框架结构地震破坏形态
摇摆墙—框架结构抗震损伤机制控制及设计方法研究
摇摆墙—框架结构抗震损伤机制控制及设计方法研究一、概述随着社会的快速发展和城市化进程的推进，框架结构建筑因其良好的空间布局和建筑灵活性，已成为现代城市建筑的主流形式。
随之而来的地震安全问题也愈发凸显。
在地震发生时，框架结构的抗震性能直接影响到建筑的安全性和人员的生命安全。
研究框架结构的抗震损伤机制控制及设计方法，对于提高建筑抗震性能、保障人民生命财产安全具有重要意义。
《摇摆墙—框架结构抗震损伤机制控制及设计方法研究》一文，旨在深入探讨摇摆墙这一新型抗震技术在框架结构中的应用。
通过对比分析传统框架结构与带有摇摆墙的新型框架结构的抗震性能，揭示摇摆墙对框架结构抗震损伤机制的控制作用，并提出相应的设计方法。
文章首先回顾了国内外在框架结构抗震领域的研究现状和发展趋势，然后详细介绍了摇摆墙的基本原理、设计原则及施工要点，最后通过实际工程案例，验证了摇摆墙在提高框架结构抗震性能方面的有效性。
本文的研究不仅有助于深化对摇摆墙抗震技术的认识，还为框架结构的抗震设计提供了新的思路和方法。
对于推动建筑抗震技术的进步，提高我国建筑行业的整体抗震水平，具有重要的理论价值和实践意义。
1. 地震对建筑结构的影响与危害地震作为一种突发的自然灾害，以其巨大的破坏力和不可预测性，对建筑结构产生深远的影响和严重的危害。
地震波通过地壳传播到地表，引发建筑物的振动，这种振动如果超出建筑物的承载能力，就会导致其结构破坏，甚至整体倒塌。
地震对建筑结构的影响主要体现在以下几个方面。
地震会导致建筑结构的整体稳定性丧失。
当强烈的地震波冲击建筑物时，其结构会产生大幅度的晃动，这种晃动会破坏结构的稳定性，使其无法承受自身的重量和外部荷载，导致建筑物坍塌。
地震还会引起建筑结构的变形和裂缝。
在地震的反复作用下，建筑物的各个部分会产生相对位移，导致结构变形，同时在应力集中的地方产生裂缝。
这些变形和裂缝会严重影响建筑物的使用功能和安全性。
再者，地震会破坏建筑结构的连接节点。
框架结构的几种常见破坏形式
框架结构的几种常见破坏形式
框架结构是一种常见的建筑结构，如果框架结构遭受破坏，它将
无法提供足够的强度和稳定性，给人们的生命财产安全带来潜在威胁。
以下是几种常见的框架结构破坏形式：
1. 地震破坏：地震是导致框架结构破坏的主要因素之一。
地震能
够造成框架结构振动，产生强大的惯性力，导致结构配合不当、连接
部位断裂等，最终导致结构损坏或倒塌。
2. 火灾破坏：火灾也是框架结构破坏的原因之一。
火灾会燃烧框
架结构的构件和连接部位，严重或长时间的火灾还可能导致框架结构
抗力降低，最终造成结构破坏。
3. 水淹破坏：洪水、暴雨等自然灾害以及水道泄漏、排水管堵塞
等原因也会导致框架结构的破坏。
由于水的重量和冲击力，如果框架
结构没有足够的抗洪能力或防水措施不当，就可能遭受水淹破坏。
4. 腐蚀破坏：框架结构的构件通常使用金属材料，而金属材料易
受氧气、潮湿、酸碱等侵蚀，导致构件损坏。
例如，钢材的腐蚀会导
致钢结构强度和稳定性下降，未及时检修和维护可能导致框架结构破坏。
5. 车辆撞击破坏：公路、桥梁等道路上的车辆撞击框架结构也会
导致框架结构的破坏。
车辆的冲击力可能使框架结构的构件和连接部
位彻底断裂，严重影响结构稳定性和安全性。
因此，需要加强对框架结构的道路安全检查和维护。
地震框架节点的破坏形式和受力机理
地震框架节点的破坏形式和受力机理一、节点区破坏节点区破坏是地震中框架结构最主要的破坏形式之一。
节点区破坏主要是由于地震动引起的框架节点区的剪切力和弯矩作用导致的。
当地震烈度较高时，节点区可能发生剪切破坏，表现为梁、柱连接处出现裂缝、断裂或脱落。
此外，节点区也可能发生弯曲破坏，表现为框架节点区的钢筋混凝土发生弯曲变形，导致框架结构整体失稳。
二、梁柱连接破坏梁柱连接破坏是地震中框架结构的另一种主要破坏形式。
梁柱连接破坏主要是由于地震动引起的框架节点区的剪切力和弯矩作用导致的。
当地震烈度较高时，梁柱连接处可能发生相对位移，导致连接处出现裂缝、断裂或脱落。
此外，梁柱连接处的钢筋也可能发生断裂或拔出，进一步加剧了框架结构的破坏。
三、支撑系统破坏支撑系统破坏是地震中框架结构的另一种常见破坏形式。
支撑系统破坏主要是由于地震动引起的支撑系统的剪切力和弯矩作用导致的。
当地震烈度较高时，支撑系统可能发生弯曲变形，导致支撑系统的失稳。
此外，支撑系统也可能发生断裂或脱落，进一步加剧了框架结构的破坏。
四、基础部位破坏基础部位破坏是地震中框架结构的另一种常见破坏形式。
基础部位破坏主要是由于地震动引起的地基不均匀沉降导致的。
当地震烈度较高时，地基可能发生不均匀沉降，导致框架结构整体失稳。
