1、第第 四四 章章多层及高层钢筋混凝土结构抗震设计多层及高层钢筋混凝土结构抗震设计学习要求学习要求掌握：掌握：水平地震作用的计算；框架内力和位水平地震作用的计算；框架内力和位 移计算；框架梁、柱、节点的抗震设计移计算；框架梁、柱、节点的抗震设计 理解：理解：多高层钢筋混凝土结构房屋抗震设计多高层钢筋混凝土结构房屋抗震设计 的慨念、设计要求。的慨念、设计要求。了解：了解：多层及高层钢筋混凝土结构房屋的主多层及高层钢筋混凝土结构房屋的主 要结构体系及震害特点。要结构体系及震害特点。4.14.1概述概述 多层和高层钢筋混凝土结构体系包括：多层和高层钢筋混凝土结构体系包括：框架结构、框架框架结构、框架-
2、抗震墙结构、抗震墙结构、抗震墙结构、抗震墙结构、筒体结构和框架筒体结构和框架-筒体结构等。筒体结构等。框架结构体系：框架结构体系：由梁和柱组成，平面布置灵活，由梁和柱组成，平面布置灵活，易于满足建筑物设置大房间的要求，在工业与民易于满足建筑物设置大房间的要求，在工业与民用建筑中应用广泛。用建筑中应用广泛。抗震墙：抗震墙：也称剪力墙，这种结构体系由钢筋混凝也称剪力墙，这种结构体系由钢筋混凝土纵横墙组成，抗侧力性能较强，但平面布置不土纵横墙组成，抗侧力性能较强，但平面布置不灵活，纯剪力墙体系一般用于住宅、旅馆和办公灵活，纯剪力墙体系一般用于住宅、旅馆和办公楼建筑。楼建筑。筒体结构：筒体结构：或由四
3、周封闭的剪力墙构成单筒式的或由四周封闭的剪力墙构成单筒式的筒状结构；或以楼电梯为内筒，密排柱深梁框筒状结构；或以楼电梯为内筒，密排柱深梁框架为外框筒组成筒中筒结构。这种结构的空间架为外框筒组成筒中筒结构。这种结构的空间刚度大，抗侧和抗扭刚度都很强，建筑布局亦刚度大，抗侧和抗扭刚度都很强，建筑布局亦灵活。常用于超高层公寓、办公楼和商业大厦灵活。常用于超高层公寓、办公楼和商业大厦建筑等。建筑等。框架框架-抗震墙结构：抗震墙结构：在框架房屋中增加抗震墙构在框架房屋中增加抗震墙构成成框架筒体体系：框架筒体体系：在框架房屋中增加筒体构成。在框架房屋中增加筒体构成。框架房屋框架房屋抗震墙抗震墙框架框架-抗
4、震墙抗震墙 设计不良或施工质量欠佳的钢筋混凝土结构设计不良或施工质量欠佳的钢筋混凝土结构房屋在地震中遭遇震害的情况，亦不鲜见。主房屋在地震中遭遇震害的情况，亦不鲜见。主要震害可概述如下：要震害可概述如下：.共振效应引起的震害共振效应引起的震害 .结构平面或竖向布置不当引起的震害结构平面或竖向布置不当引起的震害.框架柱、梁和节点的震害框架柱、梁和节点的震害 梁柱变形能力不足，构件过早发生破坏。一梁柱变形能力不足，构件过早发生破坏。一般是梁轻柱重，柱顶重于柱底，尤其是角柱和般是梁轻柱重，柱顶重于柱底，尤其是角柱和边柱更易发生破坏。边柱更易发生破坏。（1 1）柱顶）柱顶 柱顶周围有水平裂缝、斜裂缝或
5、交叉裂缝。重者混凝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。土压碎崩落，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、主要原因：节点处弯矩、剪力、轴力都较大，受力复杂，箍筋配置轴力都较大，受力复杂，箍筋配置不足，锚固不好等。不足，锚固不好等。破坏不易修复。破坏不易修复。（2 2）柱底）柱底与柱顶相似，由于箍筋较柱顶密，震害相对柱顶与柱顶相似，由于箍筋较柱顶密，震害相对柱顶较轻。较轻。（3 3）短柱）短柱当柱高小于当柱高小于4 4倍柱截面高度（倍柱截面高度（h/b4)4)时形成短柱。时形成短柱。短柱刚度大，易产生剪切破坏。短柱刚度大，
6、易产生剪切破坏。（4 4）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。震害多发生于梁端。在地震作用下梁端纵向钢筋屈服，震害多发生于梁端。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裂缝。出现上下贯通的垂直裂缝和交叉裂缝。破坏的主要原因是破坏的主要原因是梁端屈服后产生的剪力较大，超过了梁的受剪承载力，梁梁端屈服后产生的剪力较大，超过了梁的受剪承载力，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。低等。（6 6）框架梁）框架梁（5 5）梁柱节点）梁柱节点 节点核
