框架结构震害及《建筑抗震设计规范》关于框架结构设计的修订浅析
建筑结构抗震设计中的问题和意义浅析
建筑结构抗震设计中的问题和意义浅析作者:白琳来源:《城市建设理论研究》2013年第36期摘要:建筑结构设计是否考虑到建筑抗震的要求,对建筑物的抗震能力有着直接的影响,本文通过介绍建筑结构抗震设计中的问题,着重解析了建筑结构抗震设计的重要性和意义,指出了建筑设计是结构抗震设计的基础。
只有将建筑设计和结构设计进行良好的协调处理,重视建筑物的抗震性能设计,才能发挥建筑方案设计在抗震中的重要作用,并使得建筑设计水平达到一个新的高度。
关键词:建筑设计;建筑抗震中图分类号:TU2 文献标识码:A我国是地震灾害最严重的地区之一,而对于建筑抗震设计,直到今天也还存在着一种认识上的误区,似乎建筑抗震只是结构工程师的事,与建筑师关系不大。
因而,长期来只有对结构设计的抗震设计规范和规定,却没有一本专门谈建筑设计的抗震设计规范或规定。
在建筑抗震的实践观察中我们发现,一个地震区的工业建设项目(建筑物),如果没有良好的建筑总体布置方案,单靠结构抗震计算和抗构造措施,在较强烈地震作用下,仍是难以取得建筑抗震的较好效果,甚至对建筑物的震害程度都起不到一定的减缓作用。
而《建筑抗震设计规范(GBJ1189)》的新修订内容中对建筑师建筑设计应遵守的有关规定,届此,建筑方案的防震设计功能在建筑物的安全方面也有了较大的推进。
一、建筑的抗震设计类别1.甲类建筑。
是属于重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑,造成的经济和社会影响损失都较大,还会出现水灾、火灾、爆炸、剧毒或强腐蚀性物质大量泄漏和其他严重次生灾害,都可能随着该类建筑物在遭受地震灾害后出现的一系列衍生反应。
2.乙类建筑。
是属于地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑,震后都会带来重大的经济损失和社会影响,一般指的是城市的重要生命线工程和人流密集的多层的大型公共建筑等。
3.丙类建筑。
是属于除甲、乙、丁类建筑以外的建筑,介于两者之间的建筑物类型。
4.丁类建筑。
是属于抗震次要建筑一般对社会影响和地震所造成的经济损失相对不大,储存物品价值低、人员活动少、无次生灾害的单层仓库等。
房屋建筑框架结构抗震设计要点
房屋建筑框架结构抗震设计要点摘要:如何从我国的地震环境和社会经济发展的实际情况出发,不断提高建筑结构抗震设计的水平,使之更安全可靠、更合理经济,是结构设计人员的重要任务。
本文阐述了框架结构抗震设计时应注意的问题,探讨了框架结构抗震设计几个要点。
关键词:房屋建筑框架结构抗震设计要点近年来中国房地产的迅猛发展给建筑业的发展带来了很大机遇和挑战,房地产市场的日趋成熟和完善要求建筑功能越来越多样性和复杂性,因此如何在满足建筑功能的同时设计出安全经济合理的结构体系对设计人员是一种不小的挑战,这就需要我们结构设计人员在设计过程中不断的总结和提高。
一、抗震设计应注意的问题中国地震活动频度高、强度大、震源浅、分布广,是一个震灾严重的国家。
据统计,我国绝大部分地区均发生过较强的破坏性地震,给人民的生命和财产造成了非常大的损失,如2008年5月12日发生的汶川地震、2010年4月14日发生的玉树地震都造成了大量房屋倒塌、大量人员伤亡。
因此,抗震设计是结构设计人员的一大课题,把好抗震设计关,提高建筑物的抗震能力才是减轻地震灾害的根本措施。
1、结构的抗震设计还不能完全依赖“计算设计”,更应该重视“概念设计”。
概念设计是一种基于震害经验建立的抗震基本设计原则和思想。
其目标是避免出现会导致结构过早破坏的敏感薄弱部位。
结构抗震设计中特别要注意贯彻“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件”的设计原则,强柱弱梁就是要求柱的抗弯能力高于梁的抗弯能力,强剪弱弯就是防止构件受剪破坏,要求杆件的受剪承载力高于受弯承载力,强节点弱构件就是要防止节点破坏先于构件。
大量的工程设计中我们发现框架梁上部配筋一般比较大,这是因为考虑了梁翼缘作用和梁裂缝宽度验算后增加了较多梁纵向钢筋,从而增大了梁端的承载力,相对减小了柱端承载力,可能会形成“强梁弱柱”,这样做的后果就是地震发生时可能使得塑性铰出现在柱端而未按照预期出现在梁端部,我们的做法是严格控制梁端裂缝验算宽度刚好满足规范要求,不因裂缝宽度过小而使得梁端增加过多的钢筋。
浅析新抗震规范下建筑抗震优化设计的相关问题抗震规范抗震等级
