填充墙对框架结构抗震性能影响分析
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填充墙与框架连接方式的发展现阶段,我国普遍采用与框架连接方式为刚性连接,在地震作用中,刚性连接下,填充墙自身破坏严重,同时对结构的主体构件以及结构体系的整体性能的影响劣势明显,规范推荐采用与框架柱脱开或柔性连接的方式,但是并没有给出统一的、完整的规定。
本文主要阐述了柔性连接的独特优势,以及柔性连接作为重要构件进行设计所需的设计内容。
【标签】刚性连接;柔性连接;设计内容随着对地震作用下框架结构整体性能的研究,框架结构中填充墙的性能影响愈加引起结构设计人员的重视。
填充墙问题突出表现于两个方面:一,填充墙作为非结构构件在地震作用中破坏比较严重,难以满足规范对非结构构件的设防目标。
填充墙破坏直接影响建筑的使用功能,增加修复费用,严重的填充墙破坏甚至产生此生灾害,危及生命安全;二,填充墙对结构构件破坏模态以及结构体系的整体性能影响非常显著,不可忽视。
1 刚性连接:目前,在我国普遍应用的填充墙连接形式是刚性连接,即是斜砌顶紧的砌筑方式,墙体与框架结构的紧密接触,在地震力的整个作用过程中都参与受力,作为抗震的第一道防线。
1.1 填充墙对框架抗震性能有利影响:1.1.1 提高结构体系承载力安全储备1.1.2 提高结构抗侧刚度,减小结构的层间侧移,提高适用度。
1.1.3 增加结构体系耗能能力,减轻了对结构主体构件的影响1.1.4 降低结构倒塌概率1.2 填充墙对框架抗震性能不利影响1.2.1 填充墙水平布置不合理,容易产生扭转效应,角度构件破坏严重。
1.2.2 填充墙竖向布置不合理,易形成结构薄弱层,产生明显的塑性变形集中。
1.2.3 结构地震作用增大。
增加了抗侧刚度,减小了结构的固有周期。
1.2.4 使框架柱形成短柱,短柱的延性较差,易发生脆性剪切破坏。
1.2.5 使框架梁形成短梁1.2.6 使框架结构“强柱弱梁”屈服机制难以形成,墙梁作用明显1.2.7 填充墙因参与地震作用的分配,平面内刚度大,超静定结构按刚度进行受力分配,受力大,但是承载力小,破坏及其严重。
高层建筑抗震设计原则在现代城市的天际线中,高层建筑如同一座座挺拔的巨人。
然而,这些巨人在面对地震这一自然力量时,需要具备强大的“韧性”和“抵抗力”。
高层建筑抗震设计至关重要,它关系到人们的生命财产安全,也关系到城市的可持续发展。
接下来,让我们一起探讨一下高层建筑抗震设计的原则。
一、场地选择场地选择是高层建筑抗震设计的首要环节。
一个合适的场地能够在很大程度上减轻地震对建筑物的影响。
首先,应避开地震活动断层、滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害易发区。
这些区域在地震发生时,往往会加剧地面的震动和破坏程度。
其次,选择地势较为平坦、坚硬的场地。
这样的场地能够减少地震波的放大效应,使建筑物所受到的地震作用相对较小。
此外,还要考虑场地的土类型和覆盖层厚度。
松软的土层会放大地震波,增加建筑物的振动,而坚硬的土层则能起到一定的减震作用。
二、结构体系合理的结构体系是高层建筑抗震的核心。
常见的结构体系包括框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、筒体结构等。
在选择结构体系时,需要综合考虑建筑物的高度、使用功能、抗震要求和经济因素等。
框架结构具有布置灵活的优点,但抗震性能相对较弱,一般适用于较低的建筑。
剪力墙结构能够提供较大的抗侧刚度,适用于较高的建筑。
框架剪力墙结构则结合了框架和剪力墙的优点,具有较好的抗震性能。
筒体结构,如框筒、筒中筒等,适用于超高层建筑,能够有效地抵抗水平荷载。
在设计结构体系时,要确保结构的整体性和连续性。
构件之间的连接应牢固可靠,避免出现薄弱环节。
同时,要合理布置结构的抗侧力构件,使其能够共同工作,有效地抵抗地震作用。
例如,在剪力墙结构中,剪力墙应均匀布置,避免出现局部集中或缺失的情况。
