建筑抗震教学课件全书电子讲义.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,建 筑 抗 震,(,第二版,),退 出,3,地震作用和结构抗震验算,4,多层砌体房屋抗震设计,2,场地、地基与基础,1,绪论,7,隔震与消能减震房屋简介,8,村镇建筑抗震技术,6,单层钢筋混凝土柱厂房抗震设计,5,钢筋混凝土框架结构房屋抗震设计,建 筑 抗 震,返回目录,1,绪论 ,1.1,地震基本知识 ,1.2,地震活动性及震害 ,1.3,建筑抗震设防 ,返回目录,1,绪论 ,1.1,地震基本知识 ,1.1.1,地球构造,地球是一个椭球体，平均半径约,6 400 km,。根据地震波传播速度变化等资料，将地球由地表至地心分为三个不同性质的圈层，即地壳、地幔、地核，如图,1-1,所示。,返回目录,1,绪论 ,1.1,地震基本知识 ,图,1-1,地球的内部分层,返回目录,1,绪论 ,1.1,地震基本知识 ,1.1.2,地震类型及成因,地震是地球由于内部运动累积的能量突然释放或地壳中空穴顶板塌陷等原因，使岩体剧烈振动，并以波的形式向地表传播而引起的地面颠簸和摇晃。,地震按其产生的原因，主要有火山地震、陷落地震、人工诱发地震以及构造地震。火山地震是由火山爆发引起的；陷落地震是由地壳中空穴顶板陷落引起的；人工诱发地震是由于人类,活动，如工业爆破、核爆破、地下抽液、注液、采矿、水库蓄水等引起；构造地震则是由于地壳构造运动使岩层发生断裂、错动而引起的地面振动。上述地震中，构造地震破坏作用大，影响范围广，是房屋建筑抗震设防研究的主要对象。,返回目录,1,绪论 ,1.1,地震基本知识 ,图,1-2,地球板块分布示意图,返回目录,1,绪论 ,1.1,地震基本知识 ,图,1-3,几个常用地震术语示意图,返回目录,1,绪论 ,1.1,地震基本知识 ,1.1.3,地震波、震级及地震烈度,1.1.3.1,地震波,1.1.3.2,地震震级,1.1.3.3,地震烈度,1.1.3.4,震中烈度与震级的关系,1.1.3.5,地震烈度表,返回目录,1,绪论 ,1.1,地震基本知识 ,图,1-4,体波质点振动形式,返回目录,1,绪论 ,1.1,地震基本知识 ,图,1-5,地震波记录示意图,返回目录,1,绪论 ,1.2,地震活动性及震害 ,1.2,地震活动性及震害,地震活动性是指地震的时间、空间、强度和频度的分布。震害是指由于地震产生的灾害。本节主要介绍地震的空间分布及其震害。,1.2.1,世界地震活动性据统计，全球每年大约要发生,500,万次,1.2.1.1,环太平洋地震带,1.2.1.2,欧亚地震带,返回目录,1,绪论 ,1.2,地震活动性及震害 ,1.2,地震活动性及震害,图,1-6,世界地震震中分布略图,返回目录,1,绪论 ,1.2,地震活动性及震害 ,1.2,地震活动性及震害,1.2.2,我国地震活动性,我国地理位置处于环太平洋地震带和欧亚地震带之间，是一个多地震的国家，图,1-7,为我国历史上震级大于,6,级的地震活动分布图。根据我国大区域地震活动性和地质构造的特点，可分为东北、华北、华南、新疆、青藏高原、台湾和南海七个地震区。,返回目录,1,绪论 ,1.2,地震活动性及震害 ,1.2,地震活动性及震害,图,1-7,我国境内地震分布示意图,返回目录,1,绪论 ,1.2,地震活动性及震害 ,1.2,地震活动性及震害,1.2.3,地震灾害,地震灾害分为：原生灾害，即由地震直接产生的灾害，它造成房屋、道路、桥梁破坏，人员伤亡；次生灾害，即由原生灾害导致的灾害，它引发火灾、水灾、爆炸、溢毒、细菌蔓,延和海啸等。表,1-3,为近期国外典型的地震灾害，表,1-4,为近半个世纪以来我国典型的地震灾害。,返回目录,1,绪论 ,1.3,建筑抗震设防 ,1.3.1,抗震设防依据,我国现行国家标准,建筑抗震设计规范,(GB 5001,1,2001),，以下简称,抗震规范,规定，抗震设防烈度为,6,度及以上地区的建筑必须进行抗震设计。,返回目录,1,绪论 ,1.3,建筑抗震设防 ,图,1-8,烈度概率密度函数,返回目录,1,绪论 ,1.3,建筑抗震设防 ,1.3.2,抗震设防目标及小震、大震,1.3.2.1,抗震设防目标,1.3.2.2,小震与大震,返回目录,1,绪论 ,1.3,建筑抗震设防 ,1.3.3,抗震设防分类及标准,抗震规范,规定，抗震设防区的所有建筑工程应按现行国家标准,建筑工程抗震设防分类标准,(GB 50223,2008),确定其抗震设防类别。