鋼筋混凝土框架、抗震墻與框架抗震墻 經(jīng)典講義

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1、 前章主要內(nèi)容的回顧抗震計(jì)算原理 水平和豎向地震作用的計(jì)算方法振型分解法反應(yīng)譜法底部剪力法時(shí)程分析法(補(bǔ)充計(jì)算)簡化法 抗震驗(yàn)算原則及方法承載力樓層剪力彈性層間變形彈塑性層間變形第5章 多高層 本章教學(xué)目標(biāo)與要求1.熟悉多層及高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑的震害特點(diǎn) 及原因。2.理解和掌握多層及高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì) 的要求。3.掌握鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)內(nèi)容和設(shè)計(jì)方法。4.了解抗震墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方法，熟悉多層及高層鋼筋 混凝土結(jié)構(gòu)的抗震構(gòu)造措施。 導(dǎo)入案例 1972年尼加拉瓜首都馬那瓜發(fā)生的地震中，有兩幢鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的高層建筑，相隔不遠(yuǎn)，一幢是15層的中央銀行大廈，其結(jié)構(gòu)布置上下不

2、連續(xù)、平面不對稱；另一幢是18層的美洲銀行大廈，其結(jié)構(gòu)布置均勻?qū)ΨQ。地震時(shí)前者發(fā)生了嚴(yán)重破壞，震后拆除；而后者只受輕微損壞，經(jīng)維修恢復(fù)使用。為什么兩幢混凝土結(jié)構(gòu)房屋會(huì)發(fā)生如此不同的破壞呢？ 我們可以通過本章的學(xué)習(xí)得到說明。 框架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)內(nèi)容鋼筋混凝土建筑的震害特點(diǎn)及原因鋼筋混凝土建筑的抗震概念設(shè)計(jì)抗震墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方法 抗震構(gòu)造措施 本章小節(jié)多層和高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系包括： 框架結(jié)構(gòu)、框架-抗震墻結(jié)構(gòu)、抗震墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)和框架-筒體結(jié)構(gòu)等。鋼筋混凝土框架房屋：鋼筋混凝土縱梁、橫梁和柱等構(gòu)件組成承重體系的房屋。框架-抗震墻結(jié)構(gòu)：在框架房屋中增加抗震墻構(gòu)成。鋼筋混凝土框架房屋層數(shù)一般在

3、十層以下?？拐饓χ饕惺芩胶奢d，框架主要承受豎向荷載。概述5.1 震害特征及原因 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（reinforced concrete structure）具有較好的抗震性能，地震時(shí)所遭受的破壞比砌體結(jié)構(gòu)的震害輕得多。但如果設(shè)計(jì)不合理、施工質(zhì)量不良，多層和高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑也會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的震害。 從震害中汲取教訓(xùn)和經(jīng)驗(yàn) 失敗是成功之母馬那瓜美洲銀行大廈馬那瓜中央銀行大廈1結(jié)構(gòu)布置不合理產(chǎn)生的震害（1）平面布置不當(dāng)產(chǎn)生的震害震前震后馬那瓜中央銀行 結(jié)構(gòu)平面布置 框架抗震墻填充墻馬那瓜美洲銀行結(jié)構(gòu)平面布置 12345678910111213(mm)層13567911134080120 在強(qiáng)烈

4、地震作用下，結(jié)構(gòu)的薄弱樓層率先屈服、發(fā)展彈塑性變形，并形成彈塑性變形集中的現(xiàn)象，不能發(fā)揮整體的抗震能力。 1976年唐山大地震中，位于天津塘沽區(qū)的天津堿廠十三層蒸吸塔框架，該結(jié)構(gòu)樓層屈服強(qiáng)度分布不均勻，造成6層和11層的彈塑性變形集中，導(dǎo)致6層以上全部倒塌。天津堿廠輸入天津波的彈塑性分析結(jié)果（2）豎向不規(guī)則產(chǎn)生的震害(薄弱層) 彰化縣員林鎮(zhèn)富貴名門大樓座落在中山路惠明街口，為16層鋼筋混凝土集合住宅大樓,底層柱子間距7至10米。地震時(shí)傾倒的原因是底層柱子數(shù)量少，間距大。2防震縫處碰撞防震縫處碰撞破壞 防震縫寬度過小，地震時(shí)結(jié)構(gòu)相互碰撞造成震害。3框架整體的震害框架的整體破壞形式按破壞性質(zhì)可分為

5、延性破壞和脆性破壞，按破壞機(jī)制可分為梁鉸機(jī)制(強(qiáng)柱弱梁型)和柱鉸機(jī)制(強(qiáng)梁弱柱型)。(b)強(qiáng)柱弱梁型(a)強(qiáng)梁弱柱型框架的整體破壞形式4框架梁的震害 震害多發(fā)生于梁端。在地震作用下梁端縱向鋼筋屈服，出現(xiàn)上下貫通的垂直裂縫和交叉裂縫。破壞的主要原因是梁端屈服后產(chǎn)生的剪力較大，超過了梁的受剪承載力，梁內(nèi)箍筋配置較稀，以及反復(fù)荷載作用下混凝土抗剪強(qiáng)度降低等。5框架柱的震害 梁柱變形能力不足，構(gòu)件過早發(fā)生破壞。一般是梁輕柱重，柱頂重于柱底，尤其是角柱和邊柱更易發(fā)生破壞。1)柱頂 柱頂周圍有水平裂縫、斜裂縫或交叉裂縫。重者混凝土壓碎崩落，柱內(nèi)箍筋拉斷，縱筋壓曲成燈籠狀。 主要原因：節(jié)點(diǎn)處彎矩、剪力、軸力