三、抗震计算准确的抗震计算是高层建筑抗震设计的重要依据。
目前,常用的抗震计算方法包括反应谱法、时程分析法等。
反应谱法是一种基于统计分析的方法,能够较为简便地计算出结构在地震作用下的响应。
时程分析法则通过输入地震波,对结构进行动态模拟,能够更准确地反映结构在地震作用下的实际受力情况。
房屋建筑框架结构抗震设计要点摘要:如何从我国的地震环境和社会经济发展的实际情况出发,不断提高建筑结构抗震设计的水平,使之更安全可靠、更合理经济,是结构设计人员的重要任务。
本文阐述了框架结构抗震设计时应注意的问题,探讨了框架结构抗震设计几个要点。
关键词:房屋建筑框架结构抗震设计要点近年来中国房地产的迅猛发展给建筑业的发展带来了很大机遇和挑战,房地产市场的日趋成熟和完善要求建筑功能越来越多样性和复杂性,因此如何在满足建筑功能的同时设计出安全经济合理的结构体系对设计人员是一种不小的挑战,这就需要我们结构设计人员在设计过程中不断的总结和提高。
一、抗震设计应注意的问题中国地震活动频度高、强度大、震源浅、分布广,是一个震灾严重的国家。
据统计,我国绝大部分地区均发生过较强的破坏性地震,给人民的生命和财产造成了非常大的损失,如2008年5月12日发生的汶川地震、2010年4月14日发生的玉树地震都造成了大量房屋倒塌、大量人员伤亡。
因此,抗震设计是结构设计人员的一大课题,把好抗震设计关,提高建筑物的抗震能力才是减轻地震灾害的根本措施。
1、结构的抗震设计还不能完全依赖“计算设计”,更应该重视“概念设计”。
概念设计是一种基于震害经验建立的抗震基本设计原则和思想。
其目标是避免出现会导致结构过早破坏的敏感薄弱部位。
结构抗震设计中特别要注意贯彻“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件”的设计原则,强柱弱梁就是要求柱的抗弯能力高于梁的抗弯能力,强剪弱弯就是防止构件受剪破坏,要求杆件的受剪承载力高于受弯承载力,强节点弱构件就是要防止节点破坏先于构件。
大量的工程设计中我们发现框架梁上部配筋一般比较大,这是因为考虑了梁翼缘作用和梁裂缝宽度验算后增加了较多梁纵向钢筋,从而增大了梁端的承载力,相对减小了柱端承载力,可能会形成“强梁弱柱”,这样做的后果就是地震发生时可能使得塑性铰出现在柱端而未按照预期出现在梁端部,我们的做法是严格控制梁端裂缝验算宽度刚好满足规范要求,不因裂缝宽度过小而使得梁端增加过多的钢筋。
试论框架结构楼梯的震害设计对策前言楼梯承担着逃生路线的重要作用,然而在震害调查中发现,楼梯间的震害较为严重,而且大部分楼梯间是在主体结构破坏前发生破坏严重影响了楼梯作为逃生路线的重要功能。
一、楼梯的震害调查及原因分析在汶川地震中,框架结构、框剪结构和砖混结构中的钢筋混凝土现浇楼梯都出现了大量破坏,尤以框架结构中楼梯的破坏最为严重。
框架结构中楼梯的主要震害现象有:梯段板的破坏、楼梯间角柱的破坏、梯柱的破坏和平台梁的破坏等。
1、梯段板破坏梯段板破坏主要表现为水平裂缝处混凝土被压碎,梯段板弯曲下挠,甚至断裂,破坏主要发生在距离两端支座约1/4 跨处和楼梯施工缝处。
产生此类震害现象的原因有以下两点:(1)梯段板上下端与楼层框架梁板相连,形成了一个空间的K 形受力体系。
在以往的配筋设计时,梯段板负筋长度通常按照跨度的1/4 来确定,造成楼段板1/4 跨处受力筋数量发生突变,成为受拉的薄弱部位。
在反复水平地震作用下,梯段板与主体框架协同工作,到很大的反复的轴向拉压力作用,造成梯段板在负筋截断位置发生断裂。
(2)樓体施工时,往往在梯段板跨中或1/3 跨处设置施工缝。
但因为质量控制不严格,施工缝中存在残渣,导致后浇混凝土在与先浇混凝土的结合面处强度较差,这样在地震作用下产生的剪拉内力极易使梯段板破坏。
2、楼梯间角柱的破坏楼梯间角柱的破坏主要表现为角柱中部发生剪切破坏、钢筋屈曲和混凝土被破碎。
这是由于楼梯休息平台通过平台梁和平台板与框架柱相连,楼梯间角柱净高降低很多,导致楼梯间角柱分配到比其它框架柱大数倍的地震剪力。
