文档介绍：第5章多层及高层钢筋混凝土房屋抗震设计
震害及其分析
1、多高层建筑的结构形式
框架、抗震墙、框架-抗震墙及筒体结构等结构体系
框架:平面布置灵活、易于满足室内大空间要求;侧向刚度小、水平位移大。
抗震墙:侧向刚度大,平面布置不灵活。
框架-抗震墙:抗侧刚度得到提高,可以获得较大使用空间。
筒体:筒中筒结构、框筒结构、成束筒结构。空间刚度大、抗扭抗侧刚度大,平面布置也较灵活。
2、震害及分析
平面布置不当——刚心质心不重合,扭转效应明显,导致角柱严重破坏。
竖向不规则——质量或刚度有过大突变,在薄弱层处产生过大塑性变形,甚至引起倒塌。如上刚下柔结构、填充墙设置不当等。
防震缝处碰撞——防震缝宽度不够或构造不当,导致两侧建筑发生碰撞。
框架柱——长柱的破坏在上下两端,在压弯剪综合作用下,产生水平或交叉裂缝,严重的混凝土压溃、箍筋拉断、纵筋压屈外鼓;
错层等不当布置产生短柱,短柱承担地震力大,易于发生脆性的剪切破坏
角柱处于双偏压受力状态,受周边横梁约束小,加上扭转影响,其震害大于边柱和内柱。
框架梁——震害发生在梁两端,破坏形式有弯曲、剪切和纵筋锚固破坏等。
节点——节点核心区处于剪压复合受力状态,如果抗剪钢筋不足,在反复荷载作用下,易于发生剪切破坏。
抗震墙——墙肢间的连梁由于剪跨比小易于发生剪切破坏,连梁失效降低墙肢间的连接,破坏整体性,降低承载力。墙肢的破坏主要在底部的斜裂缝。
填充墙——填充墙的刚度大,早期承担较大的地震剪力并很快出现裂缝,若与梁柱间没有可靠连接,容易倒塌伤人。
抗震设计基本要求
1、不同结构体系房屋的适用高度
随着房屋高度的增加,在水平力作用下侧移迅速增加,而不同结构体系具有不同的抗侧刚度,因此,在多高层房屋结构方案设计时,需要选择合适的结构体系。“高层规程”对不同结构体系的最大适用高度和高宽比作出规定,其中A级高度针对当前应用最广泛的建筑类型,B级高度比A级高度有所放宽,但规定了更严格的计算和构造措施。
2、钢筋混凝土房屋适用的高宽比
高宽比是对结构刚度、整体稳定、承载能力和经济合理性的宏观控制。在复杂体型的高层建筑中,如何计算高宽比是比较难以确定的问题。一般场合,可按所考虑方向的最小投影宽度计算高宽比,但对突出建筑物平面很小的局部结构(如楼梯间、电梯间等),一般不应包含在计算宽度内;对于不宜采用最小投影宽度计算高宽比的情况,应由设计人员根据实际情况确定合理的计算方法;对带有裙房的高层建筑,当裙房的面积和刚度相对于其上部塔楼的面积和刚度较大时,计算高宽比的房屋高度和宽度可按裙房以上部分考虑。
3、钢筋混凝土房屋的抗震等级
抗震等级是根据国内外高层建筑震害、有关科研成果、工程设计经验而划分的。
抗震设计的钢筋混凝土高层建筑结构,根据设防烈度、结构类型、房屋高度区分为不同的抗震等级,采用相应的计算和构造措施,抗震等级的高低,体现了对结构抗震性能要求的严格程度。抗震等级从四到一级抗震要求逐渐提高,特殊要求时则提升至特一级,其计算和构造措施比一级更严格。
建筑物的重要性越大、房屋越高、地震作用越大、对受力影响程度越大,抗震等级也就越高;
同一结构中的不同部位(如框支抗震墙的底部)、同一结构形式在不同体系中所起的作用不同(如框架结构和框剪结构中的框架),抗震等级也要加以区别。
“高层规程”规定的丙类建筑的抗震等级见下表。
当地下室顶层作为上部结构的嵌固端时,地下一层的抗震等级应按上部结构采用,地下一层以下结构的抗震等级可根据具体情况采用三级或四级,地下室柱截面每侧的纵向钢筋面积除应符合计算要求外,;地下室中超出上部主楼范围且无上部结构的部分,其抗震等级可根据具体情况采用三级或四级。9度抗震设计时,地下室结构的抗震等级不应低于二级。
与主楼连为整体的裙楼的抗震等级不应低于主楼的抗震等级;主楼结构在裙房顶部上、下各一层应适当加强抗震构造措施。
框架-抗震墙结构中,在基本烈度下,如果框架部分承担的地震倾覆力矩大于结构总倾覆力矩的50%,则该部分已不能视作次要抗侧力部件,其抗震等级应按框架结构确定,最大使用高度可比框架结构适当提高。