米乐m6网页:钢筋混凝土抗震墙结构

　　抗震墙结构是由纵横两方向的钢筋混凝土墙(剪力墙) 组成的结构。这种墙体除抵抗水平合作和竖向荷载作用外， 还对房屋起维护和分隔作用。这种结构适用于高层住宅、 旅馆等建筑。因为抗震墙结构的墙体较多，侧向刚度大， 所以它可以建得很高。目前，我国抗震墙结构多用于高层 住宅和旅馆建筑的高的可达百米。 16.1.1 钢筋混凝土抗震构件的抗震能力 钢筋混凝土抗震墙根据不同的高宽比一般可分为三种 类型：一是高宽比大于2.0的高等抗震墙，二是高宽比不大 于2.0且大于1.0的中等高抗震墙，三是高宽比小于1.0的低 矮墙。对于高等抗震墙，其破坏状态一般为弯曲破坏，具 有较好的变形能力；中等高抗震墙的破坏状态为弯剪破 坏．具有一定的变形能力；低矮墙的破坏状态一般为剪切 破坏，其变形能力比较差。

　　墙肢由于抗剪能力不够而发生剪切破坏，会使剪力墙 很快丧失承载能力，造成结构的突然倒塌。这是设计所应 该绝对避免的。抗震规范里规定了抗震墙截面的剪压比限 值和抗震等级为一、二级时抗震墙底部加强部位剪力设计 值的放大系数，就是为了防止剪力墙早于弯曲破坏而发生 剪切破坏。 二、连梁发生剪切破坏 连梁发生剪切破坏会使联肢墙各墙肢丧失连梁对墙肢 的约束作用。在沿墙全高所有连梁均发生剪切破坏时，联 肢墙的各墙肢将成为单片的独立墙，这会使结构的侧向刚 度大大降低，墙肢弯矩加大。抗震规范里规定了连梁截面 的剪压比限值和抗震等级为一、二级时连梁端部剪力设计 值的调整系数，也是为了防止连梁早于弯曲破坏发生剪切 破坏。但是，和第一种墙肢发生剪切破坏相比，连梁发生 剪切破坏时结构尚未丧失承载能力，在墙肢破坏前，只要 所考虑的连梁不承担较大的竖向荷载，还不会造成结构的 倒塌。

　　悬臂抗震墙没有洞口，可以看成是一个悬臂构件，承受压力、 弯距、剪力的共同作用。它应当符合钢筋混凝土压弯剪构件的基本 规律。但是与柱相比，它往往高度大(一般抗震墙高度为建筑物总 高)，截面薄而长。因此沿截面边长要布置许多分布钢筋。同时截 面抗剪问题较为突出，这使抗震搞截面的配筋计算、构造和柱略有 不同。在平面外、抗震墙必须依赖各层楼板作为支撑而保持其总体 稳定。在楼层高大范围内，则应当考虑抗震墙结构的局部稳定和平 面外的承裁力问题。通常所说的抗震墙配筋计算是指在墙平面内受 力的承裁力计算，而平面外的侧向稳定则通过构造措施或进行必要 的验算加以保证。 悬臂抗震墙是一个承受压弯剪共同作用的构件。它就可能出现 弯曲破坏或剪力破坏。通常由竖向钢筋抵抗弯曲，水平钢筋抵抗剪 力。 开口抗震墙与悬臂抗震墙不同．洞口将抗震墙分成墙肢及连 系梁两类构件。联系梁—般跨高比都较小，抗剪承裁力较一般受弯 构件突出。墙肢则和悬臂抗震墙相似，承受轴力、弯距与剪力的共 同作用。在水平荷载作用下的受拉墙肢轴向压力可能较小，甚至可 能是铀向拉力，此时抗弯、抗剪的承载力会降低。

　　塑性铰是与理想铰相比较而言，理想铰不能承受弯矩， 而塑性铰能够承受弯矩，其值即为塑性铰截面的极限弯矩。 对于超静定结构，由于存在多余联系，某一截面的纵向钢筋 屈服，即某一截面出现塑性铰并不能使结构立即成为破坏结 构，还能承受继续增加的荷载。当继续加荷时，先出现塑性 铰的截面所承受的弯矩维持不变，产生转动，没有出现塑性 铰的截面所承受的弯矩继续增加，直到结构形成几何可变机 构。这就是塑性变形引起的结构内力重分布，塑性铰转动的 过程就是内力重分布的过程。 多道抗震防线指的是： 一个抗震结构体系，应由若干 个延性较好的分体系组成，并由延性较好的结构构件连接起 来协同工作即 控制同一结构各构件或部件在地震中损坏或形成塑性铰的顺 序而成的多道防御系统，使整个结构坏而不倒。

