建筑结构基础项目十课件.ppt

1、 建筑结构基础CONTENTS目 录地震基础知识多层砌体房屋的抗震设计 多层框架结构房屋的抗震设计10.110.210.3项目10 房屋抗震设计基本知识学习目标了解抗震设防的基本概念、抗震设防的目的和抗震设计的基本要求。了解建筑抗震设计的方法及基本要求。掌握多层砌体结构的抗震设计及构造措施。掌握多层框架结构的抗震设计及构造措施。项目10 房屋抗震设计基本知识PART10.1地震基础知识10.1 地震基础知识 如图10-1所示，地震发生的地方叫震源，震源正上方的地面位置叫震中；震中附近地面振动最厉害，也是破坏最严重的地区，称为震中区。地面某处到震中的水平距离称为震中距。把地面上破坏程度相近的点连

2、成的曲线称为等震线。震源至地面的垂直距离称为震源深度。图图1010-1 1 常用地震术语示意图常用地震术语示意图10.1.1 地震的类型及成因 1.地震的类型 地震按其成因可分为三种类型：火山地震、塌陷地震、构造地震。其中，构造地震是由于地下深处岩层错动、破裂所造成的地震。就三种地震类型而言，构造地震发生的次数最多（占地震发生总数的90%左右）、影响范围最广，是建筑抗震设防研究的对象，如无特别注明，以下所称地震均指构造地震。构造地震根据震源深度不同分为三种：浅源地震（震源深度不大于60 km）、中源地震（震源深度为60300 km）和深源地震（震源深度大于300 km）。10.1.1 地震的类

3、型及成因10.1.1 地震的类型及成因 2.地震的成因 地球内部在不停地运动着，在地球的运动过程中，始终存在巨大的能量，而组成地壳的岩层在这种巨大能量的作用下，也不停地连续变动，不断地发生褶皱、断裂和错动，如图10-2所示。图图1010-2 2 地壳构造的变动与地震的形成地壳构造的变动与地震的形成10.1.1 地震的类型及成因 这种地壳构造状态的变动，使岩层处于复杂的地应力作用之下。不断的地壳运动使地壳某些部位的地应力逐渐加强，当弹性应力的积聚超过岩石的强度极限时，岩层就会发生突然的断裂和猛烈的错动，从而引起振动。振动以波的形式传到地面，便形成构造地震。由于岩层的破裂往往不是沿一个平面发展的，

4、而是形成由一系列裂缝组成的破碎地带，并且沿整个破碎地带的岩层不可能同时达到平衡，因而，在一次强烈地震(即主震)之后，岩层的变形还会进行不断的零星调整，从而形成一系列余震。10.1.1 地震的类型及成因 3.地震波 地震时，岩层中积累的能量以波的形式从震源向外传播至地面，这就是地震波。其中，在地球内部传播的波称为体波，沿地球表面传播的波称为面波。体波有纵波和横波两种形式。纵波是由震源向四周传播的压缩波，又称P波，其质点振动的方向与波的前进方向一致，这种波周期短、振幅小、传播速度快，能引起地面上下颠簸（竖向振动）。横波是由震源向四周传播的剪切波，其质点振动的方向与波的前进方向垂直，其特点是周期长、

5、振幅大、传播速度较慢，能引起地面水平摇晃（水平振动）。10.1.1 地震的类型及成因 面波是体波经地层界面多次反射、折射形成的次生波。面波的特点是周期长、振幅比体波大，能引起地面建筑的水平振动。这种波的质点振动方向复杂，只在地表附近传播，衰减较体波慢，故能传播到很远的地方，其导致地面呈起伏状或蛇形扭曲状，对建筑物影响也比较大。总之，地震波的传播以纵波最快，横波次之，面波最慢。因此，地震时一般先出现由纵波引起的上下颠簸，而后出现横波和面波造成的左右摇晃和扭动。由于面波的能量比体波要大，所以造成建筑物和地表破坏的地震波以面波为主。10.1.2 地震震级与烈度 1.地震震级 衡量地震大小的等级称为震

6、级，它表示一次地震释放能量的多少，一次地震只有一个震级，地震的震级用符号M表示，通常称为里氏震级。一般来说小于2级的地震称为微震，人们感觉不到；24级的地震称为有感地震；5级以上的地震称为破坏性地震，会对建筑物造成不同程度的破坏；78级的地震称为强烈地震或大地震；超过8级的地震称为特大地震。例如，1976年7月28日3时42分唐山发生的大地震为里氏7.8级，2008年5月12日14时28分四川省汶川县发生的大地震为里氏8.0级。10.1.2 地震震级与烈度 1.地震烈度1 1）烈度的概念）烈度的概念 地震烈度是描述某一地区地面和建筑物遭受地震影响程度的指标。显然对于同一个地震来说，不同地方由于

