多高层钢筋混凝土

20
墙体发生剪切破坏
在强震作用下，抗震墙在反复荷载作用下形成X型剪 切裂缝。
抗震墙破坏 (交叉裂缝)
21
三、其他震害表现 1、防震缝宽度太小，地震时发生碰撞造成震害。 如：天津友谊宾馆 2、建造在软弱地基上的高柔建筑物，因Tg=T1发生共振，
烈度不高但其破坏的例子屡见不鲜。 3、建造在软弱地基上或液化土层上的框架结构，在地震时
一、框架结构震害 梁柱变形能力不足，构件过早发生破坏。一般是
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、柱的破坏 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。
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。
破坏不易修复。
第5章 多层及高层钢筋混凝土房屋抗震设计
多层和高层钢筋混凝土房屋是我国工业与民用建筑中最常 用的结构形式。 与砌体结构相比，钢筋混凝土结构一般具有较好的抗 震性能。震害较轻。 唐山地震。 根据建筑功能要求不同，其常用的结构体系有： 框架结构、抗震墙结构、框架抗震墙结构和筒体结构等
2
5.1 多层和高层钢筋混凝土房屋的震害特点
甲、乙、丁类建筑应按抗震设防标准中的抗震措施所要求 的调整后设防烈度按上表确定抗震等级。
1、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%。
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2、结构的抗震等级
抗震等级是确定结构构件抗震计算和抗震措施的标准。 根据设防烈度、房屋高度、建筑类别、结构类型及构件在 结构中的重要程度确定，共分四个等级，一级最高。—例 柱加密区箍筋最小直径 四级6 一级10mm
钢筋混凝土结构的地震反应和抗震要求有下列特点： 1、地震作用越大，房屋的抗震要求越高；
18
立面布置复杂的突出部位填充墙易于破坏，转角 处设有构造柱约束墙体，局部损伤；无构造柱拉 结，墙体整体倒塌。
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二、抗震墙结构的震害
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。
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3、防震缝的设置——最好不设
当需要设防震缝时，可以结合沉降缝要求贯通到地基，当 无沉降问题时也可以从基础或地下室以上贯通。当有多层 地下室形成大底盘，上部结构为带裙房的单塔或多塔结构 时，可将裙房用防震缝自地下室以上分隔，地下室顶板应 有良好的整体性和刚度，能将上部结构地震作用传递到地 下室结构。防震缝的缝宽应符合下列规定：
3
柱顶破坏实例
4
柱底 与柱顶相似，震害相对柱顶较轻。
5
短柱的破坏 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。
6
剪切破坏
7
角柱的破坏
由于双向受弯、受剪,加上扭转作用，震害比内柱重。
角柱
8
2、框架梁 震害多在梁端，为剪切破坏。 在地震作用下梁端纵向钢筋屈服，出现上下贯通
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防震缝的缝宽应符合下列规定：
1）框架结构（包括设置少量抗震墙的框架结构）房屋的防震 缝宽度，当高度不超过15m时不应小于100mm；高度超过 15m时，6度、7度、8度和9度分别每增加高度5m、4m、 3m和2m，宜加宽20mm；
2）框架-抗震墙结构房屋的防震缝宽度不应小于1）项规定 数值的70%，抗震墙结构房屋的防震缝宽度不应小于1）项规 定数值的50%；且均不宜小于100mm；
的垂直裂缝和交叉斜裂缝（因弯剪作用）。 在梁负弯矩钢筋切断处由于抗剪能力削弱也易产
生裂缝，造成梁剪切破坏。 总体上，梁的震害请于柱的震害。
9
3、梁柱节点 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，节点内箍筋很少或没有放置箍 筋时，柱纵向筋压曲外鼓。 梁筋锚固破坏。锚固长度不足，从节点内拔出， 将混凝土拉裂。 原因：节点受弯承载力不足，约束混凝土太少， 梁筋锚固长度不足及施工质量引起。
27
1、现浇混凝土房屋适用的最大高度
表5-1现浇钢筋混凝土房屋适用的最大高度
百度文库
结构类型
烈度
6
框架
60
框架-抗震墙
130
抗震墙
140
部分框支抗震墙 120
筒体 框架核 150 心筒
筒中筒 180
板柱-抗震墙
80
7 8(0.2g) 8(0.3g)
9
50
40
35
24
120
100
80
50
120
100
80
60
3）防震缝两侧结构类型不同时，宜按需要较宽防震缝的结构 类型和较低房屋高度确定缝宽。
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例：6度地区、框架结构、建筑高度35m，若需设防震缝，
其缝宽应为多少？建筑高度为37m，缝宽？若高为37m剪 力墙结构，其缝宽？
解：(1) b 100 35 15 20 180(mm) 5
(2)
10
节点的破坏
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。
11
阿尔及利亚地震框架梁柱 节点的震害
1999年土耳其大地震框 架梁柱节点的震害
12
4、填充墙的震害
砌体填充墙刚度大而 承载力低，首先承受地震 作用而遭破坏。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，空 心砌体墙重于实心砌体墙， 砌块墙重于砖墙。
3）在梁、柱破坏之前，节点应有足够的强度即变形能力； 4）重视非结构构件设计。
强柱弱梁，强剪弱弯，强节点“弱”构件
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5.3 框架结构的抗震计算与抗震措施
1、 框架结构的抗震计算内容
（1）结构动力特性分析，主要是结构自振周期和振型的确定； （2）结构地震作用计算（两个方向加不规则结构的扭转） （3）地震作用效应计算，（结构内力分析与位移计算）； （4）竖向荷载作用下框架内力计算 （5）地震作用效应与其他荷载效应的组合 （6）根据抗震设计的要求进行结构内力调整 （7）构件截面抗震设计。
常因地基不均匀沉陷使上部结构倾斜甚至倒塌。 4、结构布置不合理造成的震害
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防震缝处碰撞
防震缝宽度 过小，地震时 结构相互碰撞 造成震害。
防震缝 处碰撞 破坏
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唐山地震后，调查了 35栋设有防震缝的建筑物， 结果是有缝必撞，只有北 京饭店一栋未撞。
北京饭店缝宽600mm。
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两栋建筑物防震缝宽度不 够，地震时发生挤压、碰 撞损伤。
b

