第十章建筑结构抗震构造措施课件.ppt
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1、第十章建筑结构抗震构造措施第十章第十章 建筑结构抗震构造措施建筑结构抗震构造措施 学习目标:学习目标:了解地震的基本概念,理解钢筋混凝土框架结构了解地震的基本概念,理解钢筋混凝土框架结构抗震构造要求,理解砌体结构抗震构造要求。抗震构造要求,理解砌体结构抗震构造要求。第十章建筑结构抗震构造措施下面的几张图片使你对地震有个粗浅的了解第十章建筑结构抗震构造措施台湾集集地震台湾集集地震彰化县员林镇邦富贵名门大楼为彰化县员林镇邦富贵名门大楼为16层钢筋混凝土集合住宅大楼。地震时其层钢筋混凝土集合住宅大楼。地震时其中一栋倾倒靠在呈中一栋倾倒靠在呈L型平面大楼上,柱子间距型平面大楼上,柱子间距7至至10米。
2、造成倾倒的原因是底层米。造成倾倒的原因是底层柱子数量太少,间距太大。柱子数量太少,间距太大。第十章建筑结构抗震构造措施印度地震印度地震(2001年,2万人,45亿美元)兴建的建筑物没有抗震结构,使地震的伤亡加重。兴建的建筑物没有抗震结构,使地震的伤亡加重。第十章建筑结构抗震构造措施印度地震印度地震第十章建筑结构抗震构造措施汶川大地震房屋倒塌分析汶川大地震房屋倒塌分析地震中受灾最为严重的是砖混结构的农村民居。地震中受灾最为严重的是砖混结构的农村民居。原因:砖混结构住宅为单砖墙,且墙体多数未设置钢筋混凝土构造柱,楼层原因:砖混结构住宅为单砖墙,且墙体多数未设置钢筋混凝土构造柱,楼层之间也不设封闭圈
3、梁。预制预应力圆孔板浮搁在砖墙上形成楼板、屋盖,之间也不设封闭圈梁。预制预应力圆孔板浮搁在砖墙上形成楼板、屋盖,倒塌后的村镇地区教学楼倒塌后的村镇地区教学楼(汉旺镇汉旺镇)第十章建筑结构抗震构造措施原因:缺乏圈梁原因:缺乏圈梁-构造柱体系及配套的连接构造措施。构造柱体系及配套的连接构造措施。砖混结构住宅的局部倒塌砖混结构住宅的局部倒塌(都江堰都江堰)第十章建筑结构抗震构造措施破坏特点:立柱压溃、整座房屋下挫,底层商场已经消失。但二层砖混结构破坏特点:立柱压溃、整座房屋下挫,底层商场已经消失。但二层砖混结构住宅阳台上的花盆却奇迹般地保持不动住宅阳台上的花盆却奇迹般地保持不动原因:底层采用单独混凝
4、土立柱支撑现浇楼盖的形式,二层以上为多层砖混原因:底层采用单独混凝土立柱支撑现浇楼盖的形式,二层以上为多层砖混结构住宅。这种头重脚轻的混合结构方案本身就十分脆弱结构住宅。这种头重脚轻的混合结构方案本身就十分脆弱底部框架倒塌后楼房下挫落地底部框架倒塌后楼房下挫落地(都江堰都江堰)第十章建筑结构抗震构造措施第一节第一节 建筑抗震的基本知识建筑抗震的基本知识一、地震的基本概念一、地震的基本概念 震源震源;震中震中;震中区或极震区震中区或极震区;震中距震中距;等震线等震线;震源深度震源深度。第十章建筑结构抗震构造措施n一、地震的基本概念一、地震的基本概念地震是一种突发性的自然灾害,其作用结果是引起地面
5、的颠簸和摇晃。我国地处两大地震带的交汇区,是一个多地震国家。地震发生的地方叫震源震源;震源正上方的位置叫震中震中;震中附近地面振动最厉害,也是破坏最严重的地区,叫做震中区或极震区震中区或极震区;地面某处至震中的距离叫做震中距震中距;地震时地面上破坏程度相近的点连成的线称为等震线等震线;震源至地面的垂直距离叫做震源深度震源深度。依其成因,地震可分为三种主要类型:火山地震、塌陷火山地震、塌陷地震和构造地震地震和构造地震。根据震源深度不同,又可将构造地震分为三种:浅源地震震源深度不大于60km;中源地震震源深度60300km;深源地震震源深度大于300km。第十章建筑结构抗震构造措施n地震引起的振动
