《建 筑 结 构（第2版）》-13

第一节地震基础知识一、地震的类型地震按其成因，可分为火山地震、陷落地震和构造地震。由于火山爆发而引起的地震叫火山地震；由于地表或地下岩层突然大规模陷落和崩塌而造成的地震叫陷落地震；由于地壳运动，推挤地壳岩层使其薄弱部位发生断裂错动而引起的地震叫构造地震。前两种地震的影响范围和破坏程度相对较小，而后一种地震的破坏作用大，影响范围也广，通常在研究工程抗震时将其作为重点。二、构造地震的成因地球内部在不停地运动着，在地球的运动过程中，始终存在巨大的能量，而组成地壳的岩层在巨大的能量作用下，也不停地连续变动，不断地发生褶皱、断裂和错动，如图１３-２所示。这种地壳构造状态的变动，使岩层处于复杂的地应力作用之下。下一页返回第一节地震基础知识不断的地壳运动使地壳某些部位的地应力逐渐加强，当弹性应力的积聚超过岩石的强度极限时，岩层就会发生突然断裂和猛烈错动，从而引起振动。振动以波的形式传到地面，形成地震。由于岩层的破裂往往不是沿一个平面发展的，而是形成由一系列裂缝组成的破碎地带，沿整个破碎地带的岩层不可能同时达到平衡，因此，在一次强烈地震（即主震）之后，岩层的变形还有不断的零星调整，从而形成一系列余震。构造地震与地质构造密切相关，这种地震往往发生在地应力比较集中、构造比较脆弱的地段，即原有断层的端点或转折处、不同断层的交会处。上一页下一页返回第一节地震基础知识三、地震波地震发生时，震源处的岩石破裂，并产生巨大的残余变形，地震的能量便从震源释放出来，其中小部分的能量引起振动，以波的形式传到地球表面各处，这就是地震波。地震波按其传播途径的不同，可分为体波和面波两类。１．体波在地球内部传播的波称为体波。体波又分为纵波和横波两类。纵波，或称Ｐ波（Ｐｒｉｍａｒｙｗａｖｅ），是由震源通过介质的质点以疏密相间的方式向四周传播的压缩波（图１３-３），其质点的振动方向与波的传播方向一致。声音在空气中的传播即是一种纵波。纵波的周期短、振幅小、波速快。其波速可按下式计算：上一页下一页返回第一节地震基础知识式中E———介质弹性模量；ν———介质泊松比；ρ———介质密度。横波或称Ｓ波（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙｗａｖｅ），它通过介质的质点在垂直于传播方向以蛇形振动的形式传播（图１３-４）。横波传播时，物体的体积不变，但形状会改变，即发生剪切变形，故又称为剪切波。由于横波无法通过固定形状的液体，地震学者推测地核的外核可能为液体。横波介质质点的振动方向与波的传播方向垂直。与纵波相比，横波的周期长、振幅大、波速慢。横波的波速可按下式计算：上一页下一页返回第一节地震基础知识式中G———介质的剪切模量。纵波引起地面垂直方向的振动，横波引起地面水平方向的振动。由式（１３-１）、式（１３-２），当取ν＝１／４时，得可见，纵波比横波传播速度要快。常根据波速的不同分析地震记录图上纵波和横波到达的时差来确定震源距。上一页下一页返回第一节地震基础知识２．面波从震源发生的以弹性波形式向各个方向传播的体波到达地球表面后，经过途中层状地壳岩层界面的折射和反射，产生沿地表传播的波称为面波，它是在一定条件下激发的次生波。面波有两种，即瑞利波（Ｒａｙｌｅｉｇｈｗａｖｅ）和勒夫波（Ｌｏｖｅｗａｖｅ）。瑞利波传播时，质点在波的传播方向和地面法线所确定的铅垂平面内，以滚动形式做逆进椭圆运动（图１３-５）。而勒夫波传播时，质点在地面上做垂直于波传播方向的振动，以蛇行运动的方式前进（图１３-６）。面波振幅大、周期长，只在地表附近传播，振幅随深度的增加迅速减小，速度约为横波的９０％。面波比体波衰减慢，能传播到很远的地方。上一页下一页返回第一节地震基础知识地震发生时，在地震仪上可记录到如图１３-７所示的地震记录。最先达到的是纵波（Ｐ），表现出周期短、振幅小的特点；其次到达的是横波（Ｓ），表现出周期长、振幅较大的特点；接着是面波中的勒夫波（Ｌ）和瑞利波（Ｒ）。过去一般认为，面波的振幅最大，横波和面波都到达时振动最为剧烈，使工程结构物发生破坏，但近年来，尤其是从１９９５年１月１７日日本阪神大地震震后的宏观调查及地震记录中发现，由纵波造成的破坏也不容忽视。四、震级与地震烈度１．震级震级是表示地震本身大小的尺度。目前，国际上比较通用的是里氏震级，其原始定义是１９３５年由里克特（Ｒｉｃｈｔｅｒ）给出的，即地震震级犕为：上一页下一页返回第一节地震基础知识式中，犃是标准地震仪（指周期为０．８ｓ、阻尼系数为０．８、放大倍数为２８００倍的地震仪）在距震中１００ｋｍ处记录的以微米为单位的最大水平地动位移（单振幅）。例如，在距震中１００ｋｍ处地震仪记录的振幅是１ｍｍ，即１０００μｍ，其对数为３，根据定义，这次地震就是３级。震级与震源释放能量的大小有关，震级每差一级，地震释放的能量将差３２倍。一般认为，小于２级的地震，人们感觉不到，只有仪器才能记录下来，称为微震；２～４级的地震，人能感觉到，叫作有感地震；５级以上的地震能引起不同程度的破坏，称为破坏性地震；７级以上的地震，则称为强烈地震或大震；８级以上的地震，称为特大地震。上一页下一页返回第一节地震基础知识据１９３５年后所提出的震级测算方法计算，１９６０年５月发生在智利的８．９级地震，是当时记录到的世界最大地震，它所释放出来的能量之大是空前的，海啸规模巨大，地面形态变化非常显著，其破坏性之大在世界上是十分罕见的。２．地震烈度地震烈度是指某一地区的地面和各类建筑物遭受到一次地震影响的强弱程度。对于一次地震，表示地震大小的震级只有一个，但它对不同地点的影响是不一样的。一般来说，随距离震中远近的不同，烈度有差异，距震中越远，地震影响越小，烈度就越低；反之，距震中越近，烈度就越高。此外，地震烈度还与地震大小、震源深度、地震传播介质、表土性质、建筑物动力特性、施工质量等许多因素有关。上一页下一页返回第一节地震基础知识评定地震烈度需要建立一个标准，这个标准被称为地震烈度表。它是以描述震害宏观现象为主的，即根据建筑物的损坏程度、地貌变化特征、地震时人的感觉、家具动作反应等方面进行区分。由于对烈度影响轻重的分段不同，以及在宏观现象和定量指标确定方面有差异，加之各国建筑情况及地表条件的不同，各国所制定的地震烈度表也就不同。目前，除了日本采用从０～７度分成８等的地震烈度表、少数国家（如欧洲一些国家）采用１０度划分的地震烈度表外，绝大多数国家包括我国都采用分成１２度的地震烈度表。考虑到抗震设计的需要，我国颁布了具有参考物理指标的《中国地震烈度表（２００８）》一般来说，震中烈度是地震大小和震源深度两者的函数。由于对人民生命财产影响最大的、发生最多的地震的震源深度一般为１０～３０ｋｍ，可以近似地认为震源深度不变，进行震中烈度I０与震级犕之间关系的研究。上一页下一页返回第一节地震基础知识根据全国范围内既有宏观资料，又有仪器测定震级的３５次地震资料，《中国地震目录》（１９８３年版）给出了根据宏观资料估定震级的经验公式：M＝０．５８I０＋１．