多层砌体结构房屋的抗震设计课件

6多層砌體結構房屋的抗震設計6.1概述多層砌體房屋：由粘土磚、燒結多孔粘土磚、粉煤灰中型實心砌塊和混凝土中小型砌塊砌體通過砂漿砌築而成的房屋。

多層砌體房屋是我國當前建築業中使用最廣泛的一種建築形式。在民用建築中約占90%以上，在整個建築業中約占80%。

傳統的砌體結構多採用粘土實心磚和混合砂漿砌築，通過內外牆的咬砌達到具有一定整體性連接。樓板多採用預製鋼筋混凝土空心板，梁和其他構件亦多用預製裝配構件。

大量震害表明傳統的砌體結構抗震性能較差：

1923年日本關東大地震，東京約有磚石結構房屋7000棟，幾乎全部遭到不同程度的破壞。

1948年原蘇聯阿什哈巴德地震，磚石結構房屋的破壞和倒塌率達到70%-80%。

1976年唐山地震，對烈度為10度、11度區的123棟2-8層磚混結構房屋調查，倒塌率為63.2%，嚴重破壞為23.6%，尚能修復使用的4.2%，實際破壞率達95.8%。

抗震性能差的原因：

1、剛度大、自重大，地震作用也大；

2、砌體材料質脆,抗剪、抗拉、抗彎強度低,地震作用下極易出現裂縫;

3、受施工品質的影響較大;如砂漿不飽滿,易出現裂縫,減弱抗震性能。

若能針對砌體結構的弱點進行合理設計，採用適當的構造措施，確保施工品質，砌體結構的抗震性能是能夠得到改善的。

從震害調查可見：經抗震設防可減輕砌體結構的震害，減少嚴重破壞和倒塌率。0.00.09.819.570.7倒塌嚴重破壞中等破壞輕微破壞基本完好0.023.529.435.311.8倒塌嚴重破壞中等破壞輕微破壞基本完好

天津市8度區經7度設防的74年通用住宅震害統計（%）

唐山地區8度區多層磚房的震害統計（%）震害及其分析一、倒塌1、全部倒塌房屋整體性好，而底層強度不足時；房屋整體性不好，而上層牆體過於弱時；2、上部倒塌房屋上層自重大，剛度差；上層砌體強度過弱，整體性差時；3、局部倒塌個別部位的整體性特別差，縱牆與橫牆間聯繫不好，平面或立面有顯著的局部突出，抗震縫處理不當等；

外縱牆全部脫開橫牆而坍塌是較常見的震害。二、裂縫抗剪承載力不足,產生裂縫,主要有“X”形、水準和豎向三種類型。1、“X”形裂縫

牆體在豎向壓力和反復水準剪力作用產生的裂縫。常出現“X”形裂縫的位置：與主震方向平行的牆體；在橫向，房屋兩端的山牆；在縱向，窗間牆。若主震方向與橫縱牆成某一角度時，常在房屋的角部出現局部倒塌。2、水準裂縫

大都發生於外縱牆窗口的上下皮處。

當房屋縱向承重，橫牆間距大而屋蓋剛度弱時，縱牆出平面受彎產生水準裂縫。3、豎向裂縫

大都發生於橫縱牆交接處或變化較大的兩部體系的交接處。三、其他破壞

樓梯間的牆體一般震害較重。橫牆間距小，抗剪剛度大；1、樓梯間破壞

原因是：空間剛度較小；牆體有削弱等；

突出屋面的屋頂間（電梯機房、水箱間等）、煙囪、女兒牆，由於“鞭端效應”引起破壞。2、房屋附屬物

房屋附屬物的破壞比下部主體結構破壞嚴重。6度區有所破壞，7度區普遍破壞，8-9度區幾乎全部破壞或倒塌。5、樓板和屋蓋樓板和屋蓋是地震時傳遞水準地震作用的主要構件。

對於預製板樓板、樓蓋，由於整體性較差、板縫偏小混凝土灌縫不夠密實，地震時易於拉裂。9度以上地區，由於牆體開裂、錯位、倒塌引起樓板、樓蓋掉落。預製板端部擱置長度過短或無可靠的板與板及板與牆的拉接措施，也造成震害。四、不同烈度地震作用下多層磚房的震害