加上休息平台对楼梯间角柱的约束,地震作用下角柱中间极易发生剪切屈曲破坏。
3、楼梯梯柱的破坏楼梯梯柱通常为构造配筋,截面宽高一般为200mm~250mm。
地震中梯柱出现柱头破损和混凝土压碎。
出现此类破坏的原因是:(1)支撑梯段板的梯柱是双向压弯、双向剪切构件。
梯柱截面过小,平台梁在柱内锚固长度过短,导致节点混凝土被压碎,平台梁纵筋被拔出。
框架结构抗地震倒塌能力的研究汶川地震极震区几个框架结构震害案例分析一、本文概述本文旨在深入研究框架结构在地震中的抗倒塌能力,特别是在汶川地震极震区的实际震害案例分析基础上,探讨框架结构的抗震性能和失效机制。
汶川地震是中国历史上一次具有极大破坏性的地震,其极震区的震害情况尤为严重,为我们提供了宝贵的震害数据和实际案例。
本文通过分析这些案例,旨在提升对框架结构抗震性能的理解,为未来的抗震设计和防灾减灾提供科学依据。
文章首先将对框架结构的基本特性和抗震设计原理进行概述,为后续的分析和讨论提供理论基础。
随后,将详细介绍汶川地震极震区的几个典型框架结构震害案例,包括震害现象、破坏程度和影响因素等。
通过对这些案例的深入分析,我们将揭示框架结构在地震中的倒塌机制和薄弱环节,探讨现有抗震设计方法的优点和不足。
在此基础上,文章将进一步研究提高框架结构抗地震倒塌能力的有效措施和方法。
结合震害案例的分析结果,我们将探讨如何优化框架结构的抗震设计,提高结构的延性、耗能能力和整体稳定性。
还将关注新型抗震材料和技术的应用,以期在未来抗震设计和防灾减灾工作中取得更好的效果。
本文将对研究成果进行总结,并提出对未来研究方向的展望。
通过本文的研究,我们期望能够为提升我国框架结构抗震性能提供有益的建议和参考,为保障人民群众生命财产安全做出积极贡献。
二、框架结构的抗地震倒塌能力分析框架结构作为一种常见的建筑结构形式,其抗地震倒塌能力一直是工程界和学术界研究的重点。
在汶川地震极震区的震害案例分析中,我们可以发现,框架结构的抗地震倒塌能力受到多种因素的影响,包括结构设计、材料性能、施工质量、地震动特性等。
从结构设计的角度来看,合理的抗震设计是提高框架结构抗地震倒塌能力的关键。
在汶川地震中,一些遵循了现行抗震设计规范的框架结构表现出了较好的抗震性能,能够在地震中保持结构的整体性和稳定性。
然而,也有一些框架结构由于设计上的不足,如结构布置不合理、节点连接不牢固等,导致在地震中出现了严重的破坏甚至倒塌。
填充墙在框架结构设计中应注意的几个问题摘要:介绍了考虑填充墙影响的框架结构的现行计算方法,并对填充墙框架结构进行设计时提出了一些建议和加强措施,供设计人员参考。
关键词:填充墙、框架结构、短柱、薄弱层1引言一般,框架结构不可避免地会用到填充墙来进行房间的分割和外部的围护。
根据《抗震规范(GB50011-2010)》[1],定义砌体填充墙为非结构构件,在工程设计中,按照框架填充墙数量的多少来确定周期折减系数,通过适度增加地震作用来解决这个问题。
事实上,框架填充墙结构抗震设防是个比较复杂的课题,在充分考虑砌体填充墙刚度的情况下,不同的结构平面、竖向刚度,都对整个结构有重要的影响。
目前,框架结构设计时,都考虑将砌体填充墙折算为平面荷载来确定计算模型,而忽略了其间的刚度。
这样,会导致结构分析结果与工程实际有很大的差别,在发生震害时,在有些情况下,会使结构偏于不安全。
2填充墙的影响填充墙造成短柱剪切破坏填充墙本身具有一定的刚度和承载力,地震作用下设置填充墙的框架结构的受力状态不同于未设置填充墙的框架结构,其区别之一是窗下填充墙对框架柱的侧向约束,使得框架柱的实际剪跨比减小,成为短柱。
无窗下填充墙时,框架柱的剪跨比为Hn/h;有窗下填充墙时,框架柱的剪跨比为(Hn-Hw)/h;其中Hn 为柱净高,Hw为窗下填充墙高度,h为框架柱受力方向截面高度。
框架柱剪跨比的减小,一方面使得柱的抗侧刚度增大,相应地震力增大,另一方面小剪跨比框架柱的侧向变形能力小,容易形成脆性剪切破坏(如图1、图2)。
图1 楼梯间高窗形成极短柱破坏图2填充墙不到顶形成短柱剪切破坏不同剪跨比的框架柱,在水平地震作用下的破坏特征不同,变形能力也有很大差别。
