教案及讲义建筑结构抗震第十三讲河北联合大学建筑工程学院
教案及讲义 建筑结构抗震 第十三讲 河北联合大学建筑工程学院
教案13课程名称《建筑结构抗震》授课专业土木工程授课内容第五章多层及高层钢筋混凝土房屋抗震设计5.1多高层建筑钢筋混凝土结构的震害及其分析5.2选型、结构布置和设计原则了解框架结构房屋震害特点；知识熟悉钢筋混凝土结构房屋选型与布置原则：教目标正确划分框架结构抗震等级学能力目进行框架结构房屋抗震设计目标标德育获取信息的能力；获取新知识的能力目标框架结构房屋震害特点重点钢筋混凝土结构房屋选型与布置原则教材难点理解规则的建筑结构分析关键抗震规范教学设备多媒体、自制教学课件教教法图片展示，结合房屋平面、立面布置，以感观启发，分层次教学学方学法紧扣规范→强调规则一→总结→思考法教学环节教学内容时间教师调控学生活动组织教学师生问好2'5'导入新课教师提问，学生思考，什么是框架结构、其结构特点是什么？1、用多媒体（地震图片）展示框架结构房屋的震害特点：教师边讲边启发边归纳边新授75'2、结合实例讲述框架结构房屋的结构选型强调。提出问题，让学生回与布置：答，之后给出正确答案。3、讲述钢筋混凝土房屋的抗震等级；10'课堂练习给出思考题、判断题分别让学生回答。归纳框架结构房屋的震害特点，强调框架5'课后小结结构房屋总高度、高宽比的限值，强调框教师归纳→课件展示结果架结构房屋抗震等级的确定。结合建筑工程施工图例"中的框架实例，模仿实例做作业3作业思考题1、2通过调动了学生学习的积极性，掌握了相关的基本知识，教研室主任签字课堂评价做到结合规范教学，达到了教学目标要求，教学效果较好
教案 13 课程名称 《建筑结构抗震》 授课专业 土木工程 授课内容 第五章 多层及高层钢筋混凝土房屋抗震设计5.1多高层建筑钢筋混凝土结构的 震害及其分析 5.2 选型、结构布置和设计原则 教 学 目 标 知识 目标 了解框架结构房屋震害特点； 熟悉钢筋混凝土结构房屋选型与布置原则； 正确划分框架结构抗震等级 能力 目标 进行框架结构房屋抗震设计 德育 目标 获取信息的能力；获取新知识的能力 教 材 分 析 重点 框架结构房屋震害特点 钢筋混凝土结构房屋选型与布置原则 难点 理解规则的建筑结构 关键 抗震规范 教学设备 多媒体、自制教学课件 教 学 方 法 教法 图片展示，结合房屋平面、立面布置，以感观启发，分层次教学 学法 紧扣规范→强调规则→总结→思考 教学环节 教学内容 教师调控学生活动 时间 组织教学 师生问好 2` 导入新课 什么是框架结构、其结构特点是什么？ 教师提问，学生思考， 5’ 新授 1、用多媒体（地震图片）展示框架结构房 屋的震害特点； 2、结合实例讲述框架结构房屋的结构选型 与布置； 3、讲述钢筋混凝土房屋的抗震等级； 教师边讲边启发边归纳边 强调。提出问题，让学生回 答，之后给出正确答案。 75’ 课堂练习 给出思考题、判断题 分别让学生回答。 10’ 课后小结 归纳框架结构房屋的震害特点，强调框架 结构房屋总高度、高宽比的限值，强调框 架结构房屋抗震等级的确定。 教师归纳→课件展示结果 5’ 作业 结合"建筑工程施工图例"中的框架实例， 思考题 1、2 模仿实例做作业 3’ 课堂评价 通过调动了学生学习的积极性，掌握了相关的基本知识， 做到结合规范教学，达到了教学目标要求，教学效果较好。 教研室主任签字
讲义135多层及高层钢筋混凝土房屋抗震设计S5.1多高层建筑钢筋混凝土结构的震害及其分析5.1.1结构布置不合理而产生的震害破坏类型：1.扭转破坏产生原因：刚度中心与质量中心有较大不重合：竖向刚度有较大的突变2.薄弱层破坏竖向刚度突变，会集中在刚度薄弱的楼层3.应力集中4.防震缝处碰撞防震缝宽度不够引起碰撞5.1.2框架结构的震害1.整体破坏形式分类：按破坏性质分类：延性破坏和脆性破坏按破坏机制分类：梁铰机制（强柱弱梁型）和柱铰机制（强梁弱柱型）图59握的破环形式（）强明柱照：（）强柱第架型2.局部破坏形式（1）构件塑性铰处的破坏（受弯和受压破坏时）图5-10柱的破坏形式之（2）构件的剪切破坏
