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多層混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)第一頁,共61頁。4多層混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)4.1震害及其分析4.1.1結(jié)構(gòu)布置不合理產(chǎn)生的震害(1)平面不規(guī)則
建筑物平面不規(guī)則、質(zhì)量和剛度分布不均勻、不對(duì)稱而造成剛度中心與質(zhì)量中心有較大的不重合,易使結(jié)構(gòu)在地震時(shí)由于過大的扭轉(zhuǎn)反應(yīng)而嚴(yán)重破壞。第二頁,共61頁。4多層混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)(2)豎向不規(guī)則產(chǎn)生的震害
結(jié)構(gòu)沿豎向布置不規(guī)則,豎向剛度有突變時(shí),剛度突然變小處樓層產(chǎn)生應(yīng)力集中,此處樓層成為薄弱層,變形過大,極易發(fā)生破壞,甚至倒塌。第三頁,共61頁。4多層混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)4.1.2防震縫處碰撞
防震縫兩側(cè)的結(jié)構(gòu)單元由于各自的振動(dòng)特性不同,在地震時(shí)會(huì)發(fā)生不同形式的振動(dòng),如果防震縫寬度不夠或構(gòu)造不當(dāng),就有可能發(fā)生碰撞而導(dǎo)致震害。4.1.3共振效應(yīng)引起的震害
1976年唐山地震中,位于塘沽地區(qū)(烈度為8度強(qiáng))的7~10層框架結(jié)構(gòu),因其自振周期0.6~1.05與該場(chǎng)地土(海濱)的自振周期0.8~1.05相一致,發(fā)生共振,導(dǎo)致該類框架破壞嚴(yán)重。第四頁,共61頁。4多層混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)4.1.4框架柱的震害
長(zhǎng)柱
其表現(xiàn)形式是在彎矩、剪力、軸力的復(fù)合作用下,柱頂周圍有水平裂縫或交叉斜裂縫,嚴(yán)重者會(huì)發(fā)生混凝土壓碎,箍筋拉斷或崩開,縱筋受壓屈服呈燈籠狀。第五頁,共61頁。4多層混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)
(2)短柱
短柱變形能力差,常發(fā)生剪切破壞,形成交叉裂縫乃至脆斷。第六頁,共61頁。4多層混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)
(3)角柱
角柱處于雙向偏壓狀態(tài),受結(jié)構(gòu)整體扭轉(zhuǎn)影響大,受力狀態(tài)復(fù)雜,而受橫梁約束的條件又相對(duì)減弱,因此其震害重于內(nèi)柱。第七頁,共61頁。4多層混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)4.1.5框架梁的震害當(dāng)梁主筋在節(jié)點(diǎn)內(nèi)錨固不足時(shí)發(fā)生錨固失效(拔出等)當(dāng)抗彎縱向鋼筋配置不足時(shí)發(fā)生彎曲破壞出現(xiàn)垂直裂縫、交叉斜裂縫。發(fā)生在梁端發(fā)生脆性剪切破壞;第八頁,共61頁。4多層混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)4.1.6框架梁、柱節(jié)點(diǎn)的震害
節(jié)點(diǎn)區(qū)無箍筋或少箍筋時(shí),易出現(xiàn)交叉斜裂縫甚至擠壓破碎,導(dǎo)致縱向鋼筋壓曲成燈籠狀,后果較嚴(yán)重。
節(jié)點(diǎn)區(qū)箍筋過少,或節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼筋過密,影響混凝土澆筑質(zhì)量,都會(huì)引起節(jié)點(diǎn)區(qū)的破壞。第九頁,共61頁。4多層混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)4.1.7抗震墻的震害抗震墻的震害,
抗震墻墻肢之間的連梁由于剪跨比小而產(chǎn)生交叉裂縫形式的剪切破壞,連梁的破壞使墻肢之間喪失聯(lián)系、降低承載力。墻肢底層也可能出現(xiàn)水平裂縫、斜裂縫,發(fā)生破壞。第十頁,共61頁。4多層混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)4.1.8填充墻的震害填充墻本身抗剪強(qiáng)度低,與框架缺乏有效的拉結(jié)填充墻震害呈現(xiàn)“下重上輕”的現(xiàn)象很容易出現(xiàn)裂縫、破壞甚至倒塌變形屬剪切型,下部層間位移大吸收大量的地震能量第十一頁,共61頁。4多層混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)4.2抗震設(shè)計(jì)的一般規(guī)定4.2.1房屋適用的最大高度結(jié)構(gòu)類型烈
