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1、混凝土房屋结构 课程总结,混凝土结构的概念及其优缺点 多层与高层建筑的定义及其受力变形特点 结构体系的定义及其要素 说明主要的混凝土房屋结构体系 结构布置的一般原则 结构布置中“三缝”的设置及特点,第 一 章,众值烈度、基本烈度、罕遇烈度,建筑抗震设防分类,设防标准,设计基本地震加速度,设计特征周期,设计地震分组,建筑场地的类别划分,抗震设防标准三水准设计原则、两阶段设计方法,第 二 章,众值烈度50年内超越概率为63%的地震烈度为众值烈度。比基本烈度约低一度半，规范取为第一水准烈度。 基本烈度50年内超越概率为10%的地震烈度。规范取为第二水准烈度。 罕遇地震50年内超越概率为2%-3%的地
2、震烈度为罕遇烈度。比基本烈度约高一度，规范取为第三水准烈度。,抗震设防分类：甲类建筑重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑； 乙类建筑国家重点抗震城市的生命线工程的建筑（如消防、急救、供水、供电等）或其他重要建筑；丙类建筑甲、乙、丁类以外的建筑。如一般工业与民用建筑（公共建筑、住宅、旅馆、厂房等）。丁类建筑次要建筑，如与地震破坏不易造成人员伤亡和较大的经济损失的建筑（如一般仓库、人员较少的辅助性建筑）。,抗震设防标准： 甲类建筑的地震作用，应按高于本地区设防烈度计算，其值应按批准的地震安全评价结果确定。条件许可时，专门研究可包括基于建筑地震破坏损失和投资关系的优化原则确定的方法。 乙类
3、和丙类的地震作用，应按本地区的设防烈度计算。 丁类建筑可适当降低地震措施。,设计基本地震加速度(design basic acceleration of ground motion)50年设计基准期超越概率10%的地震加速度的设计取值。,抗震设防烈度和设计基本地震加速度值的对应关系,设计特征周期（简称“特征周期”） (design characteristic period of ground motion)抗震设计用的地震影响系数曲线中，反映地震震级、震中距和场地类别等因素的下降段起始点对应的周期值。,当遭遇第一水准烈度（众值烈度）时，建筑处于正常使用状态，从结构抗震分析角度，可以视为弹性体
4、系，采用弹性反映谱进行弹性分析； 当遭遇第二水准烈度（基本烈度）时，结构进入非弹性状态，但非弹性变形或结构体系的损坏控制在可修复的范围； 当遭遇第三水准烈度（罕遇烈度）时，结构有较大的非弹性状态，但应控制在规定的范围内，以免倒塌。,“三水准”设计原则：,“两阶段”设计方法：,第一阶段设计承载力验算。取第一水准的地震动参数计算结构的弹性地震作用标准值和相应的地震作用效应进行结构构件的截面承载力验算。 第二阶段设计弹塑性变形验算。对特殊要求的建筑、地震时宜倒塌的结构以及有明显薄弱部位的弹塑性层间变形验算并采取相应的抗震构造措施，实现第三水准的设防要求。 通过概念设计和构造措施来满足第二水准的要求。
5、,第 三 章地面粗糙度分类风荷载及计算地震作用地震影响系数曲线底部剪力法的适用条件及计算方法结构抗震验算1、截面抗震验算2、抗震变形验算荷载效应组合及最不利内力抗震结构延性要求和抗震等级,1、建筑结构荷载规范（GB50009-2001)中规定把地面粗糙度分为A、B、C、四类： A类指近海海面、海岛、海岸及沙漠地区； B类是田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的中小城镇及大城市的郊区； C类指由密集建筑群的大城市市区； D类指由密集建筑群且房屋较高的城市市区；,2、风荷载,风荷载体形系数,由空旷平坦地面，离地10m统计的重现期为50年(或100年）的10分钟平均最大风速计算所得。,风压高度变化
