4多层混凝土结构抗震设计.

建筑结构抗震设计主编：马成松高等学校土建类专业应用型本科“十二五”规划教材4多层混凝土结构抗震设计4.1震害及其分析4.1.1结构布置不合理产生的震害（1）平面不规则建筑物平面不规则、质量和刚度分布不均匀、不对称而造成刚度中心与质量中心有较大的不重合，易使结构在地震时由于过大的扭转反应而严重破坏。4多层混凝土结构抗震设计（2）竖向不规则产生的震害结构沿竖向布置不规则，竖向刚度有突变时，刚度突然变小处楼层产生应力集中，此处楼层成为薄弱层，变形过大，极易发生破坏，甚至倒塌。4多层混凝土结构抗震设计4.1.2防震缝处碰撞防震缝两侧的结构单元由于各自的振动特性不同，在地震时会发生不同形式的振动，如果防震缝宽度不够或构造不当，就有可能发生碰撞而导致震害。4.1.3共振效应引起的震害1976年唐山地震中，位于塘沽地区(烈度为8度强)的7~10层框架结构，因其自振周期0.6~1.05与该场地土(海滨)的自振周期0.8~1.05相一致，发生共振，导致该类框架破坏严重。4多层混凝土结构抗震设计4.1.4框架柱的震害长柱其表现形式是在弯矩、剪力、轴力的复合作用下，柱顶周围有水平裂缝或交叉斜裂缝，严重者会发生混凝土压碎，箍筋拉断或崩开，纵筋受压屈服呈灯笼状。4多层混凝土结构抗震设计（2）短柱短柱变形能力差，常发生剪切破坏，形成交叉裂缝乃至脆断。4多层混凝土结构抗震设计（3）角柱角柱处于双向偏压状态，受结构整体扭转影响大，受力状态复杂，而受横梁约束的条件又相对减弱，因此其震害重于内柱。4多层混凝土结构抗震设计4.1.5框架梁的震害当梁主筋在节点内锚固不足时发生锚固失效（拔出等）当抗弯纵向钢筋配置不足时发生弯曲破坏出现垂直裂缝、交叉斜裂缝。发生在梁端发生脆性剪切破坏；4多层混凝土结构抗震设计4.1.6框架梁、柱节点的震害节点区无箍筋或少箍筋时，易出现交叉斜裂缝甚至挤压破碎，导致纵向钢筋压曲成灯笼状，后果较严重。节点区箍筋过少，或节点区钢筋过密，影响混凝土浇筑质量，都会引起节点区的破坏。4多层混凝土结构抗震设计4.1.7抗震墙的震害抗震墙的震害，抗震墙墙肢之间的连梁由于剪跨比小而产生交叉裂缝形式的剪切破坏，连梁的破坏使墙肢之间丧失联系、降低承载力。墙肢底层也可能出现水平裂缝、斜裂缝，发生破坏。4多层混凝土结构抗震设计4.1.8填充墙的震害填充墙本身抗剪强度低，与框架缺乏有效的拉结填充墙震害呈现“下重上轻”的现象很容易出现裂缝、破坏甚至倒塌变形属剪切型，下部层间位移大吸收大量的地震能量4多层混凝土结构抗震设计4.2抗震设计的一般规定4.2.1房屋适用的最大高度结构类型烈度678()8()9框架6050403524框架-抗震墙1301201008050抗震墙1401201008060部分框支抗震墙1201008050不应采用筒体框架-核心筒1501301009070筒中筒18015012010080板柱-抗震墙80705540不应采用4多层混凝土结构抗震设计结构体系非抗震设计抗震设防烈度6度、7度8度9度框架、板柱—抗震墙框架—抗震墙抗震墙筒中筒、框架—核心筒55664566345523444多层混凝土结构抗震设计4.2.2抗震等级1.框架-抗震墙结构，在基本振型地震作用下，框架承受的地震倾覆力矩可按下式计算：2.裙房与主楼相连，裙房抗震等级除应按裙房本身确定外，不应低于主楼的抗震等级11nmFijiijMVh4多层混凝土结构抗震设计3.带地下室的多层和高层建筑当地下室结构的刚度和受剪承载力与上部楼层相比较大时，地下室顶板可视作嵌固部位地下一层以下的抗震等级可根据具体情况采用三级或更低等级地下室中无上部结构的部分，可根据具体情况采用三级或更低等级。4多层混凝土结构抗震设计4.设防类别为甲类、乙类和丁类建筑物（1）甲类建筑，设防烈度为6～8度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求，当为9度时，应符合比9度抗震设防更高的要求；（2）乙类建筑，设防烈度为6～8度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求，当为9度时，应符合比9度抗震设防更高的要求；（3）丙类建筑，地震作用和抗震措施均应符合本地区抗震设防烈度的要求；（4）丁类建筑，一般情况下，地震作用仍应符合本地区抗震设防烈度的要求；抗震措施应允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低，但抗震设防烈度为6度时不应降低。