6、以波的形式从震源向各个方向传播,它使地面发生剧烈的运动,从而使房屋产生上下跳动及水平晃动。当结构经受不住这种剧烈的颠晃时,就会产生破坏甚至倒塌。图10-2地震示意图第十章建筑结构抗震构造措施n二、震级和烈度1、地震的震级、地震的震级衡量地震大小的等级称为震级衡量地震大小的等级称为震级,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M表示。一般来说,震级小于2级的地震,人们感觉不到,称为微震;2级到4级的地震称为有感地震;5级以上的地震称为破坏地震,会对建筑物造成不同程度的破坏;78级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。到目前,世界最大的地震是2010.2月发
7、生在智利的8.8级地震,1976年我国唐山发生的地震为7.8级,2008.5月四川汶川地震为8级。2、地震烈度、地震烈度地震烈度是指某一地区地面和建筑物遭受一次地震影响的强烈程度地震烈度是指某一地区地面和建筑物遭受一次地震影响的强烈程度。地震烈度不仅与震级大小有关,而且与震源深度、震中距、地质条件等因素有关。一次地震只有一个震级,然而同一次地震却有好多个烈度区。一般来说,离震中越近,烈度越高。我国地震烈度采用十二度划分法(见表10-1)。第十章建筑结构抗震构造措施表表10-1我国地震烈度采用十二度划分法我国地震烈度采用十二度划分法(1)第十章建筑结构抗震构造措施表表10-1我国地震烈度采用十二
8、度划分法我国地震烈度采用十二度划分法(2)第十章建筑结构抗震构造措施n三、地震的破坏作用1.地表的破坏现象地表的破坏现象地表的破坏现象为:地裂缝、喷砂冒水、地面下沉及河岸、陡坡滑坡。2.建筑物的破坏现象建筑物的破坏现象结构丧失整体性房屋建筑或构筑物是由许多构件组成的,在强烈地震作用下,构件连接不牢、支撑长度不够和支撑失稳等都会使结构丧失整体性而破坏。强度破坏对于未考虑抗震设防或设防不足的结构,在具有多向性的地震力作用下,会使构件因强度不足而破坏。如:地震时砖墙产生交叉斜裂缝、钢筋混凝土柱被剪断、压酥等。地基失效在强烈地震作用下,地基承载力可能下降甚至丧失,也可能由于地基饱和砂层液化而造成建筑物
9、沉陷、倾斜或倒塌。3.次生灾害次生灾害次生灾害是指地震时给排水管网、煤气管道、供电线路的破坏,以及易燃、易爆、有毒物质、核物质容器的破裂,造成的水灾、火灾、污染、瘟疫等严重灾害。这些次生灾害有时比地震造成的直接损失还大。第十章建筑结构抗震构造措施n四、抗震设防目标(一一)抗震设防烈度抗震设防烈度 抗震设防烈度是按国家批准权限审定,作为一个地区抗震设防依据的地震烈度。建筑抗震设计规范(GB50011-2010)给出了全国主要城镇抗震设防烈度。抗震设防烈度为6度及以上地区的建筑,必须进行抗震设计。抗震设防烈度大于9度地区的建筑和行业有特殊要求的工业建筑,其抗震设计应按有关专门规定执行。即我国抗震设
10、防的范围为地震烈度为6度、7度、8度和9度地震区。第十章建筑结构抗震构造措施(二)抗震设防的一般目标抗震设防的依据是抗震设防烈度。建筑抗震设计规范提出了“三水准”的抗震设防目标:第一水准第一水准小震不坏小震不坏 第二水准第二水准中震可修中震可修 第三水准第三水准大震不倒大震不倒第十章建筑结构抗震构造措施(三)建筑抗震设防分类建筑工程抗震设防分类标准(GB50223-2008)将建筑按其使用功能的重要程度不同,分为以下四类:1.甲类建筑(特殊设防类),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。设防标准: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采取抗震措施;当为9
