《多層砌體結構抗震設計》學習培訓講義

1、第四章 多層砌體結構抗震設計多數(shù)磚房的抗破壞能力很低，但抗倒塌能力較高，經過合理的設計，可用于地震區(qū)。4.1 多層砌體結構的震害特點4.1.1 宏觀震害統(tǒng)計基本完好輕微破壞中等破壞嚴重破壞倒塌11.835.329.423.50.0基本完好輕微破壞中等破壞嚴重破壞倒塌70.719.59.80.00.0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。天津市8度區(qū)經7度設防的74年通用住宅震害統(tǒng)計(%)唐山地區(qū)8度區(qū)多層磚房的震害統(tǒng)計（%）歷史震害統(tǒng)計（設防）烈度891011基本完好11.81.30.60.3輕微破壞35.36.85.01.5中等破壞29.434.36.54.7

2、嚴重破壞23.532.519.911.7倒塌0.025.168.081.8唐山地區(qū)多層磚房的震害統(tǒng)計（%）未經抗震設防的多層磚房在高烈度區(qū)的倒塌率非常高。歷史震害統(tǒng)計（未設防）1、全部倒塌2、上部倒塌3、局部倒塌房屋整體性好，而底層強度不足時；房屋整體性不好，而上層墻體過于弱時；房屋上層自重大，剛度差；上層砌體強度過弱，整體性差時；個別部位的整體性特別差，縱墻與橫墻間聯(lián)系不好，平面或立面有顯著的局部突出，抗震縫處理不當?shù)龋?.1.2 震害現(xiàn)象及分析一、倒塌外縱墻全部脫開橫墻而坍塌是較常見的震害。4.1.2 震害現(xiàn)象及分析一、倒塌4.1.2 震害現(xiàn)象及分析一、倒塌4.1.2 震害現(xiàn)象及分析二、裂

3、縫抗剪承載力不足,產生裂縫,主要有“X”形、水平和豎向三種類型。1、 “X”形裂縫墻體在豎向壓力和反復水平剪力作用產生的裂縫。常出現(xiàn)“X”形裂縫的位置：與主震方向平行的墻體；在橫向，房屋兩端的山墻；在縱向，窗間墻。4.1.2 震害現(xiàn)象及分析二、裂縫抗剪承載力不足,產生裂縫,主要有“X”形、水平和豎向三種類型。1、 “X”形裂縫墻體在豎向壓力和反復水平剪力作用產生的裂縫。若主震方向與橫縱墻成某一角度時，常在房屋的角部出現(xiàn)局部倒塌。4.1.2 震害現(xiàn)象及分析二、裂縫抗剪承載力不足,產生裂縫,主要有“X”形、水平和豎向三種類型。2、 水平裂縫大都發(fā)生于外縱墻窗口的上下皮處。當房屋縱向承重，橫墻間距大

4、而屋蓋剛度弱時，縱墻出平面受彎產生水平裂縫。3、 豎向裂縫大都發(fā)生于橫縱墻交接處或變化較大的兩部體系的交接處。4.1.2 震害現(xiàn)象及分析二、裂縫三、其它破壞1、樓梯間破壞樓梯間的墻體一般震害較重。原因是：橫墻間距小，抗剪剛度大；空間剛度較??；墻體有削弱等；三、其它破壞突出屋面的屋頂間（電梯機房、水箱間等）、煙囪、女兒墻，由于“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(qū)有所破壞，7度區(qū)普遍破壞，8-9度區(qū)幾乎全部破壞或倒塌。三、其它破壞3、樓板和屋蓋樓板和屋蓋是地震時傳遞水平地震作用的主要構件。對于預制板樓板、樓蓋，由于整體性較差、板縫偏小混凝土灌縫不夠密實

