第25讲第八章第二节建筑结构抗震设计一新版.docx

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第25讲第八章第二节建筑结构抗震设计一新版

第二节建筑结构抗震设计

一、多层和高层钢筋混凝土房屋

（一）有关抗震设计的若干概念

（1）为了保证结构的抗震安全，根据具体情况，结构单元之间应遵守牢固连接或有效分离的方法。

高层建筑的结构单元宜采取加强连接的方法。

（2）尽可能设置多道抗震防线，强烈地震之后往往伴随多次余震，如只有一道防线，在首次破坏后在遭受余震、结构将会因损伤积累而导致倒塌。

适当处理结构构件的强弱关系，使其在强震作用下形成多道防线，并考虑某一防线被突破后，引起内力重分布的影响，是提高结构抗震性能，避免大震倒塌的有效措施。

（3）合理布置抗侧力构件，减少地震作用下的扭转效应。

结构刚度、承载力沿房屋高度宜均匀、连续分布、避免造成结构的软弱或薄弱部位。

（4）结构构件应具有必要的承载力、刚度、稳定性、延性及耗能等方面的性能。

主要耗能构件应有较高的延性和适当的刚度，承受竖向荷载的主要构件不宜作为主要耗能构件。

（5）合理控制结构的非弹性（塑性铰区），掌握结构的屈服过程，实现合理的屈服机制。

（6）框架抗震设计应遵守“强柱、弱梁、节点更强”的原则（柱子不先于梁破坏，因为梁破坏属于构件破坏，是局部性的，柱子破坏将危及整个结构的安全---可能会整体倒塌，后果严重），当构件屈服、刚度退化时，结点应能保持承载力和刚度不变。

（7）采取有效措施，防止钢筋滑移、混凝土过早的剪切破坏和压碎等脆性破坏。

（8）考虑上部结构嵌固于基础结构或地下室结构之上时，基础结构或地下室机构应保持弹性工作。

（9）高层建筑的地基主要受力范围内存在较厚的软弱黏性土层时，不宜采用天然地基。

采用天然地基的高层建筑应考虑地震作用下地基变形对上部结构的影响。

（二）抗震设计一般规定

（1）多层和高层现浇钢筋混凝土房屋的结构类型和适用的最大高度应符合表（见规范）的要求。

平面和竖向均不规则的结构，适用的最大高度应适当降低。

（2）钢筋混凝土房屋应根据烈度、结构类型和房屋高度采用不同的抗震等级，并应符合相应的计算和构造措施要求。

丙类建筑的抗震等级应按表（见规范）确定。

（3）钢筋混凝土房屋抗震等级的确定，尚应符合下列要求：

l）设置少量抗震墙的框架结构，在规定的水平力作用下，底层框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%，其框架部分的抗震等级应按框架结构确定，抗震墙的抗震等级可与其框架的抗震等级相同。

2）裙房与主楼相连，除应按裙房本身确定外，不应低于主楼的抗震等级；主楼结构在裙房顶层及相邻上下各一层应适当加强抗震构造措施。

裙房与主楼分离时，应按裙房本身确定抗震等级。

3）当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下一层的抗震等级应与上部结构相同，地下一层以下的抗震等级逐级降低一级，但不应低于四级。