7、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。节点破坏的主要原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，约束箍筋少，梁筋锚固长度不够以及施工质量差所引起。筋少，梁筋锚固长度不够以及施工质量差所引起。.框架填充墙的震害框架填充墙的震害 砌体填充墙刚度大而承载砌体填充墙刚度大而承载力低，首先承受地震作用而力低，首先承受地震作用而遭破坏
8、。一般遭破坏。一般7 7度即出现裂缝，度即出现裂缝，8 8度和度和8 8度以上地震作用下，度以上地震作用下，裂缝明显增加，甚至部分倒裂缝明显增加，甚至部分倒塌，一般是上轻下重，空心塌，一般是上轻下重，空心砌体墙重于实心砌体墙，砌砌体墙重于实心砌体墙，砌快墙重于砖墙快墙重于砖墙 框架框架-剪力墙结构上部较严剪力墙结构上部较严重，框架结构下部震害严重重，框架结构下部震害严重 填充墙破坏的主要原因是：墙体受剪承载力低，变形填充墙破坏的主要原因是：墙体受剪承载力低，变形能力小，墙体与框架缺乏有效的拉结，在往复变形时墙体能力小，墙体与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。易发生剪切破
9、坏和散落。.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成荷载作用下形成X X型剪切裂缝，为剪切型脆性破坏，尤其是在型剪切裂缝，为剪切型脆性破坏，尤其是在房屋房屋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。6 6、防震缝宽度过小，地震时结构相互碰撞造成震害防震缝宽度过小，地震时结构相互碰撞造成震害 总结以上震害调查结果，除注意场地和地基因总结以上震害调查结果，除注意场地和地基
10、因素外，从结构上主要应注意：素外，从结构上主要应注意：（1 1）结构的刚度在平面上和沿竖向的分布要规则、均匀）结构的刚度在平面上和沿竖向的分布要规则、均匀（2 2）结构构件要有足够的承载力和延性）结构构件要有足够的承载力和延性（3 3）重视构造，加强对混凝土的约束，防止剪切、锚固）重视构造，加强对混凝土的约束，防止剪切、锚固等脆性破坏；等脆性破坏；（4 4）保证施工质量。）保证施工质量。4.2.1 4.2.1 结构体系选择结构体系选择 不同的结构体系，其抗震性能、使用效果和经济指标亦不不同的结构体系，其抗震性能、使用效果和经济指标亦不同。同。抗震规范抗震规范在考虑地震烈度、场地土、抗震性能、使
11、在考虑地震烈度、场地土、抗震性能、使用要求及经济效果等因素和总结地震经验的基础上，对地震用要求及经济效果等因素和总结地震经验的基础上，对地震区多高层房屋适用的最大高度给出了规定区多高层房屋适用的最大高度给出了规定(P64:(P64:表表4-14-1；4-2)4-2)4.2 4.2 抗震设计的一般要求抗震设计的一般要求 表表4-1 多层及多层及A级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度结构体系结构体系非抗震设非抗震设计计抗震设防烈度抗震设防烈度6度度7度度8度度9度度框架框架7060554525框架框架 抗震墙抗震墙14013012010050抗震墙抗震墙全部
12、落地全部落地15014012010060部分框支部分框支13012010080不应采用不应采用筒体筒体框架框架-核心筒核心筒16015013010070筒中筒筒中筒20018015012080板柱板柱 抗震墙抗震墙70403530不应采用不应采用 房屋的高宽比值愈大，即建筑愈瘦高，地震作用下的侧房屋的高宽比值愈大，即建筑愈瘦高，地震作用下的侧移愈大，地震引起的倾覆作用愈严重。故移愈大，地震引起的倾覆作用愈严重。故规范规范对房屋对房屋的高宽比按结构体系和地震烈度给出了不同的要求的高宽比按结构体系和地震烈度给出了不同的要求(p65表表4-3;4-4)。表表4-2 B级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适
