建筑结构抗震设计概述1.ppt

SUNMMARY OF BUILDING,第十四章 建筑结构抗震设计简介,,第一节、地震基本知识,,地震按其产生的原因，主要可分为火山地震、陷落地震、人工诱发地震和构造地震 根据地震发生的部位，可将其划分为浅源地震(小于60km)、中源地震(震源深度为60~300km)和深源地震(震源深度大于300km)震源深度越小，地震对地面造成的破坏性越大我国发生的地震绝大多数属于浅源地震（震源深度在10~20km左右）地震及其破坏作用,,第一节、地震基本知识,,,第一节、地震基本知识,,（1）地表的破坏现象,,第一节、地震基本知识,,（1）地表的破坏现象,,第一节、地震基本知识,,（2）建筑物破坏,作为结构主要承重的构件，墙、柱、梁等由于其强度不足，在地震发生时首先破坏，不能继续承受重力荷载从而造成房屋倒塌2）结构承载力不足而引起的破坏,,第一节、地震基本知识,,（2）建筑物破坏,,第一节、地震基本知识,,（3）次生灾害,,第一节、地震基本知识,,地震的震级是衡量一次地震大小的等级，用符号M表示 震级的原始定义是：在离震中100km处的坚硬地面上，由标准地震仪（摆的自振周期为0.8s，阻尼为0.8，放大倍数为2800倍）所记录的最大水平位移A（单位为μm）的常用对数值，用公式表示为 M= lgA （14-1）,震级与烈度,,第一节、地震基本知识,,因为这个震级的定义是1935年里希特所给出的，故称为里氏震级。

震级的大小直接与震源释放的能量大小有关，震级M与地震释放能量E（单位erg）之间有如下关系 lgE =1.5M + 11.8 （14-2） 由式（12.1.1）可知，当震级相差1级时，地面振幅相差10倍由（12.1.2）可知，震级差1级，能量相差32倍第一节、地震基本知识,,微震：M2的地震，人们感觉不到,有感地震：M=2～4的地震,破坏性地震：M5的地震，建筑物有不同程度的破坏,强烈地震或大地震：M=7～8的地震,特大地震：M8的地震,,第一节、地震基本知识,,地震烈度指地震时某一地点震动的强烈程度，用符号Ｉ表示 对于一次地震，表示地震大小的震级只有一个，但它对不同的地点影响程度是不一样的一般说离震中愈远，受地震的影响就愈小，烈度也就愈低对于一次地震的影响，随震中距的不同，可以划分为不同的烈度区 目前，我国使用的是1999年由国家地震局颁布实施的《中国地震烈度表》第一节、地震基本知识,,作为一个地区建筑抗震设防依据的烈度称为抗震设防烈度一般情况下，抗震设防烈度可采用中国地震动参数区划图的基本烈度一）设防依据,一个地区的基本烈度是指该地区今后50年时间内，在一般场地条件下可能遭遇到超越概率为10%的地震烈度。

第一节、地震基本知识,,（二）设防目标,1、大震、小震和基本烈度 小震：为烈度概率密度曲线上的峰值所对应的烈度，即众值烈度或称多遇烈度当基准设计期为50年时，则50年内众值烈度的超越概率为63.2%，这就是第一水准的烈度 基本烈度：即第二水准烈度，也就全国地震烈度区划图所规定的烈度，它在50年内超越概率大体为10% 大震或罕遇烈度：俗称其为大震，50年内超越概率为2%~3%的烈度，也是第三水准所对应的烈度 由烈度概率分布分析可知，基本烈度和从值烈度相差约1.55度，而基本烈度与罕遇烈度相差大致1度第一节、地震基本知识,,第一节、地震基本知识,（二）设防目标,,第一节、地震基本知识,,（二）设防目标,2、抗震设防目标 抗震设防目标总的趋势：在建筑物使用寿命期间，对不同频度和强度的地震，要求建筑物具有不同的抵抗能力 基于这一趋势，《抗震规范》提示了“三水准”的抗震设防目标 第一水准：“小震不坏”，即当遭受到多遇的低于本地区设防烈度的地震（简称“小震）影响时，建筑物一般应不受损坏或不需修理仍能继续使用第一节、地震基本知识,,（二）设防目标,第二水准：“中震可修”，当遭受到相当于本地区设防烈度的地震影响时，建筑可能损坏，经一般修理或不需修理仍能继续使用。