此外，基础部位也可能发生断裂或脱落，进一步加剧了框架结构的破坏。
总的来说，地震框架节点的破坏形式和受力机理是复杂的，涉及到地震动、结构形式、材料性能等多个因素。
因此，在进行地震防护设计和施工时，需要综合考虑各种因素，采取有效的措施来提高框架结构的抗震性能。
现浇楼板对钢筋混凝土框架结构在地震作用下破坏形式的影响
ａ ｐ ａ ｅ ｔｃ ｌ ｍｎ ｅ ｄ， ｎ ｔ ａ ｆｂ ａ ｅ ｄ，ｉ ｎ ａ ｔ ｃｕ ｅ ．Ｔ ｉ ｄ ｄ ｎ ｔｃ ｉ ｃｄ ｔ “ ｔ ｎ ｏ ｕ — ａ ｐ ｅ ｒ ｄ ａ ｏ ｕ ｎ ｉ ｓ ｄ ｏ ｅ ｍ ｎ ｅ ｎ ｍａ ｙ ｆ ｍｅ ｓ ｒ ｕ ｒ ｔ ｒ ｓ ｈ ｓ ｉ ｏ ｏ ｎ ｉｅ ｗｉ ｈ ｓｒ ｇ ｃ ｌ ｍｎ ｗｅ ｋ ｏ ｂａ ｅ ｍ” ｓ ｉｍｉ ｅ ｉｎ ｃ ｔｒ ｎ ｔｗ ｓ ｂ ｌ ｖ ｄ ｔ ａ ｎ ｆ ｈ ｉ ｅ ｓ ｎ ｓ ｉ ｓ ｆ ｃ ｅ ｔ ｎ ｅ ｓａ ｄ ｎ ｈ ａ ｔ ｎ ｅ ｓ ｃ ｄ ｓ ｒ ｅ ｉ ．Ｉ ａ ｅｉ ｅ ｔｏ ｅ ｏ ｅ ｍａ ｎ ｒ ａ ｏ ｓｗａ ｎ ｕ ｆ ｉｎ ｌ ｕ ｄ ｒｔ ｎ ｉ ｇ ｔ ｅ ｃ ｓ— — ｇ ｉ ｏ ｅ ｈ ｔ ｉ ｙ ｉ
（． １ 北京交通大学 土木建筑 工程学院 ， 北京 １０ ４ ２ 河北大学 建 筑工程学院 ， ０ ０４；． 河北保定 ０ １０ ） ７ ０ ２
摘 要 ：“ ．２ 汶川地震造成一些钢筋混凝土框架结构损坏甚至倒塌。灾后调查发现， ５１” 框架结构震害特点之一
是柱端而非梁端 出现 塑性 铰的“ 强梁弱柱 ” 破坏形式 ， 这与结 构抗震设计 概念 中的“ 强柱弱梁” 不符 。国内外研 究表 明现
汶川地震钢筋混凝土框架结构震害及对策
工程抗震与加固改造２００９年１０月度。
由此可见，部分地区的实际地震烈度已达到本地区设防水准的罕遇地震，部分地区则大大超过当地设防水准的罕遇地震。
从各地的震害看，经过抗震设计的房屋基本上经受住了地震考验。
在中低影响烈度区，如德阳市、绵阳市和广元市，影响烈度虽然已达到设计的罕遇地震，但建筑物基本完好或轻微破坏。
而高影响烈度区，影响烈度达到或超过设计罕遇地震的地区，如都江堰市，有一些建筑倒塌或严重破坏，倒塌建筑分散，没有出现集中大面积倒塌的现象。
在震中区的北川县和映秀镇，地震影响烈度高达１１度，全部倒塌和部分倒塌的建筑数量较多，但仍可看倒数量不少的未倒塌房屋，这些房屋为研究特大地震时房屋的抗倒塌，提供了很好的案例。
在倒塌和严重破坏的结构中，钢筋混凝土框架结构一直是被认为抗震性能较好，因此其破坏倒塌的原因受到结构工程师的格外关注。
本文通过框架结构震害介绍和分析，探讨汶川地震中钢筋混凝土框架产生倒塌和破坏的原因以及解决办法，以期对设计人员有所帮助。
２框架结构震害震区的框架结构用于商业建筑、办公楼、学校教学楼和住宅，总体看框架结构表现良好，特别是高层框架发生倒塌破坏的很少。
如都江堰国堰宾馆为１２层框架结构（图１），地震中结构只是柱头和梁端上有些裂缝，填充墙部分损坏，而它抵御的是８～９度的实际地震烈度。
３。
６层的低层框架的表现不如高层框架，出现了多种破坏类形。
图１都江堰国堰宾馆Ｆｉｇ．１ＧｕｏｙａｎＨｏｔｅｌｉｎＤｕｊｉａｌｉｇｙａｎ２．１框架结构整体倒塌图２为都江堰市完全倒塌的３层框架，调查发现，框架柱截面较小，梁截面较大，同时梁中的配筋明显比柱中配筋大得多（图３）。
图４为底部１—２层倒塌的５层框架结构，该建筑临街，底层层高较高，作为商业用房，比较空旷，２层以上为居民住宅。
图５为６层单跨框架，２～５层近一半倒塌，这种结构形式在２００１年颁布的高规中已明文规定不宜采用。
图２完全倒塌的３层框架Ｆｉｇ．２ＩｎｔｅｇｒａｌＣｏｌｌａｐｓｅｏｆｔｈｒｅｅｓｔｏｒｙｆｒａｍｅ图３倒塌框架梁柱节点Ｆｉｇ．３Ｔｈｅｊｏｉｎｔｏｆｃｏｌｕｍｎａｎｄｂｅａｍｏｆｔｈｅｃｏｌｌａｐｓｅｆｒａｍｅ２．２框架结构产生薄弱层破坏这是本次地震中框架破坏数量较多一种形式。
底层框架结构破坏
底层框架结构破坏底部框架结构常用于中、小城市临街建筑。
这些建筑往往在底部设置商店需要较大空间，而采用钢筋混凝土框架—抗震墙结构，房屋上部用作住宅，使用上需要较多隔断，利用砖墙承重，纵横墙体较多，形成底部框架—抗震墙，上部砖房结构形式。
底框结构底框结构上刚下柔，变形主要集中在相对薄弱的底层。
柔性底层可使房屋周期变长，地震作用减小。
底层柱屈服可限制地震作用上传，减轻上部结构震害。
但一栋房屋底层严重破坏将危及整个房屋安全，上部结构破坏再轻，也无甚意义。
底框抗震性能先天不足，采用这种结构形式，主要是基于经济原因，欠发达地区用得较多。
2001《抗震规范》修订，对于底框和内框是否列入规范有争议，认为此类结构不值提倡，而且国外规范已不再见到此类结构。
