1、第8章 砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計(jì),第一節(jié) 砌體結(jié)構(gòu)房屋常見(jiàn)震害 第二節(jié) 砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震措施 第三節(jié) 多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震計(jì)算,砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震能力較差 材料抗剪承載力較低，延性差 結(jié)構(gòu)整體連接性能較差 砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震要點(diǎn) 方案選型 構(gòu)造措施 施工質(zhì)量,第一節(jié) 砌體結(jié)構(gòu)房屋常見(jiàn)震害,水平地震作用下的砌體結(jié)構(gòu)房屋震害： 1墻體交叉裂縫 產(chǎn)生原因：主拉應(yīng)力過(guò)大 裂縫形狀：傾斜階梯狀且交叉 出現(xiàn)部位：內(nèi)外縱橫墻、窗間墻 分布規(guī)律：底層墻體比頂層嚴(yán)重,2轉(zhuǎn)角墻及內(nèi)外墻連接處的破損,豎向裂縫,2轉(zhuǎn)角墻及內(nèi)外墻連接處的破損,轉(zhuǎn)角裂縫,2轉(zhuǎn)角墻及內(nèi)外墻連接處的破損,外縱墻倒塌,2轉(zhuǎn)角墻及內(nèi)外墻連接處的破

2、損,產(chǎn)生原因：轉(zhuǎn)角處分擔(dān)地震作用較多 裂縫形狀：豎向裂縫、三角形或菱形 出現(xiàn)部位：內(nèi)外墻連接處、房屋轉(zhuǎn)角 分布規(guī)律：縱墻承重房屋比橫墻承重房屋嚴(yán)重；墻體布置不對(duì)稱時(shí)比規(guī)則嚴(yán)重；不設(shè)置圈梁時(shí)比設(shè)置時(shí)嚴(yán)重；大洞口、空曠房間或樓梯間嚴(yán)重；內(nèi)外墻拉結(jié)差時(shí)嚴(yán)重。,3空曠空間墻體的開(kāi)裂,產(chǎn)生原因：抗震墻體相距較遠(yuǎn)，墻體受彎剪或水平彎曲作用 裂縫形狀：通長(zhǎng)水平裂縫 出現(xiàn)部位：大房間房屋頂層，大開(kāi)間房屋外墻 分布規(guī)律：空曠房間的外縱墻或山墻開(kāi)裂嚴(yán)重；錯(cuò)層、房屋平面凹凸變化處、墻體在門窗洞口過(guò)分被削弱處開(kāi)裂嚴(yán)重。,通長(zhǎng)水平裂縫,4碰撞損壞,產(chǎn)生原因：墻體振動(dòng)，互相碰撞擠壓 出現(xiàn)部位：伸縮縫和沉降縫兩側(cè),5突出屋

3、面樓梯間、電梯間、附墻煙囪、女兒墻等附屬結(jié)構(gòu)的破損,5突出屋面樓梯間、電梯間、附墻煙囪、女兒墻等附屬結(jié)構(gòu)的破損,產(chǎn)生原因：“鞭鞘效應(yīng)” 出現(xiàn)部位：房屋突出部位 分布規(guī)律：突出部分的面積相對(duì)于下層面積愈小，破損愈嚴(yán)重。,6 砌體結(jié)構(gòu)房屋樓蓋的破損,產(chǎn)生原因：板、梁墻上支承長(zhǎng)度不夠或無(wú)可靠拉結(jié) 出現(xiàn)部位：預(yù)制板和承重墻連接處 分布規(guī)律：無(wú)圈梁房屋較有圈梁房屋嚴(yán)重；現(xiàn)澆樓蓋的抗震性能優(yōu)于預(yù)制樓蓋,7 門窗過(guò)梁的損壞,產(chǎn)生原因：磚拱對(duì)變形極為敏感 裂縫形狀：支座倒八字裂縫和跨中豎縫 出現(xiàn)部位：磚砌平拱、弧拱過(guò)梁 分布規(guī)律：房屋盡端處損壞比中部過(guò)梁嚴(yán)重，上層比下層損壞嚴(yán)重,8設(shè)有鋼筋混凝土構(gòu)造柱時(shí)墻體的