浅析新抗震规范下建筑抗震优化设计的相关问题抗震规范抗震等级1 新旧抗震设计规范的对比变化近年来随着我国抗震检测技术的不断进步,我国建筑抗震设计规范也随之不断的调整和完善,和以前旧的抗震规范相比,在抗震理论和设计方法方面都发生了不小的变化,具体表现在:(1)现行的规范对抗震设防依据、场地划分和地基基础设计的规定做了调整和改进。
(2)新规范对地震作用和抗震验算方法做了较为具体的规定,提出了长周期和不同阻尼比的设计反应谱,并对建筑结构分析适用模型作出了较明确的规定,增加了弹性分析和弹塑性分析的要求,当侧移附加弯矩大于水平力作用下构件弯矩的1/10时,应考虑重力二阶效应;明确了按楼盖刚度、扭转效应等的区别对待划分平面结构和空间结构分析的要求;对结构分析计算软件的选择和对电算结果的分析判断提出明确要求。
(3)对建筑结构地震作用的取值,从特征周期、最小地震力、偶然偏心和双向水平地震等四个方面来控制建筑结构地震作用。
(4)增加了结构弹塑性变形验算的规定,层间变形可采用静力的弹塑性计算方法,即所谓推覆(push-over)方法予以简化计算。
(5)提出增加各类建筑结构延性的设计和构造要求。
(6)新增了若干类结构的抗震设计原则,如配筋混凝土小砌块房屋、钢筋混凝土筒体结构、高强混凝土和预应力混凝土结构、高层和多层钢结构等。
(7)规定了隔震结构设计的具体要求和技术措施。
(8)规定了消能减震结构的具体措施。
在建筑结构中设置消能器以吸收和耗散地震能量是实现基于性能要求的抗震设计的一种技术措施。
(9)明确了非结构构件抗震设计的要求。
从以上几点可以看出,现行新规范和旧的在抗震设计理论和计算方法以及抗震构造等方面做了更详细的规定,并对减震消能设计等均做了规定,使得这些新技术能够得到有依据的推广。
2现行抗震规范设计需要改进的地方目前各国抗震设计规范中普遍采用的是/小震不坏,中震可修,大震不倒0三水准设防的抗震设计方法,是以保证生命安全为单一设防目标。
浅谈框架结构的抗震设计
设计原则和具体的构造措施 , 明确框架结构 的抗震 等级
表1
烈度 高度
( ) m
一
丙英 ( Ⅱ、Ⅱ v 现 挠 框架 抗震 等 级 、I )
6 度 不大 于
3 0
7 度 不大于
3 0
8 度 不 大于
3 0
9 度 不大 于
震作用下, 当结构进入弹塑性状态后, 即使 结 构产 生较 大 的水 平位 移 ,增 加地 震作 用 , 材 料所 受 内力不会 马上升 高 , 以不 会导 致 所 破 坏 。这 样结构 延 性好 ,抗 震 性 能好 。反之 延 性差 的结构 , 至没 有延 性 的结构 ,在地 甚
发生在 柱 端 ,梁端 及梁 身震 害较 少 、较轻 , 所 以, 强柱 端设 计是 十分 必要 的。 加 一方 面 , 柱 端先 形 成塑 性铰 ,结构 的延 性很 差 。另一 方 面 , 中常常 有较 大轴 力 , 延性 远 不如 柱 其
位置 的 改变会 引起 柱 下端弯 矩 增大 , 以加 所 强底 层 柱 是 十 分 必 要 的 。 因此 规 范对 于 一
级、 二级、 三级框架底层柱下端弯矩应分别
乘 以 1 、 1 5 11 。 . . 、 . 5 2 5
角柱 处于 双 向受力 状态 , 当房 屋 的刚度
中心与 地震 水平 力 的合 力不 重合 时 , 发生 将
2 5 3 0
大 于
3 0
大于
3 0
大 于
般框 架
四
剧场 、体育 馆 大跨 度结构
2 明确结 构延 性 的大 小是衡量 结构抗震性能大小 的重要标志
结构延 性是 结构 在水 平地 震 作用 下 , 以 结 构 顶 点 水 平 位 移 延 性 比来 衡 量 △u /yA A (y为结构 屈服 时 顶点位 移 , △u为 结构 破 坏 时顶 点位 移 ) ,建筑 物 延 性 比的大 小 , 反应结 构延 性大 小 。 性大 的 结构在 水平 地 延
钢筋混凝土框架结构震害分析及延性设计的重要性
柱 破 坏 的 原 因 有 多 方 面 的 , 纳 为 以下 几 点 : 1 箍 筋 的 归 ()
图 6 柱 上 端 钢 筋 外露 、 凝 土 压碎 混
柱 端 加 密 程 度 不 够 甚 至 未 加 密 , 箍 筋 直 径 较 小 , 以 约 束 或 难 主筋 发生 较 大 变 形 ;2 梁 端 配 筋 多或 柱 主筋 配筋 较 小 , 柱 () 使 承 载 能 力 较 小 , 大 震 下 柱 的 层 间 位 移 较 大 , 于 梁 端 出现 在 先
图 2 端 墙 整 体 倒 塌
土压碎, 筋外露 , 重时甚至屈 曲, 纵 严 箍筋 扭 曲 ( 7 。 图 )
・ 47 ・
■ 建 筑 与 装 修
翘 嫒 建 崭
2 破 坏 原 因 分 析
2 1 填 充 墙破 坏 的 原 因 .
