本課程一門研究地震災(zāi)害及建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計方法專業(yè)課

本課程是一門研究地震災(zāi)害及建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計方法的專業(yè)課。對于多地震的我國，抗震設(shè)防的國土面積約占全國國土面積的79%。歷次強震經(jīng)驗表明：地震造成的人員傷亡和經(jīng)濟損失主要是因為房屋破壞和工程結(jié)構(gòu)倒塌引起的，造成地震災(zāi)害的是工程結(jié)構(gòu)而不是地震本身。因此，對各類工程結(jié)構(gòu)進行抗震設(shè)計，提高結(jié)構(gòu)的抗震性能是減輕地震災(zāi)害的根本途徑。為此學習本課程有關(guān)抗震設(shè)防原則，具體措施和結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計理論，不僅是對《鋼筋碌設(shè)計》《砌體結(jié)構(gòu)》等先修課程理論完善、充實、提高，更是安全、合理地設(shè)計各種建筑結(jié)構(gòu)最重要專業(yè)課程之一。通過本課程的學習，使學生了解地震的基本概念，掌握建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下的動力反應(yīng)計算方法及各類常見結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計方法，使學生今后從事建筑工程的設(shè)計、施工及房地產(chǎn)經(jīng)營管理均有較大的實用價值。通過學習，了解地震成因、震級、烈度和房屋抗震設(shè)防標準和抗震基本原則，以及場地土分類和動力特征，建筑構(gòu)地的選擇和地基礎(chǔ)抗震設(shè)計方法；掌握地震作用計算方法，及常見結(jié)構(gòu)房屋（多層砌體結(jié)構(gòu)，鋼筋碌橋梁結(jié)構(gòu)，單層鋼筋碌柱廠房）的結(jié)構(gòu)布置，抗震設(shè)計計算方法和構(gòu)造措施。第一章緒論一、 概述本章主要講述地震與地震動的基本知識，介紹世界及我國的地震活動性以及近期的世界地震活動情況，同時綜述了地震所造成的地表破壞及其給工程結(jié)構(gòu)所造成的破壞。介紹了我國《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011—2001)中的抗震設(shè)防目標、抗震設(shè)計方法以及抗震設(shè)計的基本要求等。二、 主要知識點地震的分類；地震波的類別和特點；震級和烈度的概念、意義；地震區(qū)劃與地震影響以及地震的一些常用術(shù)語。世界及我國地震活動情況。地震震害。結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防。三、 教學要求掌握建筑抗震設(shè)防標準和原則。掌握建筑結(jié)構(gòu)的抗震概念設(shè)計要求。了解地震成因、分布、地震波形式、震級、烈度以及地震波的主要特性及其在工程中的應(yīng)用根據(jù)思考題來理解、復(fù)習授課內(nèi)容。四、 考核知識點地震按成因劃分的類型，地震序列的概念，地震波的類別和特點；震級和烈度的概念；抗震設(shè)防的目標和方法；抗震設(shè)計的類別和設(shè)防標準。五、 主要知識點補充解釋地震的分類地震按成因可劃分為：構(gòu)造地震：由于地殼運動，推擠地殼巖層使其薄弱部位發(fā)生斷裂錯動而引起的地震，其分布最廣，危害最大。構(gòu)造地震的成因主要有斷層說和板塊說?；鹕降卣穑河捎诨鹕奖l(fā)，巖漿猛烈沖出地面而引起的地震。在我國很少見。陷落地震：由于地表或地下巖層等突然發(fā)生大規(guī)模的陷落和崩塌時所引起小范圍內(nèi)地面震動，這類地震很少造成破壞，其震級也較小。誘發(fā)地震：由于水庫蓄水或深井注水等引起的地面震動。（2） 地震按地震序列分：主震型震群型（多發(fā)型）孤立型（單發(fā)型）地震序列指一定時間內(nèi)（一般是幾十天至數(shù)月）相繼發(fā)生在相鄰地區(qū)的一系列大小地震。地震序列的認識和判別對預(yù)報地震和防御地震都很重要。（3） 地震按震源的深淺不同，可分為：-淺源地震：震源深度在70km以內(nèi)；-中源地震：震源深度在70?300km范圍內(nèi)；-深源地震：震源深度超過300km2、構(gòu)造地震的形成，分布（1） .形成原因：按照地質(zhì)學上“板塊構(gòu)造學說”地球表面的巖石層不是一塊整體，而是由“歐亞板塊”“美州板塊”“非洲板塊”“太平洋板塊”“澳州板塊”和“南極板塊”這六大板塊和若干小板塊組成，由于它們的邊界是相互制約的，所以板塊間必于張伸、擠壓、剪切狀態(tài)，而造成這些大板塊的交界地區(qū)產(chǎn)生構(gòu)造地震。（2） .世界地震活動的分布。將一段時間內(nèi)世界地震的震中繪到地圖上，便可得震中分布圖，地震上的主要地震帶有兩條。環(huán)太平洋地震帶：沿南北美洲的西海岸至日本列島，再經(jīng)我國臺灣，菲律賓，印尼，新幾內(nèi)亞，至嘲西蘭，這一地震帶活動性最強，世界上75%的地震發(fā)生在這一帶上。地中海南亞地震帶：從大西洋亞速爾群島經(jīng)意大利，土耳其，伊朗，印度北部，我國西南地區(qū)及印尼，與太平洋帶相接。.我國地震分布情況——處于兩大地震帶之間，是一個多地震國家，臺灣有及西藏西南屬于世界兩大地震帶。其余地區(qū)是較明顯的西部強，東部弱的特點。個別省份如浙江，江西很少發(fā)生地震，其它地區(qū)都發(fā)生過不同程度破壞性地震。地震波概念：地震引起的振動以波的形式從震源向各個方向傳播并釋放能量，這就是地震波。分類：「縱■波[壓絕波、蔬密波)「體汲*IL播被〔此切被｝r瑞雷波(R波)1面避TI洛夫波〔L波)地震波的傳播以縱波最快，剪切波次之，面波最慢。地震現(xiàn)象表明，縱波使建筑物產(chǎn)生上下顛簸，剪切波使建筑物產(chǎn)生水平方向搖晃，而面波則使建筑物既產(chǎn)生上下顛簸又產(chǎn)生左右搖晃，一般是剪切波和面波都到達時振動最為激烈。4o地震強度地震強度通常用震級和烈度等反映。(1)震級；震級是表示一次地震本身強弱程度和大小的尺度。地震震級M為： M=]gA震級表示一次地震釋放能量的多少，也是表示地震強度大小的指標，所以一次地震只有一個震級。震級分類：,微震：小于2級的地震；-有感地震：2?4級地震；丁類建筑一一允許比本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求適當降低，但抗震設(shè)防烈度為6度時丁類建筑一一允許比本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求適當降低，但抗震設(shè)防烈度為6度時乙類建筑一一應(yīng)符合要地區(qū)抗震設(shè)防烈度要求；乙類建筑一一應(yīng)符合要地區(qū)抗震設(shè)防烈度要求；-破壞性地震：5級以上；,強烈地震(大震)：7級以上;-特大地震：8級以上。地震烈度地震烈度是指地震時某一地區(qū)的地面和各類建筑物遭受到一次地震影響的強弱程度。一般來說，離震中愈近，地震影響愈大，地震烈度愈高；離震中愈遠，地震烈度就愈低。地震基本烈度地震基本烈度是指在50年期限內(nèi)一般場地條件下可能遭遇超越概率為10%的地震烈度值。建筑抗震設(shè)防分類，設(shè)防標準和設(shè)防目標、建筑抗震設(shè)防分類：同一地區(qū)各類建筑物遭受到地震破壞時所產(chǎn)生的后果，(從經(jīng)濟、政治、社會影響上予以估量)，新規(guī)范規(guī)定：甲類建筑一一重大建筑工程和地震時可能發(fā)生嚴重次生災(zāi)害的建筑。乙類建筑一一地震時使用功能不能中斷需盡快恢復(fù)的建筑，如：消防、急救、供電、水、電訊、廣播、教育等。丙類建筑一一除甲、乙、丁類以外的一般建筑。丁類建筑 抗震次要建筑。、建筑抗震設(shè)防標準建筑抗震設(shè)防的含義： "地震作用對建筑物進行抗震設(shè)計，包括vj抗震承載力計算■-抗震措施抗震設(shè)防標準一一衡量建筑抗震設(shè)防要求的尺度，在一般情況下，設(shè)防烈度是采用基本烈度。地震作用計算甲類建筑一一按地震安全性評估結(jié)果確定；高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求。丙類建筑一一應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度要求；丁類建筑——一般情況下仍應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度要求?？拐鸪休d力計算水平地震作用計算豎向地震作用計算扭轉(zhuǎn)地震作用計算抗震措施：、抗震設(shè)防目標――小震不壞，中震可修，大震不倒，《規(guī)范》提出“三水準”的抗震設(shè)防目標。第一水準一一當遭受低于本地區(qū)設(shè)防烈度的多遇地震影響時，建筑物一般不受損壞或不需修理仍可繼續(xù)使用一一小震不壞。第二水準一一在遭受本地區(qū)規(guī)定的設(shè)防烈度的地震影響時，建筑物可能有損失(但不致于危及人民生命和生產(chǎn)設(shè)備的安全)，經(jīng)一般修理或不需修理仍能繼續(xù)使用――中震可修。第三水準一一在遭受高于本地區(qū)設(shè)防烈度的罕遇地震影響時,建筑物不致倒塌或發(fā)生危及人民生命的嚴重破壞一一大震不倒。具體做法上采用二階段設(shè)計法：第一階段設(shè)計：按小震作用效應(yīng)和其它荷載效應(yīng)的基本組合驗算結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力，以及在小震作用下驗算結(jié)構(gòu)的彈性變形，可用彈性體系動力理論，來進行地震應(yīng)力分析，以滿足第一水準抗震設(shè)防目標。第二階段設(shè)計：在大震作用下驗算結(jié)構(gòu)的彈塑性變形，以滿足第三水準抗震設(shè)防目標的要求。建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計方法為了實現(xiàn)3個烈度水準的抗震設(shè)防要求，《抗震規(guī)范》提出了二階段抗震設(shè)計方法。第一階段：彈性設(shè)計方法，承載力和彈性變形計算；第二階段：彈塑性設(shè)計方法，彈塑性變形驗算?？拐鸾ㄖ母拍钤O(shè)計“概念設(shè)計”是立足于工程抗震基本理論及長期工程抗震經(jīng)驗總結(jié)的工程抗震基本概念，

