一二级注册建筑师考试抗震课件整理Word下载.docx
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（１）各向同性的均质材料，强度易于保证，结构的可靠性大；
（２）轻质高强，使结构所受地震作用减小；
（３）良好的延性性能，使结构具有较大的变形能力，保证结构的抗震安全性；
若设计与制造不当，可能发生构件的失稳和材料的脆性破坏。
２.钢结构的破坏形式
（１）框架节点区的梁柱焊接连接破坏；
（２）竖向支撑的整体失稳和局部失稳；
（３）柱脚焊缝破坏及锚栓失效；
（４）钢柱脆断；
（５）支撑及其连接的破坏；
（６）梁柱节点的破坏。
１.高层钢结构的体系
高层钢结构的结构体系主要有框架体系、框架一支撑（剪力墙板）体系、筒体体系（框筒、筒中筒、桁架筒、束筒等）或巨型框架体系。
（１）框架体系
框架体系是沿房屋纵横方向由多榀平面框架构成的结构。
这类结构的抗侧力能力主要决定于梁柱构件和节点的强度与延性，故节点常采用刚性连接节点。
（2）框架－支撑体系
框架－支撑体系是在框架体系中沿结构的纵、横两个方向均匀布置一定数量的支撑所形成的结构体系。
支撑体系的布置由建筑要求及结构功能来确定。
①支撑类型
支撑类型的选择与是否抗震有关，也与建筑的层高、柱距以及建筑使用要求有关，
Ａ.中心支撑
中心支撑是指斜杆、横梁及柱汇交于一点的支撑体系，或两根斜杆与横杆汇交于一点，也可与柱子汇交于一点，但汇交时均无偏心距。
如右图：
中心支撑的类型（支撑框架）
（a）X形支撑；
（b）单斜支撑；
（c）人字形支撑；
（d）K形支撑；
（e）V形支撑
Ｂ.偏心支撑
偏心支撑是指支撑斜杆的两端，至少有一端与梁相交（不在柱节点处），另一端可在梁与柱交点处连接，或偏离另一根支撑斜杆一段长度与梁连接，并在支撑斜杆杆端与柱子之间构成一耗能梁段，或在两根支撑与杆之间构成一耗能梁段的支撑。
（a）门架式1；
（b）门架式2；
（c）单斜杆式；
（d）人字形式；
（e）V字形式
（3）框架－剪力墙板体系
框架－剪力墙板体系是以钢框架为主体，并配置一定数量的剪力墙板。
剪力墙板主要类型：
①钢板剪力墙板
②内藏钢板支撑剪力墙墙板
③带竖缝钢筋混凝土剪力墙板
２.高层钢结构的布置原则
（1）高层钢结构适用的最大高度
房屋高度指室外地面到主要屋面板板顶的高度（不包括局部突出屋顶部分）;
根据结构类型、烈度不同，则最大高度亦不同。
结构类型
烈度
６、7度
8度
9度
框架
110
90
50
钢框架－支撑（抗震墙板）
220
200
140
筒体（框筒、筒中筒、桁架筒、束筒）和巨型框架
300
260
180
（2）高层钢结构的高宽比限值
结构的高宽比对结构的整体稳定性和人在建筑中的舒适感等有重要影响，钢结构民用房屋适用的最大高宽比见下表。
钢结构房屋的最大高宽比
抗震设防烈度
6、7度
最大高宽比
6.5
6
5.5
（3）高层钢结构的布置要求
高层钢结构的布置除应符合建筑概念设计的有关要求外，尚应符合下列规定：
①支撑框架在两个方向的布置均宜基本对称，支撑框架之间楼盖的长宽比不宜大于3;
②钢结构房屋设置地下室时，框架－支撑（抗震墙板）结构中竖向连续布置的支撑（抗震墙板）应延伸至基础，框架柱应至少延伸至地下一层；
③8、9度时，宜采用偏心支撑、带竖缝钢筋混凝土抗震墙板、内藏钢板支撑或其他消能支撑；
④超过12层的钢结构采用偏心支撑框架时，顶层可采用中心支撑；
