建筑结构抗震设计方案(PPT 81页).ppt

1、1,建筑结构抗震设计 总复习,主讲：张美霞 中国地质大学（武汉）网络学院,2,考试范围,主要考查前五章的内容，对六、七、八、九章只做基本概念的掌握和了解。 理解地震、场地、地基和基础等与建筑结构抗震设计的内在联系，掌握建筑结构的地震反应分析原理和抗震验算方法，掌握建筑抗震概念设计的主要特点，掌握多层和高层钢筋混凝土房屋的抗震设计，了解其他结构形式房屋的抗震设计以及隔震和耗能减震房屋的设计。,3,第1章 绪论,一、地震灾害概述 地震是地球内部构造运动的产物，是一种普遍的自然现象，全世界每年发生约500万次地震。同时地震又是一种突发的自然灾害。 现代科技的发展，虽能对地震的发生进行预测，但准确地预

2、报何时、何地将发生何种强度的地震一般是很困难的。这主要是由于地壳运动的复杂性，以及现代科学技术水平的局限性。 因此，破坏性地震常常是突然发生的。 目前的地震形势是世界包括我国目前均处于地震活跃期，抗震任务不容忽视。,4,二、地震基本知识 1、掌握地震、震级、烈度、基本烈度、设防烈度、多遇烈度、罕遇烈度、设计地震分组等基本概念，掌握地震波动理论。 2、地震类型 按成因分类：构造地震、火山地震 、诱发地震、 陷落地震 。其中构造地震约占世界地震总数的90%以上，破坏力大，影响范围广，建筑结构抗震设计中仅限于讨论构地震作用下建筑的设防问题。 按震源深度分类：浅源地震、中源地震、 深源地震 按地震序列

3、分类：主震型地震、震群型或多发型地震、孤立型或单发型地震。,第1章 绪论,5,第1章 绪论,三、地震的震害 直接灾害： 由地震的原生现象如地震断层错动、地震波引起的强烈地面振动所造成的灾害。主要有：地面破坏、建筑物与构筑物的破坏。 次生灾害：直接灾害发生后，破坏了自然或社会原有的平衡、稳定状态，从而引发出的灾害。有火灾、水灾、毒气泄漏、瘟疫、海啸等。,6,四、结构的抗震设防 “三水准”抗震设防目标 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可继续使用，即小震不坏； 当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震影响时，可能损坏，经一般修理或不需修理仍可继续使用，即中震可修； 当

4、遭受高于本地区抗震设防烈度的预估的罕遇地震影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏，即大震不倒。,第1章 绪论,7,第1章 绪论,“两阶段”抗震设计方法 第一阶段：对绝大多数结构进行小震作用下的结构和构件承载力验算；在此基础上对各类结构按规定要求采取抗震措施。 第二阶段：对一些规范规定的结构（有特殊要求的建筑、地震易倒塌的建筑、有明显薄弱层的建筑，不规则的建筑等）进行大震作用下的弹塑性变形验算。,8,抗震设防分类及抗震设防标准 1、抗震设防分类 建筑类别不同，抗震设防标准也不同。以地震中和地震后房屋的损坏对社会和经济产生的影响的程度大小，将建筑分成甲、乙、丙、丁4个抗震设防类别。 2、抗震设防

5、标准 针对建筑不同的抗震设防分类,规范对抗震措施和地震作用的计算做了专门的规定,以满足不同抗震设防的要求。,第1章 绪论,9,一、 场地 1、建筑场地的类别划分 指标一场地土的类型 指标二场地覆盖层厚度 1）场地土类型 场地土类型：为确定场地类别而对场地土刚度所作的类型划分。两种划分方法： 基本划分法定量指标（剪切波速） 综合划分法定性指标（岩土状态）,第二章 场地、地基与基础,10,土层的等效剪切波速：,基本划分法,综合划分法 使用范围： 对丁类建筑及层数不超过10层和高度在30m以下的丙类建筑，当无实测剪切波速资料时，可根据岩土名称和性状按下表规定划分土的类别。,第二章 场地、地基与基础,

