抗震第4章--多高层钢筋混凝土结构.pdf

建筑结构抗震设计 第4章 多高层建筑钢筋混凝土结构抗震设计 多高层钢筋混凝土结构是目前我国采用最主要的 一种结构形式，应用非常广泛。因此了解与掌握多高 层钢筋混凝土结构的抗震性能及设计方法，显得十分 重要。 2008年的四川汶川大地震，对我国的抗震规范是 一次重要的检验，实践表明我国的抗震规范是较为先 进的，但同时在此次地震的基础上，积累了一些非常 有价值的资料，并且随后对设计规范进行了修订。 4.1 多高层钢筋混凝土结构的震害及其分析 4.1.1 结构布置不合理而产生的震害 1.扭转破坏 如果建筑物的平面布置不当而造成刚度中心与质 量中心有较大的不重合，或者结构沿竖向刚度有过大 的突然变化，则极易使结构在地震时产生严重破坏， 这是由于过大的扭转反应或变形集中而引起的。 因此，在进行结构平面布置时，应该考虑设置抗 震缝等措施，使得结构平面尽可能简单。 2．薄弱层破坏 具有薄弱层及薄弱底层的房屋易在地震时倒塌。 震害调查表明，结构刚度沿高度方向的突然变化， 会使破坏集中在刚度薄弱的楼层，对建筑物的抗震极 为不利。 此外，要特别注意框架结构填充墙的刚度对结构 整体刚度的影响。 有时，由于设计或者施工中选材时不注意，将 填充墙做得刚度过大，使得结构出现刚度突变现 象，从而引起结构的抗震破坏现象，如外墙的窗下 墙采用黏土砖，则导致柱子发生剪切破坏，在这一 次的汶川地震中的例子有很多。 3．应力集中破坏 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。 4．防震缝处碰撞 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。 4.1.2 框架结构的震害 1．整体破坏形式 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）与柱铰机制 （强梁弱柱型）。 梁铰机制即塑性铰出现在梁端，此时结构能经受较 大的变形，吸收较多的地震能量。 柱铰机制即塑性铰出现在柱端，此时结构的变形往 往集中某一薄弱层，整个结构变形较小。 混合破坏机制，即部分出现梁铰破坏，部分结构出 现柱铰破坏。 2．局部破坏形式 （1）构件塑性铰处的破坏 构件在受弯和受压破坏时会出现这种情况。 在塑性铰处，混凝土会发生严重剥落，在压力作 用下，柱钢筋会向外鼓出，常常出现在柱的上下端。 （2）构件的剪切破坏 当构件的抗剪强度较低时会发生脆性剪切破坏。 （3）节点的破坏 节点的配筋或构造不当时，会出现十字交叉裂缝 形式的剪切破坏，其后果较严重。节点区的箍筋较少 或节点区钢筋过密都会引起节点区的破坏。 （4）短柱的破坏 柱子较短时，剪跨比过小，柱抗剪刚度大，导致 柱中的地震力较大，容易造成柱的剪切破坏。 （5）填充墙的破坏 （6）柱的轴压比过大时使柱处于小偏心受压状态，引 起柱脆性破坏。 （7）钢筋的搭接不合理，造成搭接处破坏。 4.1.3具有抗震墙结构的震害 震害调查表明，具有抗震墙的结构抗震性能是较 好的，震害一般较轻。高层结构抗震墙的破坏有以下 一些类型： 1）墙的底部发生破坏； 表现为受压区混凝土的大片压碎剥落，钢筋压屈。 2）墙体发生剪切破坏； 3）抗震墙墙肢之间的连梁产生剪切破坏； 墙肢之间是抗震墙结构变形集中处，故连梁很容易 产生破坏。 4.2 选型、结构布置和设计原则 4.2.1 结构选型 （1）框架结构 框架结构的特点是结构自身重量轻，适合于要求 房屋内部空间较大、布置灵活的场合。 u 框架整体重量较轻，能有效减少地震作用。 u 框架抗震性能较好，能达到很好的延性。 u 地震时框架的水平变形较大，易造成非结构构件的 破坏。 u 结构较高时，过大的水平位移引起的P- Δ效应也较 大，从而使结构损伤更为严重，故框架结构的高度 不宜过高。 （2）抗震墙 （剪力墙）结构 抗震墙结构的特点是侧向刚度大，强度高，空间整 体性能好。然而，由于墙体多，重量大，地震作用也 大，并且内部空间的布置和使用不够灵活。 抗震墙结构比较适合于住宅、饭店及商务办公楼等 高层建筑。 （3）框架-抗震墙 （剪力墙）结构 框架-剪力墙 （抗震墙）结构的特点是在一定程度 上克服了纯框架和纯剪力墙结构的缺点，发挥各自的长 处。刚度较大，自重较轻，平面布置较