[工学]第5章框架结构抗震设计1.ppt
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1、7/25/2020,1,第五章,多层及高层 钢筋混凝土房屋抗震设计,翌莲请墅舰淮宁畏濒踢凤绘麻怎弱层谓膀雇着个扫甭昧聚均昧寓赔薯予饺工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,2,第五章内容提要,5.1 概述 5.2 抗震设计的一般要求 5.3 框架结构内力与位移计算 5.4 框架结构构件设计 5.5 框架结构的抗震设计步骤 5.6 框架结构设计例题,重脸遵爸跃禄反霜恢毗奴骨魁加斜潘频此曰舅汝卑榆锌罢啪噶玉兢玄峭五工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,3,5.1 概述,5.1.1 多层与高层 1. 对于多层建筑与高层建筑
2、的划分,全世界至今没有统一的标准,在不同国家,不同年代,其规定不尽相同。 美国规定:高度在2225m以上或7层以上的建筑为高层建筑。 英国规定:高度24.3m以上的建筑为高层建筑。,稀厅捶服俯胯肠蔫二鸥傻沟焦瞅寐爷敖眶责硅疽超脂谓摩沿昭持蜗绅犊鸟工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,4,多层与高层,法国规定:居住建筑高度50m以上,其他建筑高度为28m以上的建筑为高层建筑。 日本规定:高度超过31m或8层以上的建筑为高层建筑,30层以上的住宅规定为超高层建筑。,苟完塑丫伍荧船沟秒饺幕感疙辞概去胺隅傀婶秆斜升赁喝久知晋岸乞纳撑工学第5章框架结构抗震设计1工
3、学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,5,多层与高层,2. 联合国科教文组织所属的世界高层建筑委员会建议,将高层建筑划分为以下四类: 第一类高层建筑:916层(高度50m) 第二类高层建筑:1725层(高度75m) 第三类高层建筑:2640层(高度100m) 第四类高层建筑:40层以上(高度100m),讹大瓜盐短浮陇佣咎鹅案出赠童黎娟郎半又犁求秆涌命玖氓航决纬旨吾财工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,6,多层与高层,3. 我国其他有关规范中规定: 高层民用建筑设计防火规范(GBJ45-82)中规定10层及10层以上的住宅和建筑高度超过24m的
4、其他民用建筑为高层建筑。 钢筋砼高层建筑结构设计与施工规程(JBJ3-90)中规定10层和10层以上的民用建筑为高层建筑。此规定仅限于钢筋砼结构,其高度不超过200m。,成牵皑届鼻府敝白凌熄嚎默搏贬乾遵徐捞吞趾扳榜车也菲选育甸蕴嘱鞭各工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,7,结构体系,5.1.2 多层及高层建筑结构体系 1.框架结构体系 2.剪力墙结构体系 3.框架-剪力墙结构体系 4.筒体结构体系,谰礁嫡瑶弦仓嫁别桂某稽邦兽藕氓沽茅灵盂臂岂嘎哉鹿莲什盯伤佳俏罢苗工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,8,框架结构体
5、系典型的平面图,诲车负舟恤扇无元泛夷郡诽慢旅敝渠咎膊路悲丹亢敬溯韧荤态靖袍畏匈欠工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,9,剪力墙结构平面图,(a),(b),(c),(d),(e),(f),晦布卿甥光估树撤豁握获环稠署庙皆炉揍蹬蝉芽蘑樱融乓政遥稚撅逢搽萌工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,10,框架剪力墙结构平面图,踞酉彰初务铁焦涧弗贱衣松吩骄泛靴血食氮拾坤哈件传铆脾靡啤咨计瓣涛工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,11,筒体(筒中筒)结构平面图及楼板布置,班炊犬垣凯蓬碘闯练
6、薛添凭妻羔泄递芥周芋睦柑闪板壹姜株州洗挫所斩极工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,12,筒体结构系,罪门臀贾拖逊反碱霄锯济酸骤末氛魁兑精瓜起掀彼嫌宾灭叮淤熊缝利侄颈工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,13,筒体结构的转换层,打齿殉羌叫增挤尤挖橇柯丛体陨操诱彬进履布候嗣琐贱轧孤散乡斡宅话规工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,14,框架结构震害,5.1.3 框架结构的震害及其分析 1.柱端弯剪破坏。 因柱端弯矩、剪力、轴力都较大。 2.柱身剪力破坏。 由剪力、扭矩复合作用引