6、11,土的类别划分和剪切波速范围,第二章 场地、地基与基础,12,第二章 场地、地基与基础,2）场地覆盖层厚度 覆盖层厚度：是指从地表到地下基岩面的垂直距离，也就是基岩的埋深。 我国规范取值规定： 一般情况下，地面到剪切波速大于500m/s的坚硬土层顶面的距离为场地覆盖层厚度。,13,3）场地类别 我国规范根据场地土等效剪切波速和场地覆盖层厚度（m），按地震对建筑的影响将建筑场地类别划分为4类（见下表）。,第二章 场地、地基与基础,14,二、天然地基地震作用下的承载力验算 地基基础抗震设计是通过选择合理的基础体系和抗震验 算来保证其抗震能力的。 1、 验算内容：竖向承载力验算（通常认为：基础抗

7、水平地震作用能力足够） 规范规定：基础底面平均压力和边缘最大压力应符合下式 要求：,第二章 场地、地基与基础,15,2、 地基土抗震承载力确定 我国规范采用地基土静承载力乘以调整系数后的值作 为抗震承载力设计值：,faE-调整后的地基抗震承载力设计值； -地基抗震承载力调整系数； fa -深宽修正后的地基静承载力特征值，按建筑地基基础设计规范GB50007采用。,第二章 场地、地基与基础,16,第二章 场地、地基与基础,三、液化土与软土地基 1、液化定义、液化震害、液化的影响因素。 2、液化的判别 （1）液化判别和处理的一般原则： 1）对存在饱和砂土和粉土（不含黄土）的地基，除6度外，应进行液

8、化判别。对6度区一般情况下可不进行判别和处理，但对液化敏感的乙类建筑可按7度的要求进行判别和处理。 2）存在液化土层的地基，应根据建筑的抗震设防类别、地基的液化等级结合具体情况采取相应的措施。 （2）对一般工程项目砂土或粉土液化判别及危害程度估计可按以下步骤进行： 初步判别 标准贯入试验判,17,液化地基的初步判别 以地质年代、粘粒含量、地下水位及上覆非液化土厚度等作为判断条件。 标准贯入试验判别 当初判后，认为需要进一步进行液化判别时，则应采用标准贯入试验判别法进行“再判”。 规范规定：当饱和可液化土的标贯击数N63.5的值小于Ncr值时，判为液化，否则判为不液化。,第二章 场地、地基与基础

9、,18,3、液化地基的评价 为了鉴别场地土液化危害的严重程度，抗震规范给出了液化指数的概念，采用土层柱状液化等级判定。,由液化指数，按下表确定液化等级,第二章 场地、地基与基础,19,4、抗液化措施 当液化土层较平坦、均匀时，可按下表选用抗液化措施。,甲类建筑：要特殊考虑，但不得低于乙类,第二章 场地、地基与基础,20,一、概述 结构的地震反应：地震引起的结构振动，包括速度、加速度位移和内力等。 地震作用和结构抗震验算是建筑抗震设计的重要环节，是确定所设计的结构满足最低抗震设防安全要求的关键步骤。 由于地震作用的复杂性和地震作用发生的强度的不确定性，以及结构和体形的差异等，地震作用的计算方法是

10、不同的。主要有底部剪力法、振型分解反应谱法、时程分析法、静力弹塑性方法。 主要掌握底部剪力法、振型分解反应谱法。,第三章 结构地震反应分析和抗震验算,21,二、单自由度体系的水平地震作用,对于单自由度体系，把惯性力看作反映地震对结构体系影响的等效力，用它对结构进行抗震验算。 结构在地震持续过程中经受的最大地震作用为,-集中于质点处的重力荷载代表值；,-水平地震影响系数,第三章 结构地震反应分析和抗震验算,22,地震影响系数曲线,第三章 结构地震反应分析和抗震验算,23,第三章 结构地震反应分析和抗震验算,解：,（1）求结构体系的自振周期,24,（2）求水平地震影响系数,查表确定,查表确定,第三

