工程抗震》辅导资料十四.doc

工程抗震辅导资料十四

主 题：第五章 多高层建筑钢筋混凝土结构抗震设计（第2节）
学习时间：2013年12月30日－1月5日
内 容：
这周我们将学习第五章中的第2节，这部分主要介绍多高层建筑钢筋混凝土结构抗震设计一般规定，下面整理出的框架供同学们学习，希望能够帮助大家更好的学习这部分知识。

一、学习要求
1、掌握抗震等级的划分、抗震墙的布置原；
2、掌握抗震墙底部加强部位在设计中的要求；
3、了解楼梯间抗震要求、材料性能要求和结构嵌固端。

二、主要内容
（一）现浇钢筋混凝土房屋最大适用高度
从安全和经济方面综合考虑，对现浇钢筋混凝土房屋最大适用高度加以限制，按照下表1采用。
表1 现浇钢筋混凝土房屋适用的最大高度(m)

当房屋超过上表最大适用高度，应通过专门研究。采取有效加强措施，如采用型钢混凝土构件、钢管混凝土构件等。并按照建设部的有关规定进行专项审查。
与01版规范相比，改动如下：
1、补充了8度半（0.30g）的最大高度，按8度和9度间的插值，偏向8度。
2、框架的最大适用高度除6度外，有所降低。
3、板柱—抗震墙结构的最大适用高度有所增加。
4、删除了四类场地最大适用高度适当降低的规定。
另外，对于平面和竖向均不规则的情况，最大高度宜适当降低，一般减小10%左右。框支结构平面和竖向不规则指的是上部结构同时存在不规则。
上表中所指的框架结构不包括异形柱框架。
乙类建筑可按本地区设防烈度确定其最大适用高度。
上表中所指的“抗震墙”指结构抗侧力体系中的钢筋混凝土剪力墙，不包括只承担重力荷载或防火要求的混凝土墙。
部分框支抗震墙结构指首层或底部两层为框支层的结构，不包括仅个别框支墙的情况。
对于框支抗震墙结构，当不落地墙体截面面积不大于总截面面积的5%～10%时，只要框支部分设计合理且不致增加扭转不规则，总体上仍视为抗震墙结构，其适用最大高度可按抗震墙结构确定。

（二）抗震等级
1、钢筋混凝土结构的地震反应特点
房屋越高，地震反应越大，房屋的抗震要求越高。结构的抗震能力主要取决于主要抗侧力构件的性能，主、次要抗侧力构件的抗震性能要求可以有所区别。
2、抗震等级的划分
综合考虑地震作用（设防烈度、场地类别）、结构类型（主次要抗侧力构件）和房屋高度等因素，划分抗震等级。
抗震等级通过调整地震组合的内力和抗震构造措施，体现了抗震设计时对不同烈度、同一烈度而高度不同混凝土结构延性要求的高低。抗震规范共将现浇钢筋混凝土房屋抗震等级分为：一、二、三、四级，具体划分标准如下表2所示。
表2 现浇钢筋混凝土房屋的抗震等级

注：建筑场地为Ⅰ类时，除6度外应允许按表内降低一度所对应的抗震等级采取
抗震构造措施，但相应的计算要求不应降低；
接近或等于高度分界时，应允许结合房屋不规则程度及场地、地基条件确定
抗震等级；
大跨度框架指跨度大于18m的相关框架梁柱。
3、根据框架承担的底部总倾覆力矩的比例，框架—抗震墙结构分三种情况：
（1）个别框架的抗震墙结构：框架分配的比例很小，墙体的抗震等级按抗震墙结构确定，框架的抗震等级按框架—抗震墙结构的框架确定；
（2）框架—抗震墙结构：框架分配的比例小于总倾覆力矩的50％；
（3）少墙的框架结构：在规定的水平力作用下框架分配的力矩大于总倾覆力矩的50％较多。框架的抗震等级仍应按框架结构确定，抗震墙的抗震等级可与框架的抗震等级相同。

（三）抗震墙间楼屋盖最大长宽比
框架—抗震墙、板柱—抗震墙结构以及框支层中，抗震墙之间无大洞口的楼、屋盖的长宽比，不宜超过表3的规定；超过时，应计入楼盖平面内变形的影响。
表3 抗震墙之间楼屋盖的长宽比