21 0盘 1
由于 框 架 是 剪 切型 变 形 。 部 层 问 位 移 大 , 充 墙 震 害 下 填 呈 现 “ 重 上 轻 ” 现 象l 下 的 I 架 结 构 是 柔性 结 构 , 填 充 墙是 I 。框 而 刚 性 结 构 . 体 受 承 载 力 低 , 形 能 力 小 . 地 震 作 用 下 二者 墙 变 在 的 变 形不 一 致 , 此 墙 体 与 框 架 缺乏 有 效 地 拉 结 , 往 复 变 因 在
没 有 达 到 预 期 设 计 时 的要 求 . 破 坏 主 要 表 现 在 以下 几 个 方 其
图 1 填 充 墙 产 生 交 叉 斜 裂 缝
面。ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
() 架结构本 身存在的短柱 或由其他构件 ( 窗下墙 ) 1框 如
使 长 柱 而 变 成 的 短 柱 . 发 生 剪 切 破 坏 。一 般 是 在 中上 部 发 易 生 断 裂 , 斜 向 裂 缝 ; 部 出 现 错 移 , 凝 土 剥 落 , 筋 外 露 为 下 混 钢
钢筋混凝土框架结构建筑的震害与对策分析
1 现代 抗震思 路 的发展
自 13 9 3年美 国首次记 录到地震 的地 面运动 记录 以后 ,0世 2
O年代 Bo从结构动力学角度提 出了弹性反应谱 概念 。5 i t 0年 在人类漫长的历史 发展进程 中, 地震作 为人 类面 临的主要 的 纪 4 代 H unr 表 了他 用 D hme 积分作 出的 E et o se 发 ua l L C nr o地震 的弹 自然灾害 , 对人类 的生产 生活产生 过 巨大的危 害 , 由于 实践 和 但 速度谱和位移谱 。虽然这个弹性 反应谱揭示 了结构 认识方面的原 因一 直未能 找到挑 战这一 自然力 的有 效办 法。随 性加速度谱 、 着生产力 的大发展及人类文明进 入工业时代 , 特别是 城市化 的发 展, 人们对居住条 件提 出了更 高的要求 , 筑结构 的抗震 研究 也 建
第3 8卷 第 5期
・
78 ・
2012年 2月
山 西 建 筑
S HA NXI ARC T C URE HI E T
Vo . 8 N . 13 o 5 F b 2 1 e . 02
文章编号 :0 9 6 2 ( 0 2 0 —0 8 0 10 — 85 2 1 ) 50 7 —3
逐步提 出了考虑结 构非 弹性性能 的抗震设 计思 路。他认 为 设计 结构时取用不大的地震作用只是 赋予 了结构一个 基本 的屈服力 ,
而发生更大的地震时是靠结 构必要 的非弹性变形能力来抵抗足够
弹性动力特征 , 没有 找 出地震作 用 的统计 规律 。而 12 也 9 7年 的 美 国 U C第一版也是取地震作用为 0 1 以房屋重力荷载 。 B .乘
关于抗震设计中影响混凝土框架结构刚度诸多因素的分析
关于抗震设计中影响混凝土框架结构刚度诸多因素的分析[摘要]刚度是结构的一个重要指标,但是在实际设计中,由于计算模型的简化和非结构因素的作用,导致结构计算刚度与实际刚度存在一定偏差。
本文对框架结构设计过程中常见影响刚度各种因素进行分析,并初步提出设计中的应对措施。
[关键词]框架结构;抗震设计;刚度影响结构计算刚度与实际刚度偏差的诸多因素实际结构往往是很复杂的,进行结构计算以前,必须加以简化,用一个简化的力学计算模型来代替实际结构,这个计算模型应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径[1],反映实际结构主要受力和变形特点,同时计算模型可以略去部分次要细节以便于计算。
计算模型简化程度取决于所使用计算工具,有比较符合实际的有限元结构计算模型,也有适用于手算的简单力学模型。
钢筋混凝土框架结构的计算刚度往往与其实际刚度有较大出入,笔者认为,此偏差主要来自于现有计算软件对力学计算模型的简化,没有计入那些难于准确计算的因素造成的。
总体来说,没有计入的那些因素,常常使结构的计算刚度小于实际刚度,但在特定条件下也会使计算刚度大于实际刚度,主要表现为以下几方面:(一)造成计算刚度小于实际刚度的原因有如下几种情况: 1.填充墙等非结构构件的刚度影响现有计算软件对钢筋混凝土框架结构的设计计算中,一般无法计算填充墙、装修(饰)材料、支撑、设备等非结构构件的刚度对结构整体刚度的贡献。
实际工程中,填充墙等非结构构件,尤其是砖填充墙的刚度对结构刚度的影响是不能忽略的,由于未考虑砖填充墙的刚度常常使结构计算周期比结构实测自振周期(周期的大小与结构刚度成反比,实测周期可以直观的反应结构刚度大小)大很多,填充墙的影响与填充墙的材料性能、数量、单片墙体长度、墙体完整性(开洞情况)、平面分布及与框架的连接等情况息息相关。
定性地说,填充墙的数量多、单片墙体长度大、墙体开洞少且小、与框架连接好,它对框架结构的刚度的影响就越大,反之就越小。
钢筋混凝土框架结构抗震设计
二、框架结构抗震设计的一般规定
5、框架结构布置
(5)框架结构的填充墙及隔墙宜选用轻质墙体,砌体填充墙 及隔墙应具有自身稳定性,其布置应符合下列规定: 避免形成上、下层刚度变化过大;避免形成短柱。 减少因抗侧刚度偏心而造成的结构扭转。
二、框架结构抗震设计的一般规定
(6)框架单独柱基有下列情况之一时,宜沿两个主轴方向设置 基础系梁: 一级框架和IV类场地的二级框架; 各柱基础底面在重力荷载代表值作用下的压应力差别较大; 基础埋置较深,或各基础埋置深度差别较大。 地基主要受力层范围内存在软弱黏性土层、液化土层或严重 不均匀土层; 桩基承台之间。
破坏规律:框架结 构的下部填充墙破坏 重于上部(框架结构的 变形为剪切型,下部 层间变形大)
一、框架结构震害分析
一、框架结构震害分析
二、框架结构抗震设计的一般规定
1、框架结构房屋最大适用高度
现浇钢筋混凝土框架结构房屋适用的最大高度(m)
结构 非抗震
设防烈度
类型 设计 6度 7度 8度(0.20g) 8度(0.30g) 9度
每层梁上的荷载对其它层梁、柱内力的影响忽略不计,仅 考虑对本层梁、柱内力的影响。
三、框架结构内力计算及荷载效应组合
(2)弯矩二次分配法 假定:某一节点的不平衡弯矩只对与该节点相交的各杆件 的远端有影响,而对其余杆件的影响忽略不计。
计算时,先对各节点不平衡弯矩进行第一次分配,并向远 端传递(传递系数均取1/2),再将因传递弯矩而产生的新的不 平衡弯矩进行第二次分配,整个弯矩分配和传递过程结束。