4、損壞,產(chǎn)生原因：水平往復(fù)地震作用 裂縫形狀：交叉裂縫 出現(xiàn)部位：墻體和構(gòu)造柱柱端 分布規(guī)律：墻體裂縫的寬度不會(huì)很大，構(gòu)造柱柱端混凝土崩裂、鋼筋屈曲，集中配筋約束墻體抗倒塌能力較強(qiáng)、具有很大的抗變形能力,8設(shè)有鋼筋混凝土構(gòu)造柱時(shí)墻體的損壞,9非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的震害,多層磚房震害規(guī)律： 層數(shù)越多，破壞越重； 橫墻越少，破壞越重； 層高越高，破壞越重； 砂漿強(qiáng)度等級(jí)低，破壞重； 房屋兩端及轉(zhuǎn)角處震害重； 下層比上層的破壞重； 預(yù)制樓板比整體現(xiàn)澆樓板的破壞重； 墻肢平面布置不均勻時(shí)破壞重。,10、512地震磚混結(jié)構(gòu)的破壞,比較典型的破壞形式有：結(jié)構(gòu)抗震體系單薄，未設(shè)置構(gòu)造柱，也有未設(shè)置圈梁，預(yù)制樓板未拉結(jié)。

5、 當(dāng)合理設(shè)置構(gòu)造柱和圈梁，磚混結(jié)構(gòu)也能有效抵御地震破壞，在震害調(diào)查中也發(fā)現(xiàn)基本沒(méi)有受到破壞的磚混結(jié)構(gòu)。因此，對(duì)于砌體結(jié)構(gòu)，如何保證結(jié)構(gòu)的整體性和側(cè)向承載力是抗震設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。,10、512地震磚混結(jié)構(gòu)的破壞,南壩鎮(zhèn)小學(xué)教學(xué)樓垮塌,10、512地震磚混結(jié)構(gòu)的破壞,漢旺鎮(zhèn)鐵路貨運(yùn)站宿舍樓倒塌,10、512地震磚混結(jié)構(gòu)的破壞,鎣華中學(xué)教學(xué)樓右段倒塌（左段為框架結(jié)構(gòu)）,10、512地震磚混結(jié)構(gòu)的破壞,江油花園路初級(jí)中學(xué)教學(xué)樓縱向承重墻和磚柱嚴(yán)重破壞,10、512地震磚混結(jié)構(gòu)的破壞,雁門中心小學(xué)教學(xué)樓預(yù)制板拉結(jié)不足導(dǎo)致破壞,10、512地震磚混結(jié)構(gòu)的破壞,安縣合理設(shè)置構(gòu)造柱和圈梁的砌體結(jié)構(gòu),11、512地

6、震震害情況統(tǒng)計(jì)512地震按結(jié)構(gòu)形式震害情況統(tǒng)計(jì),512地震按結(jié)構(gòu)形式震害情況統(tǒng)計(jì),破壞程度嚴(yán)重而應(yīng)立即拆除和停止使用所占的比例來(lái)看，不同結(jié)構(gòu)形式的抗震性能按以下順序依次增強(qiáng)：砌體結(jié)構(gòu)砌體框架混合結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)框架剪力墻（核心筒）結(jié)構(gòu)/鋼結(jié)構(gòu)。除了各類結(jié)構(gòu)本身抗震性能的差別以外，結(jié)構(gòu)體系和施工質(zhì)量的離散程度也對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震性能有一定的影響。比如各種砌體結(jié)構(gòu)，建造隨意，有時(shí)沒(méi)有進(jìn)行設(shè)計(jì)，很多情況是結(jié)構(gòu)體系不清楚，因此結(jié)構(gòu)的抗震性能難以把握，破壞情況也多種多樣，可能是砌體墻剪切破壞或砂漿強(qiáng)度不足錯(cuò)動(dòng)剪切破壞，也可能是樓板拉結(jié)破壞和砌體墻的傾覆破壞,512地震按結(jié)構(gòu)形式震害情況統(tǒng)計(jì),512地震按建造年代震

