钢筋混凝土多层框架结构抗震设计

钢筋混凝土多层框架结构抗震设计第一页，共43页。建筑结构抗震设计-钢筋混凝土多层框架结构的抗震设计§3.1多层钢筋混凝土结构的震害及其分析结构布置不合理而产生的震害扭转破坏平面为L形的建筑唐山地震时，位于天津市的一幢平面为L形的建筑由于不对称而产生了强烈的扭转反应，导致离转动中心较远的东南角和东北角处严重破坏。

旋转轴第二页，共43页。建筑结构抗震设计-钢筋混凝土多层框架结构的抗震设计§3.1多层钢筋混凝土结构的震害及其分析薄弱层破坏底部框架结构的变形高层建筑的第5层倒塌第五层破坏第三页，共43页。建筑结构抗震设计-钢筋混凝土多层框架结构的抗震设计§3.1多层钢筋混凝土结构的震害及其分析软弱底层房屋倒塌形式（倾倒）软弱底层房屋倒塌形式（底层完全倒塌）具有薄弱底层的房屋，易在地震时倒塌第四页，共43页。建筑结构抗震设计-钢筋混凝土多层框架结构的抗震设计§3.1多层钢筋混凝土结构的震害及其分析应力集中应力集中产生的震害结构竖向布置产生很大的突变时，在突变处由于应力集中会产生严重震害。

第五页，共43页。建筑结构抗震设计-钢筋混凝土多层框架结构的抗震设计§3.1多层钢筋混凝土结构的震害及其分析防震缝处碰撞防震缝两侧结构单元的碰撞防震缝如果宽度不够，其两侧的结构单元在地震时就会相互碰撞而产生震害ⅠⅡⅠⅡ碰撞碰撞第六页，共43页。建筑结构抗震设计-钢筋混凝土多层框架结构的抗震设计§3.1多层钢筋混凝土结构的震害及其分析框架结构的震害整体破坏形式框架的破坏形式(a)强梁弱柱型；(b)强柱弱梁型(A)(B)框架的整体破坏形式按破坏性质可分为延性破坏和脆性破坏，按破坏机制可分为梁铰机制（强柱弱梁型）和柱铰机制（强梁弱柱型）。第七页，共43页。建筑结构抗震设计-钢筋混凝土多层框架结构的抗震设计§3.1多层钢筋混凝土结构的震害及其分析局部破坏形式构件塑性铰处的破坏节点的破坏构件的剪切破坏短柱破坏钢筋搭接处破坏填充墙的破坏小偏心受压状态引起柱的脆性破坏第八页，共43页。建筑结构抗震设计-钢筋混凝土多层框架结构的抗震设计§3.1多层钢筋混凝土结构的震害及其分析框架梁、柱、节点震害（1）框架梁破坏发生在梁端，梁端纵筋屈服，出现上下贯通垂直裂缝和交叉斜裂缝。在梁端负弯矩钢筋切断处，由于抗弯能力的削弱也容易产生裂缝，造成梁剪切破坏。框架梁剪切破坏的主要原因：梁端钢筋屈服后，裂缝的产生和开展使混凝土抵抗剪力的能力逐渐减小，而梁内箍筋配置又少，以及地震反复作用使混凝土抗剪强度进一步降低。当剪力超过梁抗剪承载力时产生破坏。第九页，共43页。建筑结构抗震设计-钢筋混凝土多层框架结构的抗震设计§3.1多层钢筋混凝土结构的震害及其分析（2）框架柱破坏主要发生在接近节点处，在水平地震作用下，进入塑性阶段，形成塑性铰，发生破坏。a、柱顶：柱顶周围有水平裂缝、斜裂缝或交叉裂缝。重者混凝土压碎崩落，柱内箍筋拉断，纵筋压曲成灯笼状。