地下室中无上部结构的部分，可根据具体情况采用三级或更低等级。

4）抗震设防类别为甲、乙类的建筑按规定应提高1度确定抗震等级而房屋的高度超过体系的最大适用高度的上界时，经采取比一级更有效的的抗震构造措施。

（4）钢筋混凝土房屋需要设置防震缝时，应符合下列规定：

1）防震缝最小宽度应符合下列要求：

①框架结构房屋的防震缝宽度，当高度不超过15m时不应小于100mm；超过15m时，6度、7度、8度和9度相应每增加高度5m、4m、3m和2m，宜加宽20mm。

②框架一抗震墙结构房屋的防震缝宽度可采用①项规定数值的70%，抗震墙结构房屋的防震缝宽度可采用①项规定数值的50%；且均不宜小于100mm。

③防震缝两侧结构类型不同时，宜按需要较宽防震缝的结构类型和较低房屋高度确定缝宽。

地下部分可不设防震缝；有设防要求时，伸缩缝及沉降缝应满足防震缝的要求。

2）8、9度框架结构房屋防震缝两侧结构高度、刚度或层高相差较大时，防震缝两侧框架柱的箍筋应沿房屋全高加密，并根据需要在缝两侧沿房屋全高各设置不少于两道垂直于防震缝的抗撞墙，每一侧抗撞墙的数量不应少于两道，宜分别对称布置，其长度可不大于1/2的层高，抗震等级可同框架结构。

（5）框架结构和框架一抗震墙结构中，框架和抗震墙均应双向布置，柱中线与抗震墙中线、梁中线与柱中线之间偏心距不宜大于柱宽的1/4。

甲、乙类建筑以及高度大于24m的丙类建筑不应采用单跨框架结构；高度不大于24m的丙类建筑不宜采用单跨框架结构。

（6）框架一抗震墙和板柱一抗震墙结构中，抗震墙之间无大洞口的楼、屋盖的长宽比，不宜超过表8－11的规定；超过时，应计人楼盖平面内变形的影响。

（7）采用装配式楼、屋盖时，应采取措施保证楼、屋盖的整体性及其与抗震墙的可靠连接。

采用配筋现浇面层加强时，厚度不宜小于50mm。

（8）框架一抗震墙结构中的抗震墙设置，宜符合下列要求：

1）抗震墙宜贯通房屋全高，且横向与纵向的抗震墙宜相连。

2）抗震墙宜的两端（不包括洞口两侧）宜设置端柱或与另一方向的抗震墙连接。

3）房屋较长时，刚度较大的纵向抗震墙不宜设置在房屋的端开间。

4）抗震墙洞口宜上下对齐，洞边距端柱不宜小于300mm。

5）楼梯间宜设抗震墙，但不宜造成较大的扭转效应。

（9）抗震墙结构和部分框支抗震墙结构中的抗震墙设置，应符合下列要求：

1）抗震墙的两端（不包括洞口两侧）宜设置端柱或与另一方向的抗震墙相连；框支部分落地墙的两端（不包括洞口两侧）宜设置端柱或与另一方向的抗震墙相连；

2）较长的抗震墙宜设置跨高比大于6的连梁形成洞口，将一道抗震墙分成长度较均匀的若干墙段，各墙段的高宽比不宜小于3;

3）墙肢的长度沿结构全高不宜有突变；抗震墙有较大洞口时，以及一、二级抗震墙的底部加强部位，洞口宜上下对齐；

4）矩形平面的部分框支抗震墙结构，其框支层的楼层侧向刚度不应小于相邻非框支层楼层侧向刚度的50%；框支层落地抗震墙间距不宜大于24m，框支层的平面布置尚宜对称，且宜设置抗震筒体；底层框架部分承担的地震倾覆力矩，不应大于结构总地震倾覆力矩的50％。

（10）抗震墙的底部加强部位的范围，应符合下列规定：

1）底部加强部位的高度应从地下室顶板算起；

2）部分框支抗震墙结构的抗震墙，其底部加强部位的高度，可取框支层加框支层以上二层的高度及落地抗震墙总高度的1/10二者的较大值；其他结构的抗震墙，房屋高度大于24m时，底部加强部位的高度可取底部两层和墙体总高度的1/10二者的较大值，房屋高度不大于24m时，底部加强部位可取底部一层。

