抗震第六章

四、抗震墙的震害
抗震墙结构具有较好抗震性能，其震害一般较轻。 典型的破坏有以下的类型： 1.墙底部破坏：表现为受压区混凝土的大片压碎剥落 ，钢筋压屈。 2.墙体破坏：墙体中部产生斜裂缝，发生剪切破坏。 3.连梁的剪切破坏：在强震作用下，抗震墙的震害主 要表现在墙肢之间连梁的剪切破坏。主要是由于连梁跨 度小，高度大形成深梁，在反复荷载作用下形成X型剪切 裂缝，为剪切型脆性破坏，尤其是在房屋1/3高度处的连 梁破坏更为明显。
抗震墙
框架-抗震墙 钢筋混凝土框架结构房屋
一、场地及地基失效引起的震害 地震中由于地面破坏如地面裂缝、错动、塌陷、 喷水冒砂等，易造成建筑物严重下沉而毁坏。 当房屋的自振周期与场地地基土的卓越周期相近 时，可能发生共振而加重震害。
二、结构布置不合理产生的震害 （一）扭转破坏：结构的平面布置不对称引起 1.结构平面形状不对称，如T形、L形平面。 2.结构刚度分布不均匀，如楼梯间或抗震墙布置不对称。 这样容易造成结构的刚度中心和质量中心不重合，使结构 在地震时产生扭转变形和局部应力集中，发生严重震害。 （二）薄弱层破坏：地震作用下，结构抗侧移刚度沿竖向分 布突然变化，在刚度突变处形成地震中的薄弱部位，产生较 大的塑性变形和应力集中，从而产生严重震害。 （三）房屋建筑倒塌殃及临近建筑 （四）防震缝处碰撞：防震缝如果宽度不够，其两侧的结构 单元在地震时就会相互碰撞而产生震害。
三、框架结构的震害 （一）框架柱 主要由于强度和延性不足引起。一般规律是：梁轻柱重 ，柱顶重于柱底，尤其是角柱和边柱更易发生破坏。 1.柱顶 一般柱端弯剪破坏；柱身剪切破坏。柱顶出现斜裂缝或 交叉裂缝，裂缝宽度较大，难以恢复，箍筋屈服崩断。属 于脆性破坏。
柱顶剪切破坏
2.柱身：柱出现交叉或S形裂缝，箍筋屈服。 3.柱底：由于箍筋较柱顶密，震害相对柱顶较轻。
第六章 钢筋混凝土房屋的抗震设计
6.1 钢筋混凝土结构房屋的震害及其分析 6.2 钢筋混凝土房屋抗震设计的一般规定 6.3 钢筋混凝土框架结构的抗震计算与抗震构造措施 6.4 钢筋混凝土抗震墙结构的抗震计算与抗震构造措施 6.5 钢筋混凝土框架—抗震墙结构的抗震计算与抗震构 造措施
第一节 钢筋混凝土结构房屋的震害及其分析
常见框架柱网 (a)方格式柱网； ( b)内廊式柱网 地震区的框架结构，应设计成延性框架，遵守“强柱 弱梁”、“强剪弱弯”、强节点、强锚固等设计原则。
框架一抗震墙结构平面布置示意
抗震墙结构平面布置示意
抗震墙的墙段与墙肢
高度、刚度相差较大
层高不同
四、结构选型和结构布置 根据建筑结构类型的抗震性能优劣依次是：钢结构、 型钢混凝土结构、混凝土－钢混合结构、现浇混凝土结 构、预应力混凝土结构、装配式钢筋混凝土结构、配筋 砌体结构、砌体结构等。 砌体结构在地震区一般适宜于 6 层及 6 层以下的 居住建筑。框架结构在地震区一般用于 10 层左右体型 较简单和刚度较均匀的建筑物。 加设构造柱和圈梁，是提高砌体结构房屋抗震能力 的有效途径。
Olive-View医院主楼剖面与纵向侧移
注意： 对框托墙结构应采取补强措施。 9 度时，不宜采用“框托墙”体系，宜将所有抗震 墙直落基础。 同一楼层的框架柱，应该具有大致相同的刚度、 强度和延性，否则，地震时很容易因受力大小悬 殊而被各个击破。 纯框架结构的高层建筑中，如果将楼梯踏步斜梁 和平台梁直接与框架柱相连，就会使该柱变成短 柱，地震时容易发生剪切破坏，应避免。
（一）结构平面布置：宜简单、规则、对称，使刚度中心 和质量中心接近，减少扭转效应 结构偏心带来的危害
马那瓜中央银行与美洲银行结构平面 (a)有较大偏心，震害严重；(b)对称，震害轻。
（二）结构竖向布置 结构竖向体型力求规则、均匀，抗侧力构件宜上 下连续贯通。 （1）侧向刚度沿侧向变化均匀，杆件截面由下层至 上层逐渐减小；当下层的侧向刚度小于上层时，不宜 小于其相邻上层的70%或其上面相邻三层侧向刚度平 均值的80%。 （2）尽可能避免薄弱层。楼层层间抗侧力结构的受 剪承载力不宜小于上一层受剪承载力的80%。 （3）避免过大的外挑和内收。
4.短柱：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。
5.角柱：由于双向受弯、受剪,加上扭转作用， 柱身错动，钢筋由柱内拨出，震害比内柱重。
框架柱破坏的原因：
抗弯和抗剪承载力不足； 箍筋太稀，对混凝土约束很差； 在压、弯、剪作用下，柱的截面承载力达到极限。
（二）框架梁
（三）结构布置的一般要求 1.对楼盖的要求 优先采用现浇结构。 2.对框架结构的要求 一般设计为双向抗侧力体系，主体结构的两个方向 都不应采用铰接。高层建筑不宜采用单跨框架。必须 全部采用框架承重。 3.对抗震墙结构的要求 抗震墙应沿结构平面各主轴方向布置，形成双向或 多向抗侧力体系。同一方向的抗震墙宜拉通对直。抗 震墙沿竖向应连续，不宜中断。 4.对框架—抗震墙的要求
表6-3 现浇钢筋混凝土房屋的抗震等级
结 构 类 型
