混凝土结构房屋抗震设计

第五章混凝土结构房屋抗震设计

学习目的：

1、了解钢筋混凝土的震害；

2、掌握结构抗震等级；

3、掌握各种钢筋混凝土结构的结构布置、屈服机制、基础结构；

4、掌握内力和变形计算；

5、掌握节点设计要点；

6、了解构造要求。

第一节震害及分析

1、共振效应引起的震害；

2、结构平面或竖向布置不当引起的震害；

3、框架柱、梁和节点的震害；

4、框架填充墙的震害；

5、抗震墙的震害。

第二节抗震设计的一般要求

一、抗震等级

抗震等级是确定结构内力计算调整和抗震措施的标准，可根据设防烈度、房屋高度、建筑类别、结构类型、构件在结构中的重要程度来确定。

抗震等级共分4级，体现不同的抗震要求，其中一、二、三、四级逐渐降低。表5-1是丙类建筑的抗震等级。抗震设防类别为甲、乙、丁三类见第一章和表5-1。

二、结构选型和布置

1、合理地选择结构体系

（1）结构类型

★框架结构：属柔性结构，k较小，∆和δ都较大，且δ自上而下逐渐增大，使得刚性较大的非结构破坏。使用≤12层、≤40m。

★抗震墙结构：整体性好，刚度大，20～30层，平面布置不灵活。

★ 框架—抗震墙结构：在上述两者之间。 （2）周期

使1T 错开地震动卓越周期，一般房屋的1T 应比地震卓越周期大1.5～4倍，避免共振，保持地震动的频率分散度。自振周期过短，刚度过大，导致地震作用增大，增加结构自重及造价；若自振周期1T 过长，结构过柔，则变形过大，1T 与层数成 正比，并与结构体系有关。

2、应双向布置受力结构，且梁、柱中线之间的偏心距不大于柱宽的4

1

，避免偏心对节点核心和柱产生扭转。

3、框架结构中填充墙布置宜对称均匀。

4、抗震墙之间无大洞口的楼盖、屋盖的长宽比不宜超过表5-2规定，否则考虑楼盖平面内变形。

5、抗震墙结构中的抗震墙设置，应符合下列要求：

① 墙结合洞口设连梁，墙高宽比≥2，每一墙肢的宽度≤8m ； ② 洞口上下对齐；

③ 不落地的抗震墙，对有框支层时，框支层的刚度≥50%相邻上层刚度。 6、框架—抗震墙结构，抗震墙的榀数不要太少，每榀刚度不要过大。 7、加榀楼盖的整体性。 三、屈服机制

总体机制、楼层机制、混合机制 四、基础结构

第三节 框架内力和位移计算

一、水平地震作用的计算

用底部剪力法计算总水平地震荷载EK F

用T T u T ψ=7.11，T ψ：周期折减系数，砖砌取0.6～0.7，外挂取0.8

T u ：结构顶点假想位移，按柱∑i D 的弹性方法计算结构顶点位移。

n n

j j i F F V ∆+=∑=1

二、水平地震作用下框架内力的计算

用D 值法计算 三、竖向荷载内力计算

用分层法计算，并将梁端8.0=β折减，高层时，跨中×1.2系数。 四、内力组合

框架抗震设计，两种基本组合：

1、地震作用效应与重力荷载代表值效应的组合

EH GE S S S 3.12.1+=

2、竖向荷载效应，包括全部恒载和活荷载的组合 无地震作用：

活荷载控制组合：Q G S S S 4.12.1+=

恒载控制组合：Q C G S S S ψ+=4.135.1，楼盖是均布荷载7.0=ψC 五、位移计算

1、多遇地震层间弹性位移的计算

[]h u e e θ≤∆，[]500

1=

e θ ∑==

∆n

j j

j

e D

V u 1

2、罕遇地震作用下层间弹塑性位移计算 ① 结构薄弱层的确定

结构均匀，当1T 在0.8～1.0s 时，在底层，结构不均匀，在受剪较弱的楼层，可取2～3层，

ei

ji yi V V =

ξ

yi V ：第i 层楼层受剪承载力

ei V ：罕遇地震时的弹性剪力

1≥y ξ，处于弹性状态，1≤y ξ进入屈服，m in y ξ即为结构薄弱层。

② 楼盖屈服承载力计算 为了计算yi ξ，需求ji V a 、梁：)(0s yk s bu a h f A M '-=

柱：当轴压比＜0.8或5.0/≤c c cuk G h b F N 时，

)1(5.0)(0ck

c c hc s yk s cu f h b N

N a h f A M -

+'-=

b 、

c M ~

强梁弱柱：)

(11cu cui lcu ci M M ++=

强柱弱梁：

111

~++

++=∑i i

i bu l

ci

K K K M M l

cni M 1+ 1

1~++=i i l

cni l ci K K M M u

cui M

c 、ni

l

cij

u cij yij H M M V ~~+=

d 、∑==n

j yij yj V V 1

第四节 框架柱抗震设计

设计原则：

（1）强柱弱梁； （2）强剪弱弯； （3）柱不发生剪切破坏； （4）柱的轴压比不易过大：c

c c N f h b N

=

μ，破坏范围，最好是大偏心，

b c

c c h b f N

ξ3.1=，表5-3规定三级抗震框架柱的轴压比是0.9 （5）加强柱端约束 a 、破坏范围：1.0～1.5c h b 、加密箍筋的作用： ① 承担柱剪力；

② 约束混凝土，提高混凝土抗压强度； ③ 防止纵筋压屈。 柱加密区的体积：

yV c V V f f /λρ=

三、四级不应小于0.4%，表5-4计算V ρ的最小配箍特征值 表5-5柱加密区长度和最大间距、最小直径

（6）纵向钢筋的配置 1、每一侧不少于0.2%； 2、总配筋率最小值：表5-6 三级抗震0.7%，角柱0.9%； 3、%5≤C ρ

例：148p 例5-1，框架柱的二级抗震设计

第五节 框架梁的抗震设计

梁的设计要求：

（1）梁形成塑性铰后仍有足够的受剪承载力；

（2）梁纵筋屈服后，塑性铰区段应有较好的延性和耗能能力； （3）妥善地解决梁纵向筋锚固问题。 一、框架梁受剪承载力验算

n

l G b

′

M b b

M

r

V

b

V b