二級建筑師建筑結(jié)構(gòu)與設(shè)備：建筑結(jié)構(gòu)抗震講義

(一)有關(guān)抗震設(shè)計的若干概念

( 1 )為了保證結(jié)構(gòu)的抗震安全，根據(jù)具體情況，結(jié)構(gòu)單元之間應(yīng)遵守牢固連接或有效分離的方法。高層建筑的結(jié)構(gòu)單元宜采取加強連接的方法。

( 2 )盡可能設(shè)置多道抗震防線，強烈地震之后往往伴隨多次余震，如只有一道防線，在首次破壞后在遭受余震、結(jié)構(gòu)將會因損傷積累而導(dǎo)致倒塌。適當(dāng)處理結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強弱關(guān)系，使其在強震作用下形成多道防線，并考慮某一防線被突破后，引起內(nèi)力重分布的影響，是提高結(jié)構(gòu)抗震性能，避免大震倒塌的有效措施。

( 3 )合理布置抗側(cè)力構(gòu)件，減少地震作用下的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。結(jié)構(gòu)剛度、承載力沿房屋高度宜均勻、連續(xù)分布、避免造成結(jié)構(gòu)的軟弱或薄弱部位。

( 4 )結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)具有必要的承載力、剛度、穩(wěn)定性、延性及耗能等方面的性能。主要耗能構(gòu)件應(yīng)有較高的延性和適當(dāng)?shù)膭偠?，承受豎向荷載的主要構(gòu)件不宜作為主要耗能構(gòu)件。

( 5 )合理控制結(jié)構(gòu)的非彈性(塑性鉸區(qū))，掌握結(jié)構(gòu)的屈服過程，實現(xiàn)合理的屈服機制。

( 6 )框架抗震設(shè)計應(yīng)遵守“強柱、弱梁、節(jié)點更強”的原則(柱子不先于梁破壞，因為梁破壞屬于構(gòu)件破壞，是局部性的，柱子破壞將危及整個結(jié)構(gòu)的安全---可能會整體倒塌，后果嚴(yán)重)，當(dāng)構(gòu)件屈服、剛度退化時，結(jié)點應(yīng)能保持承載力和剛度不變。

( 7 )采取有效措施，防止鋼筋滑移、混凝土過早的剪切破壞和壓碎等脆性破壞。

( 8 )考慮上部結(jié)構(gòu)嵌固于基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)或地下室結(jié)構(gòu)之上時，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)或地下室機構(gòu)應(yīng)保持彈性工作。

( 9 )高層建筑的地基主要受力范圍內(nèi)存在較厚的軟弱黏性土層時，不宜采用天然地基。采用天然地基的高層建筑應(yīng)考慮地震作用下地基變形對上部結(jié)構(gòu)的影響。

(二)抗震設(shè)計一般規(guī)定

( 1 )多層和高層現(xiàn)澆鋼筋混凝土房屋的結(jié)構(gòu)類型和適用的最大高度應(yīng)符合表(見規(guī)范)的要求。平面和豎向均不規(guī)則的結(jié)構(gòu)，適用的最大高度應(yīng)適當(dāng)降低。

( 2 )鋼筋混凝土房屋應(yīng)根據(jù)烈度、結(jié)構(gòu)類型和房屋高度采用不同的抗震等級，并應(yīng)符合相應(yīng)的計算和構(gòu)造措施要求。丙類建筑的抗震等級應(yīng)按表(見規(guī)范)確定。

( 3 )鋼筋混凝土房屋抗震等級的確定，尚應(yīng)符合下列要求：

l )設(shè)置少量抗震墻的框架結(jié)構(gòu)，在規(guī)定的水平力作用下，底層框架部分承受的地震傾覆力矩大于結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的 50 % ，其框架部分的抗震等級應(yīng)按框架結(jié)構(gòu)確定，抗震墻的抗震等級可與其框架的抗震等級相同。

2 )裙房與主樓相連，除應(yīng)按裙房本身確定外，不應(yīng)低于主樓的抗震等級;主樓結(jié)構(gòu)在裙房頂層及相鄰上下各一層應(yīng)適當(dāng)加強抗震構(gòu)造措施。裙房與主樓分離時，應(yīng)按裙房本身確定抗震等級。

3 )當(dāng)?shù)叵率翼敯遄鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)的嵌固部位時，地下一層的抗震等級應(yīng)與上部結(jié)構(gòu)相同，地下一層以下的抗震等級逐級降低一級，但不應(yīng)低于四級。地下室中無上部結(jié)構(gòu)的部分，可根據(jù)具體情況采用三級或更低等級。