11、度时,应符合比9度抗震设防更高的要求采取抗震措施2.乙类建筑(重点设防类)地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑,包括医疗、广播、通讯、交通、供水、供电、供气、消防、粮食等。设防标准同上3.丙类建筑(标准设防类)除甲、乙、丁类以外的一般建筑,如:公共建筑、住宅、旅馆、厂房等。设防标准应符合本地区抗震设防烈度的要求4.丁类建筑(适度设防类)抗震次要建筑,如:一般性仓库、人员较少的辅助性建筑。设防标准:允许比本地区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。第十章建筑结构抗震构造措施五、抗震设计的基本要求建筑结构的抗震设计分为两大部分:计算设计对地震作用效应进行定量分析计算;概念
12、设计正确地解决总体方案、材料使用和细部构造,以达到合理根据概念设计的原理,在进行抗震设计、施工及材料选择时,应遵守下列一些要求:1、选择对抗震有利的场地和地基确定建筑场地时,应选择有利地段,避开不利地段,不应在危险地段建造甲、乙、丙类建筑。地基和基础设计应符合下列要求:同一结构单元的基础不宜设置在性质截然不同的地基上;同一结构单元不宜部分采用天然地基,部分采用桩基。第十章建筑结构抗震构造措施2、选择对抗震有利的建筑体型建筑设计应符合抗震概念设计的要求,不应采用严重不规则的设计方案。建筑平面和立面布置宜规则、对称,其刚度和质量分布宜均匀。体型复杂的建筑宜设防震缝(图10-3示)。3、选择合理的抗
13、震结构体系应根据建筑的抗震设防类别、抗震设防烈度、建筑高度、场地条件、地基、结构材料和施工等因素,经综合分析比较确定结构体系。结构体系应具有多道抗震防线,对可能出现的薄弱部位,应采取构造措施提高抗震能力。图10-3防震缝设置示意第十章建筑结构抗震构造措施4、结构构件应有利于抗震结构构件应符合下列要求:砌体结构应按规定设置钢筋混凝土圈梁和构造柱、芯柱,或采用配筋砌体等。混凝土结构构件应合理地选择尺寸,配置纵向受力钢筋和箍筋,避免剪切破坏先于弯曲破坏“强剪弱弯”,混凝土的压溃先于钢筋的屈服,钢筋的锚固粘结破坏先于构件破坏。钢结构构件应合理控制尺寸,避免局部失稳或整个构件失稳。(4)多、高层混凝土楼
14、、屋面宜优先采用现浇混凝土板。构件之间的连接符合:强节点,强锚固第十章建筑结构抗震构造措施5、处理好非结构构件非结构构件,包括建筑非结构构件(如:女儿墙、围护墙、隔墙、幕墙、装饰贴面等)和建筑附属机电设备。附着于楼、屋面结构上的非结构构件,应与主体结构有可靠的连接或锚固,避免地震时倒塌伤人或砸坏重要设备。6、采用隔震和消能减震设计隔震和消能减震是建筑结构减轻地震灾害的新技术。隔震的基本原理是:通过隔震层的大变形来减少其上部结构的地震作用,从而减少地震破坏。消能减震的基本原理是:通过消能器的设置来控制预期的结构变形,从而使主体结构在罕遇地震下不发生严重破坏。目前,隔震和消能减震设计,主要应用于使
15、用功能有特殊要求的建筑及抗震设防烈度为8、9度的建筑。第十章建筑结构抗震构造措施第十章建筑结构抗震构造措施7、合理选用材料结构材料性能指标,应符合下列最低要求:砌体结构材料应符合下列规定:烧结普通粘土砖和烧结多孔粘土砖的强度等级不应低于MU10,其砌筑砂浆强度等级不应低于M5;混凝土砌块的强度等级不应低于MU7.5,其砌筑砂浆强度等级不应低于Mb7.5。混凝土结构材料应符合下列规定:框支梁、框支柱及抗震等级为一级的框架梁、柱、节点核芯区的混凝土,其强度等级不应低于C30;构造柱、芯柱、圈梁及其他各类构件的混凝土强度等级不应低于C20。同时,混凝土结构中的混凝土强度等级,抗震墙不宜超过C60,其
