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1、第6章 多层砌体房屋的抗震设计,6.1 概述,多层砌体砖房占民用建筑的90%，整个建筑业80% 1923年日本关东大地震，7000幢砖石结构房屋，只有1000幢能恢复使用。 1906年美国的旧金山地震，砖石房屋破坏特别严重 1948年，苏联的阿什哈巴德地震，砖石结构的破坏和倒塌率为70%80%,唐山、海城等震后调查,6度区 女儿墙、小烟囱严重破坏。 7度区 少数房屋轻微损坏，少数中等损坏， 个别严重。 8度区 多数出现震害，近半数达到中等和 严重破坏。 9度区 房屋普遍遭到破坏，多数达到严重 破坏，个别倒塌。 10度区 少数严重破坏，大多数倒塌。,说明：,多数砖房的抗破坏能力很低，但仍具有较高
2、的抗倒 塌能力。仅在10度11度才有大量砖房倒塌。除高烈度区， 经过合理设计、施工的砖房可以在地震区采用。 进行震害调查，有利于找出房屋的薄弱环节，总结 有益的抗震措施。,一、墙体,二、墙角破坏 扭转，应力集中，约束小等V 型裂缝,三、纵横墙出现竖向裂缝，咬槎连接不好,四、楼梯间破坏,楼梯间墙体较其它墙体震害严重。 原因：间距小，刚度大，剪力大。空间刚度小，墙 体削弱。,五、楼板与屋盖,预制板板缝拉开，楼板掉落。 原因：板与板拉接不利，板的搁置长度过短。,六、房屋附属物破坏,女儿墙、出屋面烟囱、垃圾道、屋顶小间破坏严重。 原因：鞭梢效应,七、带钢筋砼构造柱砖房 构造柱：在墙体中设置钢筋砼柱起到
3、约束墙体的作用，可使房屋裂而不倒。 震害比无构造柱的砖房显著减轻。,6.2 结构方案与结构布置,多层砌体房屋的抗震措施，既属概念设计范围，也属防倒塌设计的问题。 防倒塌问题不是依靠罕遇地震作用下的变形验算，而是做好细部处理和总体布置。,一、房屋的体型与防震缝,参考书建筑体型与抗震设计美 1、 平立面应规则，抗侧力墙应均匀布置,不规则体型,2、 优先采用横墙承重和纵横墙承重方案,不宜采用纵墙承重方案,3、 纵横墙宜均匀对称，上下左右对齐,4、 楼梯间不宜设置在房屋的尽端和转角处,不规则建筑：,立面高差在6m以上 房屋有错层，且楼板高差较大 结构的刚度、质量截然不同 二、房屋的总高度与最大高宽比要
4、求 1、总高度 见表P98 4-1 以粘土砖房为例：,5、 对8度、9度区不规则的建筑宜设防震缝,地震作用随高度而增大，高度越大，震害越重,对医院、学校等、横墙间距较大的建 筑，总高度-3m 2、最大高宽比 为了防止建筑物在水平地震作用下不发生整体弯曲破 坏，规范未规定对这类建筑进行整体弯曲验算，而是对 最大高宽比的限制做了规定。,三、抗震横墙的最大间距 见P 99表4-3,地震力的传递，楼盖横墙 7度: 现浇楼盖 18m，装配楼盖15m 楼盖要有足够的刚度，不使纵墙因弯曲而破坏。 楼盖的刚度与横墙的间距有关,6.3 多层砌体房屋抗震计算,要点：1、只考虑横墙及纵墙分别在水平地震作用下，平面内
5、的抗剪强度，不考虑竖 向地震作用。 2、只需验算不利的墙段：承载面积较大，竖向应力较小。,计算的过程： 地震作用计算地震剪力的分配砌体的抗剪强度验算,一、水平地震作用计算,1、计算简图,注意底层H的取法 一般取室外地坪下0.5m 2、楼层水平地震作用 周期：由于砌体房屋的横墙很多，刚度很大，一般T不 超过0.25s，所以取,3、突出屋顶的小建筑，地震剪力放大3倍,二、楼层水平地震剪力在各抗侧力墙体间的分配 地震剪力通过楼板传给横墙，分给各墙体的地震力 大小与楼板的刚度和墙体的刚度有关。,1、 楼层地震剪力的分配,横向的地震剪力由横向墙体承担。 纵向的地震剪力由纵向墙体承担。 横向楼层地震剪力的