4 )抗震設(shè)防類別為甲、乙類的建筑按規(guī)定應(yīng)提高1度確定抗震等級而房屋的高度超過體系的最大適用高度的上界時，經(jīng)采取比一級更有效的的抗震構(gòu)造措施。

( 4 )鋼筋混凝土房屋需要設(shè)置防震縫時，應(yīng)符合下列規(guī)定：

1 )防震縫最小寬度應(yīng)符合下列要求：

① 框架結(jié)構(gòu)房屋的防震縫寬度，當(dāng)高度不超過 15m 時不應(yīng)小于100mm ;超過 15m 時， 6 度、 7 度、 8 度和 9 度相應(yīng)每增加高度5m 、 4m 、 3m 和 2m ，宜加寬 20mm 。

② 框架一抗震墻結(jié)構(gòu)房屋的防震縫寬度可采用 ① 項規(guī)定數(shù)值的 70 % ，抗震墻結(jié)構(gòu)房屋的防震縫寬度可采用 ① 項規(guī)定數(shù)值的 50 % ;且均不宜小于 100mm 。

③ 防震縫兩側(cè)結(jié)構(gòu)類型不同時，宜按需要較寬防震縫的結(jié)構(gòu)類型和較低房屋高度確定縫寬。地下部分可不設(shè)防震縫;有設(shè)防要求時，伸縮縫及沉降縫應(yīng)滿足防震縫的要求。

2 ) 8 、 9 度框架結(jié)構(gòu)房屋防震縫兩側(cè)結(jié)構(gòu)高度、剛度或?qū)痈呦嗖钶^大時，防震縫兩側(cè)框架柱的箍筋應(yīng)沿房屋全高加密，并根據(jù)需要在縫兩側(cè)沿房屋全高各設(shè)置不少于兩道垂直于防震縫的抗撞墻，每一側(cè)抗撞墻的數(shù)量不應(yīng)少于兩道，宜分別對稱布置，其長度可不大于1/2的層高，抗震等級可同框架結(jié)構(gòu)。

( 5 )框架結(jié)構(gòu)和框架一抗震墻結(jié)構(gòu)中，框架和抗震墻均應(yīng)雙向布置，柱中線與抗震墻中線、梁中線與柱中線之間偏心距不宜大于柱寬的 1 / 4 。 甲、乙類建筑以及高度大于24m的丙類建筑不應(yīng)采用單跨框架結(jié)構(gòu);高度不大于24m的丙類建筑不宜采用單跨框架結(jié)構(gòu)。

( 6 )框架一抗震墻和板柱一抗震墻結(jié)構(gòu)中，抗震墻之間無大洞口的樓、屋蓋的長寬比，不宜超過表8-11的規(guī)定;超過時，應(yīng)計人樓蓋平面內(nèi)變形的影響。

( 7 )采用裝配式樓、屋蓋時，應(yīng)采取措施保證樓、屋蓋的整體性及其與抗震墻的可靠連接。采用配筋現(xiàn)澆面層加強時，厚度不宜小于 50mm 。

( 8 )框架一抗震墻結(jié)構(gòu)中的抗震墻設(shè)置，宜符合下列要求：

1 )抗震墻宜貫通房屋全高，且橫向與縱向的抗震墻宜相連。

2 )抗震墻宜的兩端(不包括洞口兩側(cè))宜設(shè)置端柱或與另一方向的抗震墻連接。

3 )房屋較長時，剛度較大的縱向抗震墻不宜設(shè)置在房屋的端開間。

4 )抗震墻洞口宜上下對齊，洞邊距端柱不宜小于 300mm 。

5)樓梯間宜設(shè)抗震墻，但不宜造成較大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。

( 9 )抗震墻結(jié)構(gòu)和部分框支抗震墻結(jié)構(gòu)中的抗震墻設(shè)置，應(yīng)符合下列要求：

1 )抗震墻的兩端(不包括洞口兩側(cè))宜設(shè)置端柱或與另一方向的抗震墻相連;框支部分落地墻的兩端(不包括洞口兩側(cè))宜設(shè)置端柱或與另一方向的抗震墻相連;

2 )較長的抗震墻宜設(shè)置跨高比大于 6 的連梁形成洞口，將一道抗震墻分成長度較均勻的若干墻段，各墻段的高寬比不宜小于 3 ;

3 )墻肢的長度沿結(jié)構(gòu)全高不宜有突變;抗震墻有較大洞口時，以及一、二級抗震墻的底部加強部位，洞口宜上下對齊;