是構(gòu)造良好結(jié)構(gòu)性能的決定性因素。(1)、場地與地基.區(qū)分不同場地對建筑物的影響。.盡可能選擇對抗震有利的地段，不宜在危險地段建筑甲、乙、丙類建筑。.地震周期=場地周期=建筑物周期共振類共振(2)、結(jié)構(gòu)布置應(yīng)滿足質(zhì)量，剛度均勻分布的要求：.建筑平面，立面簡單，對稱，盡可能使質(zhì)量中心而剛度中心重合——否則將產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，和薄弱層。.建筑平面，立面平面布置較復(fù)雜時，應(yīng)采用防震縫，將建筑自基礎(chǔ)以上分開、分割成比較規(guī)則的結(jié)構(gòu)單元。.綜合考慮結(jié)構(gòu)變形而剛度之間關(guān)系：結(jié)構(gòu)的變形能力取決于組成結(jié)構(gòu)的構(gòu)件及其連接的延性水平。結(jié)構(gòu)而構(gòu)件應(yīng)滿足：強度好，剛度適當，整體性好，延性強。延性率數(shù)卩延性率數(shù)卩=極限變形△ u變形△y.結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具備必要的承載能力，良好的變形能力和消耗地震能量的能力。結(jié)構(gòu)體系應(yīng)同時滿足r承載能力］n耗能W力1變形能力J建筑的抗震設(shè)防類別根據(jù)建筑使用功能的重要性，按其受地震破壞時產(chǎn)生的后果，《抗震規(guī)范》將建筑物分為甲、乙、丙、丁類四個抗震設(shè)防類別。甲類建筑一一設(shè)防烈度6?8度時，應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高1度；要求。設(shè)防烈度9度時，應(yīng)符合比9度抗震設(shè)防更高要求。乙類建筑一一設(shè)防烈度6?8度時，應(yīng)符合本地震抗震設(shè)防烈度提高1度；要求，設(shè)防烈度9度時，應(yīng)符合比9度抗震設(shè)防更高的要求；對較小的乙類建筑，當其結(jié)構(gòu)改用抗震性能較好的結(jié)構(gòu)類型時，應(yīng)允許仍按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求。丙類建筑一一應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求。不能降低。建筑的抗震設(shè)防標準《抗震規(guī)范》規(guī)定：對各抗震設(shè)防類別建筑的設(shè)防標準，應(yīng)符合下列要求：甲類建筑，地震作用計算應(yīng)高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求，其值應(yīng)按批準的地震安全性評價結(jié)構(gòu)確定；當抗震設(shè)防烈度為6?8度時，其抗震措施應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高一度的要求；當抗震設(shè)防烈度為9度時，應(yīng)符合比9度抗震設(shè)防更高的要求。乙類建筑，地震作用計算應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求；當抗震設(shè)防烈度為6?8度時,一般情況下，其抗震措施應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高一度的要求；當抗震設(shè)防烈度為9度時，應(yīng)符合比9度抗震設(shè)防更高的要求；地基基礎(chǔ)的抗震措施，應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定。對較小的乙類建筑，當其結(jié)構(gòu)改用抗震性能較好的結(jié)構(gòu)類型時，應(yīng)允許仍按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求采用抗震措施。丙類建筑，地震作用計算和抗震措施均應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求。丁類建筑，一般情況下，地震作用計算應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求，抗震措施應(yīng)允許比本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求適當降低，但抗震設(shè)防烈度為6度時不應(yīng)降低。抗震設(shè)防烈度為6度時，除另有規(guī)定外，對乙、丙、丁類建筑可不進行地震作用計算。10、 建筑抗震設(shè)計的基本要求慨念設(shè)計：（根據(jù)地震災(zāi)害和工程經(jīng)驗等所形成的基本設(shè)計原則和設(shè)計思想，進行建筑和結(jié)構(gòu)總體布置并確定細部構(gòu)造的過程）建筑設(shè)計應(yīng)重視建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性；合理的建筑結(jié)構(gòu)體系選擇；抗側(cè)力結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的延性設(shè)計。參數(shù)設(shè)計：地震作用計算；構(gòu)件強度驗算；結(jié)構(gòu)變形驗算。第二章場地、地基和基礎(chǔ)一、 概述本章主要介紹：①建筑場地、場地土及場地覆蓋層厚度的基本概念；②場地土類型和場地類別的劃分方法；③天然地基及基礎(chǔ)抗震承載力驗算的一般原則；④地基土液化的原因及危害，場地土液化的判別方法，可液化地基和軟土地基的抗震措施以及樁基杭震設(shè)計的基本方法等。這些都是建筑杭震設(shè)計和減輕建筑物地震災(zāi)害的基本知識，學習時應(yīng)深刻理解其本質(zhì)，以便為后續(xù)各章的學習打下基礎(chǔ)。二、 主要知識點建筑場地分類；場地選擇；天然地基與基礎(chǔ)的抗震驗算；液化土與軟土地基；三、 教學要求通過本單元內(nèi)容的學習，你將能夠：了解：建筑地段的劃分；場地引起的震害；液化的危害；理解：場地的基本概念；液化的含義；可液化地基和軟土地基的抗震措施；掌握：建筑地段選擇的原則；場地類別的劃分方法；天然地基及基礎(chǔ)抗震驗算的一般原則；液化的判別；抗液化的措施。四、 考核知識點場地的類別劃分；天然地基與基礎(chǔ)的抗震驗算；液化的概念，液化土的判別，可液化地基與軟土地基的抗震措施；五、 主要知識點補充解釋建筑地段的選擇建筑地段的劃分：為了合理地選擇建筑場地以達到減輕建筑物震害的目的，《抗震規(guī)范》按場地上建筑物的震害輕重程度把建筑場地劃分為對建筑抗震有利、不利和危險的地段。場地選擇的原則：選擇有利地段；避開不利地段，當無法避開時，應(yīng)采取適當?shù)目拐鸫胧?；不在危險地段建設(shè)。建筑場地類別的劃分：場地覆蓋層厚度：場地覆蓋層厚度一般情況下，應(yīng)按地面至剪切波速大于500m/s的土層頂面；當?shù)孛?m以下存在剪切波速大于相鄰上層土剪切波速2.5倍的下臥土層，且下臥土層的剪切波速不小于400m/s時，可按地面至該下臥土層頂面的距離確定；剪切波速大于500m/s的孤石、透鏡體，應(yīng)視同周圍土層；土層中的火山巖硬夾層，應(yīng)視為剛體，其厚度應(yīng)從覆蓋土層中扣除。d場地類別：場地類別根據(jù)土層等效剪切波速Use二?；和場地覆蓋層厚度劃分為t4類。天然地基與基礎(chǔ)的抗震驗算：可不進行天然地基及基礎(chǔ)抗震驗算的建筑：砌體房屋；地基主要受力層范圍內(nèi)不存在軟弱粘性土層的一般的單層廠房、單層空曠房屋和不超過8層且高度在25m以下的一般民用框架房屋及與其基礎(chǔ)荷載相當?shù)亩鄬涌蚣軓S房；規(guī)范規(guī)定可不進行上部結(jié)構(gòu)抗震驗算的建筑。。天然地基地震作用下的承載力驗算規(guī)范規(guī)定：基礎(chǔ)底面平均壓力和邊緣最大壓力應(yīng)符合下式要求：P—『坯；Unnax—1?以f母； JaS= *7k夕 ——地震作用效應(yīng)標準組合的基礎(chǔ)底面平均壓力；丹阿――地震作用效應(yīng)標準組合的基礎(chǔ)邊緣的最大壓力；扁一一調(diào)整后的地基土抗震承載力；厶――地基土抗震承載力調(diào)整系數(shù)；人一一深寬修正后的地基土靜承載力特征值，應(yīng)按現(xiàn)行國家標準《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007）采用。此外，對于高寬比大于4的高層建筑，在地震作用下基礎(chǔ)底面不宜出現(xiàn)拉應(yīng)力；其它建筑基礎(chǔ)底面與地基土之間零應(yīng)力區(qū)面積不應(yīng)超過基礎(chǔ)底面面積的15%。液化土（1） 液化的概念：處于地下水位以下的飽和砂土和粉土的土顆粒結(jié)構(gòu)受到地震作用時將趨于密實,使空隙水壓力急劇上升，而在地震作用的短暫時間內(nèi)，這種急劇上升的空隙水壓力來不及消散，使原有土顆粒通過接觸點傳遞的壓力減小，當有效壓力完全消失時,土顆粒處于懸浮狀態(tài)之中。這時，土體完全失去抗剪強度而顯示出近于液體的特性。這種現(xiàn)象稱為液化。（2） 液化的危害地面開裂下沉使建筑物產(chǎn)生過渡下沉或整體傾斜；不均勻沉降引起建筑物上部結(jié)構(gòu)破壞，使梁板等水平構(gòu)件及其節(jié)點破壞，使墻體開裂和建筑物體形變化處開裂；室內(nèi)地坪上鼓、開裂，設(shè)備基礎(chǔ)上浮或下沉。（3） 液化的影響因素土層的地質(zhì)年代；土層的土粒的組成和密實程度；砂土層埋置深度和地下水位深度；地震烈度和地震持續(xù)時間。5-液化判別和處理的一般原則：對存在飽和砂土和粉土（不含黃土）的地基，除6度外，應(yīng)進行液化判別。對6度區(qū)一般情況下可不進行判別和處理，但對液化敏感的乙類建筑可按7度的要求進行判別和處理。存在液化土層的地基，應(yīng)根據(jù)建筑的抗震設(shè)防類別、地基的液化等級結(jié)合具體情況采取相應(yīng)的措施。為了減少判別場地土液化的勘察工作量，飽和砂土液化的判別可分兩步進行，即初步判別和標準貫入試驗判別。（凡經(jīng)初步判別為不液化或不考慮液化影響的場地土，原則上可不進行標準貫入判別試驗的判別）初步判別：以地質(zhì)年代、粘粒含量、地下水位及上覆非液化土層厚度等作為判斷條件。地質(zhì)年代為第四紀晚更新世（Q3）及以前時，7、8度可判為不液化；當粉土的粘粒（粒徑小于0.005mm的顆粒）含量百分率在7、8和9度時分別大于10、13和16可判為不液化；采用天然地基的建筑，當上覆非液化土層厚度和地下水位深度符合下列條件之—時，可不考慮液化影響。;dv> —3;da-\-dv>1.5^0+ —4.5式中泌訐——地下水位深度（口），宜按設(shè)計基準期內(nèi)年平均最高水位采用，也可按近期內(nèi)年最高水位采用；——基礎(chǔ)埋置深度（m）,不超過2m時應(yīng)采用2m；爲——液化土特征深度（m）,可按表2.1采用；——上覆蓋非液化土層厚度（m）,計算時宜將淤泥和淤泥質(zhì)土層扣除。液化土特征深度（m）標準貫入試驗判別:鉆孔至試驗土層上15cm處，用63.5公斤穿心錘，落距為76cm,打擊土層，打入30cm所用的錘擊數(shù)記作況稱為標貫擊數(shù)。用疝砧與規(guī)范規(guī)定的臨界值％比較來確定是否會液化。即況負<虬時，應(yīng)判為可液化土，否則即為不液化土。為=臨爵+□?1（乩-如）］■^茂 （％刼）紡=純（24-0.嶠）淚7虹 （15京詩2"液化指數(shù)與液化等級液化指數(shù)：?N-（1_5網(wǎng)式中姆——i土層單位土層厚度的層位影響權(quán)函數(shù)值（單位為十）。若判別深度為15m,