7、距震中的距离和方位不同，因而同一震级的地震引起的各地区的地震烈度是不同的。一般来说，距震中越远，地震烈度就越低。10.1.2 地震震级与烈度2 2）基本烈度）基本烈度 地震基本烈度是指一个地区今后一定时期内（我国取50年），在一般场地条件下可能遭遇的最大地震烈度。各地区的基本烈度根据当地的地质、地形条件和历史地震情况等确定。国家地震局批准的中国地震动参数区划图（GB 183062015）中的地震烈度即为基本烈度。10.1.2 地震震级与烈度3 3）抗震设防烈度）抗震设防烈度 按国家规定权限批准作为一个地区地震设防依据的地震烈度称为抗震设防烈度。它是该地区进行抗震设计的依据。抗震设防烈度一般采用

8、该地区的地震基本烈度。10.1.2 地震震级与烈度 对抗震设防烈度为6度及以上地区的建筑物，必须进行抗震设计。对抗震设防烈度大于9度地区的建筑物，其抗震设计应按有关设计规定执行。10.1.3 建筑物的抗震设防 1.抗震设防的目的 抗震设防是指对建筑物进行抗震设计并采取抗震构造措施，以达到抗震的效果。我国抗震设防的范围是地震烈度为69度的地震区。抗震设防的目的是在一定的经济条件下最大限度地限制和减轻建筑物的地震破坏，保障人民生命财产的安全。建筑抗震设计规范（附条文说明）（GB 500112010）把“小震不坏、中震可修、大震不倒”作为抗震设防的基本准则。10.1.3 建筑物的抗震设防 （1）“小

9、震不坏”即指当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时，一般不受损坏或不需修理仍可继续使用。（2）“中震可修”即指遭受相当于本地区抗震设防烈度的设防地震影响时，建筑物可能损坏，经一般修理或不需修理仍可继续使用。（3）“大震不倒”即指当遭受到超过本地区抗震设防烈度预估的罕遇地震影响时，建筑物不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。10.1.3 建筑物的抗震设防 2.建筑物抗震设防分类 建筑工程抗震设防分类标准（GB 502232008）将建筑物抗震设防按其使用功能的重要程度不同，分为以下四类：（1）特殊设防类。特殊设防类简称甲类，有特殊要求的建筑，包括重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑。

10、（2）重点设防类。重点设防类简称乙类，地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的生命线相关建筑，包括医疗、广播、通信、交通、供水、供电、供气、消防、粮食等。10.1.3 建筑物的抗震设防 （3）标准设防类。标准设防类简称丙类，除甲、乙、丁类以外的一般建筑，如公共建筑、住宅、旅馆、厂房等。（4）适度设防类。适度设防类简称丁类，抗震次要建筑，如一般性仓库、人员较少的辅助性建筑。10.1.3 建筑物的抗震设防 3.抗震设防标准 抗震设防标准是衡量抗震设防要求高低的尺度，由抗震设防烈度或设计地震动参数及建筑抗震设防类别确定。（1）对于甲类建筑，设计的地震作用应高于本地区抗震设防烈度的要求，其值应按批准的地震

11、安全性评价结果确定。当抗震设防烈度为68度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求；当为9度时，应符合比9度抗震设防更高的要求。10.1.3 建筑物的抗震设防 （2）对于乙类建筑，设计的地震作用应符合本地区抗震设防烈度的要求。一般情况下，当抗震设防烈度为68度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求；当为9度时，应符合比9度抗震设防更高的要求；地基基础的抗震措施，应符合有关规定。对较小的乙类建筑，当其结构改用抗震性能较好的结构类型时，应允许仍按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震措施。（3）对于丙类建筑，设计的地震作用和抗震措施均应符合本地区抗震设防烈度的要求。10.1.3 建筑物的抗震设防

12、对于丁类建筑，一般情况下，设计的地震作用仍应符合本地区抗震设防烈度的要求；抗震措施应允许比本地抗震设防烈度的要求适当降低，但抗震设防烈度为6度时不应降低。（4）抗震设防烈度为6度时，除建筑抗震设计规范（GB 500112010）有具体规定外，对乙、丙、丁类的建筑可不进行地震作用计算。10.1.4 抗震设计的基本要求 一般说来，建筑抗震设计包括概念设计、计算设计和构造措施。由于地震及地震效应的不确定性和复杂性，以及计算模型与实际情况的差异，对建筑物造成破坏的程度很难预测，要进行精确的抗震设计是比较困难的。因此，人们在总结地震灾害经验中提出了概念设计，并认为它比计算设计更为重要。概念设计就是根据地

