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抗震课件3.2 混凝土结构房屋抗震设计.pdf

（3）框架结构中，砌体填充墙在平而 和竖向的布置均匀对称，避免形成 薄弱层或短柱。砌体填充墙宜与梁柱 轴线位于同一平面内，考虑抗震设防 时，应与柱有可靠的拉结

（4）为使框架一抗震墙结构和抗震墙 结构通过楼、屋盖有效地传递地震剪力 给抗震墙，抗震规范要求抗震墙之间无 大洞口的楼、屋盖的长宽比不宜超过表 3一2的规定，符合该规定的楼盖可近似 按刚性楼盖考虑：超过上述规定时，应 考虑楼盖平面内变形的影响。

（二）结构选型和布置 (5)抗震墙墙结构中的抗震墙设置，应符 合下列要求： (1)抗震墙的长度不宜过长，较长的抗震 墙宜结合洞口设置弱连梁，将一道抗震 墙分成较均匀的若干墙段，以避免抗震 墙发生剪切破坏，并保证墙肢由受弯承 载力控制，且靠近中和轴的竖向分布钢 筋在破坏时能从分发挥其强度，提高结 构的变形能力。

2抗震墙有较大洞口时，洞口位置宜上 下对齐，形成明确的墙肢与连梁，以保 证受力合理、有良好的抗震性能，

（二）结构选型和布置 ③如果部分抗震墙不落地而由框架支承， 这种底部框支层是结构的薄弱层，应限制 框支层刚度和承载力过大的削弱，以提高 房屋整体的抗震能力。所以JB/T 8729-2013 液压多路换向阀，抗震规范规 定，房屋底部有框支层时，框支层的刚度 不应小于相邻上层刚度的50%：落地抗震 墙数量不宜小于上部抗震墙数量的50%， 其间距不宜大于四开间和24m的较小值， 且落地抗震墙之间楼盖长宽比不应超过上 表5一2规定的数值。

(二） 结构选型和布置 （6）架一抗震墙结构中的抗震墙设置 要求： 1)抗震墙的一般布置原则是均匀、分散 、对称、周边”。 ②宜贯通全高，且横向与纵向抗震墙宜相 连； ③不应设置在墙面需开大洞口的位置： 4)房屋较长时，纵向抗震墙不宜设置在端 开间。

（三）屈服机制 合理的结构破坏机制应该是： 1、较合理的框架破坏机制，应该是节点 基本不破坏，梁比柱的屈服可能早发生、 多发生，同一层中各柱两端的屈服历程走 长越好，底层柱底的塑性铰宜最晚形成， 总之，设计时应体现“强柱弱梁”，“强剪 弱弯”的原则。通过控制柱的轴压比和剪 压比，增加结构的延性。 2、框架一抗震墙结构和抗震墙结构中抗 震墙塑性屈服宜产生在墙的底部。连梁宜 在梁端塑性屈服，

在抗震设计中，增强承载力要和刚度 、延性要求相适应。不适当地将某一部分 结构增强，可能造成结构另一部分相对薄 弱。因此，不合理地任意加强配筋以及在 施工中以高强钢筋代替原设计中主要钢筋 的做法，都要慎重考虑

基础结构的抗震设计要求是：在保 证上部结构抗震耗能机制的条件下，基 础结构能将上部结构屈服机制形成后的 最大作用（包括弯矩、剪力及轴力）传 到基础，此时基础结构仍处于弹性。

单独柱基础适用于层数不多、地基 十质较好的框架结构。 交文梁带形基础以及筱式基础使用 于层数较多的框架

框架结构有下列情况之一时，宜沿两主 轴方向设置基础系梁 （1）一级框架和V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粘性 土层、液化土层和严重不均匀土层。