（11）框架单独柱基有下列情况之一时，宜沿两个主轴方向设置基础系梁：

1）一级框架和IV类场地的二级框架；

2）各柱基承受的重力荷载代表值差别较大；

3）基础埋置较深，或各基础埋置深度差别较大；

4）地基主要受力层范围内存在软弱黏性土层、液化土层和严重不均匀土层；

5）桩基承台之间。

（12）框架一抗震墙结构中的抗震墙基础和部分框支抗震墙结构的落地抗震墙基础，应有良好的整体性和抗转动的能力。

（13）主楼与裙房相连且采用天然地基，除应符合第一节五、

（二）（4）的规定外，在多遇地震作用下主楼基础底面不宜出现零应力区。

（14）地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，应符合下列要求：

1）地下室顶板应避免开设大洞口；地下室在地上结构的相关范围的顶板应采用现浇梁板结构，相关范围以外的地下室顶板宜采用现浇梁板结构；其楼板厚度不宜小于180mm，混凝土强度等级不宜小于C30，应采用双层双向配筋，且每层每个方向的配筋率不宜小于0.25%;

2）结构地上一层的侧向刚度不宜大于相关范围地下一层侧向刚度的0.5倍；地下室周边宜有与其顶板相连的抗震墙；

3）地下室顶板对应于地上框架柱的梁柱节点除应满足抗震计算外，尚应符合下列规定之一：

①地下一层柱截面每侧纵向钢筋不应小于地上一层柱对应纵向钢筋的1.1倍，且地下一层柱上端和节点左右梁端实配抗震受弯承载力之和应大于地上一层柱下端实配的抗震受弯承载力的1.3倍；

②地下一层梁刚度较大时，柱截面每侧的纵向钢筋面积应大于地上一层对应柱每侧纵向钢筋面积的1.1倍；同时梁端顶面和底面的纵向钢筋面积应比计算增大10%以上；

4）地下一层抗震墙墙肢端部边缘构件纵向钢筋的截面面积，不应少于地上一层对应肢端部边缘构件纵向钢筋的截面面积。

（15）楼梯间应符合下列要求：

1）宜采用现浇钢筋混凝土楼梯；

2）对于框架结构，楼梯间的布置不应导致结构平面特别不规则；宜采取构造措施，减少楼梯构件对主体结构刚度的影响。

应计入楼梯间对地震及其效应的影响，应进行楼梯构件的抗震承载力验算；宜采用构造措施，减少楼梯构件对主体结构刚度的影响。

3）楼梯间两侧填充墙与柱之间应加强连接。

（三）框架结构抗震构造措施

（1）梁的截面尺寸，宜符合下列各项要求：

l）截面高度不宜小于200mm；

2）截面高宽比不宜大于4；

3）净跨与截面高度之比不宜小于4。

（2）采用梁宽大于柱宽的扁梁时，楼板应现浇，梁中线宜与柱中线重合，扁梁应双向布置，且不宜用于一级框架结构。

扁梁的截面尺寸应符合下列要求，并应满足现行有关规范对挠度和裂缝宽度的规定：

扁梁不宜用于一级框架结构

（3）梁端钢筋配置，应符合下列各项要求：

1）梁端计人受压钢筋的梁端混凝土受压区高度和有效高度之比，一级不应大于0.25，二、三级不应大于0.35。

2）梁端截面的底面和顶面纵向钢筋配筋量的比值，除按计算确定外，一级不应小于0.5，二、三级不应小于0.3。

3）梁端箍筋加密区的长度、箍筋最大间距和最小直径应按表8-12采用，当梁端纵向受拉钢筋配筋率大于2％时，表中箍筋最小直径数值应增大2mm。

（4）梁的纵向钢筋配置，尚应符合下列各项要求：

1）梁端纵向受力钢筋配筋率不宜大于2.5%。

沿梁全长顶面和底面的配筋，一、二级不应少于2Φ14，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2Φ12；