讲义 13 5 多层及高层钢筋混凝土房屋抗震设计 §5.1 多高层建筑钢筋混凝土结构的震害及其分析 5.1.1 结构布置不合理而产生的震害 破坏类型： 1.扭转破坏 产生原因:刚度中心与质量中心有较大不重合；竖向刚度有较大的突变 2.薄弱层破坏 竖向刚度突变，会集中在刚度薄弱的楼层 3.应力集中 4.防震缝处碰撞 防震缝宽度不够引起碰撞 5.1.2 框架结构的震害 1.整体破坏形式 分类： 按破坏性质分类：延性破坏和脆性破坏 按破坏机制分类：梁铰机制（强柱弱梁型）和柱铰机制（强梁弱柱型） 2. 局部破坏形式 （1）构件塑性铰处的破坏（受弯和受压破坏时） （2）构件的剪切破坏
（3）节点的破坏（4）短柱破坏（5）填充墙的破坏（6）轴压比过大（小偏压）引起的脆性破坏（7）搭接处的破坏（钢筋搭接不合理）注意：以上的产生原因和危害的区别5.1.3具有抗震墙的结构震害（抗震墙与框架抗震墙）1.破坏类型：（抗震性能较好，震害较轻。）（1）墙的底部发生破坏
（3）节点的破坏 （4）短柱破坏 （5）填充墙的破坏 （6）轴压比过大（小偏压）引起的脆性破坏 （7）搭接处的破坏（钢筋搭接不合理） 注意：以上的产生原因和危害的区别 5.1.3 具有抗震墙的结构震害（抗震墙与框架抗震墙） 1.破坏类型：(抗震性能较好，震害较轻。) （1）墙的底部发生破坏
（2）墙体发生剪切破坏（3）连梁发生剪切破坏S5.2选型、结构布置和设计原则5.2.1选型1.多高层建筑的结构形式：框架、抗震墙、框架一抗震墙及筒体、巨型框架、悬吊结构、框架一简体等结构体系2.各种结构体系的特点和适用范围3.不同的体系房屋结构的适用的最大高度（表5-1）。表5-1现浇钢筋混凝土房屋结构适用的最大高度（m）烈度结构体系678925框架60554513012010050框架--抗震墙抗震墙全部落地1401201006012010080部分框支不应采用70筒体框架--核心筒150140100筒中筒18016012080板柱--抗震墙403530不应采用对平面和竖向均不规则的结构或IV类场地上的结构使用的最大高度应适当降低楼盖在其平面内的刚度应足够大，以使水平地震荷载通过楼盖平面进行分配和传递.故优先选用现浇楼盖，其次装配式整体楼盖，最后才是装配式楼盖
（2）墙体发生剪切破坏 （3）连梁发生剪切破坏 §5.2 选型、结构布置和设计原则 5.2.1 选型 1.多高层建筑的结构形式： 框架、抗震墙、框架－抗震墙及筒体、巨型框架、悬吊结构、框架－简体等结构体系 2.各种结构体系的特点和适用范围 3.不同的体系房屋结构的适用的最大高度（表 5-1）。 表 5-1 现浇钢筋混凝土房屋结构适用的最大高度 (m) 结构体系 烈度 6 7 8 9 框架 60 55 45 25 框架-抗震墙 130 120 100 50 抗震墙 全部落地 140 120 100 60 部分框支 120 100 80 不应采用 筒体 框架-核心筒 150 140 100 70 筒中筒 180 160 120 80 板柱-抗震墙 40 35 30 不应采用 对平面和竖向均不规则的结构或Ⅳ类场地上的结构,使用的最大高度应适当降低. 楼盖在其平面内的刚度应足够大,以使水平地震荷载通过楼盖平面进行分配和传递.故优 先选用现浇楼盖,其次装配式整体楼盖,最后才是装配式楼盖
抗震规范规定·框架-抗震墙和板柱抗震墙结构中抗震墙之间无大洞口的楼、屋盖的长宽比不宜超过表5-2规定的数值：超过时，应考虑楼盖平面内的变形影响。表5.2抗震墙之间楼屋盖的最大长宽比楼屋盖类别烈度97864324现浇、迭合梁板33装配式楼盖2.5不宜采用2.52框支层和板柱---抗震2.5不宜采用墙的现浇梁板5.2.2结构布置1.结构布置的基本原则是：①结构平面布置：力求简单规则，结构的主要抗侧力构件应对称均匀布置，尽量使结构的刚心与质心重合，避免地震时引起结构扭转及局部应力集中。在框架和抗震墙结构中，框架和抗震墙均应双向设置，柱中线与抗震墙中线、梁中线与柱中线之间的偏心不宜大于柱宽的1/4。高层建筑（8层及8层以上）的平面中的尺寸应满足规范的要求。表5-3L、1的限值1/b设防烈度L/B1/Bmax6度和7度≤6.0≤2.0≤0.358度和9度≤5.0≤1.5≤0.30②结构的竖向布置，应使其质量沿高度方向均匀分布，避免结构刚度突变，并应尽可能降低建筑物的重心，以利结构的整体稳定性。