度678()8()9框架6050403524框架-抗震墻1301201008050抗震墻1401201008060部分框支抗震墻1201008050不應(yīng)采用筒體框架-核心筒1501301009070筒中筒18015012010080板柱-抗震墻80705540不應(yīng)采用第十二頁,共61頁。4多層混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)體系非抗震設(shè)計(jì)抗震設(shè)防烈度6度、7度8度9度框架、板柱—抗震墻框架—抗震墻抗震墻筒中筒、框架—核心筒5566456634552344第十三頁,共61頁。4多層混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)4.2.2抗震等級(jí)
1.框架-抗震墻結(jié)構(gòu),在基本振型地震作用下,框架承受的地震傾覆力矩可按下式計(jì)算:
2.裙房與主樓相連,裙房抗震等級(jí)除應(yīng)按裙房本身確定外,不應(yīng)低于主樓的抗震等級(jí)第十四頁,共61頁。4多層混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)
3.帶地下室的多層和高層建筑
當(dāng)?shù)叵率医Y(jié)構(gòu)的剛度和受剪承載力與上部樓層相比較大時(shí),地下室頂板可視作嵌固部位地下一層以下的抗震等級(jí)可根據(jù)具體情況采用三級(jí)或更低等級(jí)地下室中無上部結(jié)構(gòu)的部分,可根據(jù)具體情況采用三級(jí)或更低等級(jí)。第十五頁,共61頁。4多層混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)
4.設(shè)防類別為甲類、乙類和丁類建筑物(1)甲類建筑,設(shè)防烈度為6~8度時(shí),應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高一度的要求,當(dāng)為9度時(shí),應(yīng)符合比9度抗震設(shè)防更高的要求;
(2)乙類建筑,設(shè)防烈度為6~8度時(shí),應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高一度的要求,當(dāng)為9度時(shí),應(yīng)符合比9度抗震設(shè)防更高的要求;(3)丙類建筑,地震作用和抗震措施均應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求;(4)丁類建筑,一般情況下,地震作用仍應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求;抗震措施應(yīng)允許比本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求適當(dāng)降低,但抗震設(shè)防烈度為6度時(shí)不應(yīng)降低。
第十六頁,共61頁。4多層混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)4.2.3結(jié)構(gòu)平面和豎向布置
1.結(jié)構(gòu)的平面布置
結(jié)構(gòu)平面布置宜簡(jiǎn)單、規(guī)則、對(duì)稱。使結(jié)構(gòu)平面的質(zhì)量中心和剛度中心盡可能重合或接近,以減少的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)??蚣?、抗震墻應(yīng)雙向設(shè)置。不規(guī)則類型
定義扭轉(zhuǎn)不規(guī)則在規(guī)定的水平力作用下,樓層的最大彈性水平位移(或?qū)娱g位移),大于該樓層兩端彈性水平位移(或?qū)娱g位移)平均值的1.2倍凹凸不規(guī)則結(jié)構(gòu)平面凹進(jìn)的一側(cè)尺寸,大于相應(yīng)投影方向總尺寸的30%樓板局部不連續(xù)樓板的尺寸和平面剛度急劇變化,例如,有效樓板寬度小于該層樓板典型寬度的50%,或開洞面積大于該層樓面面積的30%,或較大的樓層錯(cuò)層第十七頁,共61頁。4多層混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)2.結(jié)構(gòu)豎向布置
結(jié)構(gòu)豎向體型力求規(guī)則均勻,抗側(cè)力構(gòu)件宜上下連續(xù)貫通,當(dāng)結(jié)構(gòu)沿豎向需變化時(shí),應(yīng)使其體型、側(cè)向剛度和強(qiáng)度均勻變化而不出現(xiàn)較大的突變(1)側(cè)向剛度沿豎向均勻變化;(2)盡可能避免薄弱層;(3)避免過大的外挑和內(nèi)收。
