建筑工程多层或高层结构抗震设计
结构抗震第五章多层和高层钢筋混凝土结构房屋
缺点是侧向刚度较小,地震时会产生较大的水 平变形,易引起非结构构件的破坏,有时甚至造2 成 主体结构的破坏。
抗震墙
框架-抗震墙 框架房屋
3
纯框架结构用于12层40m以下的建筑。 (2)钢筋混凝土框架——剪力墙结构:是剪力墙和 框架共同工作的结构体系。为克服框架体系和剪力墙体系 各自的缺点,发挥其长处,在框架结构中设置一定数量的 剪力墙,便形成框架——剪力墙结构体系。
3.选择结构体系,还要注意经济指标。多高层房屋一般 用钢量大,造价高,因而要尽量选择轻质高强和多功能的 建筑材料,减轻自重,降低造价。
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二、结构布置
1.柱网布置及规则建筑
柱网布置要简单规整,刚度分布均匀,使房屋结构具有
良好的抗震性能。常见的柱网形式有方格式和内廊式。 (1)在平面布置方面,尽可能满足局部突出的尺寸不
(6)楼梯间、电梯间不宜设置在结构单元的两端及拐
角处,因为单元角部扭转应力较大,受力复杂,容易造成
破坏。
32
§5.4 框架结构的抗震计算
它的优点是平面布置灵活,自重较剪力墙结构轻,而 刚度又较框架结构大,因而能较为有效地控制结构在地震 时产生的地震作用和变形。
另外,框架结构为剪切变形,结构上部层间变形小, 下部层间变形大;而剪力墙结构为弯曲型变形,结构上部
4
层间变形大,下部层间变形小,而当框架和剪力墙两种结
结构共同工作时,相互之间有所协调,结果是框架下部层 间变形和剪力墙上部层间变形减小,因而使结构的变形均 匀合理。
(2)为减小地震作用,应尽量减轻结构自重并降低重 心位置,可将设备层或大型设备布置在建筑物的地下室、 底层或下部几层。
关于多层和高层钢筋混凝土房屋抗震设计
关于多层和高层钢筋混凝土房屋抗震设计摘要:作为房屋主要的结构型式,多层和高层钢筋混凝土房屋被广泛运用到办公楼、写字楼以及广大的住宅房屋中。
本文主要论述多层和高层钢筋混凝土房屋主要震害和抗震设计两方面,为中国高层房屋的抗震工作献计献策。
关键词:多层和高层钢筋混凝土震害抗震设计地震作为人类繁衍生息过程中遇到的一种十分可怕的自然灾害,一直引起众多学者专家的研究。
中国是个地震灾害频发的国家之一,如何应对地震对于多层和高层钢筋混凝土房屋的破坏是摆在人们面前的一大难题。
强烈的地震往往给社会经济发展和人类的生存安全带来巨大破坏,它的特点是猝不及防的突发性和十分严重的破坏力。
随着我国的经济建设一步步深入发展,人们的生活水平不断提高,安全意识也逐渐增强,钢筋混凝土房屋仍然作为主要房屋结构型式而存在。
为了降低或避免地震带来的人身伤亡和巨大的经济损失,我们就需要对钢筋混凝土房屋的抗震设计进行充分而持久的研究,提高应对地震灾害的能力。
一、多层和高层钢筋混凝土房屋的震害1、场地土卓越周期导致的震害。
场地的周期特性往往对建筑震害的程度起着不可估量的作用。
比如1970年3月28日土耳其发生的其格迪兹地震,当时有一个工厂的一栋现代化钢筋混凝土结构的建筑偏偏发生了奇怪的崩塌现象。
而建立在同一工厂内的相近房屋,无论是具有较短周期(t=0.25s)的房屋还是具有较长周期(t=0.25s)的房屋都没有发生倒塌事故。
后来人们经过分析场地记录,余震加速度,最终发现在周期t=1.2s处会出现明显的反应。
那栋倒塌的房屋的基本周期就是t=1.25s,这和研究所得的数字十分接近。
后来经过了后续的理论分析和研究,证明那栋房子符合安全规定,同时属于合格建筑。
倒塌的原因就是场地土和结果周期出现了明显一致,从而产生了剧烈的共振现象。
2、抗震墙产生的震害。
在地震的强烈影响下,抗震墙的震害主要分两部分。
第一是墙肢之间连梁的剪切往往出现变形破坏的现象,第二是在底部楼层的水平施工缝处,水平错动现象容易发生。
多层和高层钢筋混凝土房屋抗震设计
多层和高层钢筋混凝土房屋抗震设计6.1一般规定6.1.1本章适用的现浇钢筋混凝土房屋的结构类型和最大高度应符合表 6.1.1 的要求.平面和竖向均不规则的结构或建造于IV类场地的结构,适用的最大高度应适当降低。
注:本章的“抗震墙”即国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010中的剪力墙。
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)。
2框架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;4乙类建筑可按本地区抗震设防烈度确定适用的最大高度;5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。
6.1.2钢筋混凝土房屋应根据烈度、结构类型和房屋高度采用不同的抗震等级, 并应符合相应的计算和构造措施要求。
丙类建筑的抗震等级应按表6.1.2确定。
