浅谈砌体结构抗震设计.docx

砌 体 结 构浅谈砌体结构抗震设计院 系：建筑工程学院班 级：学 号：姓 名： 2013年10月24日目 录一、砌体结构抗震设计的重要性1二、砌体结构抗震设防措施21 平、立面布置要规则22 房屋高度要限制，高宽比要控制23 房屋结构体系要合理23.1应优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系23,2纵横墙的布置宜均匀对称33.3楼梯不设在房屋的尽端和转角处33.4防震缝的设置3四 主要抗震设防构造措施34.1设置混凝土构造柱和圈梁加强对砌体墙体的约束34.2加强楼盖结构的整体刚度和承载能力44.3楼梯间的抗震构造要求4五、砌体结构现存问题与措施4结语5参考文献5浅谈砌体结构抗震设计【摘要】砌体结构是我国目前建筑业中广泛使用的一种结构形式，其组成的基本材料和连接方式，决定了它的脆性性质，从而使其在遭遇强烈地震时候抗震性能很差。造成很多不必要的损失，为了尽最大限度的降低损失，必须进行砌体的抗震设防。本文从砌体抗震设计的角度说明砌体抗震设防的措施和存在的问题，并对抗震构造措施有所侧重。【关键词】 砌体结构 抗震设计 构造措施 砌体是指用块材和砌筑灰浆砌筑而成的一种混合材料。砌体结构一般是指主要竖向承重构件采用砌体墙柱的结构。砌体结构中水平承重的构件厂采用其他结构，如混凝土结构、木结构、根据块材和砌筑灰浆的不同，砌体的种类有很多，传统的块材只要有石材和粘土砖，对应的砌体称为石砌材和砖砌体。砌筑砂浆目前主要采用水泥砂浆或水泥石灰混合砂浆，而在农村砌体房屋中，目前还是用粘土灰浆和粘土石灰混合灰砂浆。一、砌体结构抗震设计的重要性我国在地理位置上处于世界两大地震带之间，是世界大陆内的一个最宽广的浅源强震活动地区，是多地震国家。基本烈度为7度和7度以上的地区的面积达312万平方公里，约占全国国土面积的32.5。基本烈度为6度和6度以上地区面积达576万平方公里，约占全国国土面积的60。我国是世界上遭受地震灾害最严重的国家之一。世界地震史上死亡人数最多一次为1556年我国陕西华县的8级地反，死亡约83万人。近代地震史上死亡人数最多的一次地震也发生在我国，即1976年唐山的7.8级地震，死亡24万多人，重伤16.4万人，倒塌房屋322万间，直接经济损失达100亿元。由于墙体材料为脆性和整体性能差，使得砌体房屋的抗震性能相对较低。在历次大地震中，未经合理抗震设计的多层砌体房屋遭到了不同程度的破坏，我国抗震设计和科研工作者对砌体房屋的抗震性能进行了大量的试验和理论研究，深入探讨了砌体房屋的抗震性能，提出了改善这类房屋抗震性能和增加抗震性能的有效措施形成了多层砌体房屋实现“小震不坏，中震可修，大震不倒”的抗震设计方法。二、砌体结构抗震设防措施首先砌体房屋的抗震计算采用底部剪力法，只是考虑水平方向的地震作用，通常选择承受荷载面积大或竖向应力小的墙段进行截面抗震承载力验算，对构件及整体结构进行弹性强度校核。这条原则一般都能得到保证。其次在砌体结构房屋中采取必需的抗震构造措施，目的在于加强房屋的整体性，增强房屋构件间的连接，提高房屋的抗震能力，是对抗震承载力验算的必要补充。这条原则常常因设计人员疏忽或不熟悉规范而得不到保证。而恰恰砌体结构的选型和构造措施等往往又是建筑物抗震设计的关键。因此设计人员应重视并严格遵守执行规范的明确规定，确保国家和人民生命财产的安全。