高度（m) 框架 结构 框架 -抗 震墙 结构 框架 剧场,体育馆等大跨度公共建筑 高度（m) 框架 抗震墙 四
≤30
烈
6
>30
度
7 8
>30 ≤30 >30
9
≤25
≤30
四ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
≤60
三 三
>60
三
≤ 60
二 二
>60
二
≤60
一 一
>60
一 一
≤50
第二节钢筋混凝土结构房屋抗震 设计的一般规定
一、结构体系的选择及最大适用高度 常用的结构体系：框架结构、抗震墙结构、框 架—抗震墙结构等。 选择结构体系在震区应综合考虑如下条件： 1、现浇混凝土房屋适用的最大高度（表6-1） 2、房屋高宽比限值（表6-2） 3、建筑物刚度与场地条件有关 4、基础形式及埋置深度 5、技术经济指标等
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。 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，在工民建中应用广泛。 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。 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。常用于超高层建筑。 框架-抗震墙结构：在框架房屋中增加抗震墙构成。 框架－筒体体系：在框架房屋中增加筒体构成。
三 三
三
二 二
二 一
一 一
一 一
三、防震缝的布置 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。 （2）框架-抗震墙结构房屋的防震缝宽度可采用框架规 定数值的70%，且不宜小于70mm。 （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。
震害多在梁端，为剪切破坏。纵向梁的震害重于 横向梁。在地震作用下，梁端纵向钢筋屈服，出现 上下贯通的垂直裂缝和交叉斜裂缝。 框架梁剪切破坏的主要原因： 梁端屈服后产生的剪力较大；而其箍筋较稀；反 复荷载作用下混凝土抗剪强度降低。
（三）框架节点破坏
节点核心区剪切破坏：产生对角方向的斜裂缝或交叉 斜裂缝，混凝土剪碎剥落；箍筋很少或没箍筋时，柱纵向 钢筋压曲外鼓。 梁筋锚固破坏：梁纵向钢筋锚固长度不足，从节点内 拔出，将混凝土拉裂。 节点连接破坏：装配式框架构件连接处容易发生坡口 焊接钢筋拉断。预制构件接缝处后浇混凝土开裂或散落。 节点破坏的主要原因： 节点的受剪承载力不足；箍筋太少；梁筋锚固长度不 够；施工质量差。
五、填充墙的震害
砌体填充墙刚度大 而承载力低，易产生斜 裂缝。填充墙震害一般 是上轻下重，空心砌体 墙重于实心砌体墙，砌 块墙重于砖墙。 框架-剪力墙结构上 部破坏较严重，框架结 构下部震害严重。
填充墙破坏的主要原因：墙体受剪承载力低，变 形能力小，墙体与框架缺乏有效的拉结，在往复变形 时墙体易发生剪切破坏和散落。
表6-1现浇钢筋混凝土房屋适用的最大高度（m)
设防烈度 6 框架结构 框架-抗震墙结构 抗震墙 60 130 140 7 55 120 120 8 45 100 100 9 25 50 60
结构类型
注意：不带地下室的房屋高度指室外地面到檐口的 高度（不考虑局部突出屋顶部分）。
表6-2 房屋的高宽比限值
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。 框架-抗震墙 t
框架 h
防撞墙 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。 防撞墙每一侧的数量不应少于两道。宜分别对称布置，墙肢 的长度可不大于一个柱距。 内力应按考虑和不考虑抗撞墙两种情况进行分析，按不利情 况取值。抗撞墙的端柱和框架边柱箍筋应沿房屋全高加密。
当建筑层数很多时，要求具有较大的抗扭刚度。如下图 (a)、 ( b)所示的抗震墙沿房屋周边布置的方案，就优于图 (c)， ( d) 所示在房屋内部布置的方案。此外，前者比后者还具有 较大的抗倾覆能力。
多层砌体房屋，优先采用横墙承重的结构布置方案，其次采 用纵横墙混合承重的结构布置方案。
1971年美国圣费南多地震，Olive-View医院位于９度区。它 是柔弱底层建筑的典型震例。 框支剪力墙或底部框架结构：底部或底部两三层为框架结 构，上部为全墙体系或框架-剪力墙体系
设防烈度 6、7度 框架结构 框架-抗震墙结构 抗震墙 4 5 6 8度 3 4 5 9度 2 3 4
结构类型
二、抗震等级 地震作用下，钢筋混凝土结构的地震反应有下列 特点： 1、地震作用越大，房屋的抗震要求越高； 2、结构的抗震能力主要取决于主要抗侧力构件的 性能； 3、房屋越高，地震反应越大，抗震要求越高。 抗震等级是确定房屋抗震措施的标准。钢筋混凝 土房屋的抗震措施包括内力调整和抗震构造措施。 丙类建筑的抗震等级按表6-3确定。