不規(guī)則類型
定義側(cè)向剛度不規(guī)則該層的側(cè)向剛度小于相鄰上一層的70%,或小于其上相鄰三個(gè)樓層側(cè)向剛度平均值的80%;除頂層外,局部收進(jìn)的水平向尺寸大于相鄰下一層的25%豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)豎向抗側(cè)力構(gòu)件(柱、抗震墻、抗震支撐)的內(nèi)力由水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件(梁、桁架等向下傳遞)樓層承載力突變抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的層間受剪承載力小于相鄰上一樓層的80%第十八頁,共61頁。4多層混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)3.防震縫的設(shè)置防震縫最小寬度應(yīng)符合下列要求:①框架結(jié)構(gòu)房屋的防震縫寬度,當(dāng)高度不超過15時(shí)可采用70;超過15時(shí),6度、7度、8度和9度相應(yīng)每增加高度5、4、3和2,宜加寬20;②框架-抗震墻結(jié)構(gòu)房屋的防震縫寬度可采用①項(xiàng)規(guī)定數(shù)值的70%,抗震墻結(jié)構(gòu)房屋的防震縫寬度可采用①項(xiàng)規(guī)定數(shù)值的50%,且均不宜小于70;③防震縫兩側(cè)結(jié)構(gòu)類型不同時(shí),宜按需要較寬防震縫的結(jié)構(gòu)類型和較低房屋高度確定縫寬。
第十九頁,共61頁。4多層混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)
(2)8、9度框架結(jié)構(gòu)房屋防震縫兩側(cè)結(jié)構(gòu)高度、剛度或?qū)痈呦嗖钶^大時(shí),設(shè)置垂直于防震縫的抗撞墻,每一側(cè)數(shù)量不少于兩道,對(duì)稱布置,墻肢長(zhǎng)度不大于一個(gè)柱距,并按不利情況取值。防震縫兩側(cè)抗撞墻的端柱和框架的邊柱,箍筋應(yīng)沿房屋全高加密。第二十頁,共61頁。4多層混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)4.2.4一般抗震措施
1.對(duì)樓(屋)蓋的要求(1)房屋高度超過50的框架-抗震墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)及復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu);(2)房屋頂層、結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層、平面復(fù)雜或開洞較大的樓層;(3)房屋高度超過50的框架結(jié)構(gòu)、抗震墻結(jié)構(gòu);(4)8度、9度時(shí)房屋高度不超過50的框架-抗震墻結(jié)構(gòu)。樓(屋)蓋形式抗震設(shè)防烈度6度、7度8度9度現(xiàn)澆、疊合梁板4.0B(50)3.0B(40)2.0B(30)裝配式、裝配整體式樓房3.0B(40)2.5B(30)—框支柱和板柱-抗震墻的現(xiàn)澆梁板2.52.0—第二十一頁,共61頁。4多層混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)
2.對(duì)框架結(jié)構(gòu)的要求
(1)整體要求①高層建筑不宜采用單跨框架;
②框架梁和柱的中線應(yīng)盡可能重合在同一個(gè)平面內(nèi),二者間的偏心距不超過柱寬的
,
(2)填充墻的要求
非承重墻體應(yīng)優(yōu)先選用輕質(zhì)墻體材料,采取措施減少其對(duì)主體結(jié)構(gòu)的不利影響,并應(yīng)設(shè)置拉結(jié)筋、水平系梁、圈梁、構(gòu)造柱等與主體結(jié)構(gòu)可靠拉結(jié)。第二十二頁,共61頁。4多層混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的砌體填充墻,宜與柱脫開或采用柔性連接,并應(yīng)符合下列要求:①填充墻在平面和豎向的布置,宜均勻?qū)ΨQ,避免形成薄弱層或短柱;②砌體的砂漿強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于M5,墻頂應(yīng)與框架梁密切結(jié)合;③填充墻應(yīng)沿框架柱全高每隔500,設(shè)2φ6拉筋,拉筋伸入墻內(nèi)的長(zhǎng)度
