同济大学砌体结构设计第八章

同济大学TONGJIUNIVERSITY第八章砌体结构房屋抗震设计主讲：熊学玉第八章砌体结构房屋抗震设计

本章内容引言第一节砌体结构房屋常见震害第二节砌体结构房屋的抗震概念设计第三节多层砌体结构房屋的抗震计算引言砌体结构房屋抗震能力较差①材料抗剪承载力较低，延性差②结构整体连接性能较差砌体结构房屋的抗震要点①抗震设计②构造措施③施工质量1.墙体交叉裂缝产生原因：主拉应力过大裂缝形状：倾斜阶梯状且交叉出现部位：内外纵横墙、窗间墙分布规律：底层墙体比顶层严重交叉裂缝竖向裂缝转角裂缝第一节砌体结构房屋常见震害2.转角墙及内外墙连接处的破损

产生原因：刚度大分担地震作用较多裂缝形状：竖向裂缝、三角形或菱形出现部位：内外墙连接处、房屋转角分布规律：纵墙承重房屋比横墙承重房屋严重；墙体布置不对称时比规则严重；不设置圈梁时比设置时严重；大洞口、空旷房间或楼梯间严重；内外墙拉结差时严重。3.空旷空间墙体的开裂

产生原因：抗震墙体相距较远，墙体受弯剪或水平弯曲作用裂缝形状：通长水平裂缝出现部位：大房间房屋顶层，大开间房屋外墙分布规律：空旷房间的外纵墙或山墙开裂严重；错层、房屋平面凹凸变化处、墙体在门窗洞口过分被削弱处开裂严重。第一节砌体结构房屋常见震害4.碰撞损坏

产生原因：墙体振动，互相碰撞挤压出现部位：伸缩缝和沉降缝两侧碰撞损坏

第一节砌体结构房屋常见震害5.突出屋面楼梯间、电梯间、附墙烟囱、女儿墙等附属结构的破损

产生原因：“鞭鞘效应”出现部位：房屋突出部位分布规律：突出部分的面积相对于下层面积愈小，破损愈严重突出部位震害

第一节砌体结构房屋常见震害6.砌体结构房屋楼盖的破损产生原因：板、梁墙上支承长度不够或无可靠拉结出现部位：预制板和承重墙连接处分布规律：无圈梁房屋较有圈梁房屋严重；现浇楼盖的抗震性能优于预制楼盖7.门窗过梁的损坏产生原因：砖拱对变形极为敏感裂缝形状：支座倒八字裂缝和跨中竖缝出现部位：砖砌平拱、弧拱过梁分布规律：房屋尽端处损坏比中部过梁严重，上层比下层损坏严重第一节砌体结构房屋常见震害8.设有钢筋混凝土构造柱时墙体的损坏

产生原因：水平往复地震作用裂缝形状：交叉裂缝出现部位：墙体和构造柱柱端分布规律：墙体裂缝的宽度不会很大，构造柱柱端混凝土崩裂、钢筋屈曲，集中配筋约束墙体抗倒塌能力较强、具有很大的抗变形能力第一节砌体结构房屋常见震害9.非结构构件的震害

多层砖房震害规律：①层数越多，破坏越重；②横墙越少，破坏越重；③层高越高，破坏越重；④砂浆强度等级低，破坏重；⑤房屋两端及转角处震害重；⑥下层比上层的破坏重；⑦预制楼板比整体现浇楼板的破坏重；⑧横墙比纵墙破坏重；⑨墙肢平面布置不均匀时破坏重。第一节砌体结构房屋常见震害砌体房屋抗震性能与建筑平面布置、结构选型、抗震计算、构造措施和施工质量相关。砌体房屋抗震设计原则：“小震不坏、中震可修、大震不倒”抗震概念设计主要内容：①建筑总体布置②结构选型③抗震构造措施第二节砌体结构房屋的抗震概念设计一、建筑平立面布置

1．平立面布置·房屋的平面布置宜规则、对称：①刚度中心和质量中心应尽量接近②平面布置应避免墙体局部突出和凹进③应尽量避免将大房间布置在单元的两端房屋的立面布置宜规则：①房屋的质量分布和刚度沿高度方向变化宜均匀②应避免局部的突出③楼层不宜有错层2．楼梯间的布置楼梯间不宜布置在房屋端部的第一开间及转角处楼梯间不宜突出或开设过大的窗洞，以免将楼层圈梁切断应特别注意楼梯间顶层墙体的稳定性第二节砌体结构房屋的抗震概念设计二、结构选型

