土木工程抗震第5章 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的房屋抗震設(shè)計(jì)

1、第5章鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的房屋抗震設(shè)計(jì)1、鋼筋混凝土框架：鋼筋混凝土縱梁、橫梁和柱等構(gòu)件組成承重體系的房屋。一般在十層以下。框架抗震墻結(jié)構(gòu)：在框架房屋中增加抗震墻構(gòu)成?？拐饓χ饕惺芩捷d，框架主要承受豎向載。2、框架梁、柱震害：⑴梁柱變形能力不足，構(gòu)件過早發(fā)生破壞。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。⑵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(nèi)箍筋拉斷，縱筋壓曲成燈籠狀。主要原因：節(jié)點(diǎn)處彎矩、剪

2、力、軸力都較大，受力復(fù)雜，箍筋配置不足，錨固不好等。⑶短柱剛度大，易產(chǎn)生剪切破壞。⑷角柱由于雙向受彎、受剪加上扭轉(zhuǎn)作用，震害比內(nèi)柱重。⑸梁柱節(jié)點(diǎn)：節(jié)點(diǎn)核心區(qū)產(chǎn)生對角方向的斜裂縫或交叉斜裂縫，混凝土剪碎剝落。節(jié)點(diǎn)內(nèi)箍筋很少或無箍筋時(shí)，柱縱向鋼筋壓曲外鼓。原因是節(jié)點(diǎn)的受剪承載力不足，約束箍筋太少，梁筋錨固長度不夠以及施工質(zhì)量差所引起。⑹框架梁：震害多發(fā)生于梁端。在地震作用下梁端縱向鋼筋屈服，出現(xiàn)上下貫通的垂直裂縫和交叉裂縫。原因是梁端屈服后

3、產(chǎn)生的剪力較大，超過了梁的受剪承載力，梁內(nèi)箍筋配置較稀，以及反復(fù)荷載作用下混凝土抗剪強(qiáng)度降低等。3、填充墻震害：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，一般是上輕下重，空心砌體墻重于實(shí)心砌體墻，砌快墻重于磚墻。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(jié)，在往復(fù)變形時(shí)墻體易發(fā)生剪切破壞和散落。4、抗震墻震害：主要表現(xiàn)在墻肢之間連梁的剪切破壞。主要是由于連梁跨度小，高度大形成深梁，在反復(fù)

4、荷載作用下形成X型剪切裂縫，為剪切型脆性破壞。5、防震縫震害：縫寬度過小，地震時(shí)結(jié)構(gòu)相互碰撞造成震害。6、震害分析：⑴注意場地和地基因素⑵結(jié)構(gòu)的剛度在平面上和沿豎向的分布要規(guī)則、均勻⑶構(gòu)件要有足夠的承載力和延性⑷重視構(gòu)造，加強(qiáng)對混凝土的約束，防止剪切、錨固等脆性破壞⑸保證施工質(zhì)量。7、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)：⑴設(shè)置多道抗震防線；⑵合理控制結(jié)構(gòu)的彈塑區(qū)部位（結(jié)構(gòu)有較好的塑性內(nèi)力重分布能力、有較寬的約束屈服范圍及極限變形、局部破壞不致導(dǎo)致整

5、個(gè)結(jié)構(gòu)失效及具有易于修復(fù)的可能性）⑶加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性和構(gòu)件間的連接；⑷抗側(cè)力構(gòu)件的剛度、強(qiáng)度、延性應(yīng)有適當(dāng)?shù)膶?yīng)關(guān)系；⑸上部結(jié)構(gòu)應(yīng)與地基條件適應(yīng)。8、抗震設(shè)計(jì)的規(guī)定：⑴最大高度應(yīng)不超過表的規(guī)定；⑵建筑結(jié)構(gòu)布置宜規(guī)則；⑶合理設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)破壞機(jī)制；⑷構(gòu)件在極限破壞前不發(fā)生明顯的脆性破壞（應(yīng)以構(gòu)件彎曲時(shí)主筋受拉屈服破壞為主，應(yīng)避免變形性能差的混凝土首先壓潰或剪切破壞，以及鋼筋錨固失效和粘接破壞）；⑸合理防震縫與抗撞墻9、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的地震特點(diǎn)：

