《工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計（43頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計,多層混合結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計,第一節(jié) 震害分析,磚房震害情況如下,1房屋倒塌,整體倒塌，上部倒塌，局部倒塌,2墻體裂縫、破壞,斜裂縫：底層較上部重，山墻、窗間墻易產(chǎn)生,交叉裂縫：地震反復(fù)作用下由斜裂縫發(fā)展而成,水平裂縫：外縱墻窗口的上下截面處,豎向裂縫：縱橫墻交接處，連接不好,3,墻角破壞,約束差，扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，縱橫墻裂縫相遇,4,縱橫墻連接破壞,咬槎、連接差,5,樓梯間破壞,樓梯間墻體空間剛度差,6,樓蓋與屋蓋的破壞,墻體倒塌，支撐長度過小,7,附屬構(gòu)件的破壞,與主體建筑連接差,第二節(jié) 建筑布置
2、與結(jié)構(gòu)選型,1建筑布置和結(jié)構(gòu)體系,（1）建筑物平面布置,宜規(guī)整、對稱,（2）建筑物體型和立面,體型宜規(guī)則、對稱，各部分重量和剛度均勻,立面宜避免高低錯落、局部突出等,（3）建筑物的結(jié)構(gòu)體系,1）優(yōu)先采用橫墻承重方案，其次采用縱橫墻混合承重方案，縱墻承重方案不利抗震,2）大房間的布置宜上下連續(xù)，不宜使抗震墻間斷,3）樓梯間不宜布置在房屋盡端或轉(zhuǎn)角處，否則要采取特殊措施,4）煙道、風(fēng)道、垃圾道等，不應(yīng)削弱墻體，否則要采取相應(yīng)的加強措施,5）不做高門臉、長懸臂雨蓬，不采用無錨固措施的預(yù)制挑檐,2房屋總高度和層數(shù)的限值,房屋層數(shù)越多，高度越高，震害和破壞率越大,3房屋高寬比的限值,房屋的高寬比愈大，地
3、震傾覆作用愈大,4抗震橫墻的間距限值,房屋空間剛度對抗震性能影響很大,5房屋局部尺寸的限值,地震作用下房屋的薄弱部位如窗間墻、盡端墻段等可能首先遭到破壞,第三節(jié) 多層混合結(jié)構(gòu)房屋抗震計算,1計算簡圖,1）將水平地震作用在結(jié)的兩個主軸方向分別驗算,2）地震作用下結(jié)構(gòu)的變形為剪切型,3）各抗側(cè)力構(gòu)件在同一樓層標(biāo)高處側(cè)移相同,2地震作用的計算,可采用底部剪力法,。,3,樓層地震剪力在墻體間的分配,當(dāng)抗震橫墻間距不超過限值要求時，認為,橫向地震作用全部由橫墻承擔(dān),縱向地震作用全部由縱墻承擔(dān),各道墻間地震剪力的分配,1）剛性樓蓋房屋：橫墻承受的地震剪力按各橫墻的側(cè)移剛度比例分配,2）柔性樓蓋房屋：橫墻承
4、受的地震剪力按各橫墻從屬面積上的重力荷載比例分配,3）中等剛性樓蓋房屋：各橫墻承受的地震剪力取上述兩種方法的平均值,4）縱向地震剪力可按各縱墻的側(cè)移剛度比例分配,4同一道墻上各墻段間地震剪力分配,地震剪力按各墻段的側(cè)移剛度比例分配,5墻體抗震承載力驗算,（1）各類砌體的抗震抗剪強度設(shè)計值,f,vE,f,vE,=,N,f,v,式中，,f,v,非抗震設(shè)計的砌體抗剪強度設(shè)計值,N,砌體強度的正應(yīng)力影響系數(shù),（2）墻體截面的抗剪強度驗算,選擇不利墻段,1）承擔(dān)水平地震作用較大的墻段,2）豎向壓應(yīng)力較小的墻段,3）墻體截面被削弱較多的墻段,對粘土磚、粉煤灰中砌塊、混凝土中砌塊墻體,式中,V,墻體剪力設(shè)計
5、值,A,墻體橫截面面積,RE,承載力抗震調(diào)整系數(shù),第四節(jié) 砌體結(jié)構(gòu)抗震構(gòu)造措施,1設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱,2,設(shè)置,鋼筋混凝土,圈梁,3樓、屋蓋與墻體的連接要求,4,墻體間的連接,5樓梯間的抗震構(gòu)造,6采用同一類型基礎(chǔ),7砌塊房屋的抗震構(gòu)造措施,多高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計,第一節(jié) 框架結(jié)構(gòu)震害分析,未經(jīng)抗震設(shè)計的框架震害情況如下,1柱,（1）柱頂震害重于柱底,（2）角柱震害重于內(nèi)柱,（3）短柱震害重于一般柱,2梁：兩端節(jié)點附近產(chǎn)生周圈裂縫，出現(xiàn)塑性鉸,3梁柱節(jié)點,4填充墻,5伸縮縫處,第二節(jié) 抗震設(shè)計的一般規(guī)定,1不同類型結(jié)構(gòu)體系的適用高度及高寬比要求,（1）適用高度要求,（2）高寬比要求,2