第三水准：“大震不倒”，当遭遇受到高于本地区设防烈度的罕遇地震（简称“大震”）影响时，建筑不致倒塌或发生危及生命的严重损坏第一节、地震基本知识,,（三）设防分类,在进行建筑设计时，应根据建筑物的重要性不同，采取不同的抗震设防标准《抗震规范》将建筑物按其重要程度不同分为四类：,,第一节、地震基本知识,,（四）设防标准,,第一节、地震基本知识,,（四）设防标准,,第一节、地震基本知识,,抗震设计主要包括三个方面：概念设计、计算设计和构造设计 概念设计是指正确地解决总体方案、材料使用和细部构造，以达到合理抗震设计的目的第一节、地震基本知识,,,第一节、地震基本知识,,,第一节、地震基本知识,,（四）结构体系,1、选择抗震结构体系应符合下列各项规定：,,第一节、地震基本知识,,（四）结构体系,2、选择抗震结构构件时应符合的要求,,第一节、地震基本知识,,（四）结构体系,3、结构各构件之间的连接,,第一节、地震基本知识,,4、非结构构件,,第一节、地震基本知识,,（五）材料与施工,1.结构材料的性能应符合的最低要求,,第一节、地震基本知识,,（五）材料与施工,2.抗震结构施工中应符合的要求,,第一节、地震基本知识,,,第二节、多层钢筋混凝土框架结构抗震设计,,震害多发生在梁端。

梁发生剪切破坏的主要原因是，梁端钢筋屈服后，裂缝的产生和开展使混凝土抵抗剪力的能力逐渐减小，而梁内箍筋配置又少，以及地震的反复作用使混凝土的抗剪强度进一步降低当剪力超过了梁的抗剪承载能力时产生破坏框架柱的破坏主要发生在接近节点处，在水平地震作用下，每层柱的上下端将产生较大的弯矩，当柱的正截面抗弯强度不足时，在柱的上下端产生水平裂缝由于反复的震动，裂缝会贯通整个截面，在强烈地震作用下，柱顶端混凝土被压碎直致剥落，柱主筋被压曲呈灯笼状突出 当柱的净高与其截面长边的比值小于或接近4时，此时柱的抗侧移刚度很大，所以受到的地震剪力也大，柱身会出现交叉的X形斜裂缝，严重时箍筋屈服崩断，柱断裂，造成房屋倒塌 框架的角柱，由于是双向受弯构件，再加上扭转的作用，而其所受的约束又比其它柱少，强震作用时，更容易破坏第二节、多层钢筋混凝土框架结构抗震设计,,在地震的反复作用下，节点的破坏机理很复杂，主要表现为：节点核芯区产生斜向的X形裂缝，当节点区剪压比较大时，箍筋未屈服混凝土就被剪压酥碎而破坏，导致整个框架破坏 破坏的主要原因大都是混凝土强度不足、节点处的箍筋配置量小第二节、多层钢筋混凝土框架结构抗震设计,,多层框架柱间的填充墙，地震时,梁下的填充墙出现水平裂缝，如果墙和柱拉结不好则会产生竖向裂缝，强烈地震作用时会产生X形裂缝，甚至外倾或倒塌。

第二节、多层钢筋混凝土框架结构抗震设计,,1、框架梁,梁的截面宽度不宜小于200mm，梁的宽度不应小于柱宽的1/2，也不应小于梁高的1/4梁端纵向受拉钢筋的配筋率不应大于2.5%，且计入受压钢筋的梁端混凝土受压区高度和有效高度之比，一级不应大于0.25，二三级不应大于0.35梁端截面的底面和顶面纵向钢,,第二节、多层钢筋混凝土框架结构抗震设计,,1、框架梁,筋配筋量的比值，除按计算确定外，一级不小于0.5，二、三级不小于0.3 考虑到地震弯矩的不确定性，梁底和梁顶应配置通长的贯通钢筋，一、二级框架不少于2φ14且不应少于梁两端顶面和底面纵向配筋中较大截面面积的1/4，三、四级框架不少于2φ12 在中柱部位，框架梁上部钢筋应贯穿中柱节点一、二级框架内，贯通中柱的每根纵向钢筋直径，对矩形截面柱不宜大于在该方向截面尺寸的1/20；对圆形柱不宜大于纵向钢筋所在弦长的1/20第二节、多层钢筋混凝土框架结构抗震设计,,1、框架梁,梁内纵向钢筋的锚固方式一般有两种，即直线锚固和弯折锚固 在中柱常用直线锚固，在边柱常用90度弯折锚固弯折锚固可分为水平锚固段和弯折锚固段两部分，弯折段长度不能太短，一般应保证15d（d为钢筋直径）。

