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1、1,5-1 概述 5-2 震害及其分析 5-3 抗震设计一般规定 5-4 多层砌体房屋抗震设计 5-5 抗震构造措施,第五章 多层砌体房屋,2,5-1 概述,抗震性能差的原因： 刚度大、自重大，地震作用也大； 砌体材料质脆，抗剪、抗拉、抗弯强度低，地震作用下极易出现裂缝； 受施工质量的影响较大；如砂浆不饱满，易出现裂缝，减弱抗震性能。,砌体房屋是指烧结普通粘土砖、烧结多孔粘土砖、蒸压砖、混凝土砖或混凝土小型空心砌块等块材，通过砂浆砌筑而成的房屋。,3,5-2 震害及其分析,4,预制板和简支梁端部连接破坏,5,6,江油花园路初级中学教学楼 纵向承重墙和砖柱严重破坏,雁门中心小学教学楼 预制板拉结
2、不足导致破坏,7,若能针对砌体结构的弱点进行合理设计，采用适当的构造措施，确保施工质量，砌体结构的抗震性能是能够得到改善的。,从震害调查可见：经抗震设防可减轻砌体结构的震害，减少严重破坏和倒塌率。,8,从地震动的角度考察，地震波包括有水平、垂直、扭转等方向的分量。,与水平地震作用方向大体一致的墙体，会因墙体的主拉应力强度达到限值而产生斜裂缝。因地震力的反复作用，形成交叉裂缝。,震害的发生是由外部条件（地震动）和内在因素（结构特征）两方面原因促成的。,汶川地震中典型的墙体X型裂缝,9,与水平地震作用方向基本垂直的墙体，尤其是房屋的纵墙，则会因出平面的弯曲破坏造成大面积的墙体甩落。,10,受竖向地
3、震力的作用，墙体会因受拉出现水平裂缝。,九二一大地震位于震中央的台中县雾峰乡光复国中教舍墙壁上出现水平裂缝,11,墙体转角的破坏,在扭转地震力的作用下，房屋的端部、尤其是墙角处易于产生严重的震害。,12,从结构特征方面考察可以发现：在受力复杂、约束减弱、附属结构等部位，往往是震害易于发生的地方。,例如：纵横墙连接处，砌体结构的楼梯间，预制钢筋混凝土楼屋盖， 女儿墙、突出顶面的屋顶间地震容易发生破坏。,竖向裂缝、拉脱、纵墙整片倒塌,高度方向缺乏支撑，顶层高度增加,楼板缺乏拉接,鞭梢效应,13,刚性楼盖房屋，上层破坏轻、下层破坏重； 柔性楼盖房屋，上层破坏重、下层破坏轻； 横墙承重房屋的震害轻于纵
4、墙承重房屋； 坚实地基上的房屋震害轻于软弱地基和非均匀地基上的震害； 预制楼板结构比现浇楼板结构破坏重； 外廊式房屋往往地震破坏较重； 房屋两端、转角、楼梯间、附属结构震害较重；,砌体结构房屋的震害，在宏观上存在以下规律：,14,5-3 抗震设计一般规定,结构的选型与布置，属于概念设计的范畴。对多层砌体结构房屋，宜遵守以下几方面的原则：,结构布置,房屋的总高度与层数,房屋的高宽比,抗震横墙的间距,房屋的局部尺寸,15,1.一般情况下，层数和总高度不应超过下表：,一、多层砌体房屋的层数和高度,16,2. 横墙较少的多层砌体房屋，总高度应比前表的规定降低3m，层数相应减少一层；各层横墙很少的多层砌
5、体房屋，还应再减少一层。 横墙较少：同一层内开间大于4.2m的房间占该层总面积的40%以上； 横墙很少：同一层内开间不大于4.2m的房间占该层总面积不到20%,且开间大于4.8m的房间占该层总面积的50%以上；,17,5. 多层砌体承重房屋的层高，不应超过3.6m。当使用功能确有需要时，采用约束砌体等加强措施的普通砖房屋，层高不应超过3.9m。,3. 6、7度时，横墙较少的丙类多层砌体房屋，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上表的规定采用。,4. 采用蒸压灰砂砖和蒸压粉煤灰砖的砌体的房屋，当砌体的抗剪强度仅达到普通黏土砖砌体的70%时，房屋的层数应比普通砖房减少