考虑到经济发展不平衡，地区差别较大，欠发达地区有一定的市场，最后决定保留。
89《抗震规范》只列入底部一层框架，2001《规范》修订，将底二框正式纳入新规范。
四川地区采用较多，本次震害调查发现底框结构具有良好的抗震性能。
都江堰底框房屋（一驮五）都江堰底框房屋（一驮五）底框结构在德阳、绵竹、都江堰广泛应用，在重灾区底框结构表现良好。
不论是底一框，还是底二框，上部结构震害均较轻，底部框架震害也在可接受范围内。
底框结构在四川广泛应用，在重灾区底框结构表现良好。
这栋底框公寓是北川县城保留最好的房屋。
汉旺镇底框房屋上部结构震害较轻，底部框架震害也在可接受范围内。
汉旺镇底框房屋（一驮六）北川底框房屋（一驮五）底框房屋上部结构震害较轻，底部框架震害也在可接受范围内。
底框震害大多数发生在底层框架部位，上部砖墙破坏程度相对较轻。
底层柱顶和柱底产生水平裂缝或局部压溃。
柱顶压溃柱底压溃底框震害大多数发生在底层框架柱的上部，底层柱顶产生塑性铰或局部压溃。
底层柱顶产生塑性铰柱顶压溃钢筋成灯笼状底部框架—抗震墙砖房的底部应设置为框架—抗震墙体系。
在6、7度区底层为小型商店（有较多横隔墙）时，其抗震墙可为框架填充墙。
地震作用建筑弯剪破坏实例
地震作用建筑弯剪破坏实例地震作用建筑弯剪破坏实例地震是一种自然灾害，经常给人们的生命和财产带来巨大的损失。
在地震中，建筑物往往是最容易受到破坏的对象之一。
建筑物的破坏形式有很多种，其中最常见的是弯剪破坏。
本文将从以下几个方面详细介绍地震作用下建筑物弯剪破坏的实例。
一、地震作用地震是指地球内部因为各种原因而发生的振动现象。
它是一种自然灾害，可以给人类社会带来巨大的影响。
地震通常由地壳运动引起，其能量释放形式有两种：一种是弹性波，另一种是非弹性波。
这些波会传播到建筑物中，并对其造成不同程度的影响。
二、建筑物弯剪破坏在地震中，建筑物主要受到两种力的作用：水平力和垂直力。
水平力通常由横向或纵向运动引起，而垂直力则由重力和惯性力共同作用引起。
这些力会使建筑物产生弯曲和剪切变形，导致其结构破坏。
弯剪破坏是指建筑物在地震中由于受到水平力和垂直力的共同作用，导致其结构发生弯曲和剪切变形而破坏。
这种破坏形式在地震中非常常见，特别是在高层建筑、桥梁、大型厂房等结构中更为明显。
三、实例分析以下是几个具体的实例，说明了地震作用下建筑物弯剪破坏的情况。
1. 汶川地震2008年5月12日，中国四川省汶川县发生了7.8级地震。
这次地震造成了超过6万人死亡和数十万人受伤，并且给当地的建筑物造成了严重的损害。
其中最典型的就是当时被称为“鸟巢”的汶川县体育馆。
这座体育馆采用了钢筋混凝土框架结构，在地震中发生了严重的弯剪破坏。
整个建筑物呈现出明显的V形变形，部分墙体和屋顶坍塌。
2. 美国北岸地震1994年1月17日，美国加利福尼亚州北岸发生了6.7级地震。
这次地震造成了60人死亡和上万人受伤，并且给当地的建筑物造成了严重的损害。
其中最典型的就是奥克兰-圣弗朗西斯科湾桥。
这座桥梁采用了钢筋混凝土框架结构，在地震中发生了严重的弯剪破坏。
整个桥梁呈现出明显的S形变形，部分桥墩和桥面坍塌。
3. 日本东北地震2011年3月11日，日本东北海岸发生了9.0级地震和海啸。
抗震设计4-2
例1：某3跨框架结构，抗震等级为二级，边跨跨度为5.7m， 框架梁截面尺寸250mm×600mm，柱宽500mm，纵筋采用 HRB335，箍筋采用HPB235，混凝土强度等级C30，重力荷 载代表值引起的剪力VGb＝135.2kN，在重力荷载和地震作 用组合下作用于边跨一层梁上的弯矩为：
m m 梁左端： M max 210kN , M max 420kN
4.3.3
内力组合
框架抗震设计时，考虑四种基本组合。
一、无风荷载时 1、地震作用效应与重力荷载代表值效应的组合
S 1.2SGE 1.3SEhk R / RE
2、竖向永久荷载与可变荷载的荷载效应组合 二、有风荷载时
S 1.2CGGk 1.4CQQk R
3、且有地震作用时
二、影响框架柱延性的因素 （一）剪跨比 剪跨比是反映柱截面承受的弯矩与剪力之比的一个参数。
试验表明： 时为长柱，柱的破坏形态为压弯型，只要构造合理一般都能 满足柱的斜截面受剪承载力大于其正截面偏心受压承载力的要求 ，且有一定的变形能力。 时为短柱，柱将产生以剪切为主的破坏，当提高混凝土强 度或配有足够的箍筋时，也可能出现具有一定延性的剪压破坏。
梁端一般是在考虑地震作用的组合时出现最不利内力， 而跨间正弯矩则是在考虑和不考虑地震作用组合时均可 能发生最不利内力。 梁端： 负弯矩 正弯矩 梁端剪力
M 1.2MGE 1.3M Ehk
（重力荷载效应有利） M 1.3M Ehk 1.0M GE