在梁端纵向钢筋屈服范围内，加密封闭式箍筋，可以加强对节点核芯区混凝土的约束作用，提高塑性铰区内混凝土的极限应变值，防止在塑性铰区内发生斜裂缝破坏，从而保证框架梁有足够的延性同时还为纵向受压钢筋提供侧向支撑，防止纵筋压曲第二节、多层钢筋混凝土框架结构抗震设计,,2、框架柱,柱截面尺寸不宜小于300mm，高层房屋柱截面宽度不宜小于350mm柱净高与柱截面长边的比值不应小于4，否则将形成短柱，地震时易发生脆性的剪切破坏 为保证强柱弱梁和增加柱的延性，在确定柱的截面尺寸时应首先保证柱的轴压比限值 对框架柱来说，柱总的配筋率不应大于5%；对截面边长大于400mm的柱纵向钢筋间距不宜大于200，对截面边长不大于400mm时纵向筋可用4根，任何情况下纵向受力钢筋的净距均不小于50mm第二节、多层钢筋混凝土框架结构抗震设计,,2、框架柱,柱的纵向钢筋宜对称配置为了保证柱有足够的延性，框架柱和框支柱中全部纵向受力钢筋的配筋百分率不应小于规范规定的数值，同时，每一侧的配筋百分率不应小于0.2；对Ⅲ类场地土上较高的高层建筑，最小配筋百分率应按规范规定的数值增加0.1采用 对框架柱来说，柱总的配筋率不应大于5%；对截面边长大于400mm的柱纵向钢筋间距不宜大于200，对截面边长不大于400mm时纵向筋可用4根，任何情况下纵向受力钢筋的净距均不小于50mm。

第二节、多层钢筋混凝土框架结构抗震设计,,2、框架柱,框架柱和框支柱上下两端 箍筋应加密，加密区的箍筋最 大间距和箍筋的最小直径应符 合规范的规定 一般情况下，框架柱箍筋加密区长度，应取柱截面长边尺寸（或圆形截面直径）、柱净高的1/6和500mm的最大值第二节、多层钢筋混凝土框架结构抗震设计,,2、框架柱,一般情况下，框架柱箍筋加密区长度，应取柱截面长边尺寸（或圆形截面直径）、柱净高的1/6和500mm的最大值 一 、二级框架的角柱应沿柱全高加密箍筋柱的非加密区箍筋量不宜小于加密区的50%，且箍筋间距，一 、二级不应大于10倍纵向钢筋直径，三级不应大于15倍纵向钢筋直径 当柱的纵向受力钢筋总配筋率大于3%时，箍筋直径不宜小于φ8，且应焊成封闭式，单面焊缝不小于5倍箍筋直径箍筋间距不应大于200mm及10倍纵筋最小直径第二节、多层钢筋混凝土框架结构抗震设计,,2、框架柱,在纵向钢筋搭接接头处，箍筋间距不大于5倍纵向钢筋最小直径及100mm，箍筋弯钩要绕过两根纵筋，弯钩平直部分不小于10倍纵筋直径，见图12.2.2图14-2 箍筋端部构造,,第二节、多层钢筋混凝土框架结构抗震设计,,2、框架柱,梁柱钢筋在节点内的锚固参见第8章，但锚固长度la应改为抗震锚固长度laE。

柱内纵向钢筋不应在中间各层节点内截断，柱内钢筋接头的位置应避开柱的箍筋加密区图 14-3 柱纵向钢筋的接头,,第二节、多层钢筋混凝土框架结构抗震设计,,2、框架柱,为保证节点核心区的抗剪承载力，使框架梁、柱纵向钢筋有可靠的锚固条件，对节点核心区混凝土应进行有效地约束，节点区内配箍特征值λν，对于一、二、三级框架分别不小于0.12、0.10、0.08，其箍筋体积配筋率分别不宜小于0.6%、0.5%和0.4%第二节、多层钢筋混凝土框架结构抗震设计,,2、框架柱,填充墙一般采用轻质材料的板材或砌块组砌与抗震砌体墙的区别在于前者不考虑其抗侧力的作用，后者则被用来抵抗水平地震作用 砌体填充墙宜与柱脱开或采用柔性连接 在平面和竖向的布置，要均匀对称应避免填充墙不到顶而造成短柱为防止填充墙的破坏，砌体的砂浆 等级不低于M5，并沿框架全高每隔500mm设2φ6拉筋，拉筋伸入墙内的长度，在6、7度时不小于墙长的1/5且不小于700mm，8、9度时一般沿墙全长贯通第二节、多层钢筋混凝土框架结构抗震设计,,等级不低于M5，并沿框架全高每隔500mm设2φ6拉筋，拉筋。