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田英
2011-5-31
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第4章钢筋砼框架与框架-抗震墙房屋
第十六章钢筋砼抗震墙结构
§16-1钢筋砼抗震墙结构的抗震性能
框架结构是由钢筋砼纵梁、横梁和柱等构件所组成的承重体系。
抗震墙结构是由纵横两方向的钢筋混凝土墙(剪力墙)组成。
框架-抗震墙结构是在框架里布置剪力墙。
(a)框架结构 (b)剪力墙结构 (c)框架-剪力墙结构
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框架结构特点:空间大,平面布置灵活。抗侧刚度低。
抗震墙结构特点:空间小,平面布置不灵活。抗侧刚度高。
框架结构-抗震墙结构特点:具有两者的优点,且变形更均匀。
高层建筑的内力与H2成正比,而顶点侧移与H4成正比,因此,随着高度的增大,侧向位移增加得很快。高层建筑设计主要是增大结构的侧向刚度,控制侧向位移。
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按照墙的几何形状及有无门洞,抗震墙又列分成不向朗类型,如图所示:它们的破坏形态和配筋构造要求既有共性,又有特殊性。例如,不开洞的墙为悬臂抗震墙;开有洞口的墙称为开洞抗震墙;根据抗震墙的高宽比,有可分为高等抗震墙、中高等抗震墙、低矮抗震搞。在框架—抗震搞结构中,抗震堵往往和梁、柱结合在一起称为带边框的抗震墙等等。
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悬臂抗震墙没有洞口,可以看成是一个悬臂构件,承受压力、弯距、剪力的共同作用。它应当符合钢筋混凝土压弯剪构件的基本规律。但是与柱相比,它往往高度大(一般抗震墙高度为建筑物总高),截面薄而长。因此沿截面边长要布置许多分布钢筋。同时截面抗剪问题较为突出,这使抗震搞截面的配筋计算、构造和柱略有不同。在平面外、抗震墙必须依赖各层楼板作为支撑而保持其总体稳定。在楼层高大范围内,则应当考虑抗震墙结构的局部稳定和平面外的承裁力问题。通常所说的抗震墙配筋计算是指在墙平面内受力的承裁力计算,而平面外的侧向稳定则通过构造措施或进行必要的验算加以保证。
悬臂抗震墙是一个承受压弯剪共同作用的构件。它就可能出现弯曲破坏或剪力破坏。通常由竖向钢筋抵抗弯曲,水平钢筋抵抗剪力。
。联系梁—般跨高比都较小,抗剪承裁力较一般受弯构件突出。墙肢则和悬臂抗震墙相似,承受轴力、弯距与剪力的共同作用。在水平荷载作用下的受拉墙肢轴向压力可能较小,甚至可能是铀向拉力,此时抗弯、抗剪的承载力会降低。
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抗震墙结构是由纵横两方向的钢筋混凝土墙(剪力墙)组成的结构。这种墙体除抵抗水平合作和竖向荷载作用外,还对房屋起维护和分隔作用。这种结构适用于高层住宅、旅馆等建筑。因为抗震墙结构的墙体较多,侧向刚度大,所以它可以建得很高。目前,我国抗震墙结构多用于高层住宅和旅馆建筑的高的可达百米。
钢筋混凝土抗震墙根据不同的高宽比一般可分为三种类型:,,。对于高等抗震墙,其破坏状态一般为弯曲破坏,具有较好的变形能力;;低矮墙的破坏状态一般为剪切破坏,其变形能力比较差。
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(1)悬臂抗震墙
悬臂抗震墙可能出现如图的几种破坏形式。
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连系梁出现脆性破坏,会使墙肢丧失约束而形成单独墙肢,与连系粱不破坏的墙相比,墙肢中轴力减小、弯距加大,墙的侧向刚度大大降低,侧向位移加大,承载能力也将降低。在继续承载情况下,墙肢截面屈服形成破坏机构。图表示开洞抗震墙模型的试验所得的顶点位移滞回曲线。该模型发生连系梁剪切破坏。图中曲线表明,连系梁剪切破坏以后,刚度退化严重,滞回环变得扁而平,变形加大,承载能力降低。但是降低到一定程度以后,在墙肢破坏以前,仍具有一定的承载能力。
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对于开洞抗震墙避免墙肢的剪切破坏和尽量避免连梁的剪切破坏,能有效地提高开洞抗震墙的承载能力和变形能力。
开洞抗震墙的弯曲破坏,存在下列两种情况:
1)连系梁不屈服,墙肢弯曲破坏后丧失承裁能力。
这种情况往往出现在联系梁刚度及承载能力都较大的开洞抗震墙中。墙的整体性能很好,其刚度和破坏情况都接近于悬臂墙。
2)连系梁先屈服,然后墙肢弯曲破坏丧失承载能力。当连系梁钢筋屈服并具有延性时,它既可以吸收大量地震能量,又能继续传递弯矩与剪力,对墙肢有一定的约束作用。使抗震墙保持足够的刚度和承载力,延性较好。这种破坏形式是最理想的。
。与图抗震墙滞回性能相比较,可以看出具有延性连系梁的开洞抗震墙滞回环稳定,抗震性能较好。
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