13、震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想，进行建筑和结构的总体布置并确定细部构造的过程。计算设计是对地震作用效应进行定量分析计算，为建筑抗震设计提供定量手段；构造措施则从保证结构整体性、加强局部薄弱环节等意义上保证抗震计算结果的有效性。PART10.2多层砌体房屋的抗震设计10.2.1 多层砌体房屋的震害特点 在强烈地震的作用下，多层砌体房屋的破坏部位主要是墙身和构件的连接处。下面简要说明多层砌体房屋最常见的震害及其造成的原因。10.2.1 多层砌体房屋的震害特点 1.墙体的破坏 在砌体房屋中，与水平地震作用方向平行的墙体是主要承担地震作用的构件。这类墙体往往因为拉应力强度不足而引起斜

14、裂缝破坏。由于水平地震的反复作用，两个方向的斜裂缝组成交叉型裂缝。这种裂缝在多层砌体房屋中的一般规律是下重上轻，这是因为多层房屋墙体下部地震剪力比较大。10.2.1 多层砌体房屋的震害特点 2.墙体转角处的破坏 由于墙角位于房屋尽端，房屋对它的约束作用会减弱，使该处的抗震能力相对降低，因此较易被破坏。此外，在地震过程中当房屋发生扭转时，墙角处的位移反应较房屋其他部位大，这也易造成墙角破坏。10.2.1 多层砌体房屋的震害特点 3.楼梯间墙体的破坏 楼梯间除顶层外，一般层墙体的计算高度较房屋其他部位的墙体小，其刚度较大，因而该处分配的地震剪力大，故容易造成震害；而顶层墙体的计算高度又较其他部位的

15、大，其稳定性差，所以也易发生破坏。10.2.1 多层砌体房屋的震害特点 4.内外墙连接处的破坏 内外墙连接处是房屋抗震的薄弱部位，特别是内外墙以直槎或马牙槎连接分别砌筑时，地震时易被拉开，造成墙体外闪与倒塌。10.2.1 多层砌体房屋的震害特点 5.楼盖预制板的破坏 由于预制板整体性差，当板的搭接长度不足或无可靠拉结时，在强烈地震中极易塌落并造成墙体倒塌。10.2.1 多层砌体房屋的震害特点 6.突出屋面的附属结构的破坏 在房屋中，突出屋面的小阁楼、电梯机房、女儿墙等附属结构，由于地震鞭端效应的影响，较下部的主体结构破坏严重。其发生在6度区时建筑有破坏，发生在7度区时建筑普遍被破坏，发生在89

16、度区时建筑几乎全部损坏或倒塌。10.2.2 多层砌体房屋的抗震概念设计 大量的震害调查表明，多层砌体房屋的结构布置与建筑物的抗震性能关系密切。因此，在进行建筑平面、立面及结构抗震体系的布置与选择时，应注意方案的合理性，同时应结合多层砌体房屋的基本尺寸限值进行设计。10.2.2 多层砌体房屋的抗震概念设计 1.建筑平面及结构布置 建筑平面应优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系。纵横墙的布置宜均匀对称，沿平面内宜对齐，沿竖向应上下连续；同一轴线上的窗间墙宽度宜均匀。当房屋立面高差在6 m以上，房屋有错层且楼板高差大于层高的1/4及各部分结构刚度、质量截然不同时，应设置抗震缝，在缝的两侧均应设

17、置墙体，缝宽应根据设防烈度和房屋高度确定，一般可采用70100 m。10.2.2 多层砌体房屋的抗震概念设计 不宜将楼梯间设置在房屋的尽端或转角处。不宜采用无竖向配筋的附墙烟囱及出屋面的烟囱。烟道、风道、垃圾道等不应削弱墙体。当墙体被削弱时，应对墙体采取水平配筋等加强措施。10.2.2 多层砌体房屋的抗震概念设计 2.多层砌体房屋的基本尺寸限值 多层砌体房屋高度的限制要同时满足高度和总层数两项规定。一般情况下，房屋的层数和总高度应符合表10-2的规定，医院、教学楼及横墙较少的多层砌体房屋的总高度应比表中的规定降低3 m，层数相应减少一层。其中横墙较少是指同一楼层内开间大于4.2 m的房间占该层

18、总面积40%以上。1 1）总高度和层数限值）总高度和层数限值10.2.2 多层砌体房屋的抗震概念设计10.2.2 多层砌体房屋的抗震概念设计 （1）多层砌体房屋总高度与总宽度的最大比值，宜符合表10-3的要求。2 2）高宽比、抗震横墙的间距及房屋的局部尺寸限值）高宽比、抗震横墙的间距及房屋的局部尺寸限值10.2.2 多层砌体房屋的抗震概念设计 （2）多层砌体房屋抗震横墙的间距，不应超过表10-4的要求。10.2.2 多层砌体房屋的抗震概念设计 （3）多层砌体房屋中砌体墙段的局部尺寸限值，宜符合表10-5的要求。10.2.3 多层砌体房屋的抗震构造措施 抗震构造措施主要包括设置钢筋混凝土构造柱、