建筑工程设计应按其遭受地震破坏后可能造成的人员伤亡、经济损失和社会影响程度以及在抗震救灾中的作用，划分不同的类别，区别对待，并采取不同的设计要求，包括地震作用计算的取值标准和所采取的抗震措施。,1.3.3.1,抗震设防分类,1.3.3.2,抗震设防标准,返回目录,1,绪论 ,1.3,建筑抗震设防 ,1.3.4,抗震概念设计,由于地震是随机的，具有不确定性和复杂性，同时结构体系本身也具有随机性。因此，要准确预测建筑物所遭遇的地震反应尚有困难，单靠,“,计算设计,”,很难有效地控制结构的抗震性能。结构抗震性能的决定因素是良好的,“,概念设计,”,。所谓的,“,概念设计,”,是指根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想，进行建筑和结构总体布置，并确定细部构造的过程。,返回目录,1,绪论 ,1.3,建筑抗震设防 ,1.3.4.1,场地和地基,1.3.4.2,规则的建筑结构,1.3.4.3,结构体系,1.3.4.4,非结构构件,1.3.4.5,材料与施工,返回目录,1,绪论 ,1.3,建筑抗震设防 ,图,1-9,建筑结构平面的扭转不规则,返回目录,1,绪论 ,1.3,建筑抗震设防 ,图,1-10,建筑结构平面的凹角或凸角不规则,返回目录,1,绪论 ,1.3,建筑抗震设防 ,图,1-11,建筑结构平面的局部不连续,(,大开洞及错层,),返回目录,1,绪论 ,1.3,建筑抗震设防 ,图,1-12,沿竖向的侧向刚度不规则,(,有柔软层,),返回目录,1,绪论 ,1.3,建筑抗震设防 ,图,1-13,竖向抗侧力构件不连续,返回目录,1,绪论 ,1.3,建筑抗震设防 ,图,1-14,竖向抗侧力结构屈服抗剪强度非均匀化,(,有薄弱层,返回目录,2,场地、地基与基础,2.1,场地 ,2.2,地基基础抗震验算,2.3,液化土和软土地基,返回目录,2,场地、地基与基础,2.1,场地 ,2.1.1,场地地段划分,合理选择建筑场地，对建筑物的抗震安全至关重要。为此，首先要全面查明和分析有关场地条件引起震害的各种因素，如地质构造、地基土性质、地形和地貌等，然后根据各种因素的综合情况及影响程度，划分出对建筑抗震有利、不利和危险地段，对不利及危险的地段提出合理的措施。,返回目录,2,场地、地基与基础,2.1,场地 ,2.1.2,场地土类型的划分,土的类型是按土层剪切波速大小划分的。,返回目录,2,场地、地基与基础,2.1,场地 ,图,2-1,速度检层法示意图,返回目录,2,场地、地基与基础,2.1,场地 ,2.1.3,场地类别划分,建筑场地的类别划分，应以土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度为准。,2.1.3.1,等效剪切波速,2.1.3.2,场地土覆盖层厚度,返回目录,2,场地、地基与基础,2.1,场地 ,2.1.4,主断裂带避让距离,发震断裂带附近地表，在地震时可能产生新的错动，使建筑物遭受较大的破坏，在场地选择时，应当尽量避开，其避让距离不宜小于表,2-5,对发震断裂的最小避让距离的规定按表,2-5,采用。,返回目录,2,场地、地基与基础,2.2,地基基础抗震验算,2.2.1,可不进行天然地基及基础抗震承载力验算的建筑,在地震作用下，为了保证建筑物的安全和正常使用，对地基而言，与静力计算一样，亦应同时满足地基承载力和地基变形的要求。但是，由于在地震作用下地基变形过程十分复杂，目前还没有条件进行这方面的定量计算。因此，,抗震规范,规定，只要求对地基抗震承载力进行验算，至于地基变形条件，则通过对上部结构或地基基础采取一定抗震措施来弥补。,返回目录,2,场地、地基与基础,2.2,地基基础抗震验算,2.2.2,天然地基及基础抗震承载力验算,目前，国内外大多数抗震规范在验算地基的抗震强度时，对于地基抗震承载力的取值，采用土的静力承载力特征值乘以调整系数。,返回目录,2,场地、地基与基础,2.3,液化土和软土地基,2.3.1,地基土液化的原因及其危害,地下水位以下饱和砂土和饱和粉土在地震作用下，土颗粒之间有变密的趋势，但因孔隙水来,不及排出，使土颗粒处于悬浮状态，如液体一样，这种现象就称为土的液化。