12工程结构抗震设计基本知识.ppt

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1、同济大学电子音像出版社,工 程 结 构,第十二章 工程结构 抗震设计基本知识,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,1,2,3,熟悉常用术语。如地震震级、地震烈度、地震源、基本烈度、设防烈度。,理解抗震设计三水准二阶段的设计方法,了解多层砌体房屋，框架结构抗震设计一般规定。,4,掌握多层砌体房屋和框架结构的抗震措施的构造要求。,第一节 抗震设计的基本概念和基本要求,一、地震的初步知识 二、地震的破坏现象 三、抗震设计的基本原则四、抗震设计的基本要求五、场地和地基基础,一、地震的初步知识,地震是人类社会面临的一种自然灾害，目前，科学技术还不能控制地震的发生。并且，地震还是一个难以预测的自然灾害，

2、地震对建筑物的破坏作用也没有被人们充分认识，所以，地震往往给人类社会找成不同程度的伤亡事故和经济损失。抗御地震灾害，是人类征服自然的艰巨斗争，长期时间证明了地震并不可怕，完全可以运用科学技术，来减轻和防止地震灾害。为了更有效的和地震这种灾害进行斗争，在学习建筑本身动力特性和建筑物的抗震设计之前，必须先扼要地了解关于地震的初步知识。,（一）几个常用地震术语 我们将这种由于地质构造作用引起的地面震动叫做构造地震，简称地震。在地层构造运动中，由于发生比较剧烈的破坏性变动，并从这里释放大量的能量，从而引起地震的这个区域叫做震源。震源在地面上的投影就是震中，震中与震源之间的距离叫做震源深度。建筑物与震中

3、的距离叫震中距，建筑物与震源的距离叫做震源距，震中附近震动最剧烈，一般也就是破坏最严重的地区，叫做极震区。在地面，把震级相同的地区用线连起来，这条线叫等震线。,（二）地震波 在地球内部由于构造运动，当在某一部位所积累的能量达到一定极限时就在这个部位产生构造上的急剧变化。由于断裂处的地壳或地幔的物质具有相当的刚性，所以发生断裂或错动时，就以弹性波的形式释放能量，这种波称为地震波。地震波有二种表现形式：体波和面波，体波包含p波和s波。P波通常又称为纵波或压缩波，它的传播方向与本身的振动方向一致。S波又称为横波或剪切波，它的传播方向垂直于振动方向。P波使建筑物产生上下颠动，S波使建筑物产生水平方向摇

4、动，而面波则使建筑物既产生上下颠动又水平摇动，一般是在S波和面波都达到时振动最为剧烈。,（三）震级 地震的大小与地震时释放的能量有密切关系。里可特（Richter）于1935年提出的震级M常被用于表示地震的大小，震级的原始定义是：在离震中100km处由伍德-安德生（Wood-Anderson）式标准地震仪所记录到的最大水平位移（单振幅，单位为微米，即10-3mm）的常数对数值，震级M可用下式表示：M=logA 式中A即是上述标准地震仪在距震中100km处记录到的最大振幅。,(四)、地震烈度、基本烈度和地震烈度区划图1 地震烈度地震烈度是指某一地区，地面及房屋建筑等遭受到一次地震影响的强弱程度。

5、2 基本烈度和地震烈度区划图一个地区的基本烈度是指该地区在设计基准期50年内，一般场地条件下，可能遭遇超越概率10%的地震烈度。国家地震局于1990年颁布了中国地震烈度区划图，该图给出了全国各地的基本烈度的分布，供全国建筑规划和中小型工程设计应用。3.小震与大震小震烈度，我们称为第一水准烈度；基本烈度即全国地震烈度区划图所规定的烈度称为第二水准烈度；罕遇烈度，即大震烈度作为第三水准烈度。,二、地震的破坏现象,地震造成的破坏可归纳为以下三方面（一）地表破坏（二）建筑结构破坏（三）地震次生灾害,三、抗震设计的基本原则,（一）建筑物的分类及抗震设防标准根据建筑物的重要性，抗震规范将建筑分为四类：甲类

6、建筑应属于重大建筑工程和遭遇地震破坏时可能发生严重 次生灾害的建筑（如产生放射性物质的污染，大爆炸等）；乙类建筑应属于地震时使用功能不能中断或需尽快恢复建筑，如城市生命线工程建筑和地震时救灾需要的建筑（如供水、供电、交通、消防、医疗、通讯等系统的核心建筑等）。丙类建筑甲、乙、丁类以外的一般建筑，如大量的一般工业与民用建筑等；丁类建筑属于抗震次要建筑。如一般的仓库、人员较少的辅助建筑等。,（二）地震设防的一般目标抗震设防烈度是一个地区作为抗震设防依据的地震烈度，达到抗震的效果，抗震设防的依据是抗震设防的烈度。抗震设防烈度是：一个地区作为抗震设防依据的地震烈度，它是按国家规定权限审批或颁发的文件确

