第八章 多层砌体结构房屋与多层钢筋混凝土框架的抗震设计

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3.抗震墙结构布置 抗震墙结构是右钢筋混凝土墙体承受竖向荷载和水平荷载 的结构体系。具有整体性能好、抗侧刚度大和抗震性能好等优 点,该类结构无突出墙面的梁、柱,可降低建筑层高,充分利 用空间,特别适合于20~30层的高层居住建筑,但该类建筑大 面积的墙体限制了建筑物内部平面布臵的灵活性。
抗震墙结构的布臵除了应注意平面 与竖向的均匀外,尚应注意: ①较长的抗震墙宜开洞口设臵弱连系梁, 将一道抗震墙分成较匀匀的若干墙段(包 括小开洞墙及联肢墙),各墙段的高宽比 不应小于 2 ,并应保证墙肢由受弯 承载力控制,靠近中和轴的竖向分 布钢筋在破坏时能充分发挥其强度, 以提高结构的变形能力。 ②抗震墙有大洞口时,洞口位臵宜 上下对齐,以形成明确的墙肢与连 系梁,保证结构受力合理、有良好 的抗震性能。一、二级抗震墙底部 加强部位不宜有错洞墙。
房屋局部尺寸限值(m) 部位
承重窗间墙最小宽度 承重外墙尽端至门窗洞边的最小距离 非承重外墙尽端至门窗洞边的最小距离 内墙阳角至门窗洞边的最小距离 无锚固女儿墙(非出入口处)的最大高度
烈度
6 1.0 1.0 1.0 1.0 0.5 7 1.0 1.0 1.0 1.0 0.5 8 1.2 1.2 1.0 1.5 0.5 9 1.5 1.5 1.0 2.0 0.0
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。
框架-抗震墙
结构布臵的原则
多高层钢筋混凝土结构房屋结构布置的基本原则: 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 均匀布臵,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 结构的竖向布臵,应使其质量沿高度方向均匀分布,避 免结构刚度突变,并应尽可能降低建筑物的重心,以利结构 的整体稳定性。 ③合理地设臵变形缝。 ④加强楼屋盖的整体性。 ⑤尽可能做到技术先进,经济合理。 1.框架结构布置 框架结构主要用于 10 层以下的住宅、办公及各类公共 建筑与工业建筑。常见的框架柱网形式有方格式与内廊式两 类。
平面不规则的类型
不规则类型 定义 楼层的最大弹性水平位移(或层间位移),大于该楼层两端弹性 水平位移(或层间位移)平均值的1.2倍 结构平面凹进的一侧尺寸,大于相应投影方向总尺寸的30% 楼板的尺寸和平面刚度急剧变化,例如,有效楼板宽度小于该层 楼板典型宽度的50%,或开洞面积大于该层楼面面积的30%,或较 大的楼层错层
房屋抗震横墙最大间距(m)
房屋类型
现浇或装配整体式钢筋混凝土楼、屋盖 装配式钢筋混凝土楼、屋盖 木楼、屋盖
烈度
6 18 15 11 7 18 15 11 8 15 11 7 9 11 7 4
5 房屋局部尺寸
房屋的局部尺寸
在强烈地震作用下,房屋首先在薄弱部位破坏,这些薄弱部 位一般是,窗间墙、尽端墙段、突出屋顶的女儿墙等。
8.2现浇钢筋混凝土结构
1 房屋最大高度与房屋最大高宽比 2 结构抗震等级 3 规则结构与不规则结构 4 结构体系选择及结构布置原则
5 防震缝设置
1房屋最大高度与房屋高宽比
现浇钢筋混凝土房屋结构适用的最大高度 (m)
烈度 结构体系 6 7 8 9
框架
框架--抗震墙 抗震墙 全部落地
60
130 140
55
120 120
45
100 100
25
50 60
部分框支
框架--核心筒 筒中筒
120
150 180
100
140 160
80
100 120
不应采用
70 80
筒体
板柱--抗震墙
40
35
30
不应采用
对平面和竖向均不规则的结构或建造于Ⅳ类场地上的结 构,其适用的最大高 度尚应适当降低。当设防烈度为6、7、8度,且房屋高度分别超过120m、100m、 80m时,不宜采用框支层现浇抗震墙结构。