５五、等震线、基本烈度与抗震设防烈度１．等震线一次地震发生后，在该地震波及的地区内，根据现场调查和通信调查，按照地震烈度表可对该区域内尽可能多的地点评出一个烈度。烈度相同区域的外包线称为等烈度线或等震线。上一页下一页返回第一节地震基础知识一般来说，某地点的烈度随震中距的增大而递减。因此，等震线的度数也随震中距的增加而递减。但由于震源往往不是一个点，尤其是大地震或强烈地震，其震源往往是几十千米、几百千米的断裂错位，因此，等震线不可能是一些同心圆，再加上地质、地形等的影响，等震线多是一些不规则的曲线。在等震线图中常可见到一些零星分布的烈度异常区。所谓异常，是指这一片小地区的烈度与其周围大片地区的烈度相比不一样。例如，１９７６年唐山地震时，在唐山西北约５０ｋｍ处的玉田县，就是７度区中的６度低异常区。上一页下一页返回第一节地震基础知识２．基本烈度一个地区的基本烈度是指该地区在设计基准期５０年内，一般场地条件下，可能遭遇超越概率为１０％的地震烈度。中国地震局颁布的《中国地震烈度区划图》给出了全国各地基本烈度的分布。该图上，各个地区的基本烈度是根据未来５０年内可能发震的断层、震级的大小、烈度衰减规律等，用概率论的方法确定的。３．抗震设防烈度抗震设防烈度是按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地震烈度。一般情况，取５０年内超越概率１０％的地震烈度。一般情况下，建筑的抗震设防烈度应采用根据《中国地震动参数区划图》（ＧＢ１８３０６—２０１０）确定的地震基本烈度，即《建筑抗震设计规范》（ＧＢ５００１１—２０１０）设计基本地震加速度值所对应的烈度值。上一页返回第二节抗震设防与概念设计一、抗震设防根据《建筑抗震设计规范》（ＧＢ５００１１—２０１０）的规定，抗震设防烈度为６度及以上地区的建筑，必须进行抗震设计。１．建筑抗震设防的分类建筑工程应分为以下四个抗震设防类别：（１）特殊设防类：指使用上有特殊设施，涉及国家公共安全的重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害等特别重大灾害后果，需要进行特殊设防的建筑。简称甲类。（２）重点设防类：指地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的生命线相关建筑，以及地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果，需要提高设防标准的建筑。简称乙类。下一页返回第二节抗震设防与概念设计（３）标准设防类：指大量的除（１）、（２）、（４）以外按标准要求进行设防的建筑。简称丙类。（４）适度设防类：指使用上人员稀少且震损不致产生次生灾害，允许在一定条件下适度降低要求的建筑。简称丁类。２．建筑抗震设防的标准各抗震设防类别建筑的抗震设防标准，应符合下列要求：（１）特殊设防类（甲类），应按高于本地区抗震设防烈度提高１度的要求加强其抗震措施；但抗震设防烈度为９度时应按比９度更高的要求采取抗震措施。同时，应按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用。上一页下一页返回第二节抗震设防与概念设计（２）重点设防类（乙类），应按高于本地区抗震设防烈度１度的要求加强其抗震措施；但抗震设防烈度为９度时应按比９度更高的要求采取抗震措施；地基基础的抗震措施，应符合有关规定。同时，应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。（３）标准设防类（丙类），应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用，达到在遭遇高于当地抗震设防烈度的预估罕遇地震影响时不致倒塌或发生危及生命安全的严重破坏的抗震设防目标。（４）适度设防类（丁类），允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低其抗震措施，但抗震设防烈度为６度时不应降低。一般情况下，仍应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。上一页下一页返回第二节抗震设防与概念设计３．建筑抗震设防的原则（１）结构构件的截面抗震验算，应采用以下设计表达式：式中N———结构构件内力组合的设计值，包括组合的弯矩、轴向力和剪力设计值；γＲＥ———承载力抗震调整系数；R———结构构件承载力设计值。当仅计算竖向地震作用时，各类结构构件承载力抗震调整系数均宜采用１．０。（２）抗震设防烈度为６度及以上地区的建筑，必须进行抗震设计。上一页下一页返回第二节抗震设防与概念设计（３）适用于抗震设防烈度为６、７、８和９度地区一般的建筑工程的抗震设计及隔震、消能减震设计。抗震设防烈度大于９度地区的建筑和行业有特殊要求的工业建筑，其抗震设计应按有关专门规定执行（４）抗震设防烈度必须按国家规定的权限审批、颁发的文件（图件）确定。（５）抗震设防烈度可采用《中国地震烈度区划图》的基本烈度。对已编制抗震设防区划的城市，可按批准的抗震设防烈度或设计地震动参数进行抗震设防。上一页下一页返回第二节抗震设防与概念设计二、建筑抗震概念设计建筑抗震概念设计是指根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想，进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程。建筑抗震概念设计通过正确地解决建筑总体方案、材料使用和细部构造的问题，以达到合理抗震设防的目的。由于地震的不确定性和复杂性，构件的轴向变形、材料特性的时效变化、结构阻尼、地基与结构共同作用等因素在结构分析中难以考虑，使目前的抗震计算仍不够严密。要使结构具有较好的抗震性能和使计算分析结果更能反映地震时结构反映的实际情况，应首先做好抗震概念设计。上一页下一页返回第二节抗震设防与概念设计１．场地和地基（１）建筑场地为Ⅰ类时，甲、乙类建筑应允许仍按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施；丙类建筑应允许按本地区抗震设防烈度降低１度的要求采取抗震构造措施，但抗震设防烈度为６度时仍应按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施。（２）建筑场地为Ⅲ、Ⅳ类时，对设计基本地震加速度为０．１５g和０．３０g的地区，除另有规定外，宜分别按抗震设防烈度为８度（０．２０g）和９度（０．４０g）时各类建筑的要求采取抗震构造措施。２．建筑结构的规则性（１）建筑及其抗侧力结构的平面布置宜规则、对称，并应具有良好的整体性；建筑的立面和竖向剖面宜规则，结构的侧向刚度宜均匀变化，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小，避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。