7、定的，一般情况下采用基本烈度。抗震设防的一般目标是：（1）当遭到多遇的，低于本地区设防烈度的地震影响时，建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用。（2）当遭受到本地区设防烈度的地震影响时，建筑物可能有一定损坏，经一般修理或不需修理仍可继续使用。（3）当遭受到高于预估的本地区设防烈度的罕遇地震影响时，建筑物不至倒塌或发生危急人类生命的严重破坏。,四、抗震设计的基本要求,（一）建筑场地（1）宜选择对建筑抗震有利地段，如开阔平坦的坚硬场地土或密实均匀的中硬场地土等地段；（2）宜避开对建筑抗震不利地段，如软弱场地土、易液化土、条状突出的山嘴、高耸孤立的三丘、非岩质的陡坡、采空区、河岸和边坡边缘，场地土

8、在平面分布上的成因、岩性、状态明显不均匀（如故河道，断层破碎带.暗埋的塘浜沟谷及半填半挖地基）等地段。当无法避开时，应采取适当的抗震措施；（3）不应在危险地段建造甲、乙、丙建筑。对建筑抗震危险地段，一般是指地震时可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂，泥石流等地段以及基本烈度8度和8度以上的发震断裂带上，地震时可能发生地表位错的地段。,（二）地基和基础设计（1）同一结构单元不宜设置在性质截然不同的地基上，也不宜部分采用天然地基，部分采用桩基。（2）地基有软弱粘性土、可液化土、严重不均匀土层时，宜加强基础的整体和刚性。（三）建筑的平面、立面布置建筑物的平、立面布置宜规则、对称，质量和刚度变化均匀，尽量避

9、免楼盖错层。对体型复杂的建筑物应采取：（1）不设抗震逢，但应对建筑物进行结构抗震分析，估计其局部应力和变形集中及扭转影响，判明其易损部位，采取加强措施或堤高变形能力的措施。（2）设置抗震缝，将建筑物分隔成规则的结构单元。,（四）抗震结构体系（1）应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。（2）宜有多道抗震设防，一般来说超静定次数越高对抗震越有利，避免因部分结构或构件失效而导致整个体系丧失抗震能力或丧失对重力的承载能力。（3）应具备必要的承载力，良好变形能力和耗能能力。（4）宜综合考虑结构体系的实际刚度承载力分布，避免因局部削弱或突变而形成薄弱部位，产生过大的应力集中或塑性变形集中，对可能出

10、现的薄弱部位，宜采取措施改善其变形能力。,（五）结构构件 抗震结构构件应力求避免脆性破坏。对砌体结构宜采用钢筋混凝土圈梁和构造柱、芯柱、配筋砌体或钢筋混凝土和砌体组合柱。对钢筋混凝土构件，应通过合理的截面选择及合理的配筋避免剪切先于弯曲破坏，避免混凝土的受压破坏先于钢筋的屈服，避免钢筋锚固失效先于构件破坏，对钢筋混凝土框架结构抗震设计中要尽量遵循强柱弱梁，强剪弱弯，强节点强锚固的设计原则，防止脆性破坏。对钢结构杆件应防止压屈破坏（杆件失去稳定）或局部失稳。加强结构各构件之间的连接，以保证构件的整体性。对抗震支撑系统应能保证地震时的结构稳定。,（六）非结构构件 对非结构构件，如女儿墙、围护墙、雨

11、蓬、门脸、封墙等，应注意其与主体结构有可靠的连接和锚固，避免地震时倒塌伤人。对围护墙和隔墙与主体结构的连接，应避免其不合理的设置而导致主体结构的破坏。应避免吊顶在地震时塌落伤人。应避免贴镶或悬吊较重的装饰物，或采取可靠的防护措施。,（七）材料、施工质量抗震结构对材料.施工质量的要求应在设计文件上注明，并应保证切实执行。对各类材料的强度等级应符合最低要求。但在施工中，对材料的替换以大代小，以强代弱时，也需慎重考虑。对钢筋接头及焊接质量应满足规范要求。对构造柱、芯柱及框架的施工，对砌体房屋纵墙及横墙的交接等应保证施工质量。,五、场地和地基基础,目前世界各国建筑抗震设计规范大部分采用反应谱理论，并重

12、视场地条件的影响。经震害调查分析表明，这是局部地质条件对工程影响的结果，因此，研究场地条件对建筑震害的影响是建筑结构抗震设计中一个重要课题。场地是指建筑物所在地，大体相当于厂区，居民和自然村的区域范围。场地土是指场地范围的地基土，场地土的自振周期称为卓越周期。由于场地土的性质和厚度不同，其卓越周期的长短也不同，一般在0.1秒至数秒内变化。震害调查表明，凡结构的自振周期与土的卓越周期相等或接近时，建筑物的震害都有加重的趋势，这是由于类似共振现象所致，因此在结构抗震设计中，应使结构自振周期避开土的卓越周期。,表122 场地土类型划分,地土的类型不同及覆盖层厚度不同，对建筑物的地震作用产生不同影响。