　　延性破坏 一、是连梁不屈服，墙肢首先发生弯曲破坏 这种墙在破坏时 的极限变形较小。因此，对有 抗震设防要求的建筑来说，它虽然是一种延性破坏， 但吸收地震能量的能力 是较低的。设计中应避免这 种情况的发生。 二、是连梁先屈服，最后是墙肢的屈服 当连梁 有足够的延性时，它能通过塑性铰的变 形吸收大量的地震能量。同时，通过塑性铰仍能继续 传递弯矩和剪 力，对墙肢起到一定的约束作用，使 联肢墙保持足够的刚度和强度。这是设计时应首先考 虑做到的。为了 保证联肢墙的延性要求，对连梁的 延性要求是非常高的。因此，在设计高层建筑剪力墙 时，必须十分注意 保证连梁的延性要求。

　　16.1.2 抗震墙结构的模型试验 抗震墙结构在高侧建筑中广泛使用。通过大量的水 复荷载下的试验．研究了墙肢高宽比、洞口排列、连梁刚度、 墙体边缘构件尺寸和配筋，竖向分布筋和横向分布筋的作用 等。为提高抗震墙结构的变形能力提供了依据。 8层抗震墙结构模型的震动台试验表明，由于纵横墙共 同工作、空间受力特性明显，合理地考虑翼墙的作用，才能 使结构内力分析比较合乎实际情况。 带有框支层的底层大字间12层抗震墙结构的计算机和推 力机联机模型试验表明，如果充分注意框支托梁和框支柱的 设计，并使框支层有足够的设计剪力，则框支抗震墙结构仍 有一定的变形能力。图16.1.5a是框支层的水平承载力、图 16.1.5b是总水平力-顶点位移移的滞回曲线。

　　在开洞抗震墙中，当连系梁端部钢筋屈服，可以 形成数量众多的塑性铰时，具备比较好的变形力和耗 能能力。这是最理想的。其次，如果连系梁出现剪切 破坏，按照抗震结构设计的“多道设防”的原则，只 要保证墙肢安全，整个结构就不致严重破坏或倒塌。 因此，经过合理设计的开洞抗震墙，与悬臂抗震墙相 比，可以作到裂缝分散，由连系梁端塑性铰吸收地震 能量，从而保证墙肢的安全，是一种抗震性能很好的 结构。 按照“强墙弱梁”原则加强墙肢的承载力，绝对 避免墙肢的剪切破坏，同时尽可能避免连系梁过早的 剪切破坏，对于提高开洞抗震墙的承戴能力和变形能 力是至关重要的。

　　框架结构－抗震墙结构特点：具有两者的优点，且变形更均匀。 高层建筑的内力与H2成正比，而顶点侧移与H4成正比，因此，随着 高度的增大，侧向位移增加得很快。高层建筑设计主要是增大结构的侧 向刚度，控制侧向位移。

　　按照墙的几何形状及 有无门洞，抗震墙又列分 成不向朗类型，如图 16.1.1所示：它们的破坏 形态和配筋构造要求既有 共性，又有特殊性。例如， 不开洞的墙为悬臂抗震墙； 开有洞口的墙称为开洞抗 震墙；根据抗震墙的高宽 比，有可分为高等抗震墙、 中高等抗震墙、低矮抗震 搞。在框架—抗震搞结构 中，抗震堵往往和梁、柱 结合在一起称为带边框的 抗震墙等等。

　　墙肢为高宽比大于2.0的高等抗震墙时为弯曲破坏，若 为高宽比小于1.0的低矮墙时为脆性破坏。 连系梁出现脆性破坏，会使墙肢丧失约束而形成单独墙 肢，与连系粱不破坏的墙相比，墙肢中轴力减小、弯距加大， 墙的侧向刚度大幅度的降低，侧向位移加大，承载能力也将降低。 在继续承载情况下，墙肢截面屈服形成破坏机构。图16.1.3 表示开洞抗震墙模型的试验所得的顶点位移滞回曲线。该模 型发生连系梁剪切破坏。图中曲线表明，连系梁剪切破坏以 后，刚度退化严重，滞回环变得扁而平，变形加大，承载能 力降低。但是降低到一定程度以后，在墙肢破坏以前，仍具 有一定的承载能力。

