大學(xué)砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計第八章

1、大學(xué)砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計第八章 Page 2大學(xué)砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計第八章 本章內(nèi)容 引言 第一節(jié) 砌體結(jié)構(gòu)房屋常見震害 第二節(jié) 砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震概念設(shè)計 第三節(jié) 多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震計算 Page 3大學(xué)砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計第八章 砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震能力較差砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震能力較差 材料抗剪承載力較低，延性差 結(jié)構(gòu)整體連接性能較差 砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震要點砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震要點 抗震設(shè)計 構(gòu)造措施 施工質(zhì)量 Page 4大學(xué)砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計第八章 1. 墻體交叉裂縫墻體交叉裂縫 產(chǎn)生原因：主拉應(yīng)力過大 裂縫形狀：傾斜階梯狀且交叉 出現(xiàn)部位：內(nèi)外縱橫墻、窗間墻 分布規(guī)律：底層墻體比頂層嚴(yán)重 交叉裂縫 豎向裂縫 轉(zhuǎn)角裂縫

2、Page 5大學(xué)砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計第八章 2. 轉(zhuǎn)角墻及內(nèi)外墻連接處的破損轉(zhuǎn)角墻及內(nèi)外墻連接處的破損 產(chǎn)生原因：剛度大分擔(dān)地震作用較多 裂縫形狀：豎向裂縫、三角形或菱形 出現(xiàn)部位：內(nèi)外墻連接處、房屋轉(zhuǎn)角 分布規(guī)律：縱墻承重房屋比橫墻承重房屋嚴(yán)重；墻體布置 不對稱時比規(guī)則嚴(yán)重；不設(shè)置圈梁時比設(shè)置時嚴(yán)重；大洞 口、空曠房間或樓梯間嚴(yán)重；內(nèi)外墻拉結(jié)差時嚴(yán)重。 3. 空曠空間墻體的開裂空曠空間墻體的開裂 n產(chǎn)生原因：抗震墻體相距較遠(yuǎn)，墻體受彎剪或水平彎曲作用 n裂縫形狀：通長水平裂縫 n出現(xiàn)部位：大房間房屋頂層，大開間房屋外墻 n分布規(guī)律：空曠房間的外縱墻或山墻開裂嚴(yán)重；錯層、房屋 平面凹 凸變化處、墻體在

3、門窗洞口過分被削弱處開裂嚴(yán)重。 Page 6大學(xué)砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計第八章 4. 碰撞損壞碰撞損壞 產(chǎn)生原因：墻體振動，互相碰撞擠壓 出現(xiàn)部位：伸縮縫和沉降縫兩側(cè) 碰撞損壞碰撞損壞 Page 7大學(xué)砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計第八章 5. 突出屋面樓梯間、電梯間、附墻煙囪、女兒墻等附屬結(jié)構(gòu)的破損突出屋面樓梯間、電梯間、附墻煙囪、女兒墻等附屬結(jié)構(gòu)的破損 產(chǎn)生原因：“鞭鞘效應(yīng)” 出現(xiàn)部位：房屋突出部位 分布規(guī)律：突出部分的面積相對于下層面積愈小，破損愈嚴(yán)重 突出部位震害突出部位震害 Page 8大學(xué)砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計第八章 6. 砌體結(jié)構(gòu)房屋樓蓋的破損砌體結(jié)構(gòu)房屋樓蓋的破損 產(chǎn)生原因：板、梁墻上支承長度不夠或無可靠拉結(jié) 出現(xiàn)部

4、位：預(yù)制板和承重墻連接處 分布規(guī)律：無圈梁房屋較有圈梁房屋嚴(yán)重；現(xiàn)澆樓蓋的 抗震性能優(yōu)于預(yù)制樓蓋 7. 門窗過梁的損壞門窗過梁的損壞 產(chǎn)生原因：磚拱對變形極為敏感 裂縫形狀：支座倒八字裂縫和跨中豎縫 出現(xiàn)部位：磚砌平拱、弧拱過梁 分布規(guī)律：房屋盡端處損壞比中部過梁嚴(yán)重，上層比下 層損壞嚴(yán)重 Page 9大學(xué)砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計第八章 8. 設(shè)有鋼筋混凝土構(gòu)造柱時墻體的損壞設(shè)有鋼筋混凝土構(gòu)造柱時墻體的損壞 產(chǎn)生原因：水平往復(fù)地震作用 裂縫形狀：交叉裂縫 出現(xiàn)部位：墻體和構(gòu)造柱柱端 分布規(guī)律：墻體裂縫的寬度不會很 大，構(gòu)造柱柱端混凝土崩裂、鋼筋 屈曲，集中配筋約束墻體抗倒塌能 力較強(qiáng)、具有很大的抗變形能力

