建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)講義一一

第四章多層砌體房屋一、課程內(nèi)容§4-1概述§4-2震害極其分析§4-3多層砌體房屋抗震設(shè)計(jì)一般規(guī)定§4-4多層砌體房屋抗震驗(yàn)算§4-5多層砌體房屋抗震構(gòu)造措施二、第四章重點(diǎn)、難點(diǎn)及要求三、第四章小結(jié)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)第四章重點(diǎn)、難點(diǎn)及要求重點(diǎn)：1、§4-2震害極其分析(破壞機(jī)理)2、§4-3抗震設(shè)計(jì)一般規(guī)定

3、§4-4多層砌體房屋抗震驗(yàn)算4、§4-5多層砌體房屋抗震構(gòu)造措施難點(diǎn)：§4-4多層砌體房屋抗震驗(yàn)算要求：（一）了解：1、§4-2震害極其分析2§4-3抗震設(shè)計(jì)一般規(guī)定

3、§4-4多層砌體房屋抗震驗(yàn)算4、§4-5多層砌體房屋抗震構(gòu)造措施（二）回答本章思考題

結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)§4-1概述砌體房屋-----指由燒結(jié)普通粘土磚（普通粘土磚）、燒結(jié)多孔粘土磚（多孔粘土磚）或混凝土小型空心砌塊（混凝土小砌塊）等塊材，通過(guò)砂漿砌筑而成的房屋。砌體結(jié)構(gòu)由于構(gòu)造簡(jiǎn)單、施工方便、可就地取材等優(yōu)點(diǎn)，是城鄉(xiāng)建筑中的主要結(jié)構(gòu)形式之一。砌體結(jié)構(gòu)材料的抗剪、抗拉和抗彎強(qiáng)度很低（脆性所致），所以砌體房屋的抗震能力較差。經(jīng)過(guò)合理的抗震設(shè)防，構(gòu)造得當(dāng)，保證施工質(zhì)量，則在中、強(qiáng)地震區(qū)，磚混結(jié)構(gòu)房屋也具有一定抗震能力，可在除高烈度區(qū)以外的地震區(qū)采用。提高砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震能力，是建筑抗震設(shè)計(jì)研究的重要內(nèi)容。結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)§4-2震害及其分析

多層砌體房屋的破壞部位，主要是墻身和構(gòu)件間的連接處，樓蓋、屋蓋結(jié)構(gòu)本身的破壞較少：

一、墻體的破壞

在砌體房屋中，與水平地震作用方向平行的墻體是主要承擔(dān)地震作用的構(gòu)件。這類墻體往往因?yàn)橹骼瓚?yīng)力強(qiáng)度不足而引起斜裂縫破壞。二、墻體轉(zhuǎn)角處的破壞由于墻角位于房屋盡端，房屋對(duì)它的約束作用減弱，使該處抗震能力相對(duì)降低，因此較易破壞。三、內(nèi)外墻連接處的破壞內(nèi)外墻連接處是房屋的薄弱部位，這些部位在地震中極易拉開(kāi)。結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)四、樓梯間墻體的破壞樓梯間除頂層外，一般層墻體計(jì)算高度較房屋其他部位墻體小，其剛度較大，因而該處分配的地震剪力大，故容易造成震害。而頂層墻體的計(jì)算高度又較其他部位的大，其穩(wěn)定性差，所以也易發(fā)生破壞。五、屋蓋的破壞在強(qiáng)烈地震作用下，坡屋頂?shù)哪疚萆w常因屋蓋支撐系統(tǒng)不完善，或采用硬山擱檁而山尖未采取抗震措施，造成屋蓋喪失穩(wěn)定性。六、突出屋面的屋頂間等附屬結(jié)構(gòu)的破壞在房屋中，突出屋面的屋頂間(電梯機(jī)房、水箱間等)、煙囪、女兒墻等附屬結(jié)構(gòu)，由于地震“鞭端效應(yīng)”的影響，所以一般較下部主體結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重。

結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)§4-3抗震設(shè)計(jì)一般規(guī)定

規(guī)范對(duì)多層砌體房屋的抗震設(shè)計(jì)在以下幾方面有具體規(guī)定：一、多層砌體房屋的結(jié)構(gòu)體系----建筑平面及結(jié)構(gòu)布置二、多層房屋的層數(shù)、高度和層高