4多层混凝土结构抗震设计4.2.3结构平面和竖向布置1.结构的平面布置结构平面布置宜简单、规则、对称。使结构平面的质量中心和刚度中心尽可能重合或接近，以减少的扭转效应。框架、抗震墙应双向设置。不规则类型定义扭转不规则在规定的水平力作用下，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倍凹凸不规则结构平面凹进的一侧尺寸，大于相应投影方向总尺寸的30%楼板局部不连续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4多层混凝土结构抗震设计2.结构竖向布置结构竖向体型力求规则均匀，抗侧力构件宜上下连续贯通，当结构沿竖向需变化时，应使其体型、侧向刚度和强度均匀变化而不出现较大的突变（1）侧向刚度沿竖向均匀变化；（2）尽可能避免薄弱层；（3）避免过大的外挑和内收。不规则类型定义侧向刚度不规则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%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)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%4多层混凝土结构抗震设计3.防震缝的设置防震缝最小宽度应符合下列要求：①框架结构房屋的防震缝宽度，当高度不超过15时可采用70；超过15时，6度、7度、8度和9度相应每增加高度5、4、3和2，宜加宽20；②框架-抗震墙结构房屋的防震缝宽度可采用①项规定数值的70%，抗震墙结构房屋的防震缝宽度可采用①项规定数值的50%，且均不宜小于70；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。4多层混凝土结构抗震设计（2）8、9度框架结构房屋防震缝两侧结构高度、刚度或层高相差较大时，设置垂直于防震缝的抗撞墙，每一侧数量不少于两道，对称布置，墙肢长度不大于一个柱距，并按不利情况取值。防震缝两侧抗撞墙的端柱和框架的边柱，箍筋应沿房屋全高加密。4多层混凝土结构抗震设计4.2.4一般抗震措施1.对楼（屋）盖的要求（1）房屋高度超过50的框架-抗震墙结构、筒体结构及复杂高层建筑结构；（2）房屋顶层、结构转换层、平面复杂或开洞较大的楼层；（3）房屋高度超过50的框架结构、抗震墙结构；（4）8度、9度时房屋高度不超过50的框架-抗震墙结构。楼（屋）盖形式抗震设防烈度6度、7度8度9度现浇、叠合梁板4.0B(50)3.0B(40)2.0B(30)装配式、装配整体式楼房3.0B(40)2.5B(30)—框支柱和板柱-抗震墙的现浇梁板2.52.0—mmmmm4多层混凝土结构抗震设计2.对框架结构的要求（1）整体要求①高层建筑不宜采用单跨框架；②框架梁和柱的中线应尽可能重合在同一个平面内，二者间的偏心距不超过柱宽的，（2）填充墙的要求非承重墙体应优先选用轻质墙体材料,采取措施减少其对主体结构的不利影响，并应设置拉结筋、水平系梁、圈梁、构造柱等与主体结构可靠拉结。4多层混凝土结构抗震设计钢筋混凝土结构中的砌体填充墙，宜与柱脱开或采用柔性连接，并应符合下列要求：①填充墙在平面和竖向的布置，宜均匀对称，避免形成薄弱层或短柱；②砌体的砂浆强度等级不应低于M5，墙顶应与框架梁密切结合；③填充墙应沿框架柱全高每隔500，设2φ6拉筋，拉筋伸入墙内的长度，6、7度时不应小于墙长的1/5且不小于700，8、9度时宜沿墙全长贯通；④墙长大于5时，墙顶与梁宜有拉结；墙高超过4时，墙体半高处宜设置与柱连接且沿墙全长贯通的钢筋混凝土水平系梁。