5、，地震時易于拉裂。9度以上地區(qū)，由于墻體開裂、錯位、倒塌引起樓板、樓蓋掉落。預制板端部擱置長度過短或無可靠的板與板及板與墻的拉接措施，也造成震害。4.1.3 震害規(guī)律剛性樓蓋房屋，上輕下重；柔性樓蓋房屋，上重下輕；橫墻承重房屋震害輕于縱墻承重；堅硬地基上房屋震害輕于軟弱及非均勻地基上房屋的震害；外廊式房屋往往地震破壞較重；預制樓板結構比現(xiàn)澆樓板結構破壞重；房屋兩端、轉角、樓梯間及附屬結構的震害較重。4.2 多層砌體結構選型與布置抗震設計的關鍵：防倒塌主要依靠抗震措施來保障平立面盡量規(guī)整、抗側力墻平面上應對齊、貫通；豎向宜上下連續(xù)；盡量采用橫墻承重或縱橫墻承重體系；樓梯間避開房屋盡端和轉角處；合

6、理設置防震縫?？p寬：50100mm；雙墻防撞。設置條件：1）立面高差大于6米；2）有錯層，且樓板高差較大；3）各部分結構質量和剛度截然不同。4.2 多層砌體結構選型與布置4.2.1 結構布置房屋類別最小高度層數(shù)高度層數(shù)高度層數(shù)高度層數(shù)普通粘土磚2402482178186124240217217186124190217186155-混凝土小砌塊190217217186-4.2.2 房屋的總高度與層數(shù)1 一般情況下，房屋的層數(shù)和總高度不應超過下表的規(guī)定。房屋越高，地震作用越大，震害越嚴重；應限制高度與層高2 對醫(yī)院、教學樓等及橫墻較少的多層砌體房屋，總高度應比前表的規(guī)定降低3m,層數(shù)相應減少一層；

7、注：橫墻較少指同一樓層內開間大于4.20m的房間占該層總面積的40%以上。3 橫墻較少的多層磚砌體住宅樓，當按規(guī)定采取加強措施并滿足抗震承載力要求時，其高度和層數(shù)應允許仍按上表的規(guī)定采用。4.2.2 房屋的總高度與層數(shù)烈度6789最大高寬比2.52.52.01.54.2.3 房屋的高寬比為了避免整體彎曲破壞，保證穩(wěn)定性，限制高寬比房屋最大高寬比注：單面走廊房屋的總高度不包括走廊寬度6789現(xiàn)澆或裝配整體式鋼筋混凝土樓、屋蓋18181511裝配式鋼筋混凝土樓、屋蓋1515117木樓、屋蓋1111744.2.4 抗震橫墻的間距為了保證結構的水平剛度，限制橫墻間距房屋抗震橫墻最大間距(m)6789承

8、重窗間墻最小寬度承重外墻盡端至門窗洞邊的最小距離非承重外墻盡端至門窗洞邊的最小距離內墻陽角至門窗洞邊的最小距離無錨固女兒墻(非出入口處)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 房屋的局部尺寸在強烈地震作用下，房屋首先在薄弱部位破壞，這些薄弱部位一般是，窗間墻、盡端墻段、突出屋頂?shù)呐畠簤Φ?。房屋局部尺寸限?m)注：1 局部尺寸不足時應采取局部加強措施彌補；2 出入口處的女兒墻應有錨固；3 多層多排柱內框架房屋的縱向窗間墻寬度，不應小于1.5m。4.3 多層砌體結構的抗震計算只需驗算不利墻段在水

9、平地震力作用下墻體自身平面內的抗剪承載力?；静襟E：1、確立計算簡圖；2、分配地震剪力；3、對不利墻段進行抗震驗算。4.3.1 計算簡圖圖中的Gi包括樓（屋）蓋重力荷載代表值及上下層墻體、構造柱各一半的重力荷載。底部固端位置： 淺基礎取為基礎頂面；深基礎取為室外地坪下0.5m處；H1Hk G H4.3.2地震剪力的計算與分配1、樓層水平地震剪力采用底部剪力法計算水平地震作用FEk = maxGeqiF EkFi =G i H inii = 1G1GkF1FnFk Fnj = iiVi =GiFiV i注：對突出屋面的結構，其地震作用應擴大三倍，但增大部分不下傳。例題：4-14.3.2地震剪力的