V 1.2VGE 1.3VEhk
对框架梁
可取
Mb b Vb h0b
lb Vb 2 1 lb 1 跨高比 Vb h0b 2 h0b 2
3）斜截面承载力验算 反复荷载作用下，混凝土的抗剪承载力有所下降，按式4.29及式 4.30计算。 1.一般框架梁 Vb≤1[0.42ftbh0+1.25fyvAsvh0/s]/γRE 2集中荷载作用下(包括有多种荷载，其中集中荷载对节点边缘 产生的剪力值占总剪力值的75%以上的情况)的框架梁 Vb≤1[1.05ftbh0/(λ+1)+fyvAsvh0/s]/γRE
框架结构理想破坏机制
框架结构理想破坏机制由地震震害、试验研究和理论分析，可以得到下述对钢筋混凝土框架抗震性能的认识。
1. 梁铰机制优于柱铰机制梁铰机制（图6-3a）是指塑性铰出在梁端，除底层柱嵌固端外，柱端不出塑性铰；柱铰机制（图6-3b）是指在同一层所有柱的上下端形成塑性铰。
梁铰机制塑性变形分散在各层，不至于形成倒塌机构，而柱铰集中在某一层，塑性变形集中在该层，成为薄弱层，影响结构承受竖向荷载的能力，易导致倒塌。
梁铰的数量多于柱铰的数量，梁是受弯构件，容易实现较大的延性和耗能能力；柱是压弯构件，尤其是轴压比大的柱,难以实现较大的延性和耗能能力。
理想的框架结构破坏模式是在罕遇或极罕遇地震下，结构破坏首先从梁铰机制开始，并逐渐过渡到柱铰机制。
在震害调查中发现，发生破坏的框架结构多为柱铰机制，且底层柱根部破坏较上部楼层破坏严重。
为此，仅按结构构件在节点受力平衡方法进行设计，难以保证梁铰先于柱铰出现的延性设计理念。
为此，我国抗震规范中，通过调整系数，加大柱端弯矩和剪力设计值，提高柱的抗剪强度和抗弯强度；并通过加大底层柱嵌固端截面的承载力，推迟柱脚根部出现塑性铰，实现“强柱弱梁”的抗震延性设计理念。
a)b)图6-3 框架屈服机制a)梁铰机制b)柱铰机制2. 弯曲或压弯破坏优于剪切破坏梁、柱弯曲破坏为延性破坏，构件的耗能能力大；而剪切破坏是脆性破坏。
因此，梁、柱构件设计时，通过调整系数加大梁端剪力设计值，以此提高梁端抗剪承载力，使其弯曲破坏先于剪切破坏发生，实现“强剪弱弯”的抗震延性设计理念。
3.避免节点破坏节点核心区是框架梁和柱连接的关键部位。
在地震往复作用下，核心区的破坏为剪切破坏，导致梁端转角增大，从而增大层间位移，使结构丧失承受竖向荷载的能力，导致框架结构失效或倒塌。
因此，通过调整系数加大节点区的剪力设计值，以此提高节点的抗剪强度，使塑性铰出现在构件端部，而不是节点内部，实现“强节点弱构件”的抗震延性设计理念。
由于地震造成结构的往复运动，梁端部的顶面和底面均会出现受拉应力（图6-4）。
L型不规则钢框架支撑结构的地震反应及减震分析
L型不规则钢框架支撑结构的地震反应及减震分析随着社会经济的快速发展,人们生活水平大大提高,对物质追求的要求也越来越高。
已经不满足规则结构的建筑,更多的在追求不规则和外形奇异的建筑。
因此很多不规则建筑脱颖而出。
对高层不规则的平面结构来说,由于其结构和受力复杂,不同的结构在地震作用下破坏形式和破坏的位置各有不同,造成的伤害大小不一。
因此分析不规则钢结构建筑的的抗震性能是十分有意义。
本文主要研究不同形式钢支撑对高层不规则钢结构的抗震影响,首先介绍了地震带来的灾害,国内外的钢结构研究情况以及对不规则结构的定义等。
然后通过SAP2000建立三种不同支撑的模型进行在地震作用下分析,主要进行模态分析、反应谱分析、多遇地震下线性时程与罕遇地震非线性时程以及在布置一定数量的粘弹性阻尼器在罕遇地震下单斜杆支撑进行对比,通过得到的楼层位移和层间位移角,来分析不同支撑结构的抗震性能,并找出结构的薄弱位置进行加固处理。
本文主要内容如下:利用SAP2000建立了不加支撑的模型1、加单斜杆支撑的模型2和加十字形斜杆支撑的模型3,在模态反应下分析其前12阶自振周期的周期、频率以及质量参与系数,判断其符合规范要求。
对三种模型在双向地震反应谱下进行分析,得到三种模型的楼层位移以及层间位移角,通过对比分析,发现三种模型各种变化特点,由此来判断不同的支撑对结构的抗震性能的影响大小。
在多遇地震下对三种模型进行线性时程分析,选用三种地震波进行地震响应分析,得到不同的地震波下的楼层位移、层间位移角。
对比在三种模型在弹性阶段的反应谱分析以及弹性时程分析的数据,判断不同支撑的抗震性能。
并找出结构的薄弱位置进行加固处理。
同时为了分析塑性变化,在单斜杆支撑的模型2进行罕遇地震下非线性时程分析。
对结构布置一定数量的粘弹性阻尼器进行消能减震分析,对加单斜杆支撑的模型2与布置阻尼器在罕遇地震下进行消能减震分析,来判断阻尼器的减震效果。
通过对比得出阻尼器对抗震与减震消能的作用非常大,对抵抗地震伤害作用明显。