6、分配：与墙体的 刚度和楼盖的 刚度有关。 a、 刚性楼盖 现浇钢筋砼楼盖或装配整体式钢筋砼楼盖认为楼盖为 刚性，各墙体的侧移均相同。,设第i层的剪力为Vi 第m道墙体的剪力,当墙高 一样时： b、柔性楼盖：木结构楼盖等，视结构为分段独立的简支梁，其各自的变形与产生其地震剪力的重力荷载代表值有关。,则,当面荷载相等时 c、 中等刚度楼盖。取平均值。（装配式 钢筋砼楼盖）, 纵向地震剪力分配。 由于纵向楼盖的刚度都很大，则均视为刚性楼盖。, 多洞口墙体中各墙段间地震剪力分配 按各墙段的刚度分配,2、实心墙体的层间抗侧力等效刚度,假定实心墙体为下端固定，上端嵌 固的构件考虑其弯曲变形和剪切变形的 总
7、变形,对矩形截面剪应变不均系数 =1.2,弯曲变形 b 和剪切变形s 的大小与高宽 比 h/b 有关。,抗震规范规定：,当 时只考虑剪切变形影响。 当 时 当 时K=0柔度很大，不考虑k值,3、开洞墙体的刚度,对于开有规则洞口的墙体，墙顶在单位力作用下墙 顶位移与应等于各墙段侧移 之和。,左右分段时，总刚度为各段刚度之和,上下分段时，总刚度为各段刚度的倒数之和的倒数。,三、砌体结构抗震强度验算,1、 砌体抗剪强度理论 有两种：主拉应力理论，即当砌体在正应力 和剪力 共同作用下使主拉应力超过砌体的抗剪强 度时，则开裂破坏。 剪切摩擦强度理论：砌体的抗剪强度由砌体本身的抗 剪强度和由正应力产生的摩
8、擦力组成。,最后抗震规范将砌体的抗剪强度均写成：,混凝土小砌块,混凝土中砌块,验算,两端均有构造柱、芯柱时 自承重墙体 其它承重墙体 2、 配筋砌体 横向配筋的砖墙砌体,抗剪强度提高5%25%，极限变形为无筋砌体的23倍。, 芯柱配筋砼小砌块墙体 例题（略）,1、 构造柱的作用 构造柱对砌体的初裂荷载无明显提高，对砌体抗 剪强度可提高1030%。 主要作用是对墙体起约束作用，使之有较高的变形能力， 是一种有效的抗倒塌措施。 2、 构造柱和芯柱的设置要求 构造柱的设置可分为四个档次。 见表P146 表6.9,6.4 多层砌体结构房屋的抗震构造措施,3、构造柱的构造要求, 最小截面 240*180
9、 7度6层 8度5层 9度 马牙槎（五皮砖）与墙连接 1m长与墙拉结 构造柱的上下拉接 上与圈梁拉接，下伸入室外地面下500mm,五、圈梁 1、作用： 提高房屋的整体性，使房屋形成整体箱形。 提高楼盖的刚度和整体型。, 提高墙体的整体性和变形能力。 减轻地基不均匀沉降对建筑的影响。,2、圈梁的设置要求 见P147表6.10,纵墙： 6、7度隔层设，8度、9度层层设 内横墙：6、7度屋盖间距 7m 楼盖 15 m 8度屋盖处所有横墙，楼盖处 7m 9度所有横墙 3、构造要求 闭合，宜与板在同标高 截面： 250，200，150,六、连接,1、墙与墙的拉接 2、楼板搁置长度 现浇楼板 预制楼板（未
10、与圈梁同标高） 外墙 内墙 （宜） 梁上,3、 楼板与圈梁、墙体的拉结,4、 屋架（屋面梁）与墙柱的锚拉 七、楼梯间 由于空旷，破坏较严重。 注意墙体的拉结，增加整体性。 不采用削弱墙体的悬挑踏步，,八、房屋的局部尺寸,见表P139，表6.4 局部墙体尺寸不能太小，当采用构造柱时可适当放宽。,6.5 底部框架-抗震墙房屋的抗震设计要点,一、震害及分析 这种结构的特点是上部刚度很大，下 部刚度较小，形成相对薄弱的底层，在地 震作用下致使底层破坏严重。（鸡腿式）,二、底部框架砖房抗震计算 主要内容有： 底层侧移刚度的控制 底层地震剪力的分配 倾覆力矩的分配 底层的刚度和强度,1、底部侧移刚度的控制
11、,这种房屋的特点使底层较柔，上层较 刚，地震时在房屋的薄弱层将发生变形集 中，使底部出现过大侧移的严重破坏，为 减轻震害，抗震规范规定：底层框架砖房 的底层，应沿纵向横向对称布置一定数量 的抗震墙，且要求第二层与底层侧移刚度 比 不能太小。,6、7度时 8度时,包括砖墙、框架、及混凝土剪力 墙的刚度。 框架的刚度： 混凝土剪力墙： 2、底层地震剪力的分配, 底层地震剪力设计值：由底部剪力法，考虑刚度不均，乘以增大系数 以修正。, 抗震墙间的地震剪力分配 关于抗震防线的问题：在抗震墙未开 裂之前，墙的刚度很大，令其承担全部地 震剪力，而不考虑框架的作用，在墙开裂 后，刚度降低，这时考虑由框架和墙