土木工程抗震B
任课教师 朱俊锋
第4章 钢筋混凝土框架结构抗震设计
【基本内容】
一、框架结构震害分析 二、框架结构抗震设计的一般规定 三、框架结构内力计算及荷载效应组合 四、框架梁、柱与节点的抗震设计 五、框架结构抗震构造措施
关于框架式地下建筑结构的抗震研究
关于框架式地下建筑结构的抗震研究摘要:随着国内经济的快速发展,各项科学技术在实验的过程中,都取得较大成果。
在很多方面推动人类文明进步的同时,引发了一系列相关的问题,比如人口的急速加剧、环境的不断恶化、资源短缺等等,这一系列的问题间接或直接的引发地震、海啸、全球气温变暖、土地沙漠化等灾害的发生。
充分利用城市的地下空间来缓解日益严峻的土地资源问题,成为国家对城市基础设施现代化的有效途径。
因此,加强地下建筑结构的抗震程度,成为国家和社会相关科研学者关注的焦点之一。
关键词:地下框架结构;抗震研究;策略;近些年来,随着全球人口加剧增长,致使全球气温变暖、地震频发的自然灾害的产生。
目前,充分利用城市地下空间成为全球城市发展的的重心,而地震又是自然界中经常出现的自然灾害,随着地下空间和结构的不断开发利用,地下结构的数量和规模的构建之间存在的矛盾愈发升级,逐渐引发出很多类型的震害,因此,注重地下框架结构抗震能力设计,降低地震对建筑的危害成为国内城市基础设施发展的重要途径之一,是国家走可持续发展道路的重要基石。
一、加强地下框架结构抗震度的必要性地下建筑对于自然界中的各种灾害在一定程度上具备较强的防护能力,尤其在抗震、防火、防毒、防风、防洪等方面的作用尤为显著,比地面建筑的生存更具有优势。
地下建筑和地面建筑相比,地下建筑具有较好抗震性能,其表现在一下几个方面:在地震波水平力的作用下,地面建筑的上部分随着地震震动而产生横向振动,建筑的高度越高,振动的幅度就越大,更容易扩大震害的程度,而地下建筑的周围被岩石和土质包围,限制地下建筑产生位移的可能,无法为地下建筑结构提供有限的地震抗力,因此,地下建筑的破坏程度较轻于地面建筑[1]。
另外,地震发生时,其地震波是由地表传播、扩散,所以震源距离地表越近,地震的强度和烈度越强,根据国内相关调查表明,当地表的震度达11度时,450米深处的地震烈度已降为7度,由此可见,地下建筑埋设深度越深,抗震性能越高,在一定程度上保障地下框架建筑的稳定性和人员的安全性。
建筑结构设计中基于抗震措施的分析
建筑结构设计中基于抗震措施的分析【摘要】:本文围绕建筑结构设计中钢筋混凝土结构、框架结构以及砌体结构的抗震设计要求以及抗震措施进行了阐述和分析。
【关键词】:建筑结构抗震设计要求措施中图分类号: tu318 文献标识码: a 文章编号:一、建筑结构抗震设计的基本要求地震作用越大,房屋抗震要求越高。
不同设防烈度和场地上,结构的实际抗震能力会有差别,结构可能进入弹塑性状态的程度不同。
震害表明,未经抗震设计的钢筋混凝土结构,在7度区只有个别构件破坏,8度、9度破坏增多,因此,对不同设防烈度和场地可以有明显差别。
结构的抗震能力主要取决于主要抗侧力构件的性能,主、次要抗侧力构件的要求可以有区别。
如框架结构中的框架与框架——抗震墙结构中的框架应有所不同。
房屋越高,地震反应越大,其抗震要求越高。
综合考虑地震作用,结构类型和房屋高度等因素划分抗震等级进行抗震设计,可以对同一设防烈度的不同高度的房屋采用不同抗震等级设计;对同一建筑物中结构部分采用不同抗震等级。
钢筋混凝土结构体系平面布置宜简单、对称、良好的整体性。
建筑物立面和竖向剖面宜规则,侧向刚度宜均匀变化,竖向构件尺寸及强度宜自上而下逐渐减小,避免刚度和承载力的突变。
建筑物平、立面复杂时,可考虑用防震缝将结构分割开。
一般地,软弱地基对建筑物有增长周期、改变振型和增大阻尼的作用。
在软弱地基上,柔性结构最容易破坏,刚性结构则较好;坚硬地基上,柔性结构表现较好,而则性结构有的表现较差。
总的来说,软弱地基更为不利。
场地土对建筑物震害的影响,主要与场地土的坚硬程度和土层的组成有关。
饱和的砂土或粉土(不含黄土),当符合下列条件之一时,可初步判别为不液化或可不考虑液化影响。
当初步判别认为需进一步进行液化判别时,对于饱和粉土和砂土,应采用标准贯入试验判别法判别地面下20m深度范围内的液化。
当饱和土标准贯入锤击数(未经杆长修正)小于液化判别标准贯入锤击数临界值时,应判为液化土。
地震时,结构受到地基传来的地震波影响产生地震作用,在进行结构地震反应分析时,一般都假定地基是刚性的,实际上地基并非为刚性,故当上部结构的地震作用通过基础反馈给地基时,地基将产生局部变形,从而引起结构的移动和摆动,这种现象称为地基与结构的相互作用。
关于《建筑抗震设计规范》4.2.1-2条第3)款的探讨
关于《建筑抗震设计规范》4.2.1-2条第3)款的探讨摘要:本文通过一个框架结构基础(平板式筏基)的工程实例,从有无地震作用组合的角度进行对比验算,阐述了地基基础计算时地震作用对基础内力的影响。
从而得出结论,在进行基础冲切、剪切验算时应该考虑地震作用组合,以防发生没有明确的预警的脆性破坏;基础承受弯距验算是否考虑地震作用组合可适当放宽(根据实际情况选择)。
关键词:抗震设计,建筑,框架结构Abstract: in this paper, a base frame structure (flat plate raft ) project, from have without the earthquake effects combination angle to undertake contrasting checking, elaborated the foundation calculation of earthquake action on the basis of the effects of internal force. To conclude, in basic punching, shearing checking should be considered when the earthquake effects combination, in order to avoid without a clear warning of brittle failure; foundation subjected to bending moment calculation