框架结构抗地震倒塌能力的研究汶川地震极震区几个框架结构震害案例分析
框架结构抗地震倒塌能力的研究汶川地震极震区几个框架结构震害案例分析一、本文概述本文旨在深入研究框架结构在地震中的抗倒塌能力，特别是在汶川地震极震区的实际震害案例分析基础上，探讨框架结构的抗震性能和失效机制。
汶川地震是中国历史上一次具有极大破坏性的地震，其极震区的震害情况尤为严重，为我们提供了宝贵的震害数据和实际案例。
本文通过分析这些案例，旨在提升对框架结构抗震性能的理解，为未来的抗震设计和防灾减灾提供科学依据。
文章首先将对框架结构的基本特性和抗震设计原理进行概述，为后续的分析和讨论提供理论基础。
随后，将详细介绍汶川地震极震区的几个典型框架结构震害案例，包括震害现象、破坏程度和影响因素等。
通过对这些案例的深入分析，我们将揭示框架结构在地震中的倒塌机制和薄弱环节，探讨现有抗震设计方法的优点和不足。
在此基础上，文章将进一步研究提高框架结构抗地震倒塌能力的有效措施和方法。
结合震害案例的分析结果，我们将探讨如何优化框架结构的抗震设计，提高结构的延性、耗能能力和整体稳定性。
还将关注新型抗震材料和技术的应用，以期在未来抗震设计和防灾减灾工作中取得更好的效果。
本文将对研究成果进行总结，并提出对未来研究方向的展望。
通过本文的研究，我们期望能够为提升我国框架结构抗震性能提供有益的建议和参考，为保障人民群众生命财产安全做出积极贡献。
二、框架结构的抗地震倒塌能力分析框架结构作为一种常见的建筑结构形式，其抗地震倒塌能力一直是工程界和学术界研究的重点。
在汶川地震极震区的震害案例分析中，我们可以发现，框架结构的抗地震倒塌能力受到多种因素的影响，包括结构设计、材料性能、施工质量、地震动特性等。
从结构设计的角度来看，合理的抗震设计是提高框架结构抗地震倒塌能力的关键。
在汶川地震中，一些遵循了现行抗震设计规范的框架结构表现出了较好的抗震性能，能够在地震中保持结构的整体性和稳定性。
然而，也有一些框架结构由于设计上的不足，如结构布置不合理、节点连接不牢固等，导致在地震中出现了严重的破坏甚至倒塌。
浅谈结构设计中框架柱破坏形态及注意问题
浅谈结构设计中框架柱破坏形态及注意问题【摘要】在框架设计中我们虽然强调应符合“强柱弱梁”的设计原则，尽可能使柱子处于弹性阶段，但是实际上地震作用具有很大不确定性，同时也不可能绝对防止在柱中出现塑性铰。
为了使柱子具有安全贮备，还是要保证柱子也有一定的延性。
【关键字】破坏形态；延性；短柱；轴压比在国内外历次大地震中，由钢筋混凝土柱破坏造成的震害是很多的，房屋是否能够坏而不倒，很大程度上与柱的延性好坏有关。
近年来国内外对钢筋混凝土柱的抗震性能作了大量试验研究，提出了保证柱子延性的设计方法及一些构造措施。
一、柱子的破坏形态柱子的破坏形态有弯曲破坏、剪切破坏、粘结破坏三种类型，具体有：1、弯曲破坏。
通常发生在柱顶或柱底截面。
破坏时压区混凝土压碎、主筋压屈。
受拉钢筋有时能达到屈服，有时则达不到屈服。
2、剪切受压破坏。
在荷载作用下，水平弯曲裂缝向斜向发展，形成斜裂缝。
当箍筋配置较多时，斜裂缝不会迅速开展，而是剪压区混凝土在弯、剪的共同作用下压碎。
3、剪切受拉破坏。
当剪跨比较小且配箍率较低时，在主筋受拉屈服后，随着反复荷载的作用，会产生一条较宽大的斜裂缝，导致箍筋屈服、柱子剪坏。
4、剪切斜拉破坏。
一般发生在短柱中。
斜裂缝往往沿柱子对角出现，箍筋达到屈服甚至被拉断，柱子被剪坏5、粘结开裂破坏。
粘结破坏有两种类型，一是由于钢筋锚固不足被拔出而破坏；另一种是在柱子弯曲裂缝或剪切裂缝出现后，在反复荷载作用下，沿主筋出现粘结裂缝，使混凝土沿主筋酥裂脱落导致柱子破坏。
以上破坏形式不同，其对应的极限变形能力也不一样。
比较而言，剪切斜拉破坏和剪切受拉破坏属于脆性破坏，设计中应该避免；粘结破坏延性较差，也应当避免；弯曲破坏和剪切受压破坏属于延性破坏，其延性受到许多因素的影响。
在实际工程中，柱子的破坏常常是几种破坏形态的综合反映。
只是有时某一种破坏形态表现的突出一些。
二、影响框架柱延性重要参数1、剪跨比λ剪跨比是影响钢筋混凝土柱破坏形态的最重要的因素。
基于性能的钢筋混凝土框架结构地震易损性分析
将分析结果与类似结构的研究进行对比，发现该结构的损伤情况和破坏机理与 已有研究基本一致。这进一步验证了基于性能的设计原则在钢筋混凝土框架结 构易损性分析中的有效性和可靠性。
结论
本次演示对基于性能的钢筋混凝土框架结构地震易损性进行了分析，探讨了易 损性的评估因素、基于性能的设计原则以及实例分析和对比分析。通过有限元 模拟，分析了某实际钢筋混凝土框架结构在地震作用下的损伤情况和破坏机理， 并与其他已有研究进行了对比。结果表明，采用基于性能的设计原则可以有效 降低结构在地震作用下的损伤和破坏风险。