表5-4适用的房屋最大高宽比结构类型6度7度8度9度4324框架，板柱一抗震墙5435框架一抗震墙564筒体，抗震墙6③合理地设置防震缝：平面形状复杂时，宜防震缝划分为较规则、简单的单元。但对高层结构，宜尽量可能不设置缝。伸缩缝和沉降缝的宽度应符合防震缝的要求。当需要设防震缝时，其最小宽度应符合以下要求：框架结构：当高度不超过15m是可采用70mm；超过15m时，6度、7度、8度和9度相应每增加高度5m、4m、3m、2m，宜加宽20mm。框架-抗震墙：防震缝宽度可采用上述框架规定数值的70%，且不宜小于70mm。抗震墙：防震缝宽度可采用上述框架规定数值的50%且不宜小于70mm。防震缝两侧的结构体系不同时，防震缝的宽度应按需要较宽的规定采用，并可按较低房屋高度计算缝宽。8、9度框架房屋防震缝两侧的结构的高度、刚度或层高相差较大时，可在缝两侧房屋的尽端沿全高设置垂直于防震缝的抗撞墙。有关抗撞墙的要求详见P131
抗震规范规定:框架-抗震墙和板柱抗震墙结构中,抗震墙之间无大洞口的楼、屋盖的长宽 比不宜超过表 5-2 规定的数值；超过时，应考虑楼盖平面内的变形影响。 表 5.2 抗震墙之间楼屋盖的最大长宽比 楼屋盖类别 烈度 6 7 8 9 现浇、迭合梁板 4 4 3 2 装配式楼盖 3 3 2.5 不宜采用 框支层和板柱-抗震 墙的现浇梁板 2.5 2.5 2 不宜采用 5.2.2 结构布置 1.结构布置的基本原则是： ①结构平面布置：力求简单规则，结构的主要抗侧力构件应对称均匀布置，尽量使结构的刚 心与质心重合，避免地震时引起结构扭转及局部应力集中。 在框架和抗震墙结构中，框架和抗震墙均应双向设置，柱中线与抗震墙中线、梁中线与柱中 线之间的偏心不宜大于柱宽的 1/4。 高层建筑（8 层及 8 层以上）的平面中的尺寸应满足规范的要求。 表 5-3 L、l 的限值 设防烈度 L/B l/b l/Bmax 6 度和 7 度 6.0 2.0 0.35 8 度和 9 度 5.0 1.5 0.30 ②结构的竖向布置，应使其质量沿高度方向均匀分布，避免结构刚度突变，并应尽可能降低 建筑物的重心，以利结构的整体稳定性。 表 5-4 适用的房屋最大高宽比 结构类型 6 度 7 度 8 度 9 度 框架，板柱—抗震墙 4 4 3 2 框架—抗震墙 5 5 4 3 筒体，抗震墙 6 6 5 4 ③合理地设置防震缝：平面形状复杂时，宜防震缝划分为较规则、简单的单元。但对高层结 构，宜尽量可能不设置缝。伸缩缝和沉降缝的宽度应符合防震缝的要求。 当需要设防震缝时，其最小宽度应符合以下要求： 框架结构：当高度不超过 15m 是可采用 70mm；超过 15m 时，6 度、7 度、8 度和 9 度相应 每增加高度 5m、4m、3m、2m，宜加宽 20mm。 框架-抗震墙：防震缝宽度可采用上述框架规定数值的 70%，且不宜小于 70mm。 抗震墙：防震缝宽度可采用上述框架规定数值的 50%且不宜小于 70mm。 防震缝两侧的结构体系不同时，防震缝的宽度应按需要较宽的规定采用，并可按较低房屋高 度计算缝宽。 8、9 度框架房屋防震缝两侧的结构的高度、刚度或层高相差较大时，可在缝两侧房屋的尽 端沿全高设置垂直于防震缝的抗撞墙。有关抗撞墙的要求详见 P131
5.2.3材料1.混凝土的强度等级，抗震等级为一级的框架梁、柱、节点核心区、框支梁、框支柱不应低C30.构造柱、芯柱、圈梁及其他各类构件不应低于C20。并且，混凝主结构的强度等级，在9度时不宜超过C60,在8度时不宜超过C70。2.普通钢筋的强度等级，纵向受力钢筋宜采用HRB335和HRB400：箍筋宜采用HPB235HRB335和HRB400。普通钢筋优先采用延性、韧性和可焊性较好的钢筋。对一、二级抗震等级的框架，其普通纵向受力钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于1.25；屈服强度实测值与强度的标准值得比值不应大于1.3。3.在施工中，当需要以强度等级较高的钢筋代替原设计中纵向受力钢筋时，应按钢筋受拉承载力相等的原则换算，并应满足正常使用极限状态和抗震构造要求。5.2.4抗震等级1.