當該層中點深度不大于5m時應(yīng)采用10,等于15m時應(yīng)采用零值，5?15m時應(yīng)按線性內(nèi)插法取值；若判別深度為20m,當該層中點深度不大于5m時應(yīng)采用10,等于ZOm時應(yīng)采用零值，5?20m時應(yīng)按線性內(nèi)插法取值。由液化指數(shù)，按下表2.3確定液化等級液化等級輕微中等嚴重液化等級輕微中等嚴重判別深度15m時的液化指標判別深度20m時的液化指標④可液化地基的抗震措施當液化土層較平坦且均勻時，可按表2.4選用合理的抗液化措施。同時也可考慮上部結(jié)構(gòu)重力荷載對液化危害的影響，根據(jù)液化震陷量的估計適當調(diào)整抗液化措施?？拐鹪O(shè)防類別地基的液化等級輕微中等嚴重乙類部分消除液化沉陷，或?qū)Φ鼗蜕喜拷Y(jié)構(gòu)處理全部消除液化沉陷，或部分消除液化沉陷且對地基和上部結(jié)構(gòu)處理全部消除液化沉陷丙類基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理，亦可不米取措施基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理，或更高要求的措施全部消除液化沉陷，或部分消除液化沉陷且對地基和上部結(jié)構(gòu)處理丁類可不米取措施可不米取措施地基和上部結(jié)構(gòu)處理，或其它經(jīng)濟的措施可不進行樁基抗震驗算的條件規(guī)范規(guī)定，對于承受豎向荷載為主的低承臺樁基，當?shù)孛嫦聼o液化土層，且樁承臺周圍無淤泥、淤泥質(zhì)土和地基土靜承載力特征值不大于100kPa的填土時，下列建筑可不進行樁基抗震承載力驗算（1） 砌體房屋和可不進行上部結(jié)構(gòu)抗震驗算的建筑物；（2） 7度和8度時，一般單層廠房、單層空曠房屋和8層、高度25m以下的一般民用框架房屋及與其基礎(chǔ)荷載相當?shù)亩鄬涌蚣軓S房。第三章結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析與抗震驗算一、 概述本章主要介紹單自由度彈性體系和多自由度彈性體系地震反應(yīng)分析的基本理論與方法、水平地震作用計算的振型分解反應(yīng)譜法和底部剪力法、結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)計算、地基與結(jié)構(gòu)相互作用的基本原理和計算方法、豎向地震作用的基本概念和計算、結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的時程分析法以及建筑結(jié)構(gòu)的抗震驗算等,這些都是結(jié)構(gòu)杭震設(shè)計的基本理論，也是本課程的學習重點。二、 主要知識點結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中的基本概念；單自由度彈性體系的地震反應(yīng)分析及其反應(yīng)譜；多自由度彈性體系的地震反應(yīng)分析及水平地震作用的計算方法；結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)計算；豎向地震作用；結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的時程分析法；建筑結(jié)構(gòu)的抗震驗算。三、教學要求1、 掌握抗震設(shè)計計算采用的方法和適用范圍；2、 掌握水平地震作用計算的振型分解法和底部剪力法；理解和正確使用地震影響系數(shù)a及a?T曲線；掌握結(jié)構(gòu)構(gòu)件的地震作用效應(yīng)和其他荷載效應(yīng)的基本組合；四、考核知識點基本概念：結(jié)構(gòu)的地震作用效應(yīng)、地震反應(yīng)，求解地震作用的方法；單自由度彈性體系的計算簡圖的確定，運動方程的建立，自由振動和強迫振動；單自由度彈性體系的水平地震作用計算的基本公式，標準反應(yīng)譜，設(shè)計反應(yīng)譜地震影響系數(shù)曲線；多自由度彈性體系地震反應(yīng)分析的振型分解法和底部剪力法；結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)振動的原因；地基與結(jié)構(gòu)的相互作用對結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的影響，考慮地基結(jié)構(gòu)相互作用的抗震設(shè)計;

豎向地震作用的計算范圍和計算方法；結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的時程分析法的概念，適用范圍;結(jié)構(gòu)抗震承載力的驗算和結(jié)構(gòu)抗震變形的驗算。五、主要知識點補充解釋1.單自由度彈性體系的地震反應(yīng)分析（1）單自由度彈性體系在地震作用下的運動方程+応上0）=—還可簡化為：T十2如土十疽=一&式中3=-/k/my=丄=。 2s2（2）自由振動自由振動方程:2+ +sb=0自振周期:體系的頻率:體系的圓頻率:單自由度體系自振周期的計算公式：T=2才丿扁7E自振周期是結(jié)構(gòu)的一種固有屬性，也是結(jié)構(gòu)本身一個很重要的動力特性。（3）強迫振動杜哈默積分:r 1jcQ)=r 1jcQ)=dj?Q)=—(f—r)dr（4）運動方程的通解xO)=e-f-r(0)cos^￡4~(T)e(r—r)dr2.單自由度彈性體系的水平地震作用及其反應(yīng)譜（1）計算水平地震作用的基本公式①地震系數(shù)：表示地面運動的最大加速度與重力加速度之比。一般地，地面運動加速度愈大，則地震烈度愈高，故地震系數(shù)與地震烈度之間存在著定的對應(yīng)關(guān)系。5,它是單質(zhì)點最大絕對加速度與地面最大加速度的比值，表示由于動力效應(yīng)，質(zhì)點的最大絕對加速度比地面最大加速度放大了多少倍。（2）標準反應(yīng)譜由于地震的隨機性，即使在同一地點、同一烈度，每次地震的地面加速度記錄也很不一致，因此需要根據(jù)大量的強震記錄計算出對應(yīng)于每一條強震記錄的反應(yīng)譜曲線，然后統(tǒng)計求出最有代表性的平均曲線作為設(shè)計依據(jù)，這種曲線稱為標準反應(yīng)譜曲線o根據(jù)不同地面運動記錄的統(tǒng)計分析可以看出，場地土的特性、震級以及震中距等都對反應(yīng)譜曲線有比較明顯的影響。（3）設(shè)計反應(yīng)譜為了便于計算，《抗震規(guī)范》采用相對于重力加速度的單質(zhì)點絕對最大加速度，即a與體系自振周期T之間的關(guān)系作為設(shè)計用反應(yīng)譜。地震影響系數(shù)a： 口=5/g=仲則:a實際上就是作用于單質(zhì)點彈性體系上的水平地震力與結(jié)構(gòu)重力之比。建筑結(jié)構(gòu)的地震影響系數(shù)a應(yīng)根據(jù)烈度、場地類別、設(shè)計地震分組和結(jié)構(gòu)自振周期以及阻尼比按圖3.1確定。圖3.1地震影響系數(shù)a曲線a——地震影響系數(shù)；J——地震影響系數(shù)最大值；Y——曲線下降段的衰減指數(shù)；為一一直線下降段的下降斜率調(diào)整系數(shù)；%——阻尼調(diào)整系數(shù)，當隊＜0.55時，取幗=0.55；Tf——特征周期，它是對應(yīng)于反應(yīng)譜峰值區(qū)拐點處的周期，可根據(jù)場地類別、地震震級和震中距確定?！犊拐鹨?guī)范》按后兩者的影響將設(shè)計地震分成三組，特征周期即可根據(jù)場地類別及設(shè)計地震分組按表3.1采用，但在計算8、9度罕遇地震作用時，其特征周期應(yīng)增加0.05So嘰=OW+(0-05-0/8其中，C為結(jié)構(gòu)的阻尼比，一般結(jié)構(gòu)可取0.05,相應(yīng)的丫、為、孔分別為0.9、0.02和1.0。特征周期Tg值（S）表3.1

場地類別IIIm第一組0.250.350.450.65第二組0.300.400.550.75第三組0.350.450.650.90水平地震影響系數(shù)最大值表3.2地震影響烈度6789多遇地震0.040.08(0.12)0.16(0.24)0.32罕遇地震—0.50(0.72)0.90(1.20)1.403.多自由度彈性體系地震反應(yīng)分析的振型分解法計算簡圖按質(zhì)量集中法將i和i+1層之間的結(jié)構(gòu)重力荷載和樓面活荷載集中于樓面標高處，由無重量的彈性直桿支撐于地面上，這樣就將多層或高層結(jié)構(gòu)簡化為了多質(zhì)點彈性體系?！鉳◎m2圖3.2多質(zhì)點體系口nh圖3.2多質(zhì)點體系對于一個多質(zhì)點體系，當體系只有單向振動時，則有多少個質(zhì)點就有多少個自由度。運動方程用矩陣形式表示：

［加］國十E｛主｝+［婦牝｝—一式中的各項為:對于上述運動方程，一般常采用振型分解法求解，而用振型分解法求解時需要利用多自由度彈性體系的振型，它們是由分析體系的自由振動得來的。為此，需先討論多自由度體系的自由振動問題。（3）自由振動若略去阻尼的影響，則可得自由振動方程：血］游十［*】*｝=使寫成矩陣形式：〈［婦一杼〔配）（招=0自振頻率：為使其有非零解，其系數(shù)行列式必須為零，得頻率方程為：| |—0主振型一般地，體系有多少個自由度就有多少個頻率，相應(yīng)的就有多少個主振型，它們是體系的固有特性。由于某一主振型在振動過程中各質(zhì)點的位移保持一定比值，且得知各質(zhì)點的速度也保持此同一比值，因此，只有各質(zhì)點初始位移的比值和初速度的比值與該主振型的這些比值相同時，也就是在這個初始條件下，才能出現(xiàn)這種振動的振動形式。在一般的初始條件下，體系的振動曲線將包含全部振型。在一般初始條件下，任一質(zhì)點的振動都是由各主振型的簡諧振動疊加而成的復(fù)合振動,它不再是簡諧振動，而且質(zhì)點之間位移的比值也不再是常數(shù)，其值將隨時間而發(fā)生變化。③主振型的正交性用矩陣表達時為：＜占｝式中上式表示多自由度體系任意兩個振型對質(zhì)量矩陣的正交性。事實上，多自由度體系任意兩個振型對剛度矩陣也有正交性。用矩陣表示為：〈X｝兀 =0④自振頻率和振型的實用計算方法有：矩陣迭代法、能量法、等效質(zhì)量法、頂點位移法。(4)振型分解法如果用體系的振型作為基底，而用另一函數(shù)作為坐標，就可以把聯(lián)立方程組變?yōu)閹讉€獨立的方程，每個方程中只包含一個未知項。這樣就可分別獨立求解，從而使計算簡化。這一方法稱為振型分解法。4.多自由度體系的水平地震作用(1)振型分解反應(yīng)譜法多自由度彈性體系在地震時質(zhì)點所受到的慣性力就是質(zhì)點的地震作用o若不考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)，則質(zhì)點i上的地震作用為：F心)■— +互⑺］It式中駕卩丿還可寫成： J-1又由式子