注:1建筑场地为I类时,除6度外可按表内降低一度所对应的抗震等级采取抗震构造措施,但相应的计算要求不应降低;2接近或等于高度分界时,应允许结合房屋不规则程度及场地、地基条件确定抗震等级;3部分框支抗震墙结构中,抗震墙加强部位以上的一般部位,应允许按抗震墙结构确定其抗震等级。
6.1.3钢筋混凝土房屋抗震等级的确定,尚应符合下列要求:1框架抗震墙结构,在基本振型地震作用下,若框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%,其框架部分的抗震等级应按框架结构确定,最大适用高度可比框架结构适当增加。
2裙房与主楼相连,除应按裙房本身确定外,不应低于主楼的抗震等级;主楼结构在裙房顶层及相邻上下各一层应适当加强抗震构造措施。
裙房与主楼分离时,应按裙房本身确定抗震等级。
3当地,下室顶板作为上部结构的嵌固部位时,地下一层的抗震等级应与上部结构相同地下一层以下的抗震等级可根据具体情况采用三级或更低等级。
地下室中无上部结构的部分,可根据具体情况采用三级或更低等级。
4抗震设防类别为甲、乙、丁类的建筑,应按本规范第3. L 3条规定和表6. L 2 确定抗震等级;其中8度乙类建筑高度超过表6. 1.2规定的范围时,应经专门研究采取比一级更有效的抗震措施。
高层建筑抗震结构设计
高层建筑抗震结构设计抗震墙结构的特点多高层钢筋混凝土结构,宜使结构的平面形状简单、规则、均匀、对称,刚度和承载力均匀分布。
竖向体型宜规则、均匀,侧向刚度宜均匀变化,避免有过大的外挑和内收。
对平面或竖向不规则的结构,应按GB50011-2010第3.4.4条的要求,进行地震作用的计算和调整,并对薄弱部位采取有效的抗震构造措施。
薄弱层抗侧力结构的受剪承载力,多层和A级高度高层建筑不应小于相邻上一楼层的65%,B级高度高层建筑不应小于其上一层的75%。
根据GB50011-2010第3.4.1条,建筑设计应符合抗震概念设计的要求。
抗震设计时,尽可能避免采用倒摆形成的水塔形结构,避免采用鸡腿结构等不规则的建筑。
当不能避免采用不规则的建筑时,应按规定采取加强措施;特别不规则的建筑应进行专门研究和论证,采取特别的加强措施;严重不规则的建筑不应采用。
抗震墙结构设计抗震设计时框架梁,梁端受拉纵筋最小配筋率、梁受压区高度与梁有效高度的比值、梁端截面的底面和顶面纵向钢筋配筋量的比值、梁箍筋加密区的要求,应符合GB50011-2010第6.3.3条、JGJ3-20lO第6.3.2条的规定;框架梁受拉縱筋的最小配筋率,应符合GB50010-2010第11.3.6-1条及JGJ3-2010第6.3.2条的规定。
当出现大小跨相连和长悬臂的时侯,如果仅在支座处标注一次配筋,很可能造成小跨支座处配筋率超过2.0%后箍筋没有增大一级、跨中配筋与支座配筋之比小于0.3或0.5的情况,出现这种情况时建议在支座两侧进行原位标注配筋,将大跨的部分配筋锚入框架柱内或者将小跨的箍筋直径增大一级也可增加小跨框架梁的截面高度和跨中配筋;当框架梁的梁高小于400tnm时,应注意加密区的箍筋间距不应大于四分之一梁高;当框架梁的受力纵筋采用直径为12的钢筋时,应注意加密区的箍筋间距不应大于8d或6d的要求。
抗震墙截面结构设计(1)抗震墙正截面承载力计算方法与偏心受力柱类似。
高层及多层钢结构房屋的抗震设计
设置钢板剪力墙或钢筋混凝土剪力墙
在结构中设置钢板剪力墙或钢筋混凝土剪力墙,增强结构的抗侧力能力和整体稳定性。
合理布置支撑和剪力墙的位置和数量
根据结构形式和受力特点,合理布置支撑和剪力墙的位置和数量,确保结构在地震作用下 的安全性和稳定性。
3
结构质量与重心位置
结构的质量和重心位置对其在地震中的稳定性有 重要影响,应通过合理设计进行控制。
03 抗震设计原则与方法
总体设计原则
确保结构整体稳定性
01
通过合理的结构体系和构件设计,保证钢结构房屋在地震作用
下的整体稳定性。
强调“强柱弱梁”理念
02
使框架柱的抗震能力高于梁,确保塑性铰首先出现在梁端,提
06 新型抗震技术应用
隔震技术原理及实践案例分享
隔震技术原理
通过在建筑物底部或某层设置隔震装置,隔离地震能量向上部结构的传递,从 而减少结构的地震反应。
实践案例分享
某高层钢结构房屋采用隔震技术,通过设置隔震支座和阻尼器,有效降低了地 震作用下的结构响应,保证了房屋的安全性。
消能减震装置类型选择依据
在抗震中应用
在地震发生后,利用结构健康监测技术可以及时了解结构的 地震响应和损伤情况,为后续的修复和加固提供依据。同时 ,该技术也可用于震前预警和震后快速评估。
07 总结与展望
当前存在问题和挑战
设计理论与方法不完善
材料性能与施工质量不稳定
目前针对高层及多层钢结构房屋的抗震设 计理论和方法尚不完善,需要进一步研究 和改进。
梁柱连接节点优化
采用高强度螺栓连接
保证连接节点的紧密性和整体性,提高节点的承载能力和抗震性 能。
《建筑抗震设计规范》2010
