建筑震害特点与设计对策

建筑震害特点与设计对策目录一、建筑震害特点与设计对策

1、多、高层钢筋混凝土结构（第四章）2、多、高层钢结构（第六章）二、国家《抗震规范》主要修订内容三、复杂超限高层性能化设计方法与应用实例目录

建筑震害特点与设计对策

第一部分：多、高层钢筋混凝土结构震害特点

第二部分：多、高层钢结构震害特点第三部分：设计对策一、现行《抗规》、《高规》基本设防思路二、结构体系与规则性要求三、细部构造（结构构件的延性要求）四、钢结构构件延性要求第一部分：多、高层钢筋混凝土结构震害特点1、建筑场地选址的问题映秀镇处于龙门山中央主断裂带之上，是此次地震的震中位置，其地震影响烈度高达11度，区域范围内的房屋建筑遭受毁灭性破坏。汶川地震，山体滑坡形成唐家山堰塞湖砂土液化、软土震陷等引起地基承载力丧失，导致房屋整体倾斜或倒塌①选择有利地段对于危险地段，强调“严禁建造甲、乙类的建筑，不应建造丙类的建筑”。地段类别地质、地形、地貌有利地段稳定基岩，坚硬土、开阔、平坦、密实、均匀的中硬土等不利地段软弱土，液化土，条状突出的山嘴，高耸孤立的山丘，陡坡，陡坎，河岸和边坡的边缘，平面分布上成因、岩性、状态明显不均匀的土层（如故河道、疏松的断层破碎带、暗埋的塘浜沟谷和半填半挖地基），高含水量的可塑黄土，地表存在结构性裂缝等危险地段地震时可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等及发震断裂带上可能发生地表位错的部位②避让主断裂带,最小避让距离:建造烈度建筑抗震设防类别甲乙丙丁8专门研究200m100m—9专门研究400m200m—③液化判别和处理:

