抗震设计原理第四章 钢筋混凝土框架与框架-抗震墙房屋

塑性铰在柱中出现，很容易形成几何可变体系而倒塌
4-5-1 框架梁截面设计
一、一般设计原则
1)梁的截面尺寸宜符合下列各项要求：截面宽度不 宜小于200mm；截面高宽比不宜大于4；净跨与截面高 度之比不宜小于4。％
采用梁宽大于柱宽的扁梁时，楼板应现浇，梁中线 宜与柱中线重合，扁梁应双向布置，且不宜用于一级 框架结构。扁梁的截面尺寸应符合下列要求，并应满 足现行有关规范对挠度和裂缝宽度的规定：％
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 足，锚固不好等。
这种破坏现象在高烈度区较为普遍 破坏不易修复。
2、柱底与柱顶相似，由于箍筋较柱顶密，震害相对柱顶较轻。
３．短柱震害：当柱高小于４倍柱截面高度（Ｈ／ｂ＜４）时形成短 柱。短柱刚度大，易产生剪切破坏。
４． 角柱震害： 由于双向受弯、受剪，加上扭转作用，震 害比内柱重。
其原因是在地震作用下，框架的层间位移较大，填充墙 企图阻止其侧移，因砖砌体的极限 变形很小，在往复水 平地震作用下，即产生裂缝，甚至倒塌。
三、地基和其他原因造成的震害 建筑物的自振周期与场地的卓越周期接近，引起建筑物
的类共振，通常导致建筑物破坏严重。
§4-3 抗震设计一般规定
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，在震区选择 结构体系应综合考虑如下条件： １、现浇混凝土房屋适用的最大高度 ２、房屋高宽比限值 ３、建筑物刚度与场地条件有关 ４、基础形式及埋置深度 如：天然地基时埋深不小于１／１２建筑物高度
二、框架梁的设计 １、框架梁抗剪承载力验算 １） 剪压比限值— — 梁最小截面尺寸要求 剪压比是截面上平均剪应力与混凝土轴心抗压 强面度上设承计受值名的义比剪值应，力以的大V小/ 。fcbh0 表示，用以说明截 梁塑性铰区的截面剪应力大小对梁的延性、耗 能及保持梁的刚度和承载力有明显影响。当剪压比 大于０．３０时，即使增加配箍，也容易发生斜压破坏。 为了保证梁截面不至于过小，使其不产生过高 的框主架压梁应，力其，截规面范尺规寸定与：剪对力于设跨计高值比应符ln合/ h下b >式2.的5 的要 求。
⑤尽可能做到技术先进，经济合理。
２、框架结构布置
适用范围： １０层以下住宅、办公及各类公共建筑与工业建筑。 ①宜双向设置承重框架 ②楼梯间、电梯间不宜设置在结构单元的两端及拐角
处。 ③框架结构沿高度不宜突变。
④遵守“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强节点、强锚固”等 原则进行延性框架的设计。
３、框架— 抗震墙结构布置 适用范围： １０～２０层的房屋。
框架-抗震墙
（２）框架－抗数值的５０％，且不宜小于
７０ｍｍ。
框架
（３）防震缝两侧结构类型不
同时，按不利体系考虑，
并按低的房屋高度计算
缝宽。
ｔ ｈ
２、抗撞墙
８、９度设防的钢筋混凝土框架房屋防震缝两侧的结构， 当结构高度、刚度或层高相差较大时，可在防震缝两侧房屋 的尽端设垂直于防震缝的抗撞墙。
图４．３ 框架— 抗震墙结构平面布置示意 1）抗震墙宜贯通房屋全高，且横向与纵向的抗震墙宜相连。 2）抗震墙宜设置在墙面不需要开大洞口的位置。
3）房屋较长时，刚度较大的纵向抗震墙不宜设置再房屋 的端开间
4）抗震墙洞口宜上下对齐；洞边距端柱不宜小于300mm
5）一、二级抗震墙的洞口连梁，跨高比不宜大于5，且 梁截面高度不宜小于400mm。
图4-1 框架房屋体系
§4-1 概述
框架-抗震墙房屋: 在框架房屋纵、横方向的适当位置， 在柱与柱之间设置几道钢筋混凝土墙体而成的图4-2 。 由于在这种结构中抗震墙平面内的侧向刚度比框架的侧 向刚度大得多，所以在水平地震作用下产生的剪力主要 有抗震墙来承受，小部分剪力由框架承受，而框架主要 承受重力荷载。由于其充分发挥了抗震墙和框架各自的 优点，因此在高层建筑中采用框架-抗震墙结构比框架结 构更经济合理。
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。
１、甲、乙、丁类建筑应按抗震设防标准中的抗震措施 所要求的设防烈度按上表确定抗震等级。
２、当框架－抗震墙结构有足够的抗震墙时，其框架部分 是次要抗侧力构件，可按框架－抗震墙结构中的框架确定抗震 等级。否则按框架结构确定等级。区分标准是看框架部分承 受的地震倾覆力矩是否大于结构总地震倾覆力矩的５０％。
§4-5 框架梁、柱与节点的抗震设计
框架结构抗震设计的正确指导思想 １）要控制梁、珠的相对强度，使塑性铰首先在梁中出现，