剪跨比小于1.0的极短柱,会发生严重脆性剪切破坏,侧向变形能力约为1/500;剪跨比在1.0~2.0之间的短柱,则会发生脆性剪弯型破坏,其侧向变形能力约为1/250;剪跨比大于2.0的框架柱,当箍筋足够,则会在柱上、下端形成延性弯曲破坏,即塑性铰,其侧向变形能力较大,可达1/150~1/30。
艺i塑.;警凰中小学校舍抗震鉴定加固的分析与建议李亮(江苏省盐城市建湖县住房管理办公室,江苏盐城224700)脯虱汶川地震之后国家提高了中小学校舍的抗震设防类别,要求针对各级各类中小学校舍实施金面排查鉴定和抗震加固以使她震设防区的中小学棱舍达到重点设防类标准。
在总结了上海市中小学校舍使用现状的基础上。
按照相关规定对板舍鉴定结果进行归纳分析。
提出了中小学校舍工程加固设计的依据及方法,并对典型案例进行分析。
睽躏悯]检测;鉴定;加固1建湖县校舍整体抗震性能的现状本次共排查鉴定学校82所、校舍396栋、总建筑面积约51万平方米。
该县处于江苏里下河平原地带,受鉴定学校建筑目前无重大地质灾害隐患,地基基础受力土层基本满足抗震要求。
具体鉴定结论大致分类为:1.1满足抗震要求。
鉴定通过此类建筑物共有37幢,计133万m20建设年代大多为2003年后,结构类型为框架现浇。
经有资质单位勘察、设计、施工、监理,按照健筑抗震设计规;酚(<G B5001—2001))设计,并进行了报建,同时组织了相关部门i趟行验收并验收符合要求。
如钟庄中学教学楼、公寓楼等多I嚏陵舍。
12不满足抗震要求,虽满足结构和使用安全.需要抗震加固此类建筑共有155幢,计29.9万m20建设年代大多为1991年至2003年,结构类型为砖混。
部分经有资质单位勘察、设计、施工并进行报建,基本未委托监理,未按照镅猁亢震设计规;蛰设计。
此类房屋实体从表观未发现相关结构隐患,属于Bsu级以上结构安全房屋。
但由于抗震构造和抗震墙设置不合理,造成抗震要求不能满足,或设计上无缺陷,但施工过程中对抗震构造不太重视,造成抗震构造要求如同虚设,实测中存在预制板之间的连接,预制板同砌体之间的加强连接、砌体之间及砌体与构柱的连接措施不到位等问题,因此有加固的必要。
如蒋营小学教学楼,实验初中逸夫楼、实验小学西教学楼等。
13不满足抗震要求。
主体结构存在质量隐患,建议拆除此类建筑物共有204幢,计7,8万m20其建设年代多为70~90年代砖木结构平房及低层砖混教学楼。
框架结构强柱弱梁影响因素分析及设计建议摘要:“强柱弱梁”是框架结构的抗震设计原则,但因为填充墙、楼板、裂缝计算、梁底配筋、柱轴压比偏大、梁柱刚度比过大的影响,难以实现“强柱弱梁”机制。
所以本文提出了相应的解决策略,仅供参考。
关键词:框架结果;强柱弱梁;影响机制近年来,世界各个地区都频繁爆发地震。
据全球地震监测网的报告显示,每年爆发的可感地震为5000多次,5级以上地震超过1000多次。
地震不仅给人类打来了严重的财产损失,甚至威胁了人类的生命安全。
2008年,汶川地震爆发后,造成的破坏极为严重,汶川周边地区成为严重的灾区,损失财产高达8千亿。
震后许多专家对于该地区的房屋展开了调查,发现有1/5的房屋无法修复,由钢筋混凝土建造的框架结构暴露出了一个重要的问题,即框架上出现了大量的塑性铰,钢筋出现了弯曲。
很多建筑中都是出现了柱破坏,而梁没有出现了破坏,由于柱破坏导致房屋结构彻底失去了承载能力。
因此“强柱弱梁”是提升建筑框架结构的抗震防线,也是保证框架结构的延展性。
但是怎样才能保证在地震中能够确保建筑不会倒塌呢?实现“强柱弱梁”的机制,本文对此提出了意见。
一、“强柱弱梁”破坏模式国内研究概述从当前国内外的研究来看,对于钢筋混凝土框架结构抗震能力论述内容比较丰富。
比如,叶列平则是发现了框架结构中的柱端弯矩增大系数对于框架结构的倒塌模式以及抗倒塌能力有非常重要的影响,并且通过实验证明了弯矩增大系数越大,结构的屈服剪力、极限剪力都会增大,框架结构出现完全屈服的情况也就越明显,当弯矩增大系数大于2时,建筑框架结构就有可能出现了失效[1]。
