工程结构抗震设计(ppt 43页).ppt
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1、工程结构抗震设计,多层混合结构房屋抗震设计 第一节 震害分析 砖房震害情况如下 1房屋倒塌 整体倒塌,上部倒塌,局部倒塌 2墙体裂缝、破坏 斜裂缝:底层较上部重,山墙、窗间墙易产生 交叉裂缝:地震反复作用下由斜裂缝发展而成 水平裂缝:外纵墙窗口的上下截面处 竖向裂缝:纵横墙交接处,连接不好,3墙角破坏 约束差,扭转效应,纵横墙裂缝相遇 4纵横墙连接破坏 咬槎、连接差 5楼梯间破坏 楼梯间墙体空间刚度差 6楼盖与屋盖的破坏 墙体倒塌,支撑长度过小 7附属构件的破坏 与主体建筑连接差,第二节 建筑布置与结构选型 1建筑布置和结构体系 (1)建筑物平面布置 宜规整、对称 (2)建筑物体型和立面 体型
2、宜规则、对称,各部分重量和刚度均匀 立面宜避免高低错落、局部突出等 (3)建筑物的结构体系 1)优先采用横墙承重方案,其次采用纵横墙混合承重方案,纵墙承重方案不利抗震,2)大房间的布置宜上下连续,不宜使抗震墙间断 3)楼梯间不宜布置在房屋尽端或转角处,否则要采取特殊措施 4)烟道、风道、垃圾道等,不应削弱墙体,否则要采取相应的加强措施 5)不做高门脸、长悬臂雨蓬,不采用无锚固措施的预制挑檐 2房屋总高度和层数的限值 房屋层数越多,高度越高,震害和破坏率越大 3房屋高宽比的限值 房屋的高宽比愈大,地震倾覆作用愈大,4抗震横墙的间距限值 房屋空间刚度对抗震性能影响很大 5房屋局部尺寸的限值 地震作
3、用下房屋的薄弱部位如窗间墙、尽端墙段等可能首先遭到破坏,第三节 多层混合结构房屋抗震计算 1计算简图 1)将水平地震作用在结的两个主轴方向分别验算 2)地震作用下结构的变形为剪切型 3)各抗侧力构件在同一楼层标高处侧移相同 2地震作用的计算 可采用底部剪力法。 3楼层地震剪力在墙体间的分配 当抗震横墙间距不超过限值要求时,认为 横向地震作用全部由横墙承担 纵向地震作用全部由纵墙承担,各道墙间地震剪力的分配 1)刚性楼盖房屋:横墙承受的地震剪力按各横墙的侧移刚度比例分配 2)柔性楼盖房屋:横墙承受的地震剪力按各横墙从属面积上的重力荷载比例分配 3)中等刚性楼盖房屋:各横墙承受的地震剪力取上述两种
4、方法的平均值 4)纵向地震剪力可按各纵墙的侧移刚度比例分配 4同一道墙上各墙段间地震剪力分配 地震剪力按各墙段的侧移刚度比例分配,5墙体抗震承载力验算 (1)各类砌体的抗震抗剪强度设计值 fvE fvE =N fv 式中,fv非抗震设计的砌体抗剪强度设计值 N砌体强度的正应力影响系数 (2)墙体截面的抗剪强度验算 选择不利墙段 1)承担水平地震作用较大的墙段 2)竖向压应力较小的墙段 3)墙体截面被削弱较多的墙段,对粘土砖、粉煤灰中砌块、混凝土中砌块墙体,式中 V 墙体剪力设计值 A 墙体横截面面积 RE 承载力抗震调整系数,第四节 砌体结构抗震构造措施 1设置钢筋混凝土构造柱 2设置钢筋混凝
5、土圈梁 3楼、屋盖与墙体的连接要求 4墙体间的连接 5楼梯间的抗震构造 6采用同一类型基础 7砌块房屋的抗震构造措施,多高层钢筋混凝土结构抗震设计 第一节 框架结构震害分析 未经抗震设计的框架震害情况如下 1柱 (1)柱顶震害重于柱底 (2)角柱震害重于内柱 (3)短柱震害重于一般柱 2梁:两端节点附近产生周圈裂缝,出现塑性铰 3梁柱节点 4填充墙 5伸缩缝处,第二节 抗震设计的一般规定 1不同类型结构体系的适用高度及高宽比要求 (1)适用高度要求 (2)高宽比要求 2抗震等级划分 (1)先对各类建筑的设防烈度进行调整; (2)根据调整后的设防烈度、结构类型、结构高度确定抗震等级。 例题:a.