16、他构件9度时不宜超过C60,8度时不宜超过C70。钢结构的钢材应符合下列规定:钢材应有明显的屈服台阶,且伸长率应大于20%;钢材应有良好的可焊性和合格的冲击韧性。普通钢筋宜优先采用延性、韧性和可焊性较好的钢筋。纵向受力钢筋宜选用HRB400级,也可采用HRB335级热轧钢筋,箍筋宜选用不低于HRB335的钢筋、也可选用HPB300级热轧钢筋。第十章建筑结构抗震构造措施8、保证施工质量在施工中,当需要以强度等级较高的钢筋代替原设计中的纵向受力钢筋时,应按照钢筋受拉承载力设计值相等的原则换算,并应满足最小配筋率要求。钢筋混凝土构造柱和底部框架-剪力墙房屋中的砌体抗震墙,其施工应先砌墙后浇混凝土柱。
17、第十章建筑结构抗震构造措施n第十章建筑结构抗震构造措施一、震害简介2、填充墙的震害框架结构的填充墙破坏较为严重,一般7度即出现裂缝。端墙、窗间墙及门窗洞口边角部分裂缝最多,9度以上填充墙大部分倒塌。在房屋中下部填充墙震害严重。3、其他震害建造在较软弱地基上或液化土层上的框架结构,在地震时,常因地基的不均匀沉陷使上部结构倾斜甚至倒塌。防震缝宽度过小,地震时结构互相碰撞也容易造成震害。第十章建筑结构抗震构造措施n 框架结构的震害框架结构的震害柱底的震害柱底的震害角柱的震害角柱的震害 由于双向受弯、受剪由于双向受弯、受剪,加上扭转加上扭转作用,震害比内柱重。作用,震害比内柱重。第十章建筑结构抗震构造
18、措施n 框架结构的震害框架结构的震害柱顶的震害柱顶的震害 柱顶周围有水平裂缝、斜裂缝或交叉裂缝。重者混凝土压柱顶周围有水平裂缝、斜裂缝或交叉裂缝。重者混凝土压碎崩落,柱内箍筋拉断,纵筋压曲成灯笼状。碎崩落,柱内箍筋拉断,纵筋压曲成灯笼状。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。固不好等。第十章建筑结构抗震构造措施n 框架结构的震害框架结构的震害短柱的震害短柱的震害当柱高小于当柱高小于4倍柱截面高度(倍柱截面高度(H/b4)时形成短柱。短柱刚度大,易产生剪时形成短柱。短柱刚度大,易产生剪切破坏。
19、切破坏。第十章建筑结构抗震构造措施n 框架结构的震害框架结构的震害 填充墙破坏的主要原因是:墙体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。墙体易发生剪切破坏和散落。第十章建筑结构抗震构造措施抗震墙的震害抗震墙的震害 在强震作用下,抗震墙的震害主要表现在墙肢之间连梁的剪切破在强震作用下,抗震墙的震害主要表现在墙肢之间连梁的剪切破坏。主要是由于连梁跨度小,高度大形成深梁,在反复荷载作用下形坏。主要是由于连梁跨度小,高度大形成深梁,在反复荷载作用下形成成X X型
20、剪切裂缝,为剪切型脆性破坏,尤其是在房屋型剪切裂缝,为剪切型脆性破坏,尤其是在房屋1/31/3高度处的连梁高度处的连梁破坏更为明显。破坏更为明显。第十章建筑结构抗震构造措施第十章建筑结构抗震构造措施二、框架结构抗震的一般规定 为了保证框架结构的抗震性能,框架应设计成延性框架,遵守“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强节点”、“强锚固”的设计原则。1 现浇钢筋混凝土框架结构最大适用高度 建筑抗震设计规范给出了现浇钢筋混凝土框架结构的最大适用高度,见表10-3。表表10-3 现浇钢筋混凝土框架结构最大适用高度现浇钢筋混凝土框架结构最大适用高度 注:房屋高度指室外地面到屋面板板顶的高度(不包括局部突出屋顶