13、用高度级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度结构体系结构体系非抗震设计非抗震设计抗震设防烈度抗震设防烈度6度度7度度8度度框架框架 抗震墙抗震墙170160140120抗震墙抗震墙全部落地全部落地180170150130部分框支部分框支150140120100筒体筒体框架框架-核心筒核心筒220210180140筒中筒筒中筒300280230170注：当有大底盘时，计算高宽比的高度从大底盘顶部算起注：当有大底盘时，计算高宽比的高度从大底盘顶部算起 选择结构体系时，要考虑建筑物刚度与场地条件的关选择结构体系时，要考虑建筑物刚度与场地条件的关系，要注意选择合理的基础形式及埋置深度；还必须注系，要注
14、意选择合理的基础形式及埋置深度；还必须注意经济指标。意经济指标。表表4-3 A级高度钢筋混凝土高层建筑结构适用的最大高宽比级高度钢筋混凝土高层建筑结构适用的最大高宽比结构体系结构体系非抗震非抗震设计设计抗震设防烈度抗震设防烈度6度、度、7度度8度度9度度框架框架-板柱板柱-抗震墙抗震墙框架框架-抗震墙抗震墙抗震墙抗震墙筒中筒、框架筒中筒、框架-核心筒核心筒5566456634552344 表表4-4 B级高度钢筋混凝土高层建筑结构适用的最大高宽比级高度钢筋混凝土高层建筑结构适用的最大高宽比非抗震设计非抗震设计抗震设防烈度抗震设防烈度6度、度、7度度8度度764.2.2 4.2.2 抗震等级抗震
15、等级地震作用下，钢筋混凝土结构的地震反应有下地震作用下，钢筋混凝土结构的地震反应有下列特点：列特点：1 1、地震作用越大，房屋的抗震要求越高；、地震作用越大，房屋的抗震要求越高；地震作用与烈度、场地等有关，从经济角度地震作用与烈度、场地等有关，从经济角度考虑，对不同烈度、场地的结构的抗震要求可以考虑，对不同烈度、场地的结构的抗震要求可以有明显的差别。有明显的差别。2 2、结构的抗震能力主要取决于主要抗侧力构件的、结构的抗震能力主要取决于主要抗侧力构件的性能；主、次抗侧力构件的抗震要求应有差别。性能；主、次抗侧力构件的抗震要求应有差别。3 3、房屋越高，地震反应越大，抗震要求越高。、房屋越高，地
16、震反应越大，抗震要求越高。抗震等级抗震等级是确定结构构件抗震计算和抗震措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，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，其中一级抗震要求最高。共分四个等级，其中一级抗震要求最高。在同等设防烈度和房屋高度的情况下，对于在同等设防烈度和房屋高度的情况下，对于不同的结构类型，其次要抗侧力构件抗震要求不同的结构类型，其次要抗侧力构件抗震要求可低于主要抗侧力构件，即抗震等级低些。可低于主要抗侧力构件，即抗震等级低些。设防烈度为度、建于设防烈度为度
17、、建于类场地上的结类场地上的结构，不需做抗震验算但需按抗震等级设计截面，构，不需做抗震验算但需按抗震等级设计截面，满足抗震构造要求满足抗震构造要求.4.2.3 4.2.3 抗震等级的划分抗震等级的划分 抗震等级是多高层混凝土结构、构件抗震设计的标抗震等级是多高层混凝土结构、构件抗震设计的标准。同一结构体系，不同抗震等级的设计计算，构造准。同一结构体系，不同抗震等级的设计计算，构造要求都不同。要求都不同。抗震设计规范抗震设计规范综合考虑了建筑重要综合考虑了建筑重要性类别、设防烈度、结构类型、房屋高度等因素。对性类别、设防烈度、结构类型、房屋高度等因素。对钢筋混凝土结构划分了不同抗震等级。表钢筋混
18、凝土结构划分了不同抗震等级。表4-5；4-6分分别为多层及别为多层及A级高度与级高度与B级高度的丙类高层建筑结构的级高度的丙类高层建筑结构的抗震等级。而对甲、乙、丁类建筑，则需要在对各自抗震等级。而对甲、乙、丁类建筑，则需要在对各自设防烈度调整后，再查表确定抗震等级。当本地区设设防烈度调整后，再查表确定抗震等级。当本地区设防烈度为防烈度为9度时，度时，A级高度乙类高层建筑的抗震等级应级高度乙类高层建筑的抗震等级应按特一级采用，甲类建筑应采取更有效的措施。按特一级采用，甲类建筑应采取更有效的措施。结结 构构 类类 型型抗抗 震震 设设 防防 烈烈 度度6 度度7 度度8 度度9 度度框框 架架高
19、度（高度（m）30303030303025框框 架架四四三三三三二二二二一一一一框架框架-抗震抗震墙墙高度（高度（m）60606060606050框框 架架四四三三三三二二二二一一一一抗抗 震震 墙墙三三二二一一一一一一抗抗 震震 墙墙高度（高度（m）80808080808060抗抗 震震 墙墙四四三三三三二二二二一一一一框支抗震框支抗震墙墙非底部加强部位抗震墙非底部加强部位抗震墙四四三三三三二二二二不不 应应采采 用用不应采用不应采用底部加强部位抗震墙底部加强部位抗震墙三三二二二二一一框框 支支 框框 架架二二二二一一一一筒筒 体体框架框架-核心筒核心筒框框 架架三三二二一一一一核心筒核心筒
