點多高層建筑的結(jié)構(gòu)布置原則結(jié)構(gòu)抗震基本知識框架結(jié)構(gòu)設(shè)計要點及構(gòu)造要求框架—剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計要點及構(gòu)造要求剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計要點及構(gòu)造要求8
多層及高層鋼筋砼房屋8.5建筑結(jié)構(gòu)抗震基礎(chǔ)知識
8.5.1地震基礎(chǔ)知識(1)彈性計算法1.地震的概念地震:是指因地球內(nèi)部緩慢積累的能量突然釋放而引起的地球表層的振動,是地球內(nèi)部構(gòu)造運動的產(chǎn)物。地震是一種普遍的自然現(xiàn)象。全世界每年發(fā)生約500萬次地震,其中,破壞性的大地震平均每年約18~20次。地震又是一種突發(fā)的自然災害,難以準確預測,危及人民生命財產(chǎn)安全,破壞性極大。地球平均半徑約6400km,內(nèi)部由地殼、地幔和地核三個圈層組成。8
多層及高層鋼筋砼房屋8
多層及高層鋼筋砼房屋(1)彈性計算法2.常用地震術(shù)語震源:地震發(fā)生時巖層斷裂或錯動產(chǎn)生振動的部位。震中:震源正上方的地面位置。震源深度:震中到震源的距離或震源到地面的垂直距離。震中距:地面某點至震中的距離。極震區(qū):在震中附近,振動最劇烈、破壞最嚴重的地區(qū)。8
多層及高層鋼筋砼房屋(1)彈性計算法3.地震的類型構(gòu)造地震:地質(zhì)構(gòu)造運動引起的地震,占地震90%以上。火山地震:火山爆發(fā)引起的地震,占地震的7%。陷落地震:地表塌陷引起的地震,占地震的3%。誘發(fā)地震:水庫等引起的地震。按成因8
多層及高層鋼筋砼房屋(1)彈性計算法3.地震的類型淺源地震:震源深度小于70km的地震,占85%以上,波及范圍小,但破壞力大。中源地震:震源深度在70~300km的地震,占12%,破壞性大。
深源地震:震源深度>300km,占3%。震源深,波及范圍大,破壞性小。按震源深度分8
多層及高層鋼筋砼房屋1906年舊金山地震,籬笆錯動2.6m,遠處的土地向右移動(1)彈性計算法4.地震的破壞作用地表破壞現(xiàn)象:地裂縫、噴砂冒水、地面下沉、滑坡、塌方等。8
多層及高層鋼筋砼房屋建筑物等破壞:房屋倒塌、橋梁斷落、水壩開裂、鐵軌變形等。8
多層及高層鋼筋砼房屋次生災害:火災、水災、污染、瘟疫等。有時,次生災害所造成的傷亡和損失比直接災害還大。1995.1.17,5:46,7.2級,日本阪神8
多層及高層鋼筋砼房屋房屋結(jié)構(gòu)的破壞:結(jié)構(gòu)喪失整體性、承重結(jié)構(gòu)強度不足、結(jié)構(gòu)變形過大導致倒塌、結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接支撐失效、地基失效、非結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞。臺灣集集大地震,1999.9.21,凌晨1時47分12.6秒,
7.3級8
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多層及高層鋼筋砼房屋(1)彈性計算法5.我國的地震情況我國是一個多地震國家。我國大陸地震約占世界大陸地震的三分之一,因為我國正好處在地球的兩大地震帶之間。8
多層及高層鋼筋砼房屋我國是一個地震災害最嚴重的國家,地震活動頻度高、強度大、震源淺,分布廣。8
多層及高層鋼筋砼房屋(1)彈性計算法5.我國的地震情況1900年以來,中國死于地震的人數(shù)達55萬之多,占全球地震死亡人數(shù)的53%。20世紀全球兩次死亡20萬人以上的大地震均發(fā)生于我國。1920年寧夏海原地震(8.5級)死亡23.4萬人。1976.7.28,3:42,河北唐山,7.8級,震源深度12公里,震中烈度11度,相當于1945年美國投向日本廣島的400顆原子彈同時爆炸!約95%的房屋被震毀,達65萬余間,唐山被夷為一片廢墟。強震波及我國14個省、市、自治區(qū),200多萬平方公里土地,總面積約相當于國土面積的1/3。死亡24.2萬人,傷20余萬。8
多層及高層鋼筋砼房屋唐山市路南區(qū)震前和震后建筑物對比(11度區(qū))8
多層及高層鋼筋砼房屋開灤煤礦醫(yī)院,為磚混結(jié)構(gòu)的五層樓房(局部七層),僅西部轉(zhuǎn)角殘存。唐山市青年宮,為磚混結(jié)構(gòu)的二層樓房,除四根門柱外,全部坍塌。8