19、设置钢筋混凝土圈梁和加强构件间连接等几个方面。10.2.3 多层砌体房屋的抗震构造措施 1.设置钢筋混凝土构造柱 大量抗震设计经验表明，在多层砖房中的适当部位设置钢筋混凝土构造柱（以下简称构造柱）并与圈梁连接使之共同工作，可以增加房屋的延性，提高房屋的抗侧力能力。因此，设置构造柱是防止房屋倒塌、减轻房屋损坏程度的一种有效措施。（1）多层普通黏土砖、多孔黏土砖房屋的现浇钢筋混凝土构造柱的设置，应符合下列要求：构造柱设置部位，一般情况下应符合表10-6的要求。10.2.3 多层砌体房屋的抗震构造措施10.2.3 多层砌体房屋的抗震构造措施 外廊式和单面走廊式的多层房屋，应根据房屋增加一层的层数，按

20、表10-6的要求设置构造柱，且单面走廊两侧的纵墙均应按外墙处理。横墙较少的房屋应根据房屋增加一层的层数，按表10-6的要求设置构造柱。当横墙较少的房屋为外廊式或单面走廊式时，应按第条的要求设置构造柱；但抗震设防烈度为6度时不超过4层、7度时不超过3层和8度时不超过2层时，应按增加2层的层数对待。(2）多层普通黏土砖、多孔黏土砖房屋构造柱截面尺寸、配筋和连接的要求。10.2.3 多层砌体房屋的抗震构造措施 构造柱最小截面可采用180 mm240 mm，纵向钢筋宜采用4 12，箍筋间距不宜大于250 mm，且在柱上下端应适当加密；抗震设防烈度为6、7度时超过6层、8度时超过5层、9度时构造柱纵向钢

21、筋宜采用4 14，箍筋间距不应大于200 mm；房屋四角的构造柱应适当加大截面及配筋。构造柱与墙连接处应砌成马牙槎，沿墙高每隔500 mm设2 6水平钢筋和 4分布短筋平面内点焊组成的拉结网片，每边伸入墙内不宜小于1 m。10.2.3 多层砌体房屋的抗震构造措施 构造柱与圈梁连接处，构造柱的纵筋应在圈梁纵筋内侧穿过，保证构造柱纵筋上下贯通。构造柱可不单独设置基础，但应伸入室外地面下500 mm，或与埋深小于500 mm的基础圈梁相连。10.2.3 多层砌体房屋的抗震构造措施 2.设置钢筋混凝土圈梁 钢筋混凝土圈梁是增加墙体连接，提高楼盖、屋盖刚度，抵抗地基不均匀沉降，限制墙体裂缝开展，保证房屋

22、整体性，提高房屋抗震能力的有效构造措施，而且是减小构造柱计算长度，充分发挥抗震作用不可缺少的连接构件。多层普通黏土砖、多孔黏土砖房屋的现浇钢筋混凝土圈梁设置应符合下列要求:10.2.3 多层砌体房屋的抗震构造措施 （1）装配式钢筋混凝土楼盖、屋盖或木屋盖的砖房，横墙承重时应按表10-7的要求设置圈梁；纵墙承重时每层均应设置圈梁，且抗震横墙上的圈梁间距应比表内要求适当加密。10.2.3 多层砌体房屋的抗震构造措施 （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应允许不另设圈梁，但楼板沿抗震墙体周边应加强配筋并应与相应的构造柱钢筋可靠连接。多层砖砌体房屋现浇混凝土圈梁的构造应符合下

23、列要求:圈梁应闭合，遇有洞口圈梁应上下搭接。圈梁宜与预制板设在同一标高处或紧靠板底。圈梁在表10-7要求的间距内无横墙时，应利用梁或板缝中配筋替代圈梁。10.2.3 多层砌体房屋的抗震构造措施 圈梁的截面高度一般不应小于120 mm，配筋应符合表10-8的要求。10.2.3 多层砌体房屋的抗震构造措施 3.加强构件间连接 （1）现浇钢筋混凝土楼板或屋面板伸进纵、横墙内的长度均不应小于120 mm。（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120 mm，伸进内墙的长度不应小于100 mm，在梁上不应小于80 mm。（3）当板的跨度大于4.8 m并与

