多层砌体结构抗震设计（PPT,共73）

第四四章章多多层层砌砌体体结结构构抗抗震震设设计计多数数砖砖房房的的抗抗破破坏坏能能力力很很低低，，但但抗抗倒倒塌塌能能力较较高高，，经经过过合合理理的的设设计计，，可可用用于于地地震震区区。。4.1多层层砌砌体体结结构构的的震震害害特特点点4.1.1宏观观震震害害统统计计基本完好轻微破坏中等破坏严重破坏倒塌11.835.329.423.50.0基本完好轻微破坏中等破坏严重破坏倒塌70.719.59.80.00.0从震震害害调调查查可可见见：：经抗抗震震设设防防可可减减轻轻砌砌体体结结构构的的震震害，，减减少少严严重重破破坏坏和和倒倒塌塌率率。。天津市8度区经7度设防的的74年通用住住宅震害害统计(%)唐山地区区8度区多层层砖房的的震害统统计（%）历史震害害统计（（设防））烈度891011基本完好11.81.30.60.3轻微破坏35.36.85.01.5中等破坏29.434.36.54.7严重破坏23.532.519.911.7倒塌0.025.168.081.8唐山地区区多层砖砖房的震震害统计计（%）未经抗震震设防的的多层砖砖房在高高烈度区区的倒塌塌率非常常高。历史震害害统计（（未设防防）1、全部倒倒塌2、上部倒倒塌3、局部倒倒塌房屋整体体性好，，而底层层强度不不足时；；房屋整体体性不好好，而上上层墙体体过于弱弱时；房屋上层层自重大大，刚度度差；上层砌体体强度过过弱，整整体性差差时；个别部位位的整体体性特别别差，纵纵墙与横横墙间联联系不好，平面面或立面面有显著著的局部部突出，，抗震缝缝处理不不当等；4.1.2震害现象象及分析析一、倒塌塌外纵墙全部脱开横墙而坍塌是较常见的震害。4.1.2震害现象象及分析析一、倒塌塌4.1.2震害现象象及分析析一、倒塌塌4.1.2震害现象象及分析析二、裂缝缝抗剪承载载力不足足,产生裂缝缝,主要有“X”形、水平平和竖向向三种类类型。1、“X”形裂缝墙体在竖竖向压力力和反复复水平剪剪力作用用产生的的裂缝。。常出现“X”形裂缝的位置：：与主震方方向平行行的墙体体；在横向，，房屋两两端的山山墙；在纵向，，窗间墙墙。4.1.2震害现象象及分析析二、裂缝缝抗剪承载载力不足足,产生裂缝缝,主要有“X”形、水平平和竖向向三种类类型。1、“X”形裂缝墙体在竖竖向压力力和反复复水平剪剪力作用用产生的的裂缝。。若主震方方向与横横纵墙成成某一角角度时，，常在房房屋的角角部出现现局部倒倒塌。4.1.2震害现象象及分析析二、裂缝缝抗剪承载力不不足,产生裂缝,主要有“X”形、水平和竖竖向三种类型型。2、水平裂缝缝大都发生于外外纵墙窗口的的上下皮处。。当房屋纵向承承重，横墙间间距大而屋盖盖刚度弱时，，纵墙出平面面受弯产生水平平裂缝。3、竖向裂缝缝大都发生于横横纵墙交接处处或变化较大大的两部体系系的交接处。。4.1.2震害现象及分分析二、裂缝三、其它破坏坏1、楼梯间破坏坏楼梯间的墙体体一般震害较较重。原因是：横墙间距小，，抗剪刚度大大；空间刚度较小小；墙体有削弱等等；三、其它破坏坏突出屋面的屋屋顶间（电梯梯机房、水箱箱间等）、烟烟囱、女儿墙，，由于“鞭端效应”引起破坏。2、房屋附属物物房屋附属物的的破坏比下部部主体结构破破坏严重。6度区有所破坏，7度区普遍破坏坏，8-9度区几乎全部部破坏或倒塌。三、其它破坏坏3、楼板和屋盖盖楼板和屋盖是是地震时传递递水平地震作作用的主要构构件。对于预制板楼楼板、楼盖，，由于整体性性较差、板缝缝偏小混凝土灌缝缝不够密实，，地震时易于于拉裂。9度以上地区，由于墙体体开裂、错位位、倒塌引起起楼板、楼盖盖掉落。预制板端端部搁置长度度过短或无可可靠的板与板板及板与墙的拉接措措施，也造成成震害。