considering earthquake action combination may be appropriate to relax ( choose according to the actual situation ).Keywords: seismic design, building, frame structure《建筑抗震设计规范》4.2.14.2.1下列建筑可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算:2地基主要受力层范围内不存在软弱黏性土层的下列建筑:3)不超过8层且高度在24m以下的一般民用框架和框架-抗震墙房屋按照《建筑抗震设计规范》此条规定不超过8层且高度在24m以下的一般民用框架和框架-抗震墙房屋在地基条件不是很差时,可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算。
框架建筑结构抗震设计分析
梁 的抗 震 构造 措 施 : 1 ) 梁 截 面尺 寸 : 为了 防止 梁 发生 斜裂 缝 破 坏 、 斜 压 型 脆 性 破 坏 ,框 架 梁截 面 尺寸 必 须 满 足 如 下 要 求 :梁 的截 面宽 度 不 宜小 于 2 0 0 a r m; 截 面高 度 与宽 度 不宜 大 于4 ; 净跨 与截 面高 度 之 比不 宜 小 于4 ; 2 ) 梁 的
建筑 结构
框架建筑结构抗震设计分析
摘要 : 根据近年 的地震灾害总结, 框架结构在地震 中依然有需要改进之处。根据实践总结 , 其结构中的梁柱设计强柱弱梁等要
点使 其 更利 于抗 震 和 降低震 害 中 的破坏 。框 架结构 设 计合 理 化 与 可 靠度 提 高是在 震 害 中保 证 人 民财 产 生命 安全 的重 要手 段 , 也 是 要不 断发 展 和研 究 的重 要课 题 。 关键 词 : 框架; 结构 ; 抗震;
配筋率 : 梁的变形能力主要取决于梁端 的塑性转动量 , 而梁的塑性转动量与 截 面混凝 土 受压 区相对 高度 有关 。为 了保证 梁 的变 形 能力 , 使框 架结 构 具有 较 好 的抗 震性 能 , 在考 虑 梁端 受 压 钢筋 的作 用 的情 况 下 , 梁 端 纵 向受 拉 钢 筋 的配筋 率应 能使 梁 端混 凝 土受 压 区高度 和有 效 高度 之 比满 足 以下 要求 : 抗震 等 级为 一 级 x / h O ≤O . 2 5 ; 二、 三级x / h O ≤0 . 3 5 , 同时, 纵 向受拉 钢筋 的 配 筋率 不 应 大于 2 . 5 %。 纵 向受 拉钢 筋 的最 小配 筋率 , 抗 震 设计 和非 抗震 设 计有所 不 同 , 规 范有 明确 规定 。梁端 底 面和 顶面 纵 向钢筋 的 比率 , 同样 对 梁 的变 形 能力有 较 大 的影 响 。规 范 要求 , 除按 计 算确 定 外 , 一 级 不应 小 于0 . 5 ; 二、 三 级不 应 小
《建筑抗震设计规范》对底部框架-抗震墙结构设计中的几个要点
《建筑抗震设计规范》对底部框架-抗震墙结构设计中的几个要点发表时间:2018-09-12T14:36:54.597Z 来源:《基层建设》2018年第20期作者:田小草[导读] 摘要:国家标准《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010) (2016年版)于2010年5月31日颁布,12月1日实施。
西安骊山建筑规划设计院陕西西安 710600摘要:国家标准《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010) (2016年版)于2010年5月31日颁布,12月1日实施。
底部框架-抗震墙结构形式相比旧版本不仅从建筑总层数上加以限制,而且对计算和构造措施也提出了更严格的要求,防止底部框架-抗震墙房屋在底部框架层或过渡层出现薄弱环节,形成结构的软肋。
关键词:抗震设计; 底部框架-抗震墙结构;过渡层虽然经过2008年汶川地震后的震害,表现出底部框架-抗震墙结构形式存在着先天不足的缺点,但通过国家有关部门多年的实验研究和震害经验总结,按照新规范设计的该类结构,也不乏成功的例子。
由于本结构形式在三、四线城市的建设中的工程需要,底部框架-抗震墙结构仍是不可淘汰的一种结构形式。
结合自己运用新规范设计的底部框架-抗震墙结构的某商住楼谈谈《建筑抗震设计规范》(以下简称《抗规》)的条文规定在具体工程中的应用:本工程所处地区抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度为0.15g,砌体采用多孔砖(墙厚240mm);1层为独立商铺层高3.65米,2~6层为住宅层高3.0米;室内外高差0.30米。
采用底部框架-抗震墙结构,底层混凝土框架抗震等级为二级;混凝土墙体的抗震等级为三级。
一、一般规定1. 《抗规》7.1.2条中允许房屋总高度为19米,层数为6层。
本工程房屋总高度为0.3+3.6+3.0*5=18.95米满足规范要求(新版《抗规》相对旧版《抗规》的对房屋总高度的要求降低了3米,层数降低了一层)。
2. 《抗规》7.1.5条对本工程房屋抗震横墙的间距要求为15米,根据本条的要求,结合建筑平面及抗震横墙间距要求结构专业将一层抗震墙布置在房屋四角,分户墙及单元分户墙处,既满足了规范的要求,又力求对称,减轻抗力构件不对称给结构带来的扭转影响。
建筑框架结构设计及抗震性能分析
可靠 连 接 是 结 构 整 体 性 的 重 要 保 证 。 2 5 建 筑 设 计 协 调 建 筑设 计 中应 符 合 抗 震 概 念 设 计 的 要 求 出发 , 宜 采 用 严 重 不 规则 设 不 计 方 案 。 抗 震 设 计 中建 筑 及 抗侧 力 结构 的 平面 图布 置 应 遵 循 平 面 和 立 面 在 外型 简 单 、 规则 、 称 并 应 具 有 良好 的 整 体 性 原 则 , 理 的建 筑布 置 对 抗 震 对 合 起 重 要 作 用 。 因为 震 害 表 明 , 筑 结 构 形 式 简 单对 称 的建 筑 在 地 震 时较 不 建 容 易破 坏 。 筑 布 置 的“ 则 ” 括 了对 建 筑 的平 面 和 立 面 外 形 尺 寸 , 抗 构 : 架设计 ; 框 抗震性能 ; 分析
1引 言 .