12、共同 承担地震剪力。,第i片抗震墙的地震剪力 框架柱的地震剪力,抗震墙开裂后，框架柱处于弹性状态，这时考虑砖墙抗震墙的刚度降致20%，混凝土抗震墙的刚度降致30%，则框架柱的地震剪力,3、地震倾覆力矩的分配 作用于底层顶部的地震倾覆力矩,倾覆力矩按墙（混凝土）和框架柱的 整体弯曲刚度比例进行分配。,混凝土墙的抗弯刚度 产生 = 1rad所需的力矩M,为柔度的倒数。 柔度 由两部分组成:,一为混凝土墙自身的变形 二为地基的变形 地基的抗弯刚度系数 基础底面积惯性矩,框架的弯曲刚度:,同样 由两部分组成，框架柱自身的 变形 地基的变形 由 在框架柱中产生的附加轴力按 下式计算。,三、底部框架砖房抗
13、震措施,1、总高度和层数限制 见表4-18 P 141 2、抗震横墙间距的限制 见表4-19 3、抗震等级 钢筋混凝土的框架和抗震墙按采取不 同的措施可分为抗震等级。抗震等级的主 要依据是烈度，场地类别，结构型式等。,抗震墙： 6、7度可采用砖。 M5 砂浆 混凝土墙： 竖向、横向配筋率： 墙边构件最小配筋量：,4、构造柱与组合柱 多层内框架房屋的构造柱设置比砖房 严格。 组合柱：钢筋砼与砖组合。,5、楼盖和屋盖,底层框架砖房的底层楼盖应采用现浇 或装配整体式楼盖。 内框架砖房的屋盖应采用现浇或装配 整体式屋盖。 6、圈梁 采用装配式钢筋砼板时，各层均应设 圈梁，现浇楼板，可不设圈梁，但板中钢
14、 筋需与构造柱钢筋相连。,7、局部尺寸,1）、纵向窗间墙最小宽度。 2）、内框架梁在墙上的搁置长度。,6.6 内框架房屋的抗震设计要点,一、震害及分析 组合结构形式：钢筋混凝土+砖砌体 构件的性能不同，破坏严重 1、墙体破坏 承重墙的刚度比框架的刚度大得多，由于集中的地震剪力过大，砖墙抗剪强度不足，在地震中最先破坏。 2、 框架柱和梁的破坏 柱的上下端产生裂缝，砼压碎。 梁靠近支座产生竖向和横向裂缝。,房屋的受力过程：,砖墙刚度大，地震作用大,先破坏地震 剪力转给框架框架梁柱损坏由于 结构的周期变长，地震力减小，所以抗倒 塌能力比砖房好。,二、多层内框架砖房的抗震计算,1、 地震剪力 沿高度的
15、分配，考虑顶部附加剪力 取 则 2、楼层地震剪力的分配 抗震墙地震剪力。同底部框架砖房，抗 震墙承担全部剪力，并按刚度分配到各墙片。, 内框架砖房柱的地震剪力,由于砖柱和混凝土柱的材料不同，造 成在受力过程中的变形、刚度变化复杂， 规范考虑各种影响因素用电算计算了360例，分析归纳后得到经验公式 柱类型系数 混凝土内柱 0.012 外墙组合砖柱 0.075 无筋砖柱 0.005,抗震横墙间的开间数,内框架的跨数 抗震横墙间距与房屋总宽度的比 值，小于0.75取0.75 计算系数 按P140表4-17， 与总层数有关,三、多层内框架砖房抗震措施,1、总高度和层数限制 见表4-18 P 141 2
16、、抗震横墙间距的限制 见表4-19 3、抗震等级 钢筋混凝土的框架和抗震墙按采取不 同的措施可分为抗震等级。抗震等级的主 要依据是烈度，场地类别，结构型式等。,抗震墙： 6、7度可采用砖。 M5 砂浆 混凝土墙： 竖向、横向配筋率： 墙边构件最小配筋量：,4、构造柱与组合柱 多层内框架房屋的构造柱设置比砖房 严格。 组合柱：钢筋砼与砖组合。,5、楼盖和屋盖,底层框架砖房的底层楼盖应采用现浇 或装配整体式楼盖。 内框架砖房的屋盖应采用现浇或装配 整体式屋盖。 6、圈梁 采用装配式钢筋砼板时，各层均应设 圈梁，现浇楼板，可不设圈梁，但板中钢 筋需与构造柱钢筋相连。,7、局部尺寸,1）、纵向窗间墙最小宽度。 2）、内框架梁在墙上的搁置长度。,