钢筋混凝土高层抗震地基基础.ppt

1、CSUST 付涛 编写制作,注册建筑师考试建筑结构复习概要,钢筋混凝土结构；高层与抗震； 地基及基础,CSUST 付涛 编写制作,钢筋混凝土结构概要1,1、钢筋与混凝土共同工作的原理 2、混凝土材料的强度及应用 3、混凝土的强度等级及应用 4、混凝土的收缩和徐变及其影响因素 5、钢筋种类及性能 6、受弯构件破坏的基本特征,CSUST 付涛 编写制作,钢筋混凝土结构概要2,7、各种构件承载能力及破坏形态比较 8、梁柱承载能力比较 9、框架柱的计算长度 10、预应力混凝土 11、结构构件的裂缝控制等级 12、肋梁楼盖的传力途径,CSUST 付涛 编写制作,钢筋和混凝土共同工作的原理, 两种材料的温

2、度线膨胀系数很接近 钢筋与混凝土之间有良好的粘结力,CSUST 付涛 编写制作,立方体抗压强度轴心抗压强度抗拉强度 fcu(k) fc(k) ft(k) 确定混凝土的 正截面受弯 梁的斜截面 强度等级 /受压计算 受剪计算,混凝土材料的强度及应用,CSUST 付涛 编写制作,混凝土的强度等级确定方法,混凝土的强度等级按其立方体抗压强度标准值确定，即按标准方法制作养护的边长为150mm的立方体试件，在28天龄期用标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度,CSUST 付涛 编写制作,混凝土的强度等级划分,混凝土的强度等级分为14级： 砼构件等级C15 预应力混凝土C30 C50以上为高强 混凝

3、土 C15/C20/C25/C30/C35/C40/C45/C50C80 采用HRB335以上钢筋时， 采用钢丝钢绞线热处理钢筋， 砼C20 砼C40,CSUST 付涛 编写制作,混凝土的收缩和徐变,混凝土的收缩： 混凝土在空气中结硬时体积变小的现象 混凝土的徐变： 在不变荷载的长期作用下，混凝土的变形随时间而增长的现象,CSUST 付涛 编写制作,收缩和徐变的影响因素,CSUST 付涛 编写制作,软钢有明显屈服点的钢材,a为比例极限 b为屈服强度 fy bc为屈服台阶 cd为强化段 d为抗拉强度,CSUST 付涛 编写制作,硬钢没有明显屈服点的钢材,a点：比例极限 条件屈服强度： 强度设计指

4、标，指经加载及卸载后尚存有0.2%永久残余变形时的应力，用0.2表示。 0.2一般相当于抗拉强度的70% 85%。,CSUST 付涛 编写制作,软钢与硬钢的性能比较,CSUST 付涛 编写制作,受弯构件破坏的基本特征,CSUST 付涛 编写制作,适筋梁加载至破坏过程,加载,开裂,钢筋 屈服,构件 破坏,I：弹性阶段 II：带裂缝工作阶段 III：破坏阶段 ,Ia：计算构件抗裂能力（开裂弯矩）,IIa：验算变形和裂缝宽度 （正常使用极限状态）,IIIa：计算正截面受弯承载力 （承载能力极限状态）,CSUST 付涛 编写制作,少筋梁、超筋梁的加载破坏过程,少筋梁加载破坏过程： 适筋梁加载破坏过程：

5、 超筋梁加载破坏过程：,CSUST 付涛 编写制作,受弯构件承载能力及破坏形态,纵筋不抗剪，箍筋不抗弯,CSUST 付涛 编写制作,受压构件类型及承载能力,CSUST 付涛 编写制作,受拉构件类型及承载能力,CSUST 付涛 编写制作,受扭构件承载能力及破坏形态,CSUST 付涛 编写制作,梁/柱承载能力比较,梁的承载能力： 配筋相同时，T形梁矩形梁 面积相同时，高梁扁梁 柱的承载能力： 面积和配筋相同时， 长细比越大，承载力越低,CSUST 付涛 编写制作,框架柱的计算长度,柱端嵌固程度越高，长柱的计算长度越小，其承载能力越大 其他条件相同时，长柱的承载力比较： 两端嵌固一端嵌固一端铰支两端