6、一层，总高度应减少3m；,18,抗震规范对多层砌体房屋不要求作整体弯曲的承载力验算。为了使多层砌体房屋有足够的稳定性和整体抗弯能力，房屋的高宽比应满足下表：,房屋高宽比：房屋总高度与总宽度的最大比值。,房屋高宽比的限值表,二、房屋最大高宽比的限制,19,横向地震作用主要由横墙承受。横墙间距较大时，楼盖水平刚度变小，不能将横向水平地震作用有效传递到横墙，致使纵墙发生较大出平面弯曲变形，造成纵墙倒塌。,三、抗震横墙间距的限制,20,为了避免出现薄弱部位、防止因局部的破坏发展成为整栋房屋的破坏，多层砌体房屋的墙体局部尺寸应符合下表的要求。,四、房屋局部尺寸的限制,21,五、多层砌体房屋的建筑布置和结
7、构体系,1.对于多层砌体结构房屋，应优先采用横墙承重的结构布置方案，其次考虑采用纵、横墙共同承重的结构布置方案，避免采用纵墙承重方案，不应采用砌体墙和混凝土墙混合承重的结构体系。,22,23,3. 房屋有下列情况之一时，应设置防震缝。,1) 房屋立面高度差在6m以上； 2) 房屋有错层，且楼板高差较大； 3) 部分结构刚度、质量截然不同。,防震缝两侧均应布设墙体，缝宽可取70100mm。,4. 楼梯间不宜设在房屋的尽端或转角处。,5. 不应在转角处设置转角窗。,6. 横墙较少、跨度较大的房屋，宜采用现浇钢筋混凝土楼、屋盖。,24,5-4 多层砌体房屋抗震设计,多层砌体结构所受地震作用主要包括：
8、 水平作用、垂直作用和扭转作用,对多层砌体结构的抗震计算，一般只要求进行水平地震作用条件下的计算。计算的归结点是对薄弱区段的墙体进行抗剪强度的复核。,多层砌体结构的抗震验算，一般包括三个基本步骤： 确立计算简图； 分配地震剪力； 对不利墙段进行抗震验算。,25,一、计算简图,满足上节结构布置要求的多层砌体结构房屋，其在地震作用下的变形形式以层间剪切变形为主。,26,在确立计算简图时，应注意以下四点：,1. 应以防震缝所划分的结构单元作为计算单元。,2. 在计算单元中，各楼层的重量集中到楼、屋盖标高处。,3. 各楼层重力荷载应包括：楼、屋盖自重，活荷载组合值及上、下各半层的墙体、构造柱重量之和。
9、,4. 计算简图中底部固定端的确定：基础埋置较浅，取为基础顶面；较深，室外地坪下0.5m处；整体刚度很大的全地下室，顶板顶部；整体刚度较小或半地下室，地下室室内地坪处。,27,二、楼层地震剪力的计算与分配,1. 楼层地震剪力,多层砌体结构房屋的质量与刚度沿高度分布一般比较均匀，且以剪切变形为主，故可以按本书第三章所述底部剪力法计算地震作用。可取结构底部地震作用为：,(5-1),其次，考虑到多层砌体结构在线弹性变形阶段的地震作用基本上按倒三角形分布，顶部附加地震影响系数n=0。,28,任一质点i的水平地震作用标准值Fi为：,作用于第i层的楼层地震剪力标准值Vi为i层以上的地震作用标准值之和，即：
