建筑力学与结构(10章)

10.1.2 地震及其破坏作用
地震俗称地动，是一种具有突发性的自然现象。按其发生的原因不同， 地震主要分为火山地震、陷落地震、人工诱发地震以及构造地震。其中， 构造地震破坏作用大、影响范围广，是房屋建筑抗震研究的主要对象。构 造地震是由于地壳构造运动（岩层构造状态的变动）使岩层发生断裂、错 动而引起的地面震动，这种地面震动称为构造地震。
10.1.4 建筑抗震设防
1．抗震设防依据 1）基本烈度 一个地区的基本烈度是指该地区今后一定时间内（一般指50年），在一般场地条 件下遭遇的超越概率为10%的地震烈度值。 2）设防烈度 作为一个地区建筑抗震设防依据的烈度称为抗震设防烈度。 2．抗震设防分类 1）甲类建筑； 2）乙类建筑；3）丙类建筑；4）丁类建筑。 3．抗震作用和抗震措施 各类建筑物的抗震作用和抗震措施如教材表10-1所示。 4．抗震设防目标 《抗震规范》规定以“三个水准”来表达抗震设防目标，即“小震不坏，中震可 修，大震不倒”。
10.1.5 抗震设计的基本要求
抗震设计主要包括三个方面：概念设计、计算设计和构造设计。由于地 震及地震效应的不确定性和复杂性，以及计算模型与实际情况的差异，因此 “单靠数值”设计很难有效地控制结构的抗震性能。结构的抗震性能首先取 决于良好的“概念设计”。
所谓概念设计是指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，进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程。
底部框架结构砖房
底部框架砖房上部纵横墙 较密，它们不仅重量大而且侧 向刚度比下部框架大得多，形 成下柔上刚的结构体系。这种 刚度的突变，使得房屋侧向变 形集中于薄弱的底层，超过了 底层的极限变形值，从而导致 房屋的破坏。
10.1 地震基础知识 10.2 钢筋混凝土、砌体结构及底部框架结
构房屋的抗震规定
10.1.1 概述
地震是世界最严重的自然灾害之一，它能在极短的时间内造成惨 重的人员伤亡和巨大的财产损失。通过一次又一次的地震灾难及教训， 警示人们：防震减灾任重道远，刻不容缓。为了最大限度地减轻地震 灾害，掌握新建工程的抗震设计是一项重要的减灾措施。本章主要介 绍地震及房屋建筑抗震设防的基本知识。
10.2.1 多层及高层钢筋混凝土房屋的抗震规定
1.震害特点
框架梁、柱及 节点的震害 抗震墙的震害
填充墙的震害
框架梁 框架柱 框架节点
10.2.1 多层及高层钢筋混凝土房屋的抗震规定
2．抗震设计的一般规定 1）抗震等级 抗震等级是确定结构和构件抗震计算与采用抗震措施的标准，《抗震规范》在 综合考虑了设防烈度、建筑物高度、建筑物的结构类型、建筑物的类别及构件在结构 的重要性程度等因素后，将钢筋混凝土结构划分为框架结构、框架-抗震墙结构、抗 震墙结构和部分框支抗震墙结构四个等级，它体现了不同的抗震要求。 2）房屋的高度及高宽比限值 根据国内外有关资料和工程实际经验，为了达到安全经济合理的要求，《抗震 规范》中规定，较规则的多层及高层钢筋混凝土房屋的最大适用高度不超过教材表 10-4的规定。 3）建筑设计和建筑结构的规则性 建筑设计应符合抗震概念设计的要求,不应采用严重不规则的设计方案。 4）防震缝 用防震缝进行结构平面分段，把平面上不规则的结构分割成若干个规则结构。 5）钢筋的锚固和接头
