高层及多层钢结构房屋的抗震设计
结构抗震第五章多层和高层钢筋混凝土结构房屋
缺点是侧向刚度较小，地震时会产生较大的水 平变形，易引起非结构构件的破坏，有时甚至造2 成 主体结构的破坏。
抗震墙
框架-抗震墙 框架房屋
3
纯框架结构用于１２层４０m以下的建筑。 （２）钢筋混凝土框架——剪力墙结构:是剪力墙和 框架共同工作的结构体系。为克服框架体系和剪力墙体系 各自的缺点，发挥其长处，在框架结构中设置一定数量的 剪力墙，便形成框架——剪力墙结构体系。
3.选择结构体系，还要注意经济指标。多高层房屋一般 用钢量大，造价高，因而要尽量选择轻质高强和多功能的 建筑材料，减轻自重，降低造价。
25
二、结构布置
1.柱网布置及规则建筑
柱网布置要简单规整，刚度分布均匀，使房屋结构具有
良好的抗震性能。常见的柱网形式有方格式和内廊式。 （1）在平面布置方面，尽可能满足局部突出的尺寸不
（6）楼梯间、电梯间不宜设置在结构单元的两端及拐
角处，因为单元角部扭转应力较大，受力复杂，容易造成
破坏。
32
§5.4 框架结构的抗震计算
它的优点是平面布置灵活，自重较剪力墙结构轻，而 刚度又较框架结构大，因而能较为有效地控制结构在地震 时产生的地震作用和变形。
另外，框架结构为剪切变形，结构上部层间变形小， 下部层间变形大；而剪力墙结构为弯曲型变形，结构上部
4
层间变形大，下部层间变形小，而当框架和剪力墙两种结
结构共同工作时，相互之间有所协调，结果是框架下部层 间变形和剪力墙上部层间变形减小，因而使结构的变形均 匀合理。
（2）为减小地震作用，应尽量减轻结构自重并降低重 心位置，可将设备层或大型设备布置在建筑物的地下室、 底层或下部几层。
第六章多层和高层钢结构房屋的抗震设计
2.竖向布置
抗震设防的高层建筑钢结构，宜采用 竖向规则的结构。在竖向布置上具有下 列情况之一者，为竖向不规则结构：
(1)楼层刚度小于其相邻上层刚度的 70%，且连续三层总的刚度降低超过50%。
(2)相邻楼层质量之比超过1.5(建筑 为轻屋盖时，顶层除外)。
(3)立面收进尺寸的比例为L1/L＜ 0.75（右图）。
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②结构平面形状有凹角，凹角的伸出部分在一个方向 的长度，超过该方向建筑总尺寸的25%；
③楼面不连续或刚度突变，包括开洞面积超过该层总 面积的50%；
④抗水平力构件既不平行于又不对称于抗侧力体系的 两个互相垂直的主轴。
属于上述情况第①、④项者应计算结构扭转的影响， 属于第③项者应采用相应的计算模型，属于第②项者应 采用相应的构造措施。
化学工业出版社
带有偏心支撑的框架-支撑结构，具备中心支撑体系侧向 刚度大、具有多道抗震防线的优点，还适当减少了支撑构件的 轴向力，进而减小了支撑失稳的可能性。
由于支撑点位置偏离框架接点，便于在横梁内设计用于 消耗地震能量的消能梁段。强震发生时，消能梁段率先屈服， 消耗大量地震能量，保护支撑斜杆不屈曲或屈曲在后，形成了 新的抗震防线，使得结构整体抗震性能，特别是结构延性大大 加强。
3.水平地震作用计算
高层建筑钢结构采用底部剪力法时，可按下式计算顶 部附加地震作用系数：
1.框架体系
2.框架-支撑体系 框架-支撑体系是在框架体系中沿结构的纵、横两个方
向均匀布置一定数量的支撑所形成的结构体系。 (1)中心支撑
中心支撑是指斜杆与横梁及柱汇交于一点，或两根斜 杆与横杆汇交于一点，也可与柱子汇交于一点，但汇交时 均无偏心距。
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多层及高层钢筋混凝土房屋的抗震设计