多层和高层钢筋混凝土房屋抗震规范修订要点参加抗规第六章修编单位:清华大学北京市建筑设计研究院中国建筑科学研究院中国建筑东北设计研究院上海建筑设计研究院中南建筑设计研究院云南省建筑设计研究院多层和高层钢筋混凝土房屋是我国工业与民用建筑中最常用的结构形式,抗震规范规定的内容也是工程界和结构工程师十分关注的内容,本次规范修订征求意见时收到了很多设计、研究单位提出的对2001抗震规范修订的意见和建议。
抗震规范第六章修订的出发点:一. 总结国内外地震震害特别是汶川地震震害的经验教训。
总结科研成果、吸收国外规范的经验。
二. 吸收全国科研、设计单位执行2001抗震规范的经验,进一步提高抗震规范的合理性和可操作性。
三. 考虑地震突发性強、科学确定地震设防烈度难度较大,继续保持和重视抗震的概念设计内容。
2008年5月12日汶川地震表明,设计中严格执行了2001规范的钢筋混凝土房屋,基本上达到了在规定设防目标下能做到”小震不坏,中震可修,大震不倒”的设防要求。
2008汶川地震也给我们提供了很多经验教训,如框架结构的抗震要求应适当提高、楼梯间的设计应改进等;此外各设计、科研单位在执行2001规范的实践中也有很多经验教训,各单位向规范组所反映的问题和建议均在修订时引起重视。
为了保持规范的连贯性,同时也方便设计人员阅读规范的习惯,我们在修订中仍基本保持2001规范的条文顺序,在原条文相应位置修改其内容。
2010抗震规范第六章共有条文62条,其中对2001规范相应条文进行修改的有39条。
主要改进和修改如下:①对适用的最大高度和抗震等级的高度分界进行修改,对建筑高度较低的框架-抗震墙结构、抗震墙结构、部分框支的抗震墙结构的抗震等级以及裙房和地下室的抗震等级进行了局部的调整。
②提高框架结构的布置、强柱弱梁、强剪弱弯、内力调整和构造要求,包括截面尺寸、纵向钢筋最小配筋率以及楼梯间梯板设计要求。
③改进、细化抗震墙的构造要求,包括墙厚、分布筋、约束边缘构件等。
第六章 多层和高层钢结构房屋的抗震设计
①任一层的偏心率大于0.15。偏心率可按下列公式计算;
x ey / rex y ex / rey
rex K T / K x rey K T / K y
式中 εx、εy——分别为所计算楼层在x和y方向的偏心率; ex、ey——分别为x和y方向水平作用合力线到结构刚心 的距离; rex、rey——分别为x和y方向的弹性半径; ∑Kx、∑Ky——分别为所计算楼层各抗侧力构件在x和y方向 的侧向刚度之和; KT——所计算楼层的扭转刚度; x、y——以刚心为原点的抗侧力构件坐标。
2.构件破坏 (1)支撑压屈 地震时支撑所受的 压力超过其屈曲临界力 时,即发生压屈破坏。
(2)梁柱局部失稳
梁或柱在地震作用下反复受弯, 在弯矩最大截面处附近由于过度弯曲 可能发生翼缘局部失稳现象,进而引 发低周疲劳和断裂破坏。 (3)钢柱脆性断裂
3.结构倒塌
规则对称的结构体系对抗震将十分有利。
(1)钢抗震墙板 (2)内藏钢板支撑抗震墙板 (3)带竖缝混凝土抗震墙板
12 化学工业出版社
带竖缝剪力墙与框架连接 内藏钢板剪力墙与框架连接
4.筒体体系 根据筒体的布置、组成、数量的不同,筒体结构体系可 分为框架筒、桁架筒、筒中筒以及束筒等。
5.巨型框架体系 一般高层钢结构梁、柱、支撑为一个楼层和一个开间内 的构件,如果将梁、柱、支撑的概念扩展到数个楼层和数个 开间,则可构成巨型框架结构。其由柱距较大的立体桁架柱 及立体桁架梁构成。立体桁架梁应沿纵横向布置,并形成一 个空间桁架层,在两层空间桁架层之间设置次框架结构,以 承担空间桁架层之间的各层楼面荷载,并将其通过此框架结 构的柱子传递给立体桁架梁及立体桁架柱。这种体系能在建 筑中提供特大空间,具有很大的刚度和强度。
工程结构抗震设计4多层及高层钢筋混凝土房屋抗震设计
4 多层及高层钢筋混凝土房屋抗震设计多层和高层钢筋混凝土结构体系包括:框架结构、框架-抗震墙结构、抗震墙结构、筒体结构和框架-筒体结构等。
钢筋混凝土框架房屋:钢筋混凝土梁和柱等构件组成承重体系的房屋。
特点:平面布置灵活,易满足建筑物内大空间的要求侧向刚度小,水平位移较大钢筋混凝土框架房屋层数一般在十层以下。
4.1震害及其分析4.1.1结构方案不当引起的震害(1)平面布置不当产生的震害建筑平面布置不规则------质量中心和刚度中心不重合-------扭转效应-------破坏严重(尤其是角柱)(2)竖向不规则产生的震害竖向的质量或刚度有突变------突变处应力集中,形成薄弱层------较大的塑性变形-------结构破坏、甚至倒塌4.1.1结构方案不当引起的震害(3)防震缝处碰撞防震缝两侧结构单元的振动特性不同------发生不同形式的振动----防震缝缝宽不够或构造不当------发生碰撞4.1.2结构构件的震害(1)框架柱的震害A.长柱的破坏-----弯压破坏破坏一般发生在柱的上下两端,特别是柱顶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,柱内箍筋拉断,纵筋压曲成灯笼状。