上一页下一页返回第二节抗震设防与概念设计（２）不规则的建筑结构，应按下列要求进行水平地震作用计算和内力调整，并应对薄弱部位采取有效的抗震构造措施。１）平面不规则而竖向规则的建筑结构，应采用空间结构设计模型，并应符合下列要求：①扭转不规则时，应计扭转影响，且楼层竖向构件最大的弹性水平位移和层间位移分别不宜大于楼层两端弹性水平位移和层间位移平均值的１．５倍。②凹凸不规则或楼板局部不连续时，应采用符合楼板平面内实际刚度变化的计算模型，当平面不对称时尚应计及扭转影响。２）平面规则而竖向不规则的建筑结构，应采用空间结构计算模型，其薄弱层的地震剪力应乘以１．１５的增大系数，应按《建筑抗震设计规范》（ＧＢ５００１１—２０１０）的有关规定进行弹塑性变形分析，并应符合下列要求：上一页下一页返回第二节抗震设防与概念设计①竖向抗侧力构件不连续时，该构件传递给水平转换构件的地震内力应乘以１．２５～１．５的增大系数。②楼层承载力突变时，薄弱层抗侧力结构的受剪承载力不应小于相邻上一楼层的６５％。３）平面不规则且竖向不规则的建筑结构，应同时符合上述两种不规则建筑结构的要求。（３）砌体结构和单层工业厂房的平面不规则性和竖向不规则性，应分别符合相关的规定。（４）体型复杂、平立面特别不规则的建筑结构，可按实际需要在适当部位设置防震缝，形成多个较规则的抗侧力结构单元。（５）防震缝应根据抗震设防烈度、结构材料种类、结构类型、结构单元的高度和高差情况留有足够的宽度，其两侧的上部结构应完全分开。当设置伸缩缝和沉降缝时，其宽度应符合防震缝的要求。上一页下一页返回第二节抗震设防与概念设计３．建筑结构体系的选择建筑结构体系应根据建筑的抗震设防类别、设防烈度、建筑高度、场地条件、地基、材料和施工等因素，经技术经济条件综合比较确定。建筑结构体系应符合下列各项要求：（１）应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。（２）应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。（３）应具备必要的抗震承载能力、良好的变形能力和消耗地震能量的能力。（４）对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高抗震能力。上一页下一页返回第二节抗震设防与概念设计（５）宜有多道抗震防线。多道抗震防线是指：①一个抗震结构体系，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。如框架抗震墙体系由延性框架和抗震墙两个系统组成，双肢或多肢抗震墙体系由若干个单肢墙分系统组成。②抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部赘余度，有意识地建立起一系列分布的屈服区，以使结构能吸收和消耗大量的地震能量，一旦破坏也易于修复。（６）宜具有合理的刚度和承载力分布，避免因局部削弱或突变形成薄弱部位，产生过大的应力集中或塑性变形集中。抗震薄弱层（部位）的概念，也是抗震设计中的重要概念，包括：①结构在强烈地震下不存在强度安全储备，构件的实际承载力分析（而不是承载力设计值的分析）是判断薄弱层（部位）的基础；上一页下一页返回第二节抗震设防与概念设计②要使楼层（部位）的实际承载力和设计计算的弹性受力之比在总体上保持一个相对均匀的变化，一旦楼层（部位）的这个比例有突变时，会由于塑性内力重分布导致塑性变形的集中；③要防止在局部上加强而忽视整个结构各部位刚度、强度的协调；④在抗震设计中有意识、有目的地控制薄弱层（部位），使之有足够的变形能力又不使薄弱层发生转移，这是提高结构总体抗震性能的有效手段。（７）结构在两个主轴方向的动力特性宜相近。４．对非结构构件的要求（１）非结构构件包括建筑非结构构件和建筑附属机电设备自身及其与结构主体的连接，应进行抗震设计。（２）非结构构件的抗震设计，应由相关专业人员分别负责进行。上一页下一页返回第二节抗震设防与概念设计（３）附着于楼（屋）面结构上的非结构构件，应与主体结构有可靠的连接或锚固，避免地震时倒塌伤人或砸坏重要设备。（４）围护墙和隔墙应考虑对结构抗震的不利影响，避免不合理设置而导致主体结构的破坏。（５）幕墙、装饰贴面与主体结构应有可靠连接，避免地震时脱落伤人。（６）安装在建筑上的附属机械、电气设备系统的支座和连接，应符合地震时使用功能的要求，且不应导致相关部件的损坏。５．隔震与消能减震设计（１）隔震与消能减震设计，应主要应用于使用功能有特殊要求的建筑及抗震设防烈度为８、９度的建筑。上一页下一页返回第二节抗震设防与概念设计（２）采用隔震或消能减震设计的建筑，当遭遇到本地区的多遇地震影响、抗震设防烈度地震影响和罕遇地震影响时，其抗震设防目标应高于《建筑抗震设计规范》（ＧＢ５００１１—２０１０）的规定。６．结构材料与施工（１）抗震结构对材料和施工质量的特别要求，应在设计文件上注明（２）结构材料性能指标，应符合表１３-１中所列的最低要求。上一页返回第三节建筑场地和地基基础抗震设计一、建筑场地场地土是指场地范围内的地基土。震害调查和对场地土输入地震波的动态分析表明，影响地表震动的主要因素有两个，其一是场地土的刚度，其二是场地覆盖土层的厚度。震害调查表明，土质越软，覆盖土层越厚，建筑物震害越重。建筑场地的类别划分，应以土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度为准。《建筑抗震设计规范》（ＧＢ５００１１—２０１０）采用了以平均剪切波速和覆盖层厚度为评定指标来划分场地类别的双参数分类法下一页返回第三节建筑场地和地基基础抗震设计１．层状土的等效剪切波速土的软硬一般用土的剪切波速υｓ表示。土层的等效剪切波速应按下列公式计算：式中υｓｅ———土层等效剪切波速（ｍ／ｓ）；d０———计算深度（ｍ），取覆盖层厚度和２０ｍ二者的较小值；t———剪切波在地面至计算深度之间的传播时间（ｓ）；di———计算深度范围内第i土层的厚度（ｍ）；υｓi———计算深度范围内第i土层的剪切波速（ｍ／ｓ）；n———计算深度范围内土层的分层数。上一页下一页返回第三节建筑场地和地基基础抗震设计对丁类及丙类建筑中层数不超过１０层且高度不超过２４ｍ的多层建筑，当无实测剪切波速时，可根据岩土名称和性状，按表１３-２划分土的类型，再利用当地经验在表１３-２的剪切波速范围内估算各土层的剪切波速，按式（１３-７）求出等效剪切波速。２．覆盖层厚度的确定覆盖层厚度是指从地表表面到地下基岩的距离。从理论上讲，当土层的剪切波速下层比上层大得多时，下层可当作基岩。但实际地层的刚度是逐渐变化的，上、下土层波速比很大时，下层才能当作基岩。另外，对建筑物破坏作用最大的主要是地震波的中、短周期部分，而深层介质对它们的影响并不是很显著，所以覆盖层厚度也无必要取很大。