4.1.3震害规律刚性楼盖房屋屋，上轻下重重；柔性楼盖盖房屋，上重重下轻；横墙承重房屋屋震害轻于纵纵墙承重；坚硬地基上房房屋震害轻于于软弱及非均均匀地基上房房屋的震害；外廊式房屋往往往地震破坏坏较重；预制楼板结构构比现浇楼板板结构破坏重重；房屋两端、转转角、楼梯间间及附属结构构的震害较重重。4.2多层砌体结构构选型与布置置抗震设计的关关键：防倒塌主要依靠抗震措施来保障平立面尽量规规整、抗侧力力墙平面上应应对齐、贯通通；竖向宜上下连连续；尽量采用横墙墙承重或纵横横墙承重体系系；楼梯间避开房房屋尽端和转转角处；合理设置防震震缝。缝宽：50—100mm；双墙防撞。设置条件：1）立面高差大大于6米；2）有错层，且且楼板高差较较大；3）各部分结构构质量和刚度度截然不同。。4.2多层砌体结构构选型与布置置4.2.1结构布置房屋类别最小高度层数高度层数高度层数高度层数普通粘土砖2402482178186124240217217186124190217186155------混凝土小砌块190217217186------4.2.2房屋的总高度度与层数1一般情况下，，房屋的层数数和总高度不不应超过下表表的规定。房屋越高，地地震作用越大大，震害越严严重；应限制高度与与层高2对医院、教学学楼等及横墙墙较少的多层层砌体房屋，，总高度应比前前表的规定降降低3m,层数相应减少少一层；注：横墙较少少指同一楼层层内开间大于于4.20m的房间占该层层总面积的40%以上。3横墙较少的多多层砖砌体住住宅楼，当按按规定采取加加强措施并满足抗抗震承载力要要求时，其高高度和层数应应允许仍按上表的规规定采用。4.2.2房屋的总高度度与层数烈度6789最大高宽比2.52.52.01.54.2.3房屋的高宽比比为了避免整体体弯曲破坏，，保证稳定性性，限制高宽宽比房屋最大高宽宽比注：单面走廊廊房屋的总高高度不包括走走廊宽度6789现浇或装配整体式钢筋混凝土楼、屋盖18181511装配式钢筋混凝土楼、屋盖1515117木楼、屋盖1111744.2.4抗震横墙的间间距为了保证结构构的水平刚度度，限制横墙墙间距房屋抗震横墙墙最大间距(m)6789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1.01.01.01.00.51.01.01.01.00.51.21.21.01.50.51.51.51.02.00.04.2.5房屋的局部尺尺寸在强烈地震作作用下，房屋屋首先在薄弱弱部位破坏，，这些薄弱部位一般是是，窗间墙、、尽端墙段、、突出屋顶的的女儿墙等。。房屋局部尺寸寸限值(m)注：1局部尺寸不足时应应采取局部加加强措施弥补补；2出入口处的女女儿墙应有锚锚固；3多层多排柱内内框架房屋的的纵向窗间墙墙宽度，不应应小于1.5m。4.3多层砌体结构构的抗震计算算只需验算不利墙段在水平地震力作用下墙体自身平面内的的抗剪承载力。基本步骤：1、确立计算简简图；2、分配地震剪剪力；3、对不利墙段段进行抗震验验算。4.3.1计算简图图中的Gi包括楼（屋）盖重力荷荷载代表值及及上下层墙体体、构造柱各各一半的重力荷载。底部固端位置置：浅基础础取为基础顶顶面；深基础础取为室外地地坪下0.5m处；H1Hk∑GH4.3.2地震剪力的计计算与分配1、楼层水平地地震剪力采用底部剪力法计算水平平地震作用FEk=αmaxGeqiFEkFi=GiHinii=1G1GkF1FnFk∑Fnj=iiVi=GiFiVi注：对突出屋屋面的结构，，其地震作用用应扩大三倍倍，但增大部部分不下传。。