抗震墙结构以及框架一抗震墙结构的抗震墙 基础应具有足够的抗转动能力。 （1）当按天然地基设计时，最好采用整体 生较好的基础结构并有相应的埋置深度。 （2）当上部结构的重量和刚度分布不均匀 时，管结合地下室采用箱形基础以加强结杉 的整体性。 （3）当表层土质较差时，为了充分利用较 深的坚实土层，减少基础嵌固程度，可以结 合以上基础类型采用桩基，

三、框架内力和位移计算

（一）水平地震作用的计算 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 句的水平地震作用应全部由该方向抗侧 力框架结构来承担。

（一）水平地晨用的计异 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，在计算单元各楼层重力 荷载代表值的集中质点G设在楼屋盖标 高处。对于高度不超过40m、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出计算单元的总 水平地震作用标准值F、各层的水平地 震作用标准值F,和顶部附加水平地震作 用标准值。

（一）水平地震作用的计算 对于有突出于屋面的屋顶间（电梯间、水 箱间）等的框架结构房屋，结构顶点假想 位移u~指主体结构顶点的位移。因此， 内。 当已知第层的水平地震作用标准值F,和△ 第i层的地震剪力V，按下式计算：

当已知第i层的水平地震作用标准值F,和△F 第层的地震剪力V，按下式计算：

V,=ZF, +△F, i=

（一）水平地震作用的计算

按（3一2）求得第i层地震剪力V.后 ，再按个层各柱的侧移刚度求其分担的 水平地震剪力标准值。《抗震规范》规 定，为考虑扭转效应的影响，对于规则 结构，横、纵向边框架柱的上述分配水 平地震剪力标准值应分别乘以增大系数 1.15、1.05。一般将砖填充墙仅作为非 结构构件，不考虑其抗侧力作用

目前，再工程计算中，常采用反弯 点法和D值法（改进反弯点法）。 反弯点法适用于层数较少，梁柱线 刚度比大于3的情况，计算比较简单。 D值法近似地考虑了框架节点转动 对侧移刚度和反弯点高度地影响，比较 精确，得到广泛应用。

竖向荷载下框架内力近似计算可采 用分层法和弯矩二次分配法 在竖向荷载下可以考虑适当降低梁 端弯矩，进行调幅。对于现浇框架，调 幅系数β可取0.8~0.9：装配整体式框架 由于节点的附加变形，可取β=0.7~0.8。

（三）竖荷作用下框架内力计算 只有竖向荷载作用下的梁端弯矩可以调 幅，水平荷载作用下的梁端弯矩不能考虑调 幅。因此，必须先将竖向荷载作用下的梁端 弯矩调幅后，再与水平荷载产生的弯矩进行 组合。 当活载不很大时，可按全部满载布置 这样，可不考虑框架的侧移，以简化计算。 当活载较大时，可将跨中弯矩乘以 1.1~1.2系数加以修正，以考虑活载不利布置 对跨中弯矩的影响。

（四）内力组合 在框架抗震设计时，一般应考虑以下两 种基本组合： （1）地震作用效应与重力荷载代表值效应 的组合 当只考虑水平地震作用与重力荷载代表值 时，其内力组合设计值S可写成：

S =1.2SGe +1.3S eh

式中S相应于水平地震作用下由重力荷 载代表值效应的标准值； S 一一水平地震作用效应的标准值。

（2）竖向荷载效应，包括全部恒载与 活载的组合 无地震作用时，结构受到全部恒载和 活载的作用。正常竖向荷载作用下的内力 组合有可能对某些截面设计起控制作用。 对于这种组合，根据《建筑结构荷载规范 》（GB50009一2001），其荷载效应组合 的设计值S应从下列两种组合值中取最不 利值：