6、系数,基本风压,3 地震作用,抗震设计时，结构所承受的“地震力”实际上是由于地震地面运动引起的动态作用，包括地震加速度、速度和动位移的作用，属于间接作用，称为“地震作用”。不可称为“荷载”。,4、地震影响系数曲线,？建筑物重量、刚度、自振周期与所产生地震作用的关系,、底部剪力法 对于重量、刚度沿高度分布比较均匀、高度不超过40m，以剪切变形为主的多层和高层建筑结构，采用此法计算水平地震作用。这时各楼层仅取一个自由度。,结构的总水平地震作用标准值,相应于结构基本自振周 期的水平地震影响数值,结构等效总重力荷载：单质点取总重力荷 载代表值；多质点取总重力荷 载代表值的85%。,总重力荷载代表值：,
7、建筑的总重力荷载代表值应按下列规定采用：,1、恒荷载取100% 2、雪荷载取50% 3、楼面活荷载按实际情况计算时取100%；按等效均布活荷载计算时，藏书库、档案室、库房取80%，一般民用建筑取50%。 4、屋面活荷载不考虑,结构等效总重力荷载：,例1：某三层框架的结构计算简图及恒载图、活载图如图所示。按8度设防，第一组，类场地土。两跨梁的总长为12m。均布荷载的单位为 ，集中荷载的单位为 要求：计算总重力荷载代表值及等效总重力荷载代表值。,50,90,解：1、计算各层重力荷载代表值,2、计算总重力荷载代表值 及等效总重力荷载代表值,各楼层的水平地震作用标准值为：,顶部附加水平地震作用标准值为
8、：,各楼层的水平地震剪力标准值为：,顶部附加地震作用系数,顶部附加地震作用系数,结构基本自振周期, 设计要求及荷载效应组合,什么是荷载？什么是荷载效应？,？,无地震作用组合时：,有地震作用组合时：,一、承载力验算,地震作用属于可变作用或偶然作用，其可靠指标的取值应低于静力作用下的可靠指标。因而，从理论上说，抗震设计中采用的材料强度设计值应高于静力作用时的材料强度设计值。但设计规范为了使用方便，便于将地震作用效应与静力荷载作用效应直接比较，在抗震设计中仍采用静力设计时的材料强度设计值。但通过引入承载力抗震调整系数来提高其承载力。,二、荷载效应组合及最不利内力 1、无地震作用时的荷载效应组合无地震
9、作用组合应用于非抗震设计及6度抗震设防、但不要求作地震作用计算的结构:,分别为恒荷载、活荷载和风荷载标准值计算的荷载效应；,分别为恒荷载、活荷载和风荷载标准值的分项系数；,分别为活荷载和风荷载的组合系数；,2、有地震作用时的荷载效应组合所有要求进行地震作用计算的结构要进行有地震作用的荷载组合：,分别为地震荷载代表值、水平地震作用标准值、竖向地震作用标准值、风荷载标准值的荷载效应；,分别为上述各种荷载作用的分项系数；,荷载的组合系数，取0.2。,3、 高层建筑中竖向活荷载的布置,高层结构中，由于活荷载与恒载相比不大，它产生的内力所占比重较小。因此规范规定，活荷载不考虑最不利布置，而用满布活荷载计
10、算内力。一般对梁跨中弯矩乘以1.11.2的放大系数来考虑活荷载的不利影响。,1、使用阶段层间位移限制（风荷载和小震作用下）,三、侧移限制,2、防止倒塌层间位移限制（大震作用下）,延性结构的概念,延性是指构件和结构屈服后，具有承载能力不降低、且有足够塑性变形能力的一种性能，一般用延性比表示延性，即塑性变形能力的大小。塑性变形和耗散地震能量，大部分抗震结构在中震作用下都进入塑性状态而耗能。,划分结构抗震等级的意义建筑的重要性、场地的类别、设防烈度、建筑高度、结构类型、构件在结构中的重要程度的不同，对抗震提出不同的要求。抗规将各类情况分为四个抗震等级，以体现在计算中和采取抗震措施上的不同要求。（高层
11、规程中增加特一级抗震等级） 结构抗震等级一级对抗震要求最高，以下逐渐降低。,现浇钢筋混凝土房屋的抗震等级,（此表摘自抗震规范中对部分结构形式的规定，未含全部）,第 四 章框架结构的组成、优缺点及施工方法框架梁的截面抗弯刚度框架结构计算基本假定分层法的计算假定、计算方法、注意事项反弯点法的计算假定、计算方法D值法对反弯点法的改进内容延性框架的概念框架截面设计与构造要求,框架柱 截面尺寸为方形或矩形 按非抗震设计时,是根据柱支撑的楼板面积及填充墙长度，由单位楼板面积重量（包括自重和使用荷载）及填充墙材料重量计算的一根柱负担的最大竖向轴力设计值,按抗震设计时,一级抗震,二级抗震,三级抗震,框架梁的截