10、計算與分配1、樓層水平地震剪力采用底部剪力法計算水平地震作用Fn1 h 3h h 1.2h( )Et bh312EI= b =3 hEt b= =AG btG bt0.4Es =hbF = 1t4.3.2地震剪力的計算與分配2、 墻體側移剛度墻體、墻段的側移柔度包括層間彎曲變形b和剪切變形s1 h 3( ) + 3bh=K =Et31 s2、 墻體側移剛度實心墻段規(guī)范規(guī)定：1) 當h/b4時，側移柔度很大，取k=0=Eth h 2b bK =1 b + s=( )Et b3 hEt bh312EIhAG b = s =hhhh2、 墻體側移剛度實心墻段判別h/b的范圍時h的取法：3 1 2 h

11、 1h 3h 2 = 1 + 2 + 31k i i =ik =1ni = 1有洞墻體規(guī)則洞口情況h ir 33 1 2 h 2h 1h 3i = 1、3Et b3 h ik i =對于水平實心墻帶對于窗間墻i = 2sr = 1k irk i =hir /bir 1 時Etb ir3hirk ir = 41 hirbir)3b irh irb irEt+ (時 k ir =有洞墻體規(guī)則洞口情況k 3k 21k22k 23k 24k 25k 26k 27k 28k 29k 11k 12k 13q 1kq 2kq 3kq 4k1k 3+11+ k q 3 + k q 4k q 1 + k q 2

12、k =1k1111k 21 + k 22 + k 23+k q 1 =1k1211k24 + k25 + k26+kq 2 =1k 1311k 27 + k 28 + k 29+k q 4 =有洞墻體不規(guī)則洞口情況h 3h 2h 1開洞率0.100.200.30影響系數(shù)0.980.940.88對于小開口墻段，按不考慮開洞墻計算剛度，然后根據(jù)墻體開洞率乘以適當?shù)亩纯谟绊懴禂?shù)。墻段洞口影響系數(shù)注：開洞率為洞口面積與墻段毛面積之比；窗洞高度大于層高50%時，按門洞對待。小開口墻段一個方向的樓層水平地震剪力由與該方向平行的所有墻體共同來承受。（1）橫向樓層地震剪力的分配剛性樓蓋柔性樓蓋中等剛度樓蓋3、

13、樓層地震剪力在各墻體間的分配K A剛性樓蓋各橫墻產生相等的層間位移，故按照各墻體的側移剛度比例分配：ijViVij =Kijmj =1橫向樓層地震剪力的分配各橫墻一致且無洞口時，上式相當于：ijViVij =Aijmj =1 j jV j1V j 2 jV jnV j墻體橫截面面積EA3hEtb3h=K =樓蓋剛度小，各橫墻產生的層間位移不相等，位移取決于從屬面積上的摟蓋重力荷載代表值引起的地震作用。fijfiV iAAV ij =ViGijGiVij =當樓層上重力荷載均勻布置時：Aijf：i層 j橫墻的從屬面積。V j1V j 2 jmV jnV j橫向樓層地震剪力的分配柔性樓蓋Vij =

14、 m KijVi =A ViA Gij Gi+1 Kij2 j=1fijfi+1 Aij2 Ai橫向樓層地震剪力的分配中等剛度樓蓋取前兩種的平均值 K縱向樓層地震剪力的分配由于房屋縱向抗側剛度大，無論何種樓蓋均視為剛性，故ijViVij =K ijnj =1同一道墻上各墻肢間地震剪力的分配例題4-22h 1 h1b 12b 2rb rsb s第m道墻第r墻段所分配的地震剪力為：V jmVmr =kmrskmii =1) + ft4.3.3 墻體抗震強度驗算1、砌體抗剪強度理論1）主拉應力強度驗算公式（磚砌體）：= 2 2+ ( 02 02主拉應力： 12）剪切摩擦強度理論（砌塊砌體）：fV =