因此，《建筑抗震设计规范》（ＧＢ５００１１—２０１０）规定工程场地覆盖层厚度的确定，应符合下列要求：上一页下一页返回第三节建筑场地和地基基础抗震设计（１）在一般情况下应按地面至剪切波速大于５００ｍ／ｓ且其下卧各层岩土的剪切波速均不小于５００ｍ／ｓ的土层顶面的距离确定。（２）当地面５ｍ以下存在剪切波速大于其上部各土层剪切波速２．５倍的土层，且该层及其下卧各层岩土的剪切波速均不小于４００ｍ／ｓ时，可按地面至该土层顶面的距离确定。（３）剪切波速大于５００ｍ／ｓ的孤石、透镜体，应视同周围土层（４）土层中的火山岩硬夹层，应视为刚体，其厚度应从覆盖土层中扣除。３．建筑场地的类别建筑的场地类别，应根据土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度按表１３-３划分为四类，其中Ⅰ类分为Ⅰ０和Ⅰ１两个亚类。当有可靠的剪切波速和覆盖层厚度且其值处于表１３-２所列场地类别的分界线附近时，应允许按内插法确定地震作用计算所用的特征周期。上一页下一页返回第三节建筑场地和地基基础抗震设计４．建筑场地的选用选择建筑场地时，应按表１３-４划分对建筑抗震有利、一般、不利和危险的地段。人们常常看到在具有不同工程地质条件的场地上，建筑物在地震中的破坏程度是明显不同的。于是人们自然就想到既然在不同场地条件下建筑物所受的破坏作用是不同的，那么，选择对抗震有利的场地和避开不利的场地进行建设，就能大大减轻地震灾害。另一方面，由于建设用地受到地震以外的许多因素的限制，除了极不利和有严重危险性的场地以外往往是不能排除其作为建设用场地的。这样就有必要按照场地、地基对建筑物所受地震破坏作用的强弱和特征进行分类，以便按照不同场地特点采取抗震措施。这就是地震区场地选择与分类的目的。上一页下一页返回第三节建筑场地和地基基础抗震设计在选择建筑场地时，应根据工程需要，掌握地震活动情况和工程地质的有关资料，做出综合评价，宜选择有利的地段、避开不利的地段，当无法避开时应采取适当的抗震措施；不应在危险地段建造甲、乙、丙类建筑。当需要在条状突出的山嘴、高耸孤立的山丘、非岩石和强风化岩石的陡坡、河岸和边坡边缘等不利地段建造丙类及丙类以上建筑时，除保证其在地震作用下的稳定性外，尚应估计不利地段对设计地震动参数可能产生的放大作用，其水平地震影响系数最大值应乘以增大系数。其值应根据不利地段的具体情况，在１．１～１．６范围内采用。场地岩土工程勘察，应根据实际需要划分的对建筑有利、一般、不利和危险的地段，提供建筑的场地类别和岩土地震稳定性（含滑坡、崩塌、液化和震陷特性）评价，对需要采用时程分析法补充计算的建筑，尚应根据设计要求提供土层剖面、场地覆盖层厚度和有关的动力参数。上一页下一页返回第三节建筑场地和地基基础抗震设计二、地基基础的抗震验算地基在地震作用下的稳定性对基础及至上部结构的内力分布是比较敏感的，因此，确保地震时地基基础能够承受上部结构传下来的竖向和水平地震作用以及倾覆力矩而不发生过大变形和不均匀沉降是地基基础抗震设计的基本要求。地基基础的抗震设计是通过选择合理的基础体系和抗震验算来保证其抗震能力的。１．地基基础的抗震设计要求（１）同一结构单元不宜设置在性质截然不同的地基土层上，也不宜部分采用天然地基而部分采用人工地基。地基主要持力层范围内有软弱黏性土、新近填土、可液化土及严重不均匀土时，宜对地基土采取适当措施，或适当加强基础的整体性与刚性，并根据上部结构的受力体系选择有效的基础类型。上一页下一页返回第三节建筑场地和地基基础抗震设计（２）抗震建筑地基宜选择场地土层稳定的有利地段（如一般第四纪地层、土质均匀、场地开阔平坦、地下水埋藏较深、基岩坡度较平缓），避开不利地段（如河道沉积地层、软土、可液化土层、新近填土、陡坡、断层）。（３）抗震的高层建筑宜设置地下室，连同地下室的天然地基基础埋置深度不小于地面以上建筑物高度（算到主要屋面）的１／１５～１／１２，桩基础承台底的埋置深度不宜小于１／１８。埋置深度一般从室外地面算起，如地下室周围无可靠侧限时应从具有侧限的地面算起。（４）抗震建筑具有复杂体型时宜用抗震缝将其分开使其成为规则建筑，并结合地基土的不同沉降要求，将抗震缝、沉降缝、伸缩缝结合考虑，后两者缝宽须符合抗震缝的要求。不同高度（如高层建筑与裙房）抗震建筑之间由于沉降不同，其沉降差经精确计算（≤３０ｍｍ）后可不设沉降缝，而采用后浇缝处理。上一页下一页返回第三节建筑场地和地基基础抗震设计２．可不进行抗震承载力验算的天然地基及基础（１）《建筑抗震设计规范》（ＧＢ５００１１—２０１０）规定可不进行上部结构抗震验算的建筑。（２）地基主要受力层范围内不存在软弱黏性土层的下列建筑：１）一般的单层厂房和单层空旷房屋；２）砌体房屋；３）不超过８层且高度在２４ｍ以下的一般民用框架和框架抗震墙房屋；４）基础荷载与３）项相当的多层框架厂房和多层混凝土抗震墙房屋上一页下一页返回第三节建筑场地和地基基础抗震设计３．地基抗震承载力的确定要确定地基土的抗震承载力，就要研究动力荷载作用下土的强度，即土的动力强度（简称动强度）。动强度一般按动荷载和静荷载作用下，在一定的动荷载循环次数，土样达到一定应变值（常取静荷载的极限应变值）时的总作用应力确定。因此，动强度与动、静荷载大小，脉冲次数，频率，允许应变值等因素有关。由于地震作用是低频（１～５Ｈｚ）的有限次（１０～３０次）的脉冲作用，此外，又考虑到强烈地震是一种偶然作用，历时短暂，所以对地基在地震作用下的可靠度的要求可较静力作用时降低。这样，地基土抗震承载力，除十分软弱的土外，都较地基土静承载力高。地基土抗震承载力的取值，我国与世界上大多数国家都是采取在地基土静承载力的基础上乘以一个调整系数的办法来确定的。上一页下一页返回第三节建筑场地和地基基础抗震设计《建筑抗震设计规范》（ＧＢ５００１１—２０１０）规定，地基抗震承载力应按下式计算：式中fａＥ———调整后的地基抗震承载力；ζａ———地基抗震承载力调整系数，应按表１３-５采用；fａ———深宽修正后的地基承载力特征值，应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》（ＧＢ５０００７—２０１１）采用。４．天然地基基础抗震承载力的验算天然地基基础抗震承载力验算时，应采用地震作用效应标准组合，且地基抗震承载力应取地基承载力特征值乘以地基抗震承载力调整系数计算。上一页下一页返回第三节建筑场地和地基基础抗震设计验算天然地基地震作用下的竖向承载力时，按地震作用效应标准组合的基础底面平均压力和边缘最大压力应符合下列各式的要求：式中p———地震作用效应标准组合的基础底面平均压力；pｍａｘ———地震作用效应标准组合的基础边缘最大压力。高宽比大于４的高层建筑，在地震作用下基础底面不宜出现拉应力；其他建筑，基础底面与地基土之间零应力区面积不应超过基础底面积的１５％。