柱底破坏与柱顶相似,由于箍筋较柱顶密,震害相对柱顶较轻。
4.1.2结构构件的震害B、短柱------剪切破坏短柱:H/b<4的柱,H:柱高; b:柱截面高度短柱刚度大,易产生剪切破坏4.1.2结构构件的震害C、角柱由于双向受弯、受剪,加上扭转作用,震害比内柱重。
4.1.2结构构件的震害(2)框架梁的破坏------弯剪破坏震害多发生于梁端。
地震作用下梁端纵向钢筋屈服,出现上下贯通的垂直裂缝和交叉裂缝。
4.1.2结构构件的震害(3)框架梁柱节点的震害节点核心区产生对角方向的斜裂缝或交叉斜裂缝,混凝土剪碎剥落。
节点内箍筋很少或无箍筋时,柱纵向钢筋压曲外鼓。
4.1.2结构构件的震害(4)填充墙的震害砌体填充墙刚度大而承载力低,首先承受地震作用而遭破坏。
多层及高层钢筋混凝土房屋抗震设计框架结构部分
(略)
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作业:假定框架构造旳办公楼全部柱截面尺寸均为 500×500mm,不考虑梁刚度对柱刚度旳影响。
1)计算1个柱(1层)旳抗侧刚度,计算1榀(1层)框架 旳抗侧刚度,计算构造旳层间抗侧刚度。
2)用顶点位移法计算该建筑旳基本自振周期。 3)计算1榀框架上旳地震作用。 4)用反弯点法计算地震作用下框架构造旳内力。
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§5.4 钢筋混凝土框架构造构件设计 (一)、框架梁抗震设计 1、设计要求及计算要点: ⑴梁形成塑性铰后仍有足够旳受剪承载力(强剪弱弯) ——设计剪力旳取值。 ⑵梁筋屈服后,塑性铰区段应有很好旳延性和耗能能力 ——延性设计问题。 ⑶处理好梁筋旳锚固问题(强锚固)。 2、框架梁受剪承载力验算 ⑴ 梁剪力设计值
9
(1)反弯点法 反弯点法合用条件:层数较少,梁柱线刚度比不小于3
时。反弯点位置:上部 0.5H , 底层 0.7H
10
内力计算环节: 层间剪力分配到柱——计算柱弯矩 ——根据节点平衡计算梁弯矩。
怎样分配?
11
(2)、D值法(改善反弯点法) 考虑上下梁刚度旳影响,对反弯点位置加以修正。 计算环节如下:
Vc
1
RE
(0.2c
fcbh0 )
41
短柱
Vc
1
RE
(0.15
fcb
h0 )
⑶ 柱斜截面受剪承载力
Vc
1
RE
( 1.05
1
ftbh0
f yv
Asv s
h0
0.056N )
H n 2h0
1时取1 3时取3
N 0.3 fcbh 时取N 0.3 fcbh
RE 0.85
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4、 加强柱端约束(构造设计)
谈谈多层和高层建筑结构抗震设计思路
浅谈多层高层建筑结构抗震设计思路青岛分公司李文全摘要:本文根据对建筑结构抗震设计的重要性关系,依次从选定结构抗震设计的大方向、着重结构抗震概念设计、加强结构抗震构造设计、谨慎考虑结构抗震计算分析方法等四个方面对多层和高层建筑结构抗震设计思路进行了综述。
“定方向、重概念、强构造、慎计算”的结构抗震设计思路只是对结构抗震设计工作的一点新思考,期望起到抛砖引玉的作用。
关键词:建筑结构抗震设计概念设计我国是一个地震多发的国家,发生在四川的5.12汶川大地震造成了大量的房屋倒塌和人员伤亡,给社会发展带来了极大的损失,同时也给笔者留下很深的启示,因此建筑结构抗震设计的重要性日益凸显。
结构抗震设计的理论也在不断的经验教训中得到了长足的发展,经历了从弹性到非线性,从基于经验到基于非线性理论,从单纯保证结构承载能力的“抗”到允许结构屈服、并赋予结构一定的非弹性变形性能力的“耗”的一系列转变。
我国现行抗震规范确立的“三水准的设防目标”与美国等发达国家“性能设计”的设防目标也十分相似,但是我们的许多房屋在地震面前还是显得非常脆弱!这固然有经济上的因素,我们的社会没能正确定位和理解“技术先进、经济合理”与“安全适用”之间的关系;也是因为我们在具体的空间结构体系整体研究上还有一定的局限性,在设计过程中采用了许多假定与简化,结构工程师对整体结构体系与各基本分体系之间的力学关系没有透彻的认识。
因此,要作出合格的结构抗震设计,就要求结构工程师有正确的结构抗震设计大思路,能把握住具体的设计项目的唯一性特点,根据规范要求作出正确的选择。
结构抗震设计思路在多层和高层建筑的抗震设计中具有典型代表性,可以概括为“定方向、重概念、强构造、慎计算”。
一、定方向,即选定结构抗震设计的大方向传统的结构计算理论的研究和结构设计似乎只关注如何提高结构抗力R,以至混凝土的等级越用越高,配筋量越来越大,造价越来越高。
结构工程师往往只注意到不超过最大配筋率,结果肥梁、胖柱、深基础处处可见。
多层及高层建筑结构设计课件
房屋适用高度和高宽比
A级高度钢筋混凝土乙、丙类高层建筑的最大适用高度(m)