2）一、二级框架梁内贯通中柱的每根纵向钢筋直径，对矩形截面柱，不宜大于柱在该方向截面尺寸的1/20；对圆形截面柱，不宜大于纵向钢筋所在位置柱截面弦长的1/20。

3）梁端加密区的箍筋肢距，一级不宜大于200mm和20倍箍筋直径的较大值，二、三级不宜大于250mm和20倍箍筋直径的较大值，四级不宜大于300mm。

（5）柱的截面尺寸，宜符合下列各项要求：

1）截面的宽度和高度，四级或不超过2层时均不宜小于300mm，一、二、三级且超过2层时不宜小于400mm；圆柱直径，四层或不超过2层时不宜小于350mm，一、二、三及且超过2层时不宜小于400mm。

2）剪跨比宜大于2。

3）截面长边与短边的边长比不宜大于3。

（6）柱轴压比不宜超过表8－13的规定；建造于IV类场地且较高的高层建筑，柱轴压比限值应当适当减小。

（7）柱的钢筋配置，应符合下列各项要求：

1）柱纵向钢筋的最小总配筋率应按表8－14采用，同时每一侧配筋率不应小于0.2%；对建造于IV类场地且较高的高层建筑，表中的数值应增加0.1%。

2）柱箍筋在规定的范围内应加密，加密区的箍筋间距和直径，应符合下列要求：

①一般情况下，箍筋的最大间距和最小直径，应按表8－15采用。

②二级框架柱的箍筋直径不小于12mm且箍筋肢距不大于150mm及二级框架柱的箍筋直径不小于10mm且箍筋肢距不大于200mm时，除底层柱下端外，最大间距应允许采用150mm；三级框架柱的截面尺寸不大于400mm时，箍筋最小直径允许采用6mm；四级框架柱剪跨比不大于2时，箍筋直径不应小于8mm。

③框支柱和剪跨比不大于2的柱，箍筋间距不应大于100mm。

（8）柱的纵向钢筋配置，尚应符合下列各项要求：

l）宜对称配置。

2）截面尺寸大于400mm的柱，纵向钢筋间距不宜大于200mm。

3）柱总配筋率不应大于5％。

剪跨比不大于2的一级框架柱，每侧纵向钢筋配筋率不宜大于1.2％。

4）边柱、角柱及抗震墙端柱在地震作用组合产生小偏心受拉时，柱内纵筋总截面面积应比计算值增加25％。

5）柱纵向钢筋的绑扎接头应避开柱端的箍筋加密区。

（9）柱的箍筋加密范围，应按下列规定采用：

1）柱端，取截面高度（圆柱直径）、柱净高的1/6和500mm三者的最大值。

2）底层柱的下端不小于柱净高的1/3

3）刚性地面上下各500mm。

4）剪跨比不大于2的柱和因设置填充墙等形成的柱净高与柱截面高度之比不大于4的柱、框支柱、一级和二级框架的角柱，取全高。

（10）柱箍筋加密区箍筋肢距，一级不宜大于200mm，二、三级不宜大于250mm，四级不宜大于300mm。

至少每隔一根纵向钢筋宜在两个方向有箍筋或拉筋约束；采用拉筋复合箍时，拉筋宜紧靠纵向钢筋并钩住箍筋。

（12）柱箍筋加密区的体积配箍率，应符合下式要求：

式中ρv―柱箍筋加密区的体积配箍率，一级不应小于0.8%，二级不应小于0.%，三、四级不应小于0.4%；计算复合箍的体积配箍率，应扣除重叠部分的箍筋体积；

fc―混凝土轴心抗压强度设计值；强度等级低于C35时，应按c35计算；

fyv―箍筋或拉筋抗拉强度设计值，超过360N/mm2时，应取360N/mm2计算；

λv―最小配箍特征值，宜按表8-16采用。

注：

①普通箍指单个矩形箍或单个圆形箍；复台箍指由矩形、多边形、圆形箍或拉筋组成的箍筋。

复合螺旋箍指由螺旋箍与矩形、多边形、圆形箍或拉筋组成的箍筋．连续复合矩形螺旋箍指全部螺旋箍同为一根钢筋加工而成的箍筋；

②框支柱宜采用复合螺旋箍或井字复合箍，其最小配筋特征值应比表内数值增加0.02，且体积配筋率不应小于1.5%.