可得則得"=一風右位）+&⑵］可得則得"=一風右位）+&⑵］(3.1)式中［祕）+占*）與第j振型相應(yīng)振子的絕對加速度。根據(jù)式（3.1）可以作出馱）隨時間變化的曲線，即時程曲線。曲線上禺⑥的最大值就是設(shè)計用的最大地震作用o①振型的最大地震作用由式（3.1）可知，作用在第j振型第i質(zhì)點上的水平地震作用絕對最大標準值為:F”=m,?七牙"［為,“）十&口）］5由上式成為:?&工X￡iCt=1,2?…，r心 j=1>21由上式成為:式中電'——相應(yīng)于第j振型自振周期寫的地震影響系數(shù)，按圖3.1確定;為——j為——j振型的振型參與系數(shù)，可按就［礎(chǔ)1）NW』'?E計算;釦——j振型i質(zhì)點的水平相對位移，即振型位移;5——集中于i質(zhì)點的重力荷載代表值。②振型組合根據(jù)分析，如假定地震時地面運動為平穩(wěn)隨機過程，則對于各平動振型產(chǎn)生的地震作用效應(yīng)可近似地采用下列“平方和開方”的方法來確定，即:式中S水平地震作用效應(yīng);Sj式中S水平地震作用效應(yīng);Sj振型水平地震作用產(chǎn)生的作用效應(yīng)，包括內(nèi)力和變形。一般地，各個振型在地震總反應(yīng)中的貢獻將隨著其頻率的增加而迅速減小，故頻率最低的幾個振型往往控制著結(jié)構(gòu)的最大地震反應(yīng)。因此在實際計算中，一般采用前2?3個振型即可。但考慮到周期較長結(jié)構(gòu)的各個自振頻率比較接近，故《抗震規(guī)范》規(guī)定，當基本自振周期大于1.5S或房屋高寬比大于5時，可適當增加參與組合的振型個數(shù)?！犊拐鹨?guī)范》出于結(jié)構(gòu)安全的考慮，提出了對各樓層水平地震剪力最小值的要求，即在進行結(jié)構(gòu)抗震驗算時，結(jié)構(gòu)任一樓層的水平地震剪力應(yīng)符合下式要求：Ji式中VEki——第i層對應(yīng)于水平地震作用標準值的樓層剪力；入一一剪力系數(shù)，不應(yīng)小于表3.3規(guī)定的樓層最小地震剪力系數(shù)值，對豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)的薄弱層，尚應(yīng)乘以1.15的增大系數(shù)；%――第j層的重力荷載代表值。樓層最小地震剪力系數(shù)值表3.3類別U7度8度9度扭轉(zhuǎn)效應(yīng)明顯或基本周期小于3.5S的結(jié)構(gòu)0.016（0.024）0.032（0.048）0.064基本周期大于5.0S的結(jié)構(gòu)0.012（0.018）0.024（0.032）0.040注：1.基本周期介于3.5S和5S之間的結(jié)構(gòu)，可插人取值；2.括號內(nèi)數(shù)值分別用于設(shè)計基本地震加速度為0.15g和0.30g的地區(qū)。(2)底部剪力法為了簡化計算，對于高度不超過40m、以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的結(jié)構(gòu)，以及近似與單質(zhì)點體系的結(jié)構(gòu)，可以采用底部剪力法。此法是先計算出作用于結(jié)構(gòu)的總水平地震作用，也就是作用于結(jié)構(gòu)底部的剪力，然后將此總水平地震作用按照一定的規(guī)律再分配給各個質(zhì)點。①結(jié)構(gòu)底部剪力為了簡化，可根據(jù)底部剪力相等的原則，把多質(zhì)點體系用一個與其基本周期相同單質(zhì)點

體系來等代。這樣底部剪力就可以簡單地用單自由度體系的公式，即:式中al——相應(yīng)于結(jié)構(gòu)基本自振周期的水平地震影響系數(shù)值，按圖3.1確定，對于多層砌體房屋、底部框架和多層內(nèi)框架磚房，可取水平地震影響系數(shù)最大值;Geq——結(jié)構(gòu)等效總重力荷載,19G時=式中——集中于質(zhì)點i的重力荷載代表值；C——等效系數(shù)。對于多質(zhì)點體系可取0.85；對于單質(zhì)點，此系數(shù)等于1。②質(zhì)點的地震作用在求得結(jié)構(gòu)的總水平地震作用后，就可將它分配于各個質(zhì)點，以求得各質(zhì)點上的地震作用。分析表明，對于重量和剛度沿高度分布比較均勻、高度不大并以剪切變形為主的結(jié)構(gòu)物，其地震反應(yīng)將一基本振型為主，而其基本振型接近于倒三角形，故其質(zhì)點的地震作用可表示為［圖3.3(a)］：J-L上述公式適用于周期"偵寫的結(jié)構(gòu)，其中Tg為特征周期，可根據(jù)場地類別表及設(shè)計地震分組按表3.1采用。當龜時，由于高振型的影響，并通過對大量結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)直接動力分析的結(jié)果可以看出，若按上式計算，則結(jié)構(gòu)頂部的地震剪力偏小，故需進行調(diào)整。調(diào)整的方法是將結(jié)構(gòu)總地震作用的一部分作為集中力作用于結(jié)構(gòu)頂部，再將余下的部分按倒三角形分配給各質(zhì)點。根據(jù)對分析結(jié)果的統(tǒng)計，這個附加的集中水平地震作用可表示為[圖3.3(c)]:A芷=毎，珠式中&——頂部附加地震作用系數(shù)；?——頂部附加水平地震作用。對于多層鋼筋混凝土和鋼結(jié)構(gòu)房屋，瓦可按特征周期Tg及結(jié)構(gòu)基本周期T1由表3.4確定；對于多層內(nèi)框架磚房，&可取0.2；對于其他房屋則可以不考慮，即&=0。這樣,采用底部剪力法計算時，各樓層可只考慮一個自由度，質(zhì)點i的水平地震作用標準值就可寫成：史二孕Lf炒fQ "1，如5)>1 (3.2)當房屋頂部有突出屋面的小建筑物時，上述附加集中水平地震作用&乙應(yīng)置于主體房屋的頂層而不應(yīng)置于小建筑物的頂部，但小建筑物頂部的地震作用仍可按式(3.2)計算。頂部附加地展作用系數(shù)表3.4T、>1.47；叫<0.350.087]+0.07不考慮0.35-0.550.087；+Q.01>0.550.0871-0.02底部剪力法適用于重量和剛度沿高度分布比較均勻的結(jié)構(gòu)。當建筑物有突出屋面的小建筑如屋頂間、女兒墻和煙囪等時，由于該部分的重量和剛度突然變小，地震時將產(chǎn)生鞭端效應(yīng)，使得突出屋面小建筑的地震反應(yīng)特別強烈，其程度取決于突出物與建筑物的質(zhì)量比與剛度比以及場地條件等。為了簡化計算，《抗震規(guī)范》規(guī)定，當采用底部剪力法計算這類小建筑的地震作用效應(yīng)時，宜乘以增大系數(shù)3,但此增大部分不應(yīng)往下傳遞，但與該突出部分相連的構(gòu)件應(yīng)予計人；當采用振型分解法計算時，突出屋面部分可作為一個質(zhì)點；單層廠房突出屋面天窗架地震作用效應(yīng)的增大系數(shù)，應(yīng)按第8章的有關(guān)規(guī)定采用。結(jié)構(gòu)的地震扭轉(zhuǎn)效應(yīng)結(jié)構(gòu)在地震作用下除了發(fā)生平移振動外，有時還會發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動。引起振動的原因：外因：地面運動存在著轉(zhuǎn)動分量，或地震時地面各點的運動存在著相位差等。內(nèi)因：結(jié)構(gòu)本身不對稱，即結(jié)構(gòu)的質(zhì)量中心與剛度中心不重合。《抗震規(guī)范》規(guī)定，對于質(zhì)量和剛度明顯不均勻，不對稱的結(jié)構(gòu)，應(yīng)考慮雙向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響，其他情況下宜采用調(diào)整地震作用效應(yīng)的方法來考慮扭轉(zhuǎn)作用的影響。地基與結(jié)構(gòu)的相互作用概念：在對建筑結(jié)構(gòu)進行地震反應(yīng)分析時，通常假定地基是剛性的。實際上，一般地基并非剛性，故當上部結(jié)構(gòu)的地震作用通過基礎(chǔ)而反饋給地基時，地基將產(chǎn)生一定的局部變形，從而引起結(jié)構(gòu)的移動或擺動。這種現(xiàn)象稱為地基與結(jié)構(gòu)的相互作用。地基與結(jié)構(gòu)相互作用的結(jié)果，使得地基運動和結(jié)構(gòu)動力特性都發(fā)生改變，這主要表現(xiàn)在以下幾個方面：改變了地基運動的頻譜組成；由于地基的柔性，使得結(jié)構(gòu)的基本周期延長；由于地基的柔性，使結(jié)構(gòu)的振動衰減。地基與結(jié)構(gòu)相互作用程度表3.5J 結(jié)構(gòu)地基刖性釆性堅膜中等程度微小釆軟顯著中等程度考慮地基結(jié)構(gòu)相互作用的抗震設(shè)計結(jié)構(gòu)抗震計算，一般情況下可不計入地基與結(jié)構(gòu)相互作用的影響；8度和9度時建造于III、W類場地，采用箱基、剛性較好的筏基和樁箱聯(lián)合基礎(chǔ)的鋼筋混凝土高層建筑，當結(jié)構(gòu)