10.2.2 多层砌体房屋的抗震规定
3．多层砌块房屋的抗震构造措施 1）芯柱的设置 多层砌块房屋应按教材表10-16的要求设置钢筋混凝土芯柱,对医院、教学 楼等横墙较少的房屋，应根据房屋增加一层后的层数，按表中的要求设置芯柱。 2）圈梁的设置 砌块房屋的现浇钢筋混凝土圈梁应按教材表10-17的要求设置，圈梁宽度不 应小于190 mm，配筋不应小于4Φ12，箍筋间距不应大于200 mm。
10.2.1 多层及高层钢筋混凝土房屋的抗震规定
3．抗震构造措施 3）钢筋混凝土框架—抗震墙结构 （1）钢筋混凝土框架—抗震墙的布置 一般情况下，钢筋混凝土框架—抗震墙布置在竖向载荷较大处、平面形状变化 处、楼梯间和电梯间。考虑到施工时支模的困难，一般不在抗震缝两侧同时设置抗震 墙。 纵横向抗震墙应合并布置为L形、T形、口字形，使纵墙可以作为横墙的翼缘， 或横墙作为纵墙的翼缘，从而提高其强度和刚度。 抗震墙比框架的刚度大的多，可作为楼板在水平面内的支座，因此它们的间距 不应过大，以防止楼板在自身平面内变形过大。抗震墙之间楼（屋）盖的长宽比应符 合要求。 （2）抗震墙的构造 抗震墙的截面厚度应符合要求。 抗震墙的竖向和水平分布钢筋的配筋率，均不应小于0.25%，并应至少双排布置。 各排分布钢筋之间设置拉筋，拉筋直径不应小于6 mm，间距不应大于600 mm。 其他构造要求同抗震墙结构。
10.2.3 底部框架结构砖房
1．震害特点 底部框架结构砖房是指底部为钢筋混凝土框架或框架-抗震墙结构， 上部为多层砖砌体结构的房屋，如图所示。这种结构形式多用于底层 为商店上部为住宅的建筑。 历次地震都证明，底层框架砖房的破坏相当严重，破坏部位都发 生在底部框架部分。在唐山地震中，有一栋底层框架砖房，由于底层 框架柱的破坏，导致上面几层直接坠落，造成房屋全部倒塌。
10.2.1 多层及高层钢筋混凝土房屋的抗震规定
3．抗震构造措施
1）框架结构 （2）框架柱 ① 截面尺寸。柱截面尺寸不应小于300 mm，高层房屋柱截面宽度不应小于350 mm。 柱净高与柱截面长边的比值不应小于4，否则将形成短柱，地震时易发生脆性的剪切破 坏。为保证强柱弱梁和增加柱的延性，在确定柱的截面尺寸时应首先保证柱的轴压比限 值。 ② 柱的纵向钢筋。柱的纵向钢筋宜对称配置。为了保证柱有足够的延性，框架柱 中全部纵向受力钢筋的配筋百分率不应小于教材表10-8中规定的数值，同时每一侧的配 筋百分率不应小于0.2。 ③ 柱子的箍筋。柱内常用箍筋形式如图所示。
10.2.1 多层及高层钢筋混凝土房屋的抗震规定
3．抗震构造措施 1）框架结构 （1）框架梁 ① 截面尺寸。梁的截面宽度不应小于200 mm，否则在地震作用时，因塑性铰的 出现导致混凝土保护层剥落而造成梁截面过于薄弱，影响梁的抗剪承载能力。为了保 证节点核新区的约束能力，梁的宽度不应小于柱宽的1/2，也不应小于梁高的1/4。 ② 梁的纵向钢筋。梁端纵向受拉钢筋的配筋率不应大于2.5%，且计入受压钢筋 的梁端混凝土受压区高度和有效高度之比，一级不应大于0.25，二、三级不应大于 0.35。梁端截面的底面和顶面纵向钢筋配筋量的比值，除按计算确定外，一级不小于 0.5，二、三级不小于0.3。 ③ 梁的箍筋。在地震作用下，梁端塑性铰区纵向钢筋屈服的范围一般可达1.5倍 梁高左右。在梁端纵向钢筋屈服范围内，加密封闭式箍筋，可以加强对节点核心区混 凝土的约束作用，提高塑性铰区内混凝土的极限应变值，防止在塑性铰区内发生斜裂 缝破坏，从而保证框架梁有足够的延性。同时还为纵向受压钢筋提供侧向支撑，防止 纵筋压曲。
