土建结构抗震现状分析及研究

2026/4/23 7:21:52

北京交通大学毕业设计(论文) 目录

剪力墙结构的层间位移比纯框架结构小,与纯框架结构楼梯(特别是底层)严重破坏甚至断裂相比,框架剪力墙结构楼梯的破坏情况明显轻一些。

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4.土建结构抗震措施研究

4.1砌体结构抗震措施

在多层砌体房屋的抗震设计中,要特别注意合理的建筑结构布置和抗震构造要求: (1)砌体结构平、立面布置要规则

历次地震灾害告诉我们,当结构形体比较简单时,如长方型,由于各部位受力比较均匀、薄弱环节较少,震害程度要相对轻一些。而如L型平面,由于扭转和应力集中等影响可能导致震害加重。由此看来,越是体型复杂的结构,越难以避免扭转的影响和变形不协调现象的产生。

(2)设置合理的地震作用传递途径

多层砌体房屋的结构体系可分为:纵墙承重、横墙承重以及纵横墙共同承重三类。纵墙承重的砌体结构,由于楼板的侧边一般不嵌入横墙内,横向地震作用有很少部分通过板的侧边直接传至横墙,而大部分要通过纵墙经由纵横墙交接面传至横墙。因此遭受地震作用时,外纵墙常因板与墙体的拉结不良而成片向外倒塌。由于横墙一般开洞较少,又有纵墙作为侧向支撑,一般来说,横墙承重的多层砌体结构具有较好的传递地震作用的能力。但如果横墙过多,结构的面积和自重也会相应的增大,而且平面设计时房间的划分会受到诸多限制。纵横墙共同承重的房屋,无论是采用现浇板、还是采用预制板,既能直接传递横向地震作用,又能直接或通过纵横墙的连接传递纵向地震作用,而且房间布置比较灵活。因此,选择合理的地震作用传递途径,应优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系。

(3)纵横墙的布置宜均匀对称

砌体结构的纵横墙沿平面内对齐、贯通,能减少砖墙、楼板等受力构件的中间传力环节,从而减轻震害。纵横墙沿竖向上下也应连续贯通,从而使地震作用传力路线简单、合理。此外,同一轴线上的窗间墙宽度宜均匀。由于窗间墙的宽度大则刚度大,较宽的窗间墙必然承受较多的地震作用,更易导致破坏。

(4)楼梯间不宜设置在房屋的两端和转角处

在水平地震作用下,多层砌体房屋转角处纵横两个墙面常出现斜裂缝。不仅房屋两端的四个外墙角容易发生破坏,而且平面上的其他突出部位也容易受到破坏。当楼梯间

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设在房屋两端或房屋转角部位时,震害更为加剧。

(5)正确设置构造柱和圈梁

震害分析表明,正确设置构造柱和圈梁的砌体结构可以抵抗一定的地震作用。设置构造柱和圈梁,可以增强房屋的整体性;由于构造柱和圈梁对于墙体可以起到约束作用,通过分片包围墙体,能限制裂缝的延伸和砌体的错位,使砖墙仍具有竖向承载能力,避免墙体的倒塌。

4.2框架结构抗震措施

(1)强弱分明的设计概念

在抗震设计中,有“强柱弱梁”、“强剪弱弯”等重要的强弱分明的概念。之所以要强弱分明,是因为结构体系内各个构件担任的角色不尽相同,重要性有轻重之分。一旦不可意料的破坏力量突然袭来,为了保住最重要的构件免遭摧毁或者至少是最后才遭摧毁,就要让次要构件先去承担灾难。对于一般的框架结构而言,柱先于梁破坏更容易造成结构整体的失效。因此应有意识地将梁设计成相对薄弱的环节,使其破坏在先,从而保证柱在最后失效,以最大限度地减少可能出现的损失。

由于构件的弯曲破坏是延性破坏,一般来说是有预兆的,如开裂、下沉等;而剪切破坏是脆性破坏,是没有预兆的,会瞬间发生而无法防范,因此设计时要避免发生剪切破坏。即“强剪弱弯”的设计理念。

(2)加强框架结构的侧向刚度

框架结构的主要缺点是:侧向刚度小变形大,这一点大大限制了框架结构的建造高度。尤其框架结构的底部应加强其侧向刚度,可以设置剪力墙或斜杆支撑。

(3)合理设置箍筋

框架柱的箍筋有三个作用:抵抗剪力、对混凝土提供约束、防止纵筋压屈。箍筋对混凝土的约束作用主要是提高混凝土的极限压应变,从而改善混凝土的延性性能。对于框架梁来说,梁端破坏主要集中在梁端塑性铰区,塑性铰区不仅出现竖向裂缝、还常常有斜裂缝;在地震力的往复作用下,竖向裂缝贯通、斜裂缝交叉,混凝土骨料的咬合作用逐渐丧失从而导致破坏。为了保证梁构件的安全,这就要求在梁的两端设置箍筋加密区。

(4)加大填充墙剪切刚度

在砌筑填充墙时,要严格按照规范要求,在楼梯间和主要的人流通道应设置钢丝网

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砂浆面层来加强填充墙的刚度。砌筑填充墙要完整,避免因砌筑矮墙而形成“短柱”,从而发生剪切破坏。在柔性框架结构中,对于平面内刚脆的砌体填充墙,宜采用柔性连接将其与主体结构分隔,如软橡胶板等,以满足地震时结构变形的要求。

框架结构通过合理的设计,确定合理的整体刚度及梁、柱的线刚度比,控制适度的侧移,可使框架结构具有良好的延性和抗震性能[69]。在进行抗震设计时,还要重视楼梯间的设计,考虑楼梯与主体结构的相互作用。框架结构有着平面布置灵活、空间大等优点,对于一定高度和层数范围的结构而言,框架结构不失是一种很好的选择。

4.3剪力墙结构的抗震措施

(1)合理的进行平面布置和竖向布置

通过上文对几种剪力墙平面布置形式的分析,剪力墙结构中剪力墙的布置原则应为周边、对称、封闭等,以便能得到较大的平面刚度和抗扭刚度。此外,单片剪力墙的长度不宜过长,过长的剪力墙呈脆性,对抗震不利。

剪力墙结构沿竖向应连续,不应中断。开洞剪力墙的洞口宜上下对齐、成列布置,使剪力墙形成明确的墙肢和连梁。

(2)控制剪力墙连梁的刚度

剪力墙结构中,主要的抗侧力构件是剪力墙。剪力墙主要由墙肢和连梁两部分组成。在地震作用下,连梁比较容易出现剪切斜裂缝。抗震设计的连梁,其刚度并不是越大越好;刚度大,则弯矩、剪力设计值大,难以满足“强剪弱弯”的要求。对于跨高比小的连梁,可采取开缝混凝土连梁、交叉配筋和菱形配筋等形式来提高其延性,通过提高连梁的延性,更好地吸收地震作用,从而控制结构的整体刚度。

(3)强弱分明的原则

通过上一小节对剪力墙破坏形态的分析可知,设计开洞剪力墙时、应按照“强墙弱梁”的原则;设计墙肢和连梁时、应按照“强剪弱弯”的原则,应加强剪力墙的塑性铰区,即在底部加强区及其上一层的墙肢端部设置约束边缘构件,从而设计出较为理想的延性剪力墙结构。

4.4框架一剪力墙结构抗震措施

(1)框架、剪力墙应协同工作

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