7、害情況統(tǒng)計(jì),512地震按建造年代震害情況統(tǒng)計(jì),512地震按建造年代震害情況統(tǒng)計(jì),512地震按地震區(qū)烈度震害情況統(tǒng)計(jì),512地震按使用用途震害情況統(tǒng)計(jì),第二節(jié) 砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震措施,砌體房屋抗震性能與建筑平面布置、結(jié)構(gòu)選型、抗震計(jì)算、構(gòu)造措施和施工質(zhì)量相關(guān) 砌體房屋抗震設(shè)計(jì)原則：“小震不壞、中震可修、大震不倒” 抗震概念設(shè)計(jì)主要內(nèi)容： 建筑總體布置 結(jié)構(gòu)選型 抗震構(gòu)造措施,一、建筑平立面布置,1平立面布置要求 房屋的平面布置宜規(guī)則、對(duì)稱： 剛度中心和質(zhì)量中心應(yīng)盡量接近 平面布置應(yīng)避免墻體局部突出和凹進(jìn) 應(yīng)盡量避免將大房間布置在單元的兩端 房屋的立面布置宜規(guī)則： 房屋的質(zhì)量分布和剛度沿高度方向變

8、化宜均勻 應(yīng)避免局部的突出 樓層不宜有錯(cuò)層,2樓梯間的布置,樓梯間不宜布置在房屋端部的第一開(kāi)間及轉(zhuǎn)角處 樓梯間不宜突出或開(kāi)設(shè)過(guò)大的窗洞，以免將樓層圈梁切斷,應(yīng)特別注意樓梯間頂層墻體的穩(wěn)定性,二、方案選型,1砌體結(jié)構(gòu)房屋高度、層高、高寬比限制 表:砌體結(jié)構(gòu)房屋總高度(m)、層數(shù)和高寬比限值,注：,1房屋總高度指室外地面到檐口的高度，半地下室可從地下室室內(nèi)地面算起，全地下室可從室外地面算起； 2單面走廊房屋的總寬度不包括走廊寬度。 3對(duì)醫(yī)院、教學(xué)樓等橫墻較少的房屋的總高度，應(yīng)比表的規(guī)定相應(yīng)降低3m，層數(shù)相應(yīng)減少一層。同時(shí)，磚和砌塊砌體房屋的層高不宜超過(guò)4m。 4。磚和砌塊砌體承重房屋的層高，不應(yīng)超

9、過(guò)3.6m。 由于配筋砌體的抗震性能較好，應(yīng)優(yōu)先選用配筋砌體。,2多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的方案選型,（1）承重方案的選擇 多層磚房應(yīng)優(yōu)先采用橫墻或縱橫墻承重方案。 縱橫墻的布置應(yīng)均勻?qū)ΨQ，沿平面宜對(duì)齊，沿豎向應(yīng)上下連續(xù)，同一軸線上的窗間墻宜均勻。 在房屋的一個(gè)獨(dú)立單元內(nèi)，宜采用相同的結(jié)構(gòu)材料。,2多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的方案選型,（2）防震縫的設(shè)置 要求設(shè)置防震縫的房屋 (a)房屋的立面高差在6m以上；(b)房屋有錯(cuò)層，且樓板高差較大；(c)各部分結(jié)構(gòu)剛度、質(zhì)量截然不同。 防震縫的設(shè)置 防震縫應(yīng)沿房屋全高設(shè)置，基礎(chǔ)可不設(shè)防震縫，兩側(cè)應(yīng)布置抗震墻。 防震縫按房屋高度和設(shè)防烈度不同，縫寬一般取50mm100m