,返回目录,2,场地、地基与基础,2.3,液化土和软土地基,2.3.2,地基土液化的判别及液化等级,2.3.2.1,地基土液化的判别,2.3.2.2,地基土液化等级,HT6SS,注：括号内数值用于设,返回目录,2,场地、地基与基础,2.3,液化土和软土地基,2.3.2,地基土液化的判别及液化等级,HT6SS,注：括号内数值用于设,图,2-2,返回目录,2,场地、地基与基础,2.3,液化土和软土地基,2.3.3,地基土抗液化措施,地基抗液化措施，应根据建筑的抗震设防类别、地基的液化等级，结合具体情况综合确定。当液化土层较平坦且均匀时，宜按表,2-10,选用抗液化措施；尚可考虑上部结构重力荷载对液,化危害的影响，根据液化震陷量的估计适当调整抗液化措施。,返回目录,2,场地、地基与基础,2.3,液化土和软土地基,2.3.4,软土地基抗震措施,软土地基是指地基主要受力层范围内存在软弱粘性土层和湿陷性黄土层。软弱粘性土的特点是地基承载力低、压缩性大。,返回目录,3,地震作用和结构抗震验算,3.1,概述,3.2,单质点弹性体系的地震反应分析 ,3.3,单质点弹性体系水平地震作用计算 ,3.4,多质点弹性体系水平地震作用 ,3.5,竖向地震作用,3.6,抗震验算原则 ,返回目录,3,地震作用和结构抗震验算,3.1,概述,3.1.1,地震反应及地震作用的概念,当地震发生时，地面振动引起房屋上部结构振动，房屋各部分质量因受到加速度作用而产生惯性力，这种由地震引起的对房屋结构的外加动态作用称为地震作用。地面震动使房屋结构产生内力和变形的动态反应称为地震反应。,返回目录,3,地震作用和结构抗震验算,3.1,概述,3.1.2,质点体系及其自由度,在进行结构动力分析时，为了简化计算，将结构的全部质量按约定的原则集中在适当位置的若干点上，形成质点体系。如图,3-1,所示的水塔，由于质量大部分集中在塔顶上，通常可简化为单质点体系；又如图,3-2,所示的多层框架房屋，由于每一楼层都相对集中较多的质量，通常可简化为多质点体系。,返回目录,3,地震作用和结构抗震验算,3.1,概述,图,3-1,单质点体系,返回目录,3,地震作用和结构抗震验算,3.1,概述,图,3-2,多质点体系,返回目录,3,地震作用和结构抗震验算,3.1,概述,3.1.3,地震反应计算方法简介,结构的地震反应计算方法，随着人们对地震振动和结构特性认识的发展而发展。工程结构抗震设计采用的方法，分为底部剪力法、振型分解法和时程分析法等。,3.1.3.1,底部剪力法,3.1.3.2,振型分解法,3.1.3.3,时程分析法,返回目录,3,地震作用和结构抗震验算,3.2,单质点弹性体系的地震反应分析 ,3.2.1,运动方程,如单层厂房,(,图,3-3),，它可简化为一单质点体系。地震时在地面水平运动分量作用下，单质点弹性体系的动力计算简图如图,3-4,所示。,返回目录,3,地震作用和结构抗震验算,3.2,单质点弹性体系的地震反应分析 ,图,3-3,单层厂房及其简化体系,返回目录,3,地震作用和结构抗震验算,3.2,单质点弹性体系的地震反应分析 ,图,3-4,地面水平运动时的动力计算简图,返回目录,3,地震作用和结构抗震验算,3.2,单质点弹性体系的地震反应分析 ,3.2.2,运动方程的解答,式,(3-5),是一个二阶常系数线性非齐次微分方程。它的解包括两个部分：一个是对应于齐次微分方程的通解，代表自由振动；另一个是对应于非齐次微分方程的特解,代表强迫振动。,返回目录,3,地震作用和结构抗震验算,3.2,单质点弹性体系的地震反应分析 ,图,3-5,单质点弹性体系自由振动曲线,返回目录,3,地震作用和结构抗震验算,3.3,单质点弹性体系水平地震作用计算 ,3.3.1,水平地震作用的基本公式,3.3.2,地震系数、动力系数、反应谱,返回目录,3,地震作用和结构抗震验算,3.3,单质点弹性体系水平地震作用计算 ,图,3-6,不同阻尼比的,反应谱曲线,返回目录,3,地震作用和结构抗震验算,3.3,单质点弹性体系水平地震作用计算 ,图,3-7,不同场地的,反应谱曲线,返回目录,3,地震作用和结构抗震验算,3.3,单质点弹性体系水平地震作用计算 ,3.3.3,地震影响系数曲线,为简化计算，规范采用地震影响系数曲线作为设计反应谱。,返回目录,3,地震作用和结构抗震验算,3.3,单质点弹性体系水平地震作用计算 ,图,3-8,地震影响系数,曲线,返回目录,3,地震作用和结构抗震验算,3.3,单质点弹性体系水平地震作用计算 ,图,3-9,例题,3-1,图,返回目录,3,地震作用和结构抗震验算,3.3,单质点弹性体系水平地震作用计算 ,3.4.1,计算简图,多层或高层房屋,(,图,3-10,a,),，可简化为多质点体系,(,图,3-10,b,),。