5、 Page 10大學(xué)砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計第八章 9. 非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的震害非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的震害 多層磚房震害規(guī)律： 層數(shù)越多，破壞越重； 橫墻越少，破壞越重； 層高越高，破壞越重； 砂漿強(qiáng)度等級低，破壞重； 房屋兩端及轉(zhuǎn)角處震害重； 下層比上層的破壞重； 預(yù)制樓板比整體現(xiàn)澆樓板的破壞重； 橫墻比縱墻破壞重； 墻肢平面布置不均勻時破壞重。 Page 11大學(xué)砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計第八章 砌體房屋抗震性能與建筑平面布置、結(jié)構(gòu)選型、抗震計算、 構(gòu)造措施和施工質(zhì)量相關(guān)。 砌體房屋抗震設(shè)計原則：“小震不壞、中震可修、小震不壞、中震可修、 大震不倒大震不倒” 抗震概念設(shè)計主要內(nèi)容： 建筑總體布置建筑總體布置 結(jié)構(gòu)選型結(jié)構(gòu)選型 抗震

6、構(gòu)造措施抗震構(gòu)造措施 Page 12大學(xué)砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計第八章 一、建筑平立面布置 1平立面布置平立面布置 房屋的平面布置宜規(guī)則、對稱： 剛度中心和質(zhì)量中心應(yīng)盡量接近 平面布置應(yīng)避免墻體局部突出和凹進(jìn) 應(yīng)盡量避免將大房間布置在單元的兩端 房屋的立面布置宜規(guī)則： 房屋的質(zhì)量分布和剛度沿高度方向變化宜均勻 應(yīng)避免局部的突出 樓層不宜有錯層 2樓梯間的布置樓梯間的布置 樓梯間不宜布置在房屋端部的第一開間及轉(zhuǎn)角處 樓梯間不宜突出或開設(shè)過大的窗洞，以免將樓層圈梁切斷 應(yīng)特別注意樓梯間頂層墻體的穩(wěn)定性 Page 13大學(xué)砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計第八章 二、結(jié)構(gòu)選型 注: 1.房屋總高度指室外地面到檐口的高度，半地下室可從

7、地下室室內(nèi)地 面算起，全地下室可從室外地面算起； 2.單面走廊房屋的總寬度不包括走廊寬度； 3.對醫(yī)院、教學(xué)樓等橫墻較少的房屋的總高度，應(yīng)比表中的規(guī)定相應(yīng) 降低3m。 1砌體結(jié)構(gòu)房屋高度、層高、高寬比限制砌體結(jié)構(gòu)房屋高度、層高、高寬比限制 砌體結(jié)構(gòu)房屋總高度砌體結(jié)構(gòu)房屋總高度(m)(m)、層數(shù)和高寬比限值、層數(shù)和高寬比限值 砌體類 別 最小墻 厚 (mm) 烈度 6789 高度層數(shù)高度層數(shù)高度層數(shù)高度層數(shù) 普通粘 土磚 24024八21七18六12四 混凝土 小(中) 砌塊 19021七21七18六12四 多孔磚24021七21六18六12四 最大高寬比2.52.52.01.5 Page 14

8、大學(xué)砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計第八章 2多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的結(jié)構(gòu)選型多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的結(jié)構(gòu)選型 （1）承重方案的選擇 多層磚房應(yīng)優(yōu)先采用橫墻或縱橫墻承重方案。 縱橫墻的布置應(yīng)均勻?qū)ΨQ，沿平面宜對齊，沿豎向應(yīng)上下連續(xù)，同一軸 線上的窗間墻宜均勻。 在房屋的一個獨立單元內(nèi)，宜采用相同的結(jié)構(gòu)材料。 （2）防震縫的設(shè)置）防震縫的設(shè)置 要求設(shè)置防震縫的房屋要求設(shè)置防震縫的房屋 (a)房屋的立面高差在6m以上； (b)房屋有錯層，且樓板高差較大； (c)各部分結(jié)構(gòu)剛度、質(zhì)量截然不同。 防震縫的設(shè)置防震縫的設(shè)置 防震縫應(yīng)沿房屋全高設(shè)置，基礎(chǔ)可不設(shè)防震縫，兩側(cè)應(yīng)布置抗震墻。 防震縫按房屋高度和設(shè)防烈度不同，縫寬一般取70mm