尽量避免或减少在柱中出现（图４．８）。— — 强柱弱梁 ２）对于梁、柱构件而言，要保证出现塑性铰，而不过早
地发生剪切破坏，这就要求构件的抗剪承载力大于塑 性铰的抗弯承载力；— — 强剪弱弯 ３）为了保证延性结构的要求，在梁的塑性铰充分发挥作 用前，框架节点、钢筋的锚固不应过早地破坏； — — 强节点强锚固
≤25 一
剧场,体育馆等大跨度公共建筑
三
二
一
一
框架-抗
高度（m）
≤6 0
>60
≤6 0
>60 ≤60 >60
≤50
震墙结
框架
四三三 二 二 一
一
构
抗震墙
三
二
一
一
抗震墙 结构
高度（m） 抗震墙
≤8 0
>80
≤6 0
四三三
>80 ≤80 >80 二 二一
≤60 一
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；
图4-2 框架-抗震墙房屋体系
§4-2 震害及其分析
一、框架梁、柱的震害
主要反映在梁柱节点处：
柱的震害重于梁； 柱顶震害重于柱底； 角柱震害重于内柱； 短柱震害重于一般柱。
１．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，上 部梁、板倾斜。
第4章 钢筋混凝土框架与 框架-抗震墙房屋
第4章 钢筋混凝土框架与框架-抗震墙房屋
§４－１ 概述 §４－２ 震害及其分析 §４－３ 抗震设计一般规定 §４－４ 框架、抗震墙和框架－抗震墙结构水平地震作用的计算 §４－５ 框架梁、柱与节点的抗震设计及构造要求 §４－６ 抗震墙截面的设计
§4-1 概述
5.节点核心区
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。 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。
二、填充墙的震害
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。
FEK = α1Geq
Fi =
Gi Hi
n
FEK (1− δn )
∑GjH j
j =1
∆Fn = δn FEK
对于抗震墙结构，宜采用振型分解反应谱法计算
水平地震作用欧冠标准值。作为近似计算，也可 采用底部剪力法。
按上列计算水平地震作用，首先要确定结构 的基本周期。对于多层钢筋混凝土框架，由于它 的侧移容易计算，故一般采用能量法计算基本周 期；而对于高层钢筋混凝土框架、框架-抗震墙结 构和抗震墙结构，可采用顶点位移法计算结构基 本周期。此外，也可用经验公式计算，但由于该 法具有较大的局限性，所以，选用时应注意适用 范围。
４、抗震墙的结构布置
适用范围：
２０－３０层高层居住建筑
１）抗震墙的门窗洞口 宜上下对其、成列 布置，形成明确的 墙肢和连梁，要避 免使墙肢相差悬殊 的洞口设置。
２）抗震墙宜自下而上 连续布置，避免刚 度突变。
３）较长的抗震墙宜开设洞口，将其分成的、长度较 均匀的若干墙段，墙段之间宜采用约束弯矩较小的 弱连梁连接。每个独立墙段的总高度与其截面高度 之比不应小于２，墙肢截面高度不宜大于８ｍ。
四、防震缝与抗撞墙 １、防震缝
高层建筑宜选用合理的建筑结构方案，不设防震缝。
当建筑平面过长、结构单元的结构体系不同、高度和 刚度相差过大以及各结构单元的地基条件有较大差异时， 应考虑设防震缝。其最小宽度应符合下面要求：
（１）钢筋混凝土框架房屋的防震缝宽度，当高度不超过 １５ｍ时可采用７０ｍｍ，超过１５ｍ时，６、７、８、９度相应每增加 高度５ｍ、４ｍ、３ｍ、２ｍ，宜加宽２０ｍｍ。
天然桩基时埋深不小于１／１５建筑物高度 ５、应注意技术经济指标。
一、房屋的适用最大高度 《抗震规范》规定：乙、丙和丁类建筑的框架结构和
框架－抗震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。
现浇钢筋混凝土房屋适用的最大高度（m)
结构类型 6
烈度
7
8
9
框架
60
55
45
25
6）抗震墙之间无大洞口的楼、屋盖的长宽比宜满足下表 要求(超过时，应考虑楼盖平面内变形的影响。）
结构 现浇、叠合梁扳 装配式楼盖
抗震墙之间楼、屋盖的长宽比
6、7度
8度
≤4
≤3
≤3
≤ 2.5
9度
≤2
不宜采用
７）框架－抗震墙结构采用装配式楼、屋盖时，应采取措施保证楼、 屋盖的整体性，及其与抗震墙的可靠连接。采用配筋现浇层加强时， 面层厚度不宜小于５０ｍｍ。
框架承受的地震倾覆力矩可按下式计算：
nm
∑∑ Mc =
Vijhi
i=1 j =1
M c －－框架－抗震墙结构在基本振型地震作用下框架部分承受的地震倾
覆力矩；
n －－结构层数；
m －－框架ｉ层柱的根数；
Vij －－第ｉ层ｊ根框架柱的计算地震剪力； hi －－第ｉ层层高。