24、外墙平行时，靠外墙的预制板侧边应与墙或圈梁拉结。（4）房屋端部大房间的楼盖，抗震设防烈度为6度时房屋的屋盖和79度时房屋的楼、屋盖，当圈梁设在板底时，钢筋混凝土预制板应相互拉结，并应与梁、墙或圈梁拉结。PART10.3多层框架结构房屋的抗震设计10.3.1 多层框架结构房屋的震害与分析 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。10.3.1 多层框架结构房屋的震害与分析 1.结构布置不当引起的震害 （1）平面刚度分布不均匀、不对称产生的

25、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。10.3.1 多层框架结构房屋的震害与分析 （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。10.3.1 多层框架结

26、构房屋的震害与分析 2.场地影响产生的震害 （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。（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。10.3.1 多层框架结构房屋的震害与分析 3.框架的震害 框架在地震中常因强度和延性不足而发生破坏。一般

27、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。10.3.1 多层框架结构房屋的震害与分析 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/b4(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。（2）框架梁的震害。框架梁的震害多发生

28、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。10.3.1 多层框架结构房屋的震害与分析 （1）框架柱的震害。框架柱的震害主要表现在以下几方面: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。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。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

29、、下柱身错动，钢筋由柱内拔出。10.3.1 多层框架结构房屋的震害与分析 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，即使梁被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。（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：10.3.1 多层框架结构房屋的震害与分析 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

30、，节点区内的箍筋屈服、外鼓甚至崩断。当节点区的剪压比较大时，箍筋可能尚未屈服，但混凝土被剪压成块而发生破坏。由于构造措施不当而引起的破坏常表现为节点箍筋过稀而产生的脆性破坏，或节点核心区的钢筋过密，影响混凝土的浇筑质量而引起的破坏。另外，由于梁柱主筋通过节点时搭接不合理，结构的连续性难以保证而引起的震害也时有发生。10.3.1 多层框架结构房屋的震害与分析 4.填充墙的震害 框架中嵌砌砖填充墙，容易发生墙面斜裂缝，并沿柱周边开裂。端墙、窗间墙和门窗洞口边角部位的破坏更加严重。烈度较高时，墙体容易倒塌。框架变形属剪切型，下部层间位移较大，故填充墙在房屋中下部几层的震害比较严重。框架-抗震墙结构的

31、变形接近于弯曲型，上部层间位移较大，故填充墙在房屋上部几层的震害比较严重。填充墙被破坏的主要原因是：墙体抗拉、抗剪承载力低，变形能力弱，墙体与框架之间缺乏有效的拉结。10.3.1 多层框架结构房屋的震害与分析 5.抗震墙的震害 相对于框架体系而言，框架抗震墙体系、抗震墙体系房屋的震害较轻，特别有利于保护填充墙和建筑装修免遭破坏。框支抗震墙体系相对柔弱的底层震害十分严重。抗震墙的震害主要表现为墙肢之间的连梁上产生的剪切破坏。这主要是由于连梁跨度小、高度大而形成深梁，剪跨比小，因而剪切效应十分明显。连梁在反复荷载的作用下会形成X形剪切裂缝。抗震墙连梁的破坏属脆性破坏，在设计中如果不能保证梁的强度和

32、延性来避免此类破坏，那么对结构抗震将是十分不利的。狭而高的墙肢，其工作性能与悬臂梁类似，震害常发生在其底部。10.3.2 多层框架结构的抗震计算 1.基本规定 （1）框架结构内力与位移计算中的现浇楼板可视作框架梁的有效翼缘。翼缘的计算宽度取板厚的6倍，装配整体式楼板翼缘计算宽度的取值应符合相关规定。（2）框架结构在竖向荷载下的内力可用分层弯矩分配法作简化计算，此时每层框架梁连同与之相交的上下层柱组成一个计算单元，取柱的远端为固定端。竖向荷载产生的梁固端弯矩只在本层内梁端各个节点之间进行弯矩分配，各个单元(各层)之间不再进行弯矩的传递与分配，梁的弯矩取分配后的值，柱端弯矩取相邻单元(上、下层)对

33、应的柱端弯矩之和。10.3.2 多层框架结构的抗震计算 （3）竖向荷载作用下的梁端弯矩须进行调幅，现浇框架梁端弯矩的调幅系数为0.80.9，装配整体式框架梁端弯矩的调幅系数为0.70.8。梁的跨中弯矩按梁端弯矩调幅后的数值，根据简支梁跨中弯矩的数值平衡后确定，不得小于简支条件下50%的弯矩。10.3.2 多层框架结构的抗震计算 2.用D值法计算水平荷载作用下的内力 柱的抗侧移刚度不但与柱的线刚度和层高有关，而且还与梁的线刚度有关。另外，柱的反弯点高度也与梁柱线刚度比、上下层横梁的线刚度比、上下层层高的变化等因素有关。日本武藤清教授在分析了上述影响因素的基础上，对反弯点法中柱的抗侧移刚度和反弯点

