砌体结构的抗震性能的分析报告.docx

1、砌体构造的抗震性能分析摘要：目前，我国存在大量的砌体构造房屋。然而，砌体构造的材料和连接方式 决定了其延性较差，变形能力较小，房屋的抗震性能较差，在历次大地震中都发 生了严重的破坏。因此，砌体构造房屋的抗震性能与加固措施是当今构造工程学 科研究的重要课题之，对砌体构造抗震性能和加固方法进展研究。关键词：砌体构造；抗震性能；加固措施多年来，国内外学者对墙体抗震破坏机理有不同看法，对墙体抗震剪切强度 的计算方法也存在争议。而现在的砌体构造在材料和构造措施上都与过去的砌体 有本质上的不同，其墙体抗剪强度验算也应包含各种构造措施的影响因素。因此, 进一步研究墙体抗剪强度是很有必要的。目前广泛应用的构造

2、措施主要有以下几 种：(1) 增设圈梁、构造柱。(2) 墙体水平和竖向配筋。(3) 墙体单侧或双侧增加钢筋网水泥砂浆抹面。本文拟结合国内外较成熟的研究成果，针对以上所述各种构造措施对墙体抗 剪强度的影响程度，分类加以分析、总结，最后综合各方面影响因素。1.圈梁、构造柱抗剪作用分析1. 1构造柱墙体的工作机理和构造柱的作用一、构造柱的工作机理构造柱和墙体组成的是一个共同作用的整体(构造柱墙体)，而不是两个构件 的组合。在地震作用下，其工作机理可归纳如下：(1) 构造柱的主要作用是提供对墙体的有力约束地震作用是一种反复水平作用，所以在地震作用下墙体出现穿插的斜向裂缝 (-般称X形裂缝，如果墙体较长

3、，那么中部会有一水平裂缝)，墙面分成四块， 两侧的三角形块体位移逐渐积累即产生脱落的趋势，但是构造柱能够约束破碎的 三角形块体，即使构造柱自身上下端出现塑性饺后，仍能阻止破碎墙体的倒塌， 并以破碎墙体承受上部的骚向荷载，在地震反复作用下，构造柱与墙体产生滑移 和摩擦，耗散地震能量，这就是共同作用的重要表达。(2) 构造柱墙体的延性和极限承载力无构造柱墙体一旦开裂，荷载就不再有明显的增加，其开裂荷载与破坏荷载 很接近，延性系数接近于1,即为脆性。在墙体中设置了钢筋混凝土构造柱后， 极限承载能力有所提高，脆性性质也得到了改善，足尺构造柱墙体试验说明，延 性系数可以提高到2. 5-3. 0,耗能力明

4、显增大。(3) 构造柱增强了墙体构造房屋的整体作用钢筋混凝土构造柱不仅增强了内外墙的连接整体性，而且与圈梁一起构成空 间约束体系(亦称弱框架或构造框架)，明显增强了房屋的整体性，可以防止地震 下构造构件被逐个击破。构造柱墙体是一个由砖、混凝土和钢筋等不同材料组成 的组合构件，在地震作用下，它们发挥各自的长处，构造柱对砖墙起了约束箍的 作用，砖墙又对构造柱提供了可靠的支承。二、带钢筋混凝土构造柱多层砖房的抗展设计要点(1) 当多层砖房的高度超过限值时，可采用钢筋磔构造柱予以加强其抗震能 力。建筑物高度增加后，建筑遭受地震力作用产生的破坏可能性也随之增大。因 此，“加强不是简单的构造作法所能做到的

5、，而应该从提高构造的抗力入手。 近年来，一些科研、设计、施工单位和大专院校，通过大量的带钢筋玲构造柱墙 体的试验研究，证明构造柱对增加构造的延性；加强砖混构造的整体性，提高抗 震能力方面是有显著效果的。因此，在多层砖房抗震设计中应该把设置构造柱的 墙段作为一种构造构件来考虑，并计算构造柱对墙体抗震能力的影响。(2) 设置钢筋校构造柱的多层砖房的高度，一般取室外地坪到建筑物的檐品。 当建筑物设有整体刚度很大的全地下室时，且地下室的顶板与室外地面相平或低 于室外地面时，仍按上述一般建筑取其计算高度。但是，如该建筑物设有管沟或 地下室整体刚度很小时，首层高度可取到管沟底或地下室室内地坪。当构造高度

