第4章钢筋混凝土框架、抗震墙与框架抗震墙房屋

1、第4章钢筋混凝土框架、抗震墙与 框架抗震墙房屋 1 4-1 4-1 概述概述 4-2 4-2 震害及其分析震害及其分析 4-3 4-3 抗震设计一般规定抗震设计一般规定 4-4 4-4 框架、抗震墙和框架框架、抗震墙和框架- -抗震墙结构水平地震作用抗震墙结构水平地震作用 的计算的计算 4-8 4-8 框架梁、柱与节点的抗震设计框架梁、柱与节点的抗震设计 4-9 4-9 抗震墙截面设计抗震墙截面设计 4-10 4-10 抗震构造措施抗震构造措施 第第4 4章章 钢筋混凝土框架、抗震墙与框架钢筋混凝土框架、抗震墙与框架- -抗震墙房屋抗震墙房屋 第4章钢筋混凝土框架、抗震墙与 框架抗震墙房屋 2

2、 4-1 4-1 概述概述 n 钢筋混凝土框架结构：钢筋混钢筋混凝土框架结构：钢筋混 凝土梁、板、柱等构件组成承重凝土梁、板、柱等构件组成承重 体系的房屋。体系的房屋。 特点：钢筋混凝土框架房屋层数一特点：钢筋混凝土框架房屋层数一 般在十层以下，具有建筑平面布置般在十层以下，具有建筑平面布置 灵活，可以任意分割房间的特点，灵活，可以任意分割房间的特点， 但当房屋超过一定高度后，在地震但当房屋超过一定高度后，在地震 作用或风荷载作用下，其侧移位移作用或风荷载作用下，其侧移位移 较大。较大。 框架房屋框架房屋 多层和高层钢筋混凝土结构体系包括：框架结构、框架多层和高层钢筋混凝土结构体系包括：框架结

3、构、框架- -抗震抗震 墙结构、抗震墙结构、筒体结构和框架墙结构、抗震墙结构、筒体结构和框架- -筒体结构等。筒体结构等。 第4章钢筋混凝土框架、抗震墙与 框架抗震墙房屋 3 v抗震墙结构：利用钢筋混凝土墙体作为竖向承重抗震墙结构：利用钢筋混凝土墙体作为竖向承重 和抵抗侧向力的结构。墙体同时也作为维护及房和抵抗侧向力的结构。墙体同时也作为维护及房 间分隔构件。间分隔构件。 第4章钢筋混凝土框架、抗震墙与 框架抗震墙房屋 4 抗震墙抗震墙 框架框架- -抗震墙抗震墙 n 框架框架抗震墙结构：在框架房屋中增加抗震墙构成。抗震墙结构：在框架房屋中增加抗震墙构成。 特点：抗震墙平面内的侧向刚度比框架的

4、侧向刚度大得多，所以在特点：抗震墙平面内的侧向刚度比框架的侧向刚度大得多，所以在 水平地震作用下产生的剪力主要由抗震墙来承受，小部分剪力由框水平地震作用下产生的剪力主要由抗震墙来承受，小部分剪力由框 架承受，而框架主要承受重力荷载。架承受，而框架主要承受重力荷载。 第4章钢筋混凝土框架、抗震墙与 框架抗震墙房屋 5 一、结构层间屈服强度有明显的薄弱楼层一、结构层间屈服强度有明显的薄弱楼层 4-2 4-2 震害及其分析震害及其分析 在强烈地震作用下，结构的薄弱楼层率先屈服、发展弹塑性变形，在强烈地震作用下，结构的薄弱楼层率先屈服、发展弹塑性变形， 并形成弹塑性变形集中的现象，不能发挥整体的抗震能

5、力。并形成弹塑性变形集中的现象，不能发挥整体的抗震能力。 某建筑物中间薄弱层破坏后情景某建筑物中间薄弱层破坏后情景 第4章钢筋混凝土框架、抗震墙与 框架抗震墙房屋 6 软弱底层房屋倒塌形式之一软弱底层房屋倒塌形式之一( (倾倒）倾倒）软弱底层房屋倒塌形式之二软弱底层房屋倒塌形式之二 （底层完全倒塌）（底层完全倒塌） 具有薄弱底层的房屋，易在地震时倒塌。具有薄弱底层的房屋，易在地震时倒塌。 第4章钢筋混凝土框架、抗震墙与 框架抗震墙房屋 7 二、框架梁、柱的震害二、框架梁、柱的震害 梁、柱变形能力不足，构件梁、柱变形能力不足，构件 过早发生破坏。一般是梁轻柱重，过早发生破坏。一般是梁轻柱重， 柱