多層及高層鋼筋砼房屋唐山市機車車輛廠震后概貌唐山大地震后保留的地震遺址——機車車輛廠鑄鋼車間8
多層及高層鋼筋砼房屋唐山市河北省礦業(yè)學院圖書館,三層裝配式框架結(jié)構(gòu),唐山地震重點保護遺跡唐山交通局,磚混結(jié)構(gòu)的三層辦公樓遭到破壞,唐山地震重點保護遺跡8
多層及高層鋼筋砼房屋新唐山唐山抗震紀念碑2008年5月12日14時28分四川汶川震級8.0級8
多層及高層鋼筋砼房屋(1)彈性計算法汶川大地震08.5.12,14:28,8級,11度,震源深度15km。69227名同胞遇難、17923名同胞失蹤,直接經(jīng)濟損失8451億多元。8
多層及高層鋼筋砼房屋汶川大地震:震源深度15公里。相當于5600顆廣島原子彈爆炸,涉及四川、甘肅、陜西、重慶等10個省區(qū)市417個縣(市、區(qū))、4667個鄉(xiāng)(鎮(zhèn))、48810個村莊。災區(qū)總面積約50萬平方公里、受災群眾4625萬多人,其中極重災區(qū)、重災區(qū)面積13萬平方公里。房屋大量倒塌損壞,基礎(chǔ)設(shè)施大面積損毀,工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)遭受重大損失,生態(tài)環(huán)境遭到嚴重破壞,直接經(jīng)濟損失8451億多元,引發(fā)的崩塌、滑坡、泥石流、堰塞湖等次生災害舉世罕見。8
多層及高層鋼筋砼房屋一個時鐘永遠將時間定格在14時28分倒塌的學生寢室8
多層及高層鋼筋砼房屋東方汽輪機廠在漢旺鎮(zhèn)的總部,80%的廠房倒塌或受損橋梁垮塌8
多層及高層鋼筋砼房屋汶川縣映秀鎮(zhèn)一片廢墟8
多層及高層鋼筋砼房屋北川縣城8
多層及高層鋼筋砼房屋山體滑坡北川中學校舍倒塌,泥石流埋沒學校操場,只剩國旗在空中飄揚8
多層及高層鋼筋砼房屋宿舍樓的一層被徹底震垮住院部跨塌8
多層及高層鋼筋砼房屋都江堰市聚源中學教學樓垮塌教室整體垮塌8
多層及高層鋼筋砼房屋北川堰塞湖5公路嚴重受損8
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多層及高層鋼筋砼房屋墻上懸掛的為預制板8
多層及高層鋼筋砼房屋采用預制板的框架樓房8
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多層及高層鋼筋砼房屋柱頭的破壞框架梁破壞8
多層及高層鋼筋砼房屋填充墻典型的交叉斜裂縫8
多層及高層鋼筋砼房屋三層框架,錯層結(jié)構(gòu)的破壞8
多層及高層鋼筋砼房屋框架結(jié)構(gòu)的樓梯破壞8
多層及高層鋼筋砼房屋框架剪力墻結(jié)構(gòu):連梁破壞8
多層及高層鋼筋砼房屋
左圖剛度突變,下圖剛度突變及錯層,柱腳等破壞。8
多層及高層鋼筋砼房屋東方汽輪機廠的廠房屋架和維護結(jié)構(gòu)嚴重破壞8
多層及高層鋼筋砼房屋底框結(jié)構(gòu)破壞嚴重8
多層及高層鋼筋砼房屋窗間墻及窗下墻的破壞8
多層及高層鋼筋砼房屋框架結(jié)構(gòu)破壞8
多層及高層鋼筋砼房屋5月22日,四川漢旺鎮(zhèn),9歲的夏雪銀(音)用相機拍下自家在地震中損毀的房子,把不幸的瞬間留住,將來我們要建一個更好的家。8
多層及高層鋼筋砼房屋5月16日,從汶川縣災區(qū)步行出來的孩子8
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多層及高層鋼筋砼房屋美國國際搜救隊長格卡普說,鉆到桌子、床鋪等家具底下的避震辦法,根本就是錯誤的,正確的躲避位置應該是在家具旁邊的空擋,以低于家具高度的姿勢下蹲或躺下。8
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多層及高層鋼筋砼房屋震級:衡量一次地震大小的等級,用符號M表示。一次地震只有一個震級。震級也是表示一次地震釋放能量E(單位erg)的多少。震級差1級,能量相差32倍。
目前常用的是里氏震級。1935年,由里克特(C.F.Richter
,1900~1985年)給出定義:在距震中100km處,由標準地震儀所記錄的最大水平地動位移A(單位為μm)的常用對數(shù)值。若A=0.1 m=105μm,則M=5級。(1)彈性計算法6.震級與烈度8
多層及高層鋼筋砼房屋不同震級的地震:微震:M<2的地震,人們感覺不到。有感地震:M=2~4的地震。破壞性地震:M>5的地震,建筑物有不同程度的破壞。強烈地震或大地震:M=7~8的地震。特大地震:M>8的地震。(目前有紀錄的最大地震是1960年5月22日15時11分發(fā)生在智利的8.9級地震,死亡2.8萬人)(1)彈性計算法6.震級與烈度8