唐山地區多層磚房的震害統計（%）81.868.025.10.0倒塌11.719.932.523.5嚴重破壞4.76.534.329.4中等破壞1.55.06.835.3輕微破壞0.30.61.311.8基本完好

111098破壞程度烈度未經抗震設防的多層磚房在高烈度區的倒塌率非常高。五、不同用途多層磚房的震害0.00.00.0倒塌19.017.00.0嚴重破壞19.027.09.8中等破壞22.010.019.5輕微破壞40.046.070.7基本完好中小學教學樓醫院住宅破壞程度建築用途

天津市8度區住宅、醫院、中小學教學樓震害統計（%）

橫牆間距大震害嚴重。6.2抗震設計的一般規定一、平立面佈置要規則二、房屋高度、層數、層高要限制房屋平面最好為矩形。1.一般情況下，層數和總高度不應超過下表------618721721190混凝土小砌塊------5156187211904126187217212404126187821824240普通粘土磚層數高度層數高度層數高度層數高度6789烈度最小(mm)房屋類別多孔粘土磚2.對醫院、教學樓等及橫牆較少的多層砌體房屋，總高度應比前表的規定降低3m,層數相應減少一層；各層橫牆很少的多層砌體房屋，還應根據具體情況再適當降低總高度和減少層數。3.橫牆較少的多層砌體住宅樓，當按規定採取加強措施並滿足抗震承載力要求時，其高度和層數可按上表採用。4.磚和砌快承重房屋的層高不應超過3.6m。三、房屋高寬比的限制

抗震規範對多層砌體房屋不要求作整體彎曲的承載力驗算。為了使多層砌體房屋有足夠的穩定性和整體抗彎能力，房屋的高寬比應滿足下表：

房屋高寬比：房屋總高度與總寬度的最大比值。烈度6789最大高寬比2.52.52.01.5房屋高寬比的限值表四、抗震橫牆間距的限制

橫向地震作用主要由橫牆承受。橫牆間距較大時，樓蓋水準剛度變小，不能將橫向水準地震作用有效傳遞到橫牆，致使縱牆發生較大出平面彎曲變形，造成縱牆倒塌。471111木樓、屋蓋7111515裝配式鋼筋混凝土樓、屋蓋11151818現澆或裝配整體式鋼筋混凝土樓、屋蓋9876烈度房屋類型房屋抗震橫牆最大間距(m)五、房屋局部尺寸的限制

在強烈地震作用下，房屋首先在薄弱部位破壞，這些薄弱部位一般是，窗間牆、盡端牆段、突出屋頂的女兒牆等。1.51.51.02.00.01.21.21.01.50.51.01.01.01.00.51.01.01.01.00.5承重窗間牆最小寬度承重外牆盡端至門窗洞邊的最小距離非承重外牆盡端至門窗洞邊的最小距離內牆陽角至門窗洞邊的最小距離無錨固女兒牆(非出入口處)的最大高度9876烈度部位房屋局部尺寸限值(m)六、結構體系要合理1、應優先採用橫牆承重或縱橫牆共同承重的結構體系；2、縱橫牆的佈置宜對稱，沿水平面內宜對齊，沿豎向應上下連續；同一軸線上的窗間牆宜均勻；4、樓梯間的位置不宜設在房屋的盡端和轉角處。5、煙道、風道、垃圾道等不應削弱牆體，當牆體被削弱時，應對牆體採取加強措施，不宜採用無豎向配筋的附牆煙囪及出牆面的煙囪。6、不宜採用無錨固的鋼筋混凝土預製挑簷。3、防震縫有下列情況之一時宜設置防震縫（1）房屋立面高差在6m以上；（2）房屋有錯層，且樓板高差較大；（3）各部分結構剛度、品質截然不同。