6、进展相应变化时，可不必单独计算构造的自振周期，地震影响系数。仍取成。(3) 进展构造抗震技术设计之前，首先应根据建筑及使用要求，对多层砖房 设置钢筋磔构造柱的平面布置方案进展比拟。在地震荷载作用下构造易遭受破坏 和受力复杂的位置设置构造柱。如建筑物转角、楼梯间两侧墙体的端部以及突出 屋顶的电梯间，水箱房相应位置。并旦将建筑物的转角及楼梯间两处设置的构造 柱作为整个建筑物平面设柱的控制位置。然后，依据每开间或隔开间布置构造柱。 在能够充分发挥构造柱与砖墙共同作用的部位设置构造柱。如内外纵横墙交拉 处。构造柱与砖墙在多层砖房中是由儿种不同材料如税、钢筋、砖等组合成的一 种构造构件，确切地讲是一种组

7、合构造构件，考虑到人们的习惯叫法，称这种组 合构造构件为带钢筋校构造柱的墙段。这种组合构造构件在地震力作用下，发挥 了儿种不同材料的各自长处。构造柱对砖墙起到了约束箍的作用，砖墙对构造柱 提供了可靠的支承，即使在极限荷载作用下，墙体被分成四块三角形的块体也不 塌落，这时构造柱和墙体的咬搓仍保持完好。由此可见与墙联结共同承当地震力 的构造柱的抗剪能力比同样截面的独立柱有一定的提高。因此，当构造柱以单独 型式作为构件存在时，不应考虑强度提高系数。根据这个原那么在布置构造 柱时，应尽量将柱设置在有横墙并与纵墙交接处。特别是在横墙间距比拟大时， 如横墙间距8m,构造柱排列可能在有横墙处，也可能排列在无

8、横墙处°1.2圈梁的作用圈梁是沿建筑物外墙四周及局部或全部内墙设置的水平连续封闭的梁，其主 要作用是：加强纵横墙的联系，提高建筑物的空间刚度和整体性，抵抗振动 荷载和水平荷载（如风荷载、地震荷载等）。起水平箍的作用，增强建筑物的水 平刚度，减小墙柱的压屈长度，提高墙柱的稳定性。通过与构造柱的配合，对 砌体形成封闭框约束墙体，使其有较高的变形能力，当墙体开裂以后，以其塑性 变形和滑移、摩擦来耗散地震能量，圈梁和构造柱在限制破碎墙体散落方面起着 关键的作用。由于摩擦墙体能够承当竖向压力和一定的水平地震作用，因而保证 了房屋在罕遇地震作用下不致倒塌，从而提高了墙体的抗震能力和承载力。1.

9、3带钢筋混凝土构造柱砖墙足尺墙片的试验研究为了评定带钢筋混凝土构造柱砖房的抗震性能，必须知道作为这类构造的根 本单元一单片墙体在往复荷载作用下的力学性能。为此，国内外进展了大量带构 造柱砖砌体大尺寸足尺墙片的试验，研究了它的变形能力、破坏机制和恢复力特 性。斯洛文尼亚的MIHA和IZTOK两人于1997年作的高宽比为1. 5的带构造柱 和无筋砌块墙体的比照试验比拟有代表性，试验结果说明，试件开裂后滞回环呈 反S形，荷载虽然下降，变形仍然有较大增长，具有钢筋混凝土构件抗剪的某些 特性。这与国内一般研究结果认为构造柱对砌体抗剪承载力提高不大，一般仅在 20% 40%之间有很大不同，看来，不同国家采

10、用不同的试验方法和不同的国家 标准得出的试验结果可能有很大差异。2配筋砌体抗剪强度2.1剪切破坏机理分析配筋砌体在水平层间剪切荷载作用下，到达极限荷载之前大致经历了两个阶 段，即弹性未开裂阶段和弹塑性开裂阶段气开裂以前，钢筋应力很小，当到达砌体开裂荷载时，因砖或砌块与砂浆间的 抗剪强度缺乏，产生沿灰缝的阶梯形斜裂缝(AB),见图1.1。裂缝截面处，因切 向粘结强度的丧失，砌体承受的这局部内力主要由钢筋承当，故出现裂缝的瞬间, 钢筋内力突增；对丁水平钢筋为拉力，竖向钢筋为剪力，裂缝两侧钢筋与砌体之 间应力也突然增大；对水平钢筋为粘结应力(见图1.2a),这两种应力和钢筋内 力在近裂缝处最大，随距