结构类型
框架
非抗震
70 60
6度
55
7度
8度
45
9度
25
框架-剪力墙
全部落地剪力墙 剪力墙 部分框支剪力墙 筒体 板柱-抗震墙 框架-核芯筒 筒中筒
140
150 130 160 200 70
130
140 120 150 180 40
楼层承载力突变
抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的80%
结构竖向布置原则
结构沿竖向刚度突变有下述原因: 结构的竖向体系突变 1.建筑顶部内收形成塔楼。 2.楼层外调内收。 结构体系的变化 1.剪力墙结构或框筒结构的底部大空间需要,底层或底部若干层剪力 墙不落地,可能产生刚度突变。 2.中部楼层部分剪力墙中断。 3.顶层设置空旷的大空间,取消部分剪力墙或内柱。
结构平面布置原则
平面尺寸L、l、l’的限值
设防烈度 6度、7度 8度、9度 L/B ≤6.0 ≤5.0 l/Bmax ≤0.35 ≤0.3 l/b ≤2.0 ≤1.5 L’/Bmax ≥1.0 ≥1.0
结构竖向布置原则
抗震设防的建筑结构竖向布置应使体型规则、均匀,避免有 较大的外调和内收,结构的承载力和刚度宜自下而上逐渐地减小, 避免抗侧力结构的刚度和承载力突变。
基础结构布置
基础类型 基础选型原则 基础埋深 基础底板厚度
基础类型 钢筋混凝土筏板基础:当高层建筑层数不多,地基土质
较好、上部结构轴线间距较小且荷载不大时,可以采用钢筋混凝 土筏形基础。
箱形基础:箱形基础具有较大的结构刚度和整体性,适用于
上部荷载较大而地基土较软弱的情况。
多层和高层钢结构房屋抗震设计新规定
一、一般规定
8.1.7条 是2001规范的8.1.8条,主要是作了文字修改。 8.1.8条 1.是2001规范的8.1.7条; 2.对楼板需要设置水平支撑的情况作了明确:转换层楼 盖或楼板有很大洞口。 8.1.9条 1.将2001规范的8.1.9、8.1.10条进行了合并; 2.对第1款作了文字修改,增加了“……其竖向荷载应直 接传至基础。”目的是使传力变成简单、直接。
6.依据抗震性能化设计的方法,当按提高一度的地 震内力进行构件抗震承载力(包括强度和稳定) 验算时,则可以按降低了的抗震等级检查该构件 的延性构造要求。
一、一般规定
8.1.4条 取消了2001规范中的前半句话。可按3.4.3 条执行。3.4.3条对混凝土结构和钢结构均有效。 8.1.5条 作了改动。主要是对超过50m,8、9度地 区的钢结构房屋,推荐耗能性能好的体系。同时对 单跨框架结构做出了限制。主要是参照混凝土结构 新增加的。 8.1.6条 1.把2001规范8.4.1条列入了第3款; 2.增加了一款对屈曲约束支撑布置的要求。作为一 种消能部件的设计方法根据本规范第12.3节设计; 3.屈曲约束支撑可分为承载型、耗能承载型和阻尼 器3种类型。
总体上,修订后的钢结构,地震作用有所降低, 承载力抗震调整系数有所减小,长细比和宽厚比的 构造要求更加体现延性的特点,可比2001规范更加 经济些。
对于2001规范中已有规定而这次变更不大的内容, 只作一般介绍,着重说明本次修订中的新规定。
一、一般规定
8.1.1条 高层民用建筑钢结构不同结构体系在各设防烈 度时的合理高度取值,与2001年规范的规定大体一致。
200m时可取0.03;高度不小于200m时保持0.02。
二、计算要点
• 偏心支撑框架部分承担的地震倾覆力矩大于结构总地 震倾覆力矩的50%以上时,其阻尼比相应增加0.005。
抗震结构设计--多层及高层钢筋混凝土房屋抗震设计
放置箍筋时,柱纵向筋压曲外鼓。 梁筋锚固破坏。锚固长度不足,从节点内拔出, 将混凝土拉裂。 装配式框架构件连接处易发生脆断,剖口焊接钢 筋处易拉断,焊接处后浇混凝土开裂或散落。 原因:节点受弯承载力不 足,约束混凝土太少,梁 筋锚固长度不足及施工质 量引起。
三、填充墙的震害
砌体填充墙刚度大而 承载力低,首先承受地震 作用而遭破坏。一般7度 即出现裂缝,8度和8度以 上地震作用下,裂缝明显 增加,甚至部分倒塌,一 般是上轻下重,空心砌体 墙重于实心砌体墙,砌快 墙重于砖 墙。 框架-剪力墙结构上 部较严重,框架结构下 部震害严重。
5.1 概述
多层和高层钢筋混凝土结构体系包括: 框架结构体系由梁和柱组成,平面布置灵活,易 于满足建筑物设置大房间的要求,应用广泛。 抗震墙也称剪力墙,这种结构体系由钢筋混凝土 纵横墙组成,抗侧力性能较强,但平面布置不灵 活,纯剪力墙体系一般用于住宅、旅馆和办公楼 建筑。
筒体结构或由四周封闭的剪力墙构成单筒式的筒 状结构;或以楼电梯为内筒,密排柱深梁框架为 外框筒组成筒中筒结构。这种结构的空间刚度大, 抗侧和抗扭刚度都很强,建筑布局亦灵活。
多、高层钢筋混凝土房屋的抗震规定
多、高层钢筋混凝土房屋的抗震规定多层和高层钢筋混凝土房屋的抗震性能比混合结构好,结构的整体性较好,在地震时,能达到小震不坏,大震不倒的抗震要求,因此被广泛的用于工业与民用建筑。