砌体结构应从以下几个方面采取有效的杭震构造措施，提高杭震承载力。1 平、立面布置要规则大量的震害表明，房屋为简单的长方体的各部分受力比较均匀，薄弱环节比较少，震害程序要轻一些。对于不规则平面，由于扭转和应力集中等影响而加重震害，复杂的立面造成的附加震害更为严重，比如局部突出的小建筑，在六级区房屋的主体结构无明显破坏的情况下，有不少发生相当严重的破坏。2 房屋高度要限制，高宽比要控制大量的震害表明砌体房屋总高度超高和层数越多，破坏就越严重。建筑抗震设计规范（GB50011-2001)。根据震害经验的总结和对多层砌体结构抗震性能的分析研究，对多层砌体房屋采用总高度与层数双控，砖和砌块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墙体的层高不应超过3.9m。对于医院、教学楼等横墙较少的砌体房屋，总高度应降低3m，总层数应减少一层，对各横墙间距虽满足最大间即要求，但横墙很少的房屋，应根据具体情况，再适当降低房屋的总高度和总层数。3 房屋结构体系要合理3.1应优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系地震震害经验表面，由于横墙洞口少，又有纵墙作为侧向支承，所以横墙承重的多层砌体结构，具有较好的传递地震作用的能力。纵横墙共同承重的多层砌体房屋可分为两种，一种是采用现浇板，另一种为采用预制短向板的大房间。其纵横共同承重的房屋能比较直接地传递横向地震作用，也能直接或通纵横墙的连接传递纵向地震作用。3,2纵横墙的布置宜均匀对称沿平面内宜竖向应上、下连续，同一轴线上的窗间墙度宜均匀。多层砌体房屋的平、立面布置应规则对称，最好为矩形，这样可避免水平地震作用下的扭转影响。然而对于避免水平地震作用下的扭转房屋平面布置规则还是不够的，还应做到纵横墙的对称要求来看，大房间宜布置在房屋的中部，而不宜布置在端头。砖墙平面内对齐、贯通，能减少砖墙、楼板等受力构件的中间传力环节，使震害部位减少、震害程度减轻：同时由于地震作用传力路线简单，中间不间断，构件受力明确，其简化的地震作用分析能较好地符合地震实际。3.3楼梯不设在房屋的尽端和转角处由于水平地震作用力横向和纵向两个方向，所以在多层砌体房屋转角处纵横两个墙面常出现斜裂缝。不仅房屋两端的四个外墙角容易发生破坏而且平面上的其他凸出部位的外墙角同样容易破坏。楼梯间比较空敞和顶层外墙的无约束高度为一层半，在地展中的破坏比较严重尤其是楼梯间设在房屋尽端或房屋转角部位时，其震害更为加剧。3.4防震缝的设置大里的震害表明，由于地震作用复杂性、体形不对称的结构破坏较体型均匀对称的结构重要一些。但是，由于防震在不同程度上影响建筑立面的效果和增加工程造价等，应根据建筑类型、结构体学以及不同的地震裂度等区别对待当建筑形状复杂而又不设防震缝时，应选取符合实际的计算模型，进行精确抗震分析，估计局部应力和变形集中及扭转影响判别易损部位，并采用加强措施：当设置防震缝时，应将建筑分成规则的结构单元。四 主要抗震设防构造措施4.1设置混凝土构造柱和圈梁加强对砌体墙体的约束无数震害经验表明，仅由砂浆和砌体砌筑而成的砌体结构，其抗震性能是很差的 即使在中等裂度地震作用下，砌体结构也会遭受严重破坏，强裂地震作用下则可能发生大面积倒场的毁灭性灾害。