20、二二二二一一一一筒筒 中中 筒筒内内 筒筒三三二二一一一一外外 筒筒板柱板柱 抗抗震墙震墙板柱的柱板柱的柱三三二二一一不应采用不应采用抗抗 震震 墙墙二二二二二二表表4-5 多层及多层及A级高度的高层建筑结构抗震等级级高度的高层建筑结构抗震等级表表4-6 B级高度的高层建筑结构抗震等级级高度的高层建筑结构抗震等级结结 构构 类类 型型抗抗 震震 设设 防防 烈烈 度度6度度7度度8度度框架框架-抗抗震墙震墙框框 架架二二一一一一抗震墙抗震墙二二一一特一特一抗震墙抗震墙抗震墙抗震墙二二一一一一框支抗震框支抗震墙墙非底部加强部位抗震墙非底部加强部位抗震墙二二一一一一底部加强部位抗震墙底部加强部位抗
21、震墙二二一一特一特一框支框架框支框架一一特一特一特一特一框架框架 核核心筒心筒框框 架架二二一一一一筒筒 体体二二一一特一特一筒中筒筒中筒内内 筒筒二二一一特一特一外外 筒筒二二一一特一特一4.2.3 4.2.3 结构布置结构布置多高层钢筋混凝土结构房屋结构布置的基本原则：多高层钢筋混凝土结构房屋结构布置的基本原则：结构平面应力求简单规则，结构的主要抗侧力构件结构平面应力求简单规则，结构的主要抗侧力构件应对称均匀布置，尽量使结构的刚心与质心重合，应对称均匀布置，尽量使结构的刚心与质心重合，避免地震时引起结构扭转及局部应力集中避免地震时引起结构扭转及局部应力集中 结构的竖向布置，应使其质量沿高度
22、方向均匀分结构的竖向布置，应使其质量沿高度方向均匀分布，避免结构刚度突变，并应尽可能降低建筑物的布，避免结构刚度突变，并应尽可能降低建筑物的重心，以利结构的整体稳定性。重心，以利结构的整体稳定性。合理地设置变形缝。合理地设置变形缝。加强楼屋盖的整体性。加强楼屋盖的整体性。尽可能做到技术先进，经济合理。尽可能做到技术先进，经济合理。.框架结构布置框架结构布置 框架结构主要用于框架结构主要用于 10 层以下的住宅、办公及各类层以下的住宅、办公及各类公共建筑与工业建筑。常见的框架柱网形式有方格公共建筑与工业建筑。常见的框架柱网形式有方格式与内廊式两类。式与内廊式两类。常见框架柱网常见框架柱网 (a)
23、(a)方格式柱网；方格式柱网；(b)(b)内廊式柱网内廊式柱网 地震区的框架结构，应设计成延性框架，遵守地震区的框架结构，应设计成延性框架，遵守“强柱弱梁强柱弱梁”、“强剪弱弯强剪弱弯”、强节点、强锚固、强节点、强锚固等等设计原则。设计原则。在确定框架结构结构方案的同时，应初步确定在确定框架结构结构方案的同时，应初步确定框架梁柱的截面尺寸和材料强度等级。框架梁柱的截面尺寸和材料强度等级。框架结构中，非承重墙体的材料、选型和布置，框架结构中，非承重墙体的材料、选型和布置，应根据烈度、房屋高度、建筑体型、结构层间变形、应根据烈度、房屋高度、建筑体型、结构层间变形、墙体抗侧力性能的利用等因素，经综合
24、分析后确定。墙体抗侧力性能的利用等因素，经综合分析后确定。应优先采用轻质墙体材料，刚性非承重墙体的布置，应优先采用轻质墙体材料，刚性非承重墙体的布置，在平面和竖向的布置宜均匀对称，避免形成薄弱层或在平面和竖向的布置宜均匀对称，避免形成薄弱层或短柱。短柱。.框架抗震墙结构布置框架抗震墙结构布置框架抗震墙结构是由框架和抗震墙结合而共同工作框架抗震墙结构是由框架和抗震墙结合而共同工作的结构体系，兼有框架和抗震墙两种结构体系的优点。的结构体系，兼有框架和抗震墙两种结构体系的优点。既具有较大的空间，又具有较大的抗侧刚度。多用于既具有较大的空间，又具有较大的抗侧刚度。多用于10102020层的房屋。层的房
25、屋。框架抗震墙结构布置的框架抗震墙结构布置的关键问题是抗震墙的布置，关键问题是抗震墙的布置，其基本原则是：其基本原则是：抗震墙在结构平面的布抗震墙在结构平面的布置应对称均匀，避免结构刚置应对称均匀，避免结构刚心与质心有较大的偏移。心与质心有较大的偏移。框架一抗震墙结构框架一抗震墙结构平面布置示意平面布置示意抗震墙应沿结构的纵横向设置，且纵横向抗震抗震墙应沿结构的纵横向设置，且纵横向抗震墙宜相互联合组成墙宜相互联合组成 T T 形、形、形、十字形等刚度形、十字形等刚度较大的截面，以提高抗震墙的利用效率。较大的截面，以提高抗震墙的利用效率。抗震墙与柱中线宜重合，当不能重合时，柱中抗震墙与柱中线宜重