體形不對稱的結構較體形均勻對稱的結構破壞更嚴重一些。加防震縫可以將體形複雜的結構劃成體形對稱均勻的結構。

加防震縫亦有一些弊端。6.4多層砌體結構房屋的抗震構造措施

對於多層砌體結構，抗震構造措施對於提高房屋的抗震性能，作到大震不倒有重要意義。(一)設置鋼筋混凝土構造柱

各種構造措施的目的只有一個:即加強房屋的整體性，使之具有一定的變形能力(延性）。一、多層磚房的抗震構造措施1、鋼筋混凝土構造柱的主要功能約束牆體，使之有較高的變形能力。2、設置位置和要求（1）構造柱設置部位一般情況下應符合下表要求內牆(軸線)與外牆交接處,內牆的局部較小牆垛處,7-9度時,樓、電梯的四角,9度時,內縱牆與橫牆(軸線)交接處三、四五、六六、七八隔開間橫牆(軸線)與外牆交接處,山牆與內縱牆交接處,7-9度時,樓、電梯的四角二四五六、七7、8度時，樓、電梯的四角，每隔15m左右的橫牆或單元橫牆與外牆交接處二、三三、四四、五9度8度7度6度房屋層數設置部位外牆四角，錯層部位橫牆與外縱牆交接處較大洞口兩側，大房間內外牆交接處（2）外廊式和單面走廊式的多層房屋，應根據房屋增加一層後的層數，按前表設置構造柱，且單面走廊兩側的縱牆均應按外牆處理。（3）教學樓、醫院等橫牆較少的房屋，應根據房屋增加一層後的層數，按上表設置構造柱；當教學樓、醫院等橫牆較少的房屋為外廊式或單面走廊式時，應按前款要求設置構造柱，但6度不超過四層、7度不超過三層和8度不超過二層時，應按增加二層後的層數考慮。3、截面尺寸、配筋和連接的要求（1）截面與配筋

構造柱最小截面可採用240×180mm，縱向鋼筋宜採用

，箍筋間距不宜大於250mm，且在柱上下端適當加密；7度時超過六層、8度時超過五層和九度時，構造柱縱向鋼筋宜採用，箍筋間距不應大於200mm；房屋四角的構造柱可適當加大截面及配筋。（2）構造柱與牆體的連接

構造柱與牆體連接處應砌成馬牙槎，並應沿牆高每隔500mm設拉結鋼筋，每邊深入牆內不宜小於1m。

構造柱與圈梁連接處，構造柱的縱筋應穿過圈梁，保證構造柱縱筋上下貫通。（3）構造柱與圈梁的連接

構造柱可不單獨設置基礎，但應深入室外地面下500mm，或與埋深小於500mm的基礎圈梁相連。（4）構造柱的基礎（5）房屋高度和層數接近限值時的構造柱間距

房屋高度和層數限制時，縱橫牆內的構造柱間距尚應符合下列要求：

1）橫牆內構造柱間距不宜大於層高的二倍，下部1/3的樓層的構造柱間距適當減小；

2）外牆的構造柱間距應每開間設置一柱；當開間大於3.9m時，應令設加強措施。內縱牆的構造柱間距不宜大於4.2m。(二)設置鋼筋混凝土圈梁1、鋼筋混凝土圈梁的主要功能

增加縱橫牆體的連接，加強整個房屋的整體性；圈梁可箍住樓蓋，增強其整體剛度；減小牆體的自由長度，增強牆體的穩定性；可提高房屋的抗剪強度，約束牆體裂縫的開展；抵抗地基不均勻沉降，減小構造柱計算長度。

（1）裝配式鋼筋混凝土樓蓋、屋蓋或木樓蓋、屋蓋的磚房，橫牆承重時應按下表的要求設值圈梁，縱牆承重時每層均應設置圈梁，且抗震牆上的圈梁間距應比表內要求適當加密。2、鋼筋混凝土圈梁的設置部位及構造要求

圈梁與構造柱一起,形成砌體房屋的箍，使其抗震性能大大改善。同上;各層所有橫牆同上;屋蓋處沿所有橫牆，且間距不應大於7m；樓蓋處間距不應大於7m,構造柱對應部位同上;屋蓋處間距不應大於7m，樓蓋處間距不應大於15m,構造柱對應部位內橫牆屋蓋處及每層樓蓋處屋蓋處及每層樓蓋處屋蓋處及每層樓蓋處外牆及內縱牆986、7牆類烈度