三、房屋最大高寬比的限制

四、抗震橫墻間距的限制五、房屋局部尺寸的限制原因和細(xì)則結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)一、多層砌體房屋的結(jié)構(gòu)體系

----建筑平面及結(jié)構(gòu)布置對(duì)于多層砌體房屋，由于其抗震性能較差，故對(duì)建筑布置與結(jié)構(gòu)選型要求較高。如果建筑物的平、立、剖面布置不合理，再通過(guò)提高墻片的抗震承載力或加強(qiáng)構(gòu)造措施來(lái)彌補(bǔ)，既困難也不經(jīng)濟(jì)。結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)二、多層房屋的層數(shù)、高度和層高

因?yàn)榇u墻是脆性材料，延性差，變形能力小，如房屋太高，層數(shù)太多，重量大，則當(dāng)下層磚墻已破碎和錯(cuò)位時(shí)就有可能被壓跨。砌體房屋層數(shù)愈多，高度愈高，震害程度和破壞率也就愈大。因此，國(guó)內(nèi)外建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范都對(duì)砌體房屋的層數(shù)和總高度加以限制。限制砌體房屋層數(shù)和總高度，是一項(xiàng)既經(jīng)濟(jì)又有效的抗震措施。多層房屋的層數(shù)、高度和層高應(yīng)符合規(guī)范要求。

結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)三、房屋最大高寬比的限制多層砌體房屋的墻片主要表現(xiàn)為剪切破壞，但當(dāng)房屋的高寬比較大時(shí)，房屋會(huì)發(fā)生整體彎曲破壞，具體表現(xiàn)為房屋底層外墻產(chǎn)生水平裂縫，并向內(nèi)延伸至橫墻。這是因?yàn)?，砌體的抗拉強(qiáng)度很低，當(dāng)烈度高，房屋的高寬比較大時(shí)，地震作用所產(chǎn)生的傾覆力矩在底層墻體水平截面上引起的彎曲應(yīng)力很容易超過(guò)砌體的抗拉強(qiáng)度，導(dǎo)致磚墻出現(xiàn)水平裂縫。為了保證砌體房屋整體彎曲承載力，房屋總高度與總寬度的最大比值應(yīng)符合規(guī)范要求。結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)四、抗震橫墻間距的限制多層砌體房屋的空間剛度對(duì)抗震性能影響很大，墻體的布置是決定房屋空間剛度的主要因素之一。多層砌體房屋的橫向水平地震作用是通過(guò)樓（屋）蓋傳到橫墻上，主要由橫墻來(lái)承受。對(duì)于橫墻，除了要求滿足抗震承載力外，還要使橫墻間距能保證樓蓋對(duì)傳遞水平地震作用所需的剛度要求。前者可通過(guò)抗震承載力驗(yàn)算來(lái)解決，而橫墻間距則必須根據(jù)樓蓋的水平剛度要求給予一定的限制。