多層及高層鋼筋砼房屋地震烈度:地震時某一地區(qū)的地面和建筑物等遭受地震影響的強弱程度,用符號I表示。地震烈度表:評定地震烈度的標準和尺度。對于一次地震,表示地震大小的震級只有一個,但它對不同的地點影響程度是不一樣的。一般來說,震級越大,烈度就越大;離震中愈近,受地震的影響就愈大,即烈度愈大,反之烈度就愈小。《中國地震烈度表》
(GB/T17742-1999):根據(jù)地震時人的感覺、建筑物的破壞程度、地貌的變化特征、地面震動的速度和加速度等,劃分為1~12度。(1)彈性計算法6.震級與烈度8
多層及高層鋼筋砼房屋8
多層及高層鋼筋砼房屋基本烈度(中震):一個地區(qū)未來50年內(nèi)一般場地條件下可能遭受的具有10%超越概率的地震烈度值,稱為該地區(qū)的基本烈度。(1)彈性計算法1.基本烈度與設(shè)防烈度眾值烈度(小震,多遇地震):一個地區(qū)未來50年內(nèi)一般場地條件下可能遭受的具有63.2%超越概率的地震烈度值,
眾值烈度比基本烈度低1.55度。罕遇烈度(大震,罕遇地震):一個地區(qū)未來50年內(nèi)一般場地條件下可能遭受的具有2~3%超越概率的地震烈度值,
罕遇烈度比基本烈度高一度。8.5.2建筑抗震設(shè)防8
多層及高層鋼筋砼房屋抗震設(shè)防烈度:按國家規(guī)定的權(quán)限批準作為一個地區(qū)抗震設(shè)防依據(jù)的地震烈度。一般情況下,取50年內(nèi)超越概率10%的地震烈度。8
多層及高層鋼筋砼房屋第一水準(小震不壞):當遭受低于本地區(qū)設(shè)防烈度的多遇地震影響時,一般不受損傷或不需修理仍可繼續(xù)使用;(1)彈性計算法2.抗震設(shè)防目標第二水準(中震可修):當遭受本地區(qū)設(shè)防烈度的地震影響時,可能損壞,經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用。第三水準(大震不倒):當遭受高于本地區(qū)設(shè)防烈度的預估的罕遇地震影響時,不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴重破壞。小震不壞,中震可修,大震不倒8.5.2建筑抗震設(shè)防8
多層及高層鋼筋砼房屋抗震設(shè)防分類:根據(jù)建筑遭遇地震破壞后,可能造成人員傷亡、直接和間接經(jīng)濟損失、社會影響的程度及其在抗震救災中的作用等因素,對各類建筑所做的設(shè)防類別劃分。(1)彈性計算法3.建筑抗震設(shè)防分類和設(shè)防標準按《建筑工程抗震設(shè)防分類標準》(GB50223-2008)規(guī)定,建筑工程應分為甲、乙、丙、丁四個抗震設(shè)防類別。特殊設(shè)防類(甲類):指使用上有特殊設(shè)施,涉及國家公共安全的重大建筑工程和地震時可能發(fā)生嚴重次生災害等特別重大災害后果,需要進行特殊設(shè)防的建筑。重點設(shè)防類(乙類):指地震時使用功能不能中斷或需盡快恢復的生命線相關(guān)建筑,以及地震時可能導致大量人員傷亡等重大災害后果,需要提高設(shè)防標準的建筑。標準設(shè)防類(丙類):指大量的除甲、乙、丁類以外按標準要求進行設(shè)防的建筑。適度設(shè)防類(丁類):指使用上人員稀少且震損不致產(chǎn)生次生災害,允許在一定條件下適度降低要求的建筑。8
多層及高層鋼筋砼房屋抗震設(shè)防標準:衡量抗震設(shè)防要求高低的尺度,由抗震設(shè)防烈度或設(shè)計地震動參數(shù)及建筑抗震設(shè)防類別確定??拐鹪O(shè)防類別抗震設(shè)防標準甲類應按高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高一度的要求加強其抗震措施;但抗震設(shè)防烈度為9度時應按比9度更高的要求采取抗震措施。同時,應按批準的地震安全性評價的結(jié)果且高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求確定其地震作用。乙類應按高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度一度的要求加強其抗震措施;但抗震設(shè)防烈度為9度時應按比9度更高的要求采取抗震措施;地基基礎(chǔ)的抗震措施,應符合有關(guān)規(guī)定。