第四章 砌體結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計4-5底部框架砌體房屋抗震設(shè)計

1、KMUST G.Q.X4-5 底部框架砌體房屋底部框架砌體房屋抗震設(shè)計抗震設(shè)計 4.5.1 4.5.1 概概 述述4.5.2 4.5.2 抗抗 震震 計計 算算 4.5.3 4.5.3 抗抗 震震 構(gòu)構(gòu) 造造 措措 施施 4.5.1 概概 述述 底部底部框架砌體房屋主要指結(jié)構(gòu)底層或底部兩層采用框架砌體房屋主要指結(jié)構(gòu)底層或底部兩層采用鋼筋混凝土框架的多層砌體房屋。這類結(jié)構(gòu)類型主要用于鋼筋混凝土框架的多層砌體房屋。這類結(jié)構(gòu)類型主要用于底部需要大空間，而上面各層可采用較多縱橫墻的房屋，底部需要大空間，而上面各層可采用較多縱橫墻的房屋，如底層設(shè)置商店、餐廳的多層住宅、旅館、辦公樓等建筑。如底層設(shè)置商店

2、、餐廳的多層住宅、旅館、辦公樓等建筑。 這類房屋因底部剛度小、上部剛度大，豎向剛度急劇這類房屋因底部剛度小、上部剛度大，豎向剛度急劇變化，抗震性能較差。變化，抗震性能較差。 地震時往往在底部出現(xiàn)變形集地震時往往在底部出現(xiàn)變形集中、產(chǎn)生過大側(cè)移而嚴重破壞，甚至倒塌。中、產(chǎn)生過大側(cè)移而嚴重破壞，甚至倒塌。 為了為了防止底部因變形集中而發(fā)生嚴重的震害，在抗震防止底部因變形集中而發(fā)生嚴重的震害，在抗震設(shè)計中必須在結(jié)構(gòu)底部加設(shè)抗震墻，設(shè)計中必須在結(jié)構(gòu)底部加設(shè)抗震墻，不得采用純框架布不得采用純框架布置。置。 底部底部框架房屋抗震墻的數(shù)量，由第二層與底層縱橫向框架房屋抗震墻的數(shù)量，由第二層與底層縱橫向側(cè)移剛

3、度比值來確定，在側(cè)移剛度比值來確定，在6 6、7 7度時這一比值不應(yīng)大于度時這一比值不應(yīng)大于2.52.5，8 8度時不應(yīng)大于度時不應(yīng)大于2 2，且均不應(yīng)小于，且均不應(yīng)小于1.01.0。 對于對于底部兩層框架砌體房屋，底層與底部第二層側(cè)移底部兩層框架砌體房屋，底層與底部第二層側(cè)移剛度應(yīng)接近；第三層與底部第二層側(cè)移剛度的比值，剛度應(yīng)接近；第三層與底部第二層側(cè)移剛度的比值，6 6、7 7度時不應(yīng)大于度時不應(yīng)大于2 2，8 8度時不應(yīng)大于度時不應(yīng)大于1.51.5，且均不宜小于，且均不宜小于1 1。 4.5.1 概概 述述 底部抗震橫墻的間距應(yīng)底部抗震橫墻的間距應(yīng)符合下表的符合下表的要求要求。 抗震墻應(yīng)

4、采用鋼筋混凝土墻，6度和7度時可采用嵌砌于框架之間的粘土磚墻或混凝土小砌塊墻。底部框架磚房的總高度和層數(shù)，不宜超過表4-17的限制。6度7度8度9度211815表表4-16 底部抗震橫墻最大間距底部抗震橫墻最大間距6度7度8度9度高度層數(shù)高度層數(shù)高度層數(shù)高度層數(shù)227227196不宜采用4.5.1 概概 述述 4.5.2 抗抗 震震 計計 算算 底部框架砌體房屋的抗震計算可采用底部剪力法底部框架砌體房屋的抗震計算可采用底部剪力法。max10neqEKGFmaxEKnjjjiiiFHGHGF1njiijFV計算中取地震影響系數(shù) 頂部附加地震影響系數(shù) 為了減輕底部的薄弱程度，我國建筑抗震設(shè)計規(guī)范規(guī)