6度乙类建筑：按照7度要求判别处理④考虑虑孤山效效应宁夏海源源地震震，位于于渭河谷谷地的姚姚庄，烈烈度为7度；而相相距仅两两公里的的牛家山山庄，因因位于高高出百米米的突出出的黄土土梁上，，烈度度竟高达达9度。1966年云南东东川地震震，位于于河谷较较平坦地地带的新新村，烈烈度为8度；而邻邻近一个个孤立山山包顶部部的矽肺肺病疗养养院，从从其严重重破坏程程度来评评定，烈烈度不低低于9度。海城地震震，在大大石桥盘盘龙山高高差58m的两个测测点上收收到的强强余震加加速度记记录表明明，孤突突地形上上的地地面最大大加速度度，比坡坡脚平地地上的加加速度平平均大了了1.84倍。2008年汶川地地震中，，陕西省省宁强县县高台小小学，由由于位于于近20米高的孤孤立的土土台之上上，地震震时其破破坏程度度明显大大于附近近的平平坦地带带。《抗规》4.1.8条：建造于““条状突突出的山山嘴、高高耸孤立立的山丘丘、非岩岩石和强强风化岩岩石的陡陡坡、河河岸和边边坡边缘缘等不利利地段的的建筑结结构，地地震作用用应乘以以增大系系数1.1～1.6””。该增大大系数的的取值，，与突出出地形的的高度、、平均坡坡降角度度以及建建筑场地地至台地地边缘的的距离有有关，参参见抗震震规范4.1.8条的条文文说明。。2、框架结结构整体体倒塌（（单一防防线）尤其是单单跨框架架倒塌示意意结构体系系简图国家《抗规》（2008局部修订订版）：：高层建筑筑不应采采用单跨跨框架结结构，多多层建筑筑不宜采采用单跨跨框架结结构。建议：乙乙类多层层，不应应采用单单跨框架架如：教学学楼等，，可加外外廊柱高烈度区区多层单单跨，可可加设剪剪力墙，，形成二道道防线；；低烈度区区多层丙丙类可采采用单跨跨，但应应有相应的的措施。。框架结构构—单道防线线由于冗余余度不足足，容易易形成连连续倒塌塌机制，，从而导导致结构构整体倾倾覆倒塌塌《抗规》3.5.3条：宜有有多道抗抗震防线线汶川8.0级大地震震中，具具有抗震震墙的钢钢筋混凝凝土结构构房屋无无一例倒倒塌，绝绝大部分分结构主主体基本本完好或或轻微损损坏，小小部分中中等程度度破坏。。填充墙墙等非结结构构件件破坏较较为普遍遍。3、平面扭扭转不规规则，引引起破坏坏平面不规规则控制制指标：：①平面面扭转不规规则②平面面凹凸不不规则③楼板板不连续续（楼板板开洞、、错层））④避免免狭长平平面78年日本宫宫成冲地地震3层钢砼房房屋因扭扭转不规则引引起底层层破坏结构平面面示意底层角柱柱破坏美洲银行行和中央央银行对对比：1972年12月23日尼加拉拉瓜马那那瓜地震震(6.2级)，在马那那瓜，一一幢18层的美洲洲银行大大厦，地地震时只只受轻微微损坏，，稍加修修理便恢恢复使用用；另一一幢15层的中央央银行大大厦，地地震时遭遭严重破破坏，震震后拆除除。4、竖向不不规则，，引起破破坏竖向不规规则控制制指标：：①避免免楼层侧侧向刚度度突变：：不宜＜70％（上层层）不宜＜80％％（上三三层平均均值）②避免免楼层承承载力有有突变：：不宜＜80％（上层层）不应＜65％（上层层）—A级高层不应＜75％（上层层）—B级高层③立面面收进或或外挑：：一侧收进进：不宜宜＞25％二侧收进进之和：：不宜＞＞25％裙房高度度＞0.20H时，按立立面收进进处理一侧外挑挑：不宜宜＞0.1B，且不宜宜＞4m二侧外挑挑之和：：不宜＞＞0.1B，且不宜宜＞4m5、结构顶顶部刚度度减小造成鞭梢梢效应带有突出出屋面小小房间的的房屋结结构，由由于小房房间（包包括电梯梯机房、、水箱间间、女儿儿墙、烟烟囱等））的质量量和刚度度突然变变小，地地震时产产生鞭端端效应而而使其地地震反应应急剧增增大；震震害也表表明，突突出屋面面的小房房间在地地震中破破坏较为为严重。。因此，，严格地地说，对对带有突突出屋面面小房间间的房屋屋结构，，底部剪剪力法已已不再适适用，应应采用振振型分解解反应谱谱法或其其他更精精确的计计算方法法确定其其水平地地震作用用。考虑虑到工程程实践中中带有突突出屋面面小房间间的房屋屋结构数数量极大大，为了了简化计计算，《抗震规范范》规定，对对于这类类结构，，仍可采采用底部部剪力法法计算其其水平地地震作用用，但在在计算时时，将突突出屋面面的小房房间也作作为一个个质点，，并将计计算所得得的该质质点的水水平地震震作用乘乘以增大系数数３予以调整整，此增增大部分分不往下下传递，，但与该该突出部部分相连连的构件件在设计计时应考考虑这种种增大影影响。