王兴国在研究中进一步发现了当弯矩增大系数小于2时,建筑结构失效由中层失效模式控制,大于2时,建筑结构失效由上层失效模式控制[2]。
郭彤等则是对于建筑结构中的柱铰破坏现象展开了分析,并通过分析简化框架结构模型和精细模型,对比分析二者的破坏机制,研究结果发现,简化模型能够达到“强柱弱梁”破坏模式,相反精细模型无法实现。
建筑结构参数对结构抗震性能的影响分析及优化在建筑工程中,结构抗震性能是一个至关重要的考虑因素。
建筑结构参数的选取对于抗震性能具有重要影响。
本文将分析建筑结构参数对结构抗震性能的影响,并探讨如何优化这些参数以提高结构的抗震性能。
首先,建筑结构的刚度是一个重要参数。
刚度越大,结构在地震作用下的变形越小,从而降低了结构的受力程度。
可以通过增加结构的截面尺寸或增加结构的墙体数量来增加结构的刚度。
然而,刚度的增加会导致结构的质量增大,增加结构的自重,从而增加地震力的作用。
因此,在选择结构刚度时,需要进行综合考虑,找到一个合适的平衡点。
其次,结构的材料也会对抗震性能产生影响。
一般而言,混凝土的抗震性能要优于钢结构。
混凝土具有较好的延性和韧性,能够在一定程度上承受地震力的作用而不发生破坏。
同时,混凝土可以通过合理的配筋来增加其抗震性能。
在实际工程中,可以采用混凝土填充墙来进一步提高结构的抗震能力。
此外,合适的预应力或加固工艺也能够提高结构的抗震性能。
此外,建筑结构的几何形状也对其抗震性能产生较大的影响。
一般而言,广泛应用的框架结构相对较好的抗震性能,而剪力墙结构或框剪结构则表现出更好的抗震能力。
剪力墙结构或框剪结构能够承受来自不同方向的地震力,从而大大提高了结构的稳定性。
此外,适当设置墙体或形成结构的刚性框架都能够提高结构的抗震性能。
最后,结构参数的优化也是提高抗震性能的关键。
通过对结构参数的优化设计,可以在不增加结构成本的情况下,最大限度地提高结构的抗震性能。
在优化设计中,可以采用结构的强度折减系数的方法,合理设计结构的配筋方案,使结构具有更好的韧性和延性。
综上所述,建筑结构参数对结构抗震性能具有重要影响。
通过合理选择结构的刚度、材料、几何形状以及优化设计结构参数,可以提高结构的抗震性能。
在进行结构设计时,需要充分考虑抗震性能,并在保证结构安全的前提下,追求更好的结构抗震能力。
建筑工程的发展离不开抗震技术的不断进步,对建筑结构参数的影响分析和优化设计是一个重要的研究方向。
框架结构填充墙裂缝原因及防治措施导言房建工程施工过程中框架结构本身具有抗震性能好、整体性强以及房屋平面布置灵活等优点,正是因为具有这样的优点从而能够被广泛应用。
框架填充墙作在房屋建筑结构中所发挥的影响是非常大的。
为了能够保证房屋建筑工程的质量就需要重视框架填充墙自身存在的裂缝问题。
目前我国针对建筑裂缝产生的原因1.框架主体结构产生裂缝的原因通常框架主体结构产生裂缝的地方都在梁上或者板上等。
经过研究调查表明,通常混泥土的变形会产生裂缝。
因为混泥土在初期硬化的过程中,会将内部形成的热气释放出来,由于混泥土的散热性很慢,就会使混泥土体积产生较大的变化,使构件形成裂缝。
还有基础的不均匀沉降也会导致裂缝的产生。
因为地基在不均匀沉降之后,会导致部分钢筋混凝土墙体和部份墙体移位,使墙体产生附加的剪力造成裂缝。
最后,温度的高低也会造成建筑物产生裂缝。
因为混泥土会随着温度的高低发生变化形成裂缝。
2.分析填充墙产生裂缝的原因在我国建筑物的修建中,填充墙虽然能够增加建筑物的整体刚性和耐久性,填充墙材料已经广泛地被人们使用,例如蒸压加气混凝土砌块和陶粒混凝土小型空心砌块以及珍珠岩混凝土小型空心砌块等等。
但是它不属于承重结构构件,倘若建筑物出现裂缝,就会使建筑物的框架结构的整体性和耐久性受到破坏。
经过研究论证,导致填充墙产生裂缝的主要原因有两种。
一种是填充墙的砌块抗剪能力不够高,另一种是填充墙的砌筑质量不够高。
一般情况下,裂缝会出现在填充墙的墙体开口处或者外墙两端,呈现八字形或者对角X形,这样的裂缝我们称为斜裂缝。