4 )矩形平面的部分框支抗震墻結(jié)構(gòu)，其框支層的樓層側(cè)向剛度不應(yīng)小于相鄰非框支層樓層側(cè)向剛度的 50 % ;框支層落地抗震墻間距不宜大于 24m ，框支層的平面布置尚宜對稱，且宜設(shè)置抗震筒體;底層框架部分承擔(dān)的地震傾覆力矩，不應(yīng)大于結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的 50 %。

( 10 )抗震墻的底部加強部位的范圍，應(yīng)符合下列規(guī)定：

1 )底部加強部位的高度應(yīng)從地下室頂板算起;

2 )部分框支抗震墻結(jié)構(gòu)的抗震墻，其底部加強部位的高度，可取框支層加框支層以上二層的高度及落地抗震墻總高度的 1 / 10 二者的較大值;其他結(jié)構(gòu)的抗震墻，房屋高度大于24m時，底部加強部位的高度可取底部兩層和墻體總高度的 1 /10二者的較大值，房屋高度不大于24m時，底部加強部位可取底部一層。

( 11 )框架單獨柱基有下列情況之一時，宜沿兩個主軸方向設(shè)置基礎(chǔ)系梁：

1 )一級框架和IV類場地的二級框架;

2 )各柱基承受的重力荷載代表值差別較大;

3 )基礎(chǔ)埋置較深，或各基礎(chǔ)埋置深度差別較大;

4 )地基主要受力層范圍內(nèi)存在軟弱黏性土層、液化土層和嚴(yán)重不均勻土層;

5 )樁基承臺之間。

( 12 )框架一抗震墻結(jié)構(gòu)中的抗震墻基礎(chǔ)和部分框支抗震墻結(jié)構(gòu)的落地抗震墻基礎(chǔ)，應(yīng)有良好的整體性和抗轉(zhuǎn)動的能力。

( 13 )主樓與裙房相連且采用天然地基，除應(yīng)符合第一節(jié)五、(二) ( 4 )的規(guī)定外，在多遇地震作用下主樓基礎(chǔ)底面不宜出現(xiàn)零應(yīng)力區(qū)。

( 14 )地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位時，應(yīng)符合下列要求：

1 )地下室頂板應(yīng)避免開設(shè)大洞口;地下室在地上結(jié)構(gòu)的相關(guān)范圍的頂板應(yīng)采用現(xiàn)澆梁板結(jié)構(gòu)，相關(guān)范圍以外的地下室頂板宜采用現(xiàn)澆梁板結(jié)構(gòu);其樓板厚度不宜小于 180mm ，混凝土強度等級不宜小于 C30 ，應(yīng)采用雙層雙向配筋，且每層每個方向的配筋率不宜小于0.25 % ;

2 )結(jié)構(gòu)地上一層的側(cè)向剛度不宜大于相關(guān)范圍地下一層側(cè)向剛度的0. 5 倍;地下室周邊宜有與其頂板相連的抗震墻;

3 )地下室頂板對應(yīng)于地上框架柱的梁柱節(jié)點除應(yīng)滿足抗震計算外，尚應(yīng)符合下列規(guī)定之一：

① 地下一層柱截面每側(cè)縱向鋼筋不應(yīng)小于地上一層柱對應(yīng)縱向鋼筋的 1 . 1 倍，且地下一層柱上端和節(jié)點左右梁端實配抗震受彎承載力之和應(yīng)大于地上一層柱下端實配的抗震受彎承載力的 1 . 3 倍;

② 地下一層梁剛度較大時，柱截面每側(cè)的縱向鋼筋面積應(yīng)大于地上一層對應(yīng)柱每側(cè)縱向鋼筋面積的 1 . 1 倍;同時梁端頂面和底面的縱向鋼筋面積應(yīng)比計算增大 10 %以上;

4 )地下一層抗震墻墻肢端部邊緣構(gòu)件縱向鋼筋的截面面積，不應(yīng)少于地上一層對應(yīng)肢端部邊緣構(gòu)件縱向鋼筋的截面面積。

(15)樓梯間應(yīng)符合下列要求：

1)宜采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓梯;

2)對于框架結(jié)構(gòu)，樓梯間的布置不應(yīng)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)平面特別不規(guī)則;宜采取構(gòu)造措施，減少樓梯構(gòu)件對主體結(jié)構(gòu)剛度的影響。應(yīng)計入樓梯間對地震及其效應(yīng)的影響，應(yīng)進(jìn)行樓梯構(gòu)件的抗震承載力驗算;宜采用構(gòu)造措施，減少樓梯構(gòu)件對主體結(jié)構(gòu)剛度的影響。

3)樓梯間兩側(cè)填充墻與柱之間應(yīng)加強連接。