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1、钢筋混凝土结构抗震概念设计钢筋混凝土结构抗震概念设计2024-5-10第11讲 混凝土结构抗震概念设计24.1 4.1 概述概述多层和高层钢筋混凝土结构体系包括：多层和高层钢筋混凝土结构体系包括：框架结构、框架框架结构、框架-抗震墙结构、抗震墙结构、筒体结构抗震墙结构、抗震墙结构、筒体结构和框架和框架-筒体结构等。筒体结构等。本章仅介绍前两种。本章仅介绍前两种。钢筋混凝土框架房屋：钢筋混凝土纵梁、横梁和柱等钢筋混凝土框架房屋：钢筋混凝土纵梁、横梁和柱等 构件组成承重体系的房屋。构件组成承重体系的房屋。框架框架-抗震墙结构：在框架房屋中增加抗震墙构成。抗震墙结构：在框架房屋中增加抗震墙构成。钢筋
2、混凝土框架房屋层数一般在十层以下。钢筋混凝土框架房屋层数一般在十层以下。抗震墙主要承受水平荷载，框架主要承受竖向荷载。抗震墙主要承受水平荷载，框架主要承受竖向荷载。2024-5-10第11讲 混凝土结构抗震概念设计3抗震墙抗震墙框架房屋框架房屋框架框架-抗震墙抗震墙2024-5-10第11讲 混凝土结构抗震概念设计4一、结构层间屈服强度有明显的薄弱楼层一、结构层间屈服强度有明显的薄弱楼层4.2 4.2 震害及其分析震害及其分析1 12 23 34 45 56 67 78 89 91010111112121313(mm)(mm)层层1 13 35 56 67 79 911111313404080
3、80120120 在强烈地震作用下，结构的薄在强烈地震作用下，结构的薄弱楼层率先屈服、发展弹塑性变形，弱楼层率先屈服、发展弹塑性变形，并形成弹塑性变形集中的现象，不并形成弹塑性变形集中的现象，不能发挥整体的抗震能力能发挥整体的抗震能力。19761976年唐山大地震中，位于天年唐山大地震中，位于天津塘沽区的天津碱厂十三层蒸吸塔津塘沽区的天津碱厂十三层蒸吸塔框架，该结构楼层屈服强度分布不框架，该结构楼层屈服强度分布不均匀，造成均匀，造成6 6层和层和1111层的弹塑性变层的弹塑性变形集中，导致形集中，导致6 6层以上全部倒塌。层以上全部倒塌。右图为该结构输入天津波的弹右图为该结构输入天津波的弹塑性
4、分析结果。塑性分析结果。2024-5-10第11讲 混凝土结构抗震概念设计5二、框架梁、柱的震害二、框架梁、柱的震害 梁柱变形能力不足，构件过早发生梁柱变形能力不足，构件过早发生破坏。一般是梁轻柱重，柱顶重于柱底，破坏。一般是梁轻柱重，柱顶重于柱底，尤其是角柱和边柱更易发生破坏。尤其是角柱和边柱更易发生破坏。1 1、柱顶、柱顶 柱顶周围有水平裂缝、斜裂缝或柱顶周围有水平裂缝、斜裂缝或交叉裂缝。重者混凝土压碎崩落，柱交叉裂缝。重者混凝土压碎崩落，柱内箍筋拉断，纵筋压曲成灯笼状。内箍筋拉断，纵筋压曲成灯笼状。主要原因：节点处弯矩、剪力、主要原因：节点处弯矩、剪力、轴力都较大，受力复杂，箍筋配置不轴
5、力都较大，受力复杂，箍筋配置不足，锚固不好等。足，锚固不好等。破坏不易修复。破坏不易修复。2024-5-10第11讲 混凝土结构抗震概念设计62 2、柱底、柱底 与柱顶相似，由于箍筋较柱顶密，震害相对柱顶较轻。与柱顶相似，由于箍筋较柱顶密，震害相对柱顶较轻。2024-5-10第11讲 混凝土结构抗震概念设计73 3、短柱、短柱 当柱高小于当柱高小于4 4倍柱截面高度（倍柱截面高度（H/b4)H/b4)时形成短柱。时形成短柱。短柱刚度大，易产生剪切破坏。短柱刚度大，易产生剪切破坏。2024-5-10第11讲 混凝土结构抗震概念设计84 4、角柱、角柱 由于双向受弯、受剪由于双向受弯、受剪,加加上