6、铰支 一般多层钢筋混凝土房屋框架柱的计算长度： 现浇楼盖底层柱（嵌固程度较高）：1.0H 装配楼盖楼层柱（嵌固程度较低）：1.5H 现浇楼盖楼层/装配楼盖底层柱： 1.25H,CSUST 付涛 编写制作,预应力混凝土的作用和分类,预应力混凝土的作用： 控制裂缝，提高刚度，充分利用高强度钢筋 预应力混凝土的分类： 全预应力混凝土混凝土不出现拉应力 部分预应力混凝土控制裂缝宽度 结构构件的裂缝控制等级： 一级 二级（有拉应力） 三级（有裂缝） 压应力0 拉应力 ft（混凝土抗拉强度）,CSUST 付涛 编写制作,先张法与后张法的比较,CSUST 付涛 编写制作,预应力混凝土构件与普通构件比较,材料

7、、配筋、截面尺寸均相同时， 预应力混凝土构件开裂时的外荷载比较大， 但与普通混凝土构件相比，承载能力相等： 普通混凝土构件： 预应力混凝土构件：,CSUST 付涛 编写制作,单/双向板肋梁楼盖的传力途径,单向板：l1/l23；双向板： l1/l22 单向板肋梁楼盖： 楼面荷载板次梁主梁柱/墙基础 双向板肋梁楼盖： 纵向梁 楼面荷载板 柱/墙基础 横向梁,CSUST 付涛 编写制作,高层及抗震概要1,1、震级、烈度、设防烈度 2、抗震设防目标 3、抗震设防烈度和房屋的抗震等级 4、对抗震有利、不利和危险地段 5、平面不规则和竖向不规则,CSUST 付涛 编写制作,高层及抗震概要2,6、抗震性能排

8、序 7、变形缝及防震缝 8、结构布置原则 9、均布水平荷载作用下的变形曲线 10、各种结构的高宽比、长宽比、最大高度,CSUST 付涛 编写制作,震源、震中、极震区、等震线,CSUST 付涛 编写制作,震级、烈度、设防烈度,震级是衡量地震大小的等级，一次地震只有一个震级 烈度是指地震影响的强烈程度，同一次地震对不同地区的影响不同，地震烈度也不同 抗震设防烈度是一个地区抗震设防的依据，可采用中国地震烈度区划图标明的基本烈度,CSUST 付涛 编写制作,众值/基本/罕遇烈度,设计基准期（50年）内，超越概率为63.2%、10%、2%的烈度分别为众值烈度、基本烈度和罕遇烈度 众值烈度（小震）比基本烈

9、度（中震）低1.55度，罕遇烈度（大震）比基本烈度约高1度,CSUST 付涛 编写制作,众值/基本/罕遇烈度与超越概率,5 6 6.45 7 8 9,CSUST 付涛 编写制作,抗震设防目标：三水准,抗震设防目标表述： “小震不坏，中震可修，大震不倒” 第一水准：当遭受低于本地区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； 第二水准：当遭受本地区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； 第三水准：当遭受高于本地区设防烈度的罕遇地震影响时，建筑不致倒塌或危及生命财产的严重破坏,CSUST 付涛 编写制作,抗震设计：两阶段设计,第一阶段设计：按小震作用效

10、应参与组合验算结构构件的承载能力以及结构的弹性变形，满足第一、第二水准设防目标 （大多数结构可只进行第一阶段设计） 第二阶段设计：按大震作用验算薄弱部位的弹塑性变形，满足第三水准设防目标 （特殊要求的建筑和易倒塌的结构需验算）,CSUST 付涛 编写制作,设防烈度与基本地震加速度,CSUST 付涛 编写制作,建筑物的抗震设防类别,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：重点抗震城市的生命线工程，使用功能不能中断或需要尽快恢复的建筑 丙类建筑：甲、乙、丁类以外的建筑 丁类建筑：地震时破坏或倒塌不易造成人员伤亡和较大经济损失的建筑,CSUST 付涛 编写制作,对抗震有利