（2）現澆或裝配整體式鋼筋混凝土樓蓋、屋蓋與牆體可靠連接的房屋可不另設圈梁，但樓板沿牆體周邊應加強配筋，並應與相應的構造柱鋼筋可靠連接。

（3）圈梁應閉合，遇有洞口應上下搭接，圈梁宜與預製板設在同一標高處或緊靠板底。

（4）圈梁在前表要求的間距內無橫牆時，應利用梁或板縫中配筋替代圈梁。2、圈梁的截面尺寸及配筋

圈梁的截面高度一般不應小於180mm，配筋應符合右表要求，但在軟弱粘性土、液化土、新近填土或嚴重不均勻土層上的砌體房屋的基礎圈梁，截面高度不應小於180mm，配筋不應少於。150200250最大箍筋間距(mm)最小縱筋986、7配筋烈度(三)樓蓋、屋蓋構件具有足夠的搭接長度和可靠的連接1.現澆鋼筋混凝土樓板或屋面板伸進縱、橫牆內的長度，均不宜小於120mm。2.裝配式鋼筋混凝土樓板或屋面板，當圈梁未設在板的同一標高時，板端伸進外牆的長度不應小於120mm，伸進內牆的長度不應小於100mm，在梁上不應小於80mm。3.當板的跨度大於4m並與外牆平行時，靠外牆的預製板側邊與牆或圈梁拉接。4.房屋端部大房間的樓蓋，8度時房屋的屋蓋和9度時房屋的樓蓋、屋蓋，圈梁設在板底時，鋼筋混凝土預製板應相互拉結，並應與梁、牆或圈梁拉結。5.樓、屋蓋的鋼筋混凝土梁或屋架，應與牆、柱（包括構造柱）或圈梁可靠連接，梁與磚柱的連接不應削弱柱截面，各層獨立磚柱頂部應在兩個方向均有可靠連接。6.坡屋頂房屋的屋架應與頂層圈梁可靠連接，檁條或屋面板應與牆及屋架可靠連接，房屋出入口的簷口瓦應與屋面構件錨固；8度和9度時，頂層內縱牆頂宜增砌支撐端山牆的踏步式牆垛。7.門窗洞口不應採用無筋磚過梁，過梁支撐長度，6～8度時不應小於240mm；9度時不應小於360mm。8.預製陽臺應與圈梁和樓板的現澆板帶可靠連接。(四)橫牆較少磚房的有關規定與加強措施

橫牆較少的多層普通粘土磚、多孔粘土磚房的總高度和層數接近或達到規定限制，應採取下列加強措施：

1.房屋的最大開間尺寸不宜大於6.6m。

2.同一個結構單元內橫牆錯位數量不宜超過橫牆總數的1/3，且連續錯位不宜多於兩道；錯位的牆體交接處均應增設構造柱，且樓、屋面板應採用現澆鋼筋混凝土板。

3.橫牆和內縱牆上洞口的寬度不宜大於1.5m；外縱牆上洞口的寬度不宜大於2.1m或開間尺寸的一半；內外牆上洞口位置不應影響外縱牆和橫牆的整體連接。

4.所有縱橫牆均應在樓、屋蓋標高處設置加強的現澆鋼筋混凝土圈梁，圈梁的截面高度不小於150mm，上下縱筋各不應少於，箍筋不小於，間距不大於300mm。

5.所有縱橫牆交界處及橫牆的中部，均應設置加強柱；該加強柱在橫牆內的柱距不宜大於層高，在縱牆內的柱距不宜大於4.2m，最小截面尺寸不宜小於240mm×240mm，配筋宜符合下表的要求。最大配筋率(%)最小配筋率(%)最小直徑加密區範圍(mm)加密區間距(mm)最小直徑角柱1.80.8全高邊柱1.80.8上端700中柱1.40.4下端500位置縱向鋼筋箍筋100