由动力学分析可知：多质点弹性体系在水平地震作用下的振动有多个振型,(,图,3-10,c,),，每个振型都有自己的自振周期,T,i,或自振频率,。其中最长的自振周期称为基本周期，用,T,1,表示，对应的振型称为第一振型。关于多质点弹性体系振动分析方法，可参阅有关结构动力学专著。,返回目录,3,地震作用和结构抗震验算,3.4,多质点弹性体系水平地震作用 ,图,3-10,多质点体系动力计算简图,返回目录,3,地震作用和结构抗震验算,3.4,多质点弹性体系水平地震作用 ,3.4.2,多质点弹性体系水平地震作用的计算,多质点体系有,n,个质点就有,n,个振型。在水平地震作用下，每个振型在各质点上都要产生相应的惯性力和位移，若能将各个振型的各质点的惯性力计算出来，利用叠加原理即可确定各质点的惯性力,(,图,3-10,d,),。,抗震规范,采用振型分解反应谱法，确定水平地震作用和作用效应。这种方法计算精度高，但计算过程冗繁，不便于手算。,返回目录,3,地震作用和结构抗震验算,3.4,多质点弹性体系水平地震作用 ,图,3-11,结构水平地震作用计算简图,返回目录,3,地震作用和结构抗震验算,3.4,多质点弹性体系水平地震作用 ,3.4.3,鞭梢效应,震害表明，当建筑物有突出屋面的小塔楼时，如突出屋面的屋顶间、女儿墙、烟囱等，由于该部分的重量和刚度突然变小，将产生,“,鞭梢效应,”,，即地震反应剧烈增大,(,图,3-12),。,返回目录,3,地震作用和结构抗震验算,3.4,多质点弹性体系水平地震作用 ,图,3-12,鞭梢效应现象,返回目录,3,地震作用和结构抗震验算,3.4,多质点弹性体系水平地震作用 ,3.4.4,结构基本自振周期的计算方法,确定多、高层房屋的基本自振周期,T,1,可直接由结构自由振动的方程组求解，这种方法精度高，但手算难度大。目前，工程设计常采用如下几种方法：,3.4.4.1,能量法,3.4.4.2,顶点位移法,3.4.4.3,经验公式,返回目录,3,地震作用和结构抗震验算,3.4,多质点弹性体系水平地震作用 ,3.4.5,楼层最小水平地震剪力限值,返回目录,3,地震作用和结构抗震验算,3.5,竖向地震作用,3.5.1,高层建筑,图,3-13,结构竖向地震作用计算简图,返回目录,3,地震作用和结构抗震验算,3.5,竖向地震作用,3.5.2,长悬臂和其他大跨度结构,长悬臂和其他大跨度结构的竖向地震作用标准值，,8,度和,9,度可分别取该结构、构件重力荷载代表值的,10%,和,20%,设计基本地震加速度为,0.3g,时，可取该结构构件重力荷载代表值的,15%,。,返回目录,3,地震作用和结构抗震验算,3.5,竖向地震作用,图,3-14,例题,3-2,图,返回目录,3,地震作用和结构抗震验算,3.6,抗震验算原则 ,3.6.1,一般规定,3.6.1.1,地震作用,3.6.1.2,抗震计算方法,3.6.1.3,结构抗震验算内容和范围规定,返回目录,3,地震作用和结构抗震验算,3.6,抗震验算原则 ,3.6.2,截面抗震验算,3.6.2.1,内力组合,3.6.2.2,承载力验算,返回目录,3,地震作用和结构抗震验算,3.6,抗震验算原则 ,3.6.3,抗震变形验算,3.6.3.1,多遇地震作用下抗震变形验算,3.6.3.2,罕遇地震作用下薄弱层弹塑性变形验算,返回目录,4,多层砌体房屋抗震设计,4.1,砌体房屋的震害特点,4.2,多层砌体房屋的结构选型与布置 ,4.3,多层砌体房屋的抗震验算,4.4,多层砌体房屋的抗震构造措施,4.5,多层砖房抗震设计实例,4.6,底部框架,抗震墙房屋、多排柱内框架房屋设计要点,返回目录,4,多层砌体房屋抗震设计,图,4-1,多层砌体房屋的结构形式,返回目录,4,多层砌体房屋抗震设计,4.1,砌体房屋的震害特点,4.1.1,房屋倒塌,当房屋底部墙体不足以抵抗强震作用下的剪力时，则易造成底层墙体开裂直至破坏，导致房屋倒塌。当房屋上部自重大、刚度差或砌体强度差时，则易造成上部倒塌。当个别部位整体性差，连接不好，或平面、立面处理不当时，则易造成局部倒塌。,返回目录,4,多层砌体房屋抗震设计,4.1,砌体房屋的震害特点,4.1.2,墙体的开裂破坏,墙体裂缝形式主要是水平裂缝、斜裂缝、交叉裂缝和竖向裂缝等。严重的裂缝可导致墙体破坏。