1、第五章 多层和高层钢筋混凝土结构房屋,5.1 概述,多层和高层钢筋混凝土结构体系包括：框架结构、框架-抗震墙结构、抗震墙结构、筒体结构和框架-筒体结构等。,本章仅介绍前两种。,钢筋混凝土框架房屋：钢筋混凝土纵梁、横梁和柱等构件组成承重体系的房屋。,钢筋混凝土框架房屋层数一般在十层以下。,抗震墙,框架房屋,框架-抗震墙,框架-抗震墙结构：在框架房屋中增加抗震墙构成。,北京饭店平面布置,历次地震经验表明，钢筋混凝土结构房屋一般具有较好的抗震性能。结构设计中只要经过合理的抗震计算并采取妥善的抗震构造措施，在一般烈度区建造多层和高层钢筋混凝土结构房屋是可以保证安全的。,主要震害可概述如下： 1、共振效
2、应引起的震害结构的自振周期与场地土的自振周期接近或一致，引起建筑物的共振，导致结构破坏严重。 2、结构平面或竖向布置不当引起的震害,3、框架柱、梁和节点的震害未经抗震设计的框架的震害主要反映在梁柱节点区。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。,柱顶震害：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，纵筋压曲成灯笼状。 破坏不易修复。,柱底震害：与柱顶相似，由于箍筋较柱顶密， 震害相对柱顶较轻。,短柱震害：当柱高小于4倍柱截面高度（H/b4)时形成短柱。短柱刚度大，易产生剪切破坏。,角柱震害： 由于双向受弯、受剪,加上扭转作用，震害比内
3、柱重。,4、框架砖填充墙的震害框架中嵌砌砖填充墙，容易发生墙面斜裂缝，并沿柱周边开裂。端墙、窗间墙和门窗洞口边角部位破坏更加严重。由于框架变形属剪切型，下部层间位移大，填充墙震害呈现“下重上轻”的现象。,填充墙破坏的主要原因是: 墙体受剪承载力低，变形能力小，墙体与框架缺乏有效的拉结，因此在往复变形时墙体易发生剪切破坏和散落。,5、梁柱节点,节点核心区产生对角方向的斜裂缝或交叉斜裂缝，混凝土剪碎剥落。节点内箍筋很少或无箍筋时，柱纵向钢筋压曲外鼓。,节点破坏的主要原因是节点的受剪承载力不足，约束箍筋太少，梁筋锚固长度不够以及施工质量差所引起。,6、框架梁,震害多发生于梁端。在地震作用下梁端纵向钢
4、筋屈服，出现上下贯通的垂直裂缝和交叉裂缝。破坏的主要原因是梁端屈服后产生的剪力较大，超过了梁的受剪承载力，梁内箍筋配置较稀，以及反复荷载作用下混凝土抗剪强度降低等。,节点破坏将导致梁柱失去相互之间的联系。,7、抗震墙的震害在强震作用下，抗震墙的震害主要表现为墙肢之间连梁的剪切破坏。这主要是由于连梁跨度小、高度大形成深梁，在反复荷载作用下形成X形剪切裂缝，这种破坏为剪切型脆性破坏，尤其在房屋13高度处的连梁破坏更为明显。,8、防震缝的震害,防震缝宽度过小，地震时结构相互碰撞造成震害。,总结以上震害调查结果，除注意场地和地基因素外，从结构上主要应注意：,1）结构的刚度在平面上和沿竖向的分布要规则、
5、均匀；,2）结构构件要有足够的承载力和延性；,3）重视构造，加强对混凝土的约束，防止剪切、锚固等脆性破坏；,4）保证施工质量。,5.2 选型、结构布置和设计原则5.2.1 结构体系选择在考虑地震烈度、场地土、抗震性能，使用要求及经济效果等因素和总结地震经验的基础上，在震区选择结构体系应综合考虑如下条件：,1、现浇混凝土房屋适用的最大高度 2、房屋高宽比限值 3、建筑物刚度与场地条件有关 4、基础形式及埋置深度 5、应注意技术经济指标。,1、房屋的适用最大高度,抗震规范规定：乙、丙和丁类建筑的框架结构和框架-抗震墙结构适用的最大高度应不超过下表的规定。,甲类建筑适用的最大高度应专门研究。,注：1
6、.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.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；3.平面和竖向均不规则的结构或建造在场地的构，使用的最大高度应适当降低（一般降低20%左右）。,5.2.2 建筑结构布置1.结构布置的基本原则是： 结构平面应力求简单规则，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。,刚度中心,质量中心,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。,合理地设置变形缝。,当建筑平面过长、结构单元的结构体