五、构件在极限破坏前不发生明显的脆性破坏
主要抗侧力的钢筋混凝土构件的极限破坏应以构件弯 曲时主筋受拉屈服破坏为主，应避免变形性能差的混凝土 首先压溃或剪切破坏，以及钢筋锚固失效和粘接破坏。 延性破坏和脆性破坏两者的变形性能差别很大，与其 相关的因素有：抗剪和抗弯承载力之比、剪跨比、剪压比、 轴压比、主筋率、配筋率、箍筋形式、混凝土和钢筋材料、 钢筋连接和锚固方式等。 规范中许多规定都属于这方面的要求。
六、防震缝与抗撞墙 1、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面要求：
（1）钢筋混凝土框架房屋的防震缝宽度，当高度不超过 15m时可采用70mm，超过15m时，6、7、8、9度相应每增加 高度5m、4m、3m、2m，宜加宽20mm。 （2）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50%，且不宜小于 70mm。 框架 （3）防震缝两侧结构类型不 同时，按不利体系考虑， 并按低的房屋高度计算 缝宽。
在基本烈度地震作用时,结构在弹塑性范围工作; 在罕遇烈度地震作用时,结构亦在弹塑性范围工作;
程度不同
三、钢筋混凝土结构的概念设计 1.设置多道抗震防线； 2.合理控制结构的弹塑区部位；
1）结构有较好的塑性内力重分布能力； 2）结构有较宽的约束屈服范围及极限变形； 3）局部破坏不致导致整个结构失效及具有易于修复 的可能性。
2、柱底
与柱顶相似，由于箍筋较柱顶密，震害 相对柱顶较轻。
关于多层和高层钢筋混凝土房屋抗震设计
关于多层和高层钢筋混凝土房屋抗震设计摘要：作为房屋主要的结构型式，多层和高层钢筋混凝土房屋被广泛运用到办公楼、写字楼以及广大的住宅房屋中。
本文主要论述多层和高层钢筋混凝土房屋主要震害和抗震设计两方面，为中国高层房屋的抗震工作献计献策。
关键词：多层和高层钢筋混凝土震害抗震设计地震作为人类繁衍生息过程中遇到的一种十分可怕的自然灾害，一直引起众多学者专家的研究。
中国是个地震灾害频发的国家之一，如何应对地震对于多层和高层钢筋混凝土房屋的破坏是摆在人们面前的一大难题。
强烈的地震往往给社会经济发展和人类的生存安全带来巨大破坏，它的特点是猝不及防的突发性和十分严重的破坏力。
随着我国的经济建设一步步深入发展，人们的生活水平不断提高，安全意识也逐渐增强，钢筋混凝土房屋仍然作为主要房屋结构型式而存在。
为了降低或避免地震带来的人身伤亡和巨大的经济损失，我们就需要对钢筋混凝土房屋的抗震设计进行充分而持久的研究，提高应对地震灾害的能力。
一、多层和高层钢筋混凝土房屋的震害1、场地土卓越周期导致的震害。
场地的周期特性往往对建筑震害的程度起着不可估量的作用。
比如1970年3月28日土耳其发生的其格迪兹地震，当时有一个工厂的一栋现代化钢筋混凝土结构的建筑偏偏发生了奇怪的崩塌现象。
而建立在同一工厂内的相近房屋，无论是具有较短周期（t=0．25s)的房屋还是具有较长周期(t=0．25s)的房屋都没有发生倒塌事故。
后来人们经过分析场地记录，余震加速度，最终发现在周期t=1．2s处会出现明显的反应。
那栋倒塌的房屋的基本周期就是t=1．25s，这和研究所得的数字十分接近。
后来经过了后续的理论分析和研究，证明那栋房子符合安全规定，同时属于合格建筑。
倒塌的原因就是场地土和结果周期出现了明显一致，从而产生了剧烈的共振现象。
2、抗震墙产生的震害。
在地震的强烈影响下，抗震墙的震害主要分两部分。
第一是墙肢之间连梁的剪切往往出现变形破坏的现象，第二是在底部楼层的水平施工缝处，水平错动现象容易发生。