基于性能的钢筋混凝土框架结 构地震易损性分析
01 引言
03 参考内容
目录
02 易损性分析
引言
钢筋混凝土框架结构是一种常见的建筑结构形式，广泛应用于工业、商业和民 用建筑中。然而，地震作用对这种结构的影响不容忽视。在地震灾害发生时， 结构的易损性直接影响着人们的生命安全和财产损失。因此，对钢筋混凝土框 架结构的易损性进行分析和研究具有重要意义。
实例分析
以某实际钢筋混凝土框架结构为例，对其进行了易损性分析。通过有限元模拟， 考虑了多种地震作用和材料性能的影响。分析结果表明，该结构在地震作用下 的损伤主要发生在梁柱连接处和支撑部位。这主要是因为这些部位在地震作用 下容易产生应力集中和塑性变形。同时，还发现该结构的恢复力设计较为合理， 能够在地震作用后迅速恢复。
减灾策略
为了降低锈蚀钢筋混凝土结构的地震易损性，需要采取一系列的减灾策略。其 中包括：
1、增强结构的整体性和稳定性：例如，增加支撑和加强连接，以提高结构的 整体性和稳定性。
2、采取防护措施：例如，使用防护涂料或防腐剂来防止或延缓钢筋的锈蚀。
3、进行结构健康监测：通过实时监测结构的健康状况，及时发现并处理可能 出现的问题。
第五节 框架结构抗震规定
（c) min见下表
抗震等级
类别
一
二
三
四
中柱和边柱
1.0
0.8
0.7
0.6
角柱
1.2
1.0
0.9
0.8
（d) max 5.0%
（e)边柱、角柱及抗震墙端柱在地震作用组合产生小偏拉时， 柱内纵筋总截面积比计算值增加25%。
（f)柱纵向钢筋的绑扎接头应避开柱端的箍筋加密区
4.柱的箍筋设置要求：
加密区
（8）洞口补强构造
(六) 框架-剪力墙结构抗震构造措施 1.剪力墻的厚度
剪力墻的厚度不应小于160mm，也不应小于h/20(h为层 高)。底部加强部位不应小于200mm，也不应小于h/16。
2.剪力墙墙板的竖向和水平向分布钢筋 剪力墙墙板的竖向和水平向分布钢筋的配筋率均不应 小于0.25%，并至少采用双排布置。各排分布钢筋间应设置 拉筋，拉筋直径不小于6mm，间距不应大于600mm。 3.剪力墙周边应设置梁(或暗梁)和端柱组成边框。边 框梁或暗梁的上、下纵向钢筋配筋率，均不应小于0.2%， 箍筋不应少于φ6@200。
3.剪力墙的边缘构件 （1）剪力墙构造边缘构件的范围按下图取：
及相邻的上一层，应设置约束边缘构件，但墙肢底截面 的轴压比较小时可设置构造边缘构件。
② 一、二级抗震墙的其它部位和三、四级抗震墙， 均应按图12.2.5阴影线部位设置边缘构件。
抗震墙的约束边缘构件包括暗柱、端柱和翼墙， 应符合下图所示要求。
实验表明变形能力随轴压比增大而急剧降低。 轴压比：
柱组合的轴压力设计值与柱的全截面面积和混凝土抗 压强度设计值乘积之比，即
N / bhfc
N为组合轴压力设计值；b、h为截面的短长边；fc为混 凝土抗压强度设计值。
框架结构地震破坏形态
例如：填充墙交叉裂缝
（二）梁、柱极其节点破坏
• 框架结构的震害主要是由于强度和延性不 足引起。
• 一般规律是：柱的震害重于梁，脚柱的震 害重于下端。
1、梁的破坏
• 梁的破坏多发生在梁端，地震荷载使纵向 钢筋屈服出现上下贯通的垂直裂缝和交叉 斜裂缝，在梁负弯矩钢筋切断处抗弯能力 减弱也易出现裂缝，造成梁剪切破坏，部 分梁在跨中处也出现了垂直裂缝。梁的剪 切破坏的主要原因是两端屈服后产生的剪 切应力较大，超过了梁的受剪承载力，梁 内箍筋配置较稀，以及反复荷载作用下混 凝土
3、梁柱节点破坏
• 一些梁柱节点发生破坏，混凝土被压碎， 这些与“强柱弱梁，强剪弱弯，强节点强 锚固”相违背。柱破坏的原因是抗弯和抗 剪承载力不足，箍筋太少对混凝土约束力 很差，在压力、弯矩、剪力共同作用下， 柱的截面承载力达到极限，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 差所引起的
例如：竖向连续倒塌和侧向变形倒塌
（五）其他破坏
• 屋顶突出部位，如女儿墙，楼梯间顶等， 由于鞭梢效应加大了其地震作用破坏严重， 楼梯间顶横墙在屋面处出现水平裂缝、女 儿墙开裂甚至塌落等
鞭梢效应？
• 指建筑物受地震作用时，它顶部的小 突出部分由于质量和刚度比较小，在 每一个来回的转折瞬间，形成较大的 速度，产生较大的位移，就和鞭子的 尖一样，这种现象叫鞭梢效应
例如：混凝土梁抗剪破坏
2、柱的破坏
• 框架柱的破坏按破坏类型不同分为：弯曲 破坏，剪切破坏，压弯破坏;按破坏部位不 同分为：脚柱破坏、短柱破坏、柱牛腿破 坏。其破坏形态有柱端弯剪破坏、柱身剪 切破坏、短柱破坏等。地震中柱的破坏程 度较梁更为严重，更多的看到柱铰破坏机 制，而不是抗震规范中要求梁铰机制，主 要是由于现浇板对梁的增强、超配筋等。 部分框架柱和梁产生了大量的斜裂缝，而 不是受弯开裂。