結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)五、房房屋局局部尺尺寸的的限制制在強(qiáng)烈烈地震震作用用下，，房屋屋首先先在薄薄弱部部位破破壞。。這些些薄弱弱部位位一般般是，，窗間間墻、、盡端端墻段段、突突出屋屋頂?shù)牡呐畠簝簤Φ鹊?。因因此，，?duì)窗窗間墻墻、盡盡端墻墻段、、女兒兒墻等等的尺尺寸應(yīng)應(yīng)加以以限制制。結(jié)構(gòu)抗抗震設(shè)設(shè)計(jì)§4-4多層砌砌體房房屋抗震驗(yàn)驗(yàn)算多層砌砌體房房屋水水平地地震作作用的的計(jì)算算可根根據(jù)房房屋的的平、、立面面布置置等情情況采采用下下列方方法：：1、對(duì)對(duì)于平平、立立面布布置規(guī)規(guī)則和和結(jié)構(gòu)構(gòu)抗側(cè)側(cè)力構(gòu)構(gòu)件在在平、、立面面布置置均勻勻的，，可采采用底底部剪剪力法法；2、對(duì)對(duì)于立立面布布置不不規(guī)則則的宜宜采用用振型型分解解反應(yīng)應(yīng)譜法法；3、對(duì)對(duì)于平平面布布置不不規(guī)則則的宜宜采用用考慮慮水平平地震震作用用扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)影響響的振振型分分解反反應(yīng)譜譜法。。以底部部剪力力法為為例：：一、水水平地地震作作用的的計(jì)算算（總水平平地震震作用用的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值值、第i點(diǎn)的水水平地地震作作用標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值、樓層層地震震剪力力）二、樓樓層地地震剪剪力在在各墻墻體上上的分分配---橫向向地震震剪力力的分分配結(jié)構(gòu)抗抗震設(shè)設(shè)計(jì)一、水水平地地震作作用的的計(jì)算算1、總總水平平地震震作用用的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值值：2、水水平地地震作作用沿沿高度度的分分布，，即第i點(diǎn)的水水平地地震作作用標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值值：3、樓層地地震剪剪力作用在在第j樓層(自底底層算算起)平行行于地地震作作用方方向的的層間間地震震剪力力，等等于該該樓層層以上上各樓樓層質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的的水平平地震震作用用之和和結(jié)構(gòu)抗抗震設(shè)設(shè)計(jì)二、樓樓層地地震剪剪力在在各墻墻體上上的分分配----橫向向地震震剪力力的分分配沿房屋屋短的的方向向的水水平地地震作作用稱稱為橫橫向地地震作作用，，由其其而引引起的的地震震剪力力就是是橫向向地震震剪力力。由于多多層砌砌體房房屋橫橫墻在在其平平面內(nèi)內(nèi)的剛剛度，，較縱縱墻的的大得得多，，所以以規(guī)范范規(guī)定定，在在符合合規(guī)范范所規(guī)規(guī)定的的橫墻墻間距距限值值條件件下，，多層層砌體體房屋屋的橫橫向地地震剪剪力，，全部部由橫橫墻承承受。。層間地地震剪剪力在在各墻墻體之之間的的分配配原則則，應(yīng)應(yīng)視樓樓蓋的的剛度度（分分剛性性樓蓋蓋、柔柔性樓樓蓋、、中等等剛度度樓蓋蓋）而而定。。結(jié)構(gòu)抗抗震設(shè)設(shè)計(jì)1、剛剛性樓樓蓋剛性樓樓蓋是是指現(xiàn)現(xiàn)澆、、裝配配整體體式鋼鋼筋混混凝土土等樓樓蓋。。分配原原則：：1））、剛剛性樓樓蓋在在其平平面內(nèi)內(nèi)視作作支承承在彈彈性支支座(即各各橫墻墻)上上的剛剛性連連續(xù)梁梁，并并假定定房屋屋的剛度度中心心與質(zhì)質(zhì)量中中心重重合，，而不不發(fā)生生扭轉(zhuǎn)；；2）、、依據(jù)據(jù)各橫橫墻的的側(cè)移移剛度度，，確確定剛剛性樓蓋條條件下下橫墻墻所分分配的的地震震剪力力3）、、第j樓層各各橫墻墻所分分配的的地震震剪力力之和和應(yīng)等于該該層的的總地地震剪剪力第j層第m道橫墻所所分配配的地地震剪剪力：：結(jié)構(gòu)抗抗震設(shè)設(shè)計(jì)2、柔柔性樓樓蓋分配原原則：：1）、、木結(jié)結(jié)構(gòu)等等柔性性樓蓋蓋房屋屋，由由于剛剛度小小，在在進(jìn)行行樓層層地震震剪力力分配配時(shí)，，將樓樓蓋視視作支支承在在橫墻墻上的的簡(jiǎn)支支梁。。2）、、第m道橫墻墻所分分配的的地震震剪力力，可可按第第m道橫墻墻從屬屬面積積上重重力荷荷載代代表值值的比比例分分配。。第j層第m道橫墻所所分配配的地地震剪剪力：：當(dāng)樓層單位面積上上的重力荷載代表表值相等（重力荷荷載分布均勻）時(shí)時(shí)，F(xiàn)jm----第j層第m道橫墻所應(yīng)分配地震震作用的建筑面積積。