15、 fV0 + 0 0 / fV0.01.03.05.07.010.015.020.0普通粘土磚,多孔粘土磚0.801.001.281.501.701.952.32混凝土小砌塊1.251.752.252.603.103.954.80規(guī)范的砌體抗震強度設計值各類砌體沿階梯形截面破壞的抗剪強度設計值fV 非抗震設計的砌體抗剪強度設計值，按砌體結構設計規(guī)范采用； n 砌體強度正應力影響系數(shù)，按下表確定：砌體強度的正應力影響系數(shù) n 0 為對應與重力荷載代表值的砌體截面平均壓應力。fVE = N fVfVE A REV 無筋砌體：RE:承載力抗震調整系數(shù)。墻體兩端設構造柱時取0.9;自承重墻體取0.75

16、；其余取1.0 。當按上式驗算不能滿足時，除采用配筋砌體的提高承載力外，尚可采用在墻段中部增設構造柱的方法。4.3.3 墻體抗震強度驗算2、砌體截面抗震強度驗算驗算承受剪力較大的、或豎向壓應力較小的、或局部截面較小的不利墻段。墻體高寬比0.40.60.81.01.2s0.100.120.140.150.121 RE( fVE + s f y V ) A橫向配筋砌體： V v-層間墻體體積配筋率；s-鋼筋參與工作系數(shù)。墻體較合理的配筋量在0.07%0.17%之間4.3.3 墻體抗震強度驗算2、砌體截面抗震強度驗算填孔率 0.150.15 0.250.25 0.5 0.5 c0.01.01.101

17、.151 RE fVE A + (0.3 ft Ac + 0.05 f y As )c V c ：芯柱影響系數(shù)例題4-3填孔率:芯柱根數(shù)與孔洞總數(shù)之比。4.3.3 墻體抗震強度驗算2、砌體截面抗震強度驗算混凝土小型砌塊砌體目的：加強結構的整體性；保證抗震計算目的的實現(xiàn)；彌補抗震計算的不足。4.4 多層砌體結構抗震構造措施4.4.1 加強結構的連接1、縱橫墻的連接對7度區(qū)層高超過3.6m或長度大于7.2m的大房間以及8度、9度時外墻轉角及內外墻交接處，未設構造柱時，應沿墻高每隔0.5m配置26拉結鋼筋，并每邊伸入墻內不少如圖4-12于1m。后砌的非承重墻應沿墻高每隔0.5m配置26鋼筋與承重墻或

18、柱拉結，并每邊伸入墻內不少于0.5m?；炷列∑鰤K房屋墻體交接處或芯柱與墻體連接處應沿墻高每隔0.6m設置6點焊鋼筋網片，網片每邊伸入墻內不少于1m。1、縱橫墻的連接4.4.1 加強結構的連接連接要可靠圖4-13、4-14現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板伸入墻內的長度一般不小于120mm，在梁上不小于80mm。4.4.1 加強結構的連接2、樓板間及樓板與墻體的連接鋼筋混凝土預制板之間及其與板、墻和圈梁之間的1、 構造柱和芯柱的作用試驗研究表明：構造柱對開裂后的墻體主要起著約束作用，使其延性增加，抗倒塌能力大大提高；2、設置要求1）構造柱根據(jù)抗震能力大小的不同，按下表的要求設置4.4.2設置鋼筋混凝土構造柱和

19、芯柱設置部位6度7度8度9度四、五三、四二、三外墻四角，7、8度時，樓、電梯的四角，每隔15m左右的橫墻或單元橫墻與外墻交接處六、七五四二墻與外縱墻交接處較大隔開間橫墻(軸線)與外墻交接處,山墻與內縱墻交接處,7-9度時,樓、電梯的四角八六、七五、六三、四洞口兩側，大房間內外墻交接處內墻(軸線)與外墻交接處,內墻的局部較小墻垛處,7-9度時,樓、電梯的四角,9度時,內縱墻與橫墻(軸線)交接處外廊式和單面走廊式的多層房屋，應根據(jù)房屋增加一層后的層數(shù)，按上表設置構造柱，且單面走廊兩側的縱墻均應按外墻處理。教學樓、醫(yī)院等橫墻較少的房屋，應根據(jù)房屋增加一層后的層數(shù)，按上表設置構造柱；當教學樓、醫(yī)院等橫