主要原因：节点处弯矩、剪力、轴力都较大，受力复杂，箍筋配置不足，锚固不好等。第十页，共43页。建筑结构抗震设计-钢筋混凝土多层框架结构的抗震设计§3.1多层钢筋混凝土结构的震害及其分析b、柱底：与柱顶相似，由于箍筋较柱顶密，震害相对柱顶较轻。c、短柱：当柱高小于4倍柱截面高度（H/b<4)时形成短柱。短柱刚度大，易产生剪切破坏。第十一页，共43页。建筑结构抗震设计-钢筋混凝土多层框架结构的抗震设计§3.1多层钢筋混凝土结构的震害及其分析d、角柱：由于双向受弯、受剪,加上扭转作用，震害比内柱重。第十二页，共43页。建筑结构抗震设计-钢筋混凝土多层框架结构的抗震设计§3.1多层钢筋混凝土结构的震害及其分析（3）框架节点节点的破坏机理复杂，主要表现为：节点核芯产生斜向的X形裂缝，当节点区剪压比较大时，箍筋未屈服混凝土就被剪、压酥碎而破坏，导致整个框架破坏。

破坏主要原因：大都是混凝土强度不足、节点处的箍筋配置量小或节点处钢筋太稠密，使得混凝土浇捣不密实，梁筋锚固长度不够。节点的破坏第十三页，共43页。建筑结构抗震设计-钢筋混凝土多层框架结构的抗震设计§3.1多层钢筋混凝土结构的震害及其分析填充墙的破坏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。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，在往复变形时墙体易发生剪切破坏和散落。第十四页，共43页。建筑结构抗震设计-钢筋混凝土多层框架结构的抗震设计§3.1多层钢筋混凝土结构的震害及其分析砌体填充墙刚度大而承载力低，首先承受地震作用而遭破坏。一般7度即出现裂缝，8度和8度以上地震作用下，裂缝明显增加，甚至部分倒塌，一般是上轻下重，空心砌体墙重于实心砌体墙，砌快墙重于砖墙。框架-剪力墙结构上部较严重，框架结构下部震害严重。第十五页，共43页。建筑结构抗震设计-钢筋混凝土多层框架结构的抗震设计§3.1多层钢筋混凝土结构的震害及其分析具有抗震墙的结构的震害抗震墙的破坏抗震墙的剪切破坏墙肢间连梁的破坏在地震反复作用下，在连梁的梁侧形成X形裂缝，主要是由于剪力和弯矩产生的主拉应力超过连梁混凝土抗拉强度所致抗震墙的破坏，一般不会导致房屋倒塌，可消耗地震能力，小震是应保证不出现裂缝。第十六页，共43页。建筑结构抗震设计-钢筋混凝土多层框架结构的抗震设计§3.1多层钢筋混凝土结构的震害及其分析第十七页，共43页。§3.2选型、结构布置和设计原则建筑结构抗震设计-钢筋混凝土多层框架结构的抗震设计结构选型多层钢筋混凝土结构体系包括：框架结构、框架-抗震墙结构、抗震墙结构、筒体结构和框架-筒体结构等。框架-抗震墙抗震墙第十八页，共43页。§3.2选型、结构布置和设计原则建筑结构抗震设计-钢筋混凝土多层框架结构的抗震设计房屋高度及限值

楼屋盖类别烈度6789现浇、迭合梁板4432装配式楼盖332.5不宜采用框支层和板柱-抗震墙的现浇梁板2.52.52不宜采用抗震墙之间楼屋盖的最大长宽比第十九页，共43页。§3.2选型、结构布置和设计原则建筑结构抗震设计-钢筋混凝土多层框架结构的抗震设计现浇钢筋混凝土房屋结构适用的最大高度(m)结构体系烈度6789框架60554525框架--抗震震墙全部落分框支12010080不应采用筒体框架--核心中柱--抗震墙403530不应采用对平面和竖向均不规则的结构或建造于Ⅳ类场地上的结构，其适用的最大高度尚应适当降低。当设防烈度为6、7、8度，且房屋高度分别超过120m、100m、80m时，不宜采用框支层现浇抗震墙结构。第二十页，共43页。§3.2选型、结构布置和设计原则建筑结构抗震设计-钢筋混凝土多层框架结构的抗震设计结构的抗震等级1、地震作用越大，房屋的抗震要求越高；地震作用与烈度、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。2、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。3、房屋越高，地震反应越大，抗震要求越高。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、建筑类别、结构类型及构件在结构中的重要程度确定，共分四个等级，一级最高。第二十一页，共43页。§3.2选型、结构布置和设计原则建筑结构抗震设计-钢筋混凝土多层框架结构的抗震设计结构布置原则和设计原则结构布置的原则1、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的位置以及楼盖的传力方式。从抗震的角度看，最主要的是使结构平面的质量中心和刚度中心相重合或尽可能靠近，以减小结构的扭转反应。结构的平面布置宜简单、对称和规则