26、合，当不能重合时，柱中线与抗震墙中线之间偏心距不宜大于柱宽的线与抗震墙中线之间偏心距不宜大于柱宽的1/4 1/4 抗震墙应尽可能靠近房屋平面的端部，但不宜抗震墙应尽可能靠近房屋平面的端部，但不宜布置在外墙。布置在外墙。抗震墙应设置在墙面不需要开大洞口的位置，开抗震墙应设置在墙面不需要开大洞口的位置，开洞口时应上下对齐，抗震等级为一、二级的联肢洞口时应上下对齐，抗震等级为一、二级的联肢墙的洞口不应采用弱连系梁。墙的洞口不应采用弱连系梁。抗震墙宜贯通全高，沿竖向截面不宜有较抗震墙宜贯通全高，沿竖向截面不宜有较大突变，以保证结构竖向的刚度基本均匀。大突变，以保证结构竖向的刚度基本均匀。抗震墙的数量以
27、能满足结构的侧移变形为抗震墙的数量以能满足结构的侧移变形为原则，不宜过多，以免结构刚度过大，增加结原则，不宜过多，以免结构刚度过大，增加结构的地震反应。抗震墙的间距应能保证楼、屋构的地震反应。抗震墙的间距应能保证楼、屋盖有效地传递地震剪力给抗震墙。盖有效地传递地震剪力给抗震墙。.抗震墙结构布置抗震墙结构布置抗震墙结构是由钢筋混凝土墙体承受竖向荷载抗震墙结构是由钢筋混凝土墙体承受竖向荷载和水平荷载的结构体系。具有整体性能好、抗侧和水平荷载的结构体系。具有整体性能好、抗侧刚度大和抗震性能好等优点，该类结构无突出墙刚度大和抗震性能好等优点，该类结构无突出墙面的梁、柱，可降低建筑层高，充分利用空间，面
28、的梁、柱，可降低建筑层高，充分利用空间，特别适合于特别适合于20203030层的高层居住建筑，但该类建层的高层居住建筑，但该类建筑大面积的墙体限制了建筑物内部平面布置的灵筑大面积的墙体限制了建筑物内部平面布置的灵活性。活性。抗震墙结构的布置除了应注意平面与竖向的均抗震墙结构的布置除了应注意平面与竖向的均匀外，尚应注意：匀外，尚应注意：较长的抗震墙宜开洞口设置弱连系梁，将一道抗较长的抗震墙宜开洞口设置弱连系梁，将一道抗震墙分成较匀匀的若干墙段（包括小开洞墙及联肢震墙分成较匀匀的若干墙段（包括小开洞墙及联肢墙）墙）,各墙段的高宽比不应小于各墙段的高宽比不应小于 2,2,并应保证墙肢由受并应保证墙肢
29、由受弯承载力控制，靠近中和轴的竖向分布钢筋在破坏时弯承载力控制，靠近中和轴的竖向分布钢筋在破坏时能充分发挥其强度，以提高结构的变形能力。能充分发挥其强度，以提高结构的变形能力。抗震墙结构平面布置示意抗震墙结构平面布置示意抗震墙的墙段与墙肢抗震墙的墙段与墙肢抗震墙有大洞口时，洞口位置宜上下对齐，以形成明抗震墙有大洞口时，洞口位置宜上下对齐，以形成明确的墙肢与连系梁，保证结构受力合理、有良好的抗震确的墙肢与连系梁，保证结构受力合理、有良好的抗震性能。一、二级抗震墙底部加强部位不宜有错洞墙性能。一、二级抗震墙底部加强部位不宜有错洞墙。部分框支抗震墙结构的框支层，其抗震墙的截部分框支抗震墙结构的框支层
30、，其抗震墙的截面面积不应小于相邻上层抗震墙截面面积的面面积不应小于相邻上层抗震墙截面面积的 50%，框支层落地抗震墙间距不宜大于，框支层落地抗震墙间距不宜大于 24m;底部两层框支抗震墙结构的布置宜对称，且宜底部两层框支抗震墙结构的布置宜对称，且宜设置抗震墙筒体；设置抗震墙筒体；落地抗震墙之间楼盖长宽比不应超过落地抗震墙之间楼盖长宽比不应超过 规定的规定的数值。数值。.抗震缝布置抗震缝布置高层建筑宜选用合理的建筑结构方案，不设防震缝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
31、条件有较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。其最小宽度应符合下大差异时，应考虑设防震缝。其最小宽度应符合下面要求：面要求：（1 1）钢筋混凝土框架房屋的防震缝宽度，当高度不）钢筋混凝土框架房屋的防震缝宽度，当高度不超过超过15m15m时可采用时可采用70mm70mm，超过，超过15m15m时，时，6 6、7 7、8 8、9 9度度相应每增加高度相应每增加高度5m5m、4m4m、3m3m、2m2m，宜加宽，宜加宽20mm20mm。（2 2）框架）框架-抗震墙结构房屋的防震缝宽度可采用框架抗震墙结构房屋的防震缝宽度可采用框架规定数值的规定数值的70%70%，且不宜
