1、主讲主讲四川建筑职业技术学院工学博士四川建筑职业技术学院工学博士 框架结构震害分析框架结构震害分析陈文元陈文元2015.11Page Page 2 2 钢筋混凝土钢筋混凝土结构结构:柔性柔性结构，结构，具有较好的抗震性能，地震时所遭具有较好的抗震性能，地震时所遭受的破坏比砌体结构受的破坏比砌体结构（刚性结构）（刚性结构）的震害轻得多。的震害轻得多。但如果设计不合理、施工质量但如果设计不合理、施工质量不良，多层和高层钢筋混凝土结构不良，多层和高层钢筋混凝土结构建筑也会产生严重的震害。建筑也会产生严重的震害。框架结构震害分析框架结构震害分析Page Page 3 3马那瓜美洲银行大厦马那瓜美洲银行
2、大厦19721972年南美洲年南美洲马那瓜马那瓜地震地震中央银行大厦中央银行大厦1 1结构布置不合理产生的震害结构布置不合理产生的震害震前震前震后震后 框架结构震害分析框架结构震害分析Page Page 4 4马那瓜中央银行马那瓜中央银行 结构平面布置结构平面布置 框架框架抗震墙抗震墙填充墙填充墙 框架结构震害分析框架结构震害分析平面不规则、竖平面不规则、竖向不规则向不规则严重扭转严重扭转Page Page 5 5马那瓜美洲银行马那瓜美洲银行结构平面布置结构平面布置 结构对称均匀结构对称均匀抗侧包括抗侧包括4 4个个L L行筒体行筒体 框架结构震害分析框架结构震害分析Page Page 6 6
3、1 12 23 34 45 56 67 78 89 91010111112121313(mm)(mm)层层1 13 35 56 67 79 91111131340408080120120 在强烈地震作用下，结在强烈地震作用下，结构的薄弱楼层率先屈服、发构的薄弱楼层率先屈服、发展弹塑性变形，并形成弹塑展弹塑性变形，并形成弹塑性变形集中的现象，不能发性变形集中的现象，不能发挥整体的抗震能力。挥整体的抗震能力。1976 1976年唐山大地震中，年唐山大地震中，位于天津塘沽区的天津碱厂位于天津塘沽区的天津碱厂十三层蒸吸塔框架，该结构十三层蒸吸塔框架，该结构楼层屈服强度分布不均匀，楼层屈服强度分布不均匀
4、，造成造成6 6层和层和1111层的弹塑性变形层的弹塑性变形集中，导致集中，导致6 6层以上全部倒塌。层以上全部倒塌。天津碱厂输入天津波的天津碱厂输入天津波的弹塑性分析结果弹塑性分析结果（2 2）竖向不规则产生的震害）竖向不规则产生的震害(薄弱层薄弱层)框架结构震害分析框架结构震害分析Page Page 7 7 框架结构震害分析框架结构震害分析地震时倾倒的原因是底层柱子数量少，间距大。地震时倾倒的原因是底层柱子数量少，间距大。Page Page 8 83 3框架整体的震害框架整体的震害框架的整体破坏框架的整体破坏形式按破坏性质可形式按破坏性质可分为延性破坏和脆分为延性破坏和脆性破坏，按破坏机性
5、破坏，按破坏机制可分为梁铰机制制可分为梁铰机制(强柱弱梁型强柱弱梁型)和柱和柱铰机制铰机制(强梁弱柱强梁弱柱型型)。(b)(b)强柱弱梁型强柱弱梁型(a)(a)强梁弱柱型强梁弱柱型框架的整体破坏形式框架的整体破坏形式 框架结构震害分析框架结构震害分析Page Page 9 9一、框架梁、柱的震害一、框架梁、柱的震害 梁柱变形能力不足，构件过早发生梁柱变形能力不足，构件过早发生破坏。一般是梁轻柱重，柱顶重于柱底，破坏。一般是梁轻柱重，柱顶重于柱底，尤其是角柱和边柱更易发生破坏。尤其是角柱和边柱更易发生破坏。柱顶柱顶 柱顶周围有水平裂缝、斜裂缝或交叉柱顶周围有水平裂缝、斜裂缝或交叉裂缝。重者混凝土
6、压碎崩落，柱内箍筋拉裂缝。重者混凝土压碎崩落，柱内箍筋拉断，纵筋压曲成灯笼状。断，纵筋压曲成灯笼状。主要原因：节点处弯矩、剪力、轴主要原因：节点处弯矩、剪力、轴力都较大，受力复杂，箍筋配置不足，力都较大，受力复杂，箍筋配置不足，锚固不好等。锚固不好等。破坏不易修复。破坏不易修复。框架结构震害分析框架结构震害分析Page Page 1010柱底柱底 与柱顶相似，由于箍筋较柱顶密，震害相对柱顶较轻。与柱顶相似，由于箍筋较柱顶密，震害相对柱顶较轻。框架结构震害分析框架结构震害分析Page Page 1111短柱短柱 当柱净高小于当柱净高小于4 4倍柱截面高度（倍柱截面高度（H/b4)H/b4)或剪跨
7、比不大于或剪跨比不大于2 2时时,形成短柱。形成短柱。短柱刚度大，易产生剪切破坏。短柱刚度大，易产生剪切破坏。短柱短柱 框架结构震害分析框架结构震害分析Page Page 1212角柱角柱 由于双向受弯、受剪由于双向受弯、受剪,加上扭转作用，震害比内柱重。加上扭转作用，震害比内柱重。角柱角柱 框架结构震害分析框架结构震害分析Page Page 1313梁柱节点梁柱节点 节点核心区产生对角方向的斜裂缝或交叉斜裂缝，混节点核心区产生对角方向的斜裂缝或交叉斜裂缝，混凝土剪碎剥落。节点内箍筋很少或无箍筋时，柱纵向钢筋凝土剪碎剥落。节点内箍筋很少或无箍筋时，柱纵向钢筋压曲外鼓。压曲外鼓。节点破坏的主要原