6、有下列情况之一时宜设臵防震缝: (1)房屋立面高差在6m以上; (2)房屋有错层,且楼板高差较大; (3)各部分结构刚度、质量截然不同。 防震缝两侧均应布设墙体,缝宽可取50~100mm。
2 房屋总高度与层数
房屋的层数愈多、高度愈大,地震作用愈大、震害就愈严重。
房屋的总高度与层数
房屋类别
普通粘土砖
房屋高宽比
房屋高宽比:房屋总高度与总宽度的最大比值 。
抗震规范对多层砌体房屋不要求作整体弯曲的承载力验算。为了使
多层砌体房屋有足够的稳定性和整体抗弯能力,房屋的高宽比应满足 下表:
房屋高宽比的限值表
烈度 最大高宽比 6 2.5 7 2.5 8 2.0 9 1.5
4 抗震横墙最大间距
抗震横墙的间距
横向地震作用主要由横墙承受。横墙间距较大时,楼盖水平 刚度变小,不能将横向水平地震作用有效传递到横墙,致使纵 墙发生较大出平面弯曲变形,造成纵墙倒塌。
2. 框架-抗震墙结构布置 框架-抗震墙结构是由框架和抗震墙结合而共同工作的结构 体系,兼有框架和抗震墙两种结构体系的优点。既具有较大的空 间,又具有较大的抗侧刚度。多用于10~20层的房屋。
框架-抗震墙结构布臵的关键问题是 抗震墙的布臵,其基本原则是: ① 抗震墙在结构平面的布臵应对称均匀, 避免结构刚心与质心有较大的偏移。 ②抗震墙应沿结构的纵横向设臵,且纵横 向抗震墙宜相互联合组成 T 形、L 形、 框架一抗震墙结构 平面布臵示意 十字形等刚度较大的截面,以提高抗震墙 的利用效率。 ③ 抗震墙与柱中线宜重合,当不能重合时,柱中线与抗震墙中线 之间偏心距不宜大于柱宽的1/4 。
8.1多层砌体结构房屋
1 建筑体型与结构布置
2 房屋总高度与层数
3 房屋最大高宽比 4 抗震横墙最大间距 5 房屋局部尺寸
1 建筑体型与结构布置
房屋的建筑体型应尽可能简单、规则,避免平面凹凸曲折,立面 高低错落 多层砌体房屋的结构布置应符合下列要求: 1、应优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系; 2 、纵横墙的布臵宜对称,沿水平面内宜对齐,沿竖向应上下 连续;同一轴线上的窗间墙宜均匀; 3、楼梯间不宜设在房屋的尽端或转角处,否则应采取局部加强 措施,如在楼梯间四角设钢筋混凝土构造柱等。 4、烟道、风道、垃圾道等不应削弱墙体,当墙体被削弱时,应 对墙体采取加强措施,不宜采用无竖向配筋的附墙烟囱及出墙面 的烟囱。 5、不宜采用无锚固的钢筋混凝土预制挑檐。
框架结构的抗震构造措施
震害调查表明: 框架结构震害的严重部位多发生在框架梁柱节点和填充墙处。
应重视框架梁的构造措施 主要从梁截面尺寸、配筋率、箍筋设置、纵筋锚固等方面 保证满足规范相应的要求。 对柱截面尺寸、轴压比限值、柱的箍筋要求 框架节点:框架节点核心区箍筋的最大间距和最小直径与 柱加密区相同。 砌体填充墙
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。 在确定框架结构结构方案的同时,应初步确定框架梁柱的截 面尺寸和材料强度等级。 框架结构中,非承重墙体的材料、选型和布臵,应根据烈度、 房屋高度、建筑体型、结构层间变形、墙体抗侧力性能的利用等因 素,经综合分析后确定。应优先采用轻质墙体材料,刚性非承重墙 体的布臵,在平面和竖向的布臵宜均匀对称,避免形成薄弱层或短 柱。
多层粘土砖房抗震构造措施
应重视钢筋混凝土构造柱的设置; 墙体之间的连接构造要求; 钢筋混凝土圈梁的设置; 楼(屋)盖与墙体的连接; 楼梯间的抗震构造要求;基础等。
多层砌块房屋的抗震构造要求
小砌块房屋,应按要求设置钢筋混凝土芯柱并符合相应的 构造要求。 砌块房屋的钢筋混凝土构造柱,应符合截面尺寸、配筋 等构造要求。 圈梁设置需满足相应要求。
最小 墙厚 (mm)
240 240 190
烈度 6
高度 24 21 21 层数 8 7 7 高度 21 21 18
7
层数 78 7 6 高度 18 18 15
8
层数 6 6 5 高度 12 12 ---
9