　　对于开洞抗震墙避免墙肢的剪切破坏和尽量避免连梁的 剪切破坏，能有效地提高开洞抗震墙的承载能力和变形能力。 开洞抗震墙的弯曲破坏，存在下列两种情况： 1）连系梁不屈服，墙肢弯曲破坏后丧失承裁能力。 这种情况往往出现在联系梁刚度及承载能力都较大的开洞抗震 墙中。墙的整体性能很好，其刚度和破坏情况都接近于悬臂墙。 2)连系梁先屈服，然后墙肢弯曲破坏丧失承载能力。当 连系梁钢筋屈服并具有延性时，它既可以吸收大量地震能量， 又能继续传递弯矩与剪力，对墙肢有一定的约束作用。使抗震 墙保持充足的刚度和承载力，延性较好。这种破坏形式是最理 想的。 图16.1.4是另一片连系梁先屈服．然后墙肢屈服的抗震墙 模型在反复荷载作用下的顶点位移滞回曲线抗震 墙滞回性能相比较，可以看出具有延性连系梁的开洞抗震墙滞 回环稳定，抗震性能较好。

　　塑性铰：从钢筋屈服到混凝土被压碎，截面不断绕中和 轴转动，类似于一个铰，由于此铰是在截面发生明显的塑 性形变后形成的，故称其为塑性铰。 结构铰：用来连接两个固体，并允许两者之间做转动 的连接，传递剪力和轴力，不传递弯矩。 塑性铰的存在条件是因截面上的弯矩达到塑性极限弯矩， 并由此产生转动；当该截面上的弯矩小于塑性极限弯矩时， 则不允许转动。因此，塑性铰可以传递一定的弯矩，而在 结构铰中弯矩为零，不能传递弯矩。结构铰为双向铰，即 可以在两个方向上产生相对转动，而塑性铰的转动方向必 须与塑性弯矩的方向一致，不允许与塑性铰极限弯矩相反 的方向转动，否则出现卸载使塑性铰消失。所以塑性铰为 单向铰。

　　§ 16-3 钢筋混凝土抗震墙房屋的结构布置 一、抗震墙结构中抗震墙设置，结构布置应符合下 列要求： (1)抗震墙的门窗洞口宜上下对齐、成列布置，形 成明确的墙肢和连粱，要避免使墙肢刚度相差悬殊的洞 口设置。 (2)较长的抗震墙宜开设洞口，将其分成长度较均 匀的若干墙段，墙段之间宜采用约束弯矩较小的弱连粱 (其跨高比大于6)连接。每个独立墙段的总高度与其截 面高度之比不应小于2，墙肢截面高度不宜大于8m。 (3)抗震墙宜自下而上连续布置，避免刚度突变。

　　框架结构是由钢筋砼纵梁、横梁和柱等构件所组成的承重 体系。 抗震墙结构是由纵横两方向的钢筋混凝土墙(剪力墙)组成。 框架－抗震墙结构是在框架里布置剪力墙。

　　历次地震震害表明高层钢筋砼抗震墙结构和高层钢筋砼 框架-抗震墙结构房屋具备比较好的的抗震能力，其震害一般 比较轻，其主要震害特点如下： 16.2.1 设有抗震墙的钢筋混凝土结构有良好的抗震能力 通过震害分析，抗震墙之所以是主要的抗震结构构件， 是因为：抗震墙的刚度大，容易满足小震作用下结构尤其是 高层建筑结构的位移限值；地震作用下抗震墙的变形小，破 坏程度低；可以设计成延性抗震墙，大震时通过连梁和墙肢 底部塑性铰范围的塑性变形，耗散地震能量；与其它结（如 框架）同时使用时，抗震墙吸收大部份地震作用，降低其它 结构构件的抗震要求。设防烈度较高地区（8度及以上）的 高层建筑采用抗震墙，其优点更为突出。 16.2.2 连梁和墙肢底层的破坏是抗震墙的主要震害 脆性破坏 一、脆性破坏发生于墙肢

　　§ 16-2 高层钢筋砼抗震墙结构和钢筋砼框架-抗震墙结 构房屋的震害的抗震能力 一、 框架梁、柱的震害 主要反映在节点处，柱的震害重于梁，柱顶震害重 于柱底，角柱震害重于内柱。

　　抗震墙典型的破坏有以下的类型： 1.墙底部破坏：表现为受压区混凝土的大片压碎剥落， 钢筋压屈。 2．墙体破坏：墙体中部产生斜裂缝，发生剪切破坏。 3.连梁的剪切破坏：在强震作用下，抗震墙的震害主 要表现在墙肢之间连梁的剪切破坏。 主要是由于连梁跨度小，高度大形成深梁，在反复荷载 作用下形成剪切型裂缝，为剪切型脆性破坏，尤其是在房屋 1/3高度处的连梁破坏更明显。

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