11、章 结构地震反应分析和抗震验算,25,（3）计算结构水平地震作用,第三章 结构地震反应分析和抗震验算,26,三、重力荷载代表值的确定,结构的重力荷载代表值等于结构和构配件自重标准值Gk加上各可变荷载组合值。,-第i个可变荷载标准值；,-第i个可变荷载的组合值系数；,第三章 结构地震反应分析和抗震验算,27,四、多自由度弹性体系的地震反应分析 振型分解反应谱法,体系j振型i质点水平地震作用标准值,-相应于j振型自振周期的地震影响系数；,- j振型i质点的水平相对位移；,- j振型的振型参与系数；,- i质点的重力荷载代表值。,第三章 结构地震反应分析和抗震验算,28,地震作用效应（弯矩、位移等）

12、：,-j振型地震作用产生的地震效应；,m -选取振型数,一般只取2-3个振型，当基本自振周期大于1.5s或房屋高 宽比大于5时，振型个数可适当增加。,第三章 结构地震反应分析和抗震验算,29,例：试用振型分解反应谱法计算图示框架多遇地震时的层间剪力。 抗震设防烈度为8度，类场地，设计地震分组为第二组。,解：,（1）求体系的自振周期和振型,第三章 结构地震反应分析和抗震验算,30,第三章 结构地震反应分析和抗震验算,（2）计算各振型的地震影响系数,查表得,31,第一振型,第二振型,第三振型,第三章 结构地震反应分析和抗震验算,32,第三章 结构地震反应分析和抗震验算,（3）计算各振型的振型参与系

13、数,第一振型,第二振型,第三振型,33,（4）计算各振型各楼层的水平地震作用,第一振型,第三章 结构地震反应分析和抗震验算,34,第三章 结构地震反应分析和抗震验算,第二振型,第三振型,（5）计算各振型的地震作用效应（层间剪力）,第一振型,第三章 结构地震反应分析和抗震验算,36,第三章 结构地震反应分析和抗震验算,第三振型,第二振型,37,（6）计算地震作用效应（层间剪力）,第三章 结构地震反应分析和抗震验算,38,五、计算水平地震作用的底部剪力法 1、适用范围： 底部剪力法适用于一般的多层砖房等砌体结构、内框架 和底部框架抗震墙砖房、单层空旷房屋、单层工业厂房及多层框架结构等低于40m以剪

14、切变形为主的规则房屋。 地震反应以基本振型为主，而基本振型接近于倒三角形。,第三章 结构地震反应分析和抗震验算,39,地震作用下各楼层水平地震层间剪力为,2、各质点的水平地震作用标准值的计算：,Geq结构等效总重力荷载代表值， Geq =0.85G， 0.85为等效重力荷载系数，单质点体系为1。,G结构的总重力荷载代表值,第三章 结构地震反应分析和抗震验算,40,为了修正，在顶部附加一个集中力,- 顶部附加地震作用系数，多层内框架砖房0.2,多层刚混、钢结构房屋查表,其它可不考虑。,4、对突出屋面附属结构和长周期结构地震内力的调整按规范规定操作。,3、顶部附加地震作用的计算 当结构层数较多时，

15、按上式计算出的水平地震作用比振型分解反应谱法小。,第三章 结构地震反应分析和抗震验算,41,底部剪力法应用举例,例1：试用底部剪力法计算图示框架多遇地震时的层间剪力。已知结构的基本周期T1=0.467s ,抗震设防烈度为8度,类场地,设计地震分组为第二组。,第三章 结构地震反应分析和抗震验算,42,第三章 结构地震反应分析和抗震验算,（2）计算水平地震影响系数,查表得,解:（1）计算结构等效总重力荷载代表值,43,（2）计算水平地震影响系数,（3）计算结构总的水平地震作用标准值,第三章 结构地震反应分析和抗震验算,44,（4）顶部附加水平地震作用,第三章 结构地震反应分析和抗震验算,45,第三

16、章 结构地震反应分析和抗震验算,（5）计算各层的水平地震作用标准值,46,六、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。,第三章 结构地震反应分析和抗震验算,