,斜裂缝主要是由于墙体在地震剪力作用下，其主拉应力超过了砌体抗拉强度而产生的。当地震反复作用时，又可形成交叉裂缝。在纵向的窗间墙上也易出现这种交叉缝。,返回目录,4,多层砌体房屋抗震设计,4.1,砌体房屋的震害特点,4.1.3,墙体转角破坏,这种破坏形式在震害中较为常见，其产生的主要原因是墙角位于房屋尽端，房屋整体对其约束作用差；纵、横墙产生的裂缝往往在墙角处相遇；加之在地震作用下所产生的扭转效应使,墙角处于较为复杂的应力状态，应力也较为集中。特别是当房屋尽端处布置空旷房间时，横墙少，约束更差，更易产生这种形式的破坏，甚至造成建筑物转角处局部倒塌。,返回目录,4,多层砌体房屋抗震设计,4.1,砌体房屋的震害特点,4.1.4,纵横墙连接破坏,纵横墙连接破坏主要是由于纵横墙体间连接薄弱，产生竖向裂缝，以致纵墙外闪甚至倒塌。,返回目录,4,多层砌体房屋抗震设计,4.1,砌体房屋的震害特点,4.1.5,楼梯间墙体破坏,楼梯间墙体破坏主要是墙体破坏，楼梯间的墙体在高度方向缺乏有效支撑，空间刚度差，特别是在顶层。若楼梯设在房屋尽端，其破坏更为严重。,返回目录,4,多层砌体房屋抗震设计,4.1,砌体房屋的震害特点,4.1.6,预制楼盖的破坏,无论是整浇或装配式楼盖，在地震中很少因楼盖,(,或屋盖,),本身承载力、刚度不足而造成破坏的。整浇楼盖往往由于墙体倒塌而破坏。装配式楼盖则可能因在墙体上的支承长度不足，或由于板与板之间缺乏足够的拉结而塌落。,楼盖的梁端则可能因支承长度不足而自墙内拔出，造成梁的塌落。梁端若无梁垫或梁垫尺寸不足，在垂直方向地震作用下，梁下墙体出现垂直裂缝或将墙体压碎。,返回目录,4,多层砌体房屋抗震设计,4.1,砌体房屋的震害特点,4.1.7,突出屋顶的楼梯间和其他附属物破坏,突出屋面的楼梯间、女儿墙等附属结构，由于地震,“,鞭梢效应,”,的影响，也容易破坏和倒塌。,返回目录,4,多层砌体房屋抗震设计,4.2,多层砌体房屋的结构选型与布置,4.2.1,多层砌体房屋高度、层数限值,震害调查表明，随层数增多，房屋的破坏程度随之加重。因此，应限制房屋的高度及层数。,抗震规范,对不同结构类型的砌体房屋的总高度及层数的限值如表,4-1,。,返回目录,4,多层砌体房屋抗震设计,4.2,多层砌体房屋的结构选型与布置,4.2.2,多层砌体房屋高宽比的限制,震害调查表明，在,8,度地震区，五、六层的砖混结构房屋都发生较明显的整体弯曲破坏，底层外墙产生水平裂缝并向内延伸至横墙。这是因为，当烈度高、房屋高宽比大时，地震作用,所产生的倾覆力矩所引起的弯曲应力很容易超过砌体的弯曲抗拉强度而导致砖墙出现水平裂缝。所以,抗震规范,对房屋高宽比进行了限制，见表,4-2,，以减少房屋弯曲效应，增加房,屋的稳定性。,返回目录,4,多层砌体房屋抗震设计,4.2,多层砌体房屋的结构选型与布置,4.2.3,层高限值,(1),普通砖、多孔砖和小砌块砌体承重房屋的层高，不应超过,3.6 m,。,(2),底部框架,抗震墙房屋的底层和内框架房屋层高，不应超过,4.5 m,。,返回目录,4,多层砌体房屋抗震设计,4.2,多层砌体房屋的结构选型与布置,4.2.4,多层砌体房屋抗震横墙间距的限制,房屋空间刚度对抗震性能影响很大。房屋空间刚度主要取决于楼,(,屋,),盖与纵、横墙的布置。横墙数量多、间距小、房屋的空间刚度就大，抗震性能就好。多层砖房所承受的横向水平地震力是通过楼,(,屋,),盖传到横墙上的，因此，横墙必须具有足够的承受横向水平地震作用的能力，还必须使所取的横墙间距能满足楼盖传递水平地震作用时所需的水平刚度的要求，即横,墙间距必须根据楼盖水平刚度给予一定的限值。,返回目录,4,多层砌体房屋抗震设计,4.2,多层砌体房屋的结构选型与布置,4.2.5,多层砌体房屋局部尺寸的限制,在强烈地震作用下，房屋破坏往往是从薄弱部位开始，如窗间墙、尽端墙段、女儿墙等部位。因此，对这些薄弱部位的尺寸应加以限制，见表,4-4,。其目的：一是可以防止因为这些部位的局部破坏或失稳而造成整个房屋结构的破坏甚至倒塌；二是可以防止某些非结构构件,(,如女儿墙,),掉落伤人。,返回目录,4,多层砌体房屋抗震设计,4.2,多层砌体房屋的结构选型与布置,4.2.6,多层砌体房屋结构体系的抗震要求,砌体结构由于抗震性能较差，对结构布置和选型的要求也高。