100


37
5
15

最大整数

20

200(mm)
（3）b 200 50% 100 100(mm),取100mm
37
抗撞墙的设置 8、9度框架结构房屋防震缝两侧结构层高相差较大时，
防震缝两侧框架柱的箍筋应沿房屋全高加密，并可根据需 要在缝两侧沿房屋全高各设置不少于两道垂直于防震缝的 抗撞墙。
框架承受的地震倾覆力矩可按下式计算：
nm
M c
Vij hi
i1 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。
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2.裙房与主楼相连，除按裙房本身确定外，相关 范围不应低于主楼抗震等级；主楼结构在裙房顶 板对应的相邻上下各一层，应适当加强抗震构造 措施;主楼与裙房分离时，应按裙房本身确定抗震 等级。
1）底部加强部位的高度，应从地下室顶板算起。 2）部分框支抗震墙结构的抗震墙，其底部加强部位的高度， 可取框支层加框支层以上两层的高度及落地抗震墙总高度的 1/10二者的较大值。其他结构的抗震墙，房屋高度大于 24m时，底部加强部位的高度可取底部两层和墙体总高度 的1/10二者的较大值;房屋高度不大于24m时，底部加强部 位可取底部一层。 3）当结构计算嵌固端位于地下一层的底板或以下时，底部 加强部位宜延伸到计算嵌固端
15
实例：都江堰某5层框架，一侧山墙紧贴邻近建筑，底 部二层没有填充墙，梁柱破坏严重；一侧山墙有填充墙， 底部梁柱基本完好。
16
框架中的砌体填充墙，若 为轻质墙，或埋有大量管 道，填充墙本身的抗剪能 力大打折扣，其参与框架 共同工作的能力大为下降。
17
房屋上部填充墙体应 加强与主体结构的联 系，防止地震时倒塌 伤人。尤其对于建筑 物入口处上方墙体， 应采取加强的构造连 接措施。
地震作用与烈度、场地等有关，从经济角度考虑，对 不同烈度、场地的结构的抗震要求可以有明显的差别。
2、房屋越高，地震反应越大，抗震要求越高。重要程 度越高，抗震要求越高
3、结构的抗震能力主要取决于主要抗侧力构件的性能； 主、次抗侧力构件的抗震要求应有差别。
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表5-2现浇钢筋混凝土房屋的抗震等级
31
100
80
50 不应采用
130
100
90
70
150
120
100
80
70
55
40
不应采用
乙类建筑按设防烈度确定其适用的最大高度 28
结构体系的特点
①框架结构体系的特点是自重轻，地震作用小，但侧向 刚度较小，地震时水平位移较大，会造成非结构构件的 破坏。框架结构适用于高度不很大的建筑。 ②抗震墙结构体系的特点是自重大，侧向刚度大，地震 作用大。 ③框架-抗震墙结构体系的特点是克服了纯框架结构刚度 小和纯抗震墙结构自重大的缺点，发挥了各自的优点长 处。具有抗侧刚度较大，自重较轻，结构的水平位移较 小的优点，抗震性能较好。此外，还有筒体结构、巨型 框架结构等。
结构刚度的影响就较小了，可以不参与整体抗震计
算）;宜采取构造措施，减少楼梯构件对主体结构刚
度的影响。
3）楼梯间两侧填充墙与柱之间应加强拉结。
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5.3 框架结构的抗震计算与抗震构造措施