17、47,结构抗震验算内容 采用二阶段设计法： 1.多遇地震作用下结构弹性变形验算 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。 对于按底部剪力法分析结构地震作用时，其弹性位移计算公式为,-第i层的层间位移；,-第i层的侧移刚度；,-第i层的水平地震剪力标准值。,第三章 结构地震反应分析和抗震验算,48,楼层内最大弹性层间位移应符合下式,-多遇地震作用标准值产生的楼层内最大的弹 性层间位移；,-计算楼层层高；,-弹性层间位移角限值，查表采用。,第三章 结构地震反应分析和抗震验算,49,2、多遇地震作用下结构强度验算 除规范规定可不进行结构强度验算的情况外所有

18、结构都要进行结构构件承载力的抗震验算，验算公式为,第三章 结构地震反应分析和抗震验算,50,3.罕遇地震下结构弹塑性变形验算 对规范规定的需要验算罕遇地震下结构弹塑性变形 的结构按下式验算薄弱楼层的弹塑性层间位移：,-弹塑性位移角增大系数，查表采用；,-罕遇地震作用标准值产生的楼层内最大的弹性层间位移。,第三章 结构地震反应分析和抗震验算,51,第四章 建筑抗震概念设计,1、概念设计：立足于工程抗震基本理论及长期工程抗震经验总结的工程抗震基本概念的抗震设计。 即根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想正确地解决建筑和结构的总体方案、结构布置、材料使用和细部构造等，以便达到合理抗震

19、设计的目的。 2、概念设计内容 1）场地选择：避开地震危险地段，选择有利于抗震的场地。 2）建筑的平立面布置布置原则 ：建筑物的平、立面布置宜规则、对称，质量和刚度变化均匀，避免楼层错层；尽量避免采用带有突然变化的阶梯形立面，避免有过大的外挑和内收。 3）房屋的高度、房屋的高宽比、防震缝的合理设置；,52,第四章 建筑抗震概念设计,4）结构选型与结构布置 结构体系应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。 受力明确、传力合理、传力路线不间断、抗震分析与实际表现相符合。 结构布置平面布置力求对称，具有较大的抗扭刚度。避免质 心与刚心的太大不重合，竖向布置力求均匀，尽可能使其竖向刚度、强度变化

20、均匀，避免出现薄弱层，并应尽可能降低房屋的重心。 5）设置多道抗震防线 多道抗震防线的定义、第一道防线的构件选择原则。,53,第四章 建筑抗震概念设计,6）刚度、承载力和延性的匹配 注意刚度与承载力、刚度与延性之间的匹配。 协调抗侧力体系中各构件的刚度与延性，使之相互匹配，是工程设计中应该努力做到的一条重要抗震设计原则。 结构不同部位的延性要求 、结构延性含义、延性控制的原则、掌握改善构件延性的途径 7）确保结构的整体性、连续性 、构件间的可靠连接,54,一、概述 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：钢筋

21、混凝土纵梁、横梁和柱等构件组成承重体系的房屋。 要掌握钢筋混凝土房屋的震害特点及其原因分析。,第五章 多层及高层钢筋混凝土房屋抗震设计,55,二、 抗震设计的一般规定 房屋的适用最大高度、结构的抗震等级（抗震等级是确定结构构件抗震计算和抗震措施的标准。根据设防烈度、房屋高度、建筑类别、结构类型及构件在结构中的重要程度确定，共分四个等级，一级最高。）、建筑结构布置、合理设计结构破坏机制（框架结构：节点基本不破坏，梁比柱的屈服能早发生、多发生；同一层中，各柱两端屈服历程越长越好；底层柱底的塑性铰宜最晚发生，梁柱端的塑性铰出现得尽可能分散、构件在极限破坏前不发生明显的脆性破坏等。）,第五章 多层及高

22、层钢筋混凝土房屋抗震设计,56,三、防震缝的设置 高层建筑宜选用合理的建筑结构方案，不设防震缝。 当建筑平面过长、结构单元的结构体系不同、高度和刚度相差过大以及各结构单元的地基条件有较大差异时，应考虑设防震缝。 防震缝的宽度要计算求得。,第五章 多层及高层钢筋混凝土房屋抗震设计,57,四、钢筋混凝土框架的抗震设计 框架结构抗震设计的指导思想： 1）框架塑性效应较多地发生在梁端，底层柱的塑性效应较晚形成； 2）梁柱在弯曲破坏前，避免发生其它形式破坏，如剪切破坏、粘结破坏等； 3）在梁、柱破坏之前，节点应有足够的强度即变形能力； 4）重视非结构构件设计。 强柱弱梁，强剪弱弯，强节点弱构件，强锚固。