第二十二页，共43页。§3.2选型、结构布置和设计原则建筑结构抗震设计-钢筋混凝土多层框架结构的抗震设计2、竖向布置结构沿竖向（铅直方向）应尽可能均匀而少变化，使结构的刚度沿竖向均匀。结构类型6度7度8度9度框架，板柱—抗震墙4432框架—抗震墙5543筒体，抗震墙6654适用的房屋最大高宽比第二十三页，共43页。§3.2选型、结构布置和设计原则建筑结构抗震设计-钢筋混凝土多层框架结构的抗震设计结构的破坏机制1、框架结构为了充分发挥整个结构的抗震能力，较合理的地震破坏机制应为节点基本不破坏，梁比柱的屈服能早发生、多发生；同一层中，各柱两端屈服历程越长越好；底层柱底的塑性铰宜最晚发生。梁柱端的塑性铰出现得尽可能分散。2、框架—剪力墙结构抗震墙的各墙段（包括小开洞墙和联肢墙肢）的高宽比不宜小于2，使其成弯剪破坏。连梁宜在梁端塑性屈服，且有足够的变形能力，在墙段充分发挥抗震作用前不失效。第二十四页，共43页。§3.2选型、结构布置和设计原则建筑结构抗震设计-钢筋混凝土多层框架结构的抗震设计结构的延性延性破坏和脆性破坏两者的变形性能差别很大，与其相关的因素有：抗剪和抗弯承载力之比、剪跨比、剪压比、轴压比、主筋率、配筋率、箍筋形式、混凝土和钢筋材料、钢筋连接和锚固方式等。第二十五页，共43页。§3.2选型、结构布置和设计原则建筑结构抗震设计-钢筋混凝土多层框架结构的抗震设计防震缝的设置（1）框架结构房屋的防震缝宽度，当高度不超过15m时可采用70mm；超过15m时，6度、7度、8度和9度相应每增加高度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可采用上述对框架规定数值的70%，抗震墙结构房屋的防震缝宽度可采用上述对框架规定数值的50%；且均不宜小于70mm。（3）防震缝两侧结构体系不同时，防震缝宽度应按需要较宽的规定采用，并可按较低房屋高度计算缝宽。（4）8、9度框架结构房屋防震缝两侧结构高度、刚度或层高相差较大时，可在缝两侧房屋的尽端沿全高设置垂直于防震缝的抗撞墙，每一侧抗撞墙的数量不应少于两道，宜分别对称布置，墙肢长度可不大于一个柱距。

第二十六页，共43页。§3.2选型、结构布置和设计原则建筑结构抗震设计-钢筋混凝土多层框架结构的抗震设计抗震墙8、9度设防的钢筋混凝土框架房屋防震缝两侧的结构，当结构高度、刚度或层高相差较大时，可在防震缝两侧房屋的尽端设垂直于防震缝的抗撞墙。层高不同高度、刚度相差较大第二十七页，共43页。§3.2选型、结构布置和设计原则建筑结构抗震设计-钢筋混凝土多层框架结构的抗震设计框架-抗震墙结构的结构布置1、抗震墙布置的基本原则框架-抗震墙结构中的抗震墙宜沿主轴方向双向布置，贯通房屋全高，且横向与纵向抗震墙宜相连，互为翼墙，以提高其刚度和承载能力。2、抗震墙布置位置的选择一般情况下，宜布置在竖向荷载较大处，平面形状变化处和楼梯间、电梯间等。房屋较长时，纵向抗震墙不易设置在端开间。抗震墙的一般布置原则是“均匀、分散、对称、周边”第二十八页，共43页。§3.2选型、结构布置和设计原则建筑结构抗震设计-钢筋混凝土多层框架结构的抗震设计3、抗震墙布置的具体要求（1）楼（电）梯间、竖井等使楼面开洞的竖向通道，不宜设在结构单元端部角区及凹角处；这种竖向通道不宜独立设在柱网之外的中间位置。第二十九页，共43页。§3.2选型、结构布置和设计原则建筑结构抗震设计-钢筋混凝土多层框架结构的抗震设计（2）纵横向抗震墙成组布置：纵横向抗震墙宜合并布置为L形、T形和口字形。两片墙组成联肢墙（3）合理调整抗震墙的长度：为了保证抗震墙具有足够的的延性,不发生脆性的剪切破坏，每一道抗震墙（包括单片墙、小开口墙和联肢墙）不应过长，总高度与总长度之比宜大于2。