13、因此，规范在进行建筑场地类别的划分时，不但考虑场地土类型，而且考虑覆盖层厚度的影响。场地土类型宜根据土层剪切波速来划分。,抗震规范规定，建筑场地类别根据土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度分为4类见表123,表123 各类建筑场地的覆盖层厚度(m),一、震害及其分析 二、多层砌体房屋抗震设计的一般要求 三、砌体结构构造措施,第二节 多层砌体房屋抗震设计构造要求,一、震害及其分析,多层砌体房屋震害有二种情况，一是倒塌；二是出现不同程度的裂缝，使房屋发生损坏。倒塌应力求避免，一般有以下三种情况：,（一）房屋倒塌,1全部倒塌当结构的整体性好而底层墙体又不足以抵抗强震作用下的剪力时，则底层先塌，从而引起上

14、层的倾斜；这时，倒塌后的楼板常逐层相迭。2上部倒塌 当房屋的上层自重大，刚度差或当上层砖砌体的强度过弱，整体性又差时，房屋有可能发生上部倒塌的情况。3局部倒塌 引起房屋局部倒塌的原因很多，大致有：房屋个别部分的整体性特差；纵墙与横墙间联系不好；平面或立面上有显著的局部突出；抗震缝处理不当等。,（二）墙体开裂裂缝出现的部位及其型态1“X”型缝凡与主震方向平行的墙体，虽承受不了地震作用，但又尚未倒塌时，则常出现“X”形缝。如果各层的砌体抗主拉应力强度不变，则因地震作用下层大，而上层小的缘故，“X”形缝常下宽上窄。在横向，房屋两端的山墙最易出现“X”形缝，这是因为山墙的刚性大而其压应力又比一般的横墙

15、小的缘故。另外，在纵向，窗间墙上也常出现。如果主震方向既不与横墙，也不与纵墙方向相一致而是成某一角度时，则常在房屋的角落，由于山墙和外纵墙上的斜裂缝相遇而发生房屋的局部倒塌。2水平裂缝这种裂缝大都在外纵墙的窗口上、下皮处发生。当房屋纵向承重、横墙间距大而房屋的刚度又较弱时，则垂直于纵墙方向的地震力迫使纵墙在刚度小的方向发生横向弯曲，从而在窗口的上、下皮处产生水平裂缝。3竖向裂缝这种裂缝大都在纵横墙交接处出现，交接处被拉脱或成马牙状。有时因房屋结构体系的变化、相邻部分的振幅不同而产生竖向裂缝。,二、多层砌体房屋抗震设计的一般要求,多层砌体房屋的墙体是脆性的，纵横墙体的联结比较弱，因此多层砌体房屋

16、的抗震性能比较差。为了使多层砌体房屋做到“小震不坏，设防烈度可修，大震不倒”的抗震目标，特别要注意合理的建筑结构布置。（一）平、立面布置要规则 大量震害表明，房屋为简单的长方体的各部位受力比较均匀，薄弱环节比较少，震害程度要轻一些。因此，房屋的平面最好为矩形。L形，形等平面，由于扭转的影响和变形不协调。容易产生应力集中现象。复杂的立面造成的附加震害更为严重。比如突出的小建筑，在6度区房屋的主体结构无明显破坏的情况下，有不少发生了相当严重的破坏。,（二）房屋总高度、层高及层数要限制，高度比要控制多层砌体房屋的抗震能力，除依赖于横墙间距、砌体和砂浆强度等级等因素外，还与房屋层数和高度有直接联系。大

17、量震害表明，四、五层砖房在不同烈度区的震害比二、三层的震害严重得多，倒塌的百分比亦高得多，六层及六层以上砖房在地震时震害明显加重。对房屋总高度、层数进行双控制，是因为楼盖重量占到房屋总重量的3556，房屋总高度相同，多一层楼板就意味着增加半层楼的地震作用，相当于房屋增高了半层，所以，根据震害经验的总结和对多层砌体结构抗震性能的分析研究，对多层砌体房屋的总高度及层数要给以一定的限值，对于医院，教学楼等横墙较少的砌体房屋，总高度应降低3m，总层数减少一层，对各横墙间距虽满足最大间距但横墙很少的房屋，应根据具体情况再适当降低总高度和总层数。各类砌体房屋的总高度和层数限值见表124。砖房的层高不宜超过

