多高層建筑鋼筋混凝土結構抗震設計（PPT38）

第五章多多層和高層鋼鋼筋混凝土結結構房屋5.1多高層鋼筋混混凝土結構的的震害及其分分析多層和高層鋼鋼筋混凝土結結構體系包括括：框架結構、框框架-抗震墻結構、、抗震墻結構構、筒體結構構和框架-筒體結構等。。本章僅介紹前前兩種。鋼筋混凝土框框架房屋：鋼鋼筋混凝土縱梁、橫梁和和柱等構件組成承重體系系的房屋。鋼筋混凝土框框架房屋層數(shù)數(shù)一般在十層層以下?？拐饓蚣芊课菘蚣?抗震墻框架-抗震墻結構：：在框架房屋屋中增加抗震震墻構成。北京飯店平面面布置歷次地震經(jīng)驗驗表明，鋼筋筋混凝土結構構房屋一般具具有較好的抗抗震性能。結結構設計中只只要經(jīng)過合理理的抗震計算算并采取妥善善的抗震構造造措施，在一一般烈度區(qū)建建造多層和高高層鋼筋混凝凝土結構房屋屋是可以保證證安全的。主要要震震害害可可概概述述如如下下：：1、共共振振效效應應引引起起的的震震害害結構構的的自自振振周周期期與與場場地地土土的的自自振振周周期期接接近近或或一一致致，，引引起起建建筑筑物物的的共共振振，，導導致致結結構構破破壞壞嚴嚴重重。。2、結結構構平平面面或或豎豎向向布布置置不不當當引引起起的的震震害害3、框框架架柱柱、、梁梁和和節(jié)節(jié)點點的的震震害害未經(jīng)經(jīng)抗抗震震設設計計的的框框架架的的震震害害主主要要反反映映在在梁梁柱柱節(jié)節(jié)點點區(qū)區(qū)。。柱的的震震害害重重于于梁梁；；柱柱頂頂震震害害重重于于柱柱底底；；角角柱柱震震害害重重于于內(nèi)內(nèi)柱柱；；短短柱柱震震害害重重于于一一般般柱柱。。柱頂頂震震害害：柱柱頂頂周周圍圍有有水水平平裂裂縫縫、、斜斜裂裂縫縫或或交交叉叉裂裂縫縫。。重重者者混混凝凝土土壓壓碎碎崩崩落落，，柱柱內(nèi)內(nèi)箍箍筋筋拉拉斷斷，，縱縱筋筋壓壓曲曲成成燈燈籠籠狀狀。。破壞壞不不易易修修復復。。柱底底震震害害：與與柱柱頂頂相相似似，，由由于于箍箍筋筋較較柱柱頂頂密密，，震害害相相對對柱柱頂頂較較輕輕。。短柱柱震震害害：當當柱柱高高小小于于4倍柱柱截截面面高高度度（（H/b<4)時形形成成短短柱柱。。短短柱柱剛剛度度大大，，易易產(chǎn)產(chǎn)生生剪剪切切破破壞壞。。角柱柱震震害害：由于于雙雙向向受受彎彎、、受受剪剪,加上上扭扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)作作用用，，震震害害比比內(nèi)內(nèi)柱柱重重。。4、框框架架磚磚填填充充墻墻的的震震害害框架架中中嵌嵌砌砌磚磚填填充充墻墻，，容容易易發(fā)發(fā)生生墻墻面面斜斜裂裂縫縫，，并并沿沿柱柱周周邊邊開開裂裂。。端墻墻、、窗窗間間墻墻和和門門窗窗洞洞口口邊邊角角部部位位破破壞壞更更加加嚴嚴重重。由由于于框框架架變變形形屬屬剪剪切切型型，，下下部部層層間間位位移移大大，，填填充充墻墻震震害害呈呈現(xiàn)現(xiàn)““下下重重上上輕輕””的的現(xiàn)現(xiàn)象象。。