当填充墙的窗台下出现竖向裂缝的时候,我们称为竖向裂缝。
当填充墙的水平裂缝与梁或者板的交接处出现斜裂缝的时候,我们称为水平裂缝。
控制框架填充墙裂缝的有效措施1.合理选择墙体材料合理的材料选择是控制墙体裂缝的重要手段之一。
在这一过程中,要根据施工过程中的不同情况,进行合理的材料选择。
这样才能最大限度的提高材料与工程的匹配性。
新规范体系下既有单跨框架结构的抗震性能分析摘要:《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2008明确规定教育建筑中,中小学的教学用房以及学生宿舍和食堂,抗震设防类别应不低于重点设防类(即乙类)。
《建筑抗震设计规范》GB50011-2010明确规定乙类建筑不应采用单跨框架结构。
本文选取既有单跨教学楼框架结构为研究对象,采用新旧规范对其进行抗震性能分析,找出相应抗震薄弱位置,为该类结构抗震加固提供参考。
关键词:新规范;单跨框架;抗震性能本工程项目为20世纪末某中学教学楼,位于海南省海口市,建于1999年,为一栋5层混凝土单跨框架结构教学楼,建筑总高度为18.90m,建筑面积1260m2,采用钢筋混凝土灌注桩基础,承台顶标高为-1.20m。
其中外廊悬挑长度为2.3米。
平面布置如图1所示。
教学现状楼无地基不均匀沉降和使用超载现象,无影响结构安全的严重变形与损伤。
本工程有设计图,无竣工图,根据原设计图纸,安全等级为二级,结构抗震设防烈度为8度,抗震设防类别为丙类,抗震等级二级,场地类别Ⅱ类,结构自振周期为1.2848秒(图1)。
图1 既有单跨框架教学楼建筑平面图一、新旧规范体系下既有建筑的抗震性能对比本工程项目为20世纪末设计的海口市某中学教学楼,其规范采用《建筑抗震设计规范》(GBJ11-89),《建筑工程抗震设防分类标准》(GB50223-95)等设计规范;2001年国家更新了抗震规范,即更新为《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001);2008年5.12汶川地震后,国家对结构相应规范进行了调整,即《建筑抗震设计规范》 (GB50011-2001)(2008年版),同时更新《建筑工程抗震设防分类标准》(GB 50223-2008);2010年抗震规范再次更新为《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010),随着2015年《中国地震动参数区划图》的更新,新一代《中国地震动参数区划图》(GB18306-2015)提高了地震动参数,相应提高了我国整体抗震设防要求,与之相应更新抗震规范,即《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)(2016年版),2017年更新了《建筑工程抗震设防分类标准》(GB50223-2017)等。
简答题1.什么是地基液化现象?影响地基液化的因素?答:饱和的粉土和砂土,在地震时由于颗粒之间的孔隙水不可压缩而无法排出,使得孔隙水压力增大,土体颗粒的有效垂直压应力减小,颗粒局部或全部处于悬浮状态,土体的抗剪强度接近于零,呈现出液态化的现象。
影响因素:土层的地质年代:地质年代越古老,越不易液化土的组成:级配良好的砂土不易液化粉土中粘粒含量超过一定限值时,不易液化土层的相对密度:土层的相对密度越大,越不易液化土层的埋深:埋深越大,越不易液化地下水位的深度:地下水位越深,越不易液化地震烈度和地震持续时间:烈度越高,持续时间越长,越易液化1、如何进行抗震设计中的二阶段设计?(1)第一阶段设计对绝大多数建筑结构,应满足第一、二水准的设计要求,即按照第一水准(多遇地震)的地震参数进行地震作用计算、结构分析和构件内力计算,按规范进行截面设计,然后采取相应的构造措施,达到“小震不坏,中震可修”的要求.(2)第二阶段设计对特别重要的建筑和地震时容易倒塌的结构,除进行第一阶段设计外,还要进行薄弱层部位的弹塑性变形验算和采取相应的构造措施,使薄弱层的水平位移不超过允许的弹塑性位移,实现第三水准的要求。