,6、7度時(shí)不應(yīng)小于墻長(zhǎng)的1/5且不小于700,8、9度時(shí)宜沿墻全長(zhǎng)貫通;④墻長(zhǎng)大于5時(shí),墻頂與梁宜有拉結(jié);墻高超過4時(shí),墻體半高處宜設(shè)置與柱連接且沿墻全長(zhǎng)貫通的鋼筋混凝土水平系梁。第二十三頁,共61頁。4多層混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)
⑤砌體女兒墻中宜設(shè)構(gòu)造柱,且墻頂宜設(shè)置通長(zhǎng)的鋼筋混凝土壓頂梁,在人流出人口處應(yīng)與主體結(jié)構(gòu)錨固。
第二十四頁,共61頁。4多層混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)
(3)承重方式
框架結(jié)構(gòu)體系不應(yīng)采用部分由砌體墻承重的混合形式。
3.對(duì)抗震墻結(jié)構(gòu)的要求①沿結(jié)構(gòu)平面各主軸方向布置,形成雙向(多向)抗側(cè)力體系。同一方向的抗震墻宜拉通對(duì)直,抗震墻沿豎向應(yīng)連續(xù)②單片抗震墻的長(zhǎng)度不宜過長(zhǎng),對(duì)較長(zhǎng)的抗震墻宜開設(shè)洞口設(shè)置弱連梁(洞口連梁的跨高比不宜大于6),將其分成比較均勻的若干墻段,各墻段的高寬比不應(yīng)小于2,墻肢截面高度不宜大于8;
③抗震墻有較大洞口時(shí),洞口位置宜上下對(duì)齊,④墻肢截面高度與厚度的比值為5~8的短肢墻抗震性能較差,高層抗震墻結(jié)構(gòu)不應(yīng)全部采用短肢墻。第二十五頁,共61頁。4多層混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)
(2)抗震墻結(jié)構(gòu)和部分框支—抗震墻結(jié)構(gòu)中抗震墻的設(shè)置
①墻肢的長(zhǎng)度沿結(jié)構(gòu)全高不宜有突變,抗震墻有較大洞口時(shí),洞口宜上下對(duì)齊;
②矩形平面的部分框支抗震墻結(jié)構(gòu),框支層的樓層側(cè)向剛度不應(yīng)小于相鄰非框支層樓層側(cè)向剛度的50%,框支層落地抗震墻間距不宜大于24,框支層的平面布置尚宜對(duì)稱,宜設(shè)抗震筒體;
③部分框支抗震墻結(jié)構(gòu)的抗震墻,其底部加強(qiáng)部位的高度,可取框支層加框支層以上二層的高度及落地抗震墻總高度的1/8二者的較大值,且不大于15;其它結(jié)構(gòu)的抗震墻,其底部加強(qiáng)部位的高度可取墻肢總高度的1/8和底部二層二者的較大值,且不大于15。第二十六頁,共61頁。4多層混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)4.對(duì)框架—抗震墻結(jié)構(gòu)的要求(1)框架—抗震墻結(jié)構(gòu)中的抗震墻宜貫通房屋全高,應(yīng)沿結(jié)構(gòu)平面各主軸方向設(shè)置,使各方向側(cè)向剛度接近,且縱、橫向抗震墻宜連成
形、
形和[形等形式,互為翼緣;(2)抗震墻宜設(shè)置在墻面不需要開大洞口的位置;(3)宜盡量沿建筑平面的周邊布置,提高結(jié)構(gòu)抗扭能力,當(dāng)房屋縱向較長(zhǎng)時(shí),縱向抗震墻不宜設(shè)在端開間;(4)宜在樓、電梯間和平面變化較大處布置,(5)宜在豎向荷載較大處布置抗震墻,(6)宜適當(dāng)增多抗震墻的片數(shù),第二十七頁,共61頁。4多層混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)(7)抗震墻和柱的中線應(yīng)盡可能重合,二者間的偏心距不宜超過柱寬的
;(8)抗震墻洞口宜上下對(duì)齊,洞邊距端柱不宜小于300;(9)
一、二級(jí)抗震墻的洞口連梁,跨高比不宜大于5,且梁截面高度不宜小于400。5.對(duì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的要求(1)采用天然地基的高層建筑基礎(chǔ),根據(jù)具體情況應(yīng)有適當(dāng)?shù)穆裰蒙疃?,根?jù)具體情況,基礎(chǔ)埋深可采用地面以上房屋總高度的1/18一1/15;(2)基礎(chǔ)底面不宜出現(xiàn)零應(yīng)力區(qū),其它建筑基礎(chǔ)底面的零應(yīng)力區(qū)面積不宜超過基礎(chǔ)底面面積的15%;第二十八頁,共61頁。