填充充墻墻破破壞壞的的主要要原原因因是是:墻體體受受剪剪承承載載力力低低，，變變形形能能力力小小，，墻墻體體與與框框架架缺缺乏乏有有效效的的拉拉結結，，因因此此在在往往復復變變形形時時墻墻體體易易發(fā)發(fā)生生剪剪切切破破壞壞和和散散落落。。5、梁梁柱柱節(jié)節(jié)點點節(jié)點點核核心心區(qū)區(qū)產(chǎn)產(chǎn)生生對對角角方方向向的的斜斜裂裂縫縫或或交交叉叉斜斜裂裂縫縫，，混混凝凝土土剪剪碎碎剝剝落落。。節(jié)節(jié)點點內(nèi)內(nèi)箍箍筋筋很很少少或或無無箍箍筋筋時時，，柱柱縱縱向向鋼鋼筋筋壓壓曲曲外外鼓鼓。。節(jié)點點破破壞壞的的主主要要原原因因是是節(jié)節(jié)點點的的受受剪剪承承載載力力不不足足，，約約束束箍箍筋筋太太少少，，梁梁筋筋錨錨固固長長度度不不夠夠以以及及施施工工質(zhì)質(zhì)量量差差所所引引起起。。6、框框架架梁梁震害害多多發(fā)發(fā)生生于于梁梁端端。。在在地地震震作作用用下下梁梁端端縱縱向向鋼鋼筋筋屈屈服服，，出出現(xiàn)現(xiàn)上上下下貫貫通通的的垂垂直直裂裂縫縫和和交交叉叉裂裂縫縫。。破破壞壞的的主主要要原原因因是是梁梁端端屈屈服服后后產(chǎn)產(chǎn)生生的的剪剪力力較較大大，，超超過過了了梁梁的的受受剪剪承承載載力力，，梁梁內(nèi)內(nèi)箍箍筋筋配配置置較較稀稀，，以以及及反反復復荷荷載載作作用用下下混混凝凝土土抗抗剪剪強強度度降降低低等等。。節(jié)點破壞壞將導致致梁柱失失去相互互之間的的聯(lián)系。。7、抗震墻墻的震害害在強震作作用下，，抗震墻墻的震害害主要表表現(xiàn)為墻墻肢之間間連梁的剪剪切破壞壞。這主要要是由于于連梁跨跨度小、、高度大大形成深深梁，在在反復荷荷載作用用下形成成X形剪切裂裂縫，這這種破壞壞為剪切切型脆性性破壞，，尤其在在房屋1／3高度處的的連梁破破壞更為為明顯。。8、防震縫縫的震害害防震縫寬寬度過小小，地震震時結構構相互碰碰撞造成成震害。。總結以上上震害調(diào)調(diào)查結果果，除注注意場地地和地基基因素外外，從結結構上主主要應注注意：1）結構的的剛度在在平面上上和沿豎豎向的分分布要規(guī)規(guī)則、均均勻；2）結構構構件要有有足夠的的承載力力和延性性；3）重視構構造，加加強對混混凝土的的約束，，防止剪剪切、錨錨固等脆性破破壞；4）保證施施工質(zhì)量量。5.2選型、結結構布置置和設計計原則5.2.1結構體系系選擇在考慮地地震烈度度、場地地土、抗抗震性能，使使用要求求及經(jīng)濟濟效果等等因素和和總結地地震經(jīng)驗驗的基礎礎上，在震區(qū)選選擇結構構體系應應綜合考考慮如下下條件：：1、現(xiàn)澆混凝凝土房屋屋適用的的最大高高度2、房屋高高寬比限限值3、建筑物物剛度與與場地條條件有關關4、基礎形形式及埋埋置深度度5、應注意意技術經(jīng)經(jīng)濟指標標。1、房屋的的適用最最大高度度《抗震規(guī)范范》規(guī)定：乙乙、丙和和丁類建建筑的框框架結構構和框架架-抗震墻結結構適用用的最大大高度應應不超過過下表的的規(guī)定。。甲類建筑筑適用的的最大高高度應專專門研究究。注：1.