32、小于，且不宜小于70mm70mm。5.5.防撞墙防撞墙8 8、9 9度设防的钢筋混凝土框度设防的钢筋混凝土框架房屋防震缝两侧的结构，当架房屋防震缝两侧的结构，当结构高度、刚度或层高相差较结构高度、刚度或层高相差较大时，可在防震缝两侧房屋的大时，可在防震缝两侧房屋的尽端设垂直于防震缝的抗撞墙尽端设垂直于防震缝的抗撞墙。t th h框架框架框架框架-抗震墙抗震墙高度、刚度相差较大高度、刚度相差较大层高不同层高不同（3）防震缝两侧结构类型不同时，）防震缝两侧结构类型不同时，按不利体系考虑，并按低的房屋按不利体系考虑，并按低的房屋高度计算缝宽。高度计算缝宽。抗撞墙抗撞墙 5.5.抗撞墙抗撞墙8 8、9
33、 9度设防的钢筋混凝土框架房屋度设防的钢筋混凝土框架房屋防震缝两侧的结构，当结构高度、刚防震缝两侧的结构，当结构高度、刚度或层高相差较大时，可在防震缝两度或层高相差较大时，可在防震缝两侧房屋的尽端设垂直于防震缝的抗撞侧房屋的尽端设垂直于防震缝的抗撞墙墙。每一侧的数量不应少于两道。宜分别对称布置，每一侧的数量不应少于两道。宜分别对称布置，墙肢的长度可不大于一个柱距。墙肢的长度可不大于一个柱距。内力应按考虑和不考虑抗撞墙两种情况进行分内力应按考虑和不考虑抗撞墙两种情况进行分析，按不利情况取值。析，按不利情况取值。抗撞墙的端柱和框架边柱箍筋应沿房屋全高加密抗撞墙的端柱和框架边柱箍筋应沿房屋全高加密4
34、.2.4 结构材料结构材料 混凝土强度等级：混凝土强度等级：框支梁、框支柱，抗震等级为一框支梁、框支柱，抗震等级为一级的框架梁、柱、节点核心区，不应低于级的框架梁、柱、节点核心区，不应低于C30；构；构造柱、芯柱及其它各类构件不应低于造柱、芯柱及其它各类构件不应低于C20；8、9度度时分别不宜大于时分别不宜大于C70和和C60。钢筋：钢筋：普通钢筋优先采用韧性、可焊性好的，强度普通钢筋优先采用韧性、可焊性好的，强度等级，纵向受力筋宜选等级，纵向受力筋宜选HRB400级和级和HRB335级热级热轧钢筋。箍筋宜选用轧钢筋。箍筋宜选用HRB335、HRB400和和HRB235级热轧钢筋。级热轧钢筋。
35、抗震等级为一、二级的框架结构抗震等级为一、二级的框架结构，纵向受力筋采用，纵向受力筋采用普通钢筋时钢筋的实测强度与实测屈服强度比不应普通钢筋时钢筋的实测强度与实测屈服强度比不应小于小于1.25；并且实测屈服强度与强度标准值之比不；并且实测屈服强度与强度标准值之比不应大于应大于1.3 结构计算考虑地震作用时，一般可不考虑风荷结构计算考虑地震作用时，一般可不考虑风荷载的影响。载的影响。整个设计步骤整个设计步骤如图如图：结构抗震计算的内容一般包括：结构抗震计算的内容一般包括：结构动力特性分析，主要是结构结构动力特性分析，主要是结构自振周期的确定；自振周期的确定；结构地震反应计算，包括多遇烈度下的地震
36、荷载结构地震反应计算，包括多遇烈度下的地震荷载与结构侧移；与结构侧移；结构内力分析；结构内力分析；截面抗震设计等。截面抗震设计等。4.4.框架结构的抗震设计框架结构的抗震设计确定结构方案与结构布置确定结构方案与结构布置初步选定梁柱截面尺寸及材料初步选定梁柱截面尺寸及材料计算各层荷载、重力荷载代表值计算各层荷载、重力荷载代表值计算结构刚度参数计算结构刚度参数计算结构自振周期及振型计算结构自振周期及振型内力组合、截面设计内力组合、截面设计构造设计构造设计罕遇烈度下薄弱层变形验罕遇烈度下薄弱层变形验算算荷载作用下结构内力分析荷载作用下结构内力分析计算多遇烈度下地震作用计算多遇烈度下地震作用是否需要做
37、变形检验是否需要做变形检验计算多遇烈度下结构侧移计算多遇烈度下结构侧移地震作用下结构内力分析地震作用下结构内力分析 满满 足足 满满 足足开始开始结束结束不需要不需要特殊构特殊构造措施造措施结构方案调结构方案调整整 不满足不满足4.3.1 4.3.1 水平地震作用计算及变形验算水平地震作用计算及变形验算结构的地震作用，一般情况下，可在建筑结构的结构的地震作用，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，各方向的水两个主轴方向分别考虑水平地震作用，各方向的水平地震作用全部由该方向抗侧力框架结构承担。平地震作用全部由该方向抗侧力框架结构承担。计算多层框架结构的水平地震作用时，一般应
