桥梁抗震设计..ppt

多高层建筑钢筋混凝土结构抗震设计
多高层钢筋混凝土结构的震害及其分析
结构布置不合理而产生的震害
历次地震经验表明,通过合理抗震设计,钢筋混凝土多层框架及框架——抗震墙结构房屋具有较好的抗震性能,应用十分广泛。
虽然框架结构本身的抗震性能较好,能承受较大的变形,但是,侧向位移大了容易引起非结构构件(如填充墙、装修等)破坏,有时甚至造成主体结构破坏,这些破坏会造成很大经济损失,也会威胁人身安全。
所以,如果在地震区建造较高的框架结构,必须选择既减轻重量,又能经受较大变形的隔墙材料和构造做法。否则,就要严格控制框架结构建造高度。
结构布置不合理而产生的震害
1、扭转破坏
如果建筑物的平面布置不当而造成刚度中心和质量中心有较大的不重合,或者结构刚度有过大的突变,则极易使结构在地震时由于过大的扭转或变形集中而产生严重破坏。
2、薄弱层破坏
结构刚度沿高度方向的突变,使破坏集中在刚度薄弱的楼层,变形集中在薄弱层。如果薄弱层在底层,地震时容易倒塌。(如图示)
结构布置不合理而产生的震害
3、应力集中
结构竖向布置产生很大的突变时,在突变处由于应力集中会产生严重破坏。(如图示)
4、防震缝处碰撞
防震缝如果宽度不够,其两侧的结构单元在地震时就会相互碰撞产生震害。
框架结构的震害
国内外大量震害调查表明,未经抗震设防的框架结构,在6度~7度区主体结构基本完好,填充墙有轻微裂缝;在8度~9度区主体结构局部破坏,填充墙及屋顶突出部分严重开裂或倒塌;在10度区梁柱严重破坏,少量倒塌,填充墙严重破坏。考虑了抗震设防的框架结构,震害则相应减轻。
震害调查还表明,下刚上柔的框架结构(下部填充墙较多),上部震害较重;上刚下柔的框架结构(上部有填充墙),下部柱顶及柱底震害较重。
框架结构的震害
一、框架梁、柱的震害
框架梁、柱的震害主要反映在梁柱节点处。一般情况是:柱的震害重于梁;柱顶震害重于柱底;角柱震害重于内柱;短柱震害重于一般柱。具体震害如下:
1、框架柱
(1)柱顶:柱顶周围有水平裂缝、斜裂缝或交叉裂缝,重者混凝土压碎崩落,柱内箍筋拉断,纵筋压屈外凸呈灯笼状,上部梁、板倾斜。主要原因是节点处柱端处于变号弯矩、剪力和轴力复合作用之下,且三者均比较大,柱的箍筋配置不足或锚固不好,致使箍筋失效,混凝土开裂、剥落,同时纵筋压曲。(图示)
框架结构的震害
(2)柱底:常见的震害是在离地面或楼面100mm~400mm处有周圈水平裂缝。柱底受力状态虽与柱顶相似,但由于其箍筋一般较密(处在柱的纵筋搭接接头加密箍筋段),故震害较轻。(如图示)
(3)柱身:当地震剪力较大而柱抗剪强度不足时,柱身可能出现斜裂缝。(如图示)
(4)角柱:在地震作用下房屋不可避免地要发生扭转,角柱所受的附加扭转剪力最大,同时角柱又受有双向弯矩作用,而其所受的横梁约束又比其它柱小,所以震害重于内柱。(如图示)
框架结构的震害
(5)短柱
当框架房屋中有错层、夹层或有半高的填充墙,或不适当地设置某些拉梁时,容易形成短柱。即:
Hn为柱净高,hc为柱截面长边尺寸即高度。
短柱的刚度大,所受的地震剪力大,易发生剪切破坏,形成交叉裂缝,严重时产生脆性错断。(如图示)
框架结构的震害
通常在梁的两端节点附近产生周圈的竖向裂缝和斜裂缝。
这是由于水平地震的反复作用,在梁端产生较大的变号弯矩,当超过混凝土抗拉强度时,便产生周圈裂缝,严重时梁端纵向钢筋屈服,截面曲率剧增,出现塑性铰。
若箍筋数量不足、间距过大或弯起钢筋不多,由于无法承担强烈地震作用引起的附加剪力,梁端将出现斜向裂缝或混凝土剪压破坏。(如图示)
2、框架梁
框架结构的震害
3、梁柱节点
在反复地震作用下,节点的破坏机理十分复杂,节点主要承受剪力和压力,由节点两侧梁端的反号弯矩引起节点核芯区(指梁、柱交汇的部位)很大的剪力,使核芯区混凝土处于剪压复合应力状态。节点核芯区在强震作用下破坏的实例较多,主要表现为:
节点核芯区因抗剪强度不足而引起的剪切破坏。破坏时,核芯区产生斜向对角的通长裂缝,节点区内的箍筋屈服、外鼓甚至崩断。