6、顶重于柱底，尤其是角柱和边柱顶重于柱底，尤其是角柱和边 柱更易发生破坏。柱更易发生破坏。 第4章钢筋混凝土框架、抗震墙与 框架抗震墙房屋 8 1.1.柱顶柱顶 柱顶周围有水平裂缝、斜柱顶周围有水平裂缝、斜 裂缝或交叉裂缝。重者混凝土裂缝或交叉裂缝。重者混凝土 压碎崩落，柱内箍筋拉断，纵压碎崩落，柱内箍筋拉断，纵 筋压曲成灯笼状。筋压曲成灯笼状。 主要原因：节点处弯矩、剪主要原因：节点处弯矩、剪 力、轴力都较大，受力复杂，力、轴力都较大，受力复杂， 箍筋配置不足，锚固不好等。箍筋配置不足，锚固不好等。 破坏不易修复。破坏不易修复。 第4章钢筋混凝土框架、抗震墙与 框架抗震墙房屋 9 2.2.柱底

7、柱底 与柱顶相似，由于箍筋较柱顶密，震害相对柱与柱顶相似，由于箍筋较柱顶密，震害相对柱 顶较轻。顶较轻。 第4章钢筋混凝土框架、抗震墙与 框架抗震墙房屋 10 3.3.短柱短柱 当柱高小于当柱高小于4倍柱截面倍柱截面 高度（高度（H/b4）时形成）时形成 短柱短柱。 短柱刚度大，能吸收短柱刚度大，能吸收 较大的地震剪力，易较大的地震剪力，易 产生剪切破坏。产生剪切破坏。 第4章钢筋混凝土框架、抗震墙与 框架抗震墙房屋 11 4.4.梁柱节点梁柱节点 节点核心区产生对节点核心区产生对 角方向的斜裂缝或交叉角方向的斜裂缝或交叉 斜裂缝，混凝土剪碎剥斜裂缝，混凝土剪碎剥 落。节点内箍筋很少或落。节点

8、内箍筋很少或 无箍筋时，柱纵向钢筋无箍筋时，柱纵向钢筋 压曲外鼓。压曲外鼓。 主要原因：节点的受剪承载力不足，约束箍筋太主要原因：节点的受剪承载力不足，约束箍筋太 少，梁筋锚固长度不够以及施工质量差所引起。少，梁筋锚固长度不够以及施工质量差所引起。 节点破坏将导致梁柱失去相互之间的联系。节点破坏将导致梁柱失去相互之间的联系。 第4章钢筋混凝土框架、抗震墙与 框架抗震墙房屋 12 5.5.角柱角柱 由于双向受弯、由于双向受弯、 受剪，加上扭转作用，受剪，加上扭转作用， 震害比内柱重。震害比内柱重。 6.6.框架梁框架梁 震害多发生于梁端。在地震作用下梁端纵向钢筋震害多发生于梁端。在地震作用下梁端

9、纵向钢筋 屈服，出现上下贯通的垂直裂缝和交叉裂缝。破坏的屈服，出现上下贯通的垂直裂缝和交叉裂缝。破坏的 主要原因是梁端屈服后产生的剪力较大，超过了梁的主要原因是梁端屈服后产生的剪力较大，超过了梁的 受剪承载力，梁内箍筋配置较稀，以及反复荷载作用受剪承载力，梁内箍筋配置较稀，以及反复荷载作用 下混凝土抗剪强度降低等。下混凝土抗剪强度降低等。 第4章钢筋混凝土框架、抗震墙与 框架抗震墙房屋 13 三、填充墙的震害三、填充墙的震害 砌体填充墙刚度大砌体填充墙刚度大 而承载力低，首先承受而承载力低，首先承受 地震作用而遭破坏。一地震作用而遭破坏。一 般般7 7度即出现裂缝，度即出现裂缝，8 8度度 和