地震引起的振动以波的形式从震源向四周传播，这种波就称为地震波。 地震波按其在地壳传播的位置不同，分为体波和面波
10.1.2 地震及其破坏作用
地表的破坏 现象
地裂缝 滑坡、坍方
喷砂冒水 地面下沉
建筑物破坏
结构丧失整体性
承重结构承载力不 足而引起的破坏地基失效Fra bibliotek次生灾害
10.1.3 震级与烈度
1．震级 地震的震级是衡量一次地震大小的等级，用符号M 表示。 M <2的地震称 为微震，人们感觉不到；M =2~4的地震称为有感地震；M >5的地震称为破坏性 地震，建筑物有不同程度的破坏； M =7~8的地震称为强烈地震或大地震； M >8的地震称为特大地震。 2．地震烈度 地震烈度指地震时某一地点震动的强烈程度，用符号I表示。 对于一次地震，表示地震大小的震级只有一个，但它对不同的地点影响程 度是不一样的。一般来说，离震中越远，受到的影响就越小，烈度也就越低。
10.2.1 多层及高层钢筋混凝土房屋的抗震规定
3．抗震构造措施 1）框架结构 （3）框架节点 为保证节点核心区的抗剪承载力，使框架梁、柱纵向钢筋有可靠的锚固条件， 对节点核心区混凝土应进行有效地约束。对于一、二、三级框架，节点区内配箍特征 值λV分别不小于0.12、0.10、0.08，其箍筋体积配筋率分别不宜小于0.6%、0.5%和 0.4%。 （4）填充墙 填充墙一般采用轻质材料的板材或砌块组砌。与抗震砌体墙的区别在于前者不 考虑其抗侧力的作用，后者则被用来抵抗水平地震作用。 砌体填充墙应与柱脱离或采用柔性连接，在平面和竖向的布置上要均匀对称， 避免填充墙不到顶而造成短柱。为防止填充墙的破坏，砌体的砂浆等级不低于M5， 并沿框架全高每隔500 mm设2Φ6拉筋，在设防烈度为6、7度时，拉筋伸入墙内的长度 不小于墙长的1/5且不小于700 mm，；在设防烈度为8、9度时，一般沿墙全长贯通。 当墙长大于5 m时，墙顶与梁应有拉接；当墙长超过层高的2倍时，应在墙的中部设置 构造柱。当墙高超过4 m时，在墙的半高处应设置与柱连接并沿墙全长贯通的钢筋混 凝土现浇带。
10.2.2 多层砌体房屋的抗震规定
1．多层砌体房屋的震害特点
10.2.2 多层砌体房屋的抗震规定
2．抗震设计的一般规定 1）多层砌体房屋的层数和高度要求 （1）一般情况；（2）医院、教学楼等及横墙较少的多层砌体房屋和横 墙很少的多层砌体房屋；（3）横墙较少的多层砖砌体住宅楼。 2）多层砌体房屋的最大高宽比限制 3）多层砌体房屋抗震墙的间距 4）多层砌体房屋的局部尺寸限制 为了保证在地震时，不因局部墙段的首先破坏，而造成整片墙体连续破 坏，导致整体结构倒塌，必须对墙体的局部尺寸加以限制。， 5）多层砌体房屋的结构布置 （1）在平面布置时，纵横墙应均匀对称，沿竖向应上下连续，同时应 避免墙体的高度不一致而造成错层； （2）楼梯间不应布置在房屋尽端和转角处； （3）烟道、风道、垃圾道的设置不应削弱墙体，当墙体被削弱时应对 墙体采取加强措施，不应采用无竖向配筋的附墙烟囱及出屋面的烟囱； （4）当房屋立面高差大于6 m、房屋有错层且楼板高差较大、或房屋的 结构刚度，质量截然不同时，应设置防震缝，将其划分为规则均匀对称的抗 震单元。