结构抗震设计原理4

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1、第4章多层及高层钢筋混凝土房屋抗震设计4.1震害及其分析我国地震区中的多层和高层房屋建筑大多数采用钢筋混凝土结构，目前在工程中常用的结构体系有：框架结构、抗震墙结构、框架—抗震墙结构、筒体结构等。框架结构平面布置灵活，易于满足大空间的要求，但侧向刚度小，水平位移较大。抗震墙结构由钢筋混凝土纵横墙体组成，侧向刚度较大，但平面布置不灵活。框架—抗震墙结构，在框架结构中设置抗震墙来提高结构抗侧刚度，既可获得较大使用空间，又具有良好抗侧能力。研究分析和震害经验表明，多层和高层钢筋混凝土房屋具有足够的强度，良好的延性和较强的整体性，经过合理的抗震设计，采用

2、此类结构是可以保证安全的。钢筋混凝土结构具有良好的抗震性能。如果设计不当、也会产生严重震害。多高层钢筋混凝土房屋有如下震害。14.1.1结构方案不当引起的震害（1）平面布置不当产生的震害房屋平面不规则、刚度中心与质量中心不重合，地震时产生扭转反应而破坏。1995年日本阪神大地震平面不规则的建筑产生了整体扭转效应，角柱破坏严重。日本阪神大地震中平面复杂结构产生了整体扭转效应，角柱破坏严重。（2）刚度中心和质量中心不重合产生的震害房屋刚度中心和质量中心不重合会产生扭转效应，使远离刚度中心的构件产生较大应力而严重破坏。刚度偏心的建筑，有的建筑虽然外形规

3、则对称，但抗侧力系统不对称，如将抗侧刚度很大的钢筋混凝土芯筒或钢筋混凝土墙偏设，造成刚心偏离质心，产生扭转破坏。马那瓜中央银行大厦马那瓜美洲银行大厦21972年2月23日尼加拉瓜首都马那瓜地震，地震烈度为8度，1万多栋楼房夷为平地，死亡5000多人。其中两幢相距不远的高层建筑，一幢为15层高的中央银行大厦，震后拆除；另一幢为18层高的美洲银行大厦。轻微损坏。美洲银行：结构平面布置是均匀对称的，基本的抗侧力体系包括4个L形的筒体。中央银行：平面不规则，4个楼梯间偏置塔楼西端，西端有填充墙，结构一端刚度大，另一端刚度小。（2）竖向不规则产生的震害结构

4、沿竖向的质量或刚度有突变，形成薄弱层，产生较大塑性变形，发生破坏，甚至倒塌。美国橄榄景医院主楼，1～2层为框架，2层有较多的砖填充墙，3层以上为框架—抗震墙，上刚下柔，刚度相差悬殊，在1972年2月美国圣费尔南多地震中，底层发生严重破坏，侧移达600mm。美国橄榄景医院主楼，上刚下柔，1989LomaPrietaEarthquake在1972年2月美国圣费尔南多地震底层柔性房屋产生了严重破毁底层柔性房屋产生了严重破毁..。。中，底层发生严重破坏。多数为临街商业建筑。3混凝土建筑经受了很严重的破坏。多数发生局部破坏或者甚至发生完全倒塌，这些破坏坏建

5、的建筑筑要主要由于梁梁柱柱节点处的抗剪强度不够和箍筋不足。OliverHospital的破坏。（3）防震缝处碰撞防震缝两侧的振动特性不同，如果防震缝宽度不够，就有可能发生碰撞导致震害。例如，唐山地震时，天津友谊宾馆，防震缝宽度不足，两部分结构相互碰撞致使东段西山墙严重破坏。图示为2003年土耳其地震时两栋邻近建筑物发生碰撞。4唐山地震后，调查了35栋设有防震缝的建筑物，结果是有缝必撞，只有北京饭店一栋未撞，北京饭店缝宽600mm。两栋建筑物防震缝宽度不够，地震时发生挤压、碰撞损伤。5两栋建筑物墙体贴砌，地震时相互挤压，底层柱中部剪断。两栋建筑物悬

6、挑接缝处发生挤压、碰撞。64.1.2结构构件的震害（1）框架柱的震害框架长柱的破坏发生在柱上下两端，特别是柱顶。其表现形式是，在弯矩、剪力、轴力的复合作用下，柱顶周围有水平裂缝或交叉斜裂缝，严重者会发生混疑土压溃，箍筋拉断或崩开，纵筋压屈外鼓呈灯笼状。长柱破坏发生在上下两端纵筋压屈外鼓呈灯笼状长柱：框架结构底层柱屈服，柱上下两端出现塑性铰。7长柱：框架柱下端塑性铰均发生在地面以上500～700范围内，未见柱在基础顶面出现塑性铰。地面以上箍筋常未加密。短柱：框架结构中设有错层、夹层、嵌砌于柱之间窗台墙或支于框架柱的楼梯平台梁时，就会形成短柱。短柱由

7、于刚度较大，分担的地震剪力大，而剪跨比又小，容易在柱子全高范围内产生斜裂缝或交叉裂缝，导致脆性剪切破坏。1995年日本阪神大地震时短柱的震害。8短柱：框架结构中设嵌砌于柱之间窗台墙就会形成短柱。短柱容易在柱子全高范围内产生斜裂缝或交叉裂缝，导致脆性剪切破坏。角柱处于双向偏压状态，受结构整体扭转影响大，受力状态复杂，而受周边横梁的约束相对较弱，因此其震害重于边柱和内柱。1999年台湾9.211999年土耳其大地震角柱震害地震角柱震害。9角柱：角柱震害重于边柱和内柱。（2）框架梁的震害框架梁的破坏一般发生在梁端。梁端承受反复荷载作用，形成塑性铰。短梁

8、抗剪钢筋配置不足时发生脆性剪切破坏。当梁主筋在节点内锚固不足时发生锚固失效破坏。梁端形成塑性铰。短梁发生脆性剪切破坏10框架结构基本都是