,返回目录,4,多层砌体房屋抗震设计,4.3,多层砌体房屋的抗震验算,4.3.1,水平地震作用的计算,4.3.1.1,计算简图,4.3.1.2,水平地震作用,返回目录,4,多层砌体房屋抗震设计,4.3,多层砌体房屋的抗震验算,图,4-2,返回目录,4,多层砌体房屋抗震设计,4.3,多层砌体房屋的抗震验算,4.3.2,楼层地震剪力在墙体间的分配,4.3.2.1,楼层地震剪力标准值,4.3.2.2,楼层地震剪力在墙体间的分配,返回目录,4,多层砌体房屋抗震设计,4.3,多层砌体房屋的抗震验算,图,4-3,多层砌体结构房屋地,返回目录,4,多层砌体房屋抗震设计,4.3,多层砌体房屋的抗震验算,图,4-4,墙体的变形,返回目录,4,多层砌体房屋抗震设计,4.3,多层砌体房屋的抗震验算,图,4-5,弯曲变形与剪切变形对比,返回目录,4,多层砌体房屋抗震设计,4.3,多层砌体房屋的抗震验算,图,4-6,刚性楼盖计算简图,返回目录,4,多层砌体房屋抗震设计,4.3,多层砌体房屋的抗震验算,图,4-7,柔性楼盖计算简图,返回目录,4,多层砌体房屋抗震设计,4.3,多层砌体房屋的抗震验算,4.3.3,墙体截面抗震承载力验算,对多层砌体房屋，可只选择从属面积较大或竖向应力较小的墙段进行截面抗剪承载力验算。,4.3.3.1,普通砖、多孔砖墙体,4.3.3.2,配水平钢筋的砖墙体,4.3.3.3,小砌块墙体,返回目录,4,多层砌体房屋抗震设计,4.4,多层砌体房屋的抗震构造措施,4.4.1,多层砖房的构造措施,4.4.1.1,构造柱,4.4.1.2,圈梁,4.4.1.3,楼屋盖与墙体的整体性措施要求,4.4.1.4,横墙较少的住宅楼高度层数接近或达到限值 时的加强措施,4.4.1.5,楼梯间的抗震构造措施,4.4.1.6,其他构造措施,返回目录,4,多层砌体房屋抗震设计,4.4,多层砌体房屋的抗震构造措施,图,4-8,构造柱立面详图,返回目录,4,多层砌体房屋抗震设计,4.4,多层砌体房屋的抗震构造措施,图,4-9,构造柱与墙体的连接,返回目录,4,多层砌体房屋抗震设计,4.4,多层砌体房屋的抗震构造措施,图,4-10,构造柱的基础,返回目录,4,多层砌体房屋抗震设计,4.4,多层砌体房屋的抗震构造措施,图,4-11,圈梁与预制板的位置,返回目录,4,多层砌体房屋抗震设计,4.4,多层砌体房屋的抗震构造措施,图,4-12,墙与预制板的拉接,返回目录,4,多层砌体房屋抗震设计,4.4,多层砌体房屋的抗震构造措施,图,4-13,预制板与墙体和圈梁的拉接,返回目录,4,多层砌体房屋抗震设计,4.4,多层砌体房屋的抗震构造措施,图,4-14,梁与圈梁的锚拉,返回目录,4,多层砌体房屋抗震设计,4.4,多层砌体房屋的抗震构造措施,图,4-15,楼梯间横墙和外墙设置通长钢筋,返回目录,4,多层砌体房屋抗震设计,4.4,多层砌体房屋的抗震构造措施,图,4-16,楼梯间墙体设置配筋砖带,返回目录,4,多层砌体房屋抗震设计,4.4,多层砌体房屋的抗震构造措施,4.4.2,多层砌块房屋的构造措施,4.4.2.1,芯柱,4.4.2.2,代替芯柱的构造柱,4.4.2.3,圈梁,4.4.2.4,拉接钢筋网片,4.4.2.5,其他构造措施,返回目录,4,多层砌体房屋抗震设计,4.5,多层砖房抗震设计实例,图,4-17,为某四层砖混办公楼的平面图和剖面图，楼盖与屋盖采用预制的钢筋混凝土空心板，横墙承重。墙体厚度：外墙为,370,mm,、内墙为,240,mm,，双面粉刷，粘土砖的强度,等级,MU,10,，砂浆强度等级为,M,5,，窗洞口尺寸为,1.5,m,2.1,m,，内门洞口尺寸为,0.9,m,2.1,m,，外门洞口尺寸为,1.5,m,2.5,m,，抗震设防烈度为,7,度，设计地震分组为第二组，设计基本地震加速度为,0.10,，丙类建筑，,类场地。,返回目录,4,多层砌体房屋抗震设计,4.5,多层砖房抗震设计实例,图,4-17,砖混办公楼平面图及剖面图,返回目录,4,多层砌体房屋抗震设计,4.5,多层砖房抗震设计实例,图,4-18,地震作用和地震剪力,返回目录,4,多层砌体房屋抗震设计,4.5,多层砖房抗震设计实例,图,4-19,屋顶间洞口尺寸,返回目录,4,多层砌体房屋抗震设计,4.5,多层砖房抗震设计实例,图,4-20,D,轴线第一层洞口尺寸,返回目录,4,多层砌体房屋抗震设计,4.6,底部框架,抗震墙房屋、多排柱内框架房屋设计要点,4.6.1,底部框架,抗震墙房屋 ,底层由框架和一定数量的钢筋混凝土抗震墙,(,或砖抗震墙,),组成，上部为多层砖房的组合结构称为底部框架,抗震墙房屋。