上一页下一页返回第三节建筑场地和地基基础抗震设计三、地基的抗液化措施液化是造成地基失效震害的主要原因，要减轻这种危害，应根据地基液化等级和结构特点选择不同的措施。１．地基液化的判别及等级划分（１）液化的判别。当饱和砂土、粉土的初步判别认为需进一步进行液化判别时，应采用标准贯入试验判别法判别地面下２０ｍ范围内土的液化；但对《建筑抗震设计规范》（ＧＢ５００１１—２０１０）第４．２．１条规定可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算的各类建筑，可只判别地面下１５ｍ范围内土的液化。当饱和土标准贯入锤击数（未经杆长修正）小于或等于液化判别标准贯入锤击数临界值时，应判为液化土。当有成熟经验时，尚可采用其他判别方法。上一页下一页返回第三节建筑场地和地基基础抗震设计在地面下２０ｍ深度范围内，液化判别标准贯入锤击数临界值可按下式计算：式中Nｃｒ———液化判别标准贯入锤击数临界值；N０———液化判别标准贯入锤击数基准值，当设计基本地震加速度为０．１０g、０．１５g、０．２０g、０．３０g、０．４０g时，N０分别取７、１０、１２、１６、１９；dｓ———饱和土标准贯入点深度（ｍ）；dｗ———地下水位（ｍ）；ρｃ———黏粒含量百分率，当小于３或为砂土时，应采用３；β———调整系数，设计地震第一组取０．８０，第二组取０．９５，第三组取１．０５。上一页下一页返回第三节建筑场地和地基基础抗震设计（２）地基液化等级的划分。对存在液化土层的地基，应探明各液化土层的深度和厚度，按下式计算每个钻孔的液化指数，并按表１３６综合划分地基的液化等级：式中IlＥ———液化指数；n———在判别深度范围内每个钻孔标准贯入试验点的总数；Ni、Nｃｒi———i点标准贯入锤击数的实测值和临界值，当实测值大于临界值时应取临界值的数值；di———i点所代表的土层厚度（ｍ），可采用与该标准贯入试验点相邻的上、下两标准贯入试验点深度差的一半，但上界不高于地下水位深度，下界不深于液化深度；上一页下一页返回第三节建筑场地和地基基础抗震设计di———i土层单位土层厚度的层位影响权函数值（ｍ－１）；当该层中点深度不大于５ｍ时应采用１０，等于２０ｍ时应采用零值，５～２０ｍ时应按线性内插法取值。表１３-６中所列地基的液化等级对建筑物的危害程度见表１３-７。２．地基抗液化措施的选择目前常用的抗液化工程措施都是在总结大量震害经验基础上提出的，即综合考虑建筑物的重要性和地基液化等级，再根据具体情况确定。当液化土层较平坦且均匀时，一般可按表１３-８采用相应的措施。（１）全部消除地基液化沉陷可采用桩基、深基础、土层加密法或用非液化土替换全部液化土层等措施。上一页下一页返回第三节建筑场地和地基基础抗震设计１）采用桩基时，桩端伸入液化深度以下稳定土层中的长度（不包括桩尖部分），应按计算确定，且对碎石土，砾、粗、中砂，坚硬黏性土和密实粉土尚应不小于０．５ｍ，对其他非岩石土尚不宜小于１．５ｍ。２）采用深基础时，基础底面应埋入液化深度以下的稳定土层中，其深度应不小于０．５ｍ。３）采用加密法（如振冲、振动加密、挤密碎石桩、强夯等）加固时，应处理至液化深度下界；振冲或挤密碎石桩加固后，桩间土的标准贯入锤击数不宜小于液化判别标准贯入锤击数临界值。４）当直接位于基底下的可液化土层较薄时，可采用非液化土替换全部液化土层。５）采用加密法或换土法处理时，在基础边缘以外的处理宽度，应超过基础底面下处理深度的１／２且不小于基础宽度的１／５。上一页下一页返回第三节建筑场地和地基基础抗震设计（２）部分消除地基液化沉陷的措施，应符合下列要求：１）处理深度应使处理后的地基液化指数减少，当判别深度为１５ｍ时，其值不宜大于４，当判别深度为２０ｍ时，其值不宜大于５；对独立基础和条形基础，尚应不小于基础底面下液化土特征深度和基础宽度的较大值。２）采用振冲或挤密碎石桩加固后，桩间土的标准贯入锤击数不宜小于液化判别标准贯入锤击数临界值。３）基础边缘以外的处理宽度，应超过基础底面下处理深度的１／２且不小于基础宽度的１／５。上一页下一页返回第三节建筑场地和地基基础抗震设计（３）减轻液化影响的基础和上部结构的处理，可综合采用下列各项措施：１）选择合适的基础埋置深度。２）调整基础底面积，减少基础偏心。３）加强基础的整体性和刚度，如采用箱形基础、筏形基础或钢筋混凝土交叉条形基础，加设基础圈梁等。４）减轻荷载，增强上部结构的整体刚度和均匀对称性，合理设置沉降缝，避免采用对不均匀沉降敏感的结构形式等。５）管道穿过建筑处应预留足够尺寸或采用柔性接头等。上一页返回第四节多层框架结构抗震设计一、多层框架结构房屋的震害与分析在强地震作用下，建筑物的破坏机理和过程是十分复杂的，迄今为止还不能完全用理论与计算分析加以解释。因此，要正确地进行多层和高层建筑的抗震设计，就必须总结各类建筑在历次大地震中的震害特点，从中吸取经验教训，这是十分重要的。１．结构布置不当引起的震害（１）平面刚度分布不均匀、不对称产生的震害。建筑平面复杂，结构刚度不对称，地震时容易引起扭转和局部应力集中，尤其在凹角处。若未采取相应的加强措施，则将会造成严重震害。下一页返回第四节多层框架结构抗震设计（２）竖向刚度突变产生的震害。结构刚度沿竖向分布有局部削弱或突然变化时，可能使结构在刚度突然变小的楼层产生过大变形甚至倒塌。若未对可能出现的薄弱部位采取相应的提高抗震能力的措施，就可能产生严重的震害。如果为上柔下刚结构，则下部震害会加重。（３）防震缝处理不当造成的震害。由于防震缝两侧的结构单元各自的动力特性不同，在地震时可能产生相向的位移，如果防震缝宽度不够，则结构单元之间会发生碰撞而引起震害。２．场地影响产生的震害（１）地基失效引起上部结构破坏。尽管地基失效造成的上部结构破坏仅占结构物破坏很少的一部分，但这类破坏的修复、加固是很困难的，有时甚至是不可能的。这意味着必须重视对地基基础的抗震设计上一页下一页返回第四节多层框架结构抗震设计（２）地震地面运动的卓越周期长，会加重长周期高层建筑的震害。地面运动在土中传播时，短周期分量衰减较快，而长周期分量衰减较慢，能传递到较远的地方。因此，在离震中较远的软土地基上，地震地面运动的卓越周期长，对自振周期较长的高层建筑，尤其是框架结构易产生共振，加重震害。３．框架的震害框架在地震中常因强度和延性不足而发生破坏。一般情况下，柱的震害重于梁；角柱的震害重于内柱；短柱的震害重于一般柱；柱上端的震害重于下端。柱子同时承受竖向的轴力和两个主轴方向的弯矩与剪力的作用，受力复杂；而柱子的地位又最重要，一旦柱子破坏，整幢房屋就有倒塌的危险。在钢筋混凝土框架的抗震设计中，提倡“强柱弱梁”就是从大量的震害中得到的经验。上一页下一页返回第四节多层框架结构抗震设计（１）框架柱的震害。框架柱的震害主要有下列几方面：１）柱端弯剪破坏。上、下柱端出现水平裂缝和斜裂缝，有时也有交叉斜裂缝，混凝土局部压碎，梁端形成塑性铰。严重者，混凝土剥落，箍筋外鼓崩断，柱筋弯曲。２）柱身剪切破坏。多出现交叉斜裂缝或Ｓ形裂缝，箍筋屈服崩断。３）角柱破坏。