6、扭转作用，震害比内柱重。上扭转作用，震害比内柱重。5 5、梁柱节点、梁柱节点 节点核心区产生对角方向节点核心区产生对角方向的斜裂缝或交叉斜裂缝，混凝的斜裂缝或交叉斜裂缝，混凝土剪碎剥落。节点内箍筋很少土剪碎剥落。节点内箍筋很少或无箍筋时，柱纵向钢筋压曲或无箍筋时，柱纵向钢筋压曲外鼓。外鼓。节点破坏的主要原因是节点的受剪承载力不足，约束箍筋太少，梁节点破坏的主要原因是节点的受剪承载力不足，约束箍筋太少，梁筋锚固长度不够以及施工质量差所引起。筋锚固长度不够以及施工质量差所引起。6 6、框架梁、框架梁 震害多发生于梁端。在地震作用下梁端纵向钢筋屈服，出现上下贯震害多发生于梁端。在地震作用下梁端纵向钢
7、筋屈服，出现上下贯通的垂直裂缝和交叉裂缝。破坏的主要原因是梁端屈服后产生的剪力较通的垂直裂缝和交叉裂缝。破坏的主要原因是梁端屈服后产生的剪力较大，超过了梁的受剪承载力，梁内箍筋配置较稀，以及反复荷载作用下大，超过了梁的受剪承载力，梁内箍筋配置较稀，以及反复荷载作用下混凝土抗剪强度降低等。混凝土抗剪强度降低等。节点破坏将导致梁柱失去相互之间的联系。节点破坏将导致梁柱失去相互之间的联系。2024-5-10第11讲 混凝土结构抗震概念设计9三、填充墙的震害三、填充墙的震害 砌体填充墙刚度大而承载砌体填充墙刚度大而承载力低，首先承受地震作用而遭力低，首先承受地震作用而遭破坏。一般破坏。一般7 7度即出
8、现裂缝，度即出现裂缝，8 8度和度和8 8度以上地震作用下，裂缝度以上地震作用下，裂缝明显增加，甚至部分倒塌，一明显增加，甚至部分倒塌，一般是上轻下重，空心砌体墙重般是上轻下重，空心砌体墙重于实心砌体墙，砌快墙重于砖于实心砌体墙，砌快墙重于砖墙。墙。框架框架-剪力墙结构上部较严剪力墙结构上部较严重，框架结构下部震害严重。重，框架结构下部震害严重。2024-5-10第11讲 混凝土结构抗震概念设计10 填充墙破坏的主要原因是：墙体受剪承载力填充墙破坏的主要原因是：墙体受剪承载力低，变形能力小，墙体与框架缺乏有效的拉结，低，变形能力小，墙体与框架缺乏有效的拉结，在往复变形时墙体易发生剪切破坏和散落
9、。在往复变形时墙体易发生剪切破坏和散落。2024-5-10第11讲 混凝土结构抗震概念设计11四、抗震墙的震害四、抗震墙的震害 在强震作用下，抗震墙的震害主要表现在墙肢之间连梁的剪切破在强震作用下，抗震墙的震害主要表现在墙肢之间连梁的剪切破坏。主要是由于连梁跨度小，高度大形成深梁，在反复荷载作用下形坏。主要是由于连梁跨度小，高度大形成深梁，在反复荷载作用下形成成X X型剪切裂缝，为剪切型脆性破坏，尤其是在房屋型剪切裂缝，为剪切型脆性破坏，尤其是在房屋1/31/3高度处的连梁高度处的连梁破坏更为明显。破坏更为明显。2024-5-10第11讲 混凝土结构抗震概念设计12五、防震缝的震害五、防震缝的
10、震害 防震缝宽度过小，地震时结构相互碰撞造成震害。防震缝宽度过小，地震时结构相互碰撞造成震害。总结以上震害调查结果，除注意场地和地基因素外，从总结以上震害调查结果，除注意场地和地基因素外，从结构上主要应注意：结构上主要应注意：1 1）结构的刚度在平面上和沿竖向的分布要规则、均匀；）结构的刚度在平面上和沿竖向的分布要规则、均匀；2 2）结构构件要有足够的承载力和延性；）结构构件要有足够的承载力和延性；3 3）重视构造，加强对混凝土的约束，防止剪切、锚固）重视构造，加强对混凝土的约束，防止剪切、锚固 等脆性破坏；等脆性破坏；4 4）保证施工质量。）保证施工质量。2024-5-10第11讲 混凝土结
11、构抗震概念设计132024-5-10第11讲 混凝土结构抗震概念设计142024-5-10第11讲 混凝土结构抗震概念设计152024-5-10第11讲 混凝土结构抗震概念设计162024-5-10第11讲 混凝土结构抗震概念设计17 2024-5-10第11讲 混凝土结构抗震概念设计18走廊有柱，破坏走廊有柱，破坏较轻。较轻。2024-5-10第11讲 混凝土结构抗震概念设计19走廊有柱，带翼墙，震害走廊有柱，带翼墙，震害较轻。较轻。2024-5-10第11讲 混凝土结构抗震概念设计20临街建筑，单面纵墙，刚度偏心，临街建筑，单面纵墙，刚度偏心，倒塌。倒塌。2024-5-10第11讲 混凝土