造成这一现象的根据原因在于砌体墙的抗剪强度很低，在地震作用下易于出现交叉斜裂缝以及沿灰缝的水平裂缝被这些裂缝分割成若干块体的砌体墙由于缺乏约束，在水平地震以及竖向地震的反复作用下，容易散碎脱落，造成房屋的整体坍塌。即使没有整体坍塌，破坏程度也十分严重或留下过大的残余变形，不可能继续使用。从大量的震害经验中，我国提出了设置构造柱及圈梁提高砌体结构抗展性能的方法，并得到普遍采用，构造柱及圈梁主要通过对开裂墙体的约束提高砌体结构的抗倒塌能力。4.2加强楼盖结构的整体刚度和承载能力在我国，砌体结构房屋的楼盖采用预制装配或铺板结构的情况十分普遍，众所周知，这种楼盖的整体性和平面内刚度是很差的，在地震作用下不能起到协调各抗震结构单元的作用，在强烈地震作用下，这些铺板，甚至可能层层塌落，造成惨重的人员伤死亡，这在坟川大地震有惨痛教训的。虽然现行规范对房屋结构平面凹进凸出以平面上的转角尺寸上有所规定，但是由于建筑立面造型、户内功能要求以及采光通风等要求，有时处理得非常复杂。这种情况下，虽然有构造柱及圈梁对砌体进行约束，但结构整体性仍难保证，也不可能有好的抗展性能。综上所述，建议砌体结构楼屋盖均应优先采用现浇钢筋混凝土结构，如果采用预制装配楼屋盖，应在板顶现浇钢筋混凝土叠合层，并适当拉大板与板之间的间距，其内配置钢筋便其与叠合层连为一体。这样，不仅可以提高结构的整体性提高楼屋盖结构的刚度，协调结构各部分在水平地震作用下的变形，还可以从根本上解决在大，作用下铺板散落的不良后果。4.3楼梯间的抗震构造要求楼梯间的横墙，由于楼梯踏步板的斜撑作用而引起较大的水乎地震作用，破坏程度常比其他横墙稍重一些。横墙与纵墙相接处的内墙阳角，如同外墙阳角一样，纵横墙因两个方向地面运动的作用都出现斜向裂缝。另外，楼梯踏步斜板因钢筋伸入休息平台梁内的长度很短，而在相接处拉裂或拉断。为了保证楼梯间在地展时能作为安全疏散通道，建筑抗震设计规范(GB500112001)提出抗震设计时，楼梯间四角，以及不规则平面的外端对应转角处设置构造柱的要求，楼梯段上、下端对应墙体外增加四根构造柱，与在楼梯间应急疏散安全岛。五、砌体结构现存问题与措施近年来，由于城市用地紧张、资金紧张等问题，设计的砖混房屋往往在总高度和层数上超限，片面追求直接采光和通风，导致加大面积、减少进深等作法，往往使房屋高宽比超限。这些都造成了极为不利的体型，致使房屋的抗震性能大为降低，此类现象应引起广泛重视。随着建筑业的发展，临街有底层为钢筋混凝土框架的大空间商店，上部为小空间砖房或砌块建筑的房屋大量建设。这种房屋存在着明显的弊病：（一）往往形成梁上砌墙的布置，使抗震横墙在最不利的底层被切断。且底层框架一般为大空间的公共建筑，由于使用功能上的需要，在客观上给纵横抗震墙的布置带来了不少困难。（二）底层大部分用于商业目的，门窗开洞要求都很大，因而有的采用了前排为钢筋混凝土柱后为砖混的结构，此结构目前无明确定义且前后两种材料刚度差异悬殊，对高烈度地区的杭震极为不利。（三）未作计算凭习惯错误地认为，底层框架的侧向刚度一定比砖房好，纵向框架侧向刚度一定比横向好，而实际上并非如此。（四）上为几层砌体、开间小、横墙多、不仅重量大，侧移刚度也大，而底层框架侧移刚度比上层小很多。刚度的急剧变化使得在结构刚柔交接处，应力高度集中，在柱端产生塑性铰，并使房屋的变形集中发生在相对薄弱的底层。这种比较薄弱的底层或中间层，可称之为“软层”。这种“软层”在抗震设计中应引起高度的注意。结语由于我国现在正处在墙体材料