18、4m，砌块房屋的层高不宜超过3.6m。,表124 房屋的层数和高度限值,注:1.房屋的总高度指室外地面到檐口或屋面板顶的高度。2.士内外高差大于0.6m时，房屋的总高度可比表中数据增加1m.建筑抗震设计规范对多层砌体房屋不要作整体弯曲的承载力验算，但多层砌体房屋整体弯曲破坏的震害是存在的。为了使多层砌体房屋有足够的稳定性和整体抗弯能力，所以对房屋高宽比也应有一定的限值，具体见表125。125 房屋最大高宽比,注：1.单面走廊房屋的总宽度部不包括走廊宽度 2.建筑平面接近正方形时，宜高宽比适当减小,（三）抗震横墙间距要限制一般纵向长于横向的砌体房屋，其纵向的抗震能力优于横向，横向抗侧力构件主要依

19、靠横墙。因此，横墙间距不能过大。同时，纵墙在平面处需要支撑，一定距离内的横墙就是纵墙的侧向支撑，因此间距也不能过远，不能超过表12-6的要求。表126 房屋抗震横墙最大间距（m）,注：1.多层砌体房屋的顶层，最大横墙间距应允许适当放宽 2.表中木楼屋盖的规定，不适用于混凝土小砌块砌体房屋。,（四）局部尺寸要控制 房屋局部尺寸的影响，有时仅是造成局部破坏而不妨碍结构的整体安全，但有时某些特别的局部破坏，也能牵动全局，造成整栋结构的破坏或引起局部坍落。控制局部尺寸有三个目的：其一是使各墙体受力分布协调，避免强弱不匀时“各个击破”；其二是防止非承重构件失稳；其三是避免附属构件脱落伤人。因此规范对局部

20、尺寸作了必要的限制，具体见表127。实际设计中，外墙尽端至门窗洞边的最小距离，往往不能满足要求，此时可采用加强的构造或增加横向配筋措施，以适当放宽限制。,（五）结构体系要合理 多层砌体房屋结构体系，应符合下列要求：1应优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系；2.纵、横墙的布置宜均匀对称，沿水平面内宜对齐，沿竖向应上下连续，同一轴线上的窗间墙宜均匀；38度9度宜有下列情况之一时宜设置防震缝，缝两侧均应设置墙体，缝宽可采用50100mm。（1）房屋高差在6m以上。（2）房屋有错层，且楼板高差较大。（3）各部分结构刚度，质量截然不同。4 楼梯间不宜设置在房屋的尽端和转角处；5烟道、风道、垃圾道等

21、不应削弱墙体，当墙体被削弱时，应对墙体采取加强措施不宜采用无竖向配筋的附墙烟囱及出屋面的烟囱；不宜采用无锚固的钢筋混凝土予制挑檐。,三、砌体结构构造措施,（一）钢筋混凝土构造柱多层砖房的抗震构造措施对于抵御罕遇大震，防止结构倒塌起关键作用。钢筋混凝土构造柱可以提高砌体的变形能力和结构的延性，使结构遭到强烈地震时，虽有 严重开裂而不突然倒塌。这种对砌体抗震性能改善的有效措施，已被广泛运用在多层砌体房屋中。构造柱的做法，通常是先砌内、外墙，在纵、横墙交接处留出马牙槎并在墙内甩出水平锚固钢筋，当一层墙体砌筑完后，再浇注配筋构造柱。这样，墙柱联结成整体，加上柱与层间圈梁或水平钢筋砖带相连，在纵横两个方

22、向将墙体箍住，从而提高了墙体的延性和结构的整体性。（图12-5）,（二）圈梁圈梁是砖墙承重房屋的一种经济有效的抗震措施，圈梁在抗震方面有如下几项功能：1.增强房屋的整体性。由于圈梁的约束，预制板散开以及砖墙出平面倒塌的危险性大大减小了。使纵、横墙能保持一个整体的箱形结构，充分地发挥各片砖墙的平面内抗剪强度，有效地抵抗来自任何方向的水平地震作用。2.作为楼盖的边缘构件，提高了楼盖的水平刚度，使局部地震作用能够均分给较多的砖墙来承担，也减轻大房间纵、横墙平面外破坏的危险性。3.限制墙体斜裂缝的开展和延伸，使砖墙裂缝仅在两道圈梁之间的墙段内发生，斜裂缝的水平夹角减小，砖墙抗剪承载力得以更充分地发挥和

23、提高。4.可以减轻地震时地基不均匀沉降对房屋的影响。各层圈梁，特别是屋盖处和基础处的圈梁，能提高房屋的竖向刚度和抗御不均匀沉陷的能力。5.可以减轻和防止地震时的地表裂隙将房屋撕裂。规范规定，当采用现浇钢筋混凝土或有配筋现浇层的装配整体式楼（屋）盖与墙体及相 应构造柱可靠连接，可不设圈梁外，横墙承重的装配式钢筋混凝土及木楼（屋）盖的砖房应按表1210的要求适当加密。所设圈梁平面内应呈闭合状，宜与预制版同一标高或紧靠板底设置，遇有洞口应上下搭接。若遇表129要求的间距内无横墙时，应利用梁或板缝中配筋替代圈梁。此外，规范还对圈梁的截面高度与配筋提出要求：一般情况下，圈梁截面高度不应小于120mm,配