⑤超过12层的钢框架－筒体结构，在必要时可设置由筒体外伸臂或外伸臂和周边析架组成的加强层；
⑥楼盖宜采用压型钢板现浇钢筋混凝土组合楼板或非组合楼板。
（l）内力组合
在抗震设计中，一般高层钢结构可不考虑风荷载及竖向地震的作用，对于高度大于60m的高层钢结构须考虑风荷载的作用，在9度区尚须考虑竖向地震作用。
7.3.1多层钢结构房屋的结构体系与布置
1.多层钢结构房屋的结构体系
多层钢结构房屋一般多采用框架体系和框架－支撑体系。
２.厂房的布置
厂房的布置应符合下列要求：
①多层钢结构房屋抗震设计时，应尽量使厂房的体型规则、均匀、对称，刚度中心与质量中心尽量重合；
厂房的竖向布置要避免质量与刚度沿高度突变，使厂房结构沿竖向变形协调且受力均匀。
②平面形状复杂、各部分构架高度差异大或楼层荷载相差悬殊时，应设防震缝或采取其他措施。
③料斗等设备穿过楼层且支承在该楼层时，其运行装料后的设备总重心宜接近楼层的支点处。
同一设备穿过两个以上楼层时，应选择其中的一层作为支座；
必要时可另选一层加设水平支承点。
④设备自承重时，厂房楼层应与设备分开。
７.３.３ 多层钢结构厂房的抗震构造措施
１.框架柱、支撑的长细比与构件的板件宽厚比
２.厂房楼层的水平支撑
水平支撑的作用主要是传递水平地震作用和风荷载，控制柱的计算长度和保证结构构件安装时的稳定。
３.厂房纵向柱间支撑
厂房纵向柱间支撑能有效提高厂房的纵向抗震能力。
４.连接节点的要求
多层和高层钢筋混凝土结构体系包括：
框架结构、框架-抗震墙结构、抗震墙结构、筒体结构和框架-筒体结构等。
钢筋混凝土框架房屋层数一般在十层以下。
框架-抗震墙结构：
在框架房屋中增加抗震墙构成。
抗震墙主要承受水平荷载，框架主要承受竖向荷载。
二、框架梁、柱的震害
梁柱变形能力不足，构件过早发生破坏。
一般是梁轻柱重，柱顶重于柱底，尤其是角柱和边柱更易发生破坏。
主要原因：
节点处弯矩、剪力、轴力都较大，受力复杂，箍筋配置不足，锚固不好等。
短柱
当柱高小于4倍柱截面高度（H/b<
4）时形成短柱。
短柱刚度大，易产生剪切破坏。
角柱
由于双向受弯、受剪,加上扭转作用，震害比内柱重。
节点破坏的主要原因是节点的受剪承载力不足，约束箍筋太少，梁筋锚固长度不够以及施工质量差所引起。
6、框架梁
震害多发生于梁端。
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裂缝。
破坏的主要原因是梁端屈服后产生的剪力较大，超过了梁的受剪承载力，梁内箍筋配置较稀，以及反复荷载作用下混凝土抗剪强度降低等。
填充墙破坏的主要原因是：
墙体受剪承载力低，变形能力小，墙体与框架缺乏有效的拉结，在往复变形时墙体易发生剪切破坏和散落。
钢筋混凝土框架的抗震设计
1、梁与柱的弯曲延性
实验表明变形能力随轴压比增大而急剧降低。
轴压比：
柱组合的轴压力设计值与柱的全截面面积和混凝土抗压强度设计值乘积之比，即
N为组合轴压力设计值；
b、h为截面的短长边；
fc为混凝土抗压强度设计值。
它是控制偏心受拉边钢筋先到抗拉强度，还是受压区混凝土先达到其极限压应变的主要指标。
配筋率对延性影响也很大。
配筋率增大则弯曲延性差。
适当提高混凝土强度等级，可使配筋率减少弯曲延性改善。
截面中配置受压钢筋可以改善构件的弯曲延性。
2、受剪构件的剪跨比及破坏特征
构件在弯矩和剪力共同作用下,受剪破坏与剪跨比有关.