汶川地震中底框和框架结构的震害分析
文章编号:1009-6825(2009)13-0066-02汶川地震中底框和框架结构的震害分析*收稿日期:2009-01-13*:西南科技大学土木工程学院学生科技基金项目;校重点科研基金(项目编号:08zx1101)作者简介:黄代明(1987-),男,西南科技大学土木工程与建筑学院本科生,四川绵阳 621010赵 攀(1989-),男,西南科技大学土木工程与建筑学院本科生,四川绵阳 621010韩 娟(1986-),女,西南科技大学土木工程与建筑学院本科生,四川绵阳 621010黄代明 赵攀 韩娟摘 要:通过对西南地区底框和框架结构在汶川地震后的震害调研,收集了大量建筑结构震害资料,对底框砖混结构、钢筋混凝土框架结构两类结构的震害特征进行了统计,分析了建筑结构震害机理,以及初步探讨了地震区建筑结构选型和抗震措施问题,从而优化建筑结构抗震设计。
关键词:地震,震害特征,底框结构,框架结构,机理分析中图分类号:T U 352.1文献标识码:A0 引言2008年5月12日14时28分,四川汶川县发生里氏8.0级地震,震中位于汶川县映秀镇(纬度31.0b N 、经度103.4b E),震源深度14km 。
汶川地震是我国自建国以来最为强烈的一次地震,直接严重受灾地区达10万km 2,包括震中50km 范围内的县城和200km 范围内的大中城市。
这次地震造成大量的建筑物损毁、倒塌。
本文通过对西南地区建筑结构在汶川地震后的震害调研,地震现场考察,收集了大量建筑结构震害数据,主要针对底框砖混结构、钢筋混凝土框架结构两类结构的震害特征进行统计,依据建筑结构地震损伤特征,探讨结构类型、材料强度、施工工艺等方面与结构震损的相关性,分析建筑结构震害机理,以期对建筑工程抗震防震工作提供参考。
1 底框结构这类结构形式主要用在中小城市的临街建筑中,为了满足底层商业及办公和上部作为住宅或写字楼的需要,常将整栋建筑的底层(或下面两层)作为框架结构,而上部作为砖混结构。
关于钢筋混凝土框架结构震害的说法
关于钢筋混凝土框架结构震害的说法钢筋混凝土框架结构是目前世界上常见的一种建筑结构形式，它具有抗震性能优越的特点。
然而，在地震作用下，钢筋混凝土框架结构也存在一定的震害问题。
下面是关于钢筋混凝土框架结构震害的一些相关参考内容。
1. 钢筋混凝土框架结构的震害类型钢筋混凝土框架结构在地震作用下可能出现的震害类型主要有：框架柱的弯曲破坏、梁柱节点的剪切破坏、墙柱节点的剪切破坏以及结构整体的倾覆和垮塌等。
2. 框架柱的弯曲破坏钢筋混凝土框架的柱在地震作用下会承受较大的弯矩，从而发生弯曲破坏。
这主要是由于地震地面运动引起的结构惯性力所导致的。
如果柱子的尺寸不足或不满足设计要求，就容易发生弯曲破坏。
3. 梁柱节点的剪切破坏梁柱节点是框架结构中最容易发生破坏的位置之一。
地震作用下，节点处会产生剪切力，如果节点的设计不合理或施工质量差，就容易出现剪切破坏。
剪切破坏会导致梁柱失去连接性能，进而影响整个结构的稳定性。
4. 墙柱节点的剪切破坏钢筋混凝土框架结构中的墙柱节点容易受到地震作用的影响，节点处易发生剪切破坏。
这主要是由于墙体受到侧向地震力的作用，产生剪切力，导致节点破坏。
墙柱节点的剪切破坏会导致结构产生位移和变形，使整个结构的抗震性能下降。
5. 结构整体的倾覆和垮塌在极端情况下，当钢筋混凝土框架结构所受地震力超过其承载力时，整个结构可能发生倾覆和垮塌。
这主要是由于结构的自重和地震作用导致结构失去平衡，无法继续承受外力而发生的。
倾覆和垮塌会造成严重的人员伤亡和财产损失。
总的来说，钢筋混凝土框架结构在地震作用下存在一定的震害问题。
为了提高其抗震性能，需要遵循科学的设计和施工规范，合理选择结构形式和材料，确保结构具备足够的强度和刚度。
此外，还需要进行定期的检测和维护，及时修复和处理可能存在的缺陷和隐患，以确保结构在地震中的安全性能。
强烈地震作用下钢框架的损伤退化行为
强烈地震作用下钢框架的损伤退化行为强烈地震作用下钢框架的损伤退化行为随着城市建设的不断发展，钢结构已成为现代建筑中常见的一种结构形式。
然而，当强烈地震袭击时，钢框架结构会面临严重的损伤和退化问题。
了解这种行为对于提高建筑物的抗震能力以及钢结构的设计和维护具有重要意义。
强烈地震作用下，钢框架的损伤退化行为可以分为两个阶段：弹性变形和塑性变形阶段。
在地震初期，当加载作用下达到结构的弹性极限时，钢框架会发生弹性变形。
在这个阶段，结构还能够恢复到地震前的初始状态，没有明显的结构破坏。
然而，当地震强度迅速增加时，钢框架会进入塑性变形阶段。
在塑性变形阶段，钢框架的结构将呈现出不同程度的塑性变形，而这些塑性变形会导致结构的刚度和强度急剧下降。