12、结构抗震概念设计214.3 4.3 钢筋混凝土结构房屋设计特点及概念设计钢筋混凝土结构房屋设计特点及概念设计一、单柱及群柱的一、单柱及群柱的 曲线曲线PPPPyPyuAB-位移延性比位移延性比yu/PPABC2024-5-10第11讲 混凝土结构抗震概念设计22PPABCyu弹性范围弹性范围有约束屈有约束屈服范围服范围无约束屈无约束屈服范围服范围二、钢筋混凝土结构的抗震设计特点二、钢筋混凝土结构的抗震设计特点使用阶段或在常遇地震作用时，结构在弹性范围工作；使用阶段或在常遇地震作用时，结构在弹性范围工作；在基本烈度地震作用时在基本烈度地震作用时,结构在弹塑性范围工作结构在弹塑性范围工作;在罕遇烈
13、度地震作用时在罕遇烈度地震作用时,结构亦在弹塑性范围工作结构亦在弹塑性范围工作;程度不同程度不同2024-5-10第11讲 混凝土结构抗震概念设计23三、钢筋混凝土结构的概念设计三、钢筋混凝土结构的概念设计1.1.设置多道抗震防线；设置多道抗震防线；2.2.合理控制结构的弹塑区部位；合理控制结构的弹塑区部位；1 1）结构有较好的塑性内力重分布能力；）结构有较好的塑性内力重分布能力；2 2）结构有较宽的约束屈服范围及极限变形；）结构有较宽的约束屈服范围及极限变形；3 3）局部破坏不致导致整个结构失效及具有易于修复）局部破坏不致导致整个结构失效及具有易于修复 的可能性。的可能性。3.3.加强结构的
14、整体性和构件间的连接；加强结构的整体性和构件间的连接；4.4.抗侧力构件的刚度、强度、延性应有适当的对应关系；抗侧力构件的刚度、强度、延性应有适当的对应关系；5.5.上部结构应与地基条件适应。上部结构应与地基条件适应。2024-5-10第11讲 混凝土结构抗震概念设计24三、钢筋混凝土结构的概念设计三、钢筋混凝土结构的概念设计1.1.设置多道抗震防线；设置多道抗震防线；2.2.合理控制结构的弹塑区部位；合理控制结构的弹塑区部位；1 1）结构有较好的塑性内力重分布能力；）结构有较好的塑性内力重分布能力；2 2）结构有较宽的约束屈服范围及极限变形；）结构有较宽的约束屈服范围及极限变形；3 3）局部
15、破坏不致导致整个结构失效及具有易于修复）局部破坏不致导致整个结构失效及具有易于修复 的可能性。的可能性。3.3.加强结构的整体性和构件间的连接；加强结构的整体性和构件间的连接；4.4.抗侧力构件的刚度、强度、延性应有适当的对应关系；抗侧力构件的刚度、强度、延性应有适当的对应关系；5.5.上部结构应与地基条件适应。上部结构应与地基条件适应。2024-5-10第11讲 混凝土结构抗震概念设计254.4 4.4 抗震设计的一般规定抗震设计的一般规定一、房屋的适用最大高度和最大高宽比一、房屋的适用最大高度和最大高宽比 抗震规范抗震规范规定：乙、丙和丁类建筑的框架结构和框架规定：乙、丙和丁类建筑的框架结
16、构和框架-抗震抗震墙结构适用的最大高度应不超过下表的规定墙结构适用的最大高度应不超过下表的规定。甲类建筑适用的最大高度应专门研究。甲类建筑适用的最大高度应专门研究。注：注：1.房屋高度指室外地面到主要屋面板板顶的高度（不包括局部突出屋顶部分）；房屋高度指室外地面到主要屋面板板顶的高度（不包括局部突出屋顶部分）；2.框架框架-核心筒结构指周边稀柱框架与核心筒组成的结构；核心筒结构指周边稀柱框架与核心筒组成的结构；3.部分框支抗震墙结构指首层或底部两层框支抗震墙结构；部分框支抗震墙结构指首层或底部两层框支抗震墙结构；4.筒体结构带有一部分主要承受竖向荷载的无梁楼盖时，不作为板柱抗震墙结构；筒体结构带有一部分主要承受竖向荷载的无梁楼盖时，不作为板柱抗震墙结构；5.不规则或不规则或类场地的结构，其最大适用高度一般降低类场地的结构，其最大适用高度一般降低20%左右；左右；6.超过表内高度的房屋，应进行专门研究和论证，采取有效的加强措施。超过表内高度的房屋，应进行专门研究和论证，采取有效的加强措施。2024-5-10第11讲 混凝土结构抗震概念设计26一、房屋的适用最大高度和最大高宽比一、房屋的适