例题：4-14.3.2地震剪力的计计算与分配1、楼层水平地地震剪力采用底部剪力力法计算水平平地震作用Fn1h3ξhξh1.2h×()Etbh312EI=δb==3hEtb==AGbtGbt0.4Eδs=δδhbF=1t4.3.2地震剪力的计计算与分配2、墙体侧移刚度度墙体、墙段的侧移柔度包包括层间弯曲曲变形δb和剪切变形δs1h3×[()+3]bh×=K=Et31δs2、墙体侧移刚度——实心墙段《规范》规定：1)当h/b<1时，剪切变形主导2)当4≥h/b≥1时，两种变形形均考虑3）当h/b>4时，侧移柔度度很大，取k=0=Ethh2bbK=1δb+δs==()Etb3hEtbh312EIξhAGδb=δs=hhhh2、墙体侧移刚度——实心墙段判别h/b的范围时h的取法：∑3δ1δ2δh1h3h2δ=δ1+δ2+δ31kiδi=ik=1ni=1δ有洞墙体——规则洞口情况∑hir33δ1δ2δh2h1h3i=1、3Etb3hiki=对于于水水平平实实心心墙墙带带对于于窗窗间间墙墙i=2sr=1kirki=hir/bir<1时Etbir3hirkir=≤41≤hirbir)3birhirbirEt+(时kir=有洞洞墙墙体体———规则则洞洞口口情况况k3k21k22k23k24k25k26k27k28k29k11k12k13q1kq2kq3kq4k1k3+11+kq3+kq4kq1+kq2k=1k1111k21+k22+k23+kq1=1k1211k24+k25+k26+kq2=1k1311k27+k28+k29+kq4=有洞洞墙墙体体———不规规则则洞洞口口情情况况h3h2h1开洞率0.100.200.30影响系数0.980.940.88对于于小小开开口口墙墙段段，，按按不不考考虑虑开开洞洞墙墙计计算算刚刚度度，，然然后后根根据据墙体体开开洞洞率率乘乘以以适适当当的的洞洞口口影影响响系系数数。。墙段段洞洞口口影影响响系系数数注：：开开洞洞率率为为洞洞口口面面积积与与墙墙段段毛毛面面积积之之比比；；窗洞洞高高度度大大于于层层高高50%时，，按按门门洞洞对对待待。。小开开口口墙墙段段一个个方方向向的的楼楼层层水水平平地地震震剪剪力力由由与与该该方方向向平平行行的的所有有墙墙体体共共同同来来承承受受。。（1）横向向楼楼层层地地震震剪剪力力的的分分配配刚性性楼楼盖盖柔性性楼楼盖盖中等等刚刚度度楼楼盖盖3、楼楼层层地地震震剪剪力力在在各各墙墙体体间间的的分分配配∑K∑A刚性性楼楼盖盖各横横墙墙产产生生相相等等的的层层间间位位移移，，故故按按照各各墙墙体体的的侧侧移移刚刚度度比比例例分分配配：：ijViVij=Kijmj=1横向向楼楼层层地地震震剪剪力力的的分分配配各横横墙墙一一致致且且无无洞洞口口时时，，上式式相相当当于于：：ijViVij=Aijmj=1ΔjΔjVj1Vj2ΔjVjnVj墙体体横横截截面面面面积积EA3hEtb3h=K=楼盖盖刚刚度度小小，，各各横横墙墙产产生生的的层层间间位位移移不相相等等，，位位移移取取决决于于从从属属面面积积上上的的搂搂盖重重力力荷荷载载代代表表值值引引起起的的地地震震作作用用。。fijfiViAAVij=ViGijGiVij=当楼楼层层上上重重力力荷荷载载均均匀匀布布置置时时：：Aijf：i层j横墙墙的的从属属面面积积。Vj1Vj2ΔjmVjnVj横向楼楼层地地震剪剪力的的分配配柔性楼楼盖⎜Vij=⎜⎜m⎜⎜∑Kij⎟⎟Vi=⎟⎟A⎞⎟ViA⎟⎠⎞Gij⎟Gi⎠+⎛1⎜Kij2⎝j=1fijfi+1⎛⎜Aij2⎜⎝Ai横向楼楼层地地震剪剪力的的分配配中等刚刚度楼楼盖取前两两种的的平均均值∑K纵向楼楼层地地震剪剪力的的分配配由于房房屋纵纵向抗抗侧刚刚度大大，无无论何何种楼楼盖均均视为为刚性性，故故ijViVij=Kijnj=1∑同一道道墙上上各墙墙肢间间地震震剪力力的分分配例题4-22h1h1b12b2rbrsbs第m道墙第第r墙段所所分配配的地地震剪剪力为为：VjmVmr=kmrskmii=1)+τ≤ft4.3.3墙体抗抗震强强度验验算1、砌体体抗剪剪强度度理论论1）主拉拉应力力强度度验算算公式式（砖砌砌体））：=−−22+(−σ02σ02主拉应应力：：σ12）剪切切摩擦擦强度度理论论（砌砌块砌砌体））：fV=fV0+μσ0σ0/fV0.01.03.05.07.010