地 震 是一 种 极 大 破 坏 性 的 自 然 灾 害 ,0 8年 5 1 20 .2汶 川 80级 大 地 震 和 21 0 0年 4 1 树 7 1级 大 地 震 ,造 成 了大 量 建 筑 物 的 倒 塌 和 严 重 损 .4玉 坏 , 人 民 的 生 命 和 财 产 带 来 了 巨大 的损 失 。 而 建 筑 结 构 的 抗 震 性 对 控 制 给 地 震 中的 损 失 起 着 至 关 重 要 的作 用 。 与其 他 类 型 的 荷 载 相 比 , 震 具 有频 地 率 低 而 强 度 大 的特 点 , 以 国际 上 提 出“ 震 不坏 , 震 可 修 , 震 不 倒 ” 所 小 中 大 的
3框 架结构 设 计要 点分 析 .
3 1基 础 抗 震 承 载 力验 算 及 独 立 基 础 设 计 荷 载 取值 钢 筋 混 凝 土 多 层 框 架 房 屋 层 数 较 低 ( 般 在 六 层 以 下 ) 多 采 用柱 下 一 时
谈框架结构延性的抗震设计
结构抗震 的本 质就 是延 性 ,延 性是指 构件 和结 构屈 服后 , 在承载能力不降低 或基本 不降低 的情况下 ,具有 足够 塑性 变形 能力 的一 种性 能 ,一 般用延性 比来表 示。提 高延性 可 以增加结构抗 震潜力 ,增 强结构抗 倒塌能力 。延 性结构通
过塑 性 铰 区 域 的 变 形 ,能 够 有 效 地 吸 收 和 耗 散 地 震 能 量 ;
・
5 ・ 4
J t 』 之材
Sihu i n M a e i s c an Bu l e t raI di
2 1年 第 3 00 期
第3 6卷 总第 1 5期 5
2 1年 6月 0o
谈 框 架 结 构 延 性 的 抗 震 设 计
彭 超
( 沙有色 冶金设计 研究 院 ,湖南 长 沙 4 00 ) 长 100
2 1 影 响 梁 延性 的 主要 因 素 .
( )配筋率 。从实际工程设 计 中可 以得 知,增 大纵 向 4 钢筋配筋率对框 架柱本 身是有利 的 ,在一定 程度上 能提高 框架柱截面的延性 ,但 是 ,当纵 向配筋量达 一定 值时 ,对 框架柱变形能力的提高就很 不 明显了 ,而且 如果纵 向钢筋 量过大 ,容易使 柱子产生 剪切破 坏或粘结 破坏 ,使延 性变 差 。由于箍筋能 改善混凝 土的受 力性能 ,特别 是能有 效提 高混凝土受压区边缘 的最大应 变 ,因此 ,当箍 筋含量特 征 值越高 ,柱子的延性提高就越大 。
比所产生的影响最为显著。所以,《 建筑抗震设计规范》
( B 0 1 —20 ) 《 凝 土结 构 设计 规 范 》( B 0 1-- G 50 1 0 1 及 混 C 50 0 - 2 0 ) 均 限制 了柱 的轴 压 比。通 过 限制框 架柱 轴压 比, 0 2 中, 从而保证框架柱有足够 的变形 能力 ,使钢筋 混凝 土框架柱 在地震作用下不致 于发生脆 性破坏 ,继 而保证框 架柱 “ 坏
略论框架结构抗震设计
略论框架结构的抗震设计【摘要】在有抗震要求的框架结构设计中,我们必须引起足够的重视,本文就框架结构抗震设计的重要性,框架结构的震害特点,框架结构的抗震设计一般步骤,框架结构抗震设计的基本要求,框架结构构件抗震设计的构造措施做了浅要的分析。
【关键词】框架结构,抗震设计,构造措施一、框架结构抗震设计的重要性建筑抗震设计的要求是通过地震作用的取值和抗震措施的采取来实现的,但由于地震的随机性,加之建筑物的动力特性、所在场地、材料及结构内力的不确定性,地震时造成的破坏程度很难准确预测,因此,我们在进行框架结构抗震设计时,必须结合框架结构的特点,综合考虑各方面的因素。
未经抗震设防的框架结构,在6-7度区主体结构基本完好,填充墙发生轻微的裂缝;在8-9度区主体结构局部破坏,填充墙及屋顶突出的部分严重开裂或倒塌;在10度区梁柱严重破坏,少量倒塌,填充墙严重破坏。
考虑了抗震设防的框架结构,危害则相应的减轻。
在唐山大地震中,未经抗震设防的底层框架抗震墙砖房的破坏较为严重,其主要原因是,大部分底层没有设置为框架抗震体系。
二、框架结构的震害框架结构的震害主要集中于梁柱节点处,柱的震害重与梁;角柱重于内柱;短柱重于一般柱。
以下就框架柱顶,柱底,柱身,梁,梁柱的节点的震害做了简要介绍:①柱顶:柱顶的破坏,轻则在柱顶有周围水平裂缝、斜裂缝或者交叉裂缝,重者则混凝土被压碎崩落,柱内箍筋被拉断,纵筋压曲成灯笼状,分许其原因是由于节点处于弯矩、剪力、轴力的复合作用下,且三者都比较大,柱的箍筋失效,混凝土剥落,轴向力使纵向钢筋压曲。
②柱底:常见的震害是在离地面100-400mm处有周围水平裂缝,重者混凝土剥落,钢筋压屈,一般是由柱底箍筋较少或者是混凝土浇捣不够密实而引起的。
③柱身:当地震剪力较大而柱抗剪强度不足的时候,柱身可能出现斜裂缝。
④梁:一般梁的震害较轻,通常是在梁的两端节点附近产生周围竖向裂缝或者斜裂缝。
⑤梁柱的节点:在地震的反复的作用下,节点主要承受剪力和压力,由梁的两端的反号弯矩引起节点核心区很大的剪力,是核心区混凝土处于剪压复合应力状态。
框架结构中填充墙震害分析与抗震构造措施
摘要:文章通过对钢筋混凝土框架结构中的填充墙震害分析,结合抗震标准规定以及地震作用下填充墙对框架结构的破坏情况,文章主要介绍了填充墙震害,钢筋混凝土框架填充墙与柱拉结节点与钢筋混凝土构造柱的施工质量控制等,提出了一些解决相关问题的建议与方法,从而提高钢筋混凝土框架结构中填充墙抗震性能。