6、 某框架结构,乙类,8度设防,40m,试分别确定地震作用计算、抗震措施的抗震等级。 b. 试确定上题改为框-剪、剪力墙结构时的抗震等级。,3结构布置 (1)柱网布置 柱网布置:要简单规整,刚度分布均匀,满足生产工艺、使用情况下力求经济合理 (2)结构平面布置 宜简单、规则、对称 (3)结构竖向布置 体型力求规则均匀,抗侧力构件宜上下连续贯通。 4抗震缝布置 当建筑平面突出部分较长,结构刚度及荷载相差悬殊或房屋有较大错层时,可设置。 抗震缝最小宽度应符合抗震规定要求。,5延性框架设计 设计原则:强柱弱梁,强剪弱弯,强节点强锚固 6其他问题 尽量减轻建筑自重并降低重心位置,减小地震作用; 避免出现
7、错层和夹层,以免造成短柱破坏; 刚度沿高度不宜突变,以免造成薄弱层; 楼电梯间不宜设在结构单元的两端及拐角处。,第三节 框架结构抗震计算 1竖向荷载作用下框架内力计算 分层法,弯矩分配法 2水平荷载作用下框架内力计算 反弯点法,D值法(即改进的反弯点法) 第四节 框架结构抗震构造措施 1框架梁 2框架柱 3梁柱节点区 4砌体填充墙,钢结构抗震设计 第一节 震害现象及其分析 一、结构倒塌 主要原因是出现薄弱层。 二、构件的破坏 1框架柱 翼缘的屈曲、拼接处的裂缝、节点焊缝处裂缝引起的柱翼缘层状撕裂、框架柱的脆性断裂, 2框架梁 翼缘屈曲、腹板屈曲和裂缝、截面扭转屈曲,3框架柱和梁的破坏原因 框架
8、梁或柱的局部屈曲是因为梁或柱在地震作用下反复受弯,以及构件的截面尺寸和局部构造如长细比、板件宽厚比设计不合理造成的;柱的水平断裂是因为地震动造成的倾覆拉力较大、动应变速率较高、材性变脆,4支撑 破坏形式主要是轴向受压失稳。 主要原因是支撑构件为结构提供了较大的侧向刚度,当地震强度较大时,承受的轴向力(反复拉压)增加,如果支撑的长度、局部加劲板构造与主体结构的连接构造等出现问题,就会出现破坏或失稳。,三、节点破坏 1. 节点破坏是地震中发生最多的一种破坏。 原因:由于节点传力集中、构造复杂,施工难度大,容易造成应力集中、强度不均衡现象,再加上可能出现的焊缝缺陷、构造缺陷,就更容易出现节点破坏。
9、2. 节点域的破坏形式比较复杂,主要有加劲板的屈曲和开裂、加劲板焊缝出现裂缝、腹板的屈曲和裂缝。,四、基础锚固破坏 钢构件与基础的连接锚固破坏主要有螺栓拉断、混凝土锚固失效、连接板断裂等。 主要是设计构造、材料质量、施工质量等方面出现问题所致。,第二节 钢结构的抗震概念设计 一、钢结构房屋的结构体系 常用的钢结构体系有 1. 框架结构 2. 框架-支撑结构 3. 框架-抗震墙板结构 4. 筒体结构 5. 巨型框架结构,二、钢结构房屋抗震设计的一般规定 1. 钢结构房屋的结构类型与最大适用高度 2. 钢结构房屋适用的最大高宽比 3. 结构平、立面布置以及防震缝的设置 4. 支撑、加强层的设置要求
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