10、m。,2多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的方案選型,（3）抗震橫墻最大間距限制 表:抗震墻最大間距(m),2多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的方案選型,（4）墻體局部尺寸限制 表:房屋的局部尺寸限值(m),2多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的方案選型,（5）地下室與基礎(chǔ) 地下室對(duì)上部結(jié)構(gòu)的抗震性能影響較大，砌體房屋宜優(yōu)先選擇剛度較大的基礎(chǔ)類型。 軟弱地基（包括軟弱粘性土，可液化和嚴(yán)重不均勻地基）上的房屋宜沿外墻及所有承重內(nèi)墻增設(shè)基礎(chǔ)圈梁一道。,三、抗震構(gòu)造措施,1鋼筋混凝土構(gòu)造柱 鋼筋混凝土構(gòu)造柱的作用： 可提高墻體抗剪承載力1020%，墻體的剛度增大不多； 加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性 約束墻體的變形，防止墻體倒塌，提高無(wú)筋砌體延性34倍；,1鋼筋混

11、凝土構(gòu)造柱,建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范構(gòu)造柱設(shè)置部位的規(guī)定 表:磚房構(gòu)造柱設(shè)置要求,注：外廊式和單面走廊式的多層磚房以及教學(xué)樓、醫(yī)院等橫墻較少的房屋，均應(yīng)按增加一層后的層數(shù)查本表；單面走廊兩側(cè)縱墻均應(yīng)按外墻處理。 構(gòu)造柱設(shè)置規(guī)定 構(gòu)造柱最小截面尺寸240mm180mm； 混凝土強(qiáng)度等級(jí)不低于C20； 縱筋采用412(角柱用414)，箍筋6250，柱上、下端適當(dāng)加密（有的圖集是各500mm箍筋加密至100mm） 。 構(gòu)造柱應(yīng)先砌墻后澆筑混凝土，應(yīng)砌成馬牙槎； 構(gòu)造柱沿墻高每隔500mm設(shè)26拉結(jié)鋼筋，每邊伸入墻內(nèi)不宜小于1000mm。 (如下圖),構(gòu)造柱的構(gòu)造 (a) 構(gòu)造柱配筋 (b) 構(gòu)造柱基礎(chǔ) (c

12、) 構(gòu)造柱拉結(jié),2鋼筋混凝土圈梁,圈梁抗震作用： 增強(qiáng)縱橫墻的連接，加強(qiáng)房屋的整體性和空間剛度 限制墻體平面外的變形； 圈梁與構(gòu)造柱整體現(xiàn)澆形成約束框架，共同發(fā)揮對(duì)墻體的約束作用。,表：磚房現(xiàn)澆鋼筋混凝土圈梁設(shè)置要求,2鋼筋混凝土圈梁,圈梁設(shè)置規(guī)定 圈梁高度不應(yīng)小于120mm； 圈梁在平面上應(yīng)封閉，當(dāng)遇有洞口被切斷時(shí)應(yīng)上下搭接； 圈梁應(yīng)先砌墻后與構(gòu)造柱一起現(xiàn)澆成整體；,2鋼筋混凝土圈梁,3墻體間的拉結(jié),大房間的外墻轉(zhuǎn)角及內(nèi)外墻交接處，均應(yīng)沿墻高每隔500mm配置26拉結(jié)鋼筋，并伸入墻內(nèi)不宜小于1m。,后砌的自承重隔墻應(yīng)沿墻高每隔500mm配置26拉結(jié)鋼筋與承重墻或柱連接，每邊伸入墻內(nèi)不小于50

13、0mm。 當(dāng)設(shè)防烈度為8、9度時(shí)，長(zhǎng)度大于5.1m的后砌非承重砌體隔墻的墻頂尚應(yīng)與樓板或梁拉結(jié)。,梁板與墻柱間的拉結(jié),4樓(屋)蓋梁板與墻柱間的連接,裝配式鋼筋混凝土樓板或屋面板，當(dāng)圈梁未設(shè)在板同一標(biāo)高時(shí)，板端伸進(jìn)外墻的長(zhǎng)度不應(yīng)小于120mm，伸進(jìn)內(nèi)墻的長(zhǎng)度不宜小于100mm，且不應(yīng)小于80mm，在梁上不應(yīng)小于80mm；,4樓(屋)蓋梁板與墻柱間的連接,現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板或屋面板伸進(jìn)縱橫墻內(nèi)的長(zhǎng)度，均不宜小于120mm； 當(dāng)板的跨度大于4.8m并與外墻平行時(shí)，靠外墻的預(yù)制板側(cè)邊應(yīng)與墻或圈梁拉結(jié)。樓(屋)蓋的鋼筋混凝土梁或屋架，應(yīng)與墻、柱（包括構(gòu)造柱）或圈梁有可靠的連接。梁與磚柱的連接不應(yīng)削弱磚

