建筑结构抗震设计,多层砌体结构房屋的抗震设计6

建筑结构抗震设计６.多层砌体结构房屋的抗震设计·本章要点■掌握：多层砌体结构房屋的地震作用的计算；圈梁的作用及布置要求；构造柱的作用及布置要求；■理解：砌体结构抗震验算的原则；楼层地震剪力在墙体中的分配；墙体抗震承载力验算；砌体结构的抗震构造措施。■了解：多层砌体结构房屋的主要结构体系及震害；多层砌体结构房屋在结构布置方面的基本要求。建筑结构抗震设计６.１概述砌体结构：由黏土砖、混凝土砌块等砌成的结构。多层砌体结构房屋包括砌体承重的多层房屋，底层或底部两层框架－抗震墙和多层的多排柱内框架砌体房屋。大量震害表明传统的砌体结构抗震性能较差：1923年日本关东大地震，东京约有砖石结构房屋7000栋，几乎全部遭到不同程度的破坏。1948年原苏联阿什哈巴德地震，砖石结构房屋的破坏和倒塌率达到70%-80%。1976年唐山地震，对烈度为10度、11度区的123栋2-8层砖混结构房屋调查，倒塌率为63.2%，严重破坏为23.6%，尚能修复使用的4.2%，实际破坏率达95.8%。建筑结构抗震设计６.１概述抗震性能差的原因：1、刚度大、自重大，地震作用也大；2、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;3、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。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。0.00.09.819.570.7倒塌严重破坏中等破坏轻微破坏基本完好0.023.529.435.311.8倒塌严重破坏中等破坏轻微破坏基本完好天津市8度区经7度设防的74年通用住宅震害统计（%）唐山地区8度区多层砖房的震害统计（%）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。建筑结构抗震设计６.１概述１.震害及其分析（１）倒塌整体倒塌：房屋整体性好，而底层强度不足时；房屋整体性不好，而上层墙体过于弱时；局部倒塌：房屋局部或上层墙体抗震强度不足时；个别部位构件间连接强度不足时。外纵墙全部脱开横墙而坍塌是较常见的震害。建筑结构抗震设计６.１概述（２）裂缝抗剪承载力不足,产生裂缝,主要有交叉、斜向、水平和竖向类型。①斜裂缝墙体在竖向压力和反复水平剪力作用产生的裂缝。常出现斜裂缝的位置：与主震方向平行的墙体；在横向，房屋两端的山墙；在纵向，窗间墙。若主震方向与横纵墙成某一角度时，常在房屋的角部出现局部倒塌。②水平裂缝大都发生于外纵墙窗口的上下皮处。当房屋纵向承重，横墙间距大而屋盖刚度弱时，纵墙出平面受弯产生水平裂缝。建筑结构抗震设计６.１概述③竖向裂缝大都发生于横纵墙交接处或变化较大的两部体系的交接处。建筑结构抗震设计６.１概述（３）其它破坏①楼梯间破坏：主要是墙体破坏，而楼梯本身很少破坏。原因是：楼梯在水平方向刚度大；墙体空间刚度差，且高厚比较大，稳定性差。②房屋附属物破坏：突出屋面的小烟囱、女儿墙、门脸或附墙烟囱的倒塌，隔墙等非结构构件、室内外装饰等开裂、倒塌。主要是由于这些构件与建筑物本身连接较差等原因。③楼板和屋盖破坏：原因：由于楼板支承长度不足，引起局部倒塌；下部的支承墙体破坏倒塌，引起楼、屋盖倒塌。建筑结构抗震设计６.２结构方案与结构布置１.建筑平面及结构布置（１）应优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系；（2）纵横墙的布置宜对称，沿水平面内宜对齐，沿竖向应上下连续；同一轴线上的窗间墙宜均匀；建筑结构抗震设计６.２结构方案与结构布置（3）防震缝体形不对称的结构较体形均匀对称的结构破坏更严重一些。加防震缝可以将体形复杂的结构划成体形对称均匀的结构。有下列情况之一时宜设置防震缝：①房屋立面高差在6m以上；②房屋有错层，且楼板高差较大；③各部分结构刚度、质量截然不同。（4）楼梯间的位置不宜设在房屋的尽端和转角处。（5）烟道、风道、垃圾道等不应削弱墙体，当墙体被削弱时，应对墙体采取加强措施，不宜采用无竖向配筋的附墙烟囱及出墙面的烟囱。（6）不宜采用无锚固的钢筋混凝土预制挑檐。建筑结构抗震设计６.２结构方案与结构布置２.多层房屋的总高度和层数限值（1）一般情况下，层数和总高度不应超过下表------618721721190混凝土小砌块------5156187211904126187217212404126187821824240普通粘土砖层数高度层数高度层数高度层数高度6789烈度最小(mm)房屋类别多孔粘土砖（2）对医院、教学楼等及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体房屋，还应根据具体情况再适当降低总高度和减少层数。（3）横墙较少的多层砌体住宅楼，当按规定采取加强措施并满足抗震承载力要求时，其高度和层数可按上表采用。（4）砖和砌快承重房屋的层高不应超过3.6m。建筑结构抗震设计６.２结构方案与结构布置３.