③剪跨比不大于2的柱宜采用复合螺旋箍或井字复合箍，其体积配箍率不应小于1.2%，9度时不应小于1.5%.

④计算复合螺旋箍的体积配箍率时，其非螺旋箍的箍筋体积应乘以换算系数0.8.

（13）柱箍筋非加密区的体积配箍率不宜小于加密区的50%；箍筋间距，一、二级框架柱不应大于10倍纵向钢筋直径，三、四级框架柱不应大于15倍纵向钢筋直径。

（14）框架节点核芯区箍筋的最大间距和最小直径宜按上述第（8）条有关框架柱的钢筋配置要求，一、二、三级框架节点核芯区配箍特征值分别不宜小于0.12、0.10、0.08且体积配箍率分别不宜小于0.6％、0.5%和0.4%。

柱剪跨比不大于2的框架节点核芯区配箍特征值不宜小于核芯区上、下柱端的较大配箍特征值。

例：

1．抗震设计的A级高度钢筋混凝土高层建筑的平面布置，下列哪一项不符合规范要求?

（A）平面简单、规则、对称，减少偏心

（B）平面长度L不宜过长，突出部分的长度l不宜过大

（C）不宜采用细腰形平面图形

（D）当采用角部重叠的平面图形时，其适用的高度宜适度降低

【答案】D

【说明】参见《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3—2002）4．3．3条。

不宜采用角部重叠的平面图形或细腰形平面图形。

2．建筑结构按8、9度抗震设防时，下列叙述哪项不正确?

（A）大跨度及长悬臂结构除考虑水平地震作用外，还应考虑竖向地震作用

（B）大跨度及长悬臂结构只需考虑竖向地震作用，可不考虑水平地震作用

（C）当上部结构确定后，场地越差（场地类别越高），其地震作用越大

（D）当场地类别确定后，上部结构侧向刚度越大，其地震水平位移越小

【答案】B

【说明】根据《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）第5．1．1条：

一般情况下，至少在建筑结构的两个主轴方向分别计算水平地震作用；8、9度时的大跨度及长悬臂构及9度的高层建筑，应计算竖向地震作用。

场地越差，对应的场地覆盖层厚度越大，土的剪切波速越小，场地土对地震作用放大效应越大。

结构的刚度越大，地震水平位移越小，结构的自振周期越小，结构的能量耗散小，地震作用越大。

3．7度抗震设防时，现浇框架结构的最大适用高度为：

（A）50m；

（B）80m；

（C）90m；

（D）120m

【答案】A

【说明】根据《建筑抗震设计规范》（GB 50011~2010）第6．1．1条，表6．1．1。

4．在地震区，钢框架梁与柱的连接构造，下列哪一种说法是不正确的?

（A）宜采用梁贯通型；（B）宜采用柱贯通型

（C）柱在两个互相垂直的方向都与梁刚接时，宜采用箱形截面

（D）梁翼缘与柱翼缘间应采用全熔透坡口焊缝

【答案】A

【说明】参见《建筑抗震设计规范》（GB 50011--2010）8．3．4条。

梁与柱的连接宜采用柱贯通型；柱在两个互相垂直的方向都与梁刚接时，宜采用箱形截面；梁翼缘与柱翼缘间应采用全熔透坡口焊缝。

5．抗震设计的多层普通砖砌体房屋，关于构造柱设置的下列叙述，哪项不正确?

（A）楼梯间、电梯间四角应设置构造柱

（B）楼梯段上下端对应的墙体处应设置构造柱

（C）外墙四角和对应的转角应设置构造柱

（D）构造柱的最小截面可采用180mm×180mm

【答案】D

【说明】参见《建筑抗震设计规范》（GB 50011--2010）第7．3．1条、7．3．2条。