14、柱截面，獨(dú)立磚柱頂部應(yīng)在兩個(gè)方向均有可靠連接。,第三節(jié) 多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震計(jì)算,二階段設(shè)計(jì) 按地區(qū)設(shè)防烈度進(jìn)行構(gòu)件截面抗震承載力計(jì)算 彈性分析 按高于本地區(qū)設(shè)防烈度的預(yù)估罕遇地震作用驗(yàn)算構(gòu)件彈塑性變形 概念設(shè)計(jì)構(gòu)造措施,一、水平地震作用的計(jì)算,1基本假定 一般情況僅計(jì)算水平地震作用下結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)力 水平地震作用應(yīng)分別沿房屋的兩個(gè)主軸方向進(jìn)行，每個(gè)方向的水平地震作用全部由平行于地震作用方向的墻體承受 2水平地震作用下砌體房屋抗震計(jì)算簡(jiǎn)圖 多層砌體房屋，可視為嵌固于基礎(chǔ)頂面豎立的懸臂梁，并將各層質(zhì)量集中于各層樓蓋處。將各層樓蓋及頂層屋蓋簡(jiǎn)化多質(zhì)點(diǎn)受力體系。,2水平地震作用下砌體房屋抗震計(jì)算簡(jiǎn)圖

15、,當(dāng)房屋高度不超過(guò)40m，結(jié)構(gòu)以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻時(shí)，計(jì)算方法可采用底部剪力法計(jì)算沿高度方向水平地震作用分布值。,計(jì)算簡(jiǎn)圖,3水平地震作用,結(jié)構(gòu)的總水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值FEK按下式確定： FEK=1Geq 1相應(yīng)于結(jié)構(gòu)基本自振周期的水平地震影響系數(shù)值，多層砌體房屋、多層內(nèi)框架磚房取1=max；6度時(shí)max=0.04，7度時(shí)max=0.08，8度時(shí)max=0.16。 Geq結(jié)構(gòu)等效總重力荷載，多質(zhì)點(diǎn)體系取總重力代表值的85%；,計(jì)算地震作用時(shí)，建筑的重力荷載代表值應(yīng)取結(jié)構(gòu)和構(gòu)配件自重標(biāo)準(zhǔn)值和各可變荷載組合值之和。各可變荷載的組合值系數(shù)，應(yīng)按下表采用。,其中，樓蓋處質(zhì)點(diǎn)的重力

16、荷載代表值取樓蓋自重、作用于樓面上的可變荷載以及相鄰上、下層墻體自重的一半,3水平地震作用,底部剪力法可確定質(zhì)點(diǎn)i的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值為 頂部附加水平地震作用 Fn=nFEK,3水平地震作用,Fn=nFEK Hi、Hj、Gi、Gj質(zhì)點(diǎn)i、j的計(jì)算高度和集中于i、j的重力荷載代表值； n頂部附加地震作用系數(shù)，多層內(nèi)框架磚房可采用0.2，其他磚房取0。,3水平地震作用,第i樓層的水平地震剪力標(biāo)準(zhǔn)值 Vi第i層對(duì)應(yīng)于水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的樓層剪力； Gj第j層的重力荷載代表值。 剪力系數(shù)。對(duì)豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)的薄弱層，尚應(yīng)乘以1.15的增大系數(shù)；,3水平地震作用,注：1 基本周期介于3.5s和5s之間的結(jié)