8、因是节点的受剪承载力不足，约束箍节点破坏的主要原因是节点的受剪承载力不足，约束箍筋太少，梁筋锚固长度不够以及施工质量差所引起。筋太少，梁筋锚固长度不够以及施工质量差所引起。节点破坏将导致梁柱失去相互之间的联系。节点破坏将导致梁柱失去相互之间的联系。梁柱节点破坏梁柱节点破坏 框架结构震害分析框架结构震害分析Page Page 1414梁柱节点梁柱节点 节点核心区产生对角方向的斜裂缝或交叉斜裂缝，混凝土节点核心区产生对角方向的斜裂缝或交叉斜裂缝，混凝土剪碎剥落，节点内箍筋很少或没有放置箍筋时，柱纵向筋剪碎剥落，节点内箍筋很少或没有放置箍筋时，柱纵向筋压曲外鼓。压曲外鼓。梁筋锚固破坏。锚固长度不足，
9、从节点内拔出，将混凝土梁筋锚固破坏。锚固长度不足，从节点内拔出，将混凝土拉裂。拉裂。装配式框架构件连接处易发生脆断，剖口焊接钢筋处易拉装配式框架构件连接处易发生脆断，剖口焊接钢筋处易拉断，焊接处后浇混凝土开裂或散落。断，焊接处后浇混凝土开裂或散落。原因：节点受弯承载力不足，约束混凝土太少，梁筋锚固原因：节点受弯承载力不足，约束混凝土太少，梁筋锚固长度不足及施工质量引起。长度不足及施工质量引起。框架结构震害分析框架结构震害分析Page Page 1515填充墙的震害填充墙的震害 砌体填充墙刚度大而砌体填充墙刚度大而承载力低，首先承受地震承载力低，首先承受地震作用而遭破坏。一般作用而遭破坏。一般7
10、 7度即度即出现裂缝，出现裂缝，8 8度和度和8 8度以上度以上地震作用下，裂缝明显增地震作用下，裂缝明显增加，甚至部分倒塌，加，甚至部分倒塌，填充墙填充墙破坏破坏 框架结构震害分析框架结构震害分析Page Page 1616抗震墙的震害抗震墙的震害 在强震作用下，抗震墙在反复荷载作用下形成在强震作用下，抗震墙在反复荷载作用下形成X X型剪型剪切裂缝。切裂缝。抗震墙破坏抗震墙破坏(交叉裂缝交叉裂缝)框架结构震害分析框架结构震害分析Page Page 1717抗震墙中的连梁震害抗震墙中的连梁震害 在强震作用下还表现在连梁上，其跨度小，高度大形成深梁，在强震作用下还表现在连梁上，其跨度小，高度大形
11、成深梁，在反复荷载作用下形成在反复荷载作用下形成X X型剪切裂缝，为剪切型脆性破坏，尤其是型剪切裂缝，为剪切型脆性破坏，尤其是在房屋在房屋1/31/3高度处的连梁破坏更为明显。高度处的连梁破坏更为明显。抗震墙破坏抗震墙破坏(交叉裂缝交叉裂缝)框架结构震害分析框架结构震害分析Page Page 1818框架梁框架梁震害多在梁端，为剪切破坏。震害多在梁端，为剪切破坏。在地震作用下梁端纵向钢筋屈服，出现上下贯通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（因弯剪作用）。的垂直裂缝和交叉斜裂缝（因弯剪作用）。在梁负弯矩钢筋切断处由于抗剪能力削弱也易产在梁负弯矩钢筋切断处由于抗剪能力
12、削弱也易产生裂缝，造成梁剪切破坏。生裂缝，造成梁剪切破坏。原因：梁端屈服后产生的剪力较大，超过梁的受原因：梁端屈服后产生的剪力较大，超过梁的受剪能力，梁内箍筋配置较稀，以及反复荷载作用剪能力，梁内箍筋配置较稀，以及反复荷载作用下混凝土抗剪强度降低等因素引起的。下混凝土抗剪强度降低等因素引起的。框架结构震害分析框架结构震害分析Page Page 19191 1、伸缩缝宽度太小，地震时发生碰撞造成震害。、伸缩缝宽度太小，地震时发生碰撞造成震害。如：天津友谊宾馆，东西段之间没有如：天津友谊宾馆，东西段之间没有15cm15cm抗震缝，在唐山抗震缝，在唐山地震时，防震缝处不少面积因碰撞而掉落。地震时，防
13、震缝处不少面积因碰撞而掉落。2 2、建造在软弱地基上的高柔建筑物，因、建造在软弱地基上的高柔建筑物，因Tg=T1Tg=T1发生共振，发生共振，烈度不高但其破坏的例子屡见不鲜。烈度不高但其破坏的例子屡见不鲜。如：如：19761976年委内瑞拉发生年委内瑞拉发生6.56.5级地震，距震中级地震，距震中56km56km的加拉的加拉加斯冲积场地上有加斯冲积场地上有4 4幢幢1010至至1212层钢筋混凝土框架结构公层钢筋混凝土框架结构公寓倒塌。寓倒塌。框架结构震害分析框架结构震害分析Page Page 2020地震前北川地震前北川地震后北川地震后北川 Rebuild Beichuan 新建北川新建北川reasonableConstruction quality guaranteedsupervisethird-party谢 谢2015.11