房屋高度度指室外外地面到到主要屋屋面板板板頂?shù)母吒叨龋ú徊话ň志植客怀龀鑫蓓敳坎糠郑?；?.超過表內(nèi)內(nèi)高度的的房屋，，應進行行專門研研究和論論證，采采取有效效的加強強措施；；3.平面和豎豎向均不不規(guī)則的的結構或或建造在在Ⅳ場地的構構筑物，，使用的的最大高高度應適適當降低低（一般般降低20%左右）。。5.2.2建筑結構構布置1.結構布置置的基本本原則是是：①結構平平面應力力求簡單單規(guī)則，，結構的的主要抗抗側(cè)力構構件應對對稱均勻勻布置，，盡量使使結構的的剛心與與質(zhì)心重重合，避避免地震震時引起起結構扭扭轉(zhuǎn)及局局部應力力集中。。剛度中心心質(zhì)量中心心②結構的豎豎向布置置，應使使其質(zhì)量量沿高度度方向均均勻分布布，避免免結構剛剛度突變變，并應應盡可能能降低建建筑物的的重心，，以利結結構的整整體穩(wěn)定定性。③合理地地設置變變形縫。。當建筑平平面過長長、結構構單元的的結構體體系不同同、高度度和剛度度相差過過大以及及各結構構單元的的地基條條件有較較大差異異時，應應考慮設設防震縫縫。其最最小寬度度應符合合下面要要求：高層建筑筑宜選用用合理的的建筑結結構方案案，不設設防震縫縫。防震縫①鋼筋混凝凝土框架架房屋的的防震縫縫寬度，，當高度度不超過過15m時可采用用70mm，超過15m時，6、7、8、9度相應每每增加高高度5m、4m、3m、2m，宜加寬20mm。②框架抗震墻墻房屋的的防震縫縫寬度，，可采用用第①條條數(shù)值的的70％，抗震震墻房屋屋可采用用第①條條數(shù)值的的50％，且均均不宜小小于70mm。③防震縫兩兩側(cè)結構構類型不不同時，按按不利體體系考慮慮，并按低低的房房屋高高度計計算縫寬。。th框架框架-抗震墻例1：某高高層建建筑為為框架架—剪力墻墻結構構，抗抗震設設防烈烈度為為7度，高高45米，其其裙房房為框框架結結構，，高20米，主主樓和和裙房房間設設防震震縫，，其最最小縫縫寬應應為多多少？？解：防防震縫縫最小小寬度度應根根據(jù)裙裙房框框架結結構及及其高高度確確定：：例2：6度地區(qū)區(qū)、框框架結結構、、建筑筑高度度35m，若需需設防防震縫縫，其其縫寬寬應為為多少少？若若高為為35m剪力墻墻結構構，其其縫寬寬？（4）8、9度設防防的鋼鋼筋混混凝土土框架架房屋屋防震震縫兩兩側(cè)的的結構構，當當結構構高度度、剛剛度或或?qū)痈吒呦嗖畈钶^大大時，，可在在防震震縫兩兩側(cè)房房屋的的盡端端設垂垂直于于防震震縫的的抗撞撞墻。。層高不同高度、剛度相差較大每一側(cè)側(cè)的數(shù)數(shù)量不不應少少于兩兩道。。宜分分別對對稱布布置，，墻肢肢的長長度可可不大大于一一個柱柱距。。內(nèi)力應應按考考慮和和不考考慮抗抗撞墻墻兩種種情況況進行行分析析，按按不利利情況況取值值?？棺矇Φ亩硕酥秃涂蚣芗苓呏拷罱顟匮胤课菸萑吒呒用苊堋＂芗訌姀姌俏萆w的整體體性。。使結結構受受力均均勻。。⑤盡可可能做做到技技術先先進，，經(jīng)濟濟合理理。