关键词:钢筋混凝土框架;填充墙震害分析;抗震构造;质量控制钢筋混凝土框架结构:是由钢筋混凝土柱、纵梁、横梁组成的框架来支承屋顶与楼板荷载的结构。
钢筋混凝土框架结构作为一种结构形式广泛应用于工业与民用建筑中,有关地震灾害说明,地震作用下填充墙对框架结构的影响是不能无视的,这种影响在地震各阶段的表现是不同的。
1钢筋混凝土框架填充墙震害分析据有关震害统计说明,地震作用下框架结构中填充墙的震害主要表现为墙面出现单斜裂缝、交叉裂缝、与框架梁之间出现水平裂缝或者发生平面外倒塌。
同时由于框架结构在水平荷载作用下变形为剪切型,因此框架下部填充墙破坏大于框架上部。
填充墙框架的承载能力略大于填充墙和框架单独工作时承载能力之和,填充墙框架结构在地震作用下框架对墙体有约束作用,同时墙体对框架也有一定的支撑。
这种支撑作用增大了结构早期刚度。
并且,填充墙增强了框架的耗能能力和变形能力,减少了结构倒塌的可能性。
1.3填充墙影响结构的刚度变化,造成填充墙的破坏无论填充墙采用的是砌块砌体墙等何种材料,填充墙在构造上与框架联系在一起共同作用的时候,或多或少地改变了整个框架体系的抗侧向作用的能力。
同时,由于填充墙的参加,有可能产生较大的扭转,使一个本来均匀规整的框架结构刚度中心偏移,从而使结构在地震作用下发生偏移。
大多数框架结构的主体结构震害一般较轻,主要破坏发生在围护结构和填充墙,因此,除了加强填充墙与主体结构的拉结措施外,还应考虑底层填充墙与结构构件在同一水准下的抗震设计。
1.4填充墙造成框架柱的附加作用,使框架结构出现"柱铰";现象同一结构层内,由于填充墙的分布方式不同,使得水平地震剪力的分配也发生变化,造成同一层内框架柱的水平受力不同而出现"柱铰";破坏现象。
提高地震荷载分项系数,抗震安全性提高了多少?
提高地震荷载分项系数,抗震安全性提高了多少?(1) 将水平地震作用效应的分项系数由1.3改为1.4;(2) 地震动力放大系数由2.25提高至2.50;(3) 永久荷载的分项系数从1.2调整至1.3,可变荷载从1.4调整至1.5;(4) 住宅和办公楼楼面荷载从2.0提高到2.5;(5) 风荷载等也有相应调整。
如此重要的调整,自然一石激起千层浪。
很多人士从不同的角度,对这一问题表达了自己的观点。
从我们课题组以往的研究及震害调查结论来说,一直是大力支持提升建筑抗震安全水平的。
一些研究论文包括:(1) 框架结构抗地震倒塌能力的研究——汶川地震极震区几个框架结构震害案例的分析, 建筑结构学报, 2009(2) 不同抗震设防RC框架结构抗倒塌能力研究, 工程力学, 2011(3) 丙类与乙类设防RC 框架结构抗地震倒塌能力对比, 建筑结构学报, 2011(4) 基于一致倒塌风险的建筑抗震评价方法研究, 建筑结构学报,2012(5) 我国7 度设防等跨RC 框架抗地震倒塌能力研究, 地震工程与工程振动, 2011其基本结论是:对于我国低烈度区框架结构,其抗地震倒塌能力偏弱;框架柱的变形能力不足;由于低烈度区框架柱纵筋往往受构造控制,因此提升构造和延性(提升抗震等级、增加体积配箍率、减小轴压比)的效果要比提升地震作用来的效果更明显。
所以,规范修订的消息发布后,我们课题组就希望能够通过定量分析的手段,研究一下这一修订对框架结构抗震安全的实际影响。
具体研究工作由我们课题组之前的两位毕业生:卢啸和李梦珂负责。
具体研究内容包括:首先我们基于课题组毕业的施炜博士的研究工作,建立了一系列混凝土框架模型。
框架为3跨,每跨6m,层数分别为4层、6层、8层、10层。
分别按照7度、8度设防进行了截面和配筋设计。
首先我们看一下设计参数调整对结构设计结果的影响。
由于分项系数增加,导致柱子轴力增加,所以柱子的轴压比都有一定程度的提高。
部分算例因为轴压比超限,需要对柱子截面尺寸进行重新设计。
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框架结构震害及《建筑抗震设计规范》关于框架结构设计的修订浅析[摘要]:结合汶川大地震中钢筋混凝土框架梁、柱、节点、填充墙的震害及
结构碰撞破坏等,分析了框架结构“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强节点弱构件”等抗震设计问题,以及结构填充墙的作用和预防碰撞措施等的新旧规范对比,可供结构设计参考。
[关键词]:汶川地震震害钢筋混凝土框架建筑抗震设计规范
Abstract: Combined with the reinforced concrete frame beam, column, node, filling wall damage and structure collision damage in Wenchuan earthquake, analyzes the frame structure of “ strong column and weak beam “, “ strong shear weak bending “, “ strong joint and weak member “ seismic design problem, as well as structure filler wall and prevention of collision measure the contrast between new and old criterion, which can be reference to structure design.