5、定，為了減輕底部的薄弱程度，我國建筑抗震設(shè)計規(guī)范規(guī)定，底層框架砌體房屋的底層地震剪力設(shè)計值應(yīng)取底部剪力底層框架砌體房屋的底層地震剪力設(shè)計值應(yīng)取底部剪力法所得底層地震剪力乘以增大系數(shù)，即法所得底層地震剪力乘以增大系數(shù)，即 niiFV11按上式算得按上式算得1.21.2時，取時，取=1.2=1.2；1.51.5時，取時，取=1.5=1.5。同理，對于底部兩層框架房屋的底層與第二層，其縱同理，對于底部兩層框架房屋的底層與第二層，其縱橫向地震剪力設(shè)計值亦均應(yīng)乘以增大系數(shù)橫向地震剪力設(shè)計值亦均應(yīng)乘以增大系數(shù)。式中式中地震剪力增大系數(shù)，與第二層與底層地震剪力增大系數(shù)，與第二層與底層側(cè)移剛度之比側(cè)移剛度之比

6、有關(guān)，可取有關(guān)，可取 4.5.2 抗抗 震震 計計 算算 底部底部框架中的框架柱與抗震墻的設(shè)計，可按兩道防框架中的框架柱與抗震墻的設(shè)計，可按兩道防線的思想進行設(shè)計，即在結(jié)構(gòu)彈性階段，不考慮框架柱的線的思想進行設(shè)計，即在結(jié)構(gòu)彈性階段，不考慮框架柱的抗剪貢獻，而由抗震墻承擔全部縱橫向的地震剪力。抗剪貢獻，而由抗震墻承擔全部縱橫向的地震剪力。 ibwcwcwcwVKKKVibwcwbwbwVKKKV一片磚抗震墻承擔的水平地震剪力為：一片磚抗震墻承擔的水平地震剪力為： 一片鋼筋混凝土抗震墻承擔的水平地震剪力為：一片鋼筋混凝土抗震墻承擔的水平地震剪力為： 4.5.2 抗抗 震震 計計 算算 在在結(jié)構(gòu)進入

7、彈塑性階段后，考慮到抗震墻的損傷，結(jié)構(gòu)進入彈塑性階段后，考慮到抗震墻的損傷，由抗震墻和框架柱共同承擔地震剪力。根據(jù)試驗研究結(jié)由抗震墻和框架柱共同承擔地震剪力。根據(jù)試驗研究結(jié)果，鋼筋混凝土抗震墻開裂后的剛度約為初始彈性剛度果，鋼筋混凝土抗震墻開裂后的剛度約為初始彈性剛度的的30%30%，而磚抗震墻則約為，而磚抗震墻則約為20%20%左右。左右。 據(jù)此據(jù)此可確定可確定框架柱所承擔的地震剪力為框架柱所承擔的地震剪力為： 12 . 03 . 0VKKKKVcbwwccc式中 Kcw、Kbw、Kc分別為一片混凝土抗震墻、一片磚抗震墻、一根鋼筋混凝土框架柱的彈性側(cè)移剛度。4.5.2 抗抗 震震 計計 算算

8、 此外此外，框架柱的設(shè)計尚需，框架柱的設(shè)計尚需考慮地震傾覆力矩引起的附加考慮地震傾覆力矩引起的附加軸力。作用于整個房屋底層的軸力。作用于整個房屋底層的地震傾覆力矩為地震傾覆力矩為( (參考右圖）參考右圖）niiiHHFM211)( 每榀框架所承擔的地震傾覆力矩，可按底層抗震墻每榀框架所承擔的地震傾覆力矩，可按底層抗震墻和框架的轉(zhuǎn)動剛度比例分配。和框架的轉(zhuǎn)動剛度比例分配。4.5.2 抗抗 震震 計計 算算 一片抗震墻承擔的傾覆力矩為一片抗震墻承擔的傾覆力矩為： 1MKKKMfwww1MKKKMfwffICEIhKw11上式中，上式中，Kw底層一片抗震墻的平面轉(zhuǎn)動剛度：底層一片抗震墻的平面轉(zhuǎn)動剛度