（四）结构布置原则
1、结构的平面布置宜简单、对称和规则
（1）平面的质量中心和刚度中心宜重合和尽可能靠近。
（2）x和y方向对称、均匀。
（3）平面布置应使得平面作为一个截面有尽可能大的抗扭刚度。
2、框架与抗震墙应双向布置。
3、柱中线与抗震墙中线、梁中线与柱中线间的偏心距不宜大于柱宽的1/4。
4、对于框架结构，甲乙类和高度大于24m的丙类建筑不应采用单跨框架结构；高度不超过24m的丙类建筑不宜采用单跨框架结构。
5、非结构构件
（1）非承重墙的材料、选型和布置，应根据烈度、房屋高度、建筑体型、结构层间变形、墙体自身抗侧力性能，综合确定。应优先选用轻质墙体材料。
（2）墙体与主体应有可靠拉结。
（3）砖墙应减少对主体结构的不利影响。
（4）钢筋混凝土结构中的砌体填充墙，宜与柱脱开和采用柔性连接。
（5）砌体女儿墙宜设构造柱，墙顶宜设圈梁压顶。人流出入口处应与主体结构锚固。

（五）防震缝和防撞墙的设置
（1）框架结构(包括设置少量抗震墙的框架结构)房屋的防震缝宽度，当高度不超过15m时不应小于100mm；高度超过15m时，6度、7度、8度和9 度分别每增加高度5m、4m、3m和2m，宜加宽20mm。
（2）框架—抗震墙结构房屋的防震缝宽度不应小于（1）中规定数值的70％，抗震墙结构房屋的防震缝宽度不应小于（1）中规定数值的50％；且均不宜小于100mm。
（3）框架结构房屋防震缝两侧结构层高相差较大时，防震缝两侧的框架柱，箍筋应沿房屋全高加密，并可根据需要在缝两侧沿房屋全高各设置不少于两道垂直于防震缝的防撞墙。防撞墙的布置宜避免加大扭转效应，墙肢长度可不大于1/2层高。

（六）抗震墙的设置
1、框架—抗震墙结构和板柱—抗震墙结构中的抗震墙设置，宜符合下列要求：
（1）抗震墙宜贯通房屋全高。
（2）楼梯间宜设置抗震墙，但不宜造成较大的扭转效应。
（3）抗震墙的两端(不包括洞口两侧)宜设置端柱或与另一方向的抗震墙相连。
（4）房屋较长时，刚度较大的纵向抗震墙不宜设置在房屋的端开间。
（5）抗震墙洞口宜上下对齐；洞边距端柱不宜小于300mm。
2、抗震墙结构和部分框支抗震墙结构中的抗震墙设置，应符合下列要求：
（1）墙的两端(不包括洞口两侧)宜设置端柱或与另一方向的抗震墙相连；框支部分落地墙的两端(不包括洞口两侧)应设置端柱或与另一方向的抗震墙相连。
（2）较长的抗震墙宜设置由跨高比大于6的连梁所形成洞口，将一道抗震墙分成长度较均匀的若干墙段，各墙段的高宽比不宜小于3。
（3）墙肢的长度沿结构全高不宜有突变；抗震墙有较大洞口时，以及一、二级抗震墙的底部加强部位，洞口宜上下对齐。
（4）矩形平面的部分框支抗震墙结构，其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24m，框支层的平面布置宜对称，且宜设抗震筒体；底层框架部分承担的地震倾覆力矩，不应大于结构总地震倾覆力矩的50%。