2.简述两阶段抗震设计方法。
?第一阶段是在方案布置符合抗震设计原则的前提下,按与基本烈度相对应的众值烈度的地震动参数,用弹性反应谱求得结构在弹性状态下的地震作用效应,然后与其他荷载效应组合,并对结构构件进行承载力验算和变形验算,保证第一水准下必要的承载力可靠度,满足第二水准烈度的设防要求(损坏可修),通过概念设计和构造措施来满足第三水准的设防要求;对于少数结构,如有特殊要求的建筑,还要进行第二阶段设计,即按与基本烈度相对应的罕遇烈度的地震动参数进行结构弹塑性层间变形验算,以保证其满足第三水准的设防要求.1、工程结构抗震设防的三个水准是什么?如何通过两阶段设计方法来实现?3、简述我国抗震规范的抗震设防目标以及两阶段抗震设计方法?(6分)第一水准:当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时,一般不受损坏或不需修理仍可继续使用;(1分)第二水准:当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震影响时,可能损坏,经一般修理或不需修理仍可继续使用;(1分)第三水准:当遭受高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震影响时,不致倒塌或发生危及生命的严重破坏(1分)两阶段设计方法:第一阶段设计:工程结构在多遇地震下的承载力和弹性变形计算。
填充墙对框架结构抗震性能的影响分析
摘要:填充墙砌体工程一般采用空心砖、蒸压加气混凝土砌块、轻骨料混凝土小型空心砌块等材料进行砌筑。
框架-填充墙结构是指填充墙砌体在框架结构中起围护、分隔作用,不承担荷载,属于非结构构件。
在地震力的作用下,填充墙的材料、种类、位置、数量等的不同布置方法对框架结构的刚度影响很大,因此,地震剪力对填充墙框架结构与纯框架结构所造成的破坏程度是不一样的。
所以,在填充墙框架结构的设计规范中都有明确的要求,必须考虑到填充墙的布置对框架结构的刚度影响。
所以本文通过分析填充墙对框架结构的抗震影响,得出填充墙的有利和不利影响,并总结规律,提出填充墙合理布置的一些建议。
关键词:填充墙框架结构抗震性能
0引言
1906年4月18日发生在美国旧金山的大地震中,框架结构采用了砖砌体做填充墙,并因此抵御了地震的冲击,发挥了很好的结构性能。
然而,在1989年10月17日的奥克兰地震中,这种结构有一些受到了严重的地震破坏影响。
直到2008年5月12日发生在汶川的8.0级大地震的考察研究中发现,很多填充墙框架结构由于填充墙的不合理布置造成了结构更严重的破坏;也有填充墙对结构的贡献使得结构避免发生倒塌的情况存在。
因此,填充墙框架结构中,填充墙如何布置,布置多少,与主体结构怎么进行很好的连接都成了许多科学技术人员力图解决的一个工程难题。
如果能合理考虑填
充墙在地震力作用下对框架结构承载能力的影响并合理进行设计,将大大减轻地震
破坏的影响程度,从而更好的保护人们的生命和财产安全。
1 框架结构中填充墙的影响分析
1.1填充墙对框架结构水平承载力的影响分析
在拟动力地震反应试验[1]中,填充墙框架结构所测得的水平承载力是294kn,而纯框架结构所测得的水平承载力为191kn。
可见,布置了填充墙的框架结构比纯框架结构的承载力要高出许多。
1.2填充墙对框架结构的变形影响分析
在填充墙框架结构体系中,墙体部分和框架部分材料选用不同,受力性能也不同。
因此,在地震剪力作用下,这两部分结构共同作用,相辅相成,共同抵御地震影响,改善了自身结构的变形能力,使整个结构体现出很好的延展性,这与砖墙的脆性破坏是不同的。
可见,填充墙的存在对框架结构的变形起到了约束的作用。
1.3填充墙对框架结构刚度的影响分析
在填充墙框架结构体系中,填充墙的存在增加了整体结构自身的重量,同时也影响了整体结构的刚度。
在1999年,amar a.c.和arslan c.做了一个关于填充墙框架结构和纯框架结构的刚度试验,试验发现,填充墙框架结构的侧移刚度是纯框架结构侧移刚度的7倍[2]。