最常见的钢框架损伤形式包括脆性破坏、弯曲变形、屈曲、撕裂以及钢材的蠕变行为。
这些损伤行为会使得结构发生位移和变形，从而对建筑物和其中的人员造成严重的风险和威胁。
首先，脆性破坏是强烈地震下钢框架最常见的损伤形式之一。
当结构承受超过其强度极限的地震力时，钢材往往会发生断裂或脆性破坏。
这种破坏往往是突然的、不可逆转的，给建筑物和其中的人员带来巨大的损失。
其次，弯曲变形也是地震作用下钢框架的常见损伤行为之一。
弯曲变形会导致结构整体的位移和变形，使得建筑物失去原有的稳定性。
这种损伤行为在地震过后往往很难修复，需要进行详细的结构评估和修复工作。
此外，屈曲和撕裂也是地震作用下钢框架损伤的常见形式。
在地震作用下，当结构受到极大的压力和拉力时，钢材会发生屈曲或撕裂。
这些损伤形式会导致结构的强度和刚度明显下降，从而增加了结构的风险和危害。
最后，钢材的蠕变行为也是地震作用下钢框架损伤的一个重要因素。
长期受到强烈地震力作用下，钢材可能会发生蠕变现象，即在长期受力下产生不可逆转的塑性变形。
这种行为会使得结构整体的刚度和强度下降，增加结构的破坏风险。
针对以上损伤退化行为，为提高钢框架的抗震能力，需要采取一系列的措施。
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例如：柱上端钢筋外露、混凝土压碎
3、梁柱节点破坏
• 一些梁柱节点发生破坏，混凝土被压碎， 这些与“强柱弱梁，强剪弱弯，强节点强 锚固”相违背。柱破坏的原因是抗弯和抗 剪承载力不足，箍筋太少对混凝土约束力 很差，在压力、弯矩、剪力共同作用下， 柱的截面承载力达到极限，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 差所引起的
例如:节点出现交叉裂缝
(三）楼梯间破坏
• 楼梯间是建筑的竖向通道，因其刚度 相对较大，且强度高厚比较大，其破 坏表现为梯段破裂、梯梁破坏、楼梯 间横墙破坏或倒塌等
例如：楼梯混凝土剥落、 与楼板连接处产
生水平裂缝
（四）结构局部或整体倒塌
• 框架结构的整体抗震性能较好，地震中发 生倒塌的建筑较少，倒塌分为竖向连续倒 塌和侧向变形倒塌。前者主要个别构件在 地震中破坏，失去承载能力而使得局部坍 塌。进而导致结构的竖向连续倒塌；后者 主要是由于结构发生竖向变形过大，超过 结构的极限变形能力而发生坍塌。
例如：混凝土梁抗剪破坏
2、柱的破坏
• 框架柱的破坏按破坏类型不同分为：弯曲 破坏，剪切破坏，压弯破坏;按破坏部位不 同分为：脚柱破坏、短柱破坏、柱牛腿破 坏。其破坏形态有柱端弯剪破坏、柱身剪 切破坏、短柱破坏等。地震中柱的破坏程 度较梁更为严重，更多的看到柱铰破坏机 制，而不是抗震规范中要求梁铰机制，主 要是由于现浇板对梁的增强、超配筋等。 部分框架柱和梁产生了大量的斜裂缝，而 不是受弯开裂。
框架结构建筑在地震中的破坏 形态
混凝土框架结构主要构件：
•破坏形式：
• • • • • 1）填充墙破坏 2）梁、柱极其节点破坏 3）楼梯间破坏 4）结构局部或整体倒塌 5）其他破坏
（一）填充墙破坏
• 历次地震中，填充墙破坏最为普遍，即使在较小 地震作用下，也会发生不同程度的破坏。地震时 填充墙与框架共同抵抗地震荷载，由于填充墙刚 度大，承担了大部分的地震能量，直至破坏。另 外由于墙体受剪承载力低、墙体和框架缺乏有效 地拉结、不合理的预埋管线削弱等原因，使其在 高频能量的地震荷载作用下极易发生破坏，主要 体现为X形斜裂缝、墙体周边开裂、角部应力破坏、 局部或整体倒塌等。框架结构变形为剪切型，底 部的水平位移大，使得填充墙的破坏呈现“下重 上轻”现象。
例如：填充墙交叉裂缝
（二）梁、柱极其节点破坏
• 框架结构的震害主要是由于强度和延性不 足引起。 • 一般规律是：柱的震害重于梁，脚柱的震 害重于下端。
1、梁的破坏
• 梁的破坏多发生在梁端，地震荷载使纵向 钢筋屈服出现上下贯通的垂直裂缝和交叉 斜裂缝，在梁负弯矩钢筋切断处抗弯能力 减弱也易出现裂缝，造成梁剪切破坏，部 分梁在跨中处也出现了垂直裂缝。梁的剪 切破坏的主要原因是两端屈服后产生的剪 切应力较大，超过了梁的受剪承载力，梁 内箍筋配置较稀，以及反复荷载作用下混 凝土抗剪切强度降低等因素引起的。
例如:屋面女儿墙破坏
完！谢谢欣赏
例如：竖向连续倒塌和侧向变形倒塌
（五）其他破坏
• 屋顶突出部位，如女儿墙，楼梯间顶等， 由于鞭梢效应加大了其地震作用破坏严重， 楼梯间顶横墙在屋面处出现水平裂缝、女 儿墙开裂甚至塌落等
鞭梢效应？
• 指建筑物受地震作用时，它顶部的小 突出部分由于质量和刚度比较小，在 每一个来回的转折瞬间，形成较大的 速度，产生较大的位移，就和鞭子的 尖一样，这种现象叫鞭梢效应