17、構(gòu)，可插入取值；2 括號(hào)內(nèi)數(shù)值分別用于設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.15g和0.30g的地區(qū)。 驗(yàn)算突出屋面附屬物的墻體時(shí)，需將求得的水平地震作用效應(yīng)Fn乘以增大系數(shù)3，但增大部分不往下層傳遞,二、樓層水平地震剪力在本層墻體間的分配,1橫向水平地震作用下層間剪力分配 橫向水平地震作用由該驗(yàn)算方向橫墻單獨(dú)承受 第i層層間水平地震剪力為Vi按三種情況分配到該層第m道橫墻上： 剛性樓蓋 柔性樓蓋 中等剛度樓蓋,不同樓蓋剛度水平變形圖 （a）剛性樓蓋 （b）柔性樓蓋, 剛性樓蓋,適用樓蓋：現(xiàn)澆或裝配整體式鋼筋混凝土樓（屋）蓋 計(jì)算模型：樓（屋）蓋可視作支承在橫墻上的多跨連續(xù)梁 分配方法：各橫墻所承受的水平地

18、震剪力按其等效剛度的比例分配, 剛性樓蓋, 剛性樓蓋,考慮橫墻彎曲變形和剪切變形，層間各橫墻的抗側(cè)移剛度 式中，E 砌體彈性模量；t 墻體厚度； 墻片高寬比，=h/bh 墻片高度；b 墻片寬度； 當(dāng)4時(shí)，可認(rèn)為該橫墻的抗側(cè)移剛度可略去不計(jì)。,3, 剛性樓蓋,根據(jù)側(cè)向位移協(xié)調(diào)條件，第i層第m道抗側(cè)移剛度為Dim橫墻的所承擔(dān)的水平地震剪力 式中，Dim第i層第m道橫墻的抗側(cè)移剛度 Di第i層全部橫墻的總抗側(cè)移剛度 r 第i層橫墻的總數(shù), 剛性樓蓋,若房屋某層間各橫墻都屬只考慮剪切變形的情況，且墻體材料、厚度、層高都相同時(shí)，第i層第m道橫墻的所承擔(dān)的水平地震剪力 式中，Aim第i層第m橫墻的凈截面面

19、積 Ai第i層全部橫墻的總凈截面面積, 柔性樓蓋,適用樓蓋：木樓(屋)蓋 計(jì)算模型：樓(屋)蓋視作支承在橫墻上的多跨簡(jiǎn)支梁 分配方法：按本橫墻從屬面積上重力荷載代表值的比例分配 按從屬面積上重力荷載代表值比例，i層第m道橫墻所承擔(dān)水平地震剪力 Gim第i層第m橫墻所承擔(dān)的重力荷載代表值 Gi第i層所有橫墻所承擔(dān)的重力荷載代表值,如樓(屋)蓋重力荷載為均勻分布，按從屬面積的比例，第i層第m道橫墻所承擔(dān)的水平地震剪力 Zim第i層第m橫墻的從屬面積 Zi第i層所有橫墻的總面積, 柔性樓蓋, 中等剛度樓蓋,適用樓蓋：普通預(yù)制板的裝配式鋼筋混凝土樓(屋)蓋 計(jì)算模型：樓(屋)蓋視作支承在橫墻上的多跨簡(jiǎn)

20、支梁 分配方法：取剛性、柔性樓蓋分配比例的平均值 第i層第m道橫墻所承擔(dān)的水平地震剪力,2縱向水平地震作用下層間剪力分配,計(jì)算方法同橫墻，由于縱向墻體的間距較小，水平剛度較大，往往可按縱墻凈截面面積與全部縱墻總凈截面面積的比值A(chǔ)im/Ai進(jìn)行分配。,3、進(jìn)行地震剪力分配和截面驗(yàn)算時(shí)，砌體墻段的層間抗側(cè)力等效剛度應(yīng)按下列原則確定： （1）、剛度的計(jì)算應(yīng)計(jì)及高寬比的影響。 （2）、墻段宜按門窗洞口劃分，對(duì)小開(kāi)口墻段按毛截面計(jì)算的剛度，可根據(jù)開(kāi)洞率乘以下表的洞口影響系數(shù)。,三、墻體截面抗震承載力驗(yàn)算,1無(wú)筋墻體截面抗震承載力驗(yàn)算 V 墻體剪力設(shè)計(jì)值 fVE砌體沿階梯形截面破損的抗震抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 A 墻體橫截面面積