基本自振周期處于特征周期的1.2倍至5倍范圍時,若計入地基與結(jié)構(gòu)動力相互作用的影響,對剛性地基假定計算的水平地震剪力可按下列規(guī)定折減，其層間變形可按折減后的樓層剪力計算。豎向地震作用《抗震規(guī)范》規(guī)定，對于烈度為8度和9度的大跨和長懸臂結(jié)構(gòu)、煙囪和類似的高聳結(jié)構(gòu)以及9度時的高層建筑等，應(yīng)考慮豎向地震作用的影響。高聳結(jié)構(gòu)和高層建筑高聳結(jié)構(gòu)和高層建筑豎向地震作用的簡化計算可采用類似于水平地震作用的底部剪力法，即先求出結(jié)構(gòu)的總豎向地震作用，然后再在各質(zhì)點上進行分配。結(jié)構(gòu)總豎向地震作用的標準值：S3.9豎向地震作用F臥=S3.9豎向地震作用a心ag—豎向.水平地震影響系數(shù)最大值b質(zhì)點】的豎向地震作用標準值；規(guī)范要求：9度時的高層建筑，樓層的豎向地震作用效應(yīng)可按為祠件承登的重力荷載代表值的比例分配，并根據(jù)地荏經(jīng)驗宜乘以1.s的増大系數(shù)口平板型網(wǎng)架屋蓋與大于24m跨的屋架豎向地震作用的標準值：G，=^G式中G——重力荷載代表值；侖 豎向地震作用系數(shù)。其他結(jié)構(gòu)對于長懸臂和其它大跨度結(jié)構(gòu)的豎向地震作用標準值，8度和9度可分別取該結(jié)構(gòu)、構(gòu)件重力荷載代表值的10%和20%,設(shè)計基本地震加速度為0.30g時，可取該結(jié)構(gòu)構(gòu)件重力荷載代表值的15%。結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的時程分析法概念：所謂時程分析法，亦稱直接動力法，是根據(jù)選定的地震波和結(jié)構(gòu)恢復(fù)力特性曲線，采用逐步積分的方法對動力方程進行直接積分，從而求得結(jié)構(gòu)在地震過程中每一瞬時的位移、速度和加速度反應(yīng)，以便觀察結(jié)構(gòu)在強震作用下從彈性到非彈性階段的內(nèi)力變化以及構(gòu)件開裂、損壞直至結(jié)構(gòu)倒塌的破壞全過程。適用范圍：《抗震規(guī)范》規(guī)定，對特別不規(guī)則的建筑、甲類建筑和表3.6所列高度范圍的高層建筑,應(yīng)采用時程分析法進行多遇地震作用下的補充計算，并取多條時程曲線計算結(jié)果的平均值與振型分解反應(yīng)譜法計算結(jié)果的較大值，同時建議采用簡化計算方法或彈塑性時程分析法計算罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)的變形。采用時程分析的房屋高度范圍表3.6烈度、場地類別房屋高度范圍(m)8度I、II類場地和7度>1008度III、W類場地>809度>60建筑結(jié)構(gòu)抗震驗算建筑結(jié)構(gòu)抗震驗算包括結(jié)構(gòu)抗震承載力的驗算和結(jié)構(gòu)抗震變形的驗算。(1)結(jié)構(gòu)抗震承載力的驗算①地震作用的方向一般情況下，可在建筑結(jié)構(gòu)的兩個主軸方向分別考慮水平地震作用并進行抗震驗算，各方向的水平地震作用應(yīng)由該方向抗側(cè)力構(gòu)件承擔。有斜交抗側(cè)力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，當相交角度大于15度時，應(yīng)分別考慮各抗側(cè)力構(gòu)件方向的水平地震作用。（C）質(zhì)量和剛度分布明顯不對稱的結(jié)構(gòu)，應(yīng)考慮雙向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響其他情況宜采用調(diào)整地震作用效應(yīng)的方法考慮扭轉(zhuǎn)影響。（d）8度和9度時的大跨度結(jié)構(gòu)、長懸臂結(jié)構(gòu)，9度時的高層建筑，應(yīng)考慮豎向地震作用。重力荷載代表值=G&+負陽Q舊式中叫-一結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的永久荷載標準值；家——結(jié)構(gòu)或構(gòu)件第丄個可變荷載標準值；臨一一第丄個可變荷載的組合值菜敏，根據(jù)地履時的遇合概率確定。結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面的抗震驗算〔多遇地震下的抗震承載力驗算）S■R，，曲￡-一包含地震作用效應(yīng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力組臺的設(shè)計值；R-一結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力設(shè)計值；了迎 承載力抗農(nóng)調(diào)整系散eM=布￡技+血苫皿+脂￡琳+啊琨t（2）結(jié)構(gòu)抗震變形的驗算結(jié)構(gòu)的抗震變形驗算包括在多遇地震作用下的變形驗算和罕遇地震作用下的變形驗算o①多遇地震作用下的結(jié)構(gòu)抗震變形驗算對于按底部剪力法分析結(jié)構(gòu)地震作用時，其彈性位移計算公式為A頊）二煩）化式中A吃。）——第i層的層間位移；E——第i層的水平地震剪力標準值；片一一第i層的側(cè)移剛度。樓層內(nèi)最大彈性層間位移應(yīng)符合下式：%%貝弓博式中汽％——多遇地震作用標準值產(chǎn)生的樓層內(nèi)最大的彈性層間位移；伊」一一彈性層間位移角限值；h——計算樓層層高。②罕遇地震作用下的結(jié)構(gòu)抗震變形驗算多數(shù)結(jié)構(gòu)可以滿足在罕遇地震下不倒塌的要求，但對某些處于特殊條件的結(jié)構(gòu)，尚需計算其在強震作用下的變形，即進行第二階段的抗震設(shè)計，以校核結(jié)構(gòu)的抗震安全性?！犊拐鹨?guī)范》建議，對不超過12層且層間剛度無突變的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)及單層鋼筋混凝土柱廠房可采用簡化計算方法。(a)樓層屈服強度系數(shù)與結(jié)構(gòu)薄弱層(部位)的確定樓層屈服強度系數(shù)是指按構(gòu)件實際配筋和材料強度標準值計算的樓層受剪承載力和按罕遇地震作用計算的樓層彈性地震剪力的比值。%=箜樓層屈服強度系數(shù)烏： '"式中％")——按構(gòu)件實際配筋和材料強度標準值計算的第i層受剪承載力；匚("——罕遇地震作用下第i層的彈性地震剪力。相對愈小，彈塑性位移則相對愈大，我們稱這一塑性變形集中的樓層為結(jié)構(gòu)的薄弱層或薄弱部位?！犊拐鹨?guī)范》建議，對于勻沿高度分布均勻的結(jié)構(gòu)，薄弱層可取在底層；對于沿高度分布不均勻的結(jié)構(gòu)，薄弱層可取在勻為最小的樓層(部位)和相對較小的樓層，一般不超過2?3處；對于單層廠房，薄弱層可取在上柱。(b)結(jié)構(gòu)薄弱層彈塑性層間位移的簡化計算式中如——彈塑性層間位移；函，——層間屈服位移；卩——樓層延性系數(shù)；、——罕遇地震作用下按彈性分析的層間位移；頃——罕遇地震作用下第i層的彈性地震剪力;片一一第i層的層間剛度；樓層屈服強度系數(shù);誑——彈塑性位移增大系數(shù)。（C）結(jié)構(gòu)薄弱層的抗震變形驗算下列結(jié)構(gòu)應(yīng)進行彈塑性變形驗算：8度III、IV類場地和9度時，高大的單層鋼筋混凝土柱廠房的橫向排架;7-9度時樓層屈服強度系數(shù)小于0.5的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)；高度大于150m的鋼結(jié)構(gòu)；甲類建筑和9度時乙類建筑中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)；采用隔震和消能減震設(shè)計的結(jié)構(gòu)。下列結(jié)構(gòu)宜進行彈塑性變形驗算：表3.6所列高度范圍且屬于表3.6所列不規(guī)則類型的高層建筑結(jié)構(gòu)；7度III、IV類場地和8度時乙類建筑中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)；板柱-抗震墻結(jié)構(gòu)和底部框架磚房；高度不大于150m的其它高層鋼結(jié)構(gòu)。不規(guī)則類型定義側(cè)向剛度不規(guī)則該層的側(cè)向剛度小于相鄰上一層的70%，或小于其上相鄰三個樓層側(cè)向剛度平均值的80%；除頂層外，局部收進的水平向尺寸大于相鄰下一層的25%豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)豎向抗側(cè)力構(gòu)件（柱、抗震墻、抗震支撐）的內(nèi)力由水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件（梁、衍架等）向下傳遞樓層承載力突變抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的層間受剪承載力小于相鄰上一樓層的80%薄弱樓層彈塑性層間位移的驗算：彩式中何」——彈塑性層間位移角限值，可按表3.7采用;h——薄弱層樓層高度或單層廠房上柱高度。

彈塑性層間位移角限值表3.7結(jié)構(gòu)類型彈塑性層間位移角限值單層混凝土柱排架1/30鋼筋混凝土框架1/50底部框架磚房中的框架-抗震墻1/100鋼筋混凝土框架-抗震墻、板柱-抗震墻、框架-核心筒鋼筋混凝土抗震墻、筒中筒1/1001/120多、高層鋼結(jié)構(gòu)1/70第四章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設(shè)計一、 概述本章簡要敘述了多層和高層鋼筋混凝土房屋的主要結(jié)構(gòu)體系及震害特點；介紹了常見的框架結(jié)構(gòu)、框架-抗震墻結(jié)構(gòu)及抗震墻結(jié)構(gòu)布置的基本要求；重點討論了多層和高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋中框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移計算，以及結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震設(shè)計。二、 主要知識點1、 多層鋼筋砼框架結(jié)構(gòu)的震害及其分析；2、 抗震設(shè)計的一般規(guī)定；3、 框架結(jié)構(gòu)水平地震作用計算；4、 基本周期計算框架內(nèi)力和側(cè)移計算；5、 水平荷載作用下框架內(nèi)力計算；6、 豎向荷載作用下框架內(nèi)力計算；7、 控制截面及內(nèi)力組合；8、 多遇地震下的彈性側(cè)移驗算；9、 罕遇地震作用下薄弱的彈塑性側(cè)移驗算；10、 框架梁、柱、節(jié)點抗震設(shè)計，抗震構(gòu)造措施。三、 教學要求掌握水平地震作用的計算；框架內(nèi)力和位移計算；框架梁、柱、節(jié)點的抗震設(shè)計。理解多高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計的一般要求。了解多層及高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋的主要結(jié)構(gòu)體系及震害特點。四、考核知識點多層和高層鋼筋混凝土房屋的主要結(jié)構(gòu)體系的基本概念及適用范圍，主要震害的情況及震害產(chǎn)生的原因。結(jié)構(gòu)體系的類型，抗震等級的劃分，抗震墻的概念，選擇結(jié)構(gòu)體系的要求，結(jié)構(gòu)布置的基本原則以及框架結(jié)構(gòu)、框架-抗震墻結(jié)構(gòu)、抗震墻結(jié)構(gòu)的具體布置。結(jié)構(gòu)抗震計算的內(nèi)容，反彎點法、D值法、分層法、彎矩二次分配法的基本概念，彈性位移、彈塑性位移的概念，位移計算的內(nèi)容。