4多層混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)(3)當(dāng)高層建筑與裙房相連,在相連部位,高層建筑基礎(chǔ)底面在地震作用下亦不宜出現(xiàn)零應(yīng)力區(qū),加強(qiáng)高、低層之間相連基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的承載力,并減少高、低層之間的差異沉降;(4)地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位時(shí),應(yīng)避免在地下室頂板開設(shè)大洞口,并應(yīng)采用現(xiàn)澆梁板結(jié)構(gòu),其樓板厚度不宜小于180,混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜小于C30,應(yīng)采用雙層雙向配筋,且每層每個(gè)方向的配筋率不宜小于0.25%;(5)地下室結(jié)構(gòu)的樓層側(cè)向剛度不宜小于相鄰上部樓層側(cè)向剛度的2倍,地下室柱截面每側(cè)的縱向鋼筋面積,除應(yīng)滿足計(jì)算要求外,不應(yīng)少于地上一層對(duì)應(yīng)柱每側(cè)縱筋面積的1.1倍;第二十九頁,共61頁。4多層混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)6.鋼筋的錨固與連接
在非抗震設(shè)計(jì)的基本錨固長(zhǎng)度
基礎(chǔ)上乘以修正系數(shù)作為抗震錨固長(zhǎng)度
。即:縱向鋼筋搭接接頭面積百分率(%)501001.21.41.6第三十頁,共61頁。4多層混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)7.結(jié)構(gòu)材料的選擇(1)混凝土
框支梁、框支柱及抗震等級(jí)為一級(jí)的框架梁、柱、節(jié)點(diǎn)核芯區(qū),不應(yīng)低于C30,構(gòu)造柱、芯柱、圈梁及其他各類構(gòu)件不應(yīng)低于C20。并且在8度和9度時(shí)分別不宜超過C70和C60;(2)鋼筋
抗震等級(jí)為一、二級(jí)的框架結(jié)構(gòu),其縱向受力鋼筋采用普通HRB335和HRB400鋼筋時(shí),鋼筋的抗拉強(qiáng)度實(shí)測(cè)值與屈服強(qiáng)度實(shí)測(cè)值的比值不應(yīng)小于1.25,規(guī)定鋼筋的屈服強(qiáng)度實(shí)測(cè)值與強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的比值不應(yīng)大于1.3;不能使用冷加工鋼筋。第三十一頁,共61頁。4多層混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)4.3.1結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖1.結(jié)構(gòu)分析的彈性靜力假定2.平面結(jié)構(gòu)假定3.當(dāng)抗側(cè)力結(jié)構(gòu)與主軸斜交時(shí),如果斜交構(gòu)件之間的角度不超過150時(shí),可視為一個(gè)軸線;如果斜交構(gòu)件之間的角度超過150時(shí),可將抗側(cè)力構(gòu)件的抗側(cè)剛度轉(zhuǎn)換到主軸方向上再進(jìn)行計(jì)算。4.各平面抗側(cè)力結(jié)構(gòu)之間通過樓(屋)蓋聯(lián)系而協(xié)同工作,樓(屋)蓋在自身平面內(nèi)假設(shè)為無窮大,而平面外剛度可以忽略。5.水平荷撥按位移協(xié)調(diào)原則分配第三十二頁,共61頁。4多層混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)4.3.2框架在豎向荷載下的內(nèi)力計(jì)算1.分層法第三十三頁,共61頁。4多層混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)2.彎矩二次分配
將各節(jié)點(diǎn)的不平衡彎矩,同時(shí)作分配和傳遞,并以二次為限。3.框架梁的慣性矩取值(1)框架梁與樓板整體現(xiàn)澆
現(xiàn)澆樓板可作為框架梁的有效翼緣。邊框架梁:I=1.5I0中框架梁:I=2I0第三十四頁,共61頁。4多層混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)(2)裝配式整體框架疊加梁
一般裝配整體框架粱的慣矩矩:邊框架梁取I=1.2I0;中框架梁取I=1.5I0。(3)其它情況
不考慮翼緣的作用,慣性矩僅按矩形截面計(jì)算:I=I0。
4.彎矩調(diào)幅
對(duì)現(xiàn)澆框架,調(diào)幅系數(shù)可取0.8~0.9;裝配整體式框架,可取0.7~0.8。彎矩調(diào)幅過程中應(yīng)注意如下事項(xiàng):(1)支座彎矩調(diào)幅降低后,梁跨中彎矩應(yīng)相應(yīng)增加,且調(diào)幅后的跨中彎矩不應(yīng)小于簡(jiǎn)支情況下跨中彎矩的50%;(2)只有豎向荷載作用下的梁端彎矩可以調(diào)幅,水平荷載作用下的梁端彎矩不能考慮調(diào)幅。第三十五頁,共61頁。4多層混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)
5.活荷載不利布置的影響