38、以计算多层框架结构的水平地震作用时，一般应以防震缝所划分的结构单元作为计算单元，在计算单防震缝所划分的结构单元作为计算单元，在计算单元中各楼层重力荷载代表值的集中质点元中各楼层重力荷载代表值的集中质点 G Gi i 设在楼屋设在楼屋盖标高处。盖标高处。对于高度不超过对于高度不超过40m40m、质量和刚度沿高度分布比较、质量和刚度沿高度分布比较均匀的框架结构，可采用底部剪力法分别求单元的均匀的框架结构，可采用底部剪力法分别求单元的总水平地震作用标准值总水平地震作用标准值FEk 各层水平地震作用标准各层水平地震作用标准值值 Fi 和顶部附加水平地震作用标准值和顶部附加水平地震作用标准值Fn 一般情
39、况下可用底部剪力法一般情况下可用底部剪力法周期计算可采用顶点位移法周期计算可采用顶点位移法 非结构墙体影响系数非结构墙体影响系数(当采用实砌填充砖墙时取当采用实砌填充砖墙时取0.6-0.7 0.6-0.7；当；当采用轻质墙、外挂墙板时取采用轻质墙、外挂墙板时取0.70.70.8)0.8)(374)EkeqFG11.7(388)tbsTy=D-0.6 0.8T各楼层地震作用标准值各楼层地震作用标准值(1)(377)iiinE kjjG HFFG H顶层附加地震作用顶层附加地震作用(376)nnEkFF上式还应满足楼层最小地震剪力要求上式还应满足楼层最小地震剪力要求:1(42)nijjVG第第i层
40、的地震剪力层的地震剪力Vi 求得第求得第i i层的地震剪力层的地震剪力Vi后，再按该层各柱的侧移刚度求后，再按该层各柱的侧移刚度求其分担的水平地震剪力标准值。一般将砖填充墙仅作为非结其分担的水平地震剪力标准值。一般将砖填充墙仅作为非结构构件，不考虑其抗侧力作用构构件，不考虑其抗侧力作用。1(4 1)nijnjVFF楼层地震剪力计算楼层地震剪力计算：楼层最小地震剪力系数楼层最小地震剪力系数。（。（P57P57表表3 31212）弹性变形验算弹性变形验算 框架结构在多遇地震作用下层间弹性位移应满足框架结构在多遇地震作用下层间弹性位移应满足:(43)eeuhe弹性层间最大角位移限制值见表弹性层间最大
41、角位移限制值见表3-15钢筋混凝土框架结构第钢筋混凝土框架结构第i层的层间最大弹性位移为层的层间最大弹性位移为:(44)ieiVuDDi-第第i层所有柱的抗侧移刚度之和层所有柱的抗侧移刚度之和表表3-15 弹性层间位移角限值弹性层间位移角限值结构类型e钢筋混凝土框架1/550钢筋混凝土框架-抗震墙、板柱-抗震墙、框架-核心筒1/800钢筋混凝土抗震墙、筒中筒1/1000钢筋混凝土框支层1/1000多、高层钢结构1/3004.3.2 4.3.2 水平地震作用下框架内力的计算水平地震作用下框架内力的计算 假定各层水平地震作用为框架梁柱节点处假定各层水平地震作用为框架梁柱节点处的水平力，同层柱的柱端
42、侧移相等。的水平力，同层柱的柱端侧移相等。1 1、计算步骤、计算步骤:按各柱抗侧移刚度将楼层剪力分配给各柱按各柱抗侧移刚度将楼层剪力分配给各柱 确定各柱反弯点位置确定各柱反弯点位置 计算各柱柱端弯矩计算各柱柱端弯矩 计算梁端弯矩计算梁端弯矩 计算梁轴力、柱剪力。计算梁轴力、柱剪力。2 2、计算方法、计算方法 反弯点法；反弯点法；D D值法值法 (1)(1)、反弯点法、反弯点法反弯点法适用条件：层数较少，梁柱线刚度比大于反弯点法适用条件：层数较少，梁柱线刚度比大于3 3时。时。反弯点位置：上部反弯点位置：上部 0.5H0.5H；底层；底层 0.7H0.7H(基本假定基本假定)1 各层柱的侧移刚度
43、各层柱的侧移刚度D D为柱上下两端仅有单位层间侧移时为柱上下两端仅有单位层间侧移时的柱剪力的柱剪力212(415)ciDh=-式中式中ic框架框架柱的线刚度柱的线刚度icEcIc/h内力计算步骤：内力计算步骤：层间剪力分配到柱层间剪力分配到柱 计算柱弯矩计算柱弯矩 设第设第i层层间地震总剪力为层层间地震总剪力为Vi，该层柱总数为，该层柱总数为m，按，按各柱刚度，第各柱刚度，第j柱所分配的剪力为：柱所分配的剪力为：1(46)ijijimikkDVVD2 2）柱端弯矩计算）柱端弯矩计算 底层柱：底层柱：上端弯矩上端弯矩1/3(47)tcjMV ha下端弯矩下端弯矩12/3(47)bcjMVb其余各
44、层柱：其余各层柱：上下端弯上下端弯矩矩/2(47)tbccijiMMV hc3 3）梁端弯矩、梁剪力及柱轴力计算）梁端弯矩、梁剪力及柱轴力计算()(48)utblblccblbriMMMaii梁端弯矩梁端弯矩节点上下柱端节点上下柱端弯矩弯矩之和等于左右两梁端之和等于左右两梁端弯矩之和，按照左右梁的线刚度分配弯矩之和，按照左右梁的线刚度分配()(48)utbrbrccblbriMMMbii框架梁框架梁剪力剪力按梁弯矩平衡计算：按梁弯矩平衡计算：(49)lrbbbMMVl框架梁左右端弯矩框架梁左右端弯矩lrbbMM和 框架柱轴力按该柱以上所有各层相邻梁端剪力沿竖向框架柱轴力按该柱以上所有各层相邻梁