剪跨比：
h0为截面有效高度。
当或构件为超配箍时,发生斜压型破坏
当且构件为低配箍时,发生斜拉型破坏；
当且配筋箍适量时,发生剪压破坏；
在水平地震作用下，梁柱的剪跨比可以直接通过梁的跨高比和柱的高厚比表示。
对于梁
对于柱
强柱弱梁，强剪弱弯，更强的节点
为了使塑性铰首先在梁中出现，同一节点柱的抗弯能力要大于梁的抗弯能力。
抗震规范规定：
一、二、三级框架的梁柱节点处，除顶层和柱轴压比小于0.15者外，柱端组合弯矩设计值应符合下列公式要求
9度和一级框架结构尚应符合
为了不使框架底层柱过早出现塑性铰，规范规定：
一、二、三级框架底层柱底截面组合的弯矩设计值应分别乘以增大系数1.5、1.25、1.15。
三、梁、柱延性破坏之前不发生其它脆性破坏的抗震设计
1.梁、柱的抗剪强度要高于它的抗弯强度（强剪弱弯）
为了避免梁在弯曲破坏前发生剪切破坏，应按‘强剪弱弯’的原则调整框架梁端部截面组合的剪力设计值：
一、二、三级框架梁
2.梁、柱截面的剪压比不宜过大
剪压比：
截面内平均剪应力与混凝土抗压强度设计值之比，即
剪压比过大,混凝土会过早发生斜压破坏,箍筋不能充分发挥作用,它对构件的变形能力也有显著影响。
因此应控制。
跨高比大于2.5时：
跨高比等于或小于2.5时：
柱轴压比不应超过下表，但Ⅳ类场地上的较高高层建筑柱轴压比限值应适当减小。
5、纵向钢筋的配筋率应该合适
为了提高梁的正截面塑性铰转动延性，梁的纵向配筋率不宜过高。
为此，框架梁的纵向配筋应符合下列要求：
（a）梁端纵向受拉钢筋的配筋率不应大于2.5%；
梁端截面最大配筋率应使梁端截面的受压区相对高度（即截面受压区高度与有效高度比）应满足：
一级不应大于0.25,二、三级不应大于0.35;
（b）梁端或任何可能屈服截面处，下部与上部配筋量的比值，一级不应小于0.5,二三级不应小于0.3。
（c）沿梁全长顶面和底面的配筋，一二级不应少于且分别不应少于梁两端顶面和底面纵向配筋中较大截面面积的1/4，三四级不应少于。
柱的纵向配筋应符合下列要求：
（a）宜对称布置；
（b）截面尺寸大于400mm的柱，纵向钢筋间距不宜大于200mm;
（c）纵向钢筋的最小配筋率应按下表采用。
（d）柱的总配筋率不应大于5%。
（e）一级且剪跨比大于2的柱，每侧纵向钢筋配筋率不宜大于1.2%。
7、箍筋在一定范围内应加密
加密箍筋可以约束混凝土，改善混凝土的变形性能，提高构件的延性、防止混凝土过早地压溃及防止纵向钢筋的压曲失稳。
四、框架的节点设计
框架节点破坏的主要形式是节点核心区剪切破坏和钢筋锚固破坏。
节点主要受剪力和压力的组合作用，节点核心区未开裂前，箍筋应力很小，基本上是混凝土承受剪力。
约当剪力达到核心区极限抗剪能力60～70%时，混凝土突然发生对角贯通裂缝，节点刚度明显降低，箍筋应力也突然增大，个别甚至屈服，此后斜裂缝增多赠宽，箍筋陆续达到屈服。
直交梁对节点核心区有明显约束作用。
满足一定条件的四边有梁的节点，核心区混凝土抗剪强度可提高50
～100%。
节点区的破坏与交于节点的梁、柱破坏顺序有关，弱柱强梁型的节点区破坏严重。
根据强节点的设计要求，框架节点的设计准则是
（1）节点的承载力不应低于其连接构件（梁、柱）的承载力；