6、抗震等級劃分,（1）先對各類建筑的設(shè)防烈度進行調(diào)整；,（2）根據(jù)調(diào)整后的設(shè)防烈度、結(jié)構(gòu)類型、結(jié)構(gòu)高度確定抗震等級。,例題：,a.,某框架結(jié)構(gòu)，乙類，,8,度設(shè)防，,40,m,，,試分別確定地震作用計算、抗震措施的抗震等級。,b.,試確定上題改為框-剪、剪力墻結(jié)構(gòu)時的抗震等級。,3結(jié)構(gòu)布置,（1）柱網(wǎng)布置,柱網(wǎng)布置：要簡單規(guī)整，剛度分布均勻，滿足生產(chǎn)工藝、使用情況下力求經(jīng)濟合理,（2）結(jié)構(gòu)平面布置,宜簡單、規(guī)則、對稱,（3）結(jié)構(gòu)豎向布置,體型力求規(guī)則均勻，抗側(cè)力構(gòu)件宜上下連續(xù)貫通。,4抗震縫布置,當(dāng)建筑平面突出部分較長，結(jié)構(gòu)剛度及荷載相差懸殊或房屋有較大錯層時，可設(shè)置。,抗震縫最小寬度應(yīng)符合抗震
7、規(guī)定要求。,5延性框架設(shè)計,設(shè)計原則：強柱弱梁，強剪弱彎，強節(jié)點強錨固,6其他問題,盡量減輕建筑自重并降低重心位置，減小地震作用；,避免出現(xiàn)錯層和夾層，以免造成短柱破壞；,剛度沿高度不宜突變，以免造成薄弱層；,樓電梯間不宜設(shè)在結(jié)構(gòu)單元的兩端及拐角處。,第三節(jié) 框架結(jié)構(gòu)抗震計算,1豎向荷載作用下框架內(nèi)力計算,分層法，彎矩分配法,2水平荷載作用下框架內(nèi)力計算,反彎點法，,D,值法（即改進的反彎點法）,第四節(jié) 框架結(jié)構(gòu)抗震構(gòu)造措施,1框架梁,2框架柱,3梁柱節(jié)點區(qū),4砌體填充墻,鋼,結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計,第一節(jié) 震害現(xiàn)象及其分析,一、結(jié)構(gòu)倒塌,主要原因是出現(xiàn)薄弱層。,二、,構(gòu)件的破壞,1,框架柱,翼緣的屈曲
8、、拼接處的裂縫、節(jié)點焊縫處裂縫引起的柱翼緣層狀撕裂、框架柱的脆性斷裂，,2框架梁,翼緣屈曲、腹板屈曲和裂縫、截面扭轉(zhuǎn)屈曲,3,框架柱和梁的破壞原因,框架梁或柱的局部屈曲是因為梁或柱在地震作用下反復(fù)受彎，以及構(gòu)件的截面尺寸和局部構(gòu)造如長細比、板件寬厚比設(shè)計不合理造成的；柱的水平斷裂是因為地震動造成的傾覆拉力較大、動應(yīng)變速率較高、材性變脆,4,支撐,破壞形式主要是軸向受壓失穩(wěn)。,主要原因是支撐構(gòu)件為結(jié)構(gòu)提供了較大的側(cè)向剛度，當(dāng)?shù)卣饛姸容^大時，承受的軸向力（反復(fù)拉壓）增加，如果支撐的長度、局部加勁板構(gòu)造與主體結(jié)構(gòu)的連接構(gòu)造等出現(xiàn)問題，就會出現(xiàn)破壞或失穩(wěn)。,三、節(jié)點破壞,1.節(jié)點破壞是地震中發(fā)生最多的
9、一種破壞。,原因：由于節(jié)點傳力集中、構(gòu)造復(fù)雜，施工難度大，容易造成應(yīng)力集中、強度不均衡現(xiàn)象，再加上可能出現(xiàn)的焊縫缺陷、構(gòu)造缺陷，就更容易出現(xiàn)節(jié)點破壞。,2.,節(jié)點域的破壞形式比較復(fù)雜，主要有加勁板的屈曲和開裂、加勁板焊縫出現(xiàn)裂縫、腹板的屈曲和裂縫。,四、基礎(chǔ)錨固破壞,鋼構(gòu)件與基礎(chǔ)的連接錨固破壞主要有螺栓拉斷、混凝土錨固失效、連接板斷裂等。,主要是設(shè)計構(gòu)造、材料質(zhì)量、施工質(zhì)量等方面出現(xiàn)問題所致。,第二節(jié) 鋼結(jié)構(gòu)的抗震概念設(shè)計,一、,鋼結(jié)構(gòu)房屋的結(jié)構(gòu)體系,常用的鋼結(jié)構(gòu)體系有,1.框架結(jié)構(gòu),2.框架,-,支撐結(jié)構(gòu),3.框架,-,抗震墻板結(jié)構(gòu),4.筒體結(jié)構(gòu),5.巨型框架結(jié)構(gòu),二、,鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計的