Key words: Wenchuan earthquake; earthquake damage; reinforced concrete frame; seismic design code for buildings
1 引言
汶川地震给我国造成了巨大的经济损失和人员伤亡,建筑结构的严重震害给广大结构设计者留下了深刻反思和学习的资料。
笔者结合5.12汶川大地震实际钢筋混凝土框架结构震害,对《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)关于框架结构设计的修订,进行了分析。
2. 结构主要受力构件的震害
汶川地震中,钢筋混凝土框架结构主要承重构件-框架梁、柱及节点均有严重震害发生,且并未按照设计者预想的“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强节点弱构件”形式出现,给广大结构工作者留下了深刻的反思资料。
2.1 关于“强柱弱梁”
在大多数现浇楼板框架结构体系中,由于楼板对梁承载能力的增强作用尚不明确,而导致框架柱成为抗震的薄弱环节。
汶川地震中,大量钢筋混凝土框架结构发生的是“强梁弱柱”型的破坏,图1为某框架发生的震害,可以看出,结构破坏集中于柱端,而相比之下,框架梁则基本没有震害发生。
图1 汶川地震中框架发生的“强梁弱柱”型破坏
实现框架“强柱弱梁”抗震能力,我国《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2001)(GB 50011-2010)设计基本思路是:对同一节点,使其在地震作用组合下,柱端的弯矩设计值大于梁端的弯矩设计值或抗弯能力。
按以下公式保证:
式中,为框架节点上下柱端弯矩设计值之和,为框架梁端弯矩设计值之和,为柱端弯矩增大系数,为框架节点梁端按实配钢筋截面积和材料强度标准值计算的弯矩值之和。
在(GB 50011-2001)中的取值,一级框架取为1.4,二级为1.2,三级取1.1;在(GB 50011-2010)中,提高了框架结构的柱端弯矩增大系数,并补充了四级框架的柱端弯矩增大系数,一、二、三、四级分别取 1.7、1.5、1.3、1.2。
同时(GB 50011-2010)明确提出:计算梁端实配抗震受弯承载力时,还应计入梁两侧有效翼缘范围的楼板。
在构造上,修订后的(GB 50011-2010)对一、二、三级且层数超过2层的房屋,增大了柱截面最小尺寸的要求,将柱轴压比限值减小了0.05,增加了四级框架的柱的轴压比值,以有利于实现“强柱弱梁”。
2.2 关于“强剪弱弯”
汶川地震中,大量钢筋混凝土框架柱发生了严重的剪切破坏,如图3所示。
图3 钢筋混凝土框架柱发生的剪切破坏
保证钢筋混凝土梁、柱构件发生延性弯曲破坏,防止脆性剪切破坏是结构设计者追求的重要目标。
根据“强剪弱弯”原则进行设计的思路是使构件在地震组合下的剪力设计值大于按设计弯矩或实际抗弯承载力反算出的剪力。
我国《建筑抗
震设计规范》(GB 50011-2001)(GB 50011-2010)规定,对一、二、三级框架柱剪力设计值则按下式调整:
式中,为柱剪力增大系数,为柱净高,、分别为柱上下端弯矩设计值,、分别为按柱上下端按实配钢筋面积、材料强度标准值和轴力确定的正截面抗弯承载力。
在(GB 50011-2001)中的取值,一级框架取为1.4,二级为1.2,三级取1.1;在(GB 50011-2010)中,提高了框架结构柱的增大系数,并补充了四级框架的柱端弯矩增大系数,一、二、三、四级分别取1.5、1.3、1.2、1.1。
2.3 框架节点“强节点弱构件”抗震设计的实现
汶川地震中,大量钢筋混凝土框架节点发生严重破坏,主要是由于框架节点抗剪承载力不足而发生的剪切破坏,如图4所示。
因此,能否正确计算框架节点实际抗剪承载力,对保证结构抗震安全具有重要意义。
图4 框架节点的剪切破坏
我国《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2001)(GB 50011-2010)对框架梁柱节点的受剪承载力,按下列公式计算:
式中,为正交梁对节点的约束影响系数,为框架节点核心区的截面有效验算宽度,为节点核心区的截面高度,为核心区有效验算宽度范围内同一截面验算方向箍筋各肢的全部截面面积,为梁截面有效高度,为框架柱宽度。
(GB 50010-2010)增加了三级框架的节点核芯区应进行抗震验算的规定,设计者应当予以重视。
3. 框架填充墙震害及对结构抗震能力的影响
填充墙对框架结构抗震能力的影响较为复杂,由于地震中填充墙先破坏,可耗散地震能量。
但其缺陷也比较明显,一方面由于填充墙约束作用易使框架柱形成短柱而发生剪切破坏,如图5所示。
另外,若填充墙不均匀布置,则使得结构抗侧刚度分布不均匀,易导致结构局部破坏;同时,填充墙与主体拉结过弱,尤其是作为主要逃生通道的楼梯间,地震中破坏严重,如图6所示。
(GB 50010-2010)增大了填充墙沿框架柱全高每隔500mm~600mm设2φ6拉筋深入墙内的长度,6、7度时宜沿墙长全长贯通(原(GB 50010-2010)规定6、7度时不应小于墙长的1/5且不小于700mm)。
同时,(GB 50010-2010)增加了对楼梯间和人流通道填充墙的要求:应采用钢丝网砂浆面层加强。
对于结构设计者,设计中要给填充墙的角色“科学定位”;真正意义的填充墙建议选用“轻质墙体材料”。
注意填充墙与结构主体的拉结与重要部位填充墙的自身延性与稳定性。
并注重考虑填充墙对结构刚度的增强作用,避免刚度不均。