（3）罕遇地震时，节点承载力的降低不得危及竖向荷载的传递；
（4）节点配筋不应使施工过分困难。
三、四级框架节点核心区可不进行抗震验算，但应符合构造措施的要求。
注：
1.房屋高度指室外地面到主要屋面板板顶的高度（不包括局部突出屋顶部分）；
2.超过表内高度的房屋，应进行专门研究和论证，采取有效的加强措施；
3.平面和竖向均不规则的结构或建造在Ⅳ场地的构，使用的最大高度应适当降低（一般降低20%左右）。
2、结构的抗震能力主要取决于主要抗侧力构件的性能
1.建筑场地为Ⅰ类时，除6度外可按表内降低一度所对应的
抗震等级采取抗震构造措施，但相应的计算要求不应降低；
2.接近或等于高度分界时，应允许结合房屋不规则程度及场
地、地基条件确定抗震等级。
1、甲、乙、丁类建筑应按抗震设防标准中的抗震措施所要求的设防烈度按上表确定抗震等级。
2、当框架-抗震墙结构有足够的抗震墙时,其框架部分是次要抗侧力构件,可按框架-抗震墙结构中的框架确定抗震等级。
否则按框架结构确定等级。
区分标准是看框架部分承受的地震倾覆力矩是否大于结构总地震倾覆力矩的50%。
裙房顶部上下各一层应提高抗震措施
4、多层与高层建筑的地下室
一层以下根据具体情况按三级或按更低等级。
9度时应专门研究。
2、框架-抗震墙结构
抗震墙的各墙段（包括小开洞墙和联肢墙肢）的高宽比不宜小于2，使其成弯剪破坏。
连梁宜在梁端塑性屈服，且有足够的变形能力，在墙段充分发挥抗震作用前不失效。
延性破坏和脆性破坏两者的变形性能差别很大，与其相关的因素有：
抗剪和抗弯承载力之比、剪跨比、剪压比、轴压比、主筋率、配筋率、箍筋形式、混凝土和钢筋材料、钢筋连接和锚固方式等。
多层砌体房屋是我国当前建筑业中使用最广泛的一种建筑形式。
在民用建筑中约占90%以上，在整个建筑业中约占80%。
构造柱最小截面可采用240×
180mm，纵向钢筋宜采用，
箍筋间距不宜大于250mm，且在柱上下端适当加密；
7度时超过六层、8度时超过五层和九度时，构造柱纵向钢筋宜采用，箍筋间距不应大于200mm；
房屋四角的构造柱可适当加大截面及配筋。
构造柱与墙体连接处应砌成马牙槎，并应沿墙高每隔500mm设
拉结钢筋，每边深入墙内不宜小于1m。
2）外墙的构造柱间距应每开间设置一柱；
当开间大于3.9m时，应令设加强措施。
内纵墙的构造柱间距不宜大于4.2m。
1）横墙内构造柱间距不宜大于层高的二倍，下部1/3的楼层的构造柱间距适当减小；
1、钢筋混凝土圈梁的主要功能
增加纵横墙体的连接，加强整个房屋的整体性；
圈梁可箍住楼盖，增强其整体刚度；
减小墙体的自由长度，增强墙体的稳定性；
可提高房屋的抗剪强度，约束墙体裂缝的开展；
抵抗地基不均匀沉降，减小构造柱计算长度。
2、钢筋混凝土圈梁的设置部位及构造要求
（1）装配式钢筋混凝土楼盖、屋盖或木楼盖、屋盖的砖房，横墙承重时应按下表的要求设值圈梁，纵墙承重时每层均应设置圈梁，且抗震墙上的圈梁间距应比表内要求适当加密。
（2）现浇或装配整体式钢筋混凝土楼盖、屋盖与墙体可靠连接的房屋可不另设圈梁，但楼板沿墙体周边应加强配筋，并应与相应的构造柱钢筋可靠连接。
（3）圈梁应闭合，遇有洞口应上下搭接，圈梁宜与预制板设在同一标高处或紧靠板底。