框架结构抗震设计的正确指导思想
1）框架塑性效应较多地发生在梁端，底层柱的塑性效应 较晚形成；
2）梁柱在弯曲破坏前，避免发生其它形式破坏，如剪切 破坏、粘结破坏等；
框架-剪力墙结构上部 较严重，框架结构以剪切变 形为主 上轻下重下部震害 严重。
13
填充墙破坏的主要原因是：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。
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东方汽轮机厂三栋框架结 构房屋（10度区）,设有 嵌砌于框架的填充墙，填 充墙损伤耗能，框架完好。
25
结构布置不合理产生的震害
扭转破坏震害
震前
马那瓜中央银行大厦
震后
马那瓜美洲银行大厦
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5.2抗震设计的一般规定
包括各种结构体系的最大适用高度、抗震等级、防 震缝的设置、对基础的要求等。 抗震设计时应首先满足这些规定，然后才能做进一 步的计算工作。因特殊原因不满足规定的，不是不 可以做，但是需要经过专门研究，采取加强措施， 按建设部的要求进行专项审查。
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3.当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地 下一层的抗震等级应于上部结构相同，地下一层 以下抗震构造措施的抗震等级可逐层降低一级， 但不应低于四级；地下室中无上部结构的部分， 抗震构造措施的抗震等级可视情况采用三级或四 级。
4.当甲乙类建筑按规定提 高一度确定其抗震等级而 房屋的高度超过表5-2规 定的上界时，应采取比一 级更有效的抗震构造措施。
层高不同
抗撞墙的布置宜避免加大扭转效应，其长度可不大于 1/2层高，抗震等级可同框架结构； 框架构件的内力应按设置和不设置抗撞墙两种计算模型 的不利情况取值。
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4、 结构布置
基本原则：
①结构平面应力求简单规则，结构的主要抗侧力构件应对称均 匀布置，尽量使结构的刚心与质心重合，避免地震时引起结 构扭转及局部应力集中。
②结构的竖向布置，应使其质量沿高度方向均匀布置，避免结 构刚度突变，并应尽可能降低建筑物的重心，有利结构的整 体稳定性。
③合理设置变形缝。 ④加强楼屋盖的整体性。 ⑤尽可能做到技术先进，经济合理。
39
延性抗震墙结构，一般控制在其底部一定高度范围内 出现塑性铰，为了使结构出现塑性铰后，具有一定的延性， 在该范围内采取加强措施提高其抗剪承载能力，加强抗震 构造措施
40
7 、对楼梯间的要求
1）宜采用现浇钢筋混凝土楼梯。
10
2）对于框架结构，楼梯间的布置不应导致结构平
面特别不规则;楼梯构件与主体结构整浇时，应计人 规
楼梯构件对地震作用及其效应的影响，应进行楼梯
范 新
构件（起到斜支撑作用）的抗震承载力验算（对楼 增
梯间设置了刚度较大的剪力墙的，楼梯构件对主题
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