24、筋应符合表129要求，基础圈梁截面高度不小于180mm，配筋不应小于412。,（三）墙体间的拉接 多层砌体房屋的墙体，必须加强相互间的拉接，以增强结构墙体的整体性。震害宏观调查结果表明，由于墙间无拉接或虽有拉接但咬接较差，均能加重震害。为了从构造上保证墙间拉接，规范规定，在设防烈度为7度时，层高超过3.6m或长度大于7.2m的大房间，及8度和9度时外墙砖角及内外墙交接处，当未设构造柱时，应沿墙高每隔500mm配置拉结筋，并每边伸入墙内不宜小于1m,如图126所示构造。后砌非承重砌体隔墙也应沿墙高每500mm配置拉结筋，并每边伸入墙内不宜小于1m。,（四）楼（屋）盖的整体性多层砌体房屋的楼（屋）

25、盖是墙体的水平联系构件。其整体性的好坏直接关系到水平地震作用的有效传递，这种传递是依靠楼板与墙体接触面的摩擦力和粘结力，楼盖整体性差，致使地震作用不能有效的传向承侧力墙，而使非承侧力墙发生出平面外的推力外闪而倾斜；另一方面楼板的散落，易造成整栋结构的倒塌。在这方面，现浇钢筋混凝土楼（屋）盖较装配式楼面要好，震害会有所减轻。规范中加强楼（屋）盖整体性的措施有以下几方面。1.保证楼（屋）盖板伸进墙（梁）上的长度现浇板支承端伸入纵、横墙内长度不宜少于120mm。预制板在梁上的支承长度不宜少于80mm，当圈梁未设在板的同一标高时，板伸入外墙不应小于120mm，搁入内墙长度不宜少于100mm且在梁上不宜

26、少于80mm.。板吊装前应清扫墙顶、洒水，然后边座浆边安装，不应干摆。预制板在墙、梁上支承要求及构造示意见图127。2.加强板的整体拉结与外墙平行的长向板，当跨度大于4.8m时，紧靠外墙的侧边，应与墙或圈梁拉结，其构造参见图128。房屋端部大房间的楼盖、8度时房屋的屋盖和9度时房屋的楼（屋）盖，圈梁在板底时，钢筋混凝土预制板应相互拉结，并应与梁、墙或圈梁拉结。板底的拉结宜利用板甩出的锚固筋弯起成交叉状，并与板端附加的通长筋，梁或圈梁的预埋锚拉筋绑扎后整浇（见图129）,（五）楼梯间的抗震要求楼梯间是地震时的疏散要道，历次地震震害现象表明，楼梯间由于空敞，为此往往破坏较为严重，在9度及9度以下地

27、区也曾出现过楼梯间的局部倒塌现象。为了加强楼梯间墙体的整体性，在一定程度上限制墙体裂缝的延伸和扩展，除在平面布局上不宜将楼梯间布设在第一开间外，楼梯间还应符合下列要求。8度和9度时，顶层楼梯间横墙及外墙宜沿墙高每隔500mm设26通长钢筋,9度时其它楼梯间可在休息平台或楼层半高处设置60mm厚的配筋砂浆带,砂浆强度等级不宜低于M7.5,钢筋不少于210。8度、9度时,楼梯间及门厅内墙阳角处的大梁支承长度不应小于500mm,并应与圈梁连接。装配式楼梯段应与平台板的梁有可靠连接，不应采用锚在墙中的悬挑式楼梯，楼梯踏步竖肋插入墙体的预制楼梯踏步，也不应采用无筋砖砌拦板。突出屋顶的楼梯、电梯间的内外墙

28、连接处，应沿墙高每500mm设26拉结钢筋，每边伸入墙内不小于1m。钢筋混凝土构造柱应伸到顶部，并与顶部圈梁连接。,（六）施工质量要求历次震害调查表明，由于施工质量低劣造成的震害屡见不鲜。如墙体砌筑中，由于气候干燥砖未浇水，造成砂浆的严重失水而强度降低。震后可发现砂浆呈末状、砖面光滑而与砂浆无粘结的散落砖堆。此外，墙体砌筑中，任留大马牙槎，甚至直槎且接槎处无灰浆也是造成地震时内外墙脱离、外墙外闪倾倒的原因。所以在墙体施工时，应注意提高砂浆与砖的粘结力，除保证砖表面清洁外，砌筑前应浇水，砂浆的和易性与保水性要好，优先采用混合砂浆，不用过期水泥。冬季施工时，必须按冬季施工严格规定的措施，提高砌筑时