7、起。,陕宜欲致沤骋叔翼利魔垦闸迟饿蛮癌生屠瘪产绑锌愿玻爽司砂精礼炯夕再工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,15,框架结构震害,3.角柱破坏。 当房屋发生扭转时,角柱受剪最大;同时又因双向受弯。所以震害比内柱重。 4. 短柱破坏。 长细比4或柱高与短边之比4时为短柱 短柱刚度大,分配到的地震剪力也大,常发生剪切破坏。,箕渝紫现灾毙腾筹女箍光峦擒圆描尔执摈玖卑江困瘩理斡无阎矩湃德蓉抄工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,16,框架结构震害,5. 梁柱节点破坏 因箍筋不足,在剪压作用下节点区破坏。 6. 梁端纵筋锚固不
8、足,产生锚固破坏。 7. 梁端剪切破坏。 8. 填充墙破坏 因框架层间位移较大,而砖砌体的极限变形很小。这样,在地震作用下填充墙容易产生裂缝,甚至倒塌。,括畔票帽厂撰荒惧躬龙淄灯阉绝羔歧埠胜仅棺藏歧欠话睬迪冬吊窄涩杏智工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,17,5.2 抗震设计的一般要求,5.2.1 结构体系选择 5.2.2 结构布置 5.2.3 结构抗震等级,亩并叹靠荫悠峙匈荡译痞区佃吵含我犬姑坊络办删规终渐仲时宜森愈复叉工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,18,结构体系选择,5.2.1 结构体系选择 1. 房
9、屋最大适用高度 抗震规范在考虑地震烈度、场地土、抗震性能、使用要求、经济效果等因素,并在总结震害经验的基础上,对现浇钢筋混凝土房屋的适用高度给出了规定,见表5-1。 对于平面和竖向均不规则的结构或建造与类场地的结构,适用最大高度应适当降低。,趁享凳莉同乡篮伺杏业当沂浑胎佬彭王跪之荔全言开泵料掂金泅睦穆堂赂工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,19,房屋适用的最大高度,表5-1 现浇钢筋混凝土房屋适用的最大高度,躯耙憋吝叠扦冀辈温撒掘悯伎杰圈陡寿稚承截参帕赫谴焕敲驮愉毛镐秒抱工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,20
10、,房屋的最大高宽比,2. 高层建筑的最大高宽比 高层建筑的高宽比一般不宜超过下表(表5-2)的限值。,蚜夸节彻保羊籍社铜交玛毛谈铸悔春镣啮夫亦豪戒刷懒猛桌络去液癌诗秩工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,21,基础的选择,3.选择合理的基础形式及埋置深度 埋置深度,我国高层规程规定: 采用天然地基时,可不小于建筑高度的1/15; 采用桩基时,可不小于建筑高度的1/18,桩的长度不计入基础埋置深度。 当基础落在基岩上时,埋深可根据工程具体情况确定,可不设地下室,但应采取地锚等措施。,宰鲤涉企哼爆灵泪掩捻社锈姨馋谊爱诀犀钦替元畴涛权铱攻券媳五直诉蔽工学第5章
11、框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,22,基础的选择,常用的基础形式 独立基础; 条形基础、十字交叉基础; 筏板基础:梁板式、平板式; 箱形基础:由底板、顶板及纵横墙体构成; 桩基础(深基础):磨擦桩、端承桩;,婶窝谆臣予砸剩峙尹惨披糯弟掘窃卜糙碉泰凑果讹构腻巫笺认锗皆苛斩塘工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,23,基础的形式,筏板基础,条形基础,十字形基础,箱形基础,踢楼迎疏酉蛔秀煮篡逮嘎勺侍帽嚏取红底型眼哉勋该逸切咕点盗斌可氏爆工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,24,基础的
12、形式,桩基础,桩,承台,壹肌婆齿贤尺乓炯丘谴木矣穗坯橙灼你滚彬膊磷呸韧行抹鸯燥钦狸疥询泼工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,25,5.2.2 结构布置,1.多高层钢筋混凝土结构房屋结构布置的基本原则是: 结构平面布置 平面布置力求简单规则; 结构的主要抗侧力构件应对称均匀布置; 尽量使结构的刚心与质心重合。,绵殿凰瑰锨嚣系源驻愧潜泥瘁霉偶胶卑耳箭甫勋毕厕纬椰许陀峡锻腾铸肺工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,26,结构布置,结构的竖向布置 应使其质量沿高度方向均匀分布; 避免结构刚度突变; 应尽可能降低建筑物的重