钢结构房屋抗震设计规定
目录（三）
8．主要构造规定 8.1 构件长细比和板件宽厚比 8.2 节点设计 8.2.1 美、日大震后框架梁－柱连接节 点设计的改进
中国建筑标准设计研究所
(1)震害情况 (2)对节点破坏原因的分析 (3)两国的构造差异 (4)美、日的改进措施 (5)我国采取的对策 8.2.2 梁-柱连接的弹性阶段抗震设计 8.2.3 拼接计算 8.2.4 中心支撑的节点设计
一、多层和高层钢结构房屋－4
5.结构布置的一般规定
与《高钢规程》相比，主要有以下变更：
1. 关于楼板，8.1.7条规定了超过12层的钢结构房屋， 宜采用压型钢板组合楼板和现浇或整体式钢筋混 凝土楼板，并与钢梁有可靠连接；必要时可设置 水平支撑。不超过12层的钢结构房屋，除上述形 式外，尚可采用装配整体式钢筋混凝土楼板、装 配式楼板或其它轻型楼盖，但强调了应将楼板预 埋件与钢梁焊接，或采取其它保证楼盖整体性的 措施。
一、多层和高层钢结构房屋－6
6.3 弹塑性位移增大系数
对钢框架和框架-支撑结构弹塑性位移增大
系数,在大量算例的基础上编制成表,对10～ 中
目录（四）
二、多层钢结构厂房 1.一般规定 2.计算要点 3.构造措施
中国建筑标准设计研究所
三、单层钢结构厂房 1.一般规定 2.计算要点 3.构造措施
一、多层和高层钢结构房屋－1
1、前言 我国《钢结构设计规范》GBJ17不含抗震内容。
因此，地震区的房屋钢结构设计，除应符合钢结 构设计规范外，还应符合抗震规范的有关规定。 今后，凡是《高钢规程》中与抗震规范不一致之 处，应按抗震规范的规定执行，且不应比其低。 但抗震规范中未列入而《高钢规程》中已列入的 ，在该规程修订前仍可执行。
中国建筑标准设计研究所
多层和高层钢结构节点抗震设计
了如 下规 定 ：
ｔ 柱 节点域 的腹板厚度 。 另外 ， 在钢结 构构件连接设计中 ， 范 规
还 作 了如下 规 定 ： 梁 与柱连接的极限受弯 ， 受剪承载 力， 应 符 合下 列 要求 ： Ｍ １２ ＭＰ （ ．． １ ≥ ． ８２８ ） Ｖ ≥ １ ３ ２ Ｍ ｌ ） Ｖ． ０ ５ ． （ ／ｎ且 ． ≥ ．８
羹 羹 一
中 期 。 国。 ｃ旺 。 科 ＨＡ． ・ 技年 ｍ 信第 Ｎ Ｔ 息 Ａ 。。 刚
维普资讯
多层和 高层钢结构节 点抗 震设 计
傅恒 沈阳铝镁设计研 究院 １ ０ ０ ０ １
２５ ） ． ３
本 文 作 者 通 过 多年 的钢 结 构设 计 经验 ， 结 合 及 新 的 《 筑 抗 震 设 计 规 范》 对 钢 结 构 节 点 抗 建 震 设 计 提 出 了 几 种 比 较 实 用 的 节 点 设 计 方
法 。
箱 形截 面柱 Ｖ ＝１８ ｈ ｈｌ ｔ （． ． ｌ＿ｗ ８
２５ ） ． ４
ｉ在弹性阶段 ， ． 梁柱连接处的抗弯能力 必须大于框架梁的抗弯能力 ， 并使二者之比 ≥Ｋ（ Ｋ为连接承载力抗震调整系数 与框架 梁 承 载 力 抗 震 调 整 系 数 之 比 ） 防 止 受 大 。 震作用时因梁柱连接处可能存在的某些缺 陷 导致框架横梁在尚未 出现塑性铰之前 ， 节 点连 接就过 早地发 生脆性破 坏 。 ２ 在满足基本原则 １ ， ． 后 在弹塑性阶段 ， 塑性铰必然将离开柱面 向外移 ， 为此在弹性 设计阶段就应预测并人为控制 塑性铰的位 置， 使该位置梁截面最外纤维的最大弯曲应 力高于梁柱连接处焊缝 的最大弯曲应力， 以 便在大震时促使框架梁在可能出现 塑性铰 的部位 ， 其翼缘在高应 力下首先屈服 ， 产生塑 性变形 ， 形成塑性铰 ， 以达到耗散地震能量的