6.同一結構單元的樓、屋面板應設在同一標高處。

7.房屋的底層和頂層，在窗臺標高處宜設置沿縱橫牆通長的水準現澆鋼筋混凝土帶，其截面高度不小於60mm，寬度不小於240mm，縱向鋼筋不少於。(五)牆體之間的連接

1.7度時長度大於7.2m的大房間及8度和9度時，外牆轉角及內外牆交接處，應沿牆高每隔500mm配置拉結鋼筋，並每邊深入牆內不宜小於1m。

2.後砌的非承重砌體隔牆應沿牆高每隔500mm配置拉結鋼筋與承重牆或柱拉結，並每邊深入牆內不宜小於500mm；8度和9度時長度大於5m的後砌非承重砌體隔牆的牆頂，尚應與樓板或梁拉結。(六)加強樓梯間的整體性

1.8度和9度時，頂層樓梯間橫牆和外牆應沿牆高每隔500mm設通長鋼筋；9度時其他各層樓梯間可在休息板平臺或樓層半高處設置60mm厚的鋼筋混凝土帶或配筋砂漿帶，砂漿強度等級不應低於M7.5，鋼筋不宜少於。樓梯間應符合下列要求：

2.8度和9度時，樓梯間及門廳內牆陽角處的大樑支承長度不應小於500mm，並應與圈梁連接。

3.裝配式樓梯段應與平臺板的梁可靠連接，不應採用牆中懸挑式踏步或踏步豎肋插入牆體的樓梯，不應採用無筋磚砌欄板。

4.突出屋頂的樓、電梯間，構造柱應伸到頂部，並與頂部圈梁連接，內外牆交接處應沿牆高每隔500mm設拉結鋼筋，且每邊伸入牆內不應小於1m。(七)採用同一類型的基礎

同一結構單元的基礎（或樁承臺），宜採用同一類型的基礎，底面宜埋在同一標高上，否則應增設基礎圈梁並應按1：2的臺階逐步放坡。二、多層砌塊房屋的抗震構造措施(一)設置鋼筋混凝土芯柱1、芯柱設置部位及數量

混凝土小砌塊房屋應按下表要求設置鋼筋混凝土芯柱；對醫院、教學樓等橫牆較少的房屋，應根據房屋增加一層後的層數按下表要求設置芯柱。外牆轉角,灌實7個孔;內外牆交接處,灌實5個孔;內牆交接處,灌實4～5個孔;洞口兩側各灌實1個孔同上；橫牆內芯柱間距不宜大於2m六七外牆轉角,灌實5個孔;內外牆交接處,灌實4個孔;內牆交接處,灌實4～5個孔;洞口兩側各灌實1個孔外牆轉角,樓梯間四角;各內牆（軸線）與外縱牆交接處;8、9度時，內縱牆與橫牆（軸線）交接處和洞口兩側五六七外牆轉角，樓梯間四角；大房間內外牆交接處;山牆於內縱牆交接處,隔開間橫牆（軸線）與外縱牆交接處四五六外牆轉角,樓梯間四角;大房間內外牆交接處;隔15m或單元橫牆與外縱牆交接處二、三三、四四、五8度7度6度房屋層數設置部位設置數量外牆轉角,灌實3個孔;內外牆交接處,灌實4個孔2.芯柱截面尺寸、混凝土強度等級和配筋（1）混凝土小砌塊房屋芯柱截面尺寸不宜小於120mm×120mm。（2）芯柱混凝土強度等級，不應低於C15。（4）芯柱應伸入室外地面下500mm,或與埋深小於500mm的基礎圈梁相連.（5）為提高牆體抗震受剪承載力而設置的芯柱，宜在牆體內均勻佈置，最大淨距不宜大於2m。（3）芯柱豎向鋼筋應貫通牆身且與圈梁連接，插筋不應小於,7度時超過五層、8度時超過四層和9度時，插筋不應小於。(二)砌塊房屋中替代芯柱的鋼筋混凝土構造柱（1）截面與配筋

構造柱最小截面可採用190×190mm，縱向鋼筋宜採用

，箍筋間距不宜大於250mm，且在柱上下端宜適當加密；7度時超過五層、8度時超過四層和九度時，構造柱縱向鋼筋宜採用，箍筋間距不應大於200mm；外牆轉角的構造柱可適當加大截面及配筋。（2）構造柱與牆體的連接

構造柱與牆體連接處應砌成馬牙槎，與構造柱相鄰的砌塊孔洞，6度時宜填實，7度時應填實，8度時應填實並插筋；沿牆高每隔600mm應設拉結鋼筋網片，每邊深入牆內不宜小於1m。