13、心,以利结构的整体稳定性。 合理地设置防震缝(P.85-86) 加强楼屋盖的整体性,残咱颤誉崖吠担人越廊靡畔款像嘿仇沼涝彤吊鬼酌窘翻液宿氰坝着狗钉投工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,27,框架结构体系,2.框架结构种类 按照施工方法不同分为: 整体式现浇框架。整体性好,抗震能力强。 装配式梁、柱等构为预制。施工速度快,整体性差。 装配整体式部分构件预制,其余部分现浇。工程中常见的是柱子现浇,梁、板预制,做整体浇筑层。,豪刨颧碎缎愤女胆蛇坐允喊朋评怎坛宠担呜烹区猫屏纂化切辩柬材蹭妹液工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2
14、020,28,框架结构布置,3. 框架结构布置 按照结构布置不同,框架结构可分为三种布置方案: 横向承重方案 纵向承重方案 纵横向承重方案,晓请矮鸡荡例植浅渝茶即独辆帜捻淮泊蛔未邪延匡嚼音向谚吉肿迅姐儿啪工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,29,横向承重框架,纵向承重框架,纵横向承重框架,猿早英拎贼臻芽转璃寝籽喳逛脱椰棒唉债阔卒怜讶反托狗憨紧矫机牟击须工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,30,框架结构布置,(1)为抵抗不同方向的地震作用,承重框架宜双向设置。 常见框架的柱网形式有方格式与内廊式两类,见图5-3。
15、,方格式柱网,内廊式柱网,婴伍狂死筹割宋悉侄痕姻努讨淹褥眯溅怒咙磁气靶恃薯锻弗食拯幂差按秃工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,31,框架结构布置,框架结构剖面图,多层多跨框架,复式框架(缺梁),俱密辙渠大缠婴麓裕辑鞘旬凑呻越韭风尔堡已拥贞怠程佛轧淤琐依呐办稠工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,32,框架结构布置,(2)楼电梯间不宜设在结构单元的两端及拐角处。因为单元角部扭转应力大,受力复杂,容易造成破坏。 (3)框架刚度沿高度不宜突变,以免造成薄弱层。 (4) 宜将框架梁设置在同一标高处,尽可能不采用复式框架,
16、避免出现错层和夹层,造成短柱破坏,你彤游夫鹅鼓魔艾虏千磕沦哺瘁奈抹惮蝗葫倾圣雪炯侩计灶涪连涵曹课洁工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,33,框架结构布置,(5)出屋面小房间不要做成砖混结构,可将框架柱延伸上去或做钢木轻型结构,以防鞭端效应造成结构破坏。 (6)梁与柱的轴线宜重合,不能重合时其最大偏心距不宜大于柱宽的1/4。 (7)框架结构中填充墙的要求 非承重墙体的材料应优先采用轻质墙体材料。,及蛊腺乙若靠泼龟揖粳凄椰税董御讲摊喜炳板排缚泉启蛹惜炊篡画疼龄蛇工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,34,框架结构布置
17、, 刚性非承重墙体的布置,在平面和竖向的布置宜均匀对称,避免形成薄弱层或短柱。 墙体与结构体系应有可靠的连接或拉结,应能适应不同方向的层间位移。 砌体填充墙宜与梁柱轴线位于同一平面内。,拼善钎婉驾前略淖腔棺豆餐卑遇黄活驼吻冒拣气瓮竖舵涩爱莽募弹厩俄砌工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,35,抗震缝布置,4. 抗震缝布置 对于体形复杂、平立面特别不规则的建筑结构,可按实际需要在适当部位设置防震缝。 防震缝应根据抗震设防烈度、结构材料种类、结构类型、结构单元的高度和高差情况,留有足够的宽度。 当设置伸缩缝和沉降缝时,其宽度应符合防震缝的要求。,界栗烯慈酌胺
18、秘些桩话井结蓖嚎恤随抉吊暮钟百订焙性胶俐牌懦梨揖嘘醛工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,36,抗震规范规定,防震缝最小宽度应符合下列要求: 1.框架结构房屋的防震缝宽度,当高度不超过15m时可采用70mm;超过15m时6度、7度、8度和9度相应每增加高度5m、4m、3m和2m,宜加宽20mm。 2.框架-剪力墙结构房屋,其防震缝宽度可采用框架结构房屋规定数值的70,但不宜小于70mm。 3.防震缝两侧结构体系不同时,防震缝宽度按不利体系考虑,并按低的房屋高度计算缝宽。,抗震缝布置,袒臆瞒其锋甸锥申输仔骡耕鉴藐垒潭专跨堪橙题须鸿拱揣瑟烯取出家陵荚工学第5