23、,第五章 多层及高层钢筋混凝土房屋抗震设计,58,五、梁、柱截面抗震设计要点 一）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） 避免梁在弯曲破坏前发生剪切破坏，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。 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。 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。,第五章 多层及高层钢筋混凝土房屋抗震设计,59,3、柱的轴压比不宜过大 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

24、值乘积之比,轴压比是影响柱子破坏形态和延性的主要因素。 4、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规范要求。 5、梁、柱纵向钢筋的接头与锚固应符合规范规定。 6、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。,第五章 多层及高层钢筋混凝土房屋抗震设计,60,六、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。 根据强节点的

25、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； （2）多遇地震时，节点应在弹性范围内工作； （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。,第五章 多层及高层钢筋混凝土房屋抗震设计,61,多层砌体房屋：由粘土砖、烧结多孔粘土砖、粉煤灰中型实心砌块和混凝土中小型砌块砌体通过砂浆砌筑而成的房屋。 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%。 大量震害表明传统的砌体结构抗震性能较差主要原因为： 1、刚度大、自重大，地震作用也大； 2、砌体材料质

26、脆,抗剪、抗拉、抗弯强度低,地震作用下极易出现裂缝; 3、受施工质量的影响较大；如砂浆不饱满,易出现裂缝,减弱抗震性能。,第六章 多层砌体结构房屋的抗震设计,62,一、震害及其分析,一）房屋倒塌 1、全部倒塌 房屋整体性好，而底层强度不足时；房屋整体性不好，而上层墙体过于弱时； 2、上部倒塌 房屋上层自重大，刚度差；上层砌体强度过弱，整体性差时； 3、局部倒塌 个别部位的整体性特别差，纵墙与横墙间联系不好，平面或立面有显著的局部突出，抗震缝处理不当等。,第六章 多层砌体结构房屋的抗震设计,63,二）墙体裂缝 抗剪承载力不足,产生裂缝,主要有“X”形、水平和竖向 三种类型。 三）其它破坏 1、楼

27、梯间破坏 2、房屋附属物的破坏 3、楼盖与屋盖的破坏 4、墙角破坏 5、纵横墙连接破坏,第六章 多层砌体结构房屋的抗震设计,64,第六章 多层砌体结构房屋的抗震设计,二、抗震设计的一般规定 一）平立面布置要规则 二）房屋高度、层数、层高要限制 三）房屋高宽比的限制 四）抗震横墙间距的限制 五）房屋局部尺寸的限制 六）结构体系要合理,65,三、抗震构造措施 对于多层砌体结构，抗震构造措施对于提高房屋的抗震性能，作到大震不倒有重要意义。 各种构造措施的目的只有一个:即加强房屋的整体性，使之具有一定的变形能力(延性）。 多层砖房的抗震构造措施 (一)设置钢筋混凝土构造柱：约束墙体，使之有较高的变形能

28、力； (二)设置钢筋混凝土圈梁：圈梁与构造柱一起,形成砌体房屋的箍，使其抗震性能大大改善； (三)楼盖、屋盖构件具有足够的搭接长度和可靠的连接； (四)横墙较少砖房要满足有关规定与加强措施； (五)加强墙体之间的连接；加强楼梯间的整体性； (六)采用同一类型的基础。,第六章 多层砌体结构房屋的抗震设计,66,四、计算要点 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

29、震作用全部由纵墙承担。,第六章 多层砌体结构房屋的抗震设计,67,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。,第六章 多层砌体结构房屋的抗震设计,68,4同一道墙上各墙段间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 选择不利墙段对墙体截面的抗剪强度进行验算。不 利墙段包括： 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

30、面被削弱较多的墙段,第六章 多层砌体结构房屋的抗震设计,69,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,第六章 多层砌体结构房屋的抗震设计,70,一、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 框架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