結(jié)構(gòu)計算單元的劃分，反彎點法、D值法、分層法、，彎矩二次分配法各自的運用范圍，側(cè)移剛度D的確定，反彎點的確定，水平地震作用下的框架內(nèi)力計算，彎矩調(diào)幅，內(nèi)力組合的基本情況，梁、柱的組合內(nèi)力，位移計算的公式。水平地震作用下框架內(nèi)力的計算，豎向荷載作用下內(nèi)力的計算，內(nèi)力組合，框架結(jié)構(gòu)位移驗算。塑性鉸，強剪弱彎，強柱弱梁，強節(jié)點弱構(gòu)件的概念。梁抗震設(shè)計的基本要求，框架柱抗震設(shè)計的原則，框架柱抗震設(shè)計準則。五、主要知識點補充解釋多層和高層鋼筋混凝土房屋的主要結(jié)構(gòu)類型及震害結(jié)構(gòu)類型：框架、抗震墻、框架-抗震墻及框架-筒體等震害：共振效應(yīng)引起的震害結(jié)構(gòu)平面或豎向布置不當引起的震害框架柱、梁和節(jié)點的震害框架填充墻的震害抗震墻的震害防震縫的震害抗震設(shè)計的一般要求結(jié)構(gòu)體系選擇不同的結(jié)構(gòu)體系，其抗震性能、使用效果和經(jīng)濟指標亦不同。選擇結(jié)構(gòu)體系時，要考慮建筑物剛度與場地條件的關(guān)系，要注意選擇合理的基礎(chǔ)形式及埋置深度；還必須注意經(jīng)濟指標。結(jié)構(gòu)布置多高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋結(jié)構(gòu)布置的基本原則：結(jié)構(gòu)平面應(yīng)力求簡單規(guī)則，結(jié)構(gòu)的主要抗側(cè)力構(gòu)件應(yīng)對稱均勻布置，盡量使結(jié)構(gòu)的剛心與質(zhì)心重合，避免地震時引起結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)及局部應(yīng)力集中。結(jié)構(gòu)的豎向布置，應(yīng)使其質(zhì)量沿高度方向均勻分布，避免結(jié)構(gòu)剛度突變，并應(yīng)盡可能降低建筑物的重心，以利結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。合理地設(shè)置變形縫。加強樓屋蓋的整體性。盡可能做到技術(shù)先進，經(jīng)濟合理。(a)框架結(jié)構(gòu)布置：框架結(jié)構(gòu)主要用于10層以下的住宅、辦公及各類公共建筑與工業(yè)建筑。常見的框架柱網(wǎng)形式有方格式與內(nèi)廊式兩類。地震區(qū)的框架結(jié)構(gòu)，應(yīng)設(shè)計成延性框架，遵守“強柱弱梁”、“強剪弱彎”、強節(jié)點、強錨固等設(shè)計原則。在確定框架結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)方案的同時，應(yīng)初步確定框架梁柱的截面尺寸和材料強度等級。框架結(jié)構(gòu)中，非承重墻體的材料、選型和布置，應(yīng)根據(jù)烈度、房屋高度、建筑體型、結(jié)構(gòu)層間變形、墻體抗側(cè)力性能的利用等因素，經(jīng)綜合分析后確定。應(yīng)優(yōu)先采用輕質(zhì)墻體材料,剛性非承重墻體的布置，在平面和豎向的布置宜均勻?qū)ΨQ，避免形成薄弱層或短柱。(b)框架一抗震墻結(jié)構(gòu)布置框架一抗震墻結(jié)構(gòu)是由框架和抗震墻結(jié)合而共同工作的結(jié)構(gòu)體系，兼有框架和抗震墻兩種結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)點。既具有較大的空間，又具有較大的抗側(cè)剛度。多用于10~20層的房屋?？蚣芤豢拐饓Y(jié)構(gòu)布置的關(guān)鍵問題是抗震墻的布置，其基本原則是：抗震墻在結(jié)構(gòu)平面的布置應(yīng)對稱均勻，避免結(jié)構(gòu)剛心與質(zhì)心有較大的偏移?？拐饓?yīng)沿結(jié)構(gòu)的縱橫向設(shè)置，且縱橫向抗震墻宜相互聯(lián)合組成T形、L形、十字形等剛度較大的截面，以提高抗震墻的利用效率。抗震墻與柱中線宜重合，當不能重合時，柱中線與抗震墻中線之間偏心距不宜大于柱寬的1/4?？拐饓?yīng)盡可能靠近房屋平面的端部，但不宜布置在外墻。抗震墻應(yīng)設(shè)置在墻面不需要開大洞口的位置，開洞口時應(yīng)上下對齊，抗震等級為一、二級的聯(lián)肢墻的洞口不應(yīng)采用弱連系梁?？拐饓σ素炌ㄈ?，沿豎向截面不宜有較大突變，以保證結(jié)構(gòu)豎向的剛度基本均勻?？拐饓Φ臄?shù)量以能滿足結(jié)構(gòu)的側(cè)移變形為原則，不宜過多，以免結(jié)構(gòu)剛度過大，增加結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)。抗震墻的間距應(yīng)能保證樓、屋蓋有效地傳遞地震剪力給抗震墻。(C)抗震墻結(jié)構(gòu)布置抗震墻結(jié)構(gòu)是由鋼筋混凝土墻體承受豎向荷載和水平荷載的結(jié)構(gòu)體系。具有整體性能好、抗側(cè)剛度大和抗震性能好等優(yōu)點，該類結(jié)構(gòu)無突出墻面的梁、柱，可降低建筑層高，充分利用空間，特別適合于20?30層的高層居住建筑，但該類建筑大面積的墻體限制了建筑物內(nèi)部平面布置的靈活性?？拐饓Y(jié)構(gòu)的布置除了應(yīng)注意平面與豎向的均勻外，尚應(yīng)注意：較長的抗震墻宜開洞口設(shè)置弱連系梁，將一道抗震墻分成較勻勻的若干墻段(包括小開洞墻及聯(lián)肢墻)，各墻段的高寬比不應(yīng)小于2，并應(yīng)保證墻肢由受彎承載力控制，靠近中和軸的豎向分布鋼筋在破壞時能充分發(fā)揮其強度，以提高結(jié)構(gòu)的變形能力?？拐饓τ写蠖纯跁r，洞口位置宜上下對齊，以形成明確的墻肢與連系梁，保證結(jié)構(gòu)受力合理、有良好的抗震性能。一、二級抗震墻底部加強部位不宜有錯洞墻。部分框支抗震墻結(jié)構(gòu)的框支層，其抗震墻的截面面積不應(yīng)小于相鄰上層抗震墻截面面積的50%，框支層落地抗震墻間距不宜大于24m。底部兩層框支抗震墻結(jié)構(gòu)的布置宜對稱，且宜設(shè)置抗震墻筒體；落地抗震墻之間樓蓋長寬比不應(yīng)超過規(guī)定的數(shù)值。(d)抗震縫布置高層建筑宜選用合理的建筑結(jié)構(gòu)方案，不設(shè)防震縫。當建筑平面過長、結(jié)構(gòu)單元的結(jié)構(gòu)體系不同、高度和剛度相差過大以及各結(jié)構(gòu)單元的地基條件有較大差異時，應(yīng)考慮設(shè)防震縫。抗震等級抗震等級是確定結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗震計算和抗震措施的標準。根據(jù)設(shè)防烈度、房屋高度、建筑類別、結(jié)構(gòu)類型及構(gòu)件在結(jié)構(gòu)中的重要程度確定，共分四個等級，其中一級抗震要求最高。在同等設(shè)防烈度和房屋高度的情況下，對于不同的結(jié)構(gòu)類型，其次要抗側(cè)力構(gòu)件抗震要求可低于主要抗側(cè)力構(gòu)件，即抗震等級低些。設(shè)防烈度為6度、建于I?m類場地上的結(jié)構(gòu)，不需做抗震驗算但需按抗震等級設(shè)計截面，滿足抗震構(gòu)造要求?？蚣軆?nèi)力與位移計算結(jié)構(gòu)計算考慮地震作用時，一般可不考慮風荷載的影響。結(jié)構(gòu)抗震計算的內(nèi)容一般包括：①結(jié)構(gòu)動力特性分析，主要是結(jié)構(gòu)自振周期的確定；②結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)計算，包括多遇烈度下的地震荷載與結(jié)構(gòu)側(cè)移；③結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析；④截面抗震設(shè)計等。（1）水平地震作用計算結(jié)構(gòu)的地震作用，一般情況下，可在建筑結(jié)構(gòu)的兩個主軸方向分別考慮水平地震作用，各方向的水平地震作用全部由該方向抗側(cè)力框架結(jié)構(gòu)承擔。計算多層框架結(jié)構(gòu)的水平地震作用時，一般應(yīng)以防震縫所劃分的結(jié)構(gòu)單元作為計算單元，在計算單元中各樓層重力荷載代表值的集中質(zhì)點Gi設(shè)在樓屋蓋標高處。對于高度不超過40m、質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的框架結(jié)構(gòu)，可采用底部剪力法分別求單元的總水平地震作用標準值FEk各層水平地震作用標準值Fi和頂部附加水平地震作用標準值△Fn_ Lf門&=叫％ &二尹「電（E 電二鳥電— 按上式計算，必須先確定結(jié)構(gòu)的基本自振周期數(shù)值。一般多采用頂點位移法計算結(jié)構(gòu)基本周期。Vt=1-V?t式中PT——考慮非結(jié)構(gòu)墻體剛度影響的周期折減系數(shù)，當采用實砌填充磚墻時取0.6?0.7；當采用輕質(zhì)墻、外掛墻板時取0.8；uT——假想集中在各層樓面處的重力荷載代值Gi為水平荷載，按彈性方法所求得的結(jié)構(gòu)頂點假想位移（m）o注意：對于有突出于屋面的屋頂間（電梯間、水箱間）等的框架結(jié)構(gòu)房屋，結(jié)構(gòu)假想位移uT指主體結(jié)構(gòu)頂點的位移。第i層的地震剪力Vi”眼+硏求得第i層的地震剪力Vi后，再按該層各柱的側(cè)移剛度求其分擔的水平地震剪力標準值。一般將磚填充墻僅作為非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不考慮其抗側(cè)力作用。