29、砂浆等级及采取热水拌制、砌体保温等措施。,一、框架结构抗震设计一般要求 二、混凝土框架结构构造措施,第三节 钢筋混凝土框架结构抗震设计构造要求,一、框架结构抗震设计一般要求,（一）抗震等级 抗震等级是确定抗震分析及抗震措施的标准，理论分析和震害表明，在相同烈度和相近的场地条件下，房屋越高，其地震反应增大，相应的抗震要求应该有所区别。例如，框架结构的框架抗震要求，应高于抗震墙结构的框架，而框支结构框架抗震要求更高，框架抗震墙结构的抗震要求，应高于抗震墙。因此，按照地震烈度，房屋高度和结构类型（包括区分主次要抗侧力构件）不同采用不同的计算和构造要求，使房屋的抗震设计更经济合理。规范将钢筋混凝土多层

30、与高层房屋的抗震等级分为四级，见表1210，其中一级代表最高要求的抗震等级。表1210是按照丙类建筑来划分的抗震等级，对于其他建筑类别可根据具体情况给予调整。乙类建筑按提高一度考虑，9度不提高，但均按一级。丁类建筑降低一度考虑，6度不降低。当建筑场地为I类场地时，可按减低一度考虑抗震等级，6度时不降低。填充墙框架结构按框架结构考虑。房屋高度指地面以上高度，不包括局部突出部分。,表12-10 现浇钢筋混凝土房屋的抗震等级,注：1.建筑场地为类时，除6度外可按表内降低一度所对应的抗震等级采取抗震结构措施，但相应的 计算要求不应降低；2.接近或等于高度分界时，应允许结合房屋不规则程度及场地、地基条件

31、确定抗震等级。,（二）房屋高度及房屋高宽比 规范根据各种类型钢筋混凝土结构体系房屋的抗震性能（承载能力、刚度、稳定性、延性等）和考虑经济效果.使用合理和地基条件等因素以及总结国内外震害的经验，对地震区多层与高层发房屋使用的最大高度给出了规定，如表1211。表1211 现浇钢筋混凝土房屋适用的最大高度（m）,注：1.房屋高度指室外地面到主要屋面板板顶的高度（不包括局部突出屋顶部分）2.超过表内高度的房屋，应进行专门研究和论证，采取有效的加强措施。3.平面和竖向均不规则的结构或建造在类场地的结构，适用的最大高度应适当降低（一 般降低20%左右）。,（三）规则结构与不规则结构结构规则与否是影响结构抗

32、震性能的重要因素，由于建筑设计的多样性，不规则结构是难以避免的。此外，由于结构本身的复杂性，也不可能作到完全规则。结构的不规则程度主要根据体型（平面和立面）、质量、刚度及承载力沿高度的分布等因素进行判别。满足以下条件可按较规则结构考虑。（1）平面对称简单门突出部分较短（图1210a）。（2）立面轮廓简单，阶梯变化不超过一定比例（图1210b），但局部突出的楼电梯间不在此限。（3）质量、刚度及承载力沿高度无突变（图1211）。相邻楼层质量差别不大于50%（顶层不在此限）；层刚度不小于相邻上层刚度的70%；连续三层总的刚度降低，不超过50%；各层平面内质量、刚度分布基本对称。不满足上述各项要求的结

33、构属于不规则结构。,（四）结构防震缝 不规则结构在地震过程中，将会产生复杂的动力效应。在这种情况下，在平面布置时应当设置防震缝，将整体结构分为若干个平面形状简单，刚度分布均匀以及沿高度方向质量分布均匀的规则结构如图1212所示。已有的震害表明，由于缝宽不足而发生碰撞破坏，或者由于设缝造成部分结构过柔，再加上碰撞而导致失稳破坏。因此，多层与高层建筑的抗震缝设应该根据具体情况认真处理设缝位置及宽度，图1213表示一般框架结构防震缝宽度的最小值。防震缝沿房全高设置，基础可不分开。一般情况下，伸缩缝、沉降缝和防震缝尽可能合并布置。,（五）材料要求 钢筋混凝土结构的延性与许多因素有关，其中最重要的因素之

34、一是材料的性能。混凝土最低等级按表1213采用。表1213 混凝土最低强度等级,具体地讲。钢筋混凝土结构的某一特定部位（如框架梁端部），在地震作用下，不发生剪切破坏。允许纵向受力钢筋屈服，形成的塑性铰的转动性能。显然，钢筋的级别愈低，其屈服台阶的长度愈长，塑性铰的转角接越大，框架的延性愈好，因此，纵向受力钢筋宜选用HRB335、HRB400级，箍筋宜选用HPB235、HRB335级。,二、混凝土框架结构构造措施,(一)框架梁1.梁截面尺寸抗震实验表明，对截面面积相同的梁，当梁的高宽比h/b较大时，混凝土能承担的剪力有较大降低，例如h/b4的无箍筋梁，约比方形截面降低40%左右，跨高比小于4的梁