9、：一榀框架承擔的傾覆力矩為：一榀框架承擔的傾覆力矩為：4.5.2 抗抗 震震 計計 算算 I I、I I抗震墻水平截面和基礎(chǔ)底面的轉(zhuǎn)動慣量；抗震墻水平截面和基礎(chǔ)底面的轉(zhuǎn)動慣量； C Cz z、C C地基抗壓和抗彎剛度系數(shù)；地基抗壓和抗彎剛度系數(shù)； A Ai i、F Fi i一榀框架中第一榀框架中第i i根柱子的水平截面面積和基根柱子的水平截面面積和基礎(chǔ)底面積；礎(chǔ)底面積； x xi i第第i i根柱子到所在框架中和軸的根柱子到所在框架中和軸的距離距離2211iiziifxFCxAEhKfiiiiciMxAxANKf 一榀框架沿自身平面的轉(zhuǎn)動剛度：傾覆力矩傾覆力矩M Mf f在框架中產(chǎn)生的附加軸力

10、為在框架中產(chǎn)生的附加軸力為底部框架砌體房屋框架層以上結(jié)構(gòu)的抗震計算與多層砌體底部框架砌體房屋框架層以上結(jié)構(gòu)的抗震計算與多層砌體結(jié)構(gòu)房屋相同。結(jié)構(gòu)房屋相同。 4.5.2 抗抗 震震 計計 算算 4.5.3 抗抗 震震 構(gòu)構(gòu) 造造 措措 施施 1 1、底層框架砌體房屋的上部結(jié)構(gòu)的構(gòu)造措施與一般、底層框架砌體房屋的上部結(jié)構(gòu)的構(gòu)造措施與一般多層砌體房屋相同。多層砌體房屋相同。 2 2、底部框架應(yīng)采用現(xiàn)澆或現(xiàn)澆柱、預制梁結(jié)構(gòu)，并、底部框架應(yīng)采用現(xiàn)澆或現(xiàn)澆柱、預制梁結(jié)構(gòu)，并宜雙向剛性連接。宜雙向剛性連接。底層樓蓋應(yīng)采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土板，板底層樓蓋應(yīng)采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土板，板厚不應(yīng)小于厚不應(yīng)小于120mm12

11、0mm。 當當樓板洞口尺寸大于樓板洞口尺寸大于800mm800mm時，洞口周邊應(yīng)設(shè)置圈梁。時，洞口周邊應(yīng)設(shè)置圈梁。 底層底層框架柱框架柱因受水平剪力和豎向壓力共同作用，常因受水平剪力和豎向壓力共同作用，常沿斜截面發(fā)生破壞。因此，沿斜截面發(fā)生破壞。因此，宜加大構(gòu)造箍筋的直徑、減少宜加大構(gòu)造箍筋的直徑、減少間距，必要時可采用螺旋箍筋或焊接封閉箍筋。間距，必要時可采用螺旋箍筋或焊接封閉箍筋。 3 3、底部框架、底部框架- -抗震墻房屋的上部各層應(yīng)按表抗震墻房屋的上部各層應(yīng)按表4-114-11要要求設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱，求設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱，過渡層尚應(yīng)在底部框架柱對過渡層尚應(yīng)在底部框架柱對應(yīng)位置處設(shè)

12、置構(gòu)造柱。應(yīng)位置處設(shè)置構(gòu)造柱。 構(gòu)造構(gòu)造柱的截面，不宜小于柱的截面，不宜小于240mm240mm240mm240mm。構(gòu)造柱的。構(gòu)造柱的縱向鋼筋不宜少于縱向鋼筋不宜少于414414，箍筋間距不宜大于，箍筋間距不宜大于200mm200mm。過過渡層構(gòu)造柱的縱向鋼筋，渡層構(gòu)造柱的縱向鋼筋，7 7度時不宜小于度時不宜小于416416，8 8度時不度時不宜大于宜大于616616。 一般一般情況下，縱向鋼筋應(yīng)錨人下部的框架柱內(nèi)；當情況下，縱向鋼筋應(yīng)錨人下部的框架柱內(nèi)；當縱向鋼筋錨固在框架梁內(nèi)時，框架梁的相應(yīng)位置應(yīng)加強。縱向鋼筋錨固在框架梁內(nèi)時，框架梁的相應(yīng)位置應(yīng)加強。構(gòu)造柱應(yīng)與每層圈梁連接，或與現(xiàn)澆樓板