同時,應按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度確定其地震作用。丙類應按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度確定其抗震措施和地震作用,達到在遭遇高于當?shù)乜拐鹪O(shè)防烈度的預估罕遇地震影響時不致倒塌或發(fā)生危及生命安全的嚴重破壞的抗震設(shè)防目標。丁類允許比本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求適當降低其抗震措施,但抗震設(shè)防烈度為6度時不應降低。一般情況下,仍應按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度確定其地震作用。抗震設(shè)防范圍:6度,7度,8度,9度。6度一般只需按構(gòu)造考慮。10度以上的建筑抗震設(shè)計應做專門考慮。8
多層及高層鋼筋砼房屋概念設(shè)計:在總體上把握抗震設(shè)計的基本原則。根據(jù)地震災害和工程經(jīng)驗等形成的基本設(shè)計原則和設(shè)計思想,進行建筑和結(jié)構(gòu)總體布置并確定細部構(gòu)造的過程。(1)彈性計算法建筑抗震設(shè)計包括三個層次抗震計算:為抗震設(shè)計提供定量手段,包括地震作用計算和抗力計算等。構(gòu)造措施:保證抗震計算結(jié)果的有效性。除地震作用計算和抗力計算以外的抗震設(shè)計內(nèi)容,包括抗震構(gòu)造措施。國家標準《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2001(2008年修訂版)抗震設(shè)計的要求:①足夠的強度;②合理的剛度;③結(jié)構(gòu)的變形能力(延性);④良好的整體性;⑤精良的施工質(zhì)量;⑥合理的造價。8
多層及高層鋼筋砼房屋8.5.3多層及高層鋼筋砼房屋的震害日本阪神地震振動臺實驗8
多層及高層鋼筋砼房屋(1)彈性計算法1.結(jié)構(gòu)平面或豎向布置不合理引起的震害一樓軟弱層破壞立面不規(guī)則8
多層及高層鋼筋砼房屋中間層剛度突變房屋的破壞8
多層及高層鋼筋砼房屋(1)彈性計算法2.框架梁、柱、節(jié)點震害
角柱雙向受彎、受剪和受扭,震害比內(nèi)柱嚴重。8
多層及高層鋼筋砼房屋
短柱是指H/b小于4的柱,剛度大,易發(fā)生剪切破壞。8
多層及高層鋼筋砼房屋內(nèi)柱剪切破壞梁柱節(jié)點破壞箍筋間距太大8
多層及高層鋼筋砼房屋柱主筋同截面搭接箍筋彎鉤不符規(guī)定8
多層及高層鋼筋砼房屋(1)彈性計算法3.框架填充墻的震害8
多層及高層鋼筋砼房屋8
多層及高層鋼筋砼房屋(1)彈性計算法4.剪力墻的震害8
多層及高層鋼筋砼房屋8.5.4建筑抗震概念設(shè)計結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計:根據(jù)地震災害和工程經(jīng)驗等形成的基本設(shè)計原則和設(shè)計思想,進行建筑和結(jié)構(gòu)總體布置并確定細部構(gòu)造的過程。地震的隨機性、復雜性和不確定性,結(jié)構(gòu)計算假定與實際情況的差異,因此,概念設(shè)計與計算設(shè)計同等重要。只有在正確的概念設(shè)計基礎(chǔ)上進行設(shè)計計算,才能實現(xiàn)抗震的目標。建筑場地:建設(shè)工程所在地,其范圍相當于廠區(qū)、居民小區(qū)和自然村或不小于1.0km2
的平面面積。(1)彈性計算法1.場地選擇選擇對建筑抗震有利的地段,避開對建筑抗震不利和危險地段。不應在危險地段建造甲、乙、丙類建筑。8
多層及高層鋼筋砼房屋選擇對建筑抗震有利的地段,避開對建筑抗震不利和危險地段。不應在危險地段建造甲、乙、丙類建筑。8
多層及高層鋼筋砼房屋(1)彈性計算法1.場地選擇選擇對建筑抗震有利的地段,避開對建筑抗震不利和危險地段。不應在危險地段建造甲、乙、丙類建筑。地基和基礎(chǔ)要求:同一結(jié)構(gòu)單元的基礎(chǔ)不宜設(shè)置在性質(zhì)截然不同的地基上。同一結(jié)構(gòu)單元不宜部分采用天然地基部分采用樁基。地基為軟弱粘性土、液化土、新填土或嚴重不均勻土時,應估計地震時地基不均勻沉降或其他不利影響,并采取相應措施。8