據(jù)統(tǒng)計(jì),國(guó)內(nèi)高層民用建筑重力荷載約12~15,其中活荷載約為2左右,所占比例較小,其不利布置對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響并不大。
當(dāng)活荷載不很大時(shí),可按全部滿載布置。當(dāng)活荷載較大時(shí),可將跨中彎矩乘以1.1~1.2系數(shù)加以修正。4.3.3框架在水平荷載下的內(nèi)力計(jì)算1.結(jié)構(gòu)周期的計(jì)算2.地震作用計(jì)算第三十六頁,共61頁。4多層混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)3.反彎點(diǎn)法
框架結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下,各桿的彎矩圖都是呈直線,并且一般均有一個(gè)彎矩為零的點(diǎn),因?yàn)閺澗貓D在該處反向,故該點(diǎn)稱為反彎點(diǎn)。如果能夠確定該點(diǎn)的位置和柱端剪力,則可求出柱端彎矩,進(jìn)而通過節(jié)點(diǎn)平衡求出梁端彎矩和其它內(nèi)力。第三十七頁,共61頁。4多層混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)第三十八頁,共61頁。4多層混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)4.值法(1)修正后的柱抗側(cè)剛度—
D值:第三十九頁,共61頁。4多層混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)(2)修正后的反彎點(diǎn)高度第四十頁,共61頁。4多層混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)4.3.4框架側(cè)移計(jì)算框架側(cè)移主要是由水平荷載引起的。需要計(jì)算層間位移及頂點(diǎn)側(cè)移。
多遇地震作用下框架彈性變形驗(yàn)算
第i
層的層間最大彈性位移4.3.5內(nèi)力組合
有地震效應(yīng)的組合
無地震效應(yīng)的組合
(1)由可變荷載效應(yīng)控制的組合:
(2)由永久荷載效應(yīng)控制的組合:第四十一頁,共61頁。4多層混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)4.4框架截面設(shè)計(jì)4.4.1結(jié)構(gòu)的合理破壞機(jī)制及有關(guān)原則1.結(jié)構(gòu)破壞機(jī)制和強(qiáng)柱弱梁原則
“總體機(jī)制”和“樓層機(jī)制”
所謂樓層機(jī)制,也稱“柱鉸型”的破壞機(jī)制,是指當(dāng)框架梁端的抗彎承載力大于框架柱端的抗彎承載力(簡(jiǎn)稱“強(qiáng)梁弱柱”)時(shí),地震時(shí)梁端處于彈性狀態(tài),框架柱屈服,并導(dǎo)致某一樓層屈服,形成機(jī)動(dòng)體系。第四十二頁,共61頁。4多層混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)2.強(qiáng)剪弱彎原則
配筋適中的彎曲破壞屬于延性破壞,可以使結(jié)構(gòu)構(gòu)件在較高承載力的前提下,具有較大的變形耗能能力,有利于抗震。剪切破壞屬于脆性破壞特征,破壞突然,使結(jié)構(gòu)承載力迅速下降,變形和耗能能力差,應(yīng)避免。3.強(qiáng)節(jié)點(diǎn)強(qiáng)錨固的原則
節(jié)點(diǎn)的破壞是脆性破壞,變形能力極差,且同時(shí)使交與節(jié)點(diǎn)的桿件失效,嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致框架由于喪失整體性而倒塌,對(duì)抗震非常不利。節(jié)點(diǎn)的承載力不低于梁、柱的承載力,即所謂的“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱桿件”的概念。第四十三頁,共61頁。4多層混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)4.4.2框架柱的設(shè)計(jì)
1.柱的截面尺寸(1)截面的寬度和高度均不宜小于300;圓柱直徑不宜小于350;(2)為避免形成短柱,剪跨比宜大于2;(3)因?yàn)榈卣鹱饔梅较蚴遣淮_定的,則框架柱是雙向受彎構(gòu)件,相應(yīng)地其截面長(zhǎng)邊與短邊之比不宜大于3。2.柱的正截面受彎承載力計(jì)算(1)控制柱軸壓比(2)根據(jù)“強(qiáng)柱弱梁”的原則調(diào)整柱端彎矩第四十四頁,共61頁。4多層混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)一、二、三級(jí)框架的梁柱節(jié)點(diǎn)處,除框架頂層和柱軸壓比小于0.15者,柱端組合的彎矩設(shè)計(jì)值應(yīng)符合下式要求:一級(jí)框架結(jié)構(gòu)及9度時(shí)尚應(yīng)符合第四十五頁,共61頁。4多層混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)4.2.3柱斜截面受剪承載力計(jì)算(1)剪壓比限值