由于房屋不可避免地要发生扭转，因此角柱所受剪力最大，同时角柱又受双向弯矩作用，而其约束又较其他柱小，故角柱的震害较内柱重。有的上、下柱身错动，钢筋由柱内拔出。４）短柱破坏。当有错层、夹层或有半高的填充墙，或不适当地设置某些连系梁时，容易形成H／b＜４（H为柱高，b为柱截面的短边边长）的短柱。一方面短柱能吸收较大的地震剪力；另一方面短柱常发生剪切破坏，形成交叉裂缝乃至脆断。上一页下一页返回第四节多层框架结构抗震设计（２）框架梁的震害。震害多在梁端。在地震作用下，梁端纵向钢筋屈服，出现上下贯通的垂直裂缝和交叉斜裂缝。在梁负弯矩钢筋切断处，抗弯能力削弱也容易产生裂缝，从而造成梁的剪切破坏。由于设计时未考虑水平地震的往复作用在梁端产生的附加正负弯矩，使梁抗弯强度不足而产生正截面破坏。另外，梁主筋在节点内锚固不足而在反复荷载作用下被拔出的震害现象也比较多。梁的破坏后果常常不如柱的破坏严重，即使梁破坏也只造成局部损失，一般不会引起整幢房屋的倒塌。但梁的剪切破坏和锚固破坏都是脆性破坏，应特别注意防范。（３）框架梁、柱节点的震害。在强震作用下，框架梁、柱节点核心区破坏的震害实例较多，其主要表现为：１）节点核心抗剪强度不足引起的破坏。破坏时，核心区产生斜向对角的通长裂缝，节点区内的箍筋屈服、外鼓甚至崩断。上一页下一页返回第四节多层框架结构抗震设计２）当节点区剪压比较大时，箍筋可能尚未屈服，而是混凝土被剪压、酥碎成块而发生破坏。３）由于构造措施不当而引起的破坏常表现为节点箍筋过稀而产生的脆性破坏，或由于节点核心区的钢筋过密而影响混凝土浇筑质量引起的破坏。另外，由于梁、柱主筋通过节点时搭接不合理，使结构的连续性难以保证而引起的震害也时有发生。４．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。烈度较高时墙体容易倒塌。由于框架变形属剪切型，下部层间位移较大，填充墙在房屋中下部几层震害严重；框架抗震墙结构的变形接近弯曲型，上部层间位移较大，故填充墙在房屋上部几层震害严重。上一页下一页返回第四节多层框架结构抗震设计填充墙破坏的主要原因是墙体抗拉、抗剪承载力低，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。５．抗震墙的震害相对于框架体系而言，框架抗震墙体系、抗震墙体系房屋震害较轻，特别有利于保护填充墙和建筑装修免遭破坏。框支抗震墙体系相对柔弱的底层震害十分严重。抗震墙的震害主要表现在墙肢之间的连梁上产生的剪切破坏。这主要是由于连梁跨度小、高度大形成深梁，剪跨比小因而剪切效应十分明显。连梁在反复荷载作用下形成Ｘ形剪切裂缝，而其他部位完好。抗震墙连梁的破坏属脆性破坏，在设计中如果不能保证梁的强度和延性以避免此类破坏，对结构抗震是十分不利的。狭而高的墙肢，其工作性能与悬臂梁类似，震害常出现在底部。上一页下一页返回第四节多层框架结构抗震设计二、多层框架结构的抗震构造措施１．框架梁的抗震构造措施（１）框架梁的截面尺寸。１）框架梁的截面尺寸关系如所示。２）框架梁的截面高度hｂ可按图１３-８（１／１２～１／８）l０（l０为框架梁的计算跨度）确定。３）截面宽度不宜小于２００ｍｍ，即bｂ≥２００ｍｍ。４）截面高宽比不宜大于４，即５）净跨度与截面高度之比不宜小于４，即６）其他要求为：上一页下一页返回第四节多层框架结构抗震设计上式中，bｂ为框架梁的截面宽度，bｃ为框架柱的截面宽度，hｂ为框架梁的截面高度，lｂ０为框架梁的净跨度，e为偏心距。（２）框架扁梁的截面尺寸。１）框架扁梁的截面尺寸关系如图１３-９所示。２）框架扁梁的截面高度hｂ应满足刚度要求，对于钢筋混凝土框架扁梁hｂ可取（１／２２～１／１６）l０（l０为框架扁梁的计算跨度）。３）采用梁宽大于柱宽的扁梁时，楼板应现浇，梁中线宜与柱中线重合，扁梁应双向布置，且不宜用于一级框架结构。４）截面尺寸应满足：bｂ≤２bｃ；bｂ≤３hｂ；bｂ≤bｃ＋hｂ；hｂ≥１６d；当hｃ＞bｃ时，bｂ≤bｃ＋hｃ／２。上一页下一页返回第四节多层框架结构抗震设计上式中，bｃ为框架柱截面宽度，圆形截面取柱直径的０．８倍；hｃ为框架柱的截面高度；bｂ为框架扁梁的截面宽度；hｂ为框架扁梁的截面高度；d为柱纵向钢筋的直径。（３）梁的钢筋配置。１）纵向受拉钢筋的配筋率不应小于表１３-９的规定。２）梁端纵向受拉钢筋的配筋率不应大于２．５％，且计入受压钢筋的梁端混凝土受压区高度和有效高度之比，一级不应大于０．２５，二、三级不应大于０．３５。３）梁端截面的底面和顶面纵向钢筋配筋量的比值，除按计算确定外，一级不应小于０．５，二、三级不应小于０．３。４）梁端箍筋加密区的长度、箍筋的最大间距和最小直径应按表１３-１０采用，当梁端纵向受拉钢筋配筋率大于２％时，表中箍筋最小直径数值应增大２ｍｍ。上一页下一页返回第四节多层框架结构抗震设计５）梁端加密区的箍筋肢距，一级不宜大于２００ｍｍ和２０倍箍筋直径的较大值，二、三级不宜大于２５０ｍｍ和２０倍箍筋直径的较大值，四级不宜大于３００ｍｍ。６）梁端设置的第一个箍筋应距框架节点边缘不大于５０ｍｍ。非加密区的箍筋间距不宜大于加密区箍筋间距的２倍。沿梁全长箍筋的配筋率ρｓｖ应符合下列规定：一级抗震等级：二级抗震等级：三、四级抗震等级：上一页下一页返回第四节多层框架结构抗震设计（４）梁的纵向钢筋配置。１）沿梁全长顶面和底面的配筋，一、二级不应少于２

１４，且分别不应少于梁两端顶面和底面纵向配筋中较大截面面积的１／４，三、四级不应少于２

１２。２）一、二级框架梁内贯通中柱的每根纵向钢筋直径，对矩形截面柱，不宜大于柱在该方向截面尺寸的１／２０；对圆形截面柱，不宜大于纵向钢筋所在位置柱截面弦长的１／２０。２．框架柱的抗震构造措施（１）柱的截面尺寸。１）截面的宽度和高度均不宜小于３００ｍｍ；圆柱直径不宜小于３５０ｍｍ。２）剪跨比宜大于２。３）截面长边与短边的边长比不宜大于３。上一页下一页返回第四节多层框架结构抗震设计（２）柱轴压比限值。１）一、二、三级抗震等级的各类结构的框架柱和框支柱，其轴压比N／（fｃA）不宜大于表１３-１１规定的限值。对Ⅳ类场地上较高的高层建筑，柱轴压比限值应适当减小。２）试验研究和工程经验都证明，在矩形或圆形截面柱内设置矩形核心柱，不但可以提高柱的受压承载力，还可以提高柱的变形能力。在压、弯、剪作用下，当柱出现弯、剪裂缝，在大变形情况下核心柱可以有效地减小柱的压缩，保持柱的外形和截面承载力，特别对于承受高轴压的短柱，更有利于提高变形能力，延缓倒塌。为了便于梁筋通过，核心柱边长不宜小于柱边长或直径的１／３，且不宜小于２５０ｍｍ。上一页下一页返回第四节多层框架结构抗震设计（３）柱的钢筋配置。１）柱纵向钢筋的最小总配筋率应按表１３-１２采用，同时每侧配筋率不应小于０．２％；对建造于Ⅳ类场地且较高的高层建筑，表中的数值应增加０．１％。