多層及高層鋼筋砼房屋建筑設(shè)計應符合抗震概念設(shè)計的要求,不規(guī)則的建筑方案應按規(guī)定采取加強措施;特別不規(guī)則的建筑方案應進行專門研究和論證,采取特別的加強措施;不應采用嚴重不規(guī)則的建筑方案。(1)彈性計算法2.結(jié)構(gòu)布置的規(guī)則性建筑及其抗側(cè)力結(jié)構(gòu)平面布置宜規(guī)則、對稱,并應具有良好的整體性。建筑的立面和豎向剖面宜規(guī)則,結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度宜均勻變化,豎向抗側(cè)力構(gòu)件的截面尺寸和材料強度宜自下而上逐漸減少,避免抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度和承載力突變。規(guī)則性:根據(jù)建筑體形(平面和立面)、剛度和質(zhì)量沿平面和立面的不同等因素進行判斷。8.5.4建筑抗震概念設(shè)計8
多層及高層鋼筋砼房屋震害對比:1972年尼加拉瓜的馬那瓜地震,6.5級地震,8度,位于市中心的兩幢相鄰高層建筑:15層的中央銀行、18層的美洲銀行。美洲銀行大廈中央銀行大廈8
多層及高層鋼筋砼房屋中央銀行大廈:
15層,地下一層,采用框架結(jié)構(gòu)。平面不規(guī)則:兩個鋼筋砼電梯井和兩個樓梯間均集中布置在大樓一端,該端有填充墻,造成很大偏心。4層以上的樓板僅為5cm厚,擱置在高45cm長14m小梁上。豎向不規(guī)則:大樓4層樓面以上,三面布置了密集的小柱子,共64根,支承在4層樓板水平處的過渡大梁上,大梁又支承在其下面的10根1m×1.55m的柱子上(間距9.4m),上下兩部分嚴重不均勻、不連續(xù)。震害:地震時的強烈扭轉(zhuǎn)振動,造成較嚴重的破壞。第4層與第5層之間的柱子嚴重開裂,柱鋼筋壓屈;橫向裂縫貫穿3層以上的所有樓板(有的寬達1cm);空心磚填充墻及其它非結(jié)構(gòu)構(gòu)件均嚴重破壞或倒塌。修復費用高達房屋原造價的80%。8
多層及高層鋼筋砼房屋美洲銀行大廈:
18層,地下兩層,筒體結(jié)構(gòu)。國際大師林同炎設(shè)計,筒體結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)均勻?qū)ΨQ?;镜目箓?cè)力體系包括4個L形的筒體,對稱地由連梁連接起來。有效地限制了側(cè)向位移,防止了明顯的扭轉(zhuǎn)效應。震害:僅3~17層連梁上有細微裂縫,幾乎沒有其他非結(jié)構(gòu)部件的損壞。上述比較,充分說明結(jié)構(gòu)概念設(shè)計的重要性。8
多層及高層鋼筋砼房屋8
多層及高層鋼筋砼房屋8
多層及高層鋼筋砼房屋8
多層及高層鋼筋砼房屋8
多層及高層鋼筋砼房屋8
多層及高層鋼筋砼房屋結(jié)構(gòu)體系應根據(jù)建筑的抗震設(shè)防類別、抗震設(shè)防烈度、建筑高度、場地條件、地基、結(jié)構(gòu)材料和施工等因素,經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟和使用條件綜合比較確定。8
多層及高層鋼筋砼房屋(1)彈性計算法3.結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)體系應符合下列條件:應具有明確計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑。應避免部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞而導致整個結(jié)構(gòu)喪失抗震能力或?qū)χ亓奢d的承載能力。結(jié)構(gòu)應具備必要的抗震承載力,良好的變形能力和消耗地震能量的能力。對于結(jié)構(gòu)的薄弱部位,應采取措施提高抗震能力。8
多層及高層鋼筋砼房屋鋼結(jié)構(gòu)型鋼砼結(jié)構(gòu)砼—鋼混合結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆鋼筋砼結(jié)構(gòu)預應力砼結(jié)構(gòu)裝配式鋼筋砼結(jié)構(gòu)配筋砌體結(jié)構(gòu)砌體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)類型,依其抗震性能優(yōu)劣而排列的順序是:8