10、,(5-3),(i=1,2,n) (5-2),29,2.楼层地震剪力在各墙体间的分配,楼层地震剪力Vi由各层与Vi方向一致的各抗震墙体共同承担。 即：,横向地震作用全部由横墙承担。,纵向地震作用全部由纵墙承担。,Vi 在各墙体间的分配主要取决于楼盖的水平刚度和各墙体的抗侧移刚度。,30,（1）横向楼层地震剪力的分配,横向楼层地震剪力分配时要考虑楼盖的刚度：刚性楼盖，柔性楼盖和中等刚度楼盖。,1）刚性楼盖（现浇楼盖）,把楼盖在其平面内视为绝对刚性的连续梁，而将各横墙看作是该梁的弹性支座，各支座反力即为各抗震墙所承受的地震剪力。当结构和荷载都对称时，各横墙的水平位移相等（图4-8）。,31,图 横
11、墙的水平位移,32,刚性楼盖房屋的楼层地震剪力可按照各抗震横墙的侧移刚度比例分配于各墙体。,33,2)柔性楼盖（木屋盖） 将楼盖视为支承在横墙上的简支梁。横墙所分配的地震剪力，按该横墙从属面积上重力荷载代表值的比例分配。,34,3）中等刚度楼盖（预制楼盖） 按刚性楼盖和柔性楼盖分配结果的平均值采用,35,(2)纵向地震剪力的分配 纵向楼层地震剪力可按各纵墙侧移刚度比例进行分配。,36,（3）在同一道墙上各墙肢间地震剪力的分配 在同一道墙上，门窗洞口之间各墙肢所承担的地震剪力可按各墙肢的侧移刚度比例再进行分配。,37,5-5 抗震构造措施,结构抗震构造措施的主要目的在于加强结构的整体性、保证抗震
12、设计目标的实现、弥补抗震计算的不足。,结构抗震构造措施主要表现在以下四个方面：,3.加强结构的连接,1.设置钢筋混凝土构造柱,2.合理布置圈梁,4.重视楼梯的设计,38,钢筋混凝土构造柱的主要功能，约束墙体，使之有较高的变形能力。,一、多层砖砌体房屋抗震构造措施,震害分析和试验表明，多层砖砌体房屋中在适当部位设置钢筋混凝土构造柱（以下简称构造柱）并与圈梁连接使之共同作用，可以增加房屋的延性，提高房屋的抗侧力能力。减轻房屋在大震下的破坏程度或防止发生突然倒塌，因此，设置钢筋混凝土构造柱是提高房屋抗震能力的有效措施之一。,（一）设置现浇钢筋混凝土构造柱,39,40,1、各类多层砖砌体房屋，应该下列
13、要求设置构造柱：,（1）构造柱设置部位，一般情况下应符合表5-12的要求；,41,（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5-12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）横墙较少的房屋，应根据房屋增加一层后的层数，按表5-12的要求设置构造柱；当横墙较少的房屋为外廊式或单面走廊式时，应按第（2）款要求设置构造柱，但6度不超过四层、7度不超过三层和8度不超过二层时，应按增加二层后的层数对待。,42,（4）各层横墙很少的房屋，应按增加二层的层数设置构造柱。,（5）采用蒸压灰砂砖和蒸压粉煤灰砖的砌体房屋，当砌体抗剪强度仅达到普通黏土砖的70%时，应按增
14、加一层的层数按（1）-（4）款的要求设置构造柱；但6度不超过四层、7度不超过三层和8度不超过二层时，应按增加二层后的层数对待。,43,2、多层砖砌体房屋构造柱的构造应符合下列要求：,（1）构造柱最小截面可采用240180mm，纵向钢筋宜采用412，箍筋间距不宜大于250mm，且在柱上下端适当加密；6、7度时超过六层、8度时超过五层和9度时，构造柱纵向钢筋宜采用414，箍筋间距不应大于200mm；房屋四角的构造柱可适当加大截面及配筋。,（2）构造柱与墙体连接处应砌成马牙槎，并应沿墙高每隔500mm设26拉结钢筋和4分布短筋平面内点焊组成的拉结网片或4点焊钢筋网片，每边深入墙内不宜小于1m。6、7