（4）圈梁在前表要求的间距内无横墙时，应利用梁或板缝中配筋替代圈梁。
圈梁的截面高度一般不应小于180mm，配筋应符合右表要求，但在软弱粘性土、液化土、新近填土或严重不均匀土层上的砌体房屋的基础圈梁，截面高度不应小于180mm，配筋不应少于。
（三）楼盖、屋盖构件具有足够的搭接长度和可靠的连接
1.现浇钢筋混凝土楼板或屋面板伸进纵、横墙内的长度，均不宜小于120mm。
2.装配式钢筋混凝土楼板或屋面板，当圈梁未设在板的同一标高时，板端伸进外墙的长度不应小于120mm，伸进内墙的长度不应小于100mm，在梁上不应小于80mm。
3.当板的跨度大于4m并与外墙平行时，靠外墙的预制板侧边与墙或圈梁拉接。
4.房屋端部大房间的楼盖，8度时房屋的屋盖和9度时房屋的楼盖、屋盖，圈梁设在板底时，钢筋混凝土预制板应相互拉结，并应与梁、墙或圈梁拉结。
5.楼、屋盖的钢筋混凝土梁或屋架，应与墙、柱（包括构造柱）或圈梁可靠连接，梁与砖柱的连接不应削弱柱截面，各层独立砖柱顶部应在两个方向均有可靠连接。
6.坡屋顶房屋的屋架应与顶层圈梁可靠连接，檩条或屋面板应与墙及屋架可靠连接，房屋出入口的檐口瓦应与屋面构件锚固；
8度和9度时，顶层内纵墙顶宜增砌支撑端山墙的踏步式墙垛。
7.门窗洞口不应采用无筋砖过梁，过梁支撑长度，6～8度时不应小于240mm；
9度时不应小于360mm。
8.预制阳台应与圈梁和楼板的现浇板带可靠连接。
1.房屋的最大开间尺寸不宜大于6.6m。
（四）横墙较少砖房的有关规定与加强措施
2.同一个结构单元内横墙错位数量不宜超过横墙总数的1/3，且连续错位不宜多于两道；
错位的墙体交接处均应增设构造柱，且楼、屋面板应采用现浇钢筋混凝土板。
3.横墙和内纵墙上洞口的宽度不宜大于1.5m；
外纵墙上洞口的宽度不宜大于2.1m或开间尺寸的一半；
内外墙上洞口位置不应影响外纵墙和横墙的整体连接。
4.所有纵横墙均应在楼、屋盖标高处设置加强的现浇钢筋混凝土圈梁，圈梁的截面高度不小于150mm，上下纵筋各不应少于，箍筋不小于，间距不大于300mm。
5.所有纵横墙交界处及横墙的中部，均应设置加强柱；
该加强柱在横墙内的柱距不宜大于层高，在纵墙内的柱距不宜大于4.2m，最小截面尺寸不宜小于240mm×
240mm，配筋宜符合下表的要求。
6.同一结构单元的楼、屋面板应设在同一标高处。
7.房屋的底层和顶层，在窗台标高处宜设置沿纵横墙通长的水平现浇钢筋混凝土带，其截面高度不小于60mm，宽度不小于240mm，纵向钢筋不少于。
1.7度时长度大于7.2m的大房间及8度和9度时，外墙转角及内外墙交接处，应沿墙高每隔500mm配置拉结钢筋，并每边深入墙内不宜小于1m。
2.后砌的非承重砌体隔墙应沿墙高每隔500mm配置拉结钢筋与承重墙或柱拉结，并每边深入墙内不宜小于500mm；
8度和9度时长度大于5m的后砌非承重砌体隔墙的墙顶，尚应与楼板或梁拉结。
（六）加强楼梯间的整体性
1.8度和9度时，顶层楼梯间横墙和外墙应沿墙高每隔500mm设通长钢筋；
9度时其它各层楼梯间可在休息板平台或楼层半高处设置60mm厚的钢筋混凝土带或配筋砂浆带，砂浆强度等级不应低于M7.5，钢筋不宜少于。
2.8度和9度时，楼梯间及门厅内墙阳角处的大梁支承长度不应小于500mm，并应与圈梁连接。