9、100mm。 Page 15大學(xué)砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計第八章 （3）抗震橫墻最大間距限制）抗震橫墻最大間距限制(教材教材 表表8-2) （4）墻體局部尺寸限制（表）墻體局部尺寸限制（表8-3 ） （5）地下室與基礎(chǔ)）地下室與基礎(chǔ) 地下室對上部結(jié)構(gòu)的抗震起有利作用，有條件時，砌體房屋 宜結(jié)合使用要求或人防需要，建造滿堂地下室。 軟弱地基（包括軟弱粘性土，可液化和嚴(yán)重不均勻地基）上 的房屋宜沿外墻及所有承重內(nèi)墻增設(shè)基礎(chǔ)圈梁一道。 Page 16大學(xué)砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計第八章 三、抗震構(gòu)造措施 1鋼筋混凝土構(gòu)造柱鋼筋混凝土構(gòu)造柱 鋼筋混凝土構(gòu)造柱的作用：鋼筋混凝土構(gòu)造柱的作用： 可提高墻體抗剪承載力1020%，墻體的

10、剛度增大不多 加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性 約束墻體的變形，防止墻體倒塌，提高無筋砌體延性34倍； 建筑抗震設(shè)計規(guī)范建筑抗震設(shè)計規(guī)范構(gòu)造柱設(shè)置部位的規(guī)定（表構(gòu)造柱設(shè)置部位的規(guī)定（表8-4） 構(gòu)造柱設(shè)置規(guī)定構(gòu)造柱設(shè)置規(guī)定 構(gòu)造柱最小截面尺寸240mm180mm； 混凝土強(qiáng)度等級不低于C20； 縱筋采用412(角柱用414)，箍筋6250，柱上、 下 端各 700mm(600mm)箍筋加密至100mm 。 構(gòu)造柱應(yīng)先砌墻后澆筑混凝土，應(yīng)砌成馬牙槎； 構(gòu)造柱沿墻高每隔500mm設(shè)26拉結(jié)鋼筋，每邊伸入墻內(nèi)不宜小 于1000mm。 Page 17大學(xué)砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計第八章 2鋼筋混凝土圈梁鋼筋混凝土圈梁 圈梁抗震作用

11、：圈梁抗震作用： 增強(qiáng)縱橫墻的連接，加強(qiáng)房屋的整體性和空間剛度 限制墻體平面外的變形； 圈梁與構(gòu)造柱整體現(xiàn)澆形成約束框架，共同發(fā)揮對墻體的 約束作用。 建筑抗震設(shè)計規(guī)范建筑抗震設(shè)計規(guī)范圈梁設(shè)置部位的規(guī)定（表圈梁設(shè)置部位的規(guī)定（表8-5） 圈梁設(shè)置規(guī)定圈梁設(shè)置規(guī)定 圈梁高度不應(yīng)小于120mm； 圈梁在平面上應(yīng)封閉，當(dāng)遇有洞口被切斷時應(yīng)上下搭接； 圈梁應(yīng)先砌墻后與構(gòu)造柱一起現(xiàn)澆成整體 Page 18大學(xué)砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計第八章 3墻體間的拉結(jié)墻體間的拉結(jié) 大房間的外墻轉(zhuǎn)角及內(nèi)外墻交接處，均應(yīng)沿墻高每隔 500mm配置26拉結(jié)鋼筋，并伸入墻內(nèi)不宜小于1m。 墻體間的拉結(jié)墻體間的拉結(jié) Page 19大學(xué)砌體

12、結(jié)構(gòu)設(shè)計第八章 后砌的自承重隔墻應(yīng)沿墻高每隔500mm配置26拉結(jié)鋼筋與承重 墻或柱連接，每邊伸入墻內(nèi)不小于500mm。 當(dāng)設(shè)防烈度為8、9度時，長度大于5.1m的后砌非承重砌體隔墻 的墻頂尚應(yīng)與樓板或梁拉結(jié)。 梁板與墻柱間的拉結(jié)梁板與墻柱間的拉結(jié) Page 20大學(xué)砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計第八章 4樓樓(屋屋)蓋梁板與墻柱間的連接蓋梁板與墻柱間的連接 現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板或屋面板伸進(jìn)縱橫墻內(nèi)的長度，均不宜小 于120mm； 裝配式鋼筋混凝土樓板或屋面板，當(dāng)圈梁未設(shè)在板同一標(biāo)高時 ，板端伸進(jìn)外墻的長度不應(yīng)小于120mm，伸進(jìn)內(nèi)墻的長度不宜小 于100mm，且不應(yīng)小于80mm，在梁上不應(yīng)小于80mm； 當(dāng)板的