7、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：,高层建筑宜选用合理的建筑结构方案，不设防震缝。,防震缝,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。,框架抗震墙房屋的防震缝宽度，可采用第条数值的70，抗震墙房屋可采用第条数值的50，且均不宜小于70mm。,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。,例1：某高层建筑为框架剪力墙结构，抗震设防烈度为7度，高45米，其群房为框架结构，高20米，主楼和群房间设
8、防震缝，其最小缝宽应为多少？ 解：防震缝最小宽度应根据群房框架结构极其高度确定：,例2：6度地区、框架结构、建筑高度35m，若需设防震缝，其缝宽应为多少？若高为35m剪力墙结构，其缝宽？,（4） 8、9度设防的钢筋混凝土框架房屋防震缝两侧的结构，当结构高度、刚度或层高相差较大时，可在防震缝两侧房屋的尽端设垂直于防震缝的抗撞墙。,每一侧的数量不应少于两道。宜分别对称布置，墙肢的长度可不大于一个柱距。,内力应按考虑和不考虑抗撞墙两种情况进行分析，按不利情况取值。,抗撞墙的端柱和框架边柱箍筋应沿房屋全高加密。,加强楼屋盖的整体性。使结构受力均匀。,尽可能做到技术先进，经济合理。,5.2.3 结构的抗
9、震等级,地震作用下，钢筋混凝土结构的地震反应有下列特点：,1、地震作用越大，房屋的抗震要求越高；,2、结构的抗震能力主要取决于主要抗侧力构件的性能；,3、房屋越高，地震反应越大，抗震要求越高。,地震作用与烈度、场地等有关，从经济角度考虑，对不同烈度、场地的结构的抗震要求可以有明显的差别。,主、次抗侧力构件的抗震要求应有差别。,抗震等级是确定结构构件抗震计算和抗震措施的标准。根据设防烈度、房屋高度、建筑类别、结构类型及构件在结构中的重要程度确定，共分四个等级，一级最高。,下表为丙类建筑抗震等级的划分：,注：1.建筑场地为类时，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
10、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。,1、甲、乙、丁类建筑应按抗震设防标准中的抗震措施所要求的设防烈度按上表确定抗震等级。,2、当框架-抗震墙结构有足够的抗震墙时,其框架部分是次要抗侧力构件,可按框架-抗震墙结构中的框架确定抗震等级。否则按框架结构确定等级。区分标准是看框架部分承受的地震倾覆力矩是否大于结构总地震倾覆力矩的50%。,框架承受的地震倾覆力矩可按下式计算：,3、裙房与主楼的等级,裙房顶部上下各一层应提高抗震措施,4、多层与高层建筑的地下室,当地下室顶板作为上部结构得嵌固部位时，地下一层得抗震等级应与上部结构相同，地下一层以下
11、根据具体情况按三级或按更低等级。9度时应专门研究。,图中c为抗震等级,2、钢筋混凝土框架的梁、柱构件应避免剪切破坏,“强剪弱弯”,构件弯曲破坏形成的极限剪力应小于构件斜截面的极限剪力。,钢筋混凝土框架的结构体系,1、钢筋混凝土框架结构宜对称布置,3、钢筋混凝土框架的梁、柱构件之间应设置成“强柱弱梁”,4、梁柱节点的承载力宜大于梁、柱构件的承载力。,“更强的节点”,抗震墙的一般布置原则是“均匀、分散、对称、周边”。,框架-剪力墙结构的结构布置,1、抗震墙布置的基本原则框架-抗震墙结构中的抗震墙宜沿主轴方向双向布置，贯通房屋全高，且横向与纵向抗震墙宜相连，互为翼墙，以提高其刚度和承载能力。,一般情
12、况下，宜布置在竖向荷载较大处，平面形状变化处和楼梯间、电梯间等。,2、抗震墙布置位置的选择,房屋较长时，纵向抗震墙不易设置在端开间。,3、抗震墙布置的具体要求,（1）楼（电）梯间、竖井等使楼面开洞的竖向通道，不宜设在结构单元端部角区及凹角处；,这种竖向通道不宜独立设在柱网之外的中间位置。,（2）纵横向抗震墙成组布置,纵横向抗震墙宜合并布置为L形、T形和口字形。,（3）合理调整抗震墙的长度,为了保证抗震墙具有足够的的延性,不发生脆性的剪切破坏，每一道抗震墙（包括单片墙、小开口墙和联肢墙）不应过长，总高度与总长度之比宜大于2。,较长的单片墙可以留出结构洞口，划分成联肢墙的两个墙肢。,（4）抗震墙的最大间距,抗震墙间距不应过大。,抗震墙之间无大洞口的楼、屋盖的长宽比宜满足下表要求：,抗震墙之间的楼、屋盖有较大开洞时，长宽比还应减小。,当超过上述要求时，应计入楼盖平面内的变形影响。,抗震墙的端部钢筋配置在柱截面内。,4、抗震墙的边框梁、柱,框架梁应保留，当无法设置明梁时应设置暗梁。,暗梁的高度、纵筋、箍筋与明梁相同，配置在墙身内。,