多層及高層鋼筋砼房屋結(jié)構(gòu)體系宜有多道抗震防線。單一結(jié)構(gòu)體系只有一道防線,一旦破壞就會造成建筑物倒塌。如果采用多重抗側(cè)力體系,當?shù)谝坏婪谰€的抗側(cè)力構(gòu)件在強烈地震襲擊下遭到破壞后,第二道、第三道防線的抗側(cè)力構(gòu)件發(fā)揮作用,抵抗后續(xù)地震的襲擊,就可保證建筑物最低限度的安全,免于倒塌??蚣埽拐饓w系:由延性框架和抗震墻組成,抗震墻是第一道防線,框架是第二道防線。聯(lián)肢抗震墻體系:由若干個單肢墻用連梁相連組成,連梁是第一道防線,墻肢是第二道防線??蚣荏w系:延性框架(強柱弱梁),梁是第一道防線,柱是第二道防線。8
多層及高層鋼筋砼房屋框架-抗震墻體系:抗震墻是第一道防線,框架是第二道防線。水平荷載主要由抗震墻承擔,豎向荷載主要由框架承擔。8
多層及高層鋼筋砼房屋聯(lián)肢抗震墻體系:由若干個單肢墻用連梁相連組成,連梁是第一道防線,墻肢是第二道防線。8
多層及高層鋼筋砼房屋框架體系:延性框架(強柱弱梁),梁是第一道防線,柱是第二道防線。8
多層及高層鋼筋砼房屋框架體系:延性框架(強柱弱梁),梁是第一道防線,柱是第二道防線。犧牲局部構(gòu)件(防線1),保證總體結(jié)構(gòu)完好(防線2)。強柱弱梁:梁先于柱的屈服,即梁鉸破壞機制,利用梁的變形、破壞來消耗地震能量,實現(xiàn)“強柱弱梁”延性框架的抗震設(shè)計。強梁弱柱:柱先于梁的屈服,即柱鉸破壞機制,不允許。8
多層及高層鋼筋砼房屋8
多層及高層鋼筋砼房屋抗震結(jié)構(gòu)體系應有最大可能數(shù)量的贅余構(gòu)件,以使結(jié)構(gòu)能夠吸收和耗散大量的地震能量,一旦破壞也易于修復。8
多層及高層鋼筋砼房屋砼結(jié)構(gòu)構(gòu)件應控制截面尺寸和縱向受力鋼筋與箍筋的設(shè)置,防止:剪切破壞先于彎曲破壞(強剪弱彎)、砼的壓潰先于鋼筋的屈服(強壓弱拉)、鋼筋的錨固先于構(gòu)件破壞。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件應避免局部失穩(wěn)或整個構(gòu)件失穩(wěn)。(1)彈性計算法4.結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震設(shè)計砌體結(jié)構(gòu)應按規(guī)定設(shè)置鋼筋砼圈梁和構(gòu)造柱、芯柱,或采用配筋砌體等。
強柱弱梁:柱破壞先于梁破壞。強節(jié)點弱構(gòu)件:避免連接節(jié)點破壞先于被連接構(gòu)件破壞。預應力砼構(gòu)件,應配有足夠的非預應力鋼筋。多、高層的砼樓、屋蓋宜優(yōu)先采用現(xiàn)澆砼板。當采用砼預制裝配式樓、屋蓋時,應從樓蓋體系和構(gòu)造上采取措施確保各預制板之間連接的整體性。8
多層及高層鋼筋砼房屋對于體型復雜、平立面特別不規(guī)則的建筑,可設(shè)置防震縫,將不規(guī)則結(jié)構(gòu)變?yōu)槿舾梢?guī)則結(jié)構(gòu)。平面形狀、局部尺寸或者立面形狀不符合規(guī)范的有關(guān)規(guī)定,而又未在計算和構(gòu)造上采取相應措施時。地基土質(zhì)不均勻,房屋各部分的預計沉降(包括地震時的沉陷)相差過大,必須設(shè)置沉降縫時。房屋各部分的質(zhì)量或結(jié)構(gòu)抗側(cè)移剛度大小懸殊時。房屋長度超過規(guī)范規(guī)定的伸縮縫最大間距,又無條件采取特殊措施而必需設(shè)置伸縮縫時。(1)彈性計算法5.防震縫的合理設(shè)置必須設(shè)置抗震縫的情況:8
多層及高層鋼筋砼房屋“三縫合一”原則:伸縮縫、沉降縫、防震縫三縫合一,且伸縮縫、沉降縫均應符合防震縫的寬度要求??蚣芊课荩敻叨炔怀^l5m時,可采用70mm;當高度超過l5m時,6度、7度、8度和9度相應每增高5m、4m、3m和2m,宜加寬20mm。防震縫兩側(cè)結(jié)構(gòu)類型不同時,宜按需要較寬防震縫的結(jié)構(gòu)類型和較低房屋高度確定縫寬??蚣埽拐饓Ψ课莸姆勒鹂p寬度,可采用第上述數(shù)值的70%,抗震墻房屋可采用第上述數(shù)值的50%,且均不宜小于70mm。防震縫寬度
:必須滿足防震縫最小寬度的要求,以防止相鄰建筑物在地震中發(fā)生碰撞。8
多層及高層鋼筋砼房屋
某高層建筑,6度地區(qū),框架結(jié)構(gòu),建筑高度35m,若需設(shè)防震縫,其縫寬應為多少?若高為35m剪力墻結(jié)構(gòu),其縫寬?[例1][解]8
多層及高層鋼筋砼房屋
某高層建筑為框架-抗震墻結(jié)構(gòu),抗震設(shè)防烈度為7度,高45米,其裙房為框架結(jié)構(gòu),高20米,主樓和群房間設(shè)防震縫,其最小縫寬應為多少?[例2][解]取100mm8
