桥梁抗震设计精品PPT课件

多高层建筑钢筋混凝土结构抗震设计
§5.1 多高层钢筋混凝土结构的震害及其分析
§5.1.1 结构布置不合理而产生的震害
➢ 历次地震经验表明，通过合理抗震设计，钢筋混凝
土多层框架及框架——抗震墙结构房屋具有较好的 抗震性能，应用十分广泛。
➢ 虽然框架结构本身的抗震性能较好，能承受较大的
变形，但是，侧向位移大了容易引起非结构构件(如 填充墙、装修等)破坏，有时甚至造成主体结构破坏， 这些破坏会造成很大经济损失，也会威胁人身安全。
§5.1.2 框架结构的震害 (5)短柱 当框架房屋中有错层、夹层或有半高的填充墙， 或不适当地设置某些拉梁时，容易形成短柱。即：
Hn/hc 4
Hn为柱净高，hc为柱截面长边尺寸即高度。
短柱的刚度大，所受的地震剪力大，易发生 剪切破坏，形成交叉裂缝，严重时产生脆性错断。 (如图示)
§5.1.2 框架结构的震害
➢ 所以，如果在地震区建造较高的框架结构，必须选
择既减轻重量，又能经受较大变形的隔墙材料和构 造做法。否则，就要严格控制框架结构建造高度。
§5.1.1 结构布置不合理而产生的震害
1、扭转破坏
如果建筑物的平面布置不当而造成刚度 中心和质量中心有较大的不重合，或者结构 刚度有过大的突变，则极易使结构在地震时 由于过大的扭转或变形集中而产生严重破坏。
2、框架梁 通常在梁的两端节点附近产生周圈的竖
向裂缝和斜裂缝。
这是由于水平地震的反复作用，在梁端 产生较大的变号弯矩，当超过混凝土抗拉强 度时，便产生周圈裂缝，严重时梁端纵向钢 筋屈服，截面曲率剧增，出现塑性铰。
若箍筋数量不足、间距过大或弯起钢筋 不多，由于无法承担强烈地震作用引起的附 加剪力，梁端将出现斜向裂缝或混凝土剪压 破坏。（如图示）
(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 屈外凸呈灯笼状，上部梁、板倾斜。主要原因是节 点处柱端处于变号弯矩、剪力和轴力复合作用之下， 且三者均比较大，柱的箍筋配置不足或锚固不好， 致使箍筋失效，混凝土开裂、剥落，同时纵筋压曲。 （图示）
§5.1.2 框架结构的震害
元在地震时就会相互碰撞产生震害。
§5.1.2 框架结构的震害
➢ 国内外大量震害调查表明，未经抗震设防的 框架结构，在6度～7度区主体结构基本完好， 填充墙有轻微裂缝；在8度～9度区主体结构 局部破坏，填充墙及屋顶突出部分严重开裂 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，震害则相应减轻。
2、薄弱层破坏
结构刚度沿高度方向的突变，使破坏集 中在刚度薄弱的楼层，变形集中在薄弱层。 如果薄弱层在底层，地震时容易倒塌。（如 图示）
§5.1.1 结构布置不合理而产生的震害
3、应力集中 结构竖向布置产生很大的突变时，在突
变处由于应力集中会产生严重破坏。（如图 示）
4、防震缝处碰撞 防震缝如果宽度不够，其两侧的结构单
➢震害调查还表明，下刚上柔的框架结构(下部 填充墙较多)，上部震害较重；上刚下柔的框 架结构(上部有填充墙)，下部柱顶及柱底震 害较重。
§5.1.2 框架结构的震害
一、框架梁、柱的震害 框架梁、柱的震害主要反映在梁柱节点处。一般
情况是：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。具体震害 如下： 1、框架柱
§5.1.2 框架结构的震害
二、填充墙和抗震墙的震害
2、抗震墙的破坏形式有：
(1)墙的底部发生破坏，表现为受压区混 凝土的大片压碎剥落，钢筋压屈。
(2)墙体发生剪切破坏。 (3)抗震墙墙肢之间的连梁产生剪切破坏。
(2)柱底：常见的震害是在离地面或楼面100mm～ 400mm处有周圈水平裂缝。柱底受力状态虽与柱顶 相似，但由于其箍筋一般较密(处在柱的纵筋搭接 接头加密箍筋段)，故震害较轻。（如图示）
(3)柱身：当地震剪力较大而柱抗剪强度不足时， 柱身可能出现斜裂缝。（如图示）
(4)角柱：在地震作用下房屋不可避免地要发生 扭转，角柱所受的附加扭转剪力最大，同时角柱又 受有双向弯矩作用，而其所受的横梁约束又比其它 柱小，所以震害重于内柱。（如图示）
§5.1.2 框架结构的震害
二、填充墙和抗震墙的震害
1、在水平地震作用下，填充墙与框架是共同 工作的，一方面墙体受到框架的约束，另一 方面框架受到填充墙的支撑。
由于填充墙框架侧向刚度大，故受到的 地震作用较大，而砖填充墙的抗剪强度又较 低，变形能力小，所以填充墙的震害重于框 架，其破坏较早也较严重。填充墙在地震发 生时就可能出现斜裂缝，在随后的反复地震 作用下，将在墙面形成交叉裂缝，端墙、窗 间墙及门窗洞口边角部位的破坏更为严重。

§5.1.2 框架结构的震害
二、填充墙和抗震墙的震害
烈度在9度以上时，填充墙大部分倒塌， 空心砖填充墙尤为严重。由于框架变形一般 属于剪切型，下部层间位移较大，故填充墙 的震害呈现“下重上轻”的现象。
填充墙的破坏程度，一方面与地震烈度 有关，另一方面也与设计或构造是否合理有 关。例如，填充墙没有钢筋与框架拉结，或 拉结不能满足强地震时的要求；墙体施工质 量差，砂浆强度等级过低，灰缝不饱满；墙 上的门窗孔洞过大或开孔过多等，都将加重 填充墙的震害。（如图示）
§5.1.2 框架结构的震害
3、梁柱节点
当节点区剪压比(核芯区平均剪应力 与混凝土轴心抗压强度设计值之比)较大 时，箍筋可能并未达到屈服，而是混凝土 被剪压酥碎成块而发生破坏。
由于构造措施不当或因图施工方便， 致使节点区的箍筋过稀而产生脆性破坏， 或由于交于节点核芯区的钢筋过密而影响 混凝土浇筑质量引起剪切破坏。(如图示)
§5.1.2 框架结构的震害
3、梁柱节点
在反复地震作用下，节点的破坏机理十 分复杂，节点主要承受剪力和压力，由节点 两侧梁端的反号弯矩引起节点核芯区(指梁、 柱交汇的部位)很大的剪力，使核芯区混凝土 处于剪压复合应力状态。节点核芯区在强震 作用下破坏的实例较多，主要表现为：
节点核芯区因抗剪强度不足而引起的剪 切破坏。破坏时，核芯区产生斜向对角的通 长裂缝，节点区内的箍筋屈服、外鼓甚至崩 断。