13、可靠拉結(jié)。構(gòu)造柱應(yīng)與每層圈梁連接，或與現(xiàn)澆樓板可靠拉結(jié)。4.5.3 抗抗 震震 構(gòu)構(gòu) 造造 措措 施施 4 4、鋼筋混凝土托墻梁、鋼筋混凝土托墻梁的截面寬度不應(yīng)小于的截面寬度不應(yīng)小于300mm300mm，梁的截面高度不應(yīng)小于跨度的梁的截面高度不應(yīng)小于跨度的1/101/10。箍筋的直徑不應(yīng)小。箍筋的直徑不應(yīng)小于于8mm8mm，間距不應(yīng)大于，間距不應(yīng)大于200mm200mm；梁端在；梁端在1.51.5倍梁高且不小于倍梁高且不小于1/51/5梁凈跨范圍內(nèi)，以及上部墻體的洞口處和洞口兩側(cè)各梁凈跨范圍內(nèi)，以及上部墻體的洞口處和洞口兩側(cè)各500mm500mm且不小于梁高的范圍內(nèi)，箍筋間距不應(yīng)大于且不小于梁

14、高的范圍內(nèi)，箍筋間距不應(yīng)大于l00mml00mm。沿梁高應(yīng)設(shè)腰筋，數(shù)量不應(yīng)少于沿梁高應(yīng)設(shè)腰筋，數(shù)量不應(yīng)少于214214，間距不應(yīng)大于，間距不應(yīng)大于200mm200mm。 梁梁的主筋和腰筋應(yīng)按受拉鋼筋的要求錨固在柱內(nèi)，的主筋和腰筋應(yīng)按受拉鋼筋的要求錨固在柱內(nèi)，且支座上部的縱向鋼筋在柱內(nèi)的錨固長度應(yīng)符合鋼筋混且支座上部的縱向鋼筋在柱內(nèi)的錨固長度應(yīng)符合鋼筋混凝土框支梁的有關(guān)要求。凝土框支梁的有關(guān)要求。4.5.3 抗抗 震震 構(gòu)構(gòu) 造造 措措 施施 5 5、鋼筋混凝土抗震墻、鋼筋混凝土抗震墻周邊應(yīng)設(shè)置梁周邊應(yīng)設(shè)置梁( (或暗梁或暗梁) )和邊和邊框柱框柱( (或框架柱或框架柱) )組成的邊框；邊框梁的

15、截面寬度不宜小組成的邊框；邊框梁的截面寬度不宜小于墻板厚度的于墻板厚度的1.51.5倍，截面高度不宜小于墻板厚度的倍，截面高度不宜小于墻板厚度的2.52.5倍；邊框柱的截面高度不宜小于墻板厚度的倍；邊框柱的截面高度不宜小于墻板厚度的2 2倍?？拐饓Ρ??？拐饓Π宓暮穸炔灰诵∮趬Π宓暮穸炔灰诵∮?60mm160mm，且不應(yīng)小于墻板凈高的，且不應(yīng)小于墻板凈高的1/201/20；抗震墻宜開設(shè)洞口形成若干墻段，各墻段的高寬比不宜抗震墻宜開設(shè)洞口形成若干墻段，各墻段的高寬比不宜小于小于2 2。 抗震抗震墻的豎向和橫向分布鋼筋配筋率均不應(yīng)小于墻的豎向和橫向分布鋼筋配筋率均不應(yīng)小于 0.250.25，并應(yīng)采用雙排布置；雙排分布鋼筋間拉筋的間，并應(yīng)采用雙排布置；雙排分布鋼筋間拉筋的間距不應(yīng)大于距不應(yīng)大于600mm600mm，直徑不應(yīng)小于，直徑不應(yīng)小于6mm6mm。4.5.3 抗抗 震震 構(gòu)構(gòu) 造造 措措 施施 6 6、底部抗震墻若采用、底部抗震墻若采用嵌、砌于框架之間的磚砌抗嵌、砌于框架之間的磚砌抗震震墻時，應(yīng)先砌墻后澆柱。磚墻至少厚墻時，應(yīng)先砌墻后澆柱。磚墻至少厚240mm240mm，砂漿強，砂漿強度等級應(yīng)不小于度等級應(yīng)不小于M10M10，且應(yīng)沿框架柱每隔，且應(yīng)沿框架柱每隔0.5m0.5m配置配置 2626拉結(jié)鋼筋，并沿磚墻全長設(shè)置。在墻體半高處尚應(yīng)拉結(jié)鋼筋，并沿磚墻全長設(shè)置。在