34、高度进行了修正。修正后，柱的抗侧移刚度以D表示，故此法又称为“D值法”，也称为修正反弯点法。10.3.2 多层框架结构的抗震计算 （1）D值法的常用数据。D值法是改进了的反弯点法，D值表示一根柱的两端在梁约束条件下产生相对单位水平位移时在柱端施加的水平力，即柱的抗侧移刚度，其计算公式为 （10-1）式中，Di、ic分别为第i层一根柱子的D值及其线性刚度；Ec、Ic分别为混凝土的弹性模量及柱截面惯性矩；h为第i层层高；为一根柱子的侧移刚度影响系数。10.3.2 多层框架结构的抗震计算 框架体系底层层高较大时，往往局部有再分柱(见图10-3)。设柱1、2有再分柱，柱1再分柱的上、下层柱有D2、D1

35、，柱2再分柱的上、下层柱有D4、D3，则柱1、2的D值按式（10-2）计算。D1=D1D2/(D1+D2)D2=D3D4/(D3+D4)（10-2)式中，D1、D2分别为有再分柱的柱1、2的D值；D、D2均为柱1再分柱的D值；D3、D4均为柱2再分柱的D值。图图1010-3 3 局部有再分柱的计算简图局部有再分柱的计算简图10.3.2 多层框架结构的抗震计算 框架体系中某根柱有倾斜(见图10-4)时，其D值按式（10-3）计算。（10-3）式中，A、l分别为斜柱的截面积和水平投影长度，l=hcot，为斜柱倾角；其他符号含义同前。图图1010-4 4 某根柱有倾斜时的计算简图某根柱有倾斜时的计算

36、简图10.3.2 多层框架结构的抗震计算 框架梁有变截面且为对称加腋(见图10-5)时，可先将此变截面梁折算为等截面梁，然后按等截面梁计算框架柱的D值。变截面梁折算为等截面梁的等效惯性矩ieq按式（10-4）计算。（10-4）式中，i0为变截面梁中间部分截面惯性矩I0与梁全长l之比，即i0=I0/l；为加腋梁等效刚度系数。图图1010-5 5 有对称加腋有对称加腋框架梁的计算简图框架梁的计算简图10.3.2 多层框架结构的抗震计算 D值法的反弯点高度(离柱下端距离)按式（10-5）确定。h=(y0+y1+y2+y3)h（10-5)式中，h为层间柱反弯点的高度；y0为标准反弯点高度与层高的比值；

37、y1为某层柱端上、下梁的线性刚度不同时，该层柱反弯点高度修正值，当ib1+ib2ib3+ib4见图10-6(a)时，令1=ib1+ib2/ib3+ib4，反弯点上移，y1取正值，当ib1+ib2ib3+ib4见图10-6(b)时，反弯点下移，y1取负值，但对框架底层不考虑y1值；y2为上层层高h上与本层高度不同见图10-6(c)时的反弯点高度修正值；y3为下层层高h下与本层高度不同见图10-6(c)时的反弯点高度修正值。10.3.2 多层框架结构的抗震计算图图1010-6 6 反弯点高度计算简图反弯点高度计算简图10.3.2 多层框架结构的抗震计算 （2）框架内力与侧移计算。采用D值法计算规则

38、框架在水平荷载下的内力和侧移的步骤如下：按式（10-1)式（10-4)计算每层柱的一根柱抗侧移刚度Di，然后各层求和得到Di。将第i层楼层剪力Vi按各柱抗侧移刚度Di分配给每根柱而得到各柱剪力，并作用于反弯点处。按式（10-5)计算各层柱的反弯点高度。根据各柱分配的剪力分别乘以反弯点到柱上、下端的距离，得到柱端弯矩。10.3.2 多层框架结构的抗震计算 各梁端弯矩，对框架边柱节点为该节点柱端弯矩之和；对中柱节点，取该节点柱端弯矩之和作为不平衡弯矩，按节点两侧梁的线性刚度分配而得。框架侧移计算，设第i层第k根柱柱端产生相对位移ik及相应剪力Qik，根据抗侧移刚度定义有：Qik=ikDik （10

39、-6）对式（10-6）两边求和后得 （10-7）10.3.2 多层框架结构的抗震计算 因为同一层各柱的相对位移(层向位移)ik值相同，即等于该层框架的层间位移i，则 （10-8）框架的顶点位移为 （10-9）框架结构设计的基本原则是：多遇地震作用下，对节点的要求是强节点、弱杆件，对梁、柱本身截面的要求是强剪弱弯；罕遇地震作用下，当楼层屈服强度系数y0.5时，还须对框架进行防倒塌的弹塑性变形计算，以验算薄弱层的弹塑性位移是否满足要求。薄弱层的位置需通过计算确定，一般在底层或刚度突然变小的楼层处。10.3.2 多层框架结构的抗震计算 为防止柱的正截面发生脆性破坏，应控制轴压比；为防止梁的斜截面发生