45、端剪力沿竖向平衡条件求得。平衡条件求得。().).值法（改进反弯点）值法（改进反弯点）近似地考虑了框架节点转动对侧移刚度和反弯点高近似地考虑了框架节点转动对侧移刚度和反弯点高度的影响，比较精确，应用比较广泛。度的影响，比较精确，应用比较广泛。用用 D D 值法计算框架内力的步骤如下：值法计算框架内力的步骤如下：1 1）计算各层柱的侧移刚度）计算各层柱的侧移刚度 D D212(4 10)cciDKh式中式中 Kc 柱的线刚度；柱的线刚度；h 楼层高度；楼层高度；节点转动影响系数，由梁柱线刚度，按表节点转动影响系数，由梁柱线刚度，按表4 48 8取取用。用。1312ciDhcccE Iih122b
46、bciiki12342bbbbciiiikikk25bciki56bbciikikk25.0ci2bi1bici4bi1bi2bi3bi5bici5bici6bi取值取值边柱边柱中柱中柱一般层一般层底层底层采用装配整体式或整体式楼盖时采用装配整体式或整体式楼盖时,折算惯性矩按表折算惯性矩按表4-9采用采用2 2）、计算各柱分配剪力）、计算各柱分配剪力3 3）、确定反弯点高度）、确定反弯点高度yy -D -D值法的柱反弯点高度比值法的柱反弯点高度比y0 标准反弯点高度比，标准反弯点高度比，查附录查附录C P214C P214y1 上、下梁线刚度不同，对上、下梁线刚度不同，对y0 的修正值的修正值
47、 弯点上移，弯点上移，y1 为正值为正值 弯点下移，弯点下移，y1 为负值为负值(411)jijijDVVD0123()(4 12)yhyyyy h1bi2bi4bi3bi121341bbbbiiii341121bbbbiiiiy y2 2 上层层高与本层层高不同时，反弯点高度修正值。上层层高与本层层高不同时，反弯点高度修正值。由由 和和 查表。查表。4 4）计算柱端弯矩）计算柱端弯矩上端上端下端下端hhu2k(1)(413)cijMVy ha上y y3 3 下层层高与本层层高不同时，反弯点高度修正值。下层层高与本层层高不同时，反弯点高度修正值。由由p218附录附录C查得查得上cM下cMijV
48、yh(413)cijMVyhb下5 5）计算梁端弯矩）计算梁端弯矩 Mb 梁端弯矩可按节点弯矩平衡条件，将节点上、下柱梁端弯矩可按节点弯矩平衡条件，将节点上、下柱端弯矩之和按左、右梁的线刚度比例分配。端弯矩之和按左、右梁的线刚度比例分配。梁端弯矩梁端弯矩梁两端弯矩计算图梁两端弯矩计算图()(48)utblblccblbriMMMaii()(48)utbrbrccblbriMMMbii）计算梁端剪力）计算梁端剪力b7 7）计算柱轴力）计算柱轴力 N 边柱轴力为各层梁端剪力按层边柱轴力为各层梁端剪力按层叠加，中柱轴力为柱两侧梁端剪叠加，中柱轴力为柱两侧梁端剪力之差，亦按层叠加。力之差，亦按层叠加。
49、柱底层柱轴力为：柱底层柱轴力为：bVlbMrbMbV（49）钢筋混凝土框架结构设计实例钢筋混凝土框架结构设计实例 某某5 5层（局部层（局部6 6层）现浇钢筋混凝土多层框架结构办公室，层）现浇钢筋混凝土多层框架结构办公室，框架梁界面尺寸：走道梁框架梁界面尺寸：走道梁250250400mm400mm；其它梁：顶层为；其它梁：顶层为250250600mm600mm；其他楼层；其他楼层250250650650。柱：。柱：1 13 3层层500500500500；4 45 5层层450450450mm450mm。混凝土强度等级。混凝土强度等级C25C25。钢筋强度等级：。钢筋强度等级：受力筋受力筋HR
50、B400HRB400，箍筋，箍筋HPB235HPB235，各层重力荷载代表值如图，各层重力荷载代表值如图，抗震设防烈度抗震设防烈度8 8度，设计基本地震加速度度，设计基本地震加速度0.2g,0.2g,设计地震分设计地震分组为第二组，组为第二组，类场地，结构阻尼比类场地，结构阻尼比0.050.05，计算结构在横，计算结构在横向水平地震力作用下的抗震计算。向水平地震力作用下的抗震计算。计算步骤：计算步骤：重力荷载代表值计算重力荷载代表值计算刚度计算：梁，柱，层刚度计算：梁，柱，层自振周期计算自振周期计算地震作用计算地震作用计算地震作用的分配地震作用的分配地震作用下的内力计算地震作用下的内力计算竖向