5.2.3結構的的抗震震等級級地震作作用下下，鋼鋼筋混混凝土土結構構的地地震反反應有有下列列特點點：1、地震震作用用越大大，房房屋的的抗震震要求求越高高；2、結構構的抗抗震能能力主主要取取決于于主要要抗側(cè)側(cè)力構構件的的性能能；3、房屋屋越高高，地地震反反應越越大，，抗震震要求求越高高。地震作作用與與烈度度、場場地等等有關關，從從經(jīng)濟濟角度度考慮慮，對對不同同烈度度、場場地的的結構構的抗抗震要要求可可以有有明顯顯的差差別。。主、次次抗側(cè)側(cè)力構構件的的抗震震要求求應有有差別別?？拐鸬鹊燃壥鞘谴_定定結構構構件件抗震震計算算和抗抗震措措施的的標準準。根根據(jù)設設防烈烈度、、房屋屋高度度、建建筑類類別、、結構構類型型及構構件在在結構構中的的重要要程度度確定定，共共分四四個等等級，，一級級最高高。下表為為丙類類建筑筑抗震震等級級的劃劃分：：一一一抗震墻一一二二三三四框架≤50>60≤60>60≤60>60≤60高度（m)一劇場,體育館等大跨度公共建筑一一二二三三四框架≤25>30≤30>30≤30>30≤30高度（m)框架-抗震墻結構框架結構結構類型烈度6879三二一三二現(xiàn)澆鋼筋混凝土房屋的抗震等級注：1.建筑場場地為為Ⅰ類時，，除6度外可可按表表內(nèi)降降低一一度所所對應應的抗震等等級采采取抗抗震構構造措措施，，但相相應的的計算算要求求不應應降低低；2.接近或等于于高度分界界時，應允允許結合房房屋不規(guī)則則程度及場場地、地基條條件確定抗抗震等級。。1、甲、乙、、丁類建筑筑應按抗震震設防標準準中的抗震震措施所要要求的設防防烈度按上上表確定抗抗震等級。。2、當框架-抗震墻結構構有足夠的的抗震墻時時,其框架部分分是次要抗抗側(cè)力構件件,可按框架-抗震墻結構構中的框架架確定抗震震等級。否否則按框架架結構確定定等級。區(qū)區(qū)分標準是是看框架部部分承受的的地震傾覆覆力矩是否否大于結構構總地震傾傾覆力矩的的50%。框架承受的的地震傾覆覆力矩可按按下式計算算：--框架-抗震墻結構在基本振型地震作用下框架部分承受的地震傾覆力矩；--結構層數(shù)；--框架i層柱的根數(shù)；--第i層j根框架柱的計算地震剪力；--第i層層高。3、裙房與主主樓的等級級ccccc1cc裙房頂部上上下各一層層應提高抗抗震措施4、多層與高高層建筑的的地下室當?shù)叵率翼旐敯遄鳛樯仙喜拷Y構得得嵌固部位位時，地下下一層得抗抗震等級應應與上部結結構相同，，地下一層層以下根據(jù)據(jù)具體情況況按三級或或按更低等等級。9度時應專門門研究。圖中c為抗震等級級2、鋼筋混凝凝土框架的的梁、柱構構件應避免免剪切破壞壞“強剪弱彎彎”構件彎曲破破壞形成的的極限剪力力應小于構構件斜截面面的極限剪剪力。鋼筋混凝土土框架的結結構體系1、鋼筋混凝土土框架結構構宜對稱布布置3、鋼筋混凝凝土框架的的梁、柱構構件之間應設設置成“強強柱弱梁””4、梁柱節(jié)點點的承載力力宜大于梁梁、柱構件件的承載力力?！案鼜姷墓?jié)節(jié)點”抗震墻的一一般布置原原則是“均均勻、分散散、對稱、、周邊”。。框架-剪力墻結構構的結構布布置1、抗震墻布置置的基本原原則框架-抗震墻結構構中的抗震震墻宜沿主主軸方向雙雙向布置，，貫通房屋屋全高，且且橫向與縱縱向抗震墻墻宜相連，，互為翼墻墻，以提高高其剛度和和承載能力力