35、极易发生斜裂缝破坏。在这种梁上，一旦形成主斜裂缝后，构件承载力急剧下降，呈现极差的延性性能。为此框架梁的截面高度与宽度之比应符合以下要求：h/b4且b不宜小于200mm,同时应满足跨高比Ln/h4,2.纵向配筋率 为了提高梁的延性,其纵向钢筋配置,应符合下列各项要求。(1)纵向受拉钢筋配筋率,不宜小于表1214规定的数值。表1214梁最小配筋百分率,(2)梁端纵向钢筋的配筋率不应大于2.5%,梁端截面的低面与顶面配筋量的比值不宜小于0.5(一级)，不宜小于0.3(二级、三极)，受压区高度不应大于0.25（一级）、0.35（二、三级）。(3)梁顶面和底面的通长钢筋，一二级不应小于214且不应小于

36、梁顶面和底面纵向钢筋中的较大截面面积的1/4，三、四级不应小于212。(4)梁上部贯通中柱的纵向钢筋直径,一二级不宜大于柱截面高度的1/20，梁下部纵向钢筋伸入中柱锚固长度不应小于Lae,且伸过中心不应小于5d。,3.梁的箍筋（参见图12-16）框架梁配置箍经的构造要求,是按强剪弱弯原则确定的,在地震往复作用下,框架梁端部区将出现交叉斜裂缝(图1214),随着地震往复次数的增加,剪切变形逐渐加大,这将影响梁的延性.为了保证梁的延性,保证梁在塑性铰区的抗剪能力,提高塑性铰转动能力的有效途径是应该在塑性铰区长度内加密箍筋;箍筋加密的范围称为箍筋加密区,通过试验知道,箍筋加密区长度不得小于2h(一级

37、框架),或1.5h(其他),同时不得小于500mm。在塑性铰区主要依靠箍筋的销键作用传递剪力见图12-14这是十分不利的,因此在加密区配筋还要注意。(1)不能用弯起钢筋抗剪；(2)箍筋数量不能太少,钢筋的最小直径和最大间距都有一定的要求如表1215；(3)加密区箍筋肢距,一级不应大于200mm和20倍箍筋直径的较大值,二、三级不应大于250mm:和20倍箍筋直径的较大值，四级不宜大于300mm；(4)钢筋必须作成封闭箍筋,并加135度弯钩见图1215；(5)保证施工质量,钢筋和纵向钢筋应粘贴紧,混凝土应密实；(6)做好纵向钢筋的锚固。,（二）框架柱虽然在框架抗震时,强调“强柱弱梁”的设计原则,

38、尽可能使柱子处于弹性阶段,但实际上地震作用具有不确定性,同时也不可能绝对防止在柱中出现塑性铰,为了使柱子具有安全贮备,还是要采取必要的构造措施来保证框架柱有一定的延性.1.截面尺寸柱的截面尺寸应符合下列要求(1)剪跨比限制 为了避免形成短柱,过早地发生剪切破坏,柱净高与截面高度之比不宜小于4，即：。柱截面的宽度不宜小于300mm。(2)轴压比限制轴压比是指柱组合的轴压力设计值与柱的全截面面积和混凝土抗压强度设计值乘积之比即,其中N为柱组合轴压力设计值,b、h为柱的短边、长边；为混凝土抗压强度设计值。轴压比是影响柱的延性重要因素之一，实验研究表明，柱的延性随轴压比的增加急剧下降，尤其在高轴压比条

39、件下，箍筋对柱的变形能力影响很小，因此，在框架抗震设计中，必须限制轴压比，以保证柱具有一定的延性。规定，柱轴压比不应超过表1216规定，但柱净高与截面高度(或圆柱直径)之比小于4，变形能力要求高和N类场地上较高的高层建筑的柱轴压比限值适当减小。,2，柱的纵向钢筋 为了抵抗地震的往复作用，为了使柱有足够的延性，柱的纵向钢筋配置，应符合下列各项要求。表1216 框架柱轴压比N/(fcbchc)的限值,(1)宜对称配置(2)截面尺寸400 mm的柱，纵向钢筋间距不宜大于200mm。(3)柱纵向钢筋的最小总配筋率按表1217采用，对类场地上较高的高层建筑，表中的数值应增加0.1。表1217 柱最小总配