较长的单片墙可以留出结构洞口，划分成联肢墙的两个墙肢。第三十页，共43页。§3.2选型、结构布置和设计原则建筑结构抗震设计-钢筋混凝土多层框架结构的抗震设计（4）抗震墙的最大间距抗震墙之间无大洞口的楼、屋盖的长宽比宜满足下表要求：不宜采用装配式楼盖现浇、叠合梁扳9度8度6、7度结构

抗震墙之间楼、屋盖的长宽比抗震墙之间的楼、屋盖有较大开洞时，长宽比还应减小。当超过上述要求时，应计入楼盖平面内的变形影响。第三十一页，共43页。§3.3多层框架结构的构造措施建筑结构抗震设计-钢筋混凝土多层框架结构的抗震设计1、框架梁（KL）的构造措施设计原则：“强柱弱梁”“强剪弱弯”“强节点、强锚固”截面尺寸：

不宜小于200mm，梁宽不应小于柱宽的1/2，不应小于梁高的1/4。纵向钢筋：

纵向受拉钢筋的配筋率不应大于2.5%，

且计入受压钢筋的梁端混凝土受压区高度和有效高度之比ξ，一级不应大于0.25，二、三级不应大于0.35。

梁端截面的底面和顶面纵向钢筋配筋量的比值，除按计算确定外，一级不小于0.5，二、三级不小于0.3。第三十二页，共43页。§3.3多层框架结构的构造措施建筑结构抗震设计-钢筋混凝土多层框架结构的抗震设计框架梁纵筋锚固与截断的构造要求第三十三页，共43页。§3.3多层框架结构的构造措施建筑结构抗震设计-钢筋混凝土多层框架结构的抗震设计框架梁箍筋设置与加密的构造措施：箍筋：

地震作用下，梁端塑性较区纵向钢筋屈服的范围一般可达1.5hb左右。

在梁端纵向钢筋屈服范围内，箍筋加密，且必须做成封闭式。梁端箍筋加密区长度、箍筋间距及直径的要求抗震

等级加密区长度mm（取大值）箍筋加密最大间距mm（取小值）箍筋最小直径

mm一级2hb，500hb/4，6d，10010二级1.5hb，500hb/4，8d，1008三级1.5hb，500hb/4，8d，1508四级1.5hb，500hb/4，8d，1506第三十四页，共43页。§3.3多层框架结构的构造措施建筑结构抗震设计-钢筋混凝土多层框架结构的抗震设计框架梁箍筋设置与加密的构造措施：第三十五页，共43页。§3.3多层框架结构的构造措施建筑结构抗震设计-钢筋混凝土多层框架结构的抗震设计2、框架柱的构造措施：纵向钢筋：宜对称配置，为保证柱有足够的延性，框架柱（KZ）和框支柱（KZZ）中全部纵向受力钢筋的配筋率不要小于下表的规定，每侧配筋率不应小于0.2%；建造于IV类场地且较高的高层建筑，最小配筋率为表中数值的基础上增加0.1%。柱全部纵向受力钢筋最小配筋率柱类型抗震等级一级二级三级四级框架中柱、边柱1.0%0.8%0.7%0.6%框架角柱、框支柱1.2%1.0%0.9%0