20、墻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，應按增加二層后的層數(shù)考慮。磚房構造柱的設置要求構造柱的截面不應小于240mm180mm；箍筋間距不宜大于250mm或200mm；房屋四角的構造柱可適當加大截而及配筋。構造柱與墻的連接應先砌墻、后澆混凝土，墻應砌成馬牙槎，并應沿墻高設水平拉結鋼筋；構造柱構造柱構造柱與圈梁連接處，構造柱縱筋應穿過圈梁，無圈梁樓層處應增設配筋磚帶，鋼筋伸入構造柱拉結。配筋磚帶截面高度不少于4皮磚，砂漿強度等級不低于M5；構造柱可不單獨設置基礎，但應伸入室外地坪以下500mm或錨入基礎圈梁內。構造柱2）芯柱

21、（砌塊房屋）分中、小型砌塊分別設置4.4.2設置鋼筋混凝土構造柱和芯柱6度7度8度四、五三、四二、三外墻轉角,樓梯間四角;大房間內外墻交接處;隔15m或單元橫墻與外縱墻交接處外墻轉角,灌實3個孔;六五四外墻轉角，樓梯間四角；大房間內外墻交接處;山墻于內縱墻交接處,隔開間橫墻（軸線）與外縱墻交接處, 4七六五外墻轉角,樓梯間四角;各內墻（軸線）與外縱墻交接處;8、9度時，內縱墻與橫墻（軸線）交接處和洞口兩側外墻轉角,灌實5個孔;內外墻交接處,灌實4個孔;內墻交接處,灌實45個孔;洞口兩側各灌實1個孔七六同上；橫墻內芯柱間距不宜大于2m外墻轉角,灌實7個孔;內外墻交接處,灌實5個孔;內墻交接處,灌

22、實45個孔;洞口兩側各灌實1個孔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(yī)院、教學樓等橫墻較少的房屋，應根據(jù)房屋增加一層后的層數(shù)按下表要求設置芯柱。芯柱烈度設置部位6、7外墻轉角、樓梯間四角、山墻與內縱墻交接處、隔開間橫墻與外縱墻交接處、大房間內外墻交接處8外墻轉角、樓梯間四角、 橫墻與縱墻交接處、橫墻門洞兩側、大房間內外墻交接處混凝土中砌塊房屋芯柱設置部位芯柱芯柱截面不宜小于120 mm120 mm。芯柱混凝土強度等級不應低于C20。芯柱的豎向鋼筋應貫通墻身口與圈梁連接；插筋不應小于1 12；8度時超過六層和9度時，插筋不應小于1l 4；芯柱應伸入室外地面下500 mm或與埋深小于

23、500 mm的基礎圈梁相連。芯柱4.4.3 合理布置圈梁作用：提高剛度，增強整體性，減輕震害；烈度6、789外墻及內縱墻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內橫墻同上;屋蓋處間距不應大于7m，樓蓋處間距不應大于15m,構造柱對應部位同上;屋蓋處沿所有橫墻，且間距不應大于7m；樓蓋處間距不應大于7m,構造柱對應部位同上;各層所有橫墻磚房現(xiàn)澆鋼筋混凝土圈梁設置要求（1）裝配式鋼筋混凝土樓蓋、屋蓋或木樓蓋、屋蓋的磚房，橫墻承重時應按下表的要求設值圈梁，縱墻承重時每層均應設置圈梁，且抗震墻上的圈梁間距應比表內要求適當加密。圈梁（2）現(xiàn)澆或裝配整體式鋼筋混凝土樓蓋、屋蓋與墻體可靠連接的房屋可不另設圈梁，但樓板沿墻體周邊應加強配筋，并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，圈梁宜與預制板設在同一標高處或緊靠板底。圈梁（4）圈梁在前表要求的間距內無橫墻時，應利用梁或板縫中配筋替代圈梁。圈梁烈度6、789最小縱筋4 104 124 14最大箍筋間距(mm)250200150圈梁的截面尺寸及配筋圈梁的截面高度一般不應小于180mm，配筋應符合下表要求，但在軟弱粘性土、液化土、新