11、裂缝截面的距离增大而减小，砌体承受的剪应力那么增 大。随着荷载继续增加，斜裂缝AB将继续向墙体两个角端延伸。同时，钢筋传 递给未开裂砌体的剪力也随之增大，使抗剪能力较弱的截面处产生与AB斜裂缝 大致平行的新斜裂缝EF、IJ(见图1.1)。这样，墙体将不断地产生新裂缝。当这 种剪力缺乏以使两条裂缝间的砌体沿灰缝开裂时，裂缝间距趋于稳定。当极限荷 载时，主斜裂缝CABD沿对角线方向贯穿整个墙面。对高宽比H/B<1墙体，主斜 裂缝由中部一段水平裂缝和与水平面大致成45度角的两个角端阶梯形斜裂缝组 成，此时，仅在墙体中部斜裂缝处少量钢筋可以到达屈服强度。(a)裂缝处水平钢筋拉力传递(b)裂缝处竖

12、向钢筋剪力传递 图1.1墙体斜裂缝分布图图1.2水平和竖向钢筋应力分析3钢筋网水泥砂浆面层加固墙体3.1工作机理在砌体构造中墙体两侧增加钢筋网水泥砂浆面层，主要应用于地震后破坏房 屋的加固方面，在国内外都有很久的应用历史，研究成果也比拟丰富，但这种 方法作为一种构造措施，同样可以应用于原墙体，起到增强抗震能力的作用。具 体概括为以下几个方面：(1) 钢筋网水泥砂浆面层加固砖墙后，抗剪能力比原砖墙提高一倍至两倍以 上，其提高的幅度随着砂浆成层的厚度和强度及网片的配筋量而变化，但不成正 比，其中增加钢筋用量对提高抗剪强度不如增加砂浆成层的厚度明显。(2) 钢筋网水泥砂浆面层加固砖砌体可以提高墙体的

13、刚度，其提高幅度随砂 浆成层的强度和厚度不同而变化：钢筋网片对墙体刚度的提高所起到的作用不 大，可以忽略。加固面层使墙体刚度提高的幅度与抗剪强度提高的幅度根本接近。 略大于强度的提高。(3) 钢筋网水泥砂浆面层加固可以改善墙体在水平和垂直荷载共同作用下的 变形性能，提高墙体延性，使墙体在较大的水平荷载作用下裂而不倒，并能稳定 承受一定的水平荷载，钢筋网片在提高墙体延性方面起主要作用。(4) 钢筋网水泥砂浆面层加固既适用于原墙体，又适用于开裂墙体，两者用 同样的方法加固后的性能极为接近。(5) 砖砌体、砂浆面层、钢筋网三者在墙体受水平荷载和垂直荷载作用下， 在墙体开裂前水平荷载主要由砖砌体和砂浆

14、面层承当，钢筋发挥的作用较小，墙 体开裂后，水平荷载由三者共同承当，钢筋中的拉应力迅速增大，有局部钢筋到 达屈服，网片中的横筋和竖筋在提高墙体的抗剪能力方面发挥的作用根本一样。 4结语砌体构造抗震性能不好，主要表现在砌体抗震墙抗震能力、变形性能的缺乏, 以及房屋整体性不好。针对砌体构造的加固方法主要也就是解决上述问题。本文 通过对钢筋网水泥砂浆面层加固法、增设圈梁(构造柱)加固法的工作机理的阐 述，为砌体构造的抗震性能分析与构造措施提供了依据。为进一步的研究砌体构 造抗震措施提供了可行性的价值。参考文献：1. 林宗凡：多层砖房构造柱设计原理分析，住宅科技，1996年第12期徐国明：多层砖砌体构造圈梁和构造柱设置综述，建筑构造，1995年第2期2. MIHATO