11、、不利和危险的地段,有利地段：坚硬土或开阔平坦密实均匀的中硬土地段 不利地段：软弱土、液化土、条状突出的山嘴、高耸孤立的山丘、非岩质的陡坡、河岸和边坡边缘、故河道、断层破碎带等 危险地段：地震时可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等及发震断裂带上可能发生地表错位的部位等（山崩地裂，地表错位） 甲、乙、丙类建筑不应建在危险地段,CSUST 付涛 编写制作,平面不规则的类型,CSUST 付涛 编写制作,竖向不规则的类型,CSUST 付涛 编写制作,抗震性能排序,各种结构材料的抗震性能按从优到劣排序： 钢结构型钢混凝土结构混凝土-钢混合结构现浇钢筋混凝土结构预应力混凝土结构装配式钢筋混凝土结构配筋

12、砌体结构砌体结构 钢筋混凝土结构按适用最大高度排序： 筒中筒、框架-核心筒、全落地剪力墙、框架-剪力墙、部分框支剪力墙、框架、板柱-剪力墙,CSUST 付涛 编写制作,防震缝,为降低抗震设计的难度，用防震缝把平面划分为规则的形状 防震缝两侧建筑应防止碰撞，缝宽由较低建筑的高度和需要较宽防震缝的结构类型来确定 高层钢结构不宜设置防震缝和伸缩缝,CSUST 付涛 编写制作,防震缝、伸缩缝与沉降缝,宽度大致比较：防震缝沉降缝伸缩缝 基础断开要求： 伸缩缝不必断开 沉降缝必须断开 防震缝按需断开 伸缩缝和沉降缝应符合防震缝的要求,CSUST 付涛 编写制作,高层抗震结构布置原则1,对称性：“三心重合”

13、 平面形心、质量中心、结构抗侧刚度中心在平面上位于同一点 平面尽量对称规整 连续性：刚度均匀或从下往上递减 剪力墙应连续、洞口应对齐 周边作用：墙体具有较大抗侧力刚度 剪力墙、核心筒应布置于建筑物周边,CSUST 付涛 编写制作,高层抗震结构布置原则2,角部构件：往往承受较大（水平）荷载，内力复杂 框架结构应加密角柱的箍筋 筒体结构应加强角柱，或在平面上切角 多道防御： 优先选择不负担或少负担重力荷载的构件作为第一道抗震防线的抗侧力构件,CSUST 付涛 编写制作,均布水平荷载作用下的变形曲线,框架结构 剪力墙结构 框架-剪力墙结构 剪切型 弯曲型 底部弯曲 顶部剪切型,CSUST 付涛 编写

14、制作,第n振型与竖轴有n-1个交点,CSUST 付涛 编写制作,地基与基础概要,1、土的物理指标 6、地基承载力 2、土的分类 7、刚性基础 3、地基基础设计等级 8、扩展基础 4、基础的埋深 9、软弱地基处理 5、地基变形控制,CSUST 付涛 编写制作,土的物理指标,天然重度：天然状态下单位体积的重力 干重度d：单位体积内颗粒的重力只算颗粒 含水量：土中水与颗粒的重力之比百分率 孔隙比e：土中孔隙与颗粒体积之比 饱和度Sr：土中水与孔隙体积之比 孔隙率n：土的总体中孔隙体积所占百分率,CSUST 付涛 编写制作,土的含水量：塑限、液限及其他,塑性指数 Ip= L- p 表征某类土处于塑性状