40、筋百分率,3.柱的箍筋(参见图1216)箍筋的配置较有效地改善柱的延性，约束混凝土以延迟构件破坏的发生，对框架柱的箍筋构造提出以下要求：(1)柱的箍筋加密范围，应按下列规定采用(A)柱端，取截面高度(或圆柱直径)、柱净高的1/6和500mm三者的最大值(B)底层柱，取刚性地面上下各500mm以及不于柱净高1/3的范围。(C)对框支柱、剪跨比不大于2的柱和一、二级抗震等级的角柱，均应在柱全高范围内进行加密。(2)加密区箍筋的最大间距及最小直径，应按表1218规定徝采用。表1218 柱加密区的箍筋最大间距和最小直径,(3)柱箍筋加密区体积配筋率应符合下列要求：式中 柱箍筋加密区的体积配筋率，一、二

41、、三、四级分别不应小于0.8%、0.6%、0.4%和0.4%；计算复合箍筋的体积配箍率时，应扣除重叠部分的箍筋体积；混凝土轴心抗压强度设计值，强度等级低于C35时，应按C35计算；箍筋抗拉强度设计值，超过360N/mm2时，应取360N/mm2计算；最小配箍特征值，按表1219采用。柱箍筋非加密区的体积配箍率：不宜小于加密区的50%；箍筋间距，一、二级框架柱不应大于10倍纵向钢筋直径，三、四级框架柱不应大于15倍纵向钢筋直径。,（三）框架节点核心区箍筋的最大间距和最小直径 宜按柱箍筋加密区的要求采用。一、二、三级框架节点核芯区配箍征特值分别不宜小于0.12、0.10、0.08且体积配箍率分别不

42、宜小于0.6%、0.5%和0.4%。柱剪跨比不大于2的框架节点核芯区配箍特征值不宜小于核芯区上、下柱端的较大配箍特征值。柱中的纵向受力钢筋，不宜在节点中切断。,表1219 柱箍筋加密区的箍筋最小配箍特征值,注：1.普通箍指单个矩形箍和单个圆形箍；复合箍指矩形、多边形、圆形箍或拉筋组成的箍筋；复合螺旋箍指 由螺旋箍与矩形、多边形、圆形箍或拉筋组成的箍筋；连续复合矩形螺旋指全部螺旋箍指全部螺旋箍为 同 一根钢筋加工而成的箍。2.剪跨比不大于2的柱宜采用复合螺旋箍或井字复合箍，其体积配箍率不应小于1.2%；9度时不应小于 1.5%；3.计算复合螺旋箍体积配箍率时，其非螺旋的箍筋的箍筋体积应乘以换算系

43、数0.8。,（四）钢筋锚固及搭接 框架抗震设计时，框架中纵向钢筋的搭接及纵向钢筋在柱脚和节点处的锚固都需仔细设计，并注意施工质量，它们往往是容易被忽视而造成事故的部位，这是因为地震是短时间内的反复作用，钢筋和混凝土的粘结力容易退化，另外，因为在梁端和柱端是塑性铰可能出现的部位；由图129可见，梁的塑性铰区有竖向裂缝，也有斜裂缝，如果纵向钢筋锚固、搭接不好，裂缝宽度便会加大而使混凝土更易碎裂，因此，在抗震设计时，锚固长度要比非抗震设计时加大，抗震时锚固长度 要求为一、二级 三级 四级 式中 纵向钢筋的锚固长度，按混凝土结构设计规范确定。,1.什么是地震震级、地震烈度、基本烈度和抗震设防烈度。2.

44、我国规范依据使用功能重要性将建筑分为几类？分类作用是什么？3.什么是三水准设防目标和二阶段设计方法？4.建筑场地类别与场地土类类型是否相同？它们有何区别？5.为什么要限制多层砌体房屋高度和层数？为什么要控制抗震墙间距和房屋最大高宽比的数值？6.多层粘土砖房屋现浇钢筋混凝土构造柱和圈梁应符合哪些要求？7.框架结构抗震等级根据什么原则划分的？有什么意义？8.框架结构构造措施有哪些方面的要求？,1.某一钢筋混凝土框架一剪力墙结构为丙类建筑，高度为60m，设防烈度为8度，类场地，其剪力的抗震等级为 A.一级 B.二级 C.三级 D.四级2.我国建筑抗震设计规范的抗震设防标准时下列哪一条？A.“二水准”，小震不坏，大震不倒 B.“二水准”，中震可修，大震不倒 C.“三水准”，小震不坏，中震可修，大震不倒 D.“三水准”，小震不坏，中震可修，大震不倒且可修3.建筑抗震设计规范中规定的框架梁截面的宽度和高度均不宜小于：A.300mm B.250mm C.350mm D.400mm4.抗震等级为二级框架结构，一般情况下柱的轴压比限值为：A.0.7 B.0.8 C.0.75 D.0.855.高度为24m的框架结构，抗震设防烈度为8度时，防震缝的最小宽度为：A.70mm B.130mm C.90mm D.110mm,Thank You!,同济大学出版社,