多层和高层钢结构抗震规范
6多层和高层钢筋混凝土房屋6.1一般规定6.1.1本章适用的现浇钢筋混凝土房屋的结构类型和最大高度应符合表6.1.1的要求。
平面和竖向均不规则的结构或建造于Ⅳ类场地的结构，适用的最大高度应适当降低。
注：本章的“抗震墙”即国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010中的剪力墙。
注： 1 房屋高度指室外地面到主要屋面板板顶的高度（不包括局部突出屋顶部分）；2 框架-核心筒结构指周边稀柱框架与核心筒组成的结构；3 部分框支抗震墙结构指首层或底部两层框支抗震墙结构；4 乙类建筑可按本地区抗震设防烈度确定适用的最大高度；5 超过表内高度的房屋，应进行专门研究和论证，采取有效的加强措施。
6.1.2钢筋混凝土房屋应根据烈度、结构类型和房屋高度采用不同的抗震等级，并应符合相应的计算和构造措施要求。
丙类建筑抗震等级应按表6.1.2确定。
6.1.3 钢筋混凝土房屋抗震等级的确定，尚应符合下列要求：1框架-抗震墙结构，在基本振型地震作用下，若框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%，其框架部分的抗震等级应按框架结构确定，最大适用高度可比框架结构适当增加。
2裙房与主楼相连，除应按裙房本身确定外，不应低于主楼的抗震等级；主楼结构在裙房顶层及相邻上下各一层应适当加强抗震构造措施。
裙房与主楼分离时，应按裙房本身确定抗震等级。
3当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下一层的抗震等级应与上部结构相同，地下一层以下的抗震等级可根据具体情况采用三级或更低等级。
地下室中无上部结构的部分，可根据具体情况采用三级或更低等级。
4 抗震设防类别为甲、乙、丁类的建筑，应按本规范3.1.3条规定和表6.1.2确定抗震等级；其中，8度乙类建筑高度超过表6.1.2规定的范围时，应经专门研究采取比一级更有效的抗震措施。
注：本章“一、二、三、四级”即“抗震等级为一、二、三、四级”的简称。
注：1建筑场地为Ⅰ类时，除6度外可按表内降低一度所对应的抗震等级采取抗震构造措施，但相应的计算要求不应降低；2接近或等于高度分界时，应允许结合房屋不规则程度及场地、地基条件确定抗震等级；3 部分框支抗震墙结构中，抗震墙加强部位以上的一般部位，应允许按抗震墙结构确定其抗震等级。
多层及高层钢筋混凝土房屋抗震设计
一
度 ， 证 了建 筑构 造 的整 体 性 ， 性 的增 加也 就 提 高 了变 形 能 保 延 力 ， 样 可 以 减少 地震 的破 坏 性 ， 高 了 建筑 的抗 震 能力 。 这 提
在 结 构 布 置 上 ， 扩 大 了 的 柱端 抗 弯 承 载 力 进 行 设 计 ， 按 理 论 上可 将 柱 屈 服 的可 能 性 减 少 ， 证 “ 柱 弱 梁 ” 设 计 原 则 。 保 强 的
要求 。
高 的砌 体 填 充墙 紧 密嵌 砌 时 ， 项 剪 切 破 坏 严 重 ， 坏 部 位 还 柱 破
可 能 转 移 至 窗 洞上 下处 ， 至 出现 短 柱 的剪 切 破 坏 。 甚
３砌 体 填 充墙 ．
② 限制 约 束 配 筋 和 配 筋 形 式 。加 密 塑性 铰 区 内 的 ห้องสมุดไป่ตู้ 筋 间
① 限制 轴 压 比与 纵 筋 最 大 配 筋 率 合 理 的受 力 过 程 可 明 显
提 高构 件 延 性 ，为 实 现 受 拉 钢 筋 的屈 服 先 与受 压 区 混 凝 土 压