40、破坏，应控制剪压比；为得到梁铰机制，应满足强柱弱梁的条件；为保证节点的强度，应对节点进行抗剪强度验算；为推迟柱根截面塑性铰的产生，多遇地震作用下的柱根弯矩应适当增大。10.3.2 多层框架结构的抗震计算 3.框架强柱弱梁的内力调整 （1）柱端弯矩。一、二、三、四级框架的梁柱节点处，除框架顶层和柱轴压比小于0.15及框支梁与框支柱的节点外，柱端组合的弯矩设计值应符合式（10-10）的要求。Mc=cMb（10-10)一级的框架结构和抗震设防烈度为9度的一级框架可不符合式（10-10）的要求，但应符合式（10-11）的要求。Mc=1.2Mbua（10-11)10.3.2 多层框架结构的抗震计算式中，

41、Mc为节点上下柱端截面顺时针或逆时针方向组合的弯矩设计值之和，上下柱端的弯矩设计值可按弹性分析分配；Mb为节点左右梁端截面逆时针或顺时针方向组合的弯矩设计值之和，一级框架节点左右梁端均为负弯矩时，绝对值较小的弯矩应取零；Mbua为节点左右梁端截面逆时针或顺时针方向实配的正截面抗震受弯承载力所对应的弯矩值之和，根据实配钢筋面积(计入梁受压筋和相关楼板钢筋)和材料强度标准值确定；c为框架柱端弯矩增大系数，对框架结构，一、二、三、四级可分别取1.7、1.5、1.3、1.2，其他结构类型中的框架，一级可取1.4，二级可取1.2，三、四级可取1.1。10.3.2 多层框架结构的抗震计算 当反弯点不在柱的

42、层高范围内时，柱端截面组合的弯矩设计值可乘以上述柱端弯矩增大系数c。（2）底层柱柱下端弯矩。一、二、三、四级框架结构的底层柱下端截面组合的弯矩设计值，应分别乘以增大系数1.7、1.5、1.3和1.2。底层柱纵向钢筋应按上下端的不利情况配置。其中底层指无地下室的基础以上或地下室以上的首层。（3）梁端剪力。一、二、三级的框架梁和抗震墙的连梁，其梁端截面组合的剪力设计值应按式（10-12）调整。V=vb(Mlb+Mrb)/ln+VGb（10-12)10.3.2 多层框架结构的抗震计算 一级的框架结构和9度的一级框架梁、连梁可不按式（10-12）调整，但应符合式（10-13）的要求。V=1.1(Mlb

43、ua+Mrbua)/ln+VGb （10-13)式中，V为梁端截面组合的剪力设计值；ln为梁的净跨；VGb为梁在重力荷载代表值(9度时，高层建筑还应包括竖向地震作用标准值)作用下，按简支梁分析的梁端截面剪力设计值；Mlb、Mrb分别为梁左右端逆时针或顺时针方向组合的弯矩设计值，一级框架两端弯矩均为负弯矩时，绝对值较小的弯矩应取零；Mlbua、Mrbua分别为梁左右端逆时针或顺时针方向实配的正截面抗震受弯承载力所对应的弯矩值，根据实配钢筋面积(计入受压筋和相关楼板钢筋)和材料强度标准值确定；vb为梁端剪力增大系数，一级取1.3，二级取1.2，三级取1.1。10.3.2 多层框架结构的抗震计算 （

44、4）柱端剪力。一、二、三、四级的框架柱和框支柱组合的剪力设计值应按式（10-14）调整。（10-14）一级的框架结构和9度的一级框架可不按式（10-14）调整，但应符合式（10-15）的要求。（10-15）10.3.2 多层框架结构的抗震计算式中，V为柱端截面组合的剪力设计值；Hn为柱的净高；Mtc、Mbc分别为柱的上下端顺时针或逆时针方向截面组合的弯矩设计值，应符合建筑抗震设计规范（GB 500112010）第6.2.2条、第6.2.3条的规定，框支柱的弯矩设计值尚应符合建筑抗震设计规范（GB 500112010）第6.2.10条的规定；Mtcua、Mbcua分别为偏心受压柱的上下端顺时针或