13.5.1 钢筋混凝土框架房屋的震害钢筋混凝土框架房屋是我国工业与民用建筑较常用的结构形式,层数一般在10层以下,多数为5~6层。
震害调查表明,框架结构震害的严重部位多发生在框架梁柱节点和填充墙处。
13.5.2 抗震设计的一般规定(一)房屋最大适用高度《抗震规范》在考虑地震烈度、场地土、抗震性能、使用要求及经济效果等因素和总结地震经验的基础上,对地震区多高层房屋的最大适用高度给出了规定,见表13—12。
平面和竖向均不规则的结构,适用的最大高度应适当降低。
(二)结构的抗震等级综合考虑建筑物重要性、设防烈度、结构类型和房屋高度等主要因素,《抗震规范》将钢筋混凝土结构房屋划分为一、二、三、四共四个抗震等级。
(三)防震缝布置震害调查表明,设有防震缝的建筑,地震时由于缝宽不够,仍难免使相邻建筑发生局部碰撞,建筑装饰也易遭破坏。
但缝宽过大,又给立面处理和抗震构造带来困难,故多高层钢筋混凝土房屋,宜避免采用不规则的建筑结构方案。
当建筑平面突出部分较长,结构刚度及荷载相差悬殊或房屋有较大错层时,可设置防震缝。
1.防震缝最小宽度应符合下列要求:1)框架结构房屋的抗震缝宽度,当高度不超过15m时不应小于100mm;超过15m时,6、7、8度和9度相应每增加高度5m、4m、3m和2m,宜加宽20mm;2)框架抗震墙结构房屋的抗震缝宽度可采用1)项规定数值的70%,抗震墙结构房屋的防震缝宽度可采用1)项规定数值的50%;且均不宜小于100mm;3)防震缝两侧结构类型不同时,宜按需要较宽防震缝的结构类型和较低房屋高度确定缝宽。
2. 8、9度框架结构房屋防震缝两侧结构层高相差较大时,防震缝两侧框架柱的箍筋应沿房屋全高加密,并可根据需要在缝两侧沿房屋全高各设置不少于两道垂直于防震缝的抗撞墙。
建筑工程抗震设防分类标准
建筑工程抗震设防分类标准介绍抗震设防是指对建筑物进行合理的设计和构造,以增加建筑物对地震的抵抗力和耐震能力。
根据不同地震烈度、场地条件及建筑物结构特点,抗震设防可以分为不同的分类标准。
本文将介绍建筑工程抗震设防的分类标准,并对各个分类进行详细解释和举例。
一级分类标准一级分类标准是按照地震烈度划分的建筑物抗震设防要求。
根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011)和地震烈度区划划定的不同地震烈度,建筑物被划分为5个一级分类。
以下是各个一级分类的详细介绍:一级分类A适用于无烈度,也就是不要求进行抗震设计和设防的建筑物。
一般是非承重结构和临时建筑物。
一级分类B一级分类B适用于第Ⅰ、Ⅱ及Ⅲ烈度区的建筑物。
这些建筑物需要基本的抗震设防,包括构造形式的选择、建筑节能措施和抗震设备的设置等。
一级分类C一级分类C适用于第Ⅳ、Ⅴ烈度区的建筑物。
这些建筑物需采取较高水平的抗震设计和设防,包括抗震设备、耐火构造、裂缝宽度的控制等。
一级分类D适用于国家重点工程、重要场所和特殊用途建筑。
这些建筑物需要最高级别的抗震设计和设防,包括超重荷载、阻尼装置和地震监测系统等。
一级分类E一级分类E适用于重要的抗震研究和试验设施。
这些建筑物需要更严格的抗震设计和设防,以保证其能够承受更大的地震烈度。
二级分类标准二级分类标准是按照建筑物类型、结构形式和性能要求划分的建筑物抗震设防要求。
根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011)和建筑物的不同特点,建筑物被划分为若干个二级分类。
以下是各个二级分类的详细介绍:二级分类Ⅰ适用于多层、高层、超高层住宅建筑。
这些建筑物的抗震设防要求包括抗震设备、结构刚度、金属结构和混凝土结构等。
二级分类Ⅱ二级分类Ⅱ适用于工业厂房、仓库和综合楼等建筑。
这些建筑物的抗震设防要求包括刚性连接、防火设计、抗震设备和结构形式等。
二级分类Ⅲ二级分类Ⅲ适用于桥梁、隧道和塔楼等特殊建筑。
这些建筑物的抗震设防要求包括钢筋混凝土结构、防滑设施、吊车和桥梁计算等。
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建筑工程多层或高层结构抗震设计
摘要:运用现代科学技术手段来减轻和防止地震灾害,对建筑结构进行抗震设计是一种积极有效的方法。
所以,以下是笔者对当前建筑结构抗震设计的几点看法探讨。
关键词:建筑工程,结构,抗震设计
Abstract: using the modern science and technology to reduce and prevent earthquake disaster, the structure aseismatic design is a kind of effective method. So here is the author of the current structural seismic design Suggestions to explore.