31、大、动应变速率较高、材性变脆。,第七章 高层及低层钢结构房屋的抗震设计,71,3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 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。,第七章 高层及低层钢结构房屋的抗震设计,72,四）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

32、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。,第七章 高层及低层钢结构房屋的抗震设计,73,二、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：注意支撑的布置，中心支撑和偏心支撑的区别。 3. 框架-抗震墙板结构 4. 筒体结构 5. 巨型框架结构,第七章 高层及低层钢结构房屋的抗震设计,74,三、 多层和高层钢结构抗震设计简介 一）地震作用计算方法 底部剪力法、振型分解反应谱法、时程分析法 二）钢结构房屋的阻尼比 1. 多遇地震作用下，超过12层取0.02，不超过12层的取0.035，对单层取0.05； 2. 罕遇地震

33、作用下，不同层数都取0.05。 三）变形验算 1. 多遇地震下，层间变形应不超过层高的1/300； 2. 罕遇地震下，层间变形不应超过层高的1/50。,第七章 高层及低层钢结构房屋的抗震设计,75,一、防震结构的分类 1、抗震结构：弹性地震反应谱分析方法，设计思想：“小震不坏，大震不倒”的延性结构体系。利用结构各构件的承载力和变形能力抵御地震作用，吸收地震能量。立足于“抗”。 2、隔震结构：在建筑物上部结构与基础之间设置滑移层，阻止地震能量向上传递。立足于“隔”。 3、消能减震结构：在结构中的某些部位设置消能装置，通过消能装置耗散或吸收地震能量，从而减小主体结构地震反应。,第9章 隔震与耗能减

34、震房屋设计,76,二、基础隔震模式,第9章 隔震与耗能减震房屋设计,77,为达到明显减震效果，通常基础隔震系统需具备以下四种特性： (1)承载特性：具有足够的竖向强度和刚度以支撑上部结构的重量； (2)隔震特性：具有足够的水平初始刚度，在风载和小震作用下，体系能保持在弹性范围内，满足正常使用的要求，而中强地震时，其水平刚度较小，结构为柔性隔震结构体系； (3)复位特性：地震后，上部结构能回复到初始状态，满足正常的使用要求。 (4)耗能特性：隔震系统本身具有较大的阻尼，地震时能耗散足够的能量，从而降低上部结构所吸收的地震能量。,第9章 隔震与耗能减震房屋设计,78,三、隔震机构 1叠层钢板橡胶支

35、座隔震 普通叠层钢板橡胶支座、铅芯叠层钢板橡胶支座、 高阻尼叠层钢板橡胶支座、堆叠型叠层钢板橡胶支 座。 2滑动支座隔震 （1）普通滑动支座（2）双层滑动支座（3）回弹滑动支座 3螺旋弹簧支座隔震 4滚动支座隔震 5摆动柱隔震,第9章 隔震与耗能减震房屋设计,79,四、结构耗能减震的原理 在结构物某些部位设置耗能装置，通过耗能装置产生摩擦、弯曲弹塑性滞回变形耗能来耗散或吸收地震输入结构中的能量以减少主体结构地震反应，从而避免结构产生破坏或倒塌，达到减震控震的目的。 消能装置按照其构造形式可以做成 （1）消能支撑：替代一般的结构支撑 （2）消能剪力墙：替代一般的结构剪力墙 （3）消能节点：在结构梁柱节点处装设消能装置 （4）消能联结：在结构的缝隙处或结构构件之间的联结处设置消能装置,第9章 隔震与耗能减震房屋设计,80,消能装置及消能形式 （1）摩擦消能：摩擦耗能装置由摩擦元件构成，这些元件相互滑动产生摩擦力，从而耗散结构的部分振动能量。如摩擦消能支撑，摩擦节点。 （2）钢件（梁、板、棒）非弹性消能装置：由金属材料制成的耗能装置，其耗能机理是通过金属元件的弹塑性变形来耗能。 （3）材料塑性变形消能（4）调频液体阻尼消能 （5）粘滞耗能装置（6）调频质量阻尼装置 （7）液压质量控制装置,第9章 隔震与耗能减震房屋设计,81,本讲结束,