注:1.房屋总高度指室外地面到檐口的高度，半地下室可从地下室室内地面算起，全地下室可从室外地面算起；

2.单面走廊房屋的总宽度不包括走廊宽度；

3.对医院、教学楼等横墙较少的房屋的总高度，应比表中的规定相应降低3m。

1．砌体结构房屋高度、层高、高宽比限制

砌体结构房屋总高度(m)、层数和高宽比限值

砌体类别最小墙厚

(mm)烈度6789高度层数高度层数高度层数高度层数普通粘土砖24024八21七18六12四混凝土小(中)砌块19021七21七18六12四多孔砖24021七21六18六12四最大高宽比2.52.52.01.5第二节砌体结构房屋的抗震概念设计2．多层砌体结构房屋的结构选型（1）承重方案的选择多层砖房应优先采用横墙或纵横墙承重方案。纵横墙的布置应均匀对称，沿平面宜对齐，沿竖向应上下连续，同一轴线上的窗间墙宜均匀。在房屋的一个独立单元内，宜采用相同的结构材料。（2）防震缝的设置要求设置防震缝的房屋(a)房屋的立面高差在6m以上；(b)房屋有错层，且楼板高差较大；(c)各部分结构刚度、质量截然不同。

防震缝的设置①防震缝应沿房屋全高设置，基础可不设防震缝，两侧应布置抗震墙。②防震缝按房屋高度和设防烈度不同，缝宽一般取70mm～100mm。第二节砌体结构房屋的抗震概念设计（3）抗震横墙最大间距限制(教材表8-2)（4）墙体局部尺寸限制（表8-3）（5）地下室与基础地下室对上部结构的抗震起有利作用，有条件时，砌体房屋宜结合使用要求或人防需要，建造满堂地下室。软弱地基（包括软弱粘性土，可液化和严重不均匀地基）上的房屋宜沿外墙及所有承重内墙增设基础圈梁一道。第二节砌体结构房屋的抗震概念设计三、抗震构造措施

1．钢筋混凝土构造柱钢筋混凝土构造柱的作用：①可提高墙体抗剪承载力10～20%，墙体的刚度增大不多②加强结构的整体性③约束墙体的变形，防止墙体倒塌，提高无筋砌体延性3～4倍；《建筑抗震设计规范》构造柱设置部位的规定（表8-4）构造柱设置规定①构造柱最小截面尺寸240mm×180mm；②混凝土强度等级不低于C20；③纵筋采用4φ12(角柱用4φ14)，箍筋φ6@250，柱上、下端各700mm(600mm)箍筋加密至100mm。④构造柱应先砌墙后浇筑混凝土，应砌成马牙槎；⑤构造柱沿墙高每隔500mm设2φ6拉结钢筋，每边伸入墙内不宜小于1000mm。第二节砌体结构房屋的抗震概念设计2．钢筋混凝土圈梁

圈梁抗震作用：①增强纵横墙的连接，加强房屋的整体性和空间刚度②限制墙体平面外的变形；③圈梁与构造柱整体现浇形成约束框架，共同发挥对墙体的约束作用。《建筑抗震设计规范》圈梁设置部位的规定（表8-5）圈梁设置规定①圈梁高度不应小于120mm；②圈梁在平面上应封闭，当遇有洞口被切断时应上下搭接；③圈梁应先砌墙后与构造柱一起现浇成整体第二节砌体结构房屋的抗震概念设计3．墙体间的拉结

①大房间的外墙转角及内外墙交接处，均应沿墙高每隔500mm配置2φ6拉结钢筋，并伸入墙内不宜小于1m。墙体间的拉结

第二节砌体结构房屋的抗震概念设计②后砌的自承重隔墙应沿墙高每隔500mm配置2φ6拉结钢筋与承重墙或柱连接，每边伸入墙内不小于500mm。③当设防烈度为8、9度时，长度大于5.1m的后砌非承重砌体隔墙的墙顶尚应与楼板或梁拉结。梁板与墙柱间的拉结第二节砌体结构房屋的抗震概念设计4．楼(屋)盖梁板与墙柱间的连接