12、面抗弯刚度,由于现浇楼板可作为框架的有效翼缘，为了简便，设计时采用如下方法计算框架梁的截面抗弯刚度。,边框架梁,中框架梁,整体装配式框架,现浇框架,计算简图,计算假定 一榀框架可以抵抗平面内的水平荷载，而在平面外的刚度很小，可以忽略。 各个平面框架之间通过楼板连接，楼板在其自身平面内刚度很大，可视为刚性无限大的平板，但在平面外的刚度很小，可以忽略。,竖向荷载作用下的近似计算分层法,1、基本假定 在竖向荷载作用下，可忽略框架的侧移； 忽略本层上的荷载对其他各层梁内力的影响。,2、计算方法,除底层柱外，其他各层柱的线刚度均应乘以0.9的折减系数；,除底层柱外，其他各层柱的传递系数为1/3，底层柱仍
13、为1/2；,节点上的弯矩不平衡时，可再进行一次分配，但不再传递；,对侧移较大的框架及不规则框架不宜采用分层法。,水平荷载作用下的近似计算,1、反弯点法 水平荷载在计算时将转化为框架节点荷载； 框架在水平荷载作用下，将产生节点水平位移和节点角位移。,反弯点,反弯点,反弯点的位置和剪力确定后，梁、柱的弯矩即可求出。,基本假定： 框架梁的刚度为无限大； 各柱上下两端只发生线位移，不发生角位移； 同层柱的各柱水平位移相等。 由此得出计算方法： 当是等截面柱时，反弯点的位置在柱中央；,柱的抗侧刚度,底层柱的抗侧刚度，近似为,（因柱顶上端并非完全固定，而反弯点必定偏向刚度较小一端）,用反弯点法求下图框架柱
14、的弯矩图。图中括号内的数值为该杆的线刚度比值。,解：由于框架同层各柱 h 相等，可直接用杆件线刚度的相对值计算各柱的分配系数。,（1）求各柱剪力分配系数：,顶层：,二层：,底层：,（2）求各柱在反弯点处的剪力：,（3）求各柱柱端弯矩：,修正了框架柱的抗剪刚度 调整了框架柱的反弯点高度,2、D值法改进的反弯点法 有两个方面的改进：,确定修正后柱的反弯点位置,不再是定值，而是与柱的上下端的刚度有关，反弯点偏向刚度小的一端。主要影响因素： 水平荷载的形式 柱与梁的线刚度比 上下层梁的线刚度比 上下层的层高 总层数及计算层所在位置,框架结构可以对竖向荷载作用引起的梁端弯矩进行调幅，此时跨中弯矩应相应增
15、大。对水平荷载作用引起的梁端弯矩不调幅。,延性框架,1、延性结构结构能维持承载能力又具有较大的塑性变形能力。,通过试验和理论分析，可得以下结论：要保证框架结构有一定的延性；塑性铰出现在梁上较为有利，塑性铰出现在柱上不利；,弯曲破坏优于剪切破坏； 大偏压破坏优于小偏压破坏 不允许节点区破坏和不允许纵筋在节点区发生锚固破坏。,2、框架结构抗震设计的要素：强柱弱梁控制塑性铰的位置强剪弱弯控制构件的破坏形态强节点区、强锚固保证节点区的承载力局部加强提高和加强柱根部及角柱、框支柱等受力不利部位的承载力和抗震构造措施限制柱轴压比，加强柱箍筋对混凝土的约束,框架梁设计,1、框架梁的抗弯设计,弯曲破坏,少筋破
16、坏,适筋破坏,超筋破坏,剪切破坏,脆性、延性小、要防止（强剪弱弯）,1）梁截面抗弯配筋与延性,即防止框架梁因过高的配筋率（受压区混凝土的过高应变）而不能满足延性要求，x小则有利于提高延性。,有地震作用组合时的梁端箍筋加密区：,一级抗震等级：,二、三级抗震等级：,其他情况：,且梁端塑性铰区上部纵向受拉钢筋的配筋率不应大于2.5%,2）正截面抗弯承载力计算,有地震作用组合时：,无地震作用组合时：,承载力抗震调整系数，取0.75,2、框架梁的抗剪验算,（1）框架梁箍筋与延性,须在梁的两端设置箍筋加密区，来保证塑性区具有良好的塑性转动能力，同时为了防止混凝土压溃前受压钢筋过早压屈。,非抗震设计和抗震设计时梁端箍筋加密区之外的梁截面，采用组合值；抗震设计时梁端箍筋加密区之内的梁截面，取下值：,考虑地震组合时，框架梁左、右端的弯矩设计值,梁在重力荷载代表值作用下，按简支梁分析的梁端截面的剪力设计值。,（2）剪力设计值,