4多层混凝土结构抗震设计⑤砌体女儿墙中宜设构造柱，且墙顶宜设置通长的钢筋混凝土压顶梁，在人流出人口处应与主体结构锚固。4多层混凝土结构抗震设计（3）承重方式框架结构体系不应采用部分由砌体墙承重的混合形式。3.对抗震墙结构的要求①沿结构平面各主轴方向布置，形成双向（多向）抗侧力体系。同一方向的抗震墙宜拉通对直，抗震墙沿竖向应连续②单片抗震墙的长度不宜过长，对较长的抗震墙宜开设洞口设置弱连梁（洞口连梁的跨高比不宜大于6），将其分成比较均匀的若干墙段，各墙段的高宽比不应小于2，墙肢截面高度不宜大于8；③抗震墙有较大洞口时，洞口位置宜上下对齐，④墙肢截面高度与厚度的比值为5~8的短肢墙抗震性能较差，高层抗震墙结构不应全部采用短肢墙。4多层混凝土结构抗震设计（2）抗震墙结构和部分框支—抗震墙结构中抗震墙的设置①墙肢的长度沿结构全高不宜有突变，抗震墙有较大洞口时，洞口宜上下对齐；②矩形平面的部分框支抗震墙结构，框支层的楼层侧向刚度不应小于相邻非框支层楼层侧向刚度的50%，框支层落地抗震墙间距不宜大于24，框支层的平面布置尚宜对称，宜设抗震筒体；③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二层的高度及落地抗震墙总高度的1/8二者的较大值，且不大于15；其它结构的抗震墙，其底部加强部位的高度可取墙肢总高度的1/8和底部二层二者的较大值，且不大于15。4多层混凝土结构抗震设计4.对框架—抗震墙结构的要求（1）框架—抗震墙结构中的抗震墙宜贯通房屋全高，应沿结构平面各主轴方向设置，使各方向侧向刚度接近，且纵、横向抗震墙宜连成形、形和[形等形式，互为翼缘；（2）抗震墙宜设置在墙面不需要开大洞口的位置；（3）宜尽量沿建筑平面的周边布置，提高结构抗扭能力，当房屋纵向较长时，纵向抗震墙不宜设在端开间；（4）宜在楼、电梯间和平面变化较大处布置，（5）宜在竖向荷载较大处布置抗震墙，（6）宜适当增多抗震墙的片数，4多层混凝土结构抗震设计（7）抗震墙和柱的中线应尽可能重合，二者间的偏心距不宜超过柱宽的；（8）抗震墙洞口宜上下对齐，洞边距端柱不宜小于300；（9）一、二级抗震墙的洞口连梁，跨高比不宜大于5，且梁截面高度不宜小于400。5.对基础结构的要求（1）采用天然地基的高层建筑基础，根据具体情况应有适当的埋置深度，根据具体情况，基础埋深可采用地面以上房屋总高度的1/18一1/15；（2）基础底面不宜出现零应力区，其它建筑基础底面的零应力区面积不宜超过基础底面面积的15%；4多层混凝土结构抗震设计（3）当高层建筑与裙房相连，在相连部位，高层建筑基础底面在地震作用下亦不宜出现零应力区，加强高、低层之间相连基础结构的承载力，并减少高、低层之间的差异沉降；（4）地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，应避免在地下室顶板开设大洞口，并应采用现浇梁板结构，其楼板厚度不宜小于180，混凝土强度等级不宜小于C30，应采用双层双向配筋，且每层每个方向的配筋率不宜小于0.25%；（5）地下室结构的楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的2倍，地下室柱截面每侧的纵向钢筋面积，除应满足计算要求外，不应少于地上一层对应柱每侧纵筋面积的1.1倍；4多层混凝土结构抗震设计6.钢筋的锚固与连接在非抗震设计的基本锚固长度基础上乘以修正系数作为抗震锚固长度。即：aEalllEaEll纵向钢筋搭接接头面积百分率（%）501001.21.41.6254多层混凝土结构抗震设计7.结构材料的选择（1）混凝土框支梁、框支柱及抗震等级为一级的框架梁、柱、节点核芯区，不应低于C30，构造柱、芯柱、圈梁及其他各类构件不应低于C20。并且在8度和9度时分别不宜超过C70和C60；（2）钢筋抗震等级为一、二级的框架结构，其纵向受力钢筋采用普通HRB335和HRB400钢筋时，钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于1.25，规定钢筋的屈服强度实测值与强度标准值的比值不应大