13、跨度大于4.8m并與外墻平行時，靠外墻的預(yù)制板側(cè)邊 應(yīng)與墻或圈梁拉結(jié)。樓(屋)蓋的鋼筋混凝土梁或屋架，應(yīng)與墻、 柱（包括構(gòu)造柱）或圈梁有可靠的連接。梁與磚柱的連接不應(yīng)削 弱磚柱截面，獨立磚柱頂部應(yīng)在兩個方向均有可靠連接。 Page 21大學(xué)砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計第八章 二階段設(shè)計二階段設(shè)計: 按地區(qū)設(shè)防烈度進(jìn)行構(gòu)件截面抗震承載力計算 彈性分析 按高于本地區(qū)設(shè)防烈度的預(yù)估罕遇地震作用驗算構(gòu)件彈塑性變形 概念設(shè)計構(gòu)造措施 Page 22大學(xué)砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計第八章 一、水平地震作用的計算 1基本假定基本假定 一般情況僅計算水平地震作用下結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)力 水平地震作用應(yīng)分別沿房屋的兩個主軸方向進(jìn)行 ，每個方向的水平地

14、震作用全部由平行于地震作 用方向的墻體承受 2水平地震作用下砌體房屋抗震計算簡圖水平地震作用下砌體房屋抗震計算簡圖 計算簡圖可將各層樓蓋及頂層屋蓋簡化多質(zhì)點受 力體系： 其中，樓蓋處質(zhì)點的重力荷載代表值取樓蓋 自重、作用于樓面上的可變荷載以及相鄰上、下 層墻體自重的一半。 當(dāng)房屋高度不超過40m，結(jié)構(gòu)以剪切變形為主且 質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻時，計算方法可 采用底部剪力法計算沿高度方向水平地震作用分 布值。 Page 23大學(xué)砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計第八章 3水平地震作用水平地震作用 結(jié)構(gòu)的總水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值FEK按下式確定： FEK=1Geq 底部剪力法可確定質(zhì)點i的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值為: 突出屋

15、頂附加質(zhì)點所承擔(dān)的水平地震作用為: Fn=n=FEK 式中，1相應(yīng)于結(jié)構(gòu)基本自振周期的水平地震影響系數(shù)值， 多層砌體房屋、多層內(nèi)框架磚房取1=max；6 度時max=0.04，7度時max=0.08，8度時 max=0.16。 Geq結(jié)構(gòu)等效總重力荷載，多質(zhì)點體系取總重力代表 值的85%； Hi、Hj、Gi、Gj質(zhì)點i、j的計算高度和集中于i、j的重力荷載代表值 ，后者取100%恒載，50% (書庫80%)樓面活載，50%雪載； n頂部附加地震作用系數(shù)，多層內(nèi)框架磚房可采用 0.2，其他磚房取0。 nEK n j jj ii i F HG HG F 1 1 n. . .21，i Page 24

16、大學(xué)砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計第八章 第i樓層的水平地震剪力標(biāo)準(zhǔn)值: 對于突出屋面的附屬物，抗震驗算時可將突出部分的頂蓋作為一個 質(zhì)點，與其他各質(zhì)點一起按底部剪力法求Fi。在驗算突出屋面附屬物的 墻體時，需將求得的水平地震作用效應(yīng)Fn乘以增大系數(shù)3，所增大部分 不往下層傳遞。女兒墻可假設(shè)在其高度1/2處作為一個質(zhì)點按底部剪力 法求Fn，其余同上。 n j ji FV 1 Page 25大學(xué)砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計第八章 二、樓層水平地震剪力在本層墻體間的分配 1橫向水平地震作用下層間剪力分配橫向水平地震作用下層間剪力分配 橫向水平地震作用由該驗算方向橫墻單獨承受 第i層層間水平地震剪力為Vi按三種情況分配到該層第m道橫