Keywords: construction project, the structure, the seismic design
建筑物本身又是一个庞大复杂的系统,在遭受地震作用后其破坏机理和破坏过程十分复杂。
且在结构分析方面,由于未能充分考虑结构的空间作用、非弹性性质、材料时效、阻尼变化等多种因素,也存在着不确定性。
因此,建筑结构抗震设计就显得尤为重要。
1.有关抗震设计的若干概念
为了保证结构的抗震安全,根据具体情况,结构单元之间应遵守牢固连接或有效分离的方法。
高层建筑的结构单元宜采取加强连接的方法。
尽可能设置多道抗震防线,强烈地震之后往往伴随多次余震,如只有一道防线,在首次破坏后在遭受余震,结构将会因损伤积累而导致倒塌。
适当处理结构构件的强弱关系,使其在强震作用下形成多道防线,并考虑某一防线被突破后,引起内力重分布的影响,是提高结构抗震性能,避免大震倒塌的有效措施。
合理布置抗侧力构件,减少地震作用下的扭转效应。
结构刚度、承载力沿房屋高度宜均匀、连续分布、避免造成结构的软弱或薄弱部位。
结构构件应具有必要的承载力、刚度、稳定性、延性及耗能等方面的性能。
主要耗能构件应有较高的延性和适当的刚度,承受竖向荷载的主要构件不宜作为主要耗能构件。
合理控制结构的非弹性(塑性铰区),掌握结构的屈服过程,实现合理的屈服机制。
框架抗震设计应遵守“强柱、弱梁、结点更强”的原则,当构件屈服、刚度退化时,结点应能保持承载力和刚度不变。
采取有效措施,防止钢筋滑移、混凝土过早的剪切破坏和压碎等脆性破坏。
考虑上部结构嵌固于基础结构或地下室结构之上时,基础结构或地下室机构应保持弹性工作。
高层建筑的地基主要受力范围内存在较厚的软弱黏性土层时,不宜采用天然地基。
采用天然地基的高层建筑应考虑地震作用下地基变形对上部结构的影响。
为了充分发挥各构件的抗震能力,确保结构的整体性,在设计的过程中应遵循以下原则:①结构应具有连续性。
结构的连续性是使结构在地震作用时能够保持整体的重要手段之一。
②保证构件间的可靠连接。
提高建筑物的抗震性能,保证各个构件充分发挥承载力,关键的是加强构件间的连接,使之能满足传递地震力时的强度要求和适应地震时大变形的延性要求。
③增强房屋的竖向刚度。
在设
计时,应使结构沿纵、横2个方向具有足够的整体竖向刚度,并使房屋基础具有较强的整体性,以抵抗地震时可能发生的地基不均匀沉降及地面裂隙穿过房屋时所造成的危害。
2.抗震设计一般规定
2.1多层和高层现浇钢筋混凝土房屋的结构类型和适用的最大高度应符合要求。
平面和竖向均不规则的结构或建造于Ⅳ类场地的结构,适用的最大高度应适当降低。
合相应的计算和构造措施要求。
2.2钢筋混凝土房屋应根据烈度、结构类型和房屋高度采用不同的抗震等级,并应符合相应的计算措施要求。
2.3钢筋混凝土房屋抗震等级的确定,尚应符合下列要求:框架一抗震墙结构,在基本振型地震作用下,若框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%,其框架部分的抗震等级应按框架结构确定,最大适用高度可比框架结构适当增加:裙房与主楼相连,除应按裙房本身确定外,不应低于主楼的抗震等级;主楼结构在裙房顶层及相邻上下各一层应适当加强抗震构造措施。
裙房与主楼分离时,应按裙房本身确定抗震等级;当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时,地下一层的抗震等级应与上部结构相同,地下一层以下的抗震等级可根据具体情况采用三级或更低等级。
地下室中无上部结构的部分,可根据具体情况采用三级或更低等级;抗震设防类别为甲、乙、丁类的建筑应结合有关抗震设防标准的规定和确定抗震等级;其中,8度乙类建筑高度超过规定的范围时应经专门研究采取比一级更有效的抗震措施。
2.4高层钢筋混凝土房屋宜避免采用规定的不规则建筑结构方案,不设防震缝。
3. 建筑防震设计方法
建筑抗震的概念设计指在进行建筑结构抗震设计时,应着眼于建筑物结构的总体地震的震动反应,按照建筑结构的破坏机制和破坏过程,灵活应用建筑抗震的设计准则,全面而合理地解决建筑结构设计中出现的基本问题。