45、逆时针方向实配的正截面抗震受弯承载力所对应的弯矩值，根据实配钢筋面积、材料强度标准值和轴压力等确定；vc为柱剪力增大系数，对框架结构，一、二、三、四级可分别取1.5、1.3、1.2、1.1，对其他结构类型的框架，一级可取1.4，二级可取1.2，三、四级可取1.1。10.3.2 多层框架结构的抗震计算 （5）框架角柱的弯矩和剪力设计值。一、二、三、四级框架的角柱，经式（10-10)、式（10-11)及底层柱柱下端弯矩增大系数和式（10-12)调整后的组合弯矩设计值、剪力设计值尚应乘以不小于1.10的增大系数。（6）梁端受剪截面控制。跨高比大于2.5的梁和连梁及剪跨比大于2的柱和抗震墙：（10-1

46、6）跨高比不大于2.5的连梁、剪跨比不大于2的柱和抗震墙、部分框支抗震墙结构的框支柱和框支梁及落地抗震墙的底部加强部位:10.3.2 多层框架结构的抗震计算 （10-17）剪跨比应按式（10-18）计算。（10-18）10.3.2 多层框架结构的抗震计算式中，为剪跨比，应按柱端或墙端截面组合的弯矩计算值Mc、对应的截面组合剪力计算值Vc及截面有效高度h0确定，并取上下端计算结果的较大值，反弯点位于柱高中部的框架柱可按柱净高与2倍柱截面高度之比计算；V为按上述规定调整后的梁端、柱端或墙端截面组合的剪力设计值；fc为混凝土轴心抗压强度设计值；b为梁、柱截面宽度或抗震墙墙肢截面宽度，圆形截面柱可按面

47、积相等的方形截面柱计算；h0为截面有效高度，抗震墙可取墙肢长度。10.3.2 多层框架结构的抗震计算 （7）节点核心区的抗震验算。一、二、三级框架的节点核心区应进行抗震验算；四级框架节点核心区可不进行抗震验算，但应符合抗震构造措施的要求。核心区截面抗震验算方法应符合以下规定：a.一、二、三级框架梁柱节点核心区组合的剪力设计值，应按式（10-19）确定。（10-19）10.3.2 多层框架结构的抗震计算 一级框架结构和9度的一级框架可不按式（10-19）确定，但应符合式（10-20）的要求。（10-20）式中，Vj为梁柱节点核心区组合的剪力设计值；hb0为梁截面的有效高度，节点两侧梁截面高度不等

48、时可采用平均值；as为梁受压钢筋合力点至受压边缘的距离；Hc为柱的计算高度，可采用节点上、下柱反弯点之间的距离；hb为梁的截面高度，节点两侧梁截面高度不等时可采用平均值；jb为强节点系数，对于框架结构，10.3.2 多层框架结构的抗震计算 一级宜取1.5，二级宜取1.35，三级宜取1.2，对于其他结构中的框架，一级宜取1.35，二级宜取1.2，三级宜取1.1；Mb为节点左右梁端逆时针或顺时针方向组合弯矩设计值之和，一级框架节点左右梁端均为负弯矩时，绝对值较小的弯矩应取零；Mbua为节点左右梁端逆时针或顺时针方向实配的正截面抗震受弯承载力所对应的弯矩值之和，根据实配钢筋面积(计入受压筋)和材料强

49、度标准值确定。b.核心区截面有效验算宽度，应按下列规定采用：10.3.2 多层框架结构的抗震计算 核心区截面有效验算宽度，当验算方向的梁截面宽度不小于该侧柱截面宽度的1/2时，可采用该侧柱截面宽度，当小于柱截面宽度的1/2时，可采用下列两者的较小值：bj=bb+0.5hc（10-21)bj=bc（10-22)式中，bj为节点核心区的截面有效验算宽度；bb为梁截面宽度；hc为验算方向的柱截面高度；bc为验算方向的柱截面宽度。当梁、柱的中线不重合且偏心距不大于柱宽的1/4时，核心区的截面有效验算宽度可采用式（10-21)、式（10-22)和式（10-23）计算结果的较小值:10.3.2 多层框架结

50、构的抗震计算 bj=0.5(bb+bc)+0.25hc-e（10-23)式中，e为梁与柱中线偏心距。c.节点核心区组合的剪力设计值Vj应符合式（10-24）的要求。(10-24)式中，j为正交梁的约束影响系数，楼板为现浇、梁柱中线重合、四侧各梁截面宽度不小于该侧柱截面宽度的1/2，且正交方向梁高度不小于框架梁高度的3/4时，可采用1.5，9度的一级框架宜采用1.25，其他情况均采用1.0；hj为节点核心区的截面高度，可采用验算方向的柱截面高度；RE为承载力抗震调整系数，可采用0.85。10.3.2 多层框架结构的抗震计算 d.节点核心区截面抗震受剪承载力应采用式（10-25）进行验算。(10-