構造柱與圈梁連接處，構造柱的縱筋應穿過圈梁，保證構造柱縱筋上下貫通。（3）構造柱與圈梁的連接

構造柱可不單獨設置基礎，但應深入室外地面下500mm，或與埋深小於500mm的基礎圈梁相連。（4）構造柱的基礎(三)設置鋼筋混凝土圈梁

砌塊房屋均應設置現澆鋼筋混凝土圈梁，圈梁截面尺寸、混凝土強度等級和配筋應符合下列要求：

1.圈梁寬度不應小於190mm.2.配筋不應小於，箍筋間距不應大於200mm。並按下表設置。同上;各層所有橫牆同上;屋蓋處沿所有橫牆；樓蓋處間距不應大於7m,構造柱對應部位內橫牆屋蓋處及每層樓蓋處屋蓋處及每層樓蓋處外牆及內縱牆8、96、7烈度牆類(四)砌塊牆體的拉結

砌塊房屋牆體交接處或芯柱與牆體連接處應設置拉結鋼筋網片，網片可採用鋼筋點焊而成，沿牆高每隔600mm設置，每邊深入牆內不宜小於1m。(五)設置鋼筋混凝土帶

6度時7層、7度時超過5層、8度時超過4層，在底層和頂層的窗臺標高處，沿縱橫牆應設置通長的水準現澆鋼筋混凝土帶，其截面高度不小與60mm，縱筋不小於，並應有分佈拉結筋，其混凝土強度等級不低於C20。(六)其他構造措施與多層磚房相應要求相同。6.3多層砌體房屋抗震計算多層砌體房屋的抗震計算，一般只需驗算房屋在橫向和縱向水準地震力作用下，橫牆和縱牆在其自身平面內的剪切強度。進行多層砌體房屋抗震強度驗算時，可以只選擇從屬面積大或豎向應力較小的牆段進行截面抗震承載力驗算。6.3.1計算簡圖多層砌體結構房屋的計算簡圖，考慮一下幾個方面：（1）將水準地震作用在建築物的兩個主軸方向分別進行抗震驗算；（2）結構變形為剪切型；（3）認為各層樓蓋水準剛度為無限大，僅作平移運動，即各抗側力構件在同一樓層標高處側移相等。簡圖中固定端標高的確定方法：基礎埋置較淺，取基礎頂面；基礎埋置較深，取室外地坪下500mm處；全地下室，取地下室頂板頂面；半地下室，取地下室室內地坪處。一、水準地震作用H1G1GjHj二、樓層地震剪力Gi6.3.2地震作用注意：因多層砌體房屋自振週期短，可忽略頂部附加地震作用的影響，即頂部附加地震作用係數為零。注意：對突出屋面的小建築，其地震作用效應仍乘以增大係數3，但不向下傳遞。6.3.3樓層地震剪力在牆體中的分配（2）樓層地震剪力的分配原則橫向地震作用全部由橫牆承擔，而不考慮縱牆的作用；縱向地震作用全部由縱牆承擔，而不考慮橫牆作用。（3）橫向樓層地震剪力的分配①剛性樓蓋房屋剛性樓蓋房屋：對於現澆及裝配整體式鋼筋混凝土樓（屋）蓋等。

②柔性樓蓋房屋柔性樓蓋：木結構等樓（屋）蓋。

第m道橫牆所分配的地震剪力，按第m道橫牆從屬面積上重力荷載代表值的比例分配。第i層第m道橫牆從屬面積上重力荷載代表值；第i層結構總重力荷載代表值。第i層第m道橫牆所應分配地震作用的建築面；第i層的建築面積。

當樓層單位面積上的重力荷載代表值相等時，可進一步簡化為按各牆片所承擔的地震作用的面積比進行分配：

③中等剛性樓蓋房屋中等剛度樓蓋：介於剛度樓蓋和柔性樓蓋之間的樓（屋）蓋，如裝配式鋼筋混凝土樓蓋。

它的各橫牆所分配的地震剪力，按剛性樓蓋和柔性樓蓋結果的平均值