（四）内力组合 由活荷载效应控制的组合：

由恒荷载效应控制的组合：

S =1.2Sg +1.4So

S =1.35Sc +1.4y.So

式中S由恒载产生的内力标准值; V 活荷载组合值系数，对楼屋盖均 布活荷载一般取0.7。

在上述两种荷载组合中，取最 不利情况作为截面设计用的内力设 计值。当需要考虑竖向地震作用或 风荷载作用时，其内力组合设计值 可参照《荷载规范》有关规定。

（五）位移计算 (1） 多遇地震作用下层间弹性位移的计算 多遇地震作用下，框架结构的层间弹性位 移，应满足下式的要求： :△u。≤[0。]h 式中 h一层高; △u。一多遇地震作用标准值产生的层间弹 性位移。求此值时，水平地震作用应采用多遇 地震时的地震影响系数。各作用分项系数均应 采用1.0。在计算构件刚度D值时，采用构件弹 性刚度。 [0。]一一层间弹性位移角限值，取1/550;

注意：对于装配整体式框架，考虑节 点风刚度降低对侧移的影响，应将计算所得 的　增加 20%

（五）位移计算 ③按式（3－2）计算楼层剪力V，； ③求层间弹性位移

（2）至遇地震作用下层间弹塑性位移计算 研究表明，结构进入弹塑性阶段后变形 主要集中在薄弱层。因此，抗震规范规定 对于楼层屈服承载力系数 5,小于0.5的框 架结构，尚需进行罕遇地震作用下结构薄 弱层的弹塑性变形计算，

（五）位移计算 (1） 结构薄弱层的确定 楼层屈服承载力系数三，其定义是 ：按构件实际配筋和材料强度标准值计 算的楼层受剪承载力与该层弹性地震剪 力（按罕遇地震作用）之比。既

: yi Syi V el

式中——第i层的屈服承载力系数; Vei一一罕遇地震作用下，第i层的弹 性剪力。

注意：此时要采用罕遇地震的地震 影响系数αma来求 αi。 按式（3一7），可计算出各楼层的 屈服承载力系数，。如弓，≥1，则表示 该层处于或基本处于弹性状态。如三, <1，意味该楼层进入屈服愈深，破坏的 可能性也愈大。而楼层屈服承载力系数 最小者弓vmin即为结构薄弱层。

（2）楼层屈服承载力的确定

①计算梁、柱的极限抗弯承载力。计算 时，应采用构件实际配筋和材料的强度 标准值，不应用材料强度设计值，并可 近似地按下列公式计算：

式中k 一一钢筋强度标准值； fck一一混凝土轴心抗压强度标准值; N一 考虑地震组合时相应于设计弯矩的 轴力，一般可取重力荷载代表值作用下的轴 力　Nc（分项系数取1.0）; b。、h。丶h。一柱截面的宽度、高度、有效 高度。

M! C,i+1 cu,i+1 M" =M" cu.

③计算第i层j根柱的受剪承载力Vi

M" +M V yij H

式中H.—第i层的净高，可由层高 H减去该层上、下梁高的1/2求得

7 Z V = V yi yij i=1

（五）位移计算 （3）薄弱层的层间弹塑性位移计算 统计表明，薄弱层的弹塑性位移 般不超过该结构顶点的弹塑性位移。而 结构顶点的弹塑性位移与弹性位移之间 有较为稳定的关系。经过大量分析表明 ，对于不超过12层且楼层刚度无突变的 框架结构和填充墙框架结构可采用简化 计算方法，即薄弱层的层间的弹塑性位 移可用层间位移乘以弹塑性位移增大系 数而得，其计算公式为：

Aup 层间弹塑性位移。

（五）位移计算 4）层间弹塑性位移验算 在罕遇地震作用下，根据试验及震害经验 多层框架及填充墙框架的层间弹塑性位移应 合下式要求： u, ≤[0,]h 中[0,]一一层间弹塑性位移角限值，取1/50; 框架柱的轴压比小于0.40时，可提高10%； 耗沿全高加密箍筋并规范规定的体积配箍率 上限值时可提高20%，但累计不超过25%。 h一一薄弱层的层高。