15、度时底部1/3楼层，8度时底部1/2楼层，9度时全部楼层，上述拉结钢筋网片应沿墙体水平通长放置。,44,（3）构造柱与圈梁连接处，构造柱的纵筋应在圈梁纵筋内侧穿过，保证构造柱纵筋上下贯通。,（4）构造柱可不单独设置基础，但应深入室外地面下500mm，或与埋深小于500mm的基础圈梁相连。,45,（5）房屋高度和层数接近表5-1的限值时，纵、横墙内构造柱间距尚应符合下列要求：,1）横墙内的构造柱间距不宜大于层高的二倍，下部1/3楼层的构造柱间距适当减小； 2）当外纵墙的开间大于3.9m时，应另设加强措施。内纵墙的构造柱间距不宜大于4.2m。,46,1、钢筋混凝土圈梁的主要功能,增加纵横墙体的连接
16、，加强整个房屋的整体性；圈梁可箍住楼盖，增强其整体刚度；减小墙体的自由长度，增强墙体的稳定性；可提高房屋的抗剪强度，约束墙体裂缝的开展；抵抗地基不均匀沉降，减小构造柱计算长度。,（二）设置现浇钢筋混凝土圈梁,47,（1）装配式钢筋混凝土楼盖、屋盖或木楼盖、屋盖的砖房，横墙承重时应按下表的要求设置圈梁；纵墙承重时，且抗震墙上的圈梁间距应比表内要求适当加密。,2、多层砖砌体房屋的现浇钢筋混凝土圈梁设置应符合下列要求：,48,（2）现浇或装配整体式钢筋混凝土楼盖、屋盖与墙体有可靠连接的房屋，应允许不另设圈梁，但楼板沿抗震墙体周边均应加强配筋并应于相应的构造柱钢筋可靠连接。,（1）圈梁应闭合，遇有洞口
17、应上下搭接，圈梁宜与预制板设在同一标高处或紧靠板底。（图5-20）,3、多层砖砌体房屋的现浇钢筋混凝土圈梁的构造应符合下列要求：,（2）圈梁在表5-13（上页表）要求的间距内无横墙时，应利用梁或板缝中配筋替代圈梁。（图5-21）,49,50,51,（3）圈梁的截面高度一般不应小于120mm，配筋应符合下表要求，但在软弱粘性土、液化土、新近填土或严重不均匀土层上的砌体房屋的基础圈梁，截面高度不应小于180mm，配筋不应少于412。,3、多层砖砌体房屋的现浇钢筋混凝土圈梁的构造应符合下列要求：,52,(三)楼盖、屋盖构件应具有足够的搭接长度和可靠的连接,1. 现浇钢筋混凝土楼板或屋面板伸进纵、横墙
18、内的长度，均不宜小于120mm。,2. 装配式钢筋混凝土楼板或屋面板，当圈梁未设在板的同一标高时，板端伸进外墙的长度不应小于120mm，伸进内墙的长度不应小于100mm，在梁上不应小于80mm。,53,3. 当板的跨度大于4.8m并与外墙平行时，靠外墙的预制板侧边与墙或圈梁拉接。,54,4. 房屋端部大房间的楼盖，6度时房屋的屋盖和79度时房屋的楼盖、屋盖，当圈梁设在板底时，钢筋混凝土预制板应相互拉结，并应与梁、墙或圈梁拉结。,5. 楼、屋盖的钢筋混凝土梁或屋架，应与墙、柱（包括构造柱）或圈梁可靠连接；不得采用独立砖柱。跨度不小于6m大梁的支承构件应采用组合砌体等加强措施，并满足承载力要求。,
19、6. 6、7度时长度大于7.2m的大房间，以及8、9度时外墙转角及内外墙交界处，沿墙高每隔500mm配置26的通常钢筋和4分布短筋平面内点焊组成的拉结网片或4点焊钢筋网片。,55,（四）楼梯间应符合的要求,1）顶层楼梯间墙体应沿墙高每隔500mm设26通长钢筋和4分布短筋平面内点焊组成的钢筋网片或4点焊网片；79度时其它各层楼梯间墙体应在休息平台或楼层半高处设置60mm、纵向钢筋不少于210的钢筋混凝土带或配筋砖带，配筋砖带不少于3皮，每皮的配筋不宜少于26，砂浆的强度等级不应低于M7.5且不低于同层墙体的砂浆的强度等级 。,56,3）装配式楼梯段应与平台板的梁可靠连接，8度和9度时不应采用装