①现浇钢筋混凝土楼板或屋面板伸进纵横墙内的长度，均不宜小于120mm；②装配式钢筋混凝土楼板或屋面板，当圈梁未设在板同一标高时，板端伸进外墙的长度不应小于120mm，伸进内墙的长度不宜小于100mm，且不应小于80mm，在梁上不应小于80mm；③当板的跨度大于4.8m并与外墙平行时，靠外墙的预制板侧边应与墙或圈梁拉结。楼(屋)盖的钢筋混凝土梁或屋架，应与墙、柱（包括构造柱）或圈梁有可靠的连接。梁与砖柱的连接不应削弱砖柱截面，独立砖柱顶部应在两个方向均有可靠连接。第二节砌体结构房屋的抗震概念设计二阶厘段设歉计:①草按地蠢区设境防烈健度进远行构孕件截舱面抗雪震承谢载力衫计算〖弹性碗分析〗②按高于国本地区缘瑞设防烈扒度的预预估罕遇爬地震作地用验算修构件弹器塑性变春形〖概念掀设计掩＋构桨造措注施〗第三节多层砌体结构房屋的抗震计算一、水技平地震问作用的盏计算1．基本僻假定一般情优况仅计鼓算水平尾地震作温用下结炒构构件鼓的内力水平让地震僚作用翻应分夫别沿俭房屋炒的两宾个主县轴方备向进雕行，匙每个豪方向智的水梢平地筛震作郑用全烈部由距平行盘于地邀震作则用方麦向的链墙体捉承受2．水此平地悬震作芦用下捧砌体橡房屋拖抗震蹄计算猛简图计算纪简图剩可将嫁各层论楼盖回及顶稼层屋文盖简狡化多迈质点配受力末体系控：其中，膊楼盖处贞质点的酬重力荷街载代表故值取楼肌盖自重愤、作用险于楼面兔上的可句变荷载仓以及相匹邻上、铁下层墙浊体自重刚的一半孩。当房假屋高锈度不料超过40丝式m，结构以剪代切变形惰为主且孕质量和矩刚度沿梨高度分亡布比较床均匀时脊，计算惯方法可民采用底驱部剪力猪法计算负沿高度液方向水号平地震得作用分妙布值。第三节多层砌体结构房屋的抗震计算3．水平加地震作直用结构的脆总水平松地震作耻用标准瞧值FEK按下式译确定：FEK=α1Geq底部剪轰力法可沙确定质全点i的水平矛地震作仗用标准乌值为:突出屋删顶附加丝式质点所休承担的带水平地目震作用章为:△Fn=δn=FEK式中设，α1——相应所于结狮构基槐本自久振周取期的供水平劣地震誉影响踢系数教值，党多层章砌体蛙房屋密、多或层内闭框架笔砖房租取α1=αmax；6度时αma致x=0.丹04，7度时αma盯x=0.忍08，8度时αma墓x=0懒.1妇6。Geq——结构盛等效淡总重估力荷收载，判多质艇点体龄系取栽总重忍力代厚表洲值苍的85%；Hi、Hj、Gi、Gj——质点i、j的计假算高矛度和货集中毙于i、j的重力迟荷载代鞭表值，后知者取100驱%恒载瞒，50%番(书库80%飞)楼面哄活载这，50阔%雪载；δn——顶部附句加地震宋作用系袄数，多适层内框培架砖房井可采用0.横2，其蔽他砖搭房取0。第三节多层砌体结构房屋的抗震计算第i楼层的挨水平地焰震剪力办标准值:对于风突出订屋面鸣的附千属物眠，抗讨震验诉算时休可将晓突出后部分弟的顶熔盖作艇为一树个质倡点，合与其滚他各渔质点革一起久按底蒙部剪帖力法览求Fi。在连验算豪突出赠屋面某附属颂物的述墙体攀时，玻需将怕求得岛的水舍平地心震作南用效桑应Fn乘以增斜大系数3，所犁增大赞部分叹不往盘下层遥传递四。女抗儿墙寇可假担设在解其高纹度1/捆2处作骑为一咸个质永点按吊底部涝剪力菠法求Fn，其余赛同上。第三节多层砌体结构房屋的抗震计算二、楼池层水平筝地震剪湖力在本抢层墙体脱间的分宁配1．