划分依据：烈度、结构类型和房屋高度体现在同样地震烈度下不同结构类型的钢筋混凝土房屋不同的抗震要求。如：次要的抗侧力结构单元的抗震要求可以低于主要的抗侧力结构单元。2.抗震等级分为四级，结构的抗震等级越高，抗震措施越高。表5-5现浇钢筋混凝土结构的抗震等级结构类型烈度7689框架高度(m)≤30>30≤30>30≤30>30≤25四三三二框架-剧场、体育馆等大跨三二度公共建筑≤60>60>60>60≤50框架高度(m)≤60≤60四三抗震墙框架三二二一-抗震墙三二-一抗震墙高度(m)≤80>80≤80>80≤80>80≤60抗震墙四三三二二--三三不应部分框抗震墙-不宜二二采用采用支抗震框支层框架二墙结构三三筒体框架一核框架-心筒二二核心筒E三二筒中筒外筒一-三三内筒-一三三不应板柱-—板柱的柱-抗震墙二采用抗震墙二二注：（1）一般抗震墙尚包括部分框支抗震墙结构的不落地抗震墙和落地抗震墙加强部位的上部。（2）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降低。（3）接近或等于高度分界时，宜结合房屋不规则程度及场地、地基条件确定抗震等级
5.2.3 材料 1.混凝土的强度等级，抗震等级为一级的框架梁、柱、节点核心区、框支梁、框支柱不 应低 C30;构造柱、芯柱、圈梁及其他各类构件不应低于 C20。并且，混凝土结构的强度等 级，在 9 度时不宜超过 C60,在 8 度时不宜超过 C70。 2.普通钢筋的强度等级，纵向受力钢筋宜采用 HRB335 和 HRB400；箍筋宜采用 HPB235、 HRB335 和 HRB400。普通钢筋优先采用延性、韧性和可焊性较好的钢筋。对一、二级抗震 等级的框架，其普通纵向受力钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于 1.25；屈服强度实测值与强度的标准值得比值不应大于 1.3。 3.在施工中，当需要以强度等级较高的钢筋代替原设计中纵向受力钢筋时，应按钢筋受 拉承载力相等的原则换算，并应满足正常使用极限状态和抗震构造要求。 5.2.4 抗震等级 1.划分依据：烈度、结构类型和房屋高度 体现在同样地震烈度下不同结构类型的钢筋混凝土房屋不同的抗震要求。如：次要的 抗侧力结构单元的抗震要求可以低于主要的抗侧力结构单元。 2.抗震等级分为四级，结构的抗震等级越高，抗震措施越高。 表 5-5 现浇钢筋混凝土结构的抗震等级 结构类型 烈度 6 7 8 9 框架 高度(m) 30 >30 30 >30 30 >30 25 框架 四 三 三 二 二 一 一 剧场、体育馆等大跨 度公共建筑 三 二 一 一 框架- 抗震墙 高度(m) 60 >60 60 >60 60 >60 50 框架 四 三 三 二 二 一 一 抗震墙 三 二 一 一 抗震墙 高度(m) 80 >80 80 >80 80 >80 60 抗震墙 四 三 三 二 二 一 一 部分框 支抗震 墙结构 抗震墙 三 二 二 一 不宜 采用 不应 框支层框架 二 二 一 一 采用 筒体 框架-核 心筒 框架 三 二 一 一 核心筒 二 二 一 一 筒中筒 外筒 三 二 一 一 内筒 三 二 一 一 板柱- 抗震墙 板柱的柱 三 二 一 不应 抗震墙 二 二 二 采用 注：（1）一般抗震墙尚包括部分框支抗震墙结构的不落地抗震墙和落地抗震墙加强部位的上 部。（2）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降低。（3）接近或等于高度分界时，宜结合房屋不规则程度及场地、 地基条件确定抗震等级
5.2.5按抗剪要求的截面限制条件(1)对跨高比大于2.5的梁和连梁及剪跨比大于2的柱和抗震墙要求：V≤(0.20.,bh.)YRE(2)对跨高比不大于2.5的梁和连梁及剪跨比不大于2的柱和抗震墙V≤(0.15f,bho)YRE
5.2.5 按抗剪要求的截面限制条件 (1)对跨高比大于 2.5 的梁和连梁及剪跨比大于 2 的柱和抗震墙要求： (0.20 ) 1 bh0 V f c RE (2)对跨高比不大于 2.5 的梁和连梁及剪跨比不大于 2 的柱和抗震墙 (0.15 ) 1 bh0 V f c RE