19、章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,37,框架结构单独基础连系梁的布置 框架结构单独基础有下列情况之一时,宜沿两个主轴方向设置基础连系梁: (1)一级框架和类场地的二级框架。 (2)各柱基承受的重力荷载代表值差别较大。,基础连系梁布置,宾萧音肯芍虚忧陶炭肆摆刘履讼颜左扛卫掷嫉水露吼催疯蝎锄湃悯镣隔失工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,38,基础连系梁布置,(3)基础埋置较深,或各基础埋置深度差别较大。 (4)地基主要受力层范围内存在软弱粘土层、液化土层和严重不均匀土层。 (5)桩基承台之间。,囚据擅敲巴蜀荡哨骸花腕阉塘
20、咬燥半们赡猛邦匪耻烩换喉复侵姐谗战难卤工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,39,5.2.3 结构抗震等级,1. 钢筋混凝土结构的地震反应特点 (1)地震作用越大房屋的抗震要求越高。 不同的设防烈度和场地上,同样结构所具有的实际抗震能力会有较大的差别。因此,对于不同设防烈度和场地的结构抗震要求应加以区别。,买惧聘惦资曰洗盯沧歇伸拂铲秸配歼左渡皆蹋是腑圣震西锅堂胚噬售宰汉工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,40,结构抗震等级,(2)结构的抗震能力主要取决于抗侧力构件的性能,主、次要抗侧力构件的抗震要求应有所区别。
21、例如:框架结构中的框架抗震要求应高于框架-抗震墙中的框架。框支墙结构的框架抗震要求更高。框架-剪力墙结构中的剪力墙抗震要求应高于剪力墙结构中剪力墙。 (3)房屋越高,地震反应越大,其抗震要求应越高。,捣获卞搜谊恋铅海巴羡门舟肯熙营畅儿浊通肖广缠湛迟奋人宪翔秽略株设工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,41,结构抗震等级,2. 钢筋混凝土结构的抗震等级 抗震规范根据设防烈度、结构类型和房屋高度等主要因素,将结构划分成4个抗震等级,见表5-3。,死草愁圾淑块迹甩蜡谈棉谎抖锭裙蔡辰嘿菏怕踞悉骸粮着淀才唬痹民蚀记工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震
22、设计1,表5-3 丙类多层及高层现浇钢筋混凝土结构的抗震等级,琐刷惟宣擅与夜函霄吵垂泪岸柒粥水灸玖既闽劝封梦蛾焕茶惮蝗摹霸弄苞工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,43,关于确定结构抗震等级的说明,1. 表5-3中的抗震等级是按丙类建筑划分的。对于甲、乙、丁类建筑应先确定抗震构造措施所要求的设防烈度,再按表5-3确定抗震等级。 2. 部分框支抗震墙结构中,抗震墙加强部位以上的一般部位,应允许按抗震墙结构确定其抗震等级。 3. 建筑为类场地时,除6度外可按降低一度对应的抗震等级采取构造措施,但相应的计算要求不降低。 4. 接近或等于高度分界时,应结合房屋不
23、规则程度及场地、地基条件确定抗震等级。 5. 框架-抗震墙结构中,当取基本振型计算地震作用时,如抗震墙底部承受的地震倾覆力矩不大于结构总地震倾覆力矩的50%,则框架部分的抗震等级应按框架结构确定。,随老遇衙帘曲层酚查儡萨案厨呀励肯抖扮侧优免禁目眷型描堂界捅葵惨中工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,44,关于确定结构抗震等级的说明续,6. 裙房与主楼相连,除应按裙房本身确定外,不应低于主楼的抗震等级。主楼结构在裙房屋面及上下各一层应适当加强抗震构造措施。裙房与主楼分离时,应按裙房本身结构确定抗震等级。 7. 当地下室顶板作为上部结构嵌固部位时,地下一层的
24、抗震等级应与上部结构相同。地下二层以下(包括地下二层)的抗震等级可以降低,可按三级或更低等级。地下室中无上部结构的部分,可根据具体情况采用三级或更低等级。9度时应专门研究。,溪橡怂屡印钓铅涕扦您鳞想庸棒圾见惋渡判陈砖逾故哆论浚薄脖件质磷代工学第5章框架结构抗震设计1工学第5章框架结构抗震设计1,7/25/2020,45,5.3 框架结构内力与位移计算,5.3.1 框架结构的水平地震作用计算 5.3.2 水平地震作用下框架内力的计算 5.3.3 竖向荷载下框架内力的计算 5.3.4 内力组合 5.3.5 框架结构位移验算,吮惰蛹龚债樟酮剖绰吝偶真锡丛胚杖昨哎黄委拷臭蹭链烈建邓琅谷昨封呕工学第5章
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