横穴向水习平地基震作钓用下话层间半剪力违分配横向钓水平到地震庄作用隆由该苹验算锅方向糠横墙弹单独其承受第i层层间堡水平地购震剪力若为Vi按三种黎情况分闯配到该关层第m道横墙宝上：①刚冠性楼盖适用架楼盖：现佛浇或堡装配欲整体洲式钢功筋混雨凝土谦楼（夺屋）撤盖计算吊模型：楼（汉屋）盖歌可视作详支承在挂横墙上避的多跨唤连续梁分配味方法：各距横墙应所承搅受的寺水平辰地震研剪力匙按其沟等效进刚度便的比例分配第三节多层砌体结构房屋的抗震计算考虑阅横墙嘉弯曲狭变形帅和剪雨切变套形，摧层间哭各横牙墙的能抗侧浴移刚嘴度:式中绕，E——砌体弹聪性模量畏；t——墙体支厚度怠；ρ——墙片高袋宽比，ρ=h/b;h——墙片蹈高度旨；b——墙片妻宽度喉；当ρ<1时，嘱只考侄虑剪而切变泄形，积相应帐的D＝Et/(4ρ)；当ρ>4时，绣可认斗为该失横墙寒的抗串侧移湾刚度色可略款去不拖计。根据侧伞向位移狸协调条梦件，第i层第m道抗抢侧移惊刚度伞为Dim横墙缝的所朋承担敬的水漫平地学震剪扶力:式中，Dim——第i层第m道横墙缎的抗侧奔移刚度;Di——第i层全喷部横株墙的诊总抗父侧移胀刚度;r——第i层横墙报的总数稠。第三节多层砌体结构房屋的抗震计算若房堂屋某些层间鸣各横仰墙都蜘属只街考虑亭剪切绍变形限的情颂况，朵且墙迹体材昌料、行厚度苦、层貌高都肿相同幻玉时，第i层第m道横墙的饺所承担壁的水平匠地震剪变力:式中，Aim——第i层第m横墙仙的净上截面堤面积;Ai——第i层全部蓄横墙的雄总净截列面面积。第三节多层砌体结构房屋的抗震计算不同融楼盖惭刚度吉水平应变形税图纱（a）刚伸性楼踢盖沿（b）柔性善楼盖②拼柔性独楼盖适用楼邮盖：木惰楼(屋)盖计算宣模型及：楼(屋)盖视畏作支概承在传横墙蛙上的递多跨迫简支励梁分配方兽法：按岛本横墙英从属面孟积上重惹力荷载敏代表值迁的比例趋分配按从先属面捉积上婆重力舰荷载每代表组值比慎例，i层第m道横墙逗所承顽担水后平地徐震剪布力：式中孩，Gim——第i层第m横墙所峰承担的选重力荷续载代表助值；Gi——第i层所有另横墙所贼承担的丢重力荷档载代表代值。第三节多层砌体结构房屋的抗震计算如楼(屋)盖重力乐荷载为愉均匀分顾布，按防从属面非积的比惹例，第i层第m道横墙漠所承担苍的水平匹地震剪苏力：式中，Zim——第i层第m横墙的莲从属面辣积；Zi——第i层所有屋横墙的卷总面积奸。第三节多层砌体结构房屋的抗震计算③告中等市刚度金楼盖适用淡楼盖垄：普腰通预咽制板蝴的装炮配式蛮钢筋酿混凝少土楼(屋)盖计算模锯型：楼(屋)盖视作各支承在肢横墙上匠的多跨起简支梁分配让方法播：取绢刚性尊、柔足性楼华盖分旨配比遵例的悟平均粗值第i层第m道横墙赤所承担蜓的水平滥地震剪醋力：第三节多层砌体结构房屋的抗震计算2．纵向允水平地胆震作用苏下层间友剪力分吸配计算唇方法糖同横劲墙，喝由于呢纵向押墙体隙的间角距较紫小，宵水平纪刚度助较大棍，往颤往可午按纵恰墙净甲截面好面积始与全课部纵童墙总极净截遥面面也积的绣比值Aim/Ai进行分证配。第三节多层砌体结构房屋的抗震计算三、墙迎体截面蜻抗震承物载力验富算1．无筋撕墙体截厅面抗震渔承载力塌验算式中仿，V——墙体剪矩力设计套值；γRE——墙体塌抗震吴受剪量承载聪力调流整系或数，止（无四筋砖范砌体旁墙取γRE=1.哀0，当洽墙体慨两端击均有成钢筋申混凝湿土构摊造柱绝时取γRE=0委.9；自研承重阁墙取γRE=0.胆