6、都較大，受力復(fù)雜，箍筋配置不足，錨固不好等。2)柱底 與柱頂相似，由于箍筋較柱頂密，震害相對柱頂較輕。3)短柱 當(dāng)柱凈高小于4倍柱截面高度（H/b155m4m3m2m宜加寬宜加寬20mm。框架框架-抗震墻結(jié)構(gòu)抗震墻結(jié)構(gòu)70%框架結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)不能小于不能小于70mm抗震墻結(jié)構(gòu)抗震墻結(jié)構(gòu)50%框架結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu) 防震縫兩側(cè)結(jié)構(gòu)類型不同時(shí)，宜按需要較寬防震縫的結(jié)構(gòu)類型采用，并按較低房屋高度確定縫寬。防震縫最小寬度要求當(dāng)設(shè)防烈度為8度、9度時(shí)的框架結(jié)構(gòu)房屋防震縫兩側(cè)結(jié)構(gòu)高度、剛度或?qū)痈呦嗖钶^大時(shí)，可在縫兩側(cè)房屋的盡端沿全高設(shè)置垂直于防震縫的抗撞墻，每側(cè)抗撞墻的數(shù)量不應(yīng)少于兩道，宜分別對稱布置，墻肢的長度

7、可不大于一個(gè)柱距。層高不同高度、剛度相差較大 內(nèi)力應(yīng)按考慮和不考慮抗撞墻兩種情況進(jìn)行分析，按不利情況取值。 抗撞墻的端柱和框架邊柱箍筋應(yīng)沿房屋全高加密?？棺矇?、結(jié)構(gòu)材料（1）混凝土的強(qiáng)度等級，框支梁、框支柱及抗震等級為一級的框架梁、柱、節(jié)點(diǎn)核心區(qū)，不應(yīng)低于C30；構(gòu)造柱、芯柱、圈梁及其他各類構(gòu)件不應(yīng)低于C20；8度、9度時(shí)分別不宜超過C70和C60。（2）普通鋼筋宜優(yōu)先采用延性、韌性和可焊性較好的鋼筋；普通鋼筋的強(qiáng)度等級，縱向受力鋼筋宜選用HRB400級和HRB335級熱軋鋼筋，箍筋宜選用HRB335、HRB400和HPB235級熱軋鋼筋。（3）抗震等級為一、二級的框架結(jié)構(gòu)，其縱向受力鋼筋采

8、用普通鋼筋時(shí)，鋼筋的抗拉強(qiáng)度實(shí)測值與屈服強(qiáng)度實(shí)測值的比值不應(yīng)小于1.25；且鋼筋的屈服強(qiáng)度實(shí)測值與強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的比值不應(yīng)大于 1.3。 砌體墻應(yīng)采取措施減少其對主體結(jié)構(gòu)的不利影響，并應(yīng)設(shè)置拉結(jié)筋、水平系梁、圈梁、構(gòu)造柱等與主體結(jié)構(gòu)可靠拉結(jié)。5、其他要求剛性非承重墻體的布置，應(yīng)避免使結(jié)構(gòu)形成剛度和強(qiáng)度分布上的突變。墻體與主體結(jié)構(gòu)應(yīng)有可靠的拉結(jié)，應(yīng)能適應(yīng)主體結(jié)構(gòu)不同方向的層間位移；8、9度時(shí)應(yīng)具有滿足層間變位的變形能力，與懸挑構(gòu)件相連時(shí)，尚應(yīng)具有滿足節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)引起的豎向變形的能力。外墻板的連接件應(yīng)具有足夠的延性和適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)動(dòng)能力，并宜滿足在設(shè)防烈度下主體結(jié)構(gòu)層間變形的要求。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的砌體填充墻，宜與柱脫開或采用柔性連接，并應(yīng)符合下列要求。 (1) 填充墻在平面和豎向的布置，宜均勻?qū)ΨQ，避免形成薄弱層或短柱。 (2) 砌體的砂漿強(qiáng)度等級不應(yīng)低于M5，墻頂應(yīng)與框架梁密切結(jié)合。 (3) 填充墻應(yīng)沿框架柱全高每隔500 mm，設(shè)26拉筋，拉筋伸入墻內(nèi)的長度，6、7度時(shí)不應(yīng)小于墻長的1/5且不小于700 mm，8、9度時(shí)宜沿墻全長貫通，如圖5.12所示。 (4) 墻長大于5 m時(shí)，墻頂與梁宜有拉結(jié)；墻高超過4m時(shí)，墻體半高處宜設(shè)置與柱連接且沿墻全長貫通的鋼筋混凝土水平系梁。