6、⑴地震作用越大，房屋的抗震要求越高；⑵結(jié)構(gòu)的抗震能力主要取決于主要抗側(cè)力構(gòu)件的性能；⑶房屋越高，地震反應(yīng)越大，抗震要求越高。10、抗震等級：確定結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗震計(jì)算和抗震措施的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)設(shè)防烈度、房屋高度、建筑類別、結(jié)構(gòu)類型及構(gòu)件在結(jié)構(gòu)中的重要程度確定，共分四個(gè)等級，一級最高，見表。當(dāng)框架抗震墻結(jié)構(gòu)有足夠的抗震墻時(shí)其框架部分是次要抗側(cè)力構(gòu)件可按框架抗震墻結(jié)構(gòu)中的框架確定抗震等級。否則按框架結(jié)構(gòu)確定等級。區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)是看框架部分承受的地震傾覆力矩

7、是否﹥結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的50%。11、合理設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)破壞機(jī)制：⑴框架：應(yīng)為節(jié)點(diǎn)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。⑵框架抗震墻：抗震墻的各墻段的高寬比≥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。12、防震縫：⑴平面過長、結(jié)構(gòu)單元的結(jié)構(gòu)體系不同、高度和剛度相差過大以及各結(jié)構(gòu)單元的地基條件

8、有較大差異時(shí)考慮設(shè)。⑵框架房屋的防震縫寬度，當(dāng)高度≤15m時(shí)70，超過時(shí)，6、7、8、9度相應(yīng)每增加高度5m、4m、3m、2m，宜加寬20mm?？蚣芸拐饓Y(jié)構(gòu)房屋的防震縫寬度可采用框架規(guī)定數(shù)值的50%，且≥70mm。13：抗撞墻：⑴8、9度設(shè)防的鋼筋混凝土框架房屋防震縫兩側(cè)的結(jié)構(gòu)，當(dāng)結(jié)構(gòu)高度、剛度或?qū)痈呦嗖钶^大時(shí)，可在防震縫兩側(cè)房屋的盡端設(shè)垂直于防震縫的抗撞墻。⑵每一側(cè)的數(shù)量不≥兩道。宜分別對稱布置，墻肢的長度可不大于一個(gè)柱距。⑶內(nèi)力應(yīng)

9、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。⑷抗撞墻的端柱和框架邊柱箍筋應(yīng)沿房屋全高加密。14、框架的結(jié)構(gòu)體系：⑴宜對稱布置⑵梁、柱構(gòu)件應(yīng)避免剪切破壞，“強(qiáng)剪弱彎”⑶梁、柱構(gòu)件之間應(yīng)設(shè)置成“強(qiáng)柱弱梁”⑷“更強(qiáng)的節(jié)點(diǎn)”。梁柱節(jié)點(diǎn)的承載力宜大于梁、柱構(gòu)件的承載力。15、抗震墻布置要求：⑴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。布置原則是“均勻、分散、對稱、周邊”。⑵位置

10、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(shí)，縱向抗震墻不易設(shè)置在端開間。⑶樓（電）梯間、豎井等使樓面開洞的豎向通道，不宜設(shè)在結(jié)構(gòu)單元端部角區(qū)及凹角處，也不宜獨(dú)立設(shè)在柱網(wǎng)之外的中間位置。⑷縱橫向抗震墻宜合并布置為L形、T形和口字形。兩片墻應(yīng)組成聯(lián)肢墻。⑸每一道抗震墻不應(yīng)過長，總高度與總長度之比宜﹥2。較長的單片墻可以留出結(jié)構(gòu)洞口，劃分成聯(lián)肢墻的兩個(gè)墻肢。⑹抗震墻間距不應(yīng)過大。⑺抗震墻的邊框梁、柱：抗震墻的端部鋼筋

11、配置在柱截面內(nèi)。框架梁應(yīng)保留，當(dāng)無法設(shè)置明梁時(shí)應(yīng)設(shè)置暗梁（高度、縱筋、箍筋與明梁相同）。16、軸壓比：柱組合的軸壓力設(shè)計(jì)值與柱的全截面面積和混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘積之比。它是控制偏心受拉邊鋼筋先到抗拉強(qiáng)度，還是受壓區(qū)混凝土先達(dá)到其極限壓應(yīng)變的主要指標(biāo)。變形能力隨軸壓比增大而急劇降低。柱軸壓比不應(yīng)超過表要求。17、延性改善：配筋率增大則彎曲延性差。適當(dāng)提高混凝土強(qiáng)度等級，可使配筋率減少彎曲延性改善。截面中配置受壓鋼筋可以改善構(gòu)件的彎曲延性