《抗震規(guī)范》規(guī)定:當(dāng)剪跨比大于2時(shí)當(dāng)剪跨比不大于2時(shí)(2)柱斜截面受剪承載力
①《混凝士結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定,考慮地震作用時(shí)第四十六頁,共61頁。4多層混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)
②當(dāng)考慮地震作用組合的框架柱出現(xiàn)拉力時(shí)4.4.2.4構(gòu)造要求(1)柱內(nèi)縱向鋼筋的配置
①最小配筋率
每一側(cè)配筋率不應(yīng)小于0.2%;對(duì)建造于IV類場(chǎng)地且較高的高層建筑,表中的數(shù)值應(yīng)增加0.1。最小總配筋率按柱截面中全部縱向鋼筋的面積與柱全截面面積之比
計(jì)算。柱縱向鋼筋宜對(duì)稱配置,截面尺寸大于400的柱,縱向鋼筋間距不宜大于200。類
別抗震等級(jí)一二三四框架中柱和邊柱框架角柱1.01.20.81.00.70.90.60.8第四十七頁,共61頁。4多層混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)②最大配筋率
總配筋率不應(yīng)大于5%。一級(jí)且剪跨比不大于2的柱,其縱向受拉鋼筋單邊配筋率不宜大于1.2%,井應(yīng)沿柱全高采用復(fù)合箍筋。柱內(nèi)縱筋總截面面積應(yīng)比計(jì)算值增加25%,柱縱向鋼筋的綁扎接頭應(yīng)避開柱端的箍筋加密區(qū)。(2)柱端箍筋加密區(qū)的配置①箍筋加密區(qū)范圍
a)柱端,取截面高度(圓柱直徑),柱凈高的1/6和500三者的最大值;
b)底層柱,柱根不小于柱凈高的1/3;當(dāng)有剛性地面時(shí),除柱端外尚應(yīng)取剛性地面上下各500;
c)剪跨比不大于2的柱和因設(shè)置填充墻等形成的柱凈高與柱截面高度之比不大于4的柱,取全高;
d)框支柱,及一級(jí)及二級(jí)框架的角柱,取全高;第四十八頁,共61頁。4多層混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)②加密區(qū)箍筋最大間距和最小直徑柱箍筋加密區(qū)的體積配箍率抗震等級(jí)箍筋最大間距(采用較小值)箍筋最小直徑(采用較大值)一二三四6,1008,1008,150(柱根100)8,150(柱根100)10886(柱根
8)第四十九頁,共61頁。4多層混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)4.4.3框架梁的設(shè)計(jì)
應(yīng)保證框架梁在形成塑性鉸后仍具有足夠的抗剪能力,在梁縱筋屈服后,塑性鉸區(qū)段仍有良好的變形能力和耗能能力。4.4.3.1.梁的截面尺寸
梁的截面高度,一般按照撓度要求,取梁跨度的1/8~1/12;為使塑性鉸出現(xiàn)后,梁的截面尺寸不致有過大的削弱,以保證梁有足夠的抗剪能力,梁的截面寬度不宜小于200。4.4.3.2梁正截面受彎承載力計(jì)算第五十頁,共61頁。4多層混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)4.4.3.3梁斜截面受剪承載力計(jì)算①根據(jù)“強(qiáng)剪弱彎”的原則調(diào)整梁的截面剪力一級(jí)框架結(jié)構(gòu)及9度時(shí)
②剪壓比限值第五十一頁,共61頁。4多層混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)③梁斜截面受剪承載力
第五十二頁,共61頁。4多層混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)4.4.3.4構(gòu)造要求
①剪壓區(qū)高度
一級(jí)框架梁不應(yīng)大于0.25,二、三級(jí)框架粱不應(yīng)大于0.35,且梁端縱向受拉鋼筋的配筋率均不應(yīng)大于2.5%。
②縱向鋼筋
在梁端截面,受壓鋼筋面積和受拉鋼筋面積的比值,一級(jí)不應(yīng)小于0.5,二、三級(jí)不應(yīng)小于0.3。
③箍筋抗震等級(jí)加密區(qū)長(zhǎng)度(取較大值)()箍筋最大間距(取較小值)()箍筋最小直徑()一二三四2,5001.5,5001
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