这种结构从使用功能上看，底部可作为商业用房,(,框架结构具有较大使用空间,),，上部作为住宅、办公等用房，其造价和工期均优于纯框架结构，目前这种结构形式被广泛采用。底部两层框架,抗震墙结构，上部四层,(,甚至五层,),砖房也被采用。底部框架,抗震墙房屋的特点是：底层的承重构件是钢筋混凝土柔性框架，上部是砖墙承重的刚性多层砖房。底层的抗侧刚度比上部砖房小得多，底,层柔上层刚，刚度的急剧变化使房屋在地震作用下的侧移集中发生在底层，而上部各层的位移很小。地震时结构变形的大小是破坏程度的主要标志，底层框架砖房的地震位移反应相对集中于底层，从而引起底层的严重破坏，危及整个房屋的安全。,返回目录,4,多层砌体房屋抗震设计,4.6,底部框架,抗震墙房屋、多排柱内框架房屋设计要点,图,4-21,地震倾覆力矩计算简图,返回目录,4,多层砌体房屋抗震设计,4.6,底部框架,抗震墙房屋、多排柱内框架房屋设计要点,4.6.2,多排柱内框架房屋设计要点,内框架砖房是指内部为钢筋混凝土框架，设有一定距离的砖横墙,而外围是砖墙所组成的房屋，由砖墙和框架混合承重。这种结构由于空间大、开间灵活，一般多用于,轻工业厂房、中小型商店和图书馆。这种结构是由砖和钢筋混凝土两种材料性质不同的构件组成，其抗震性能较差。震害调查表明：在地震中顶层破坏严重，尤其顶层外纵墙出平面外弯曲破坏严重，下层较轻；砖墙破坏比框架梁柱重，柱较梁重，破坏顺序为先墙后柱；单排柱的比双排柱的重；层数越多破坏越重；装配式的比整体式的重。,返回目录,5,钢筋混凝土框架结构房屋抗震设计,5.1,钢筋混凝土框架结构房屋震害特点 ,5.2,结构选型及布置,5.3,钢筋混凝土框架结构房屋抗震验算,5.4,钢筋混凝土框架结构房屋抗震构造措施 ,5.5,多层框架抗震设计实例,返回目录,5,钢筋混凝土框架结构房屋抗震设计,5.1,钢筋混凝土框架结构房屋震害特点 ,5.1.1,框架结构的震害,震害资料表明，钢筋混凝土框架结构地震破坏的主要部位是梁、柱连接处；框架结构在地震作用下，破坏集中于柱上、下端和梁两端，以及节点区。一般情况，柱的震害重于梁，角柱的震害重于内柱，短柱的震害重于一般柱；不规则的结构，震害加重；砌体填充墙容易破坏。,5.1.1.1,框架柱,5.1.1.2,框架梁,5.1.1.3,梁柱节点,5.1.1.4,结构刚度沿竖向或水平方向有突变时的震害,返回目录,5,钢筋混凝土框架结构房屋抗震设计,5.1,钢筋混凝土框架结构房屋震害特点 ,图,5,1,返回目录,5,钢筋混凝土框架结构房屋抗震设计,5.1,钢筋混凝土框架结构房屋震害特点 ,图,5,2,返回目录,5,钢筋混凝土框架结构房屋抗震设计,5.1,钢筋混凝土框架结构房屋震害特点 ,5.1.2,填充墙的震害,填充墙的震害较框架结构严重。由于框架侧向变形，使墙体出现斜裂缝或对角裂缝。强震时，未采取拉结处理措施的墙体，则有局部或整片倒塌的现象。一般地讲，非承重空心砖填充墙比普通粘土砖填充墙破坏严重。,返回目录,5,钢筋混凝土框架结构房屋抗震设计,5.2,结构选型及布置,5.2.1,结构体系的选择,在多、高层钢筋混凝土结构房屋中，除采用框架结构体系外，还有框架,抗震墙结构、抗震墙结,构、板,柱抗震墙结构等体系。不同的结构体系，其抗震性能、使用功能以及经济指标也不相同。在进行结构方案设计时，应根据建筑的高度、高宽比、建筑使用功能以及建筑所在的场地条件、抗震设防烈度等要求，合理地选择结构体系。,5.2.1.1,房屋适用的最大高度,5.2.1.2,房屋适用的最大高宽比,返回目录,5,钢筋混凝土框架结构房屋抗震设计,5.2,结构选型及布置,5,2,2,钢筋混凝土房屋抗震等级,为使钢筋混凝土结构抗震设计更加合理化，,抗震规范,不仅对不同设防烈度采取不同的抗震措施要求；而且在相同设防烈度下，不同的建筑设防分类、不同的结构体系或同一结构体系中的分体系、同一结构体系中的不同高度建筑以及不同的场地类别等，都有不同的抗震措施要求。为此，引入了抗震（措施）等级的概念，规定钢筋混凝土结构应根据烈度、结构类型和房屋高度采用不同的抗震等级，并应符合相应的计算和构造措施要求。,返回目录,5,钢筋混凝土框架结构房屋抗震设计,5.2,结构选型及布置,5.2.3,框架结构布置,5.2.3.1,规则的建筑结构,5.2.3.2,承重框架布置,5.2.3.3,防震缝的设置,5.2.3.4,基础系梁设置,5.2.3.5,框架结构布置中的其他问题,返回目录,5,钢筋混凝土框架结构房屋抗震设计,5.3,钢筋混凝土框架结构房屋抗震验算,5.3.1,框架结构抗震设计步骤,钢筋混凝土框架结构房屋抗震设计，一般均采用计算机辅助设计，目前有多种的计算和绘图应用软件。