２）柱箍筋在规定的范围内应加密，加密区的箍筋间距和直径应符合下列要求：①一般情况下，箍筋的最大间距和最小直径，应按表１３-１３采用②二级框架柱的箍筋直径不小于１０ｍｍ且箍筋肢距不大于２００ｍｍ时，除柱根外最大间距应允许采用１５０ｍｍ；三级框架柱的截面尺寸不大于４００ｍｍ时，箍筋最小直径应允许采用６ｍｍ；四级框架柱剪跨比不大于２时，箍筋直径不应小于８ｍｍ。③框支柱和剪跨比不大于２的柱，箍筋间距不应大于１００ｍｍ。上一页下一页返回第四节多层框架结构抗震设计（４）柱的纵向钢筋配置。１）柱的纵向钢筋宜对称配置。２）截面尺寸大于４００ｍｍ的柱，纵向钢筋间距不宜大于２００ｍｍ。３）柱总配筋率不应大于５％。４）一级且剪跨比不大于２的柱，每侧纵向钢筋配筋率不宜大于１．２％。５）边柱、角柱及抗震墙端柱在地震作用组合产生小偏心受拉时，柱内纵筋总截面面积应比计算值增加２５％。６）柱纵向钢筋的绑扎接头应避开柱端的箍筋加密区。上一页下一页返回第四节多层框架结构抗震设计（５）柱的箍筋加密范围。柱的箍筋加密范围应按下列规定采用：１）柱端取截面高度（圆柱直径）、柱净高的１／６和５００ｍｍ三者的最大值。２）底层柱，柱根不小于柱净高的１／３；当有刚性地面时，除柱端外尚应取刚性地面上下各５００ｍｍ。３）剪跨比不大于２的柱和因设置填充墙等形成的柱净高与柱截面高度之比不大于４的柱取全高。４）框支柱取全高。５）一级及二级框架的角柱取全高。上一页下一页返回第四节多层框架结构抗震设计（６）加密区箍筋肢距。柱箍筋加密区箍筋肢距，一级不宜大于２００ｍｍ，二、三级不宜大于２５０ｍｍ和２０倍箍筋直径的较大值，四级不宜大于３００ｍｍ。至少每隔一根纵向钢筋宜在两个方向有箍筋或拉筋约束；采用拉筋复合箍时，拉筋宜紧靠纵向钢筋并钩住箍筋。（７）体积配箍率。柱箍筋加密区的体积配箍率，应符合下列要求：式中ρｖ———柱箍筋加密区的体积配箍率，一级不应小于０．８％，二级不应小于０．６％，三、四级不应小于０．４％；计算复合箍的体积配箍率时，应扣除重叠部分的箍筋体积；上一页下一页返回第四节多层框架结构抗震设计fｃ———混凝土轴心抗压强度设计值，强度等级低于Ｃ３５时，应按Ｃ３５计算；fｙｖ———箍筋或拉筋抗拉强度设计值，超过３６０Ｎ／ｍｍ２时，应取３６０Ｎ／ｍｍ２计算；λｖ———最小配箍特征值，宜按表１３-１４采用。（８）其他。１）柱箍筋非加密区的体积配箍率不宜小于加密区的５０％；箍筋间距，一、二级框架柱不应大于１０倍纵向钢筋直径，三、四级框架柱不应大于１５倍纵向钢筋直径。上一页下一页返回第四节多层框架结构抗震设计２）框架节点核心区箍筋的最大间距和最小直径应符合要求。对一、二、三级框架节点核心区配箍特征值分别不宜小于０．１２、０．１０和０．０８且体积配箍率分别不宜小于０．６％、０．５％和０．４％。柱剪跨比不大于２的框架节点核心区配箍特征值不宜小于核心区上、下柱端的较大配箍特征值。３．框架梁、柱节点的抗震构造措施（１）框架中间层中间节点。框架梁的上部纵向钢筋应贯穿中间节点；对一、二级抗震等级，梁的下部纵向钢筋伸入中间节点的锚固长度不应小于lａＥ，且伸过中心线不应小于５d（图１３-１０）。梁内贯穿中柱的每根纵向钢筋直径，对一、二级抗震等级，不宜大于柱在该方向截面尺寸的１／２０；对圆柱截面，不宜大于纵向钢筋所在位置柱截面弦长的１／２０。上一页下一页返回第四节多层框架结构抗震设计（２）框架中间层端节点。当框架梁上部纵向钢筋用直线锚固方式锚入端节点时，其锚固长度除不应小于lａＥ外，尚应伸过柱中心线不小于５d（d为梁上部纵向钢筋的直径）。当水平直线段锚固长度不足时，梁上部纵向钢筋应伸至柱外边并向下弯折。弯折前的水平投影长度不应小于０．４lａＥ，弯折后的竖直投影长度取１５d（图１３-１１）。梁下部纵向钢筋在中间层端节点中的锚固措施与梁上部纵向钢筋相同，但竖直段应向上弯入节点。上一页下一页返回第四节多层框架结构抗震设计（３）框架顶层中间节点。柱纵向钢筋应伸至柱顶，当采用直线锚固方式时，其自梁底边算起的锚固长度应不小于lａＥ，当直线段锚固长度不足时，该纵向钢筋伸到柱顶后可向内弯折，弯折前的锚固段竖向投影长度不应小于０．５lａＥ，弯折后的水平投影长度取１２d；当楼盖为现浇混凝土，且板的混凝土强度不低于Ｃ２０、板厚不小于８０ｍｍ时，也可向外弯折，弯折后的水平投影长度取１２d（图１３-１２）。对一、二级抗震等级，贯穿顶层中间节点的梁上部纵向钢筋的直径不宜大于柱在该方向截面尺寸的１／２５。梁下部纵向钢筋在顶层中间节点中的锚固措施与梁下部纵向钢筋在中间层中间节点处的锚固措施相同。上一页下一页返回第四节多层框架结构抗震设计（４）框架顶层端节点。柱外侧纵向钢筋可沿节点外边和梁上边与梁上部纵向钢筋搭接连接（图１３-１３），搭接长度不应小于１．５lａＥ，且伸入梁内的柱外侧纵向钢筋截面面积不宜小于柱外侧全部柱纵向钢筋截面面积的６５％，其中不能伸入梁内的外侧柱纵向钢筋，宜沿柱顶伸至柱内边；当该柱筋位于顶部第一层时，伸至柱内边后，宜向下弯折不小于８d（d为外侧柱纵向钢筋直径）后截断；当该柱筋位于顶部第二层时，可伸至柱内边后截断；当有现浇板，且现浇板混凝土强度等级不低于Ｃ２０、板厚不小于８０ｍｍ时，梁宽范围外的柱纵向钢筋可伸入板内，其伸入长度与伸入梁内的柱纵向钢筋相同。梁上部纵向钢筋应伸至柱外边并向下弯折到梁底标高。当柱外侧纵向钢筋配筋率大于１．２％时，伸入梁内的柱纵向钢筋应满足以上规定，且宜分两批截断，其截断点之间的距离不宜小于２０d（d为梁上部纵向钢筋的直径）。上一页下一页返回第四节多层框架结构抗震设计当梁、柱配筋率较高时，顶层端节点处的梁上部纵向钢筋和柱外侧纵向钢筋的搭接连接也可沿柱外边设置（图１３-１４），搭接长度不应小于１．７lａＥ，其中，柱外侧纵向钢筋应伸至柱顶，并向内弯折，弯折段的水平投影长度不宜小于１２d。框架顶层端节点梁上部纵向钢筋及柱外侧纵向钢筋在顶层端节点上角处的弯弧内半径，当钢筋直径d≤２５ｍｍ时，不宜小于６d；当钢筋直径d＞２５ｍｍ时，不宜小于８d。当梁上部纵向钢筋配筋率大于１．２％时，弯入柱外侧的梁上部纵向钢筋除应满足以上搭接长度外，且宜分两批截断，其截断点之间的距离不宜小于２０d（d为梁上部纵向钢筋直径）。上一页下一页返回第四节多层框架结构抗震设计梁下部纵向钢筋在顶层端节点中的锚固措施与中间层端节点处梁上部纵向钢筋的锚固措施相同。柱内侧纵向钢筋在顶层端节点中的锚固措施与顶层中间节点处柱纵向钢筋的锚固措施相同。当柱为对称配筋时，柱内侧纵向钢筋在顶层端节点中的锚固要求可适当放宽，但柱内侧纵向钢筋应伸至柱顶。（５）纵向钢筋。柱纵向钢筋不应在中间各层节点内截断。上一页下一页返回第五节多层砌体结构抗震设计一、多层砌体结构的主要震害砌体房屋是指用普通黏土砖、承重黏土空心砖、硅酸盐砖、混凝土中小型砌块、粉煤灰中小型砌块和毛石等块材，通过砂浆砌筑而建成的房屋。砌体结构在我国建筑工程中，特别是在住宅、办公楼、学校、医院、商店等建筑中得到了广泛应用。据统计，砌体结构在整个建筑工程中占８０％以上。由于砌体结构材料的脆性性质，其抗剪、抗拉和抗弯强度很低，所以砌体房屋的抗震能力较差。