12、。18、震壞房屋在設(shè)計(jì)上存在的問題：⑴平面或樓層有局部薄弱環(huán)節(jié)，不能發(fā)揮整體抗震能力；⑵梁柱變形能力不足，構(gòu)件過早破壞；⑶梁柱節(jié)點(diǎn)箍筋不足，節(jié)點(diǎn)受震破壞，梁柱失去了相互之間的聯(lián)系；⑷砌體添充墻破壞等。19、框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的正確指導(dǎo)思想：強(qiáng)柱弱梁，強(qiáng)剪弱彎，更強(qiáng)的節(jié)點(diǎn)。⑴框架塑性效應(yīng)較多地發(fā)生在梁端，底層柱的塑性效應(yīng)較晚形成；⑵梁柱在彎曲破壞前，避免發(fā)生其它形式破壞，如剪切破壞、粘結(jié)破壞等；⑶在梁、柱破壞之前，節(jié)點(diǎn)應(yīng)有足夠的強(qiáng)度即變形能

13、力；⑷重視非結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)。20、強(qiáng)柱弱梁：，9度和一級框架結(jié)構(gòu)。ηc柱端彎矩增大???bccMM????buacMM2.1系數(shù)，一級為1.4二級為1.2三級為1.1。為根據(jù)實(shí)配鋼筋面積（考慮受壓筋）和材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)?buaM值計(jì)算的抗彎承載力所對應(yīng)的彎矩值之和。為了不使框架底層柱過早出現(xiàn)塑性鉸，一、二、三級框架底層柱底截面組合的彎矩設(shè)計(jì)值應(yīng)分別乘以增大系數(shù)1.5、1.25、1.15。21：強(qiáng)剪弱彎：⑴，9度和一級框架，VGb為梁Gbnrb

14、lbVbbVlMMV????GbnrbualbuabVlMMV???1.1在重力荷載代表值作用下，按簡支梁分析的梁端截面剪力設(shè)計(jì)值；⑵剪壓比：截面內(nèi)平均剪應(yīng)力與混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值之比。)2.0(0bhfVcbRE??⑶梁、柱的剪跨比要有所限制：宜大于2。22、框架梁的縱向配筋：⑴梁端縱向受拉鋼筋的配筋率≤2.5%；應(yīng)使梁端截面的受壓區(qū)相對高度ξ一級≤0.25二、三級≤0.35⑵梁端或任何可能屈服截面處，下部與上部配筋量的比值，一級≥0

15、.5二三級≥0.3。⑶沿梁全長頂面和底面的配筋，一二級不應(yīng)少于2ф14且分別不應(yīng)少于梁兩端頂面和底面縱向配筋中較大截面面積的14。23、柱的縱向配筋：⑴宜對稱布置；⑵大于400mm的柱，縱向鋼筋間距不宜大于200mm⑶最小配筋率見表⑷柱的總配筋率≤5%。一級且剪跨比大于2的柱，每側(cè)縱向鋼筋配筋率不宜大于1.2%。24、梁、柱縱向鋼筋的接頭與錨固應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定。箍筋在一定范圍內(nèi)應(yīng)加密，加密位置、箍筋直徑、箍筋間距等應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定。25、節(jié)

16、點(diǎn)設(shè)計(jì)：⑴破壞的主要形式是節(jié)點(diǎn)核心區(qū)剪切破壞（對角貫通裂縫）和鋼筋錨固破壞。⑵弱柱強(qiáng)梁型的節(jié)點(diǎn)區(qū)破壞嚴(yán)重。直交梁對節(jié)點(diǎn)核心區(qū)有明顯約束作用。⑶設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是：節(jié)點(diǎn)的承載力不應(yīng)低于其連接梁、柱的承載力；多遇地震時(shí)，節(jié)點(diǎn)應(yīng)在彈性范圍內(nèi)工作；罕遇地震時(shí)，節(jié)點(diǎn)承載力的降低不得危及豎向荷載的傳遞；節(jié)點(diǎn)配筋不應(yīng)使施工過分困難。⑷，其中，三、?????????????sahAfbbNhbfVsbsvjyvcjjjjtjREj005.01.11??????