多層及高層鋼筋砼房屋非結(jié)構(gòu)構(gòu)件:包括建筑非結(jié)構(gòu)構(gòu)件和建筑附屬機電設(shè)備,如,女兒墻、圍護墻、隔墻、吊頂、玻璃幕墻等。非結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其與結(jié)構(gòu)主體的連接,應進行抗震設(shè)計。非結(jié)構(gòu)構(gòu)件應與主體結(jié)構(gòu)有可靠的連接和錨固,避免地震時倒塌傷人或砸壞重要設(shè)備。圍護墻和隔墻應考慮對結(jié)構(gòu)抗震的不利影響,避免地震時脫落傷人。非結(jié)構(gòu)構(gòu)件在抗震設(shè)計時,若處理不當,在地震中易發(fā)生嚴重破壞或閃落,甚至造成主體結(jié)構(gòu)破壞。(1)彈性計算法6.非結(jié)構(gòu)構(gòu)件8
多層及高層鋼筋砼房屋(1)彈性計算法7.結(jié)構(gòu)材料砌體結(jié)構(gòu)材料燒結(jié)普通磚和燒結(jié)多孔磚的強度等級不應低于MU10,其砌筑砂漿強度等級不應低于M5?;炷列⌒涂招钠鰤K的強度等級不應低于MU7.5,其砌筑砂漿強度等級不應低于M7.5?;炷两Y(jié)構(gòu)材料混凝土的強度等級,框支梁、框支柱及抗震等級為一級的框架梁、柱、節(jié)點核芯區(qū),不應低于C30;構(gòu)造柱、芯柱、圈梁及其它各類構(gòu)件不應低于C20。9度時不宜超過C60,8度時不宜超過C70。
抗震等級為一、二級的框架結(jié)構(gòu),其縱向受力鋼筋采用普通鋼筋時,鋼筋的抗拉強度實測值與屈服強度實測值的比值不應小于1.25;鋼筋的屈服強度實測值與強度標準值的比值不應大于1.3;且鋼筋在最大拉力下的總伸長率實測值不應小于9%。縱向受力鋼筋宜選用符合抗震性能指標的HRB400級熱軋鋼筋,也可采用符合抗震性能指標的HRB335級熱軋鋼筋;箍筋宜選用符合抗震性能指標的HRB335、HRB400級熱軋鋼筋。8
多層及高層鋼筋砼房屋8.5.5多層及高層鋼筋砼房屋抗震措施1.房屋的最大適用高度8
多層及高層鋼筋砼房屋8.5.5多層及高層鋼筋砼房屋抗震措施1.房屋的最大適用高度8
多層及高層鋼筋砼房屋8.5.5多層及高層鋼筋砼房屋抗震措施2.房屋的最大高寬比8
多層及高層鋼筋砼房屋8.5.5多層及高層鋼筋砼房屋抗震措施3.抗震等級抗震等級主要用于確定房屋的抗震措施。鋼筋砼房屋的抗震措施包括內(nèi)力調(diào)整和抗震構(gòu)造措施。地震烈度不同、房屋的重要性不同,抗震要求就不同;同樣烈度下不同結(jié)構(gòu)體系、不同高度,抗震要求也不同;在同一結(jié)構(gòu)體系中,次要抗側(cè)力構(gòu)件的抗震要求可低于主要抗側(cè)力構(gòu)件的抗震要求。因此,《規(guī)范》把抗震等級分為四級,其中第一級代表最高的抗震設(shè)計要求,第四級代表最低的抗震設(shè)計要求。在進行鋼筋砼房屋的抗震強度驗算和確定抗震構(gòu)造措施時,應根據(jù)烈度、結(jié)構(gòu)類型和房屋高度采用不同的抗震等級,并應符合相應的計算和構(gòu)造措施要求。8
多層及高層鋼筋砼房屋8
多層及高層鋼筋砼房屋4.框架結(jié)構(gòu)的抗震構(gòu)造措施(1)
框架梁梁的截面尺寸:高度可按h=(1/10~1/18)l確定,寬度不宜小于200mm;截面高寬比不宜大于4;凈跨與截面高度之比不宜小于4。梁縱向鋼筋的配置:②梁端截面的底面和頂面縱向鋼筋配置筋量的比值,除按計算確定外,一級不應小于0.5,二、三級不應小于0.3。①梁端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砼受壓區(qū)高度和有效高度之比,一級不應大于0.25,二、三級不應大于0.35。8
多層及高層鋼筋砼房屋③沿梁全長頂面和底面的配筋:一、二級不應小于2φ14,且分別不應小于梁兩端截面頂面和底面縱向鋼筋中較大截面面積的1/4,三、四級不應小于2φ12。④縱向受拉鋼筋配筋率不應小于下表數(shù)值。8
多層及高層鋼筋砼房屋根據(jù)試驗和震害經(jīng)驗,梁端的破壞主要集中在1.5~2.0倍梁高的長度范圍內(nèi),因此,規(guī)定了梁端的箍筋加密。梁端箍筋加密:加密區(qū)的長度、箍筋的最大間距和最小直徑按下表采用。梁端設(shè)置的第一個箍筋應距框架節(jié)點邊緣不大于50mm。當梁端縱向受拉鋼筋配筋率大于2%時,表中箍筋最小直徑應增大2mm。箍筋肢距:一級不宜大于200mm和20倍箍筋直徑的較大值,二、三級不宜大于250mm和20倍箍筋直徑的較大值,四級不宜大于300mm。8
