10.4 多层框架结构的抗震设计（课件）-《建筑结构》同步教学（上海交通大学出版社）

模块10 建筑结构抗震设计 地震基础知识 10.1 抗震设防与概念设计 10.2 建筑场地和地基基础的抗震设计 10.3 多层框架结构的抗震设计 10.4 多层砌体结构的抗震设计 10.5 知识目标 （1）了解地震的类型、成因及其他相关的基础知识。 （2）熟悉建筑抗震设防的分类、标准及原则。 （3）熟悉建筑抗震概念设计的内容。 （4）掌握建筑场地、地基与基础抗震设计及构造措施。 （5）掌握多层框架结构的抗震设计及构造措施。 （6）掌握多层砌体结构的抗震设计和构造措施。 模块10 建筑结构抗震设计 在强地震作用下，建筑物的破坏机理和过程是十分复杂的，迄今为止还不能完全用理论与计算分析加以解释。因此，要正确地进行多层和高层建筑的抗震设计，就必须总结各类建筑在历次大地震中的震害特点，从中吸取经验教训。 10.4 多层框架结构的抗震设计 10.4.1 多层框架结构房屋的震害与分析 10.4 多层框架结构的抗震设计 结构布置不当引起的震害 1. （1）平面刚度分布不均匀、不对称产生的震害。建筑平面复杂、结构刚度不对称，地震时容易引起扭转和局部应力集中，尤其在凹角处。若未采取相应的加强措施，则会造成严重的震害。 （2）竖向刚度突变产生的震害。结构刚度沿竖向分布有局部削弱或突然变化时，可能使结构在刚度突然变小的楼层产生过大的变形甚至倒塌。若未对可能出现的薄弱部位采取相应的提高抗震能力的措施，则可能造成严重的震害。如果为上柔下刚的结构，则下部震害会加重。 10.4 多层框架结构的抗震设计 （3）防震缝处理不当造成的震害。防震缝两侧的结构单元由于各自动力特性的不同，在地震时可能产生相向的位移，如果防震缝的宽度不够，则结构单元之间会发生碰撞而引发震害。 10.4 多层框架结构的抗震设计 场地影响产生的震害 2. （1）地基失效引起上部结构破坏。尽管地基失效造成的上部结构破坏在结构物破坏中所占的比例很小，但这类破坏的修复和加固是很困难的，有时甚至是不可能的。因此，必须重视对地基基础的抗震设计。 10.4 多层框架结构的抗震设计 （2）地震地面运动的卓越周期长，会加重长周期高层建筑的震害。地面运动在土中传播时，短周期分量衰减较快，而长周期分量衰减较慢，能传递到较远的地方。因此，在离震中较远的软土地基上，地震地面运动的卓越周期长，对自振周期较长的高层建筑，尤其是框架结构，容易产生共振，加重震害。 10.4 多层框架结构的抗震设计 框架的震害 3. 框架在地震中常因强度和延性不足而发生破坏。一般情况下，柱的震害重于梁；角柱的震害重于内柱；短柱的震害重于一般柱；柱上端的震害重于下端。柱子不但同时承受竖向的轴力和两个主轴方向的弯矩与剪力的作用，受力复杂，而且柱子的作用在整个建筑中又最重要，因此，柱子一旦被破坏，建筑就有倒塌的危险。钢筋混凝土框架抗震设计中提倡的“强柱弱梁”就是从大量的震害中得到的经验。 10.4 多层框架结构的抗震设计 （1）框架柱的震害。框架柱的震害主要表现在以下几方面： ①柱端弯剪破坏。上、下柱端出现水平裂缝和斜裂缝，有时也有交叉斜裂缝，混凝土局部被压碎，梁端形成塑性铰。严重者，混凝土剥落，箍筋外鼓崩断，柱筋弯曲。 ②柱身剪切破坏。多出现交叉斜裂缝或S形裂缝，箍筋屈服崩断。 10.4 多层框架结构的抗震设计 ③角柱破坏。由于房屋不可避免地要发生扭转，因而角柱所受剪力最大，同时角柱又受到双向弯矩的作用，而其约束又较其他柱小，故角柱的震害较内柱重。发生角柱破坏时，上、下柱身错动，钢筋由柱内拔出。 ④短柱破坏。当有错层、夹层或有半高的填充墙，或不适当地设置某些连系梁时，容易形成H/b＜4(H为柱高，b为柱截面的短边边长)的短柱。一方面短柱能吸收较大的地震剪力，另一方面短柱常发生剪切破坏，形成交叉裂缝乃至脆断。 10.4 多层框架结构的抗震设计 （2）框架梁的震害。框架梁的震害多发生在梁端。在地震作用下，梁端纵向钢筋屈服，出现上下贯通的垂直裂缝和交叉斜裂缝。在梁负弯矩钢筋切断处，抗弯能力较弱，容易产生裂缝，从而造成梁的剪切破坏。 由于设计时未考虑水平地震的往复作用在梁端产生的附加正负弯矩，造成梁的抗弯强度不足而产生正截面破坏。另外，梁主筋在节点内锚固不足，在反复荷载作用下被拔出的震害现象也比较多。 梁的破坏后果常常不如柱的破坏严重，即使梁发生破坏也只会造成局部损失，一般不会引起整幢房屋的倒塌。但梁的剪切破坏和锚固破坏都是脆性破坏，应特别注意防范。 10.4 多层框架结构的抗震设计 （3）框架梁、柱节点的震害。在强震作用下，框架梁、柱节点核心区破坏的震害实例较多，其主要表现为： ①节点核心抗剪强度不足引起的破坏。破坏时，核心区产生斜向对角的通长裂缝，节点区内的箍筋屈服、外鼓甚至崩断。 ②当节点区的剪压比较大时，箍筋可能尚