（七）抗震墙底部加强部位与结构嵌固端
1、抗震墙底部加强部位
（1）延性抗震墙一般控制在其底部计算嵌固端以上一定高度范围内屈服、出现塑性铰。
（2）可能出现塑性铰的高度范围为加强部位。应提高抗剪承载力，加强抗震构造措施，提高其塑性变形能力，从而提高整个结构的抗地震倒塌能力。
2、嵌固端：通常取地下室顶板作为上部结构的嵌固端。
3、抗震墙底部加强部位的范围：
（1）底部加强部位的高度，应从地下室顶板算起。
（2）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两层的高度及落地抗震墙总高度的1/10二者的较大值。其他结构的抗震墙，房屋高度大于24m时，底部加强部位的高度可取底部两层和墙体总高度的1/10二者的较大值；房屋高度不大于24m时，底部加强部位可取底部一层。
（3）当结构计算嵌固端位于地下一层的底板或以下时，底部加强部位尚宜向下延伸到计算嵌固端。
4、地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，应符合下列要求：
（1）地下室顶板应避免开设大洞口；地下室在地上结构相关范围的顶板应采用现浇梁板结构，相关范围以外的地下室顶板宜采用现浇梁板结构；其楼板厚度不宜小于180mm，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％。
（2）结构地上一层的侧向刚度，不宜大于相关范围地下一层侧向刚度的0.5倍；地下室周边宜有与其顶板相连的抗震墙。
（3）地下室顶板对应于地上框架柱的梁柱节点除应满足抗震计算要求外，尚应符合下列规定之一：
①地下一层柱截面每侧纵向钢筋面积不应小于地上一层柱对应纵向钢筋面积的1.1倍，且地下一层柱上端和节点左右梁端和实配的抗震受弯承载力之和应大于地上一层柱下端实配的抗震受弯承载力的1.3倍；
②地下一层梁刚度较大时，柱截面每侧的纵向钢筋面积，应大于地上一层对应柱每侧纵向钢筋面积的1.1倍；且梁端顶面和底面的纵向钢筋面积均应比计算增大10%以上。
（4）地下一层抗震墙墙肢端部边缘构件纵向钢筋的截面面积，不应少于地上一层对应墙肢端部边缘构件纵向钢筋的截面面积。

（八）楼梯间
楼梯间应符合下列要求
1、宜采用现浇钢筋混凝土楼梯。
2、对于框架结构，楼梯间的布置不应导致结构平面特别不规则；楼梯构件与主体结构整浇时，应计入楼梯构件对地震作用及其效应的影响，应进行楼梯构件的抗震承载力验算；宜采取构造措施，减少楼梯构件对主体结构刚度的影响。
3、楼梯间两侧填充墙与柱之间应加强拉结。

（九）材料性能要求
1、混凝土
（1）框支梁、框支柱、一级的框架梁柱和节点：不低于C30；
（2）构造柱、圈梁、其他构件：不低于C20；
（3）抗震墙不宜超过C60，其他构件，9度时不宜超过C60，8度时不宜超过C70。
2、钢筋
（1）宜优先采用延性、韧性和焊接性较好的钢筋；
（2）纵向受力钢筋宜不低于HRB400级热轧钢筋，也可采用HRB335级热轧钢筋。
（3）箍筋宜选用不低于HRB335级热轧钢筋，也可选用HPB300级热轧钢筋。
（4）施工中，钢筋代换按钢筋受拉承载力相等的原则进行换算。
（5）纵向受力钢筋采用普通钢筋时，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；钢筋的屈服强度实测值与屈服强度标准值的比值不应大于1.3，且钢筋在最大拉力下的总伸长率实测值不应小于9%。

三、典型习题
（一）简答题
1．简述根据框架承担的底部总倾覆力矩的比例，框架—抗震墙结构可分为哪三种情况。
答：
（1）个别框架的抗震墙结构：框架分配的比例很小，墙体的抗震等级按抗震墙结构确定，框架的抗震等级按框架-抗震墙结构的框架确定；
（2）框架—抗震墙结构：框架分配的比例小于总倾覆力矩的50％；
（3）少墙的框架结构：在规定的水平力作用下框架分配的力矩大于总倾覆力矩的50％较多。框架的抗震等级仍应按框架结构确定，抗震墙的抗震等级可与框架的抗震等级相同。

2．简述抗震墙底部加强部位的范围。
答：
（1）底部加强部位的高度，应从地下室顶板算起。
（2）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两层的高度及落地抗震墙总高度的1/10二者的较大值。其他结构的抗震墙，房屋高度大于24m时，底部加强部位的高度可取底部两层和墙体总高度的1/10二者的较大值；房屋高度不大于24m时，底部加强部位可取底部一层。
（3）当结构计算嵌固端位于地下一层的底板或以下时，底部加强部位尚宜向下延伸到计算嵌固端。

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