多層及高層鋼筋砼房屋8
多層及高層鋼筋砼房屋4.框架結(jié)構(gòu)的抗震構(gòu)造措施(2)框架柱柱的截面尺寸:截面的寬度和高度均不宜小于300mm;圓柱直徑不宜小于350mm;剪跨比宜大于2;截面長邊與短邊的邊長比不宜大于3。柱軸壓比:不宜超過下表的規(guī)定;建造于Ⅳ類場地且較高的高層建筑,柱軸壓比限值應適當減小。8
多層及高層鋼筋砼房屋①縱向鋼筋的最小總配筋率應按下表采用,同時每一側(cè)配筋不應小于0.2%;對建于Ⅳ類場地且較高的高層建筑,表中的數(shù)值應增加0.1。柱總配筋率不應大于5%。柱縱向鋼筋的配置:②縱向鋼筋宜對稱配置。③截面尺寸大于400mm的柱,縱向鋼筋間距不宜大于200mm。④一級且剪跨比不大于2的柱,每側(cè)縱向鋼筋配筋率不宜大于1.2%。8
多層及高層鋼筋砼房屋⑤柱、角柱及抗震墻端柱在地震作用組合產(chǎn)生小偏心受拉時,柱內(nèi)縱筋總截面面積應比計算值增加25%。柱縱向鋼筋的配置:⑥柱縱向鋼筋的綁扎接頭應避開柱端的箍筋加密區(qū)??蚣苤钠茐闹饕性谥?.0~1.5倍柱截面高度范圍內(nèi)。柱箍筋加密:柱端箍筋加密的作用:提高柱端的受剪承載力;加強對砼的約束,提高砼的變形能力;防止混凝土過早地壓潰,防止縱向鋼筋的壓曲失穩(wěn)。因而有效地提高框架柱的延性。8
多層及高層鋼筋砼房屋8
多層及高層鋼筋砼房屋①取截面高度(圓柱直徑)、柱凈高的1/6和500mm三者的最大值。柱箍筋加密范圍:②底層柱,柱根不小于柱凈高的1/3。當有剛性地面時,除柱端外尚應取剛性地面上下各500mm。③剪跨比不大于2的柱和因設(shè)置填充墻等形成的柱凈高與柱截面高度之比不大于4的柱,取全高。④框支柱,取全高。⑤一級及二級框架的角柱,取全高。8
多層及高層鋼筋砼房屋柱箍筋加密區(qū)箍筋的最大間距和最小直徑按下表采用。二級框架柱的箍筋直徑不小于10mm且箍筋肢距不大于200mm時,除柱根外最大間距應允許采用150mm;三級框架柱的截面尺寸不大于400mm時,箍筋最小直徑應允許采用6mm;四級框架柱剪跨比不大于2時,箍筋直徑不應小于8mm。框支柱和剪跨比不大于2的柱,箍筋間距不應大于100mm。8
多層及高層鋼筋砼房屋箍筋端部構(gòu)造:箍筋末端應作135°的彎鉤,彎鉤平直部分的長度不應小于10d(d為箍筋直徑),高層建筑中尚不應小于75mm。柱箍筋加密區(qū)箍筋肢距:一級不宜大于200mm,二、三級不宜大于250mm和20倍箍筋直徑的較大值,四級不宜大于300mm。至少每隔一根縱向鋼筋宜在兩個方向有箍筋或拉筋約束;采用拉筋復合箍時,拉筋宜緊靠縱向鋼筋并鉤住箍筋。8
多層及高層鋼筋砼房屋4.框架結(jié)構(gòu)的抗震構(gòu)造措施(3)節(jié)點區(qū)的抗震構(gòu)造要求框架節(jié)點是框架梁柱構(gòu)件的公共部分,節(jié)點的失效意味著與之相連的梁與柱同時失效。節(jié)點主要受剪力和壓力的組合作用。震害表明,鋼筋砼框架節(jié)點破壞的主要形式是節(jié)點核芯區(qū)剪切破壞和鋼筋錨固破壞,嚴重的會引起整個框架倒塌,修復也比較困難?!皬姽?jié)點弱構(gòu)件”的設(shè)計原則:①節(jié)點的承載力不應低于其連接構(gòu)件(梁、柱)的承載力;②多遇地震時,節(jié)點應在彈性范圍內(nèi)工作;③罕遇地震時,節(jié)點承載力的降低不得危及豎向荷載的傳遞;④梁柱縱筋在節(jié)點區(qū)應有可靠的錨固;⑤節(jié)點配筋不應使施工過分困難。節(jié)點區(qū)箍筋要求:宜按柱箍筋加密的要求采用。8
多層及高層鋼筋砼房屋縱向受拉鋼筋的抗震錨固長度laE按下式計算。一、二級抗震等級,η取1.15,三級η取1.05,四級η取1.0。8
多層及高層鋼筋砼房屋縱向受拉鋼筋的抗震搭接長度llE按下式計算。當搭接接頭面積百分率≤25%時,ζ取1.2;搭接接頭面積百分率為50%時,ζ取1.4;搭接接頭面積百分率為100%時,ζ取1.6。一二級抗震等級的框架柱各部位鋼筋及三級框架柱底層宜采用機械連接接頭,也可采用綁扎搭接或焊接;三級框架柱其他部位和四級框架柱可采用綁扎搭接或焊接接頭;一級框架梁宜采用機械連接接頭,二、三、四級框架梁可采用綁扎搭接或焊接。電渣壓力焊8
多層及高層鋼筋砼房屋縱筋的錨固方式一般有兩種:
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