.015.020.0普通粘土砖,多孔粘土砖0.801.001.281.501.701.952.32混凝土小砌块1.251.752.252.603.103.954.80规范的的砌体体抗震震强度度设计计值各类砌砌体沿沿阶梯梯形截截面破坏的的抗剪剪强度度设计计值fV−−−非抗震震设计计的砌砌体抗抗剪强强度设设计值值，按按《砌体结结构设设计规规范》采用；；ξn−−−砌体强强度正正应力力影响响系数数，按按下表表确定定：砌体强强度的的正应应力影影响系系数ξnσ0为对应应与重重力荷荷载代代表值值的砌砌体截截面平平均压压应力。。fVE=ξNfVfVEAγREV≤无筋砌砌体：γRE:承载力力抗震震调整整系数数。墙墙体两两端设设构造造柱时时取0.9;自承重重墙体体取0.75；其余余取1.0。当按上上式验验算不不能满满足时时，除除采用用配筋砌体体的提提高承载力力外，，尚可可采用用在墙墙段中中部增增设构构造柱柱的方方法。。4.3.3墙体抗抗震强强度验验算2、砌体截截面抗抗震强强度验验算验算承承受剪剪力较较大的的、或或竖向向压应应力较小的的、或或局部部截面面较小小的不不利墙墙段。。墙体高宽比0.40.60.81.01.2ζ

s0.100.120.140.150.121γRE(fVE+ξsfyρV)A横向配配筋砌砌体：V≤ρv-层间墙墙体体体积配配筋率率；ξs-钢筋参参与工工作系系数。。墙体较较合理理的配配筋量量在0.07%~0.17%之间4.3.3墙体抗抗震强强度验验算2、砌体截截面抗抗震强强度验验算填孔率ρρ<0.150.15≤ρ<0.250.25≤ρ<0.5ρ≥0.5ξc0.01.01.101.151γRE[fVEA+(0.3ftAc+0.05fyAs)ξc]V≤ξc：芯柱影影响系系数例题4-3填孔率率:芯柱根根数与孔孔洞总总数之之比。。4.3.3墙体抗抗震强强度验验算2、砌体截截面抗抗震强强度验验算混凝土小小型砌砌块砌砌体目的：加强结构的的整体性；；保证抗震计计算目的的的实现；弥补抗震计计算的不足足。4.4多层砌体结结构抗震构构造措施4.4.1加强结构的的连接1、纵横墙的的连接对7度区层高超超过3.6m或长度大于于7.2m的大房间以以及8度、9度时外墙转转角及内外外墙交接处处，未设构构造柱时，，应沿墙高每隔0.5m配置2φ6拉结钢筋，，并每边伸伸入墙内不不少如图4-12于1m。后砌的非承承重墙应沿墙高每隔隔0.5m配置2φ6钢筋与承重重墙或柱拉结，并并每边伸入入墙内不少于于0.5m。混凝土小砌砌块房屋墙墙体交接处处或芯柱与与墙体连接接处应沿墙高每每隔0.6m设置φ6点焊钢筋网网片，网片片每边伸入墙内不少少于1m。1、纵横墙的的连接4.4.1加强结构的的连接连接要可靠靠图4-13、4-14现浇钢筋混混凝土楼板板伸入墙内内的长度一一般不小于于120mm，在梁上不不小于80mm。4.4.1加强结构的的连接2、楼板间及及楼板与墙墙体的连接接钢筋混凝土土预制板之之间及其与与板、墙和和圈梁之间间的1、构造柱柱和芯柱的的作用试验研究表表明：构造造柱对开裂裂后的墙体体主要起着着约束作用，使其延性增加，，抗倒塌能能力大大提提高；2、设置要求求1）构造柱根据抗震能能力大小的的不同，按按下表的要要求设置4.4.2设置钢筋混混凝土构造造柱和芯柱柱设置部位6度7度8度9度四、五三、四二、三外墙四角，7、8度时，楼、电梯的四角，每隔15m左右的横墙或单元横墙与外墙交接处六、七五四二墙与外纵墙交接处较大隔开间横墙(轴线)与外墙交接处,山墙与内纵墙交接处,7-9度时,楼、电梯的四角八六、七五、六三、四洞口两侧，大房间内外 墙交接处内墙(轴线)与外墙交接处,内墙的局部较小墙垛处,7-9度时,楼、电梯的四角,9度时,内纵墙与横墙(轴线)交接处外廊式和单单面走廊式式的多层房房屋，应根根据房屋增增加一层后后的层数，，按上表设置置构造柱，，且单面走走廊两侧的的纵墙均应应按外墙处处理。