20、配式楼梯段；不应采用墙中悬挑式踏步或踏步竖肋插入墙体的楼梯，不应采用无筋砖砌栏板。,4）突出屋顶的楼、电梯间，构造柱应伸到顶部，并与顶部圈梁连接。所有墙体沿墙高每隔500mm设26通长钢筋和4分布短筋平面内点焊组成的拉结网片或4点焊网片。,2）楼梯间及门厅内墙阳角处的大梁支承长度不应小于500mm，并应与圈梁连接。,57,（一）设置钢筋混凝土芯柱,二、多层砌块房屋抗震构造措施,为了增加混凝土小砌块房屋的整体性和延性，提高其抗震能力，可结合空心砌块的特点，在墙体的适当部位将砌块竖孔浇筑成钢筋混凝土柱，这样形成的柱就成为芯柱。,58,钢筋混凝土芯柱,59,1、芯柱设置部位及数量,混凝土小砌块房屋应
21、按表5-16要求设置钢筋混凝土芯柱。对外廊式和单面走廊式房屋、各层横墙较少的房屋，尚应根分别按多层砖砌体房屋抗震构造措施（一）款中2、3、4条关于增加层数的对应要求，按表5-16要求设置芯柱。,60,61,2.芯柱截面尺寸、混凝土强度等级和配筋,(1）混凝土小砌块房屋芯柱截面尺寸不宜小于120mm120mm。 （2）芯柱混凝土强度等级，不应低于C20。 （3）芯柱竖向钢筋应贯通墙身且与圈梁连接，插筋不应小于112，6、7度时超过五层、8度时超过四层和9度时，插筋不应小于114。 （4）芯柱应伸入室外地面下500mm，或与埋深小于500mm的基础圈梁相连。 （5）为提高墙体抗震受剪承载力而设置的
22、芯柱，宜在墙体内均匀布置，最大净距不宜大于2m。,62,3、砌块房屋中替代芯柱的钢筋混凝土构造柱,（1）截面与配筋,构造柱最小截面可采用190190mm，纵向钢筋宜采用412，箍筋间距不宜大于250mm，且在柱上下端宜适当加密；7度时超过五层、8度时超过四层和九度时，构造柱纵向钢筋宜采用414，箍筋间距不应大于200mm；外墙转角的构造柱可适当加大截面及配筋。,63,（2）构造柱与墙体的连接,构造柱与墙体连接处应砌成马牙槎，与构造柱相邻的砌块孔洞，6度时宜填实，7度时应填实，8度时应填实并插筋；沿墙高每隔600mm应设拉结钢筋网片，每边深入墙内不宜小于1m。,（3）构造柱与圈梁的连接,构造柱与
23、圈梁连接处，构造柱的纵筋应穿过圈梁，保证构造柱纵筋上下贯通。,（4）构造柱的基础,构造柱可不单独设置基础，但应深入室外地面下500mm，或与埋深小于500mm的基础圈梁相连。,64,1. 多层小砌块房屋现浇钢筋混凝土圈梁的设置位置应按多层砖砌体房屋圈梁的要求确定。,（二）设置钢筋混凝土圈梁,2. 圈梁宽度不应小于190mm，混凝土强度等级不应低于C20。,3. 配筋不应小于412，箍筋间距不应大于200mm。,65,（三）设置钢筋混凝土带,多层小砌块房屋的层数，6度时超过五层、7度时超过四层、8度时超过三层和9度时，在底层和顶层的窗台标高处，沿纵横墙应设置通长的水平现浇钢筋混凝土带；其截面高度不小于60mm，纵筋不小于210，并应有分布拉结钢筋；其混凝土强度等级不应低于C20。,66,（四）砌块墙体的拉结,砌块房屋墙体交接处或芯柱与墙体连接处应设置拉结钢筋网片，网片可采用4钢筋点焊而成，沿墙高每隔600mm设置，每边深入墙内不宜小于1m。,（五）其它构造措施,与多层砖房相应要求相同。,