（2）水平地震作用下框架內(nèi)力的計算反彎點法：適用于層數(shù)較少、梁柱線剛度比大于3的情況，計算比較簡單。D值法（改進反彎點）近似地考慮了框架節(jié)點轉(zhuǎn)動對側(cè)移剛度和反彎點高度的影響，比較精確，應(yīng)用比較廣泛。用D值法計算框架內(nèi)力的步驟如下：計算各層柱的側(cè)移剛度D式中Kc—柱的線剛度；h一樓層高度；a-節(jié)點轉(zhuǎn)動影響系數(shù)。計算各柱所分配的剪力Vij%確定反彎點高度y丿=（外+乂+北+計算柱端彎矩Me上端憧=九X＞「W下端況.=匸XJ計算梁端彎矩Mb梁端彎矩可按節(jié)點彎矩平衡條件，將節(jié)點上、下柱端彎矩之和按左、右梁的線剛度比例分配。竝=K]竝=K]+尺計算梁端剪力Vb計算柱軸力N邊柱軸力為各層梁端剪力按層疊加，中柱軸力為柱兩側(cè)梁端剪力之差，亦按層疊加。柱底層柱軸力為：N= +F頃豎向荷載作用下框架內(nèi)力計算分層法將該層梁與上下柱組成計算單元，每單元按雙層框架計算其內(nèi)力，每層只承受該層豎向荷載，不考慮其他各層荷載的影響。注意：除底層外其他各層的線剛度均乘以折減系數(shù)0.9；柱的彎矩傳遞系數(shù)由1/2改為l/3o用彎矩分配法逐層計算各單元框架的彎矩，疊加起來即為整個框架的彎矩。每一層柱的最終彎矩由上、下層單元框架所得彎矩疊加。對節(jié)點處不平衡彎矩較大的可再分配一次，但不在傳遞。彎矩二次分配法將各節(jié)點的不平衡彎矩，同時作分配和傳遞。第一次按梁柱線剛度分配固端彎矩，將分配彎矩傳遞一次(傳遞系數(shù)均為1/2),再作一次彎矩分配即可。彎矩調(diào)幅由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有塑性內(nèi)力重分布性質(zhì)，在豎向荷載下可以考慮適當降低梁端彎矩，進行調(diào)幅，以減少負彎矩鋼筋的擁擠現(xiàn)象。將調(diào)幅后的梁端彎矩疊加簡支梁的彎矩，則可得到梁的跨中彎矩?，F(xiàn)澆框架：調(diào)幅系數(shù)B=0.8?0.9；裝配整體式框架B=0.7?0.8。注意：只有豎向荷載作用下的梁端彎矩可以調(diào)幅當活荷載不很大時，可按全部滿載布置。當活荷載較大時，可將跨中彎矩乘以1.1-1.2系數(shù)加以修正，以考慮活荷載不利布置對跨中彎矩的影響。內(nèi)力組合進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)可能出現(xiàn)的最不利情況確定構(gòu)件內(nèi)力設(shè)計值，進行截面設(shè)計。在框架抗震設(shè)計時，一般應(yīng)考慮兩種基本組合：①地震作用效應(yīng)與重力荷載代表值效應(yīng)的組合S=L2-5ge十1T35Eh式中SGE-相應(yīng)于水平地震作用下重力荷載代表值效應(yīng)的標準值；SEh-水平地震作用效應(yīng)的標準值②豎向荷載效應(yīng)，包括全部恒荷載與活荷載的組合S==1,炊.卜I.4$口式中SG一由恒荷載產(chǎn)生的內(nèi)力標準值；SQ—由活荷載產(chǎn)生的內(nèi)力標準值。取上述兩種組合中的最不利情況作為截面設(shè)計用的內(nèi)力設(shè)計值。注意：考慮地震組合時，構(gòu)件截面設(shè)計值應(yīng)除以承載力抗震調(diào)整系數(shù)框架結(jié)構(gòu)位移驗算框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸往往決定于結(jié)構(gòu)的側(cè)移變形要求。多遇地震作用下層間彈性位移的計算對所有框架都應(yīng)進行此項計算財罕遇地震作用下層間彈塑性位移驗算規(guī)定：7?9度時樓層屈服強度系數(shù)小于0.5的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)應(yīng)進行此項計算。《抗震規(guī)范》規(guī)定，對于不超過12層，且剛度無突變的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，可按簡化方法驗算框架薄弱層的彈塑性變形。膈P<［印羽 Mp=們△她5.鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(1)框架梁截面設(shè)計梁端抗震設(shè)計的基本要求：梁形成塑性鉸后仍有足夠的受剪承載力；梁筋屈服后，塑性鉸區(qū)段應(yīng)有較好的延性和耗能能力;妥善地解決梁筋錨固問題?？蚣芰嚎辜舫休d力驗算(a)梁剪力設(shè)計值為了避免梁在彎曲破壞前發(fā)生剪切破壞，應(yīng)按’強剪弱彎’的原則調(diào)整框架梁端部截面組合的剪力設(shè)計值：一、二、三級框架：七9度和一級框架結(jié)構(gòu)尚應(yīng)符合：處=1連歡十戒、舊八-一梁的凈跨，邕―-梁在重力荷載代表值〔9度時高層建筑還應(yīng)包括豎向地震作用標準值）作用下，按簡支梁分析的梁端截面敦力設(shè)計值?M,Mj—-分別為梁左、右端逆時針或順時針方向正截面組合的彎規(guī)設(shè)計值；臨上M盤-一分別為梁左、右端逆時針或順時針方向根據(jù)實配鋼筋面積（考慮壹圧筋）和材料強度標準值計算的抗彎承載力所對應(yīng)的彎矩值版-一梁的翦力增大系數(shù)，一壊為1.3,二綴為1.丄三級為1.1口（印葬壓比限值男壓払截面上平均男應(yīng)力與混凝土抗壓強度設(shè)計值之比，即輯壓比過大,混凝土會過早發(fā)生斜壓破壞，轆筋不能充分發(fā)揮作用，它對構(gòu)件的變形能力也有顯著影響.因此應(yīng)控制?？绺弑却笥谒?時：跨高比等于或小千2.50t：.■丄（0.15羅蛇*-一梁端部截面組合的剪力設(shè)計值，X-一混褊土軸心抗壓強度設(shè)計值，如一-梁的截面有效高度；的 梁的截面寬度mE—-承載力抗震調(diào)整系數(shù)°（□）梁斜截面受勇斌載力在反復(fù)荷載作用下，混凝土的抗剪作用將有明顯的削弱。規(guī)定：對于矩形、T形和I字形截面的一般框架梁，斜截面受剪承載力應(yīng)按下式驗算:CO-056。紈4-12/^了頌fyv—箍筋抗拉強度設(shè)計值;ysv—同一截面箍筋各肢的全部截面面積;YRE—承載力抗震調(diào)整系數(shù)，一般取0.85；對于一、二級框架短梁，取1.0。提高梁延性的措施影響梁截面延性的主要因素有梁的截面尺寸、縱向鋼筋配筋率、剪壓比、配箍率、鋼筋和混凝土的強度等級等。在梁端預(yù)期塑性釵區(qū)段加密箍筋，可以起到約束混凝土，提高混凝土變形能力的作用，從而可獲得提高梁截面轉(zhuǎn)動能力，增加其延性的效果。在梁端箍筋加密區(qū)，一般不宜設(shè)置縱筋接頭。(2)框架柱截面設(shè)計柱的設(shè)計原則:強柱弱梁，使柱盡量不出現(xiàn)塑性皎；在彎曲破壞之前不發(fā)生剪切破壞，使柱有足夠的抗剪能力;控制柱的軸壓比不要太大；加強約束，配置必要的約束箍筋。強柱弱梁“強柱弱梁”的概念要求在強烈地震作用下，結(jié)構(gòu)發(fā)生較大側(cè)移進入非彈性階段時，為使框架保持足夠的豎向承載能力而免于倒塌，要求實現(xiàn)梁釵側(cè)移機構(gòu)，即塑性釵應(yīng)首先在梁上形成，盡可能避免在破壞后在危害更大的柱上出現(xiàn)塑性皎。為了使塑性皎首先在梁中出現(xiàn)，同一節(jié)點柱的抗彎能力要大于梁的抗彎能力?？拐鹨?guī)范規(guī)定：一、二、三級框架的梁柱節(jié)點處，除頂層和柱軸壓比小于0.15者外,柱端組合彎矩設(shè)計值應(yīng)符合下列公式要求2昭=赤邪娜9度和-級框架結(jié)構(gòu)尚應(yīng)符合￡Mf——節(jié)點上下柱端截面順時針或逆時針方向組合的彎矩設(shè)計值之和：Y ——節(jié)點左右梁端截面逆時針戒順時針方向組合的彎矩設(shè)計值之和；三M恤—節(jié)點左右梁端截面逆時針或順時針方向根據(jù)實配鋼筋面枳〔考慮受壓筋)1 和材料強度標準值計算的杭彎承載力所對應(yīng)的彎拒值之和；%——柱端彎走増大系數(shù)，―皺為iq二級為1.幻三皺為1.1“為了不使框架底層柱過早出現(xiàn)塑性釵，規(guī)范規(guī)定：一、二、三級框架底層柱底截面組合的彎矩設(shè)計值應(yīng)分別乘以增大系數(shù)1.5、1.25、1.15o注意：框架底層柱根部對整體框架延性起控制作用，柱腳過早出現(xiàn)塑性釵將影響整個結(jié)構(gòu)的變形和耗能能力。強剪弱彎——在彎曲破壞之前不發(fā)生剪切破壞柱剪力設(shè)計值《抗震規(guī)范》規(guī)定：對于抗震等級為一、二、三級的框架柱端剪力設(shè)計值，應(yīng)按下式進行調(diào)整V= +膩)/Hn9度和一級框架結(jié)構(gòu)尚應(yīng)符合：V=LKML+峭)/乩式中電——柱的凈髙；%.—施力増大系救，一皺為LL二扱為LE三發(fā)為1-1-AE——注的上、下端順時針或反時針方向載宜組合的穹拒設(shè)甘應(yīng)考忠強桂琨賽系數(shù)哀底最拄卜-帰鴦矩地大系數(shù)的影咕hM,-知——柱的上、下端順時針或反時針方向根據(jù)賣配剁聯(lián)畫積、材料強度標準值問軸抵方鄂計算的餛壓沢載力所對成的彎購設(shè)計值a勇壓比限值 礦仆鳥剪壓比：截面上平均剪應(yīng)力與混朦土抗圧強度設(shè)計值之比. ~y一如果翦壓比過大，混凝土就會過早地產(chǎn)生脆性被壞，使箍筋不靠充分發(fā)揮作用。因此必須限制弟壓比，實質(zhì)上也就是構(gòu)件最小截面尺寸的限制芋件O攻規(guī)范》規(guī)定：對于剪跨比大于2的矩形截面框架柱，其截面尺寸與剪力設(shè)計值應(yīng)下式的要求：4（o-20/M）fHE対干剪踏比不太于2的框架短柱其截面尺寸與剪力設(shè)計值應(yīng)符合下式的要求:也混凝土結(jié)構(gòu)統(tǒng)計規(guī)范》規(guī)定，框架柱斜截面變勇承義力接下式計算:虻曲<孑一丨人.或+f"牛k"+°’O56N」當框架桂出現(xiàn)拉力時，其斜截面浪載力應(yīng)按下式計算：VcoJ<孑-丨、”學^了血h網(wǎng)+fr/蟲血網(wǎng)一0?16Ar普：如.——拄的計算放跨比當A=L當A>3時，啟A=3FX——期虐地震作用組合的柱軸向壓力或拉，設(shè)汁佢，當V>0.3"成對,取N=0.3丄右贏；7iCE——承載力抗震調(diào)整系數(shù)，取日-必；丄一同一載面內(nèi)各腹米平箍筋的全部我面面規(guī)；5-一箍筋冋距“柱的變形能力隨軸壓比增大而急劇降低?？刂浦S壓比軸壓比：柱組合的軸壓力設(shè)計值與柱的全截面面積和混凝土抗壓強度設(shè)計值乘積之比,即軸壓比是影響柱子破壞形態(tài)和延性的主要因素之一。柱內(nèi)縱向鋼筋配置柱的縱向配筋應(yīng)符合下列要求：宜對稱布置；截面尺寸大于400mm的柱，縱向鋼筋間距不宜大于200mm;縱向鋼筋的最小配筋率應(yīng)按規(guī)定采用。柱的總配筋率不應(yīng)大于5%。一級且剪跨比大于2的柱，每側(cè)縱向鋼筋配筋率不宜大于1.2%。加強柱端約束加密柱端箍筋：加密箍筋可以約束混凝土，改善混凝土的變形性能，提高構(gòu)件的延性、防止混凝土過早地壓潰及防止縱向鋼筋的壓曲失穩(wěn)。加密位置、箍筋直徑、箍筋間距等應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定。(3)框架節(jié)點抗震設(shè)計框架節(jié)點破壞的主要形式是節(jié)點核心區(qū)剪切破壞和鋼筋錨固破壞。根據(jù)“強節(jié)點弱構(gòu)件”的設(shè)計概念，框架節(jié)點的設(shè)計準則是；節(jié)點的承載力不應(yīng)低于其連接構(gòu)件(梁、柱)的承載力；多遇地震時，節(jié)點應(yīng)在彈性范圍內(nèi)工作；罕遇地震時，節(jié)點承載力的降低不得危及豎向荷載的傳遞；梁柱縱筋在節(jié)點區(qū)應(yīng)有可靠的錨固；節(jié)點配筋不應(yīng)使施工過分困難。一般框架節(jié)點核芯區(qū)抗剪承載力驗算剪力設(shè)計值節(jié)點核芯區(qū)是指框架梁與框架柱相交的部位?？