层数 4 4 ---
多孔粘土砖
混凝土小砌块
190
21
7
21
7
18
Biblioteka Baidu
6
---
---
3 房屋最大高宽比
12.2 多高层钢混房屋抗震措施
钢筋混凝土结构应根据设防烈度、结构类型和房屋高度采取 不同的抗震等级,应符合相应的计算和构造措施。
3规则结构与不规则结构
建筑抗震设计规范主要根据房屋平面和立面布置、质量 和刚度分布情况将结构划分为两类:规则结构和不规则 结构。 规则结构采取较简单的分析方法和构造措施进行抗震设 计。不规则结构应采用严格的分析方法和构造措施进行 抗震设计。如考虑扭转,采用平动、扭转耦连振型分解 反应谱方法;对薄弱楼层进行罕遇地震作用下的弹塑性 变形分析。
楼层承载力突变
抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的80%
K i 3 Ki 2
Ki1 Ki
Ki 0.7Ki 1
K i 1 K i 2 K i 3 K i 0.8( ) 3
沿竖向侧向刚度不规则(有柔软层)
竖向抗侧力构件不连续
Qy ,i 1 Q y ,i
Qy,i 0.8Qy,i1
严重不规则是指体型复杂, 多项不规则指标超过表中指标 或某一项大大超过规定值,具 有严重的抗震薄弱环节,将会 导致地震破坏的严重后果者。 注:以上规定主要针对钢筋混凝 土和钢结构的多层和高层建筑。
竖向抗侧力结构屈服抗剪强度不均匀 (有薄弱层)
4结构体系选择及结构布置原则
结构选型 多层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。 抗震墙
适用的房屋最大高宽比
结构类型 框架,板柱—抗震墙 框架—抗震墙 筒体,抗震墙 6度 4 5 6 7度 4 5 6 8度 3 4 5 9度 2 3 4
2结构抗震等级
结构的抗震等级
1、地震作用越大,房屋的抗震要求越高; 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、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。 3、房屋越高,地震反应越大,抗震要求越高。 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。
扭转不规则
凹凸不规则
楼板局部不连续
2 1 2
B 0.3Bmax
1
2
Bmax
B 0.3Bmax
Bmax
B 0.3Bmax
2 1.2 2 1 2
扭转不规则
Bmax
B 0.3Bmax
Bmax
凹凸角不规则
b 0 .5 B
B
大开洞
错层
B
A0 0.3 A A Bl
抗震墙结构平面布臵示意
抗震墙的墙段与墙肢
③部分框支抗震墙结构的框支层,其抗震墙的截面面积 不应小于相邻上层抗震墙截面面积的 50 % ,框支层落 地抗震墙间距不宜大于 24m ; ④底部两层框支抗震墙结构的布臵宜对称,且宜设臵抗 震墙筒体; ⑤落地抗震墙之间楼盖长宽比不应超过 规定的数值。
5防震缝设置
局部不连续
l
竖向不规则的类型
不规则类型 定义 该层的侧向刚度小于相邻上一层的70%,或小于其上相 邻三个楼层侧向刚度平均值的80%;除顶层外,局部收 进的水平向尺寸大于相邻下一层的25%
侧向刚度不规则
竖向抗侧力构件不连续
竖向抗侧力构件(柱、抗震墙、抗震支撑)的内力由水 平转换构件(梁、桁架等向下传递
④ 抗震墙应尽可能靠近房屋平面的端部,但不宜布臵在外墙。 ⑤抗震墙应设臵在墙面不需要开大洞口的位臵,开洞口时应上下 对齐,抗震等级为一、二级的联肢墙的洞口不应采用弱连系梁。 ⑥ 抗震墙宜贯通全高,沿竖向截面不宜有较大突变,以保证结构 竖向的刚度基本均匀。 抗震墙的数量以能满足结构的侧移变形为原则,不宜过多,以 免结构刚度过大,增加结构的地震反应。抗震墙的间距应能保证楼、 屋盖有效地传递地震剪力给抗震墙。
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