15、态时的含水量范围，用于粉土 液性指数 表征某土体的状态（固态or塑态or液态），用于黏性土,CSUST 付涛 编写制作,土的主要工程特性指标,土的主要工程特性指标为抗剪强度指标 土的抗剪强度指标取决于 土的内摩擦角值 和粘结力C值,CSUST 付涛 编写制作,岩石的分类、指标及状态,岩石按其坚硬程度分： 坚硬/较硬/较软/软/极软岩按抗压强度分 岩石按完整程度分： 完整/较完整/较破碎/破碎/极破碎,CSUST 付涛 编写制作,碎石土的分类、指标及状态,碎石土按颗粒形状/粒组含量分： 漂石、块石、卵石、碎石、圆砾、角砾 碎石土按密实度分： 松散、稍密、中密、密实 根据重型圆锥动力触探锤击数,C

16、SUST 付涛 编写制作,砂土的分类、指标及状态,砂土按粒组含量分： 砾砂、粗砂、中砂、细砂、粉砂 砂土按密实度分： 松散、稍密、中密、密实 根据标准贯入试验锤击数,CSUST 付涛 编写制作,粉土,粉土： 介于砂土与黏性土之间， 塑性指数Ip10且 粒径大于0.075mm的颗粒 含量不超过全重50%的土,CSUST 付涛 编写制作,黏性土的分类、指标及状态,黏性土按塑性指数Ip分为 粉质黏土（10Ip17） 、黏土（Ip17） 黏性土的状态按液性指数IL分为 坚硬、硬塑、可塑、软塑、流塑,CSUST 付涛 编写制作,人工填土的类型及成因,素填土： 由碎石土、砂土、粉土、黏性土等组成 压实填土

17、：经过压实或夯实的素填土 杂填土：含杂物（建筑垃圾、工业废料、生活垃圾等）的填土 冲填土：由水力冲填泥砂形成的填土,CSUST 付涛 编写制作,不宜直接作为建筑地基的土体,CSUST 付涛 编写制作,地基基础设计等级,地基基础设计分为甲、乙、丙三个等级 甲级建筑：重要建筑、高层建筑、体型/地质/场地条件复杂的建筑等 丙级建筑：荷载均布的7层及以下的民用和工业建筑 乙级建筑：甲级、丙级以外的建筑,CSUST 付涛 编写制作,基础的埋置深度,基础宜浅埋；埋深不宜0.5m 箱形和筏形基础埋深1/15建筑物高度 桩箱或桩筏基础埋深1/181/12建筑物高度 基础宜埋置在地下水位以上，当必须埋在地下水位

18、以下时应采取地基土在施工时不受扰动大的措施,CSUST 付涛 编写制作,地基变形设计,甲级和乙级建筑物应按地基变形设计 丙级建筑可不作变形验算，以下情况除外： 地基承载力特征值130kPa，且体型复杂 基础上有地面堆载或相邻基础荷载差异较大 软弱地基上的建筑物存在偏心荷载时 相邻建筑相距过近，可能发生倾斜时 填土厚度较大或厚薄不均、自重固结未完时,CSUST 付涛 编写制作,地基变形控制,地基变形特征可分为： 框架、单层排架由相邻柱基的沉降差控制 沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜 多高层及高耸结构由倾斜控制 砌体承重结构由局部倾斜控制 不同类别土在施工期间完成的沉降量：,CSUST 付涛 编写制作,地基承载力计算,轴心荷载作用时基础底面压力满足： pkfa 偏心荷载作用时基础底面压力满足： pkfa pkmax1.2fa pk基础底面处的平均压力值 fa地基承载力特征值,CSUST 付涛 编写制作,刚性基础（无筋扩展基础）,刚性基础：由圬工材料制成的墙下条形基础 和柱下独立基础 刚性基础高度应满足：,CSUST 付涛 编写制作,砖/混凝土基础的高宽比限值,砖基础：最大高宽比1:1.5 砖MU10，砂浆M5 混凝土基础：最大高宽比 1:1（pk200） 1:1.25 （200pk300） 混凝土强度等级C15