21、部分)。结构结构类型类型烈烈 度度6度度7度度8度度(0.2g)8度度(0.3g)9度度框架框架60m50m40m35m24m第十章建筑结构抗震构造措施2框架结构的抗震等级框架结构的抗震等级见表10-4。结构类型结构类型烈烈 度度6度度7度度8度度9度度框框架架高度(高度(m)24242424242424框架框架四四三三三三二二二二一一一一大跨度框架大跨度框架三三二二一一一一 表表10-4 现浇钢筋混凝土框架结构的抗震等级现浇钢筋混凝土框架结构的抗震等级 第十章建筑结构抗震构造措施n 锚固长度锚固长度抗抗 震震 等等 级级一级一级二级二级三级三级四级四级dffltya第十章建筑结构抗震构造措施
22、4纵向受力钢筋连接接头纵向受力钢筋连接接头的位置宜避开梁端、柱端箍筋加密区;当无法避开时,应采用满足等强度要求的高质量机械连接接头,且钢筋接头面积百分率不应超过50%。5箍筋弯钩箍筋的末端应做成135弯钩6跨数高层框架结构不应不应采用单跨框架结构,多层框架结构不宜不宜采用单跨框架结构。图图10-5 梁梁(柱柱)箍筋弯钩要求箍筋弯钩要求 第十章建筑结构抗震构造措施三、框架结构抗震构造措施(一)框架梁的构造措施1.梁的截面尺寸宜符合下列各项要求:梁截面宽度b不宜小于200mm;梁截面高度与宽度之比不宜大于4(即);梁净跨与截面高度之比不宜小于4(即)。)4bhb)4bnhl第十章建筑结构抗震构造措
23、施三、框架结构抗震构造措施n第十章建筑结构抗震构造措施3.梁的箍筋 为提高框架梁的抗剪性能和增加梁的延性,梁端的箍筋应加密,如图示。加密区的长度、箍筋最大间距和最小直径按表10-6采用。表10-6梁端箍筋加密区的长度、箍筋的最大间距和最小直径抗震等级加密区长度(采用较大值)(mm)箍筋最大间距(采用最小值)(mm)箍筋最小直径 (mm)一二三四10886第十章建筑结构抗震构造措施抗震楼层框架梁KL纵向钢筋构造第十章建筑结构抗震构造措施抗震屋面框架梁WKL纵向钢筋构造第十章建筑结构抗震构造措施顶层端节点梁下部钢筋顶层端节点梁下部钢筋端头加锚板构造端头加锚板构造顶层端节点梁顶层端节点梁下部钢筋直锚
24、下部钢筋直锚图图10-6 抗震楼层抗震楼层KL纵向钢筋构造纵向钢筋构造第十章建筑结构抗震构造措施图10-7抗震KL箍筋构造第十章建筑结构抗震构造措施(二)框架柱的构造措施 1.柱截面尺寸 柱的截面宽度和高度均不宜小于300mm,圆柱直径不宜小于350mm;柱的剪跨比宜大于2;柱截面长边与短边的边长比不宜大于3;柱轴压比不宜超过表10-7的规定。表10-7柱轴压比限制fcAN。结构类型抗震等级一级二级三级四级框架0.650.750.850.9第十章建筑结构抗震构造措施2.柱中纵向钢筋柱的纵向钢筋宜对称配置;对截面尺寸大于400mm的柱,纵向钢筋间距不宜大于200mm;柱纵向钢筋的最小总配筋率应按
25、表10-8采用,同时柱每一侧配筋率不应小于0.2%,且总配筋率不应大于5%。类别抗震等级一级二级三级四级中柱和边柱1.00.80.70.6角柱和框支柱1.10.90.80.7表10-8柱截面纵向钢筋的最小总配筋率(百分率%)第十章建筑结构抗震构造措施图10-8抗震框架柱纵向钢筋连接现浇框架柱纵向钢筋连接构造,如图10-8所示第十章建筑结构抗震构造措施n第十章建筑结构抗震构造措施抗震等级箍筋最大间距(采用较小值,mm)箍筋最小直径(mm)一级二级三级四级10886(柱根8)表10-9柱箍筋加密区的箍筋最大间距和最小直径第十章建筑结构抗震构造措施图10-9柱箍筋加密示意图第十章建筑结构抗震构造措施
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