10、和8 8度以上地震作用下，度以上地震作用下， 裂缝明显增加，甚至部裂缝明显增加，甚至部 分倒塌，一般是上轻下分倒塌，一般是上轻下 重，空心砌体墙重于实重，空心砌体墙重于实 心砌体墙，砌块墙重于心砌体墙，砌块墙重于 砖墙。框架砖墙。框架- -剪力墙结构剪力墙结构 上部较严重，框架结构上部较严重，框架结构 下部震害严重。下部震害严重。 第4章钢筋混凝土框架、抗震墙与 框架抗震墙房屋 14 填充墙破坏的主要原因是：墙体受剪承载力低，填充墙破坏的主要原因是：墙体受剪承载力低， 变形能力小，墙体与框架缺乏有效的拉结，在变形能力小，墙体与框架缺乏有效的拉结，在 往复变形时墙体易发生剪切破坏和散落。往复变形

11、时墙体易发生剪切破坏和散落。 三、填充墙的震害三、填充墙的震害 第4章钢筋混凝土框架、抗震墙与 框架抗震墙房屋 15 四、抗震墙的震害四、抗震墙的震害 在强震作用下，在强震作用下， 抗震墙的震害主要表抗震墙的震害主要表 现在墙肢之间连梁的现在墙肢之间连梁的 剪切破坏。主要是由剪切破坏。主要是由 于连梁跨度小，高度于连梁跨度小，高度 大形成深梁，在反复大形成深梁，在反复 荷载作用下形成荷载作用下形成X X型型 剪切裂缝，为剪切型剪切裂缝，为剪切型 脆性破坏。脆性破坏。 第4章钢筋混凝土框架、抗震墙与 框架抗震墙房屋 16 19761976年唐山大地震中，位于天津塘沽区的天津碱厂年唐山大地震中，位

12、于天津塘沽区的天津碱厂 十三层蒸吸塔框架，由于地质条件为淤泥质软土层，十三层蒸吸塔框架，由于地质条件为淤泥质软土层， 导致导致7 7层以上全部倒塌。层以上全部倒塌。 五、地基五、地基 第4章钢筋混凝土框架、抗震墙与 框架抗震墙房屋 17 六、防震缝的震害六、防震缝的震害 防震缝宽度过小，地防震缝宽度过小，地 震时结构相互碰撞造震时结构相互碰撞造 成震害。成震害。 碰撞碰撞 碰撞碰撞 第4章钢筋混凝土框架、抗震墙与 框架抗震墙房屋 18 总结以上震害调查结果，除注意场地和地基因总结以上震害调查结果，除注意场地和地基因 素外，从结构上主要应注意：素外，从结构上主要应注意： 1 1）结构的刚度在平面

13、上和沿竖向的分布要规则、）结构的刚度在平面上和沿竖向的分布要规则、 均匀；均匀； 2 2）结构构件要有足够的承载力和延性；）结构构件要有足够的承载力和延性； 3 3）重视构造措施，加强对混凝土的约束，防止）重视构造措施，加强对混凝土的约束，防止 剪切、锚固等脆性破坏；剪切、锚固等脆性破坏； 4 4）保证施工质量。）保证施工质量。 第4章钢筋混凝土框架、抗震墙与 框架抗震墙房屋 19 4-3 抗震设计一般规定 平面布置平面布置 竖向布置竖向布置 防震缝的设置防震缝的设置 3 3 材料材料 4 4 抗震等级抗震等级 5 5 按抗剪要求的截面限制条件按抗剪要求的截面限制条件 1 1 选型选型 2 2

14、 结构布置结构布置 主要内容：主要内容： 第4章钢筋混凝土框架、抗震墙与 框架抗震墙房屋 20 表表4-1 4-1 现浇钢筋混凝土房屋结构适用的最大高度现浇钢筋混凝土房屋结构适用的最大高度(m)(m) 结构体系 烈度 67 8 9 0.20g0.30g 框架 6050403524 框架-抗震墙 1301201008050 抗震墙全部落地 1401201008060 部分框支 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 一、房屋适用的最大高度一、房屋适用的最大高度P115 第4章钢筋混凝