拐鸬燃墳槿⑺募墪r，核芯區(qū)剪力較小，一般不需計算，節(jié)點箍筋可按構(gòu)造要求設(shè)置。一級、二級框架：』=虹—一乩一方J9度和一級框架結(jié)構(gòu)：，一加—妃丨H匚—式中v;——梁柱節(jié)點核芯區(qū)組合的蚓力設(shè)計值，加)-梁截面的有敦高度，節(jié)點兩側(cè)梁載面高度不萼時可果用平均——梁受壓鋼筋合力點至受壓邊塚的距離u田——柱的計算高度，可采用節(jié)點上,下柱反彎點之向的距離i虹——興的被面髙度，節(jié)點兩側(cè)梁截面高度不等時可釆用平均值，R——強節(jié)盍系數(shù)，?…級觀L3牝二級取1.2；、機—節(jié)點左右梁端反時針或嫩時針方向組合穹矩設(shè)計值之和，扭取值：剪壓比限值節(jié)點核芯周圍一般都有梁的約束，抗剪面積實際比較大，故剪壓比限值可適當放寬。節(jié)點受剪承載力框架節(jié)點的受剪承載力可以由混凝土和節(jié)點箍筋共同組成。影響受剪承載力的主要因素有柱軸向力、正交梁約束、混凝土強度和節(jié)點配箍情況等?！犊拐鹨?guī)范》規(guī)定，現(xiàn)澆框架節(jié)點的受剪承載力：Vj<志ILiTjf島志+0-05 生七9度時：匕<￡(o.珂/奶+國亍芻——節(jié)點箍筋杭拉擷度沒甘值；/U,——核芯區(qū)鏡算寬度植岡由冋-截面蚣算方向各肢箍筋的總槍面茴積；」一據(jù)筋冋距*梁柱縱筋在節(jié)點區(qū)的錨固梁、柱縱向鋼筋的接頭與錨固應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定。梁筋錨固方式：直線錨固和彎折錨固對于框架頂層邊柱的梁、柱負彎矩鋼筋搭接可采用下列方式：抗震等級為一、二級時，梁、柱負彎矩鋼筋宜用“柱內(nèi)梁內(nèi)同時搭接”?？拐鸬燃墳槿?、四級時，梁、柱配筋較低，宜用“梁內(nèi)搭接”?？蚣芄?jié)點的抗震設(shè)計包括兩方面內(nèi)容：A.梁縱筋在節(jié)點區(qū)的錨固問題；B.節(jié)點核芯區(qū)混凝土的抗剪問題。第五章多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震設(shè)計一、 概述本章敘述了多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的主要結(jié)構(gòu)體系及震害特點，介紹了多層砌體結(jié)構(gòu)房屋,底層或底部兩層框架-抗震墻和多層內(nèi)框架砌體房屋在結(jié)構(gòu)布置方面的基本要求，重點討論了砌體結(jié)構(gòu)抗震計算和抗震構(gòu)造措施等方面的抗震設(shè)計問題。二、 主要知識點多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的主要結(jié)構(gòu)體系及震害特點；結(jié)構(gòu)方案與結(jié)構(gòu)布置多層砌體房屋抗震計算多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震構(gòu)造措施三、 教學要求通過本單元內(nèi)容的學習，你將能夠：掌握多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的地震作用的計算；圈梁的作用及布置要求；構(gòu)造柱的作用及布置要求；理解砌體結(jié)構(gòu)抗震驗算的原則；樓層地震剪力在墻體中的分配；墻體抗震承載力驗算；砌體結(jié)構(gòu)的抗震構(gòu)造措施。了解多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的主要結(jié)構(gòu)體系及震害；多層砌體結(jié)構(gòu)房屋在結(jié)構(gòu)布置方面的基本要求。四、 考核知識點砌體結(jié)構(gòu)的概念，材料的受力特點，砌體結(jié)構(gòu)的震害情況，震害產(chǎn)生的原因。建筑平面及結(jié)構(gòu)布置，多層房屋的總高度和層數(shù)限值，高寬比限值，房屋抗震橫墻的間距限值，房屋中砌體墻段的局部尺寸限值。多層砌體結(jié)構(gòu)房屋墻體側(cè)移剛度，樓蓋的水平剛度，砌體強度的正應(yīng)力影響因素，多層砌體房屋抗震計算的原則，計算簡圖的建立，地震作用的求解，樓層地震剪力在墻體中的分配，墻體抗震承載力的驗算。多層砌體結(jié)構(gòu)房屋構(gòu)造柱，圈梁的基本概念，防倒塌是多層砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計的重要問題，構(gòu)造柱設(shè)置的要求，構(gòu)造柱的構(gòu)造，，圈梁的作用，圈梁的設(shè)置，圈梁的構(gòu)造，樓(屋)蓋結(jié)構(gòu)及其連接，樓梯間的要求及其它抗震構(gòu)造措施。五、主要知識點補充解釋多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的主要結(jié)構(gòu)體系及震害特點結(jié)構(gòu)類型：砌體承重的多層房屋，底層或底部兩層框架一抗震墻和多層的多排柱內(nèi)框架砌體房屋。震害：倒塌、裂縫、樓梯間破壞、房屋附屬物破壞、樓板和屋蓋破壞?？拐鹦阅懿畹脑颍簞偠却?、自重大，地震作用也大；砌體材料質(zhì)脆，抗剪、抗拉、抗彎強度低，地震作用下極易出現(xiàn)裂縫；受施工質(zhì)量的影響較大;如砂漿不飽滿，易出現(xiàn)裂縫，減弱抗震性能。若能針對砌體結(jié)構(gòu)的弱點進行合理設(shè)計，采用適當?shù)臉?gòu)造措施，確保施工質(zhì)量，砌體結(jié)構(gòu)的抗震性能是能夠得到改善的。結(jié)構(gòu)方案與結(jié)構(gòu)布置建筑平面及結(jié)構(gòu)布置多層房屋的總高度和層數(shù)限值房屋高寬比的限制抗震橫墻間距的限制房屋局部尺寸的限制多層砌體房屋抗震計算對多層砌體房屋抗震計算，一般只需驗算房屋在橫向和縱向水平地震力作用下，橫墻和縱墻在其自身平面內(nèi)的剪切強度。《抗震規(guī)范》規(guī)定，進行多層砌體房屋抗震強度驗算時，可只選擇從屬面積較大或豎向應(yīng)力較小的墻段進行截面抗震承載力驗算。(1)計算簡圖在計算多層砌體房屋地震作用時，應(yīng)以防震縫所劃分的結(jié)構(gòu)單元作為計算單元，在計算單元中各樓層的集中質(zhì)點設(shè)在樓、屋蓋標高處。計算簡圖中結(jié)構(gòu)底部固定端標高的取法：對于多層砌體結(jié)構(gòu)房屋，當基礎(chǔ)埋置較淺時，取為基礎(chǔ)頂面；當基礎(chǔ)埋置較深時，可取為室外地坪下0.5m處；當設(shè)有整體剛度很大的全地下室時，則取為地下室頂板頂部；當?shù)叵率艺w剛度較小或為半地下室時，則應(yīng)取為地下室室內(nèi)地坪處。（2）地震作用采用底部剪力法：其中卩二JE—r 』催寮冋作用在第1層的地震蕤力Vi：U?L】采用底部剪力法時，對于突出屋面的屋頂間、女兒墻、煙囪等小建筑的地震作用效應(yīng)宜乘以增大系數(shù)3,以考慮鞭梢效應(yīng)。此增大部分的地震作用效應(yīng)不往下層傳遞。（3）樓層地震剪力在墻體中的分配樓層地震剪力Vi,在同一層各墻體間的分配主要取決于樓蓋的水平剛度及各墻體的側(cè)移剛度。墻體側(cè)移剛度無洞墻體：h/b<l時，占=說=里 。=0.4瓦占=12旦=及,戶=山仆GAEt 3。1<hfb<4,目=旦+旦丄 I=b^J12GA\2EI長一毎S=(3p+<?3)/Et樓層地震剪力Vi的分配原則抗震設(shè)計中，當抗震橫墻間距不超過規(guī)定的限值時，則假定Vi由各層與Vi方向一致的抗震墻體共同承擔，即橫向地震作用全部由橫墻承擔，而不考慮縱墻的作用。同樣，縱向地震作用全部由縱墻承擔，而不考慮橫墻的作用。橫向樓層地震剪力Vi的分配橫向樓層地震剪力在橫向各抗側(cè)力墻體之間的分配，不僅取決與每片墻體的層間抗側(cè)力等效剛度，而且取決于樓蓋的整體水平剛度。樓蓋的水平剛度，一般取決于樓蓋的結(jié)構(gòu)類型和樓蓋的寬長比，對于橫向計算若近似認為樓蓋的寬長比保持不變，則樓蓋的水平剛度僅與樓蓋的結(jié)構(gòu)類型有關(guān)。剛性樓蓋房屋剛性樓蓋房屋是指抗震橫墻間距符合《規(guī)范》規(guī)定的現(xiàn)澆及裝配整體式鋼筋混凝土樓蓋房屋。各墻所承受的地震剪力按各墻的側(cè)移剛度比例進行分配。對于剛性樓蓋，當各抗震墻的高度、材料相同時，其樓層水平地震剪力可按各抗震墻的橫截面面積比例進行分配。JM.L'柔性樓蓋房屋柔性樓蓋：以木結(jié)構(gòu)等柔性材料為樓蓋。第m道橫墻所分配的地震剪力，按第m道橫墻從屬面積上重力荷載代表值的比例分配。當樓層單位面積上的重力荷載代表值相等時，可進一步簡化為按各墻片所承擔的地震作用的面積比進行分配：（C）中等剛度樓蓋房屋中等剛度樓蓋：介于剛性樓蓋和柔性樓蓋之間的樓（屋）蓋，如裝配式鋼筋混凝土樓蓋。它的各橫墻所分配的地震剪力，按剛性樓蓋和柔性樓蓋結(jié)果的平均值確定?？v向樓層地震剪力的分配對各種樓蓋均按剛性樓蓋考慮，即縱向地震剪力可按縱墻的剛度比例進行分配。同一道墻上各墻段間地震剪力的分配在同一道墻上，門窗洞口之間墻段所承擔的地震剪力可按墻段的側(cè)移剛度進行分配。洞高的取法為：l、 窗間墻取窗洞咼；II、門間墻取門洞咼；m、 門窗之間的墻取窗洞高；IV、盡端墻取緊靠盡端的門洞或窗洞高。（4）墻體抗震承載力驗算對于多層砌體房屋，可只選擇承載面積較大或豎向應(yīng)力較小的墻段進行截面抗震承載力驗算。各類砌體沿階梯形截面破壞的抗震抗剪強度設(shè)計值張=粘土磚、多孔磚墻體的截面抗震承載力驗算驗算公式：腿當按上式驗算不能滿足時，除采用配筋砌體的提高承載力外，尚可采用在墻段中部增設(shè)構(gòu)造柱的方法。計入設(shè)置與墻段中部、截面不小于240mmX240mm且間距不大于4m的構(gòu)造柱對承載力的提高作用，按下列簡化方法驗算PW［殊鬲以-耳）+念4+0.0"&卩膈水平配筋粘土磚、多孔磚墻體的截面抗震承載力驗算驗算公式:七丄聞+叫琴混凝土小砌塊墻體截面抗震承載力驗算驗算公式：v-［金刃+(°"亂+0。祐&)0膈在驗算縱、橫墻截面抗震承載力時，應(yīng)選擇以下不利墻段進行：承受地震作用較大的墻體；豎向正應(yīng)力較小的墻段；局部截面較小的墻垛。4.多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震構(gòu)造措施防倒塌是多層砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計的重要問題。主要通過抗震構(gòu)造措施以提高房屋的變形能力來保證。(1)多層磚房構(gòu)造措施A.構(gòu)造柱作用：①使砌體的抗剪強度提高；②對砌體的約束作用，可提高其變形能力；③可起到減輕震害的作用。構(gòu)造柱的構(gòu)造：截面與配筋；構(gòu)造柱最小截面可采用240mmX180mm，縱向鋼筋宜采用4e12，箍筋間距不宜大于250mm，且