但手算是设计人员的基本功，尤其是初学者更需通过手算实践，熟悉结构内力和变形的规律以及框架结构配筋特点。,返回目录,5,钢筋混凝土框架结构房屋抗震设计,5.3,钢筋混凝土框架结构房屋抗震验算,5.3.2,水平地震作用及其分配,5.3.2.1,计算单元选取,5.3.2.2,结构基本自振周期,5.3.2.3,地震作用及其分配,返回目录,5,钢筋混凝土框架结构房屋抗震设计,5.3,钢筋混凝土框架结构房屋抗震验算,5.3.3,框架内力分析,框架结构在水平荷载作用下，可采用,D,值法计算内力和变形；在竖向荷载作用下，可采用分层法或弯矩两次分配法计算内力。上述方法可参阅有关的混凝土结构教材或有关力学手册。以下仅就计算步骤及要点做简要归纳。,5.3.3.1,水平地震作用下的内力计算,5.3.3.2,水平风荷载作用下的内力计算,5.3.3.3,竖向荷载作用下的内力计算,返回目录,5,钢筋混凝土框架结构房屋抗震设计,5.3,钢筋混凝土框架结构房屋抗震验算,图,5-3,竖向荷载作用下梁端负弯矩调幅,返回目录,5,钢筋混凝土框架结构房屋抗震设计,5.3,钢筋混凝土框架结构房屋抗震验算,5.3.4,内力组合,5.3.4.1,控制截面及最不利的内力,5.3.4.2,楼面活荷载的布置,5.3.4.3,内力组合,返回目录,5,钢筋混凝土框架结构房屋抗震设计,5.3,钢筋混凝土框架结构房屋抗震验算,图,5-4,永久荷载与可变荷载、风荷载组合时跨中弯矩,返回目录,5,钢筋混凝土框架结构房屋抗震设计,5.3,钢筋混凝土框架结构房屋抗震验算,图,5-5,水平地震作用效,返回目录,5,钢筋混凝土框架结构房屋抗震设计,5.3,钢筋混凝土框架结构房屋抗震验算,5.3.5,内力调整,一般情况下，当地震烈度大于众值烈度时，钢筋混凝土框架结构将出现塑性铰，框架变形增大，地震作用也随着降低。这意味着：我们降低了结构的强度要求，达到了较为经济的设计效果。当然，随,之而来的是框架塑性变形增加。如果在塑性变形发展过程中，结构承载力不显著降低，能安全工作，则具有这种变形能力的框架，称之为延性框架。延性框架所承担的地震作用要比按弹性体系计算分析结果小得多。如图,5-6,所示，表示单质点体系的水平地震作用与位移关系。,5.3.5.1,强柱弱梁要求,5.3.5.2,强剪弱弯要求,5.3.5.3,角柱要求,5.3.5.4,强节点弱杆件要求,返回目录,5,钢筋混凝土框架结构房屋抗震设计,5.3,钢筋混凝土框架结构房屋抗震验算,图,5-6,单质点体系的水平地震作用与位移关系,返回目录,5,钢筋混凝土框架结构房屋抗震设计,5.3,钢筋混凝土框架结构房屋抗震验算,图,5-7,强梁弱柱,返回目录,5,钢筋混凝土框架结构房屋抗震设计,5.3,钢筋混凝土框架结构房屋抗震验算,图,5-8,强柱弱梁,返回目录,5,钢筋混凝土框架结构房屋抗震设计,5.3,钢筋混凝土框架结构房屋抗震验算,图,5-9,节点弯矩计算,返回目录,5,钢筋混凝土框架结构房屋抗震设计,5.3,钢筋混凝土框架结构房屋抗震验算,5.3.6,框架杆件抗震承载力验算,框架梁、柱截面组合内力设计值确定之后，按,混凝土结构设计规范,（,GB,50010,2002,）进行截面承载力验算，并应分别满足地震作用和静力作用下的承载力要求。,5.3.6.1,框架梁抗震承载力验算,5.3.6.2,框架柱抗震承载力验算,返回目录,5,钢筋混凝土框架结构房屋抗震设计,5.3,钢筋混凝土框架结构房屋抗震验算,5.3.7,框架节点核芯区抗震承载力验算,5.3.7.1,核芯区截面有效验算宽度,5.3.7.2,节点核芯区的截面抗震验算,返回目录,5,钢筋混凝土框架结构房屋抗震设计,5.3,钢筋混凝土框架结构房屋抗震验算,5.3.8,框架抗震变形验算,5.3.8.1,框架结构弹性位移近似计算,5.3.8.2,多遇地震作用下层间弹性位移验算,5.3.8.3,罕遇地震作用下层间弹塑性位移验算,返回目录,5,钢筋混凝土框架结构房屋抗震设计,5.3,钢筋混凝土框架结构房屋抗震验算,图,5-10,框架结构在水平荷载作用下的变形,返回目录,5,钢筋混凝土框架结构房屋抗震设计,5.3,钢筋混凝土框架结构房屋抗震验算,图,5-11,受剪承载力,Vy,返回目录,5,钢筋混凝土框架结构房屋抗震设计