15、土框架、抗震墙与 框架抗震墙房屋 21 二、结构的抗震等级二、结构的抗震等级 n 地震作用下，钢筋混凝土结构的地震反应有下列特点：地震作用下，钢筋混凝土结构的地震反应有下列特点： 1 1、地震作用越大，房屋的抗震要求越高。、地震作用越大，房屋的抗震要求越高。地震作用地震作用 与烈度、场地等有关，从经济角度考虑，对不同与烈度、场地等有关，从经济角度考虑，对不同 烈度、场地的结构的抗震要求可以有明显的差别。烈度、场地的结构的抗震要求可以有明显的差别。 2 2、结构的抗震能力主要取决于主要抗侧力构件的性、结构的抗震能力主要取决于主要抗侧力构件的性 能。主、次抗侧力构件的抗震要求应有差别。能。主、次抗

16、侧力构件的抗震要求应有差别。 3 3、房屋越高，地震反应越大，位移、延性要求越高。、房屋越高，地震反应越大，位移、延性要求越高。 P116 第4章钢筋混凝土框架、抗震墙与 框架抗震墙房屋 22 n 抗震等级的提出：为了体现在对不同设防烈度、不抗震等级的提出：为了体现在对不同设防烈度、不 同场地、不同高度的不同的结构体系有不同的抗震同场地、不同高度的不同的结构体系有不同的抗震 设计要求。设计要求。 表表4-2a4-2a n 抗震等级是确定结构构件抗震计算和抗震措施的标抗震等级是确定结构构件抗震计算和抗震措施的标 准。根据设防烈度、房屋高度、场地类别、结构类准。根据设防烈度、房屋高度、场地类别、结

17、构类 型确定，共分四个等级，一级最高。型确定，共分四个等级，一级最高。 n 划分房屋抗震等级的目的：对不同抗震等级的房屋划分房屋抗震等级的目的：对不同抗震等级的房屋 采取不同的抗震措施，包括地震作用的计算和抗力采取不同的抗震措施，包括地震作用的计算和抗力 计算以外的抗震设计内容，如内力调整、轴压比确计算以外的抗震设计内容，如内力调整、轴压比确 定以及抗震构造措施等。定以及抗震构造措施等。 第4章钢筋混凝土框架、抗震墙与 框架抗震墙房屋 23 第4章钢筋混凝土框架、抗震墙与 框架抗震墙房屋 24 P10 1.标准设防类：按本地区抗震设防烈度确定其标准设防类：按本地区抗震设防烈度确定其 抗震措施和

18、地震作用；抗震措施和地震作用； 2.重点设防类：应按高于本地区抗震设防烈度重点设防类：应按高于本地区抗震设防烈度 一度的要求加强抗震措施；但抗震设防烈度为一度的要求加强抗震措施；但抗震设防烈度为9 度时应按比度时应按比9度更高的要求采取抗震措施；地基度更高的要求采取抗震措施；地基 基础的抗震措施，应符合有关规定。同时，应基础的抗震措施，应符合有关规定。同时，应 按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。 第4章钢筋混凝土框架、抗震墙与 框架抗震墙房屋 25 v3.特殊设防类：应按高于本地区抗震设防烈特殊设防类：应按高于本地区抗震设防烈 度一度的要求采取抗震措施；但

19、抗震设防烈度一度的要求采取抗震措施；但抗震设防烈 度为度为9度时应按比度时应按比9度更高的要求采取抗震措度更高的要求采取抗震措 施。同时，应按批准的地震安全性评价的结施。同时，应按批准的地震安全性评价的结 果且高于本地区抗震设防烈度确定其地震作果且高于本地区抗震设防烈度确定其地震作 用。用。 v4.适度设防类：允许比本地区抗震设防烈度适度设防类：允许比本地区抗震设防烈度 的要求适当降低其抗震措施，但抗震设防烈的要求适当降低其抗震措施，但抗震设防烈 度为度为6度时不应降低。度时不应降低。 第4章钢筋混凝土框架、抗震墙与 框架抗震墙房屋 26 p建筑场地为建筑场地为I I类时，对甲、乙类的建筑应允