钢结构建筑有许多优良的特性。
有很好的抗震、抗风性能。
钢结构整体刚性好、强度高、重量轻、变形能力强,建筑物自重仅为砖混结构的1/5,抗震性能却是砖混结构的2倍以上,并有很强的抗风性能,有效的保护人民生命和财产安全。
建筑钢结构都是由多层水平的楼盖和竖向的柱、墙等组成。
楼盖主要承受竖向荷载,而建筑竖向的柱、墙等构件因为建筑高度的变化,其组成方式和受力变形.特性结构体系也有明显的变化。
框架、剪力墙及筒体是结构中抵抗竖向及水平荷载的基本单元,由它们及其变体组成了各种结构体系,如框架结构体系、框架一支撑结构体系、框架-剪力墙体系、框架一简体结构体系、交错析架结构体系等。
建筑设计应设置多道抗震设防体系。
由于地震的震动往往会持续一定时间,而且震动是往复的。
根据对地震的大量研究可以看出,建筑物的倒塌通常是由于地震的持续往复作用,使建筑物的结构造到破坏,从而丧失了对建筑物重力荷载的承载能力。
所以,建筑抗震规范提出“强柱弱梁、强剪弱弯”的抗震设计思想。
建筑柱桩是建筑主要承受重力荷载的构件,通过科学、合理处理柱与梁之间的强弱关系,使建筑框架梁在地震中先于柱子屈服,出现了塑性铰,从而耗散一定的地震能量,柱桩在建筑抗震中退居到第二道抗震设防体系。
剪切破坏属于力学的脆性破坏,而弯曲破坏是材料力学中的延性破坏,破坏后出现塑性铰,建筑结构还能够继续承载。
“强剪弱弯”的设计思想则使剪切破坏退居到第二道抗震设防体系。
建筑抗震设计要具备合理的刚度和承载力分布以及与之匹配的延性。
结构构件必须具备足够大的承载能力和刚度(刚度包括抗侧刚度和抗扭刚度),结构构件的承载能力和刚度是相关的,一般来说,建筑刚度越大,其承载能力也越大。
增大建筑结构构件的承载力,可以推迟地震时构件的屈服能力,减轻地震对构件的屈服程度,降低对构件延性的要求,但这提高了建筑工程造价。
要实现经济合理的建筑抗震结构体系,使建筑物在遭受大地震侵袭时,仍具有很强的抗倒塌能力,最理想的是建筑物部分结构构件破坏,通过延性耗散地震能量,避免建筑物的倒塌。
建筑延性系数设计方法。
该方法的实质是通过建立建筑构件的位移延性系数或建筑截面曲率延性系数与塑性铰区混凝土极限压应变的关系,由结构约束箍筋来保证核心混凝土能够满足所要求的极限压应变,从而使建筑构件具有所需要的延性系数。
建筑延性包括建筑结构延性、构件延性和截面延性三个方面。
结构延性可以用顶点位移延性和层间位移延性来表达;构件位移延性与塑性铰区长度和截面延性等有关;截面延性与建筑物的几何形状、混性土强度、轴压比、纵筋含钢率、含箍特征值等因素有关。
采用能力谱方法进行建筑抗震设计。
该方法是通过地震反应谱曲线和建筑结构能力谱曲线的叠加来评估建筑结构在给定地震作用下的反应特性。
反应谱是指单自由度体系在给定地震输入下的加速度谱;能力谱是指通过对建筑结构进行静力推的分析,转换得到等效单自由度体系的加速度和位移之间的关系曲线。
能力谱方法由Freeman等提出,经过不断的完善和革新。
《日本建筑标准法》和美国ATC-40都采用能力谱法作为基于性能,位移抗震设计方法。
Chopra提出了将能力谱方法和结构损伤指数评定相结合的屈服位移能力谱的地震损伤分析方法,增加并强化了能力谱法的实用性。
因此,能力谱法的实质是采用的基于承载力的设计方法加位移、变形的能力校核,并依据能量的设计方法。
对抗震设计的研究表明地震动瞬时能量在大多数情况下对结构最大位移反应具有决定性作用。
但要建立基于能量的有效建筑抗震设计框架还需更深入的研究。
4.结束语
随着建筑结构抗震相关理论研究的不断发展,结构抗震设计思路也经历了一系列的变化。
最初,在未考虑结构弹性动力特征,也无详细的地震作用记录
统计资料的条件下,经验性的取一个地震水平作用用于结构设计。
结构抗震设计思路经历了从弹性到非线性,从基于经验到基于非线性理论,从单纯保证结构承载能力的“抗”到允许结构屈服,并赋予结构一定的非弹性变形性能力的“耗”的一系列转变
参考文献
[1]王强.建筑物的结构设计[M].上海:上海科学技术出版社,2006.
[2]中国建筑科学研究院.混凝土实用手册[M].北京:中国建工出版社.2001。