在国内外历次强烈地震中，砌体结构破坏率是相当高的。１．墙身破坏（１）墙身破坏主要表现为墙身出现交叉斜裂缝或墙体压碎。一般底层墙体由于受到的地震剪力较大而容易在地震中遭受剪切破坏。如果底层开洞较少或具有足够的强度，破坏部位会转到上一层。上一页下一页返回第五节多层砌体结构抗震设计（２）在地震中墙体产生交叉裂缝。（３）当窗下墙较高而窗间墙较窄时，常在窗间墙形成交叉裂缝；当窗下墙较矮或较薄弱而窗间墙较宽时，则常在窗下墙形成交叉裂缝。２．墙角破坏结构上受到的地震作用比较复杂，墙角通常是比较敏感的部位。往往由于施工质量问题引起内墙破坏、隔墙移位和局部破坏，这种破坏多发生在上层。３．外纵墙倒塌在地震中外纵墙局部或全部倒塌。纵墙倒塌一般是由于砌体强度低、砌筑质量差、纵横墙连接不牢、外墙圈梁不足或横墙间距过大引起的。上一页下一页返回第五节多层砌体结构抗震设计４．刚度突变引起的震害由于刚度突变引起部分建筑物在地震中破坏。带坡屋顶的多层砌体结构在斜坡处由于承载面积缩小和墙体强度削弱往往引起破坏。楼梯间处由于刚度比周围大，往往引起破坏。５．附属建筑物破坏砌体结构上的女儿墙、烟囱、塔楼、雨篷和阳台由于上部结构的质量和刚度突变，产生“鞭梢效应”，因其连接和锚固不当而普遍产生破坏。６．结构布置不合理引起的震害在地震中抗震横墙布置不当、平面和竖向体型不规则往往引起多层砌体结构破坏。震害调查分析表明，建筑体型复杂、平立面布置不合理将导致建筑局部震害加重甚至倒塌。上一页下一页返回第五节多层砌体结构抗震设计二、多层砌体房屋抗震设计的一般规定（１）一般情况下，多层砌体房屋的房屋最大高宽比、层数和总高度不应超过表１３-１５和表１３-１６的限值。（２）对医院、教学楼等横墙较少的砖房的总高度，应比表１３-１５中规定的相应降低３ｍ，层数比表１３-１６中规定的相应减少一层；砖房中如各层横墙都很少，则应根据具体情况比照上述横墙较少的砖房再适当相应降低总高度或减少层数。横墙较少指同一楼层内开间大于４．２ｍ的房间占该层总面积的４０％以上。（３）横墙较少的多层砖砌体住宅楼，当按规定采取加强措施并满足抗震承载力要求时，其高度和层数应允许仍按表１３-１６的规定采用。上一页下一页返回第五节多层砌体结构抗震设计（４）多层砌体房屋总高度与总宽度的最大比值，宜符合表１３-１５的要求。（５）房屋抗震横墙的间距，不应超过表１３-１７的限值。（６）房屋中砌体墙段的局部尺寸限值，宜符合表１３-１８的要求三、多层砌体房屋结构体系的设计多层砌体房屋的合理抗震结构体系，对于提高其整体抗震能力是非常重要的，是抗震设计应考虑的关键问题。（１）应优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系。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。因而，地震时外纵墙因板与墙体的拉结不良而成片向外倒塌，楼板也随之坠落。横墙由于为非承重墙，受剪承载能力降低，其破坏程度也比较重。上一页下一页返回第五节多层砌体结构抗震设计地震震害经验表明，由于横墙开洞少，又有纵墙作为侧向支承，所以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。纵横墙共同承重的多层砌体房屋可分为两种，一种是采用现浇板，另一种为采用预制短向板的大房间。纵横墙共同承重的房屋既能比较直接地传递横向地震作用，也能直接或通过纵横墙的连接传递纵向地震作用。因此，从合理的地震作用传递途径来看，应优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系。（２）纵横墙的布置宜均匀对称，沿平面内宜对齐，沿竖向应上下连续，同一轴线上的窗间墙宽度宜均匀。纵横墙的均匀对称，可以避免水平地震作用下的扭转。一般来说，大房间宜布置在房屋的中部，而不宜布置在端头。上一页下一页返回第五节多层砌体结构抗震设计砖墙沿平面内对齐、贯通，能减少砖墙、楼板等受力构件的中间传力环节，使震害部位减少，震害程度减轻；同时，由于地震作用传力路线简单，中间不间断，构件受力明确，其简化的地震作用分析能较好地符合地震作用的实际。房屋的纵横墙沿竖向上下连续贯通，可使地震作用的传递路线更为直接合理。如果因使用功能不能满足上述要求，应将大房间布置在顶层。若大房间布置在下层，则相邻上面横墙承担的地震剪力，只有通过大梁、楼板传递至下层两旁的横墙，这就要求楼板有较大的水平刚度房屋纵向地震作用分至各纵轴后，其外纵墙的地震作用还要按各窗间墙的侧移刚度再分配。由于宽窗间墙的刚度比窄窗间墙大得多，必然承受较多的地震作用而破坏，而高度比大于４的墙垛因其承载能力更差而率先破坏，则对于宽窄差异较大的外纵墙，就会造成窗间墙的各个击破，降低外纵墙和房屋纵向的抗震能力。上一页下一页返回第五节多层砌体结构抗震设计因此，要求同一轴线的窗间墙宽度宜均匀，尽量做到等宽度。对于一些建筑阳台门和窗之间留一个２４０ｍｍ宽的墙垛等做法，不利于抗震，宜采取门连窗的做法。（３）对于多层砌体房屋，当房屋有下列情况之一时宜设置防震缝：房屋立面高差在６ｍ以上；房屋有错层，且楼板高差较大；各部分结构刚度、质量截然不同。（４）楼梯间不宜设置在房屋的尽端和转角处。由于水平地震作用为横向和纵向两个方向，所以在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，而且平面上的其他凸出部位的外墙阳角同样容易发生破坏。楼梯间比较空敞和顶层外墙的无支承高度为一层半时，其在地震中的破坏比较严重。尤其是楼梯间设置在房屋尽端或房屋转角部位时，其震害更为严重。上一页下一页返回第五节多层砌体结构抗震设计（５）烟道、风道、垃圾道等不应削弱墙体。墙体是多层砌体房屋承重和抗侧力的主要构件。局部削弱的墙体，不仅在削弱处率先开裂，还将产生内力重分布。因此，规范规定，烟道、风道、垃圾道等不应削弱墙体；当墙体被削弱时，应对墙体采取水平配筋等加强措施，对附墙烟囱及出屋面烟囱采用竖向配筋；不宜采用无竖向配筋的附墙烟囱及出屋面烟囱。（６）钢筋混凝土预制挑檐应加强锚固。由于挑檐为一悬臂构件，所以在地震中较容易发生破坏。若为现浇则和屋面板一起，抗震性能比较好，对于预制钢筋混凝土挑檐则应加强其与圈梁的锚固。上一页下一页返回第五节多层砌体结构抗震设计四、多层砖砌体房屋的抗震构造措施１．钢筋混凝土构造柱的设置多层普通砖、多孔砖房，应按下列要求设置现浇钢筋混凝土构造柱（以下简称构造柱）。（１）构造柱设置部位，一般情况下应符合表１３-１９的要求。（２）外廊式和单面走廊式的多层房屋，应根据房屋增加一层后的层数，按表１３-１９的要求设置构造柱，且单面走廊两侧的纵墙均应按外墙处理。（３）教学楼、医院等横墙较少的房屋，应根据房屋增加一层后的层数，按表１３-１９的要求设置构造柱；当教学楼、医院等横墙较少的房屋为外廊式或单面走廊式时，应按上述（２）中的要求设置构造柱，但６度不超过四层、７度不