剪 切 破 坏 外 ， 般 是 柱 端 发 生 弯 曲破 坏 ， 者 发 生 水 平 或 斜 向 一 轻 断 裂 ； 者 混 凝 土 压 酥 ， 筋 外 露 、 屈 和箍 筋 崩 脱 。 节 点核 重 主 压 当
从 用 楼 层 水 平 地震 剪力 与层 间 位 移 关 系 来 描 述 楼 层 破 坏 的全 过 程 可 反 映 出 ， 抗 震 设 防 的 第 二 、 水 准 时 ， 架 结 构 在 三 框 构 件 已进 入 弹 塑性 阶段 ，构 件 在 保 持 一 定 承 载 力 条 件 下 主要
是 困难 的 ， 时为 实 现 “ 剪 弱 弯 ” 同 强 的要 求 ， 证 塑 性 铰 区 域 的 保
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第一节 绪论
第七章 高层及多层钢结构房屋抗震设计
束筒体系
第一节 绪论
第七章 高层及多层钢结构房屋抗震设计
巨型框架体系
第一节 绪论
第七章 高层及多层钢结构房屋抗震设计
高层钢结构的布置原则
（1）钢结构的最大适用高度
抗震设防烈度
结构类型
6、7度
8度
9度
钢框架
110
90
50
钢框架—支撑 （剪力墙板）
由于节点传力集中、构造复杂，施工难度大，容易造 成应力集中、强度不均衡现象，再加上可能出现的焊缝缺 陷、构造缺陷，就更容易出现节点破坏。
节点域的破坏形式比较复杂，主要有加劲板的屈曲和 开裂、加劲板焊缝出现裂缝、腹板的屈曲和裂缝。
第一节 绪论
第七章 高层及多层钢结构房屋抗震设计
2. 高层钢结构的体系与布置
• 10、你要做多大的事情，就该承受多大的压力。12/16/
2020 7:31:14 AM07:31:142020/12/16
• 11、自己要先看得起自己，别人才会看得起你。12/16/
谢 谢 大 家 2020 7:31 AM12/16/2020 7:31 AM20.12.1620.12.16
• 12、这一秒不放弃，下一秒就会有希望。16-Dec-2016 December 202020.12.16
第七章 高层及多层钢结构房屋抗震设计
构件的破坏 翼缘的屈曲、拼接处的裂缝、节点焊缝
处裂缝引起的柱翼缘层状撕裂、框架柱的脆 性断裂，腹板屈曲和裂缝、截面扭转屈曲。
第一节 绪论
第七章 高层及多层钢结构房屋抗震设计
构件的局部屈曲破坏
框架梁或柱的局部屈曲是因为梁或 柱在地震作用下反复受弯，以及构件的 截面尺寸和局部构造如长细比、板件宽 厚比设计不合理造成的；柱的水平断裂 是因为地震动造成的倾覆拉力较大、动 应变速率较高、材性变脆 。
（1）高层钢结构的体系： 框架体系 框架—支撑体系 框架—剪力墙板体系 筒体体系 巨型框架体系
第一节 绪论
第七章 高层及多层钢结构房屋抗震设计
框架体系
由沿纵横方向的多榀框架构成，承受竖向及水 平方向荷载的结构。
第一节 绪论
第七章 高层及多层钢结构房屋抗震设计
框架—支撑体系
中心支撑
偏心支撑
• 13、无论才能知识多么卓著，如果缺乏热情，则无异 纸上画饼充饥，无补于事。Wednesday, December 16, 2
02016-Dec-2020.12.16
• 14、我只是自己不放过自己而已，现在我不会再逼自 己眷恋了。20.12.1607:31:1416 December 202007:31
第七章 高层及多层钢结构房屋抗震设计
第七章 高层及多层钢结构房屋 的抗震设计
第七章 高层及多层钢结构房屋抗震设计
1. 概述
钢结构房屋在强震作用下，强度足够，但侧向刚度 不足。
钢结构的破坏形式主要为： 框架节点区的梁柱焊接连接破坏 竖向支撑的整体失稳和局部失稳 柱脚焊缝破坏及锚栓失效