10、一般規(guī)定,1.,鋼結(jié)構(gòu)房屋的結(jié)構(gòu)類型與最大適用高度,2.,鋼結(jié)構(gòu)房屋適用的最大高寬比,3.,結(jié)構(gòu)平、立面布置以及防震縫的設(shè)置,4.,支撐、加強層的設(shè)置要求,5,鋼結(jié)構(gòu)房屋中樓蓋,6,鋼結(jié)構(gòu)房屋的地下室,第三節(jié) 多層和高層鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計簡介,一、地震作用計算方法,底部剪力法、振型分解反應(yīng)譜法、時程分析法,二、鋼結(jié)構(gòu)房屋的阻尼比,1.多遇地震作用下，超過,12,層取,0.02,，不超過,12,層的取,0.035,，對單層取,0.05,；,2.罕遇地震作用下，不同層數(shù)都取,0.05,。,三、變形驗算,1.多遇地震下，層間變形應(yīng)不超過層高的,1/300,；,2.罕遇地震下，層間變形不應(yīng)超過層高的,1/
11、50,。,工程結(jié)構(gòu)的隔震與減震,第一節(jié) 結(jié)構(gòu)控制的基本概念,一、抗震理論的發(fā)展階段,1靜力理論，即抗側(cè)力系數(shù)法,剛性結(jié)構(gòu)體系，無法真正實現(xiàn),2彈性地震反應(yīng)譜分析方法,設(shè)計思想：“小震不壞，大震不倒”,延性結(jié)構(gòu)體系，應(yīng)用日益受到限制,3結(jié)構(gòu)控制理論：初期發(fā)展和初步應(yīng)用階段,結(jié)構(gòu)控制主要研究結(jié)構(gòu)工程中控制裝置的設(shè)計理論、方法及其實施。,控制結(jié)構(gòu)是根據(jù)給定的控制條件將結(jié)構(gòu)和控制裝置作為一個整體進行優(yōu)化設(shè)計。,結(jié)構(gòu)控制可分四類,（1）被動控制：不需要外部提供能源,上部減震：如調(diào)頻質(zhì)量阻尼器、耗能裝置等,基礎(chǔ)減震：即基礎(chǔ)隔震,（2）主動控制：需要外部提供能源,（3）半主動控制：僅需少量外部能源,（4）以
12、上幾種控制類型的組合,第二節(jié) 基礎(chǔ)隔震,一、基礎(chǔ)隔震模式,豎向支承機構(gòu),水平隔震機構(gòu),阻尼機構(gòu),基礎(chǔ),地基,上部結(jié)構(gòu),隔震層,基礎(chǔ)隔震建筑基本模式,二、隔震機構(gòu)及隔震原理,1 疊層鋼板橡膠支座隔震,（1）普通疊層鋼板橡膠支座,（2）鉛芯疊層鋼板橡膠支座,（3）高阻尼疊層鋼板橡膠支座,（4）堆疊型疊層鋼板橡膠支座,隔震基本原理,（1）延長結(jié)構(gòu)基本自振周期，遠離場地卓越周期，使結(jié)構(gòu)基頻處于地震能量高的頻段之外，從而有效地降低建筑物的地震反應(yīng)。,（2）適度增大橡膠支座的阻尼，以更多地吸收傳入結(jié)構(gòu)的地震能量，抑制地震波中長周期成分可能給建筑物帶來的大變形。,2滑動支座隔震,（1）普通滑動支座,（2）雙
13、層滑動支座,（3）回彈滑動支座,隔震基本原理：通過隔震層控制傳入上部結(jié)構(gòu)的地震力，地震力不超過隔震層摩擦力,3螺旋彈簧支座隔震,4滾動支座隔震,5擺動柱隔震,第三節(jié) 結(jié)構(gòu)消能減震,一、消能減震機構(gòu),消能減震體系：把結(jié)構(gòu)物的某些非承重構(gòu)件設(shè)計成消能桿件，或在結(jié)構(gòu)的某些部位裝設(shè)消能裝置。,消能裝置按照其構(gòu)造形式可以做成,（1）消能支撐：,替代一般的結(jié)構(gòu)支撐,（2）消能剪力墻：,替代一般的結(jié)構(gòu)剪力墻,（3）消能節(jié)點：,在結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點處裝設(shè)消能裝置,（4）消能聯(lián)結(jié)：在結(jié)構(gòu)的縫隙處或結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的聯(lián)結(jié)處設(shè)置消能裝置,消能裝置的功能：當(dāng)構(gòu)件或節(jié)點發(fā)生相對位移或轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生較大阻尼，從而發(fā)揮消能減震作用。,