3.装配式楼梯段应与平台板的梁可靠连接，不应采用墙中悬挑式踏步或踏步竖肋插入墙体的楼梯，不应采用无筋砖砌栏板。
4.突出屋顶的楼、电梯间，构造柱应伸到顶部，并与顶部圈梁连接，内外墙交接处应沿墙高每隔500mm设拉结钢筋，且每边伸入墙内不应小于1m。
（七）采用同一类型的基础
同一结构单元的基础（或桩承台），宜采用同一类型的基础，底面宜埋在同一标高上，否则应增设基础圈梁并应按1：
2的台阶逐步放坡。
二、多层砌块房屋的抗震构造措施
（一）设置钢筋混凝土芯柱
混凝土小砌块房屋应按下表要求设置钢筋混凝土芯柱；
对医院、教学楼等横墙较少的房屋，应根据房屋增加一层后的层数按下表要求设置芯柱。
2.芯柱截面尺寸、混凝土强度等级和配筋
（1）混凝土小砌块房屋芯柱截面尺寸不宜小于120mm×
120mm。
（2）芯柱混凝土强度等级，不应低于C20。
（3）芯柱竖向钢筋应贯通墙身且与圈梁连接，插筋不应小于,
7度时超过五层、8度时超过四层和9度时，插筋不应小于。
（4）芯柱应伸入室外地面下500mm,或与埋深小于500mm的基础圈梁相连.
（5）为提高墙体抗震受剪承载力而设置的芯柱，宜在墙体内均匀布置，
最大净距不宜大于2m。
§
结构抗震验算
一、结构抗震计算原则
各类建筑结构的抗震计算应遵循下列原则：
1、一般情况下，可在建筑结构的两个主轴方向分别考虑水平地震作用并进行抗震验算，各方向的水平地震作用应由该方向抗侧力构件承担。
2、有斜交抗侧力构件的结构，当相交角度大于15度时，应分别考虑各抗侧力构件方向的水平地震作用。
3、质量和刚度分布明显不对称的结构，应考虑双向水平地震作用下的扭转影响其他情况宜采用调整地震作用效应的方法考虑扭转影响。
4、8度和9度时的大跨度结构、长悬臂结构，9度时的高层建筑，应考虑竖向地震作用。
二、结构抗震计算方法的确定
1、高度不超过40m，以剪切变形为主且质量和刚度沿高度
分布比较均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构，
宜采用底部剪力法等简化方法。
2、除上述以外的建筑结构，宜采用振型分解反应谱法。
3、特别不规则的建筑、甲类建筑和下表所列高度范围的
高层建筑，应采用时程分析法进行多遇地震下的补充
计算，可取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分
解反应谱法计算结果的较大值。
三、结构抗震验算内容
第一阶段：
对绝大多数结构进行多遇地震作用下的结构和构件承载力验算,以及多遇地震作用下的弹性变形验算。
第二阶段：
对一些结构进行罕遇地震作用下的弹塑性变形验算。
1.多遇地震下结构允许弹性变形验算
除砌体结构、厂房外的框架结构、填充墙框架结构、框架-剪力墙结构等需验算允许弹性变形。
楼层内最大弹性层间位移应符合下式
h---计算楼层层高
---
2.多遇地震下结构强度验算
下列情况可不进行结构强度验算：
（1）6度时的建筑（Ⅳ类场地上较高的高层建筑与高耸结构除外）
（2）7度时Ⅰ、Ⅱ类场地、柱高不超过10m且
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