第一节 绪论
220
200
140
筒体和巨型框架
300
260
180
第一节 绪论
第七章 高层及多层钢结构房屋抗震设计
（2）高层钢结构的高宽比限值
抗震设防烈度
6、7度
8度
9度
最大高宽比
6.5
6
5.5
第一节 绪论ຫໍສະໝຸດ •1、有时候读书是一种巧妙地避开思考 的方法 。20.1 2.1620. 12.16W ednesday, December 16, 2020
第一节 绪论
第七章 高层及多层钢结构房屋抗震设计
框架—剪力墙板体系
钢板剪力墙板 内藏钢板支撑剪力墙墙板
带竖缝混凝土剪力墙板
第一节 绪论
第七章 高层及多层钢结构房屋抗震设计
筒体体系
框筒体系
第一节 绪论
第七章 高层及多层钢结构房屋抗震设计
桁架筒体系
第一节 绪论
第七章 高层及多层钢结构房屋抗震设计
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5、知人者智，自知者明。胜人者有力 ，自胜 者强。 20.12.1 620.12. 1607:3 1:1407: 31:14D ecembe r 16, 2020
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6、意志坚强的人能把世界放在手中像 泥块一 样任意 揉捏。 2020年 12月16 日星期 三上午 7时31 分14秒0 7:31:14 20.12.1 6
第一节 绪论
第七章 高层及多层钢结构房屋抗震设计
支撑的破坏
支撑构件为结构
提供了较大的侧向刚 度，当地震强度较大 时，承受的轴向力 （反复拉压）增加， 如果支撑的长度、局 部加劲板构造与主体 结构的连接构造等出 现问题，就会出现破 坏或失稳。
第一节 绪论
第七章 高层及多层钢结构房屋抗震设计
节点破坏
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7、最具挑战性的挑战莫过于提升自我 。。20 20年12 月上午 7时31 分20.12. 1607:3 1December 16, 2020
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8、业余生活要有意义，不要越轨。20 20年12 月16日 星期三 7时31 分14秒0 7:31:14 16 December 2020
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9、一个人即使已登上顶峰，也仍要自 强不息 。上午 7时31 分14秒 上午7时 31分07 :31:142 0.12.16
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2、阅读一切好书如同和过去最杰出的 人谈话 。07:3 1:1407: 31:1407 :3112/ 16/2020 7:31:14 AM
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3、越是没有本领的就越加自命不凡。 20.12.1 607:31: 1407:3 1Dec-20 16-Dec-20
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4、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的 错儿。 07:31:1 407:31: 1407:3 1Wednesday, December 16, 2020