综上所述，按简化方法验算框架结构在 罕遇地震作用下，层间弹塑性位移的一般步 骤是： 1)按梁、柱实际配筋计算各构件极限抗弯 ②按罕遇地震作用下的地震影响系数最大 值αma按图2—19确定　%计算楼层的弹性 地震剪力V和层间弹性位移 △u ③计算楼层屈服承载力系数，并找出薄 弱层。

④计算薄弱层的层间弹塑性位移 △u，=np△u。° 5验算层间位移角，要求满足式2一206：

Au 0 p L [0, p p

四框架柱抗震设计 柱是框架中最主要的承重构件，它是压 弯、剪构件变形能力不如以弯曲作用为主的 梁。为此，应遵循以下设计原则： (1） 强柱弱梁，使柱尽量不出现塑性较。 （2）在弯曲破坏之前不发生剪切破坏，使 注有足够的抗剪能力。 （3）控制柱的轴压比不要太大 （4）加强约束，配置必要的约束箍筋

1：强柱弱梁与柱端弯矩设计值的确定

1：强柱弱梁与柱端弯矩设计值的确定 在承载力方面，“强柱弱梁”就是要 求同一节点上、下柱端截面极限受弯承 载力之和应大于同一平面内节点左、右 梁端截面的极限受弯承载力之和。

《抗震规范》规定， 一、二级架的梁柱节 点处，除顶层柱和轴压比小于0.15的柱外，有 地震作用组合的柱端弯矩应分别符合下列公式 要求：

级框架结构及9度时尚应符合：

式中n一一柱端弯矩增大系数，一级取1.40，二 级取1.2，三级取1.0; M。一节点上、下柱端顺时针或反时针方 句截面组合的弯矩设计之和：上下柱端弯矩， 般情况可按弹性分析所得弯矩之比分配到上 、下柱端； >M一一同一节点左、右梁端反时针或顺时 针方向截面组合的弯矩设计值之和：

或顺时针方向实配的正截面抗震受弯承 载力所对应的弯矩之和，可根据相应的 实际配筋面积和材料强度标准值所确定 的正截面受弯承载力之和除以梁受弯承 载力抗震调整系数 RE 来求得，即

四朵抗晨段切 注意： （1）对于轴压比小于0.15的柱，包括顶层柱， 因其具有与梁相近的变形能力GB/T 38625-2020 信息安全技术 密码模块安全检测要求，故可不必满足 上述要求。 （2）当柱的组合弯矩设计值不能满足式 （5一19a）或式（5一19b）的要求时，则应按 式（5一19a）或式（5一19b）取值进行柱正截 面承载力计算。柱上、下端的弯矩值按原有组 合弯矩设计值的比例进行分配

国内外研究表明，要真正达到强柱弱 梁的目的，柱与梁的极限受弯承载力之比 要求在1.60以上。而按抗震规范设计的框架 结构这个比值大约在1.25左右。因此，按式 （5一19）设计时只能取得在同一楼层中部 分为梁铰，部分为柱铰以及不致在柱上、 下两端同时出现铰的混合机制。故对框架 柱的抗震设计还应采取其他措施，如限制 轴压比和剪压比，加强柱端约束箍筋等

试验研究还表明，框架底层柱根部对 整体框架延性起控制作用，柱脚过早出现 塑性铰将影响整个结构的变形及耗能能力 故应当适当加强底层柱的抗弯能力。为 此，抗震规范要求一、二、三级框架的底 层柱底截面的组合弯矩设计值应分别乘以 增大系数1.50、1.25和1.15。

根据上述各项要求所确定的组合 弯矩设计值，即可进行柱正截面承载 力验算。此时，承载力设计值应按《 混凝土结构设计规范》（GB50010一 2002）计算，但应注意，其承载力设 计值应除以承载力抗震调整系数。

LY/T 3163-2019 浸渍纸层压木质地板生产线节能技术规范2．在弯曲破坏之前不发生剪切破

V=nvc (M" +M')/H,