6、连廊破破坏、塌塌落某机械厂厂第一总总装车间间二层钢钢连廊廊与墙体体连接接处墙体体破坏坏（支座座破坏））。7、防震缝缝宽度不不足规范第3.4.5、3.4.6条：“体形复杂杂,平立面特特别不规规则的建建筑结构构,可按实际际需要在在适当部部位设置置防震缝缝”正确理解解本条规规定应该该是：建建筑平、、立面布布置应尽尽可能规规则，尽尽量避免免采用防防震缝；；如果必必须留的的话，宽宽度应该该留够。。实际工程程中，往往往碰到到稍微不不规则的的结构就就留缝，，留的缝缝又不够够宽；还还有是在在施工中中，浇捣捣混凝土土后的抗抗震缝两两侧的模模板没有有拆除，，或留下下许多杂杂物堵塞塞，结果果等于没没留，地地震时必必然撞坏坏。8、9度设防的的框架结结构：当防震缝缝两侧结结构高度度、刚度度、层高高相差较较大：既有建筑筑物加固固改造中中发现防防震缝宽宽度不足足：可在缝两两侧结构构尽端沿沿全高设设置垂直直于防震震缝的抗撞墙。每一侧侧抗撞墙墙的数量量不应少少于两道道，分别别对称布布置，墙墙肢长度度可不大大于一个个柱距。。框架和和抗撞墙墙的内力力应按考考虑和不不考虑抗抗撞墙两两种情况况分别进进行分析析，并按按不利情情况取值值。防震震缝两侧侧抗撞墙墙的端柱柱和框架架边柱，，应全高高加密箍箍筋，并并注意防防止因此此引起结结构单元元过大的的偏心扭扭矩。嘉义县番番路乡黎黎明小学学U型平面教教学楼完好1998年瑞里地地震(PGA=0.67g)、1999年921集集地震震(PGA=0.63g)、1999年10月22日嘉义地地震(PGA=0.60g)中保持完完好。8、悬挑结结构，竖竖向地震震引起震震害地震作用用分项系系数地震作用γEhγEv仅计算水平地震作用1.30.0仅计算竖向地震作用0.01.3同时计算水平与竖向地震作用(水平地震为主)1.30.5同时计算水平与竖向地震作用(竖向地震为主)0.51.39、楼梯间间的问题题汶川地震震中，作作为逃生生通道的的楼梯间间破坏比比较严重重，造成成人员伤伤亡。主主要原因因是：①砌体体结构中中：楼梯间的的整体性性不足，，地震中中楼梯间间的墙体体破坏或或倒塌造造成楼梯梯段支座座失效，，进而导导致整个个楼梯间间的破坏坏；②钢筋筋混凝土土框架结结构中：：由于支撑撑效应使使楼梯板板承受较较大的轴轴向力，，地震时时楼梯段段处于交交替的拉拉弯和压压弯受力力状态，，当楼梯梯段的拉拉应力达达到或超超过混凝凝土材料料的极限限抗拉强强度时，，就会发发生受拉拉破坏。。而楼梯梯间的平平台梁，，则由于于上下梯梯段的剪剪刀作用用，产生生剪切、、扭转破破坏。《抗规》3.6.6条：计算模型的建建立、必要的的简化计算与与处理，应符符合结构的实实际工作状况况；计算中应应考虑楼梯构构件的影响。。楼梯间受力情情况比较复杂杂，楼梯的梯梯板等构件具具有斜撑的受受力状态，对对结构的刚度度及扭转作用用有较为明显显的影响。故故在结构计算算时应将楼梯梯构件（梯段段板、梯段板板边梁、休息息平台梁板、、小梯柱等））加入计算模模型进行整体体计算，计入入其对整体结结构及其相邻邻结构构件的的影响。同时时对楼梯构件件本身应进行行抗震承载力力验算，应按按加入楼梯构构件后的整体体计算模型考考虑其地震作作用效应。10、细部构造不不当，延性不不足柱端破坏（强强梁弱柱）短柱破坏节点破坏（弱弱节点强构件件）连梁破坏11、填充墙问题题①填充墙倒塌（（拉结措施不不到位）②影响主体体结构有利影响—耗能构件不利影响—形成薄弱层、、薄弱部位—形成短柱第二部分：多多、高层钢结结构震害特点点震害资料少汶川地震—仅少量轻钢厂厂房、空间结结构无多、高层钢钢结构无混合高层的的震害实例1995年日本阪神地地震1994年美国北岭地地震1、梁柱节点破破坏隔板1/2厚隔板加厚美国和日本：：梁柱节点构构造主要差别别1美国习惯采用用工字形柱，，日本主要采采用箱形柱。。2美国在梁翼缘缘对应位置的的柱加劲肋厚厚度按传递设设计内力的需需要确定，一一般为梁翼缘缘厚度之半,并认为节点域域弱一点，有有利于调整地地震内力；而而日本取梁翼翼缘厚度加一一个等级，认认为在这里多多用一点钢材材是值得的。。3两国梁端腹板板焊缝通过孔孔形状不同，，它与焊接是是否方便以及及受力性能有有一定关系。。4美国对梁腹板板与连接板的的连接的抗剪剪用焊缝加强强，日本规定定腹板螺栓不不少于2～3列，用增加螺螺栓数量来加加强；以上构构造差异特别别是前三项，，与破坏情况况有明显关系系。北岭地震节点点破坏模式：：下翼缘焊缝根根部裂缝多向向柱段范围扩扩展美国在调查的的100