14、消能裝置的消能形式,（1）摩擦消能：摩擦消能支撐，摩擦節(jié)點,（2）鋼件（梁、板、棒）非彈性消能裝置,（3）材料塑性變形消能：鉛阻尼器,（4）材料粘彈性消能裝置,（5）液體阻尼消能：液體阻尼缸,（6）混合式：幾種消能形式混合應(yīng)用。,二、消能減震設(shè)計法,循環(huán)設(shè)計法：根據(jù)設(shè)計目標(biāo)進行循環(huán)多次的設(shè)計計算，不斷調(diào)整消能構(gòu)件或消能裝置的設(shè)計和布置，直到滿足設(shè)計目標(biāo)。,橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計,第一節(jié),橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的基本知識,一、梁式橋震害表現(xiàn)及原因,1,上部結(jié)構(gòu)震害,(1),由于橋墩傾倒而引起落梁,(2),由于梁柱之間的相對錯位而引起的落梁,(3),由于上部結(jié)構(gòu)橫向位移和轉(zhuǎn)動引起落,2下部結(jié)構(gòu)震害,橋墩、橋臺
15、、支座破壞,二、抗震設(shè)計的基本知識,(,一,),公路工程重要性分類,第一檔次：高速公路和一級公路上的抗震重點工程；,第二檔次：高速公路、一級公路的一般工程和二級公路的抗震重點工程以及二三級公路上橋梁的支座。,第三檔次：二級公路上的一般工程和三級公路上的抗震重點工程以及四級公路上的梁端支座、梁端連接、支檔措施；,第四檔次：三級公路上的一般工程和四級公路上的抗震重點工程；,第五檔次：四級公路上的一般工程。,(二)抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn),公路工程的設(shè)防依據(jù)是基本烈度。,1.在基本烈度為,7，8，9,度地區(qū)的抗震設(shè)計，根據(jù)我國交通部標(biāo)準(zhǔn)公路工程抗震設(shè)計規(guī)范進行；,2.對于大于,9,度的地區(qū)，應(yīng)進行專門研究；,3
16、.基本烈度為,6,度的地區(qū)，除國家特別規(guī)定外，可采用簡易設(shè)防，或不進行抗震驗算。,(三),抗震設(shè)防目標(biāo),按規(guī)范要求進行抗震設(shè)計的公路工程在發(fā)生與之相當(dāng)?shù)幕玖叶鹊卣鹩绊憰r,1.位于一般地段的高速公路、一級公路工程，經(jīng)一般整修即可正常使用；,2.位于一般地段的二級公路及位于軟弱粘性土層或液化土層上的高速公路、二級公路工程，經(jīng)短期搶修即可恢復(fù)使用；,3.三四級公路工程和位于地震危險地段、軟弱粘性土層或液化土層上的二級公路以及位于抗震危險地段的高速公路、一級公路工程，保證橋梁、隧道及重要的構(gòu)造物不發(fā)生嚴重破壞。,(四),抗震設(shè)計基本要求,1選擇對抗震有利地段布設(shè)線路和選定橋位；,2避免或減輕在地震影響下因地基變形或地基失效對公路工程造成的破壞；,3本著減輕震害和便于修復(fù)(搶修)的原則，確定合理的設(shè)計方案:,(1)盡量減輕結(jié)構(gòu)的自重和降低其重心，以減小結(jié)構(gòu)物內(nèi)力，提高穩(wěn)定性。,(2)力求使結(jié)構(gòu)物的質(zhì)量中心與剛度中心重合，以減小在地震中因扭轉(zhuǎn)引起的附加地震力，,(3)應(yīng)協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)物的長度和高度，以減少各部分不同性質(zhì)的振動所造成的危害作用。,(4)適當(dāng)降低結(jié)構(gòu)剛度，使用延性材料提高其變形能力，從而減
工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計