同样,早在1995年,曹万林和王光远也做过类似的试验研究,研究发现,设置了轻质砌块填充墙的框架结构侧移刚度是纯框架结构侧移刚度的10倍左右[3]。
可见,填充墙的存在增大了框架
结构自身的侧移刚度,这种刚度效应迫使整个结构在地震剪力作用下产生扭转以及加大薄弱层的破坏,使结构遭受更严重的倒塌破坏。
1.4填充墙对框架结构柱、梁的影响。
在填充墙框架结构体系中,当相邻柱间开设窗洞时,其填充墙的弹性约束力作用在柱的两端,从而使框架柱的计算高度减小,形成了短柱[4](图1.4.1),降低了框架柱本身的延展性,从而极易发生脆性破坏。
其次,当开设门洞时,填充墙作用于框架梁上如同一个弹性支座,减小了框架梁的计算跨度,从而形成了短梁[5](图1.4.2)。
短柱短梁结构在遭遇地震剪力破坏时,抗剪能力差,裂缝发展迅速,极为危险。
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填充墙对框架结构柱的影响填充墙对框架结构梁的影响
图1.4.1 图1.4.2
2 填充墙的有利和不利因素
2.1有利因素
①填充墙框架结构比纯框架结构抗震性能好。
在地震影响初期,框架结构柱、梁对填充墙具有耦合作用,这种作用力能抵御地震剪力的影响。
②填充墙的存在能消耗大部分的地震能量。
在地震剪力进一步加大的时候,填充墙面出现裂缝,并伴随主框架结构开始破裂,填充墙与主框架发生脱离。
但是,只要填充墙没有倒塌,其刚度仍然存在,并且和主框架一起共同消耗地震产生的巨大能量。
2.2不利因素
①由于填充墙的布置不恰当,致使吸收地震能量的方式会发生改变。
②在地震作用力下,填充墙框架结构中容易形成短梁短柱结构,抗剪能力差,极易发生破坏。
③填充墙的不合理布置会加大整体结构的侧移刚度,从而使结构发生扭转及剪力破坏。
3 对填充墙框架结构的几点建议
3.1填充墙应优选轻质的、强度高的、耗能性能好的墙板,尽量不采用刚度大、强度低的砌体填充墙。
如必须采用时,应在砌体内配置水平钢筋加强填充墙与梁柱界面的拉接。
同时沿框架柱全高布设箍筋,并进行抗剪承载力验算,并沿梁全长按梁端剪力配置箍筋,防止框架梁在洞口处发生剪切破坏。
3.2对于高层框架结构,建议在底部增设钢筋混凝土剪力墙,加大结构的整体刚度,避免非结构构件发生弹塑性变形。
3.3填充墙应尽量按照在竖向上整体结构竖向刚度的均匀分布,刚度中心与整体结构重心重合的原则布置,避免形成软弱层;在平面上尽量使质量中心和刚度中心重合,以免结构发生扭转。
同时应有可靠的措施加强填充墙与框架主体结构的连接,对于可能出现的短梁短柱,应在设计中予以加强。
4 结语
本文通过分析填充墙对框架结构承载能力、结构变形能力、结构
刚度、梁柱的影响,得出填充墙在框架结构体系中所扮演的有利和不利角色,最后针对填充墙的不利影响,提出几点关于改进填充墙框架结构的建议,为填充墙框架结构的抗震性能研究提供理论基础。
参考文献:
[1]朱荣华,沈聚敏.砖填充墙钢筋混凝土框架拟动力地震反应试验及理论分析[j].建筑结构学报,1996,17(4):27-34.
[2]chaker amar a,cherifati arslan.influence of masonry infill panels on the vibration and stiffness characteristics of r/c frame buildings[j].earthquake engineering and structural dynamics,1999,12(3):1061-1065.
[3]曹万林,王光远,吴建有等.轻质填充墙异形柱框架结构层刚度及其衰减过程的研究[j].建筑结构学报,1995,16(5):20-31.
[4]黄靓,施楚贤,熊辉.带砌体填充墙结构在地震作用下的安全性质疑[j].建筑结构学报,2005,35(3):57-65.
[5]朱志达,郑玉伦,涂鸣等.提高约束钢筋混凝土短梁抗震性能的设计方法研究[j].建筑结构学报,1997,15(4):32-39.。