17、墻上： 剛性樓蓋剛性樓蓋 適用樓蓋適用樓蓋：現(xiàn)澆或裝配整體式鋼筋混凝土樓（屋）蓋 計算模型計算模型：樓（屋）蓋可視作支承在橫墻上的多跨連續(xù)梁 分配方法分配方法：各橫墻所承受的水平地震剪力按其等效剛度的比 例分配 Page 26大學(xué)砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計第八章 考慮橫墻彎曲變形和剪切變形，層間各橫墻的抗側(cè)移剛度: 式中，E 砌體彈性模量； t 墻體厚度； 墻片高寬比，=h/b; h 墻片高度； b 墻片寬度； 當(dāng)4時，可認(rèn)為該橫墻的抗側(cè)移剛度可略去不計。 根據(jù)側(cè)向位移協(xié)調(diào)條件，第i層第m道抗側(cè)移剛度為Dim橫墻的所承 擔(dān)的水平地震剪力: 式中，Dim第i層第m道橫墻的抗側(cè)移剛度; Di第i層全部橫墻的總抗

18、側(cè)移剛度; r 第i層橫墻的總數(shù)。 4 3 Et D i i im i r j ij im im V D D V D D V 1 Page 27大學(xué)砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計第八章 若房屋某層間各橫墻都屬只考慮剪切變形的情況，且墻體材料、厚度、 層高都相同時，第i層第m道橫墻的所承擔(dān)的水平地震剪力: 式中，Aim 第i層第m橫墻的凈截面面積; Ai 第i層全部橫墻的總凈截面面積 。 i i im i r j ij im im V A A V A A V 1 Page 28大學(xué)砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計第八章 不同樓蓋剛度水平變形圖不同樓蓋剛度水平變形圖 （a）剛性樓蓋）剛性樓蓋 （b）柔性樓蓋）柔性樓蓋 Page 29大

19、學(xué)砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計第八章 柔性樓蓋柔性樓蓋 n適用樓蓋：木樓(屋)蓋 n計算模型：樓(屋)蓋視作支承在橫墻上的多跨簡支梁 n分配方法：按本橫墻從屬面積上重力荷載代表值的比例分配 按從屬面積上重力荷載代表值比例，i層第m道橫墻所承 擔(dān)水平地震剪力： 式中， Gim第i層第m橫墻所承擔(dān)的 重力荷載代表值； Gi第i層所有橫墻所承擔(dān)的 重力荷載代表值 。 i i im i r j ij im im V G G V G G V 1 Page 30大學(xué)砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計第八章 如樓(屋)蓋重力荷載為均勻分布，按從屬面積的比例，第i層 第m道橫墻所承擔(dān)的水平地震剪力： 式中，Zim第i層第m橫墻的從屬面積； Zi第

20、i層所有橫墻的總面積。 i i im i r j ij im im V Z Z V Z Z V 1 Page 31大學(xué)砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計第八章 中等剛度樓蓋中等剛度樓蓋 n適用樓蓋：普通預(yù)制板的裝配式鋼筋混凝土樓(屋)蓋 n計算模型：樓(屋)蓋視作支承在橫墻上的多跨簡支梁 n分配方法：取剛性、柔性樓蓋分配比例的平均值 第i層第m道橫墻所承擔(dān)的水平地震剪力： i i im i im im i i im i im im V G G D D V V Z Z A A V 2 1 2 1 或 Page 32大學(xué)砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計第八章 2縱向水平地震作用下層間剪力分配縱向水平地震作用下層間剪力分配 計算方法同橫墻，由于縱向墻體的間距較小，水平剛 度較大，往往可按縱墻凈截面面積與全部縱墻總凈截面面 積的比值A(chǔ)im/Ai進(jìn)行分配。 Page 33大學(xué)砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計第八章 三、墻體截面抗震承載力驗算 1無筋墻體截面抗震承載力驗算無筋墻體截面抗震承載力驗算 式中，V 墻體剪力設(shè)計值； RE墻體抗震受剪承載力調(diào)整系數(shù)，（無筋磚砌體 墻取RE =1.0，當(dāng)墻體兩端均有鋼筋混凝土構(gòu) 造柱時取RE =0.9；自承重墻取RE =0.75）； fVE砌體沿階梯形截面破損的抗震抗剪強(qiáng)度設(shè)計值； A 墻體橫截面面積（多孔磚取毛截