教学楼、医医院等横墙墙较少的房房屋，应根根据房屋增增加一层后后的层数，，按上表设置置构造柱；；当教学楼楼、医院等等横墙较少少的房屋为为外廊式或或单面走廊式式时，应按按前款要求求设置构造造柱，但6度不超过四四层、7度不超过三层层和8度不超过二二层时，应应按增加二二层后的层层数考虑。。砖房构造柱柱的设置要要求构造柱的截截面不应小小于240mm×180mm；箍筋间距不不宜大于250mm或200mm；房屋四角角的构造造柱可适适当加大大截而及及配筋。。构造柱与与墙的连连接应先先砌墙、、后浇混混凝土，，墙应砌砌成马牙槎槎，并应应沿墙高高设水平平拉结钢钢筋；构造柱构造柱构造柱与与圈梁连连接处，，构造柱柱纵筋应穿过过圈梁，，无圈梁梁楼层处处应增设配筋砖砖带，钢钢筋伸入入构造柱柱拉结。配筋筋砖带截截面高度度不少于于4皮砖，砂浆浆强度等等级不低低于M5；构造柱可可不单独独设置基基础，但但应伸入室外外地坪以以下500mm．或锚入基础圈圈梁内。。构造柱2）芯柱（（砌块房房屋）分中、小小型砌块块分别设设置4.4.2设置钢筋筋混凝土土构造柱柱和芯柱柱6度7度8度四、五三、四二、三外墙转角,楼梯间四角;大房间内外墙交接处;隔15m或单元横墙与外纵墙交接处外墙转角,灌实3个孔;六五四外墙转角，楼梯间四角；大房间内外墙交接处;山墙于内纵墙交接处,隔开间横墙（轴线）与外纵墙交接处,4七六五外墙转角,楼梯间四角;各内墙（轴线）与外纵墙交接处;8、9度时，内纵墙与横墙（轴线）交接处和洞口两侧外墙转角,灌实5个孔;内外墙交接处,灌实4个孔;内墙交接处,灌实4～5个孔;洞口两侧各灌实1个孔七六同上；横墙内芯柱间距不宜大于2m外墙转角,灌实7个孔;内外墙交接处,灌实5个孔;内墙交接处,灌实4～5个孔;洞口两侧各灌实1个孔混凝土小小砌块房房屋应按下表表要求设设置钢筋筋混凝土土芯柱；；对医院、、教学楼楼等横墙墙较少的的房屋，，应根据据房屋增增加一层层后的层数数按下表表要求设设置芯柱柱。芯柱烈度设置部位6、7

外墙转角、楼梯间四角、山墙与内纵墙交接处、隔开间横墙与外纵墙交接处、大房间内外墙交接处8

外墙转角、楼梯间四角、横墙与纵墙交接处、横墙门洞两侧、大房间内外墙交接处混凝土中中砌块房房屋芯柱柱设置部部位芯柱芯柱截面面不宜小小于120mm×120mm。芯柱混凝凝土强度度等级不不应低于C20。芯柱的竖竖向钢筋筋应贯通通墙身口口与圈梁梁连接；；插筋不应应小于1φ12；8度时超过过六层和和9度时，插筋不应应小于1φl4；芯柱应伸伸入室外外地面下下500mm或与埋深深小于500mm的基础圈圈梁相连连。芯柱4.4.3合理布置置圈梁作用：提提高刚度度，增强强整体性性，减轻轻震害；；烈度6、789外墙及内纵墙屋盖处及每层楼盖处屋盖处及每层楼盖处屋盖处及每层楼盖处内横墙同上;屋盖处间距不应大于7m，楼盖处间距不应大于15m,构造柱对应部位同上;屋盖处沿所有横墙，且间距不应大于7m；楼盖处间距不应大于7m,构造柱对应部位同上;各层所有横墙砖房现浇浇钢筋混混凝土圈圈梁设置置要求（1）装配式式钢筋混混凝土楼楼盖、屋屋盖或木木楼盖、、屋盖的的砖房，横墙墙承重时时应按下下表的要要求设值值圈梁，，纵墙承承重时每每层均应设置圈圈梁，且且抗震墙墙上的圈圈梁间距距应比表表内要求求适当加加密。圈梁（2）现浇或或装配整整体式钢钢筋混凝凝土楼盖盖、屋盖盖与墙体可靠连连接的房房屋可不不另设圈圈梁，但但楼板沿沿墙体周周边应加强配筋筋，并应应与相应应的构造造柱钢筋筋可靠连连接。（3）圈梁应应闭合，，遇有洞洞口应上上下搭接接，圈梁梁宜与预制板设设在同一一标高处处或紧靠靠板底。。圈梁（4）圈梁在在前表要要求的间间距内无无横墙时时，应利利用梁或板缝中中配筋替替代圈梁梁。圈梁烈度6、789最小纵筋4φ104φ124φ14最大箍筋间距(mm)250200150圈梁的截截面尺