房屋高宽比的限制房屋高宽比的限值表注：单面走廊房屋的总宽度不包括走廊宽度；建筑平面接近正方形，其高宽比宜适当减小４.抗震横墙间距的限制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。烈度6789最大高宽比2.52.52.01.5471111木楼、屋盖7111515装配式钢筋混凝土楼、屋盖11151818现浇或装配整体式钢筋混凝土楼、屋盖9876烈度房屋类型房屋抗震横墙最大间距(m)建筑结构抗震设计６.２结构方案与结构布置５.房屋局部尺寸的限制在强烈地震作用下，房屋首先在薄弱部位破坏，这些薄弱部位一般是，窗间墙、尽端墙段、突出屋顶的女儿墙等。注：局部尺寸不足时应采取局部加强措施弥补；出入口处的女儿墙应有锚固；多层多排柱内框架房屋的纵向窗间墙宽度不应小于1.5m。1.51.51.02.00.01.21.21.01.50.51.01.01.01.00.51.01.01.01.00.5承重窗间墙最小宽度承重外墙尽端至门窗洞边的最小距离非承重外墙尽端至门窗洞边的最小距离内墙阳角至门窗洞边的最小距离无锚固女儿墙(非出入口处)的最大高度9876烈度部位房屋局部尺寸限值(m)建筑结构抗震设计６.３多层砌体房屋抗震计算对多层砌体房屋抗震计算，一般只需验算房屋在横向和纵向水平地震力作用下，横墙和纵墙在其自身平面内的剪切强度。《抗震规范》规定，进行多层砌体房屋抗震强度验算时，可只选择从属面积较大或竖向应力较小的墙段进行截面抗震承载力验算。6.3.1计算简图在确定多层砌体结构房屋的计算简图时，主要有以下考虑：（1）将水平地震作用在建筑物两个主轴方向分别进行抗震验算；（２）地震作用下结构的变形为剪切型。（３）房屋各层楼盖水平刚度无限大，仅做平移运动，因此各抗侧力构件在同一楼层标高处侧移相同。在计算多层砌体房屋地震作用时，应以防震缝所划分的结构单元作为计算单元，在计算单元中各楼层的集中质点设在楼、屋盖标高处。建筑结构抗震设计６.３多层砌体房屋抗震计算计算简图中结构底部固定端标高的取法：①对于多层砌体结构房屋，当基础埋置较浅时，取为基础顶面；②当基础埋置较深时，可取为室外地坪下0.5m处；③当设有整体刚度很大的全地下室时，则取为地下室顶板顶部；④当地下室整体刚度较小或为半地下室时，则应取为地下室室内地坪处。多层砌体房屋的计算简图(a）多层砌体房屋；(b）计算简图建筑结构抗震设计地震作用采用底部剪力法：其中max1作用在第i层的地震剪力Vi采用底部剪力法时，对于突出屋面的屋顶间、女儿墙、烟囱等小建筑的地震作用效应宜乘以增大系数3,以考虑鞭梢效应。此增大部分的地震作用效应不往下层传递。建筑结构抗震设计，在同一层各墙体间的分配主要取决于楼盖的水平刚度及各墙体的侧移刚度。１.墙体侧移刚度(1)无洞墙体h/b1时hhb1FtGAhbhbtAEG/,,2.1,4.0Et33Etk4/1bh时EIhGAh12312/3tbIEt/)3(333Etk4/bh时0k建筑结构抗震设计６.３多层砌体房屋抗震计算（２）有洞墙体321规则洞口情况1232h1h3h321iik1niik11对于水平实心墙带313、iEtkii对于窗间墙21ikksriri1/iririrbh时irirEtk341ir时33iririrEtk建筑结构抗震设计232221111111kkkkkq262524122111kkkkkq不规则洞口情况2h1h3h1qk2qk3qk4qk11k13k12k21k22k23k24k25k26k27k28k29k3k292827134111kkkkkq建筑结构抗震设计的分配原则抗震设计中，当抗震横墙间距不超过规定的限值时，则假定Ｖi由各层与Ｖi方向一致的抗震墙体共同承担，即横向地震作用全部由横墙承担，而不考虑纵墙的作用。同样，纵向地震作用全部由纵墙承担，而不考虑横墙的作用。３.横向楼层地震剪力Ｖi的分配横向楼层地震剪力在横向各抗侧力墙体之间的分配，不仅取决与每片墙体的层间抗侧力等效刚度，而且取决于楼盖的整体水平刚度。楼盖的水平刚度，一般取决于楼盖的结构类型和楼盖的宽长比对于横向计算若近似认为楼盖的宽长比保持不变，则楼盖的水平刚度仅与楼盖的结构类型有关。（１）刚性楼盖房屋刚性楼盖房屋是指抗震横墙间距符合《规范》规定的现浇及装配整体式钢筋混凝土楼盖房屋。建筑结构抗震设计６.３多层砌体房屋抗震计算各墙所承受的地震剪力按各墙的侧移刚度比例进行分配。nijijVV1jjjjj1jV2jVjnVjVjjijikVnijjijkV1jnijijVk11jnmjmjijiVkkV1对于刚性楼盖，当各抗震墙的高度、材料相同时，其楼层水平地震剪力可按各抗震墙的横截面面积比例进行分配。建筑结构抗震设计６.３多层砌体房屋抗震计算（２）柔性楼盖房屋柔性楼盖：以木结构等柔性材料为楼盖。jmjmjmjm第m道横墙所分配的地震剪力，按第m道横墙从属面积上重力荷载代表值的比例分配。jm1jV2jVjnVjVjjjmjmVGGVjmG第j层第m道横墙从属面积上重力荷载代表值；jG第j层结构总重力荷载代表值。建筑结构抗震设计