20、许仍按本地类时，对甲、乙类的建筑应允许仍按本地 区抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施；对丙类的区抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施；对丙类的 建筑应允许按本地区抗震设防烈度降低一度的要求采建筑应允许按本地区抗震设防烈度降低一度的要求采 取抗震构造措施，但抗震设防烈度为取抗震构造措施，但抗震设防烈度为6 6度时仍应按本地度时仍应按本地 区抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施。区抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施。 p建筑场地为建筑场地为、类时，对设计基本地震加速度为类时，对设计基本地震加速度为 0.15g0.15g和和0.30g0.30g的地区，除的地区，除抗震规范抗震规范另有规定外，另有规定外，

21、 宜分别按抗震设防烈度为宜分别按抗震设防烈度为8 8度度(0.20g)(0.20g)和和9 9度（度（0.40g0.40g） 时各类建筑的要求采取构造措施。时各类建筑的要求采取构造措施。 第4章钢筋混凝土框架、抗震墙与 框架抗震墙房屋 27 第4章钢筋混凝土框架、抗震墙与 框架抗震墙房屋 28 其它要求其它要求 v1.框架结构中设置少量抗震墙，在规定的水平力作框架结构中设置少量抗震墙，在规定的水平力作 用下，底层框架部分所承担的地震倾覆力矩大于结用下，底层框架部分所承担的地震倾覆力矩大于结 构地震总倾覆力矩的构地震总倾覆力矩的50%时，其框架的抗震等级仍时，其框架的抗震等级仍 应按框架结构确定

22、。抗震墙的抗震等级可与其中框应按框架结构确定。抗震墙的抗震等级可与其中框 架结构抗震等级相同。架结构抗震等级相同。 v底层：计算嵌固端所在的楼层。底层：计算嵌固端所在的楼层。 v规定的水平力：一般指采用振型组合后的楼层地震规定的水平力：一般指采用振型组合后的楼层地震 剪力换算的水平作用力。剪力换算的水平作用力。 第4章钢筋混凝土框架、抗震墙与 框架抗震墙房屋 29 第4章钢筋混凝土框架、抗震墙与 框架抗震墙房屋 30 v2.裙房与主楼相连，除应按裙房本身确定抗震等级裙房与主楼相连，除应按裙房本身确定抗震等级 外，与主楼的相关范围不应低于主楼的抗震等级。外，与主楼的相关范围不应低于主楼的抗震等级

23、。 v与主楼相关范围：距主楼与主楼相关范围：距主楼3跨且不小于跨且不小于20m的范围。的范围。 v主楼结构在裙房顶板对应的相邻上下各一层应加强主楼结构在裙房顶板对应的相邻上下各一层应加强 抗震构造措施。抗震构造措施。 v裙房与主楼分离时，应按裙房本身确定抗震等级。裙房与主楼分离时，应按裙房本身确定抗震等级。 第4章钢筋混凝土框架、抗震墙与 框架抗震墙房屋 31 v3.当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下 一层的抗震等级应与上部结构相同，地下一层以下一层的抗震等级应与上部结构相同，地下一层以下 抗震构造措施的抗震等级可逐层降低一级，但不应抗震构造措

24、施的抗震等级可逐层降低一级，但不应 低于四级。地下室中无上部结构的部分，抗震构造低于四级。地下室中无上部结构的部分，抗震构造 措施的抗震等级可根据具体情况采用三级或四级。措施的抗震等级可根据具体情况采用三级或四级。 v4.当甲类、乙类建筑按规定提高当甲类、乙类建筑按规定提高1度确定其抗震等级度确定其抗震等级 而房屋的高度超出表而房屋的高度超出表4-2a相应规定的上界时，应采相应规定的上界时，应采 取比一级更有效的抗震构造措施。取比一级更有效的抗震构造措施。 第4章钢筋混凝土框架、抗震墙与 框架抗震墙房屋 32 平面布置平面布置 结构的平面布置是指在结构平面图上布置柱和墙结构的平面布置是指在结构平面图上布置柱和墙 的位置以及楼盖的传力方式。的位置以及楼盖的传力方式。 从