Fj----第j層的建筑面積。結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)3、中等剛度樓蓋蓋分配原則：對(duì)裝配配式鋼筋混凝土等等中等剛度樓蓋房房屋的橫墻所分配的地震剪剪力，近似按剛性性樓蓋和柔性樓蓋房屋分配結(jié)果果的平均值采用。。第j層第m道橫墻所分配的地震震剪力：當(dāng)樓層單位面積上上的重力荷載代表表值相等（重力荷荷載分布均勻）時(shí)時(shí)，第j層第m道橫墻所分配的地震震剪力結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)三、墻體截面抗震震承載力驗(yàn)算由于對(duì)墻體在地震震用下的破壞機(jī)理理存在著不同的看看法，因而現(xiàn)有各各種不同的截面抗抗震計(jì)算公式。主主要有兩類：1、主拉應(yīng)力強(qiáng)度度理論。理論認(rèn)為，在地震震中，多層房屋墻墻體產(chǎn)生交叉裂縫縫，是因?yàn)閴w中中的主拉應(yīng)力超過(guò)過(guò)了砌體的主拉應(yīng)應(yīng)力強(qiáng)度而引起的的。2、剪切摩擦強(qiáng)度度理論(簡(jiǎn)稱剪摩強(qiáng)度理論論)。理論認(rèn)為，砌體剪剪應(yīng)力達(dá)到其抗剪剪強(qiáng)度時(shí)，砌體將將沿剪切面發(fā)生剪剪切破壞，并認(rèn)為為砌體抗剪強(qiáng)度與與正應(yīng)力呈線性關(guān)關(guān)系。規(guī)范認(rèn)為，對(duì)于磚磚砌體，宜采用主主拉應(yīng)力強(qiáng)度理論論；對(duì)混凝土小砌砌塊墻體，宜采用用剪摩理論。結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)（一）普通粘土磚磚、多孔粘土磚和和多孔磚墻體的驗(yàn)驗(yàn)算(按主拉應(yīng)力強(qiáng)度理理論)根據(jù)主拉應(yīng)力強(qiáng)度度理論，普通粘土土磚和多孔磚墻體體截面抗震承載力力條件為：而當(dāng)按上式驗(yàn)算不滿滿足要求時(shí)，可計(jì)計(jì)入設(shè)置在墻段中中部、截面不小于于240mm×240mm且間距不大于4m的構(gòu)造柱對(duì)受剪承承載力的提高作用用，按下列簡(jiǎn)化方方法驗(yàn)算：水平配筋普通粘土土磚、多孔粘土磚磚墻體的截面抗震震受剪承載力應(yīng)按按下式驗(yàn)算：結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)(二)混凝土小砌塊墻體體的驗(yàn)算(按剪摩強(qiáng)度理論)混凝土小砌塊墻體體的截面抗震承載載力，應(yīng)按下式驗(yàn)驗(yàn)算：結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)§4-5多層砌體房屋抗震構(gòu)造措施一、多層磚房抗震震構(gòu)造措施二、多層砌塊房屋屋構(gòu)造措施結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)一、多層磚房抗震震構(gòu)造措施(一)設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)構(gòu)造柱震害分析和試驗(yàn)表表明，在多層磚房房中的適當(dāng)部位設(shè)設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)構(gòu)造柱(以下簡(jiǎn)稱構(gòu)造柱)、并與圈梁連接使使之共同工作，可可以增加房屋的延延性，提高房屋的的抗側(cè)力能力，防防止或延緩房屋在在地震作用下發(fā)生生突然倒塌，或者者減輕房屋的損壞壞程度。設(shè)置構(gòu)造柱是防止止房屋倒塌的一種種有效措施。多層普通粘土磚、、多孔粘土磚房屋屋的現(xiàn)澆鋼筋混凝凝土構(gòu)造柱(以下簡(jiǎn)稱構(gòu)造柱)設(shè)置，應(yīng)符合規(guī)范范要求。結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)(二)設(shè)置鋼筋混凝土圈圈梁鋼筋混凝土圈梁是是增加墻體的連接接，提高樓蓋、屋屋蓋剛度，抵抗地地基不均勻沉降，，限制墻體裂縫開(kāi)開(kāi)展，保證房屋整整體性，提高房屋屋抗震能力的有效效構(gòu)造措施，而且且是減小構(gòu)造柱計(jì)計(jì)算長(zhǎng)度，充分發(fā)發(fā)揮抗震作用不可可缺少的連接構(gòu)件件。多層普通粘土磚、、多孔粘土磚房屋屋的現(xiàn)澆鋼筋混凝凝土圈梁設(shè)置，應(yīng)應(yīng)符合規(guī)范要求。其它要求：對(duì)樓蓋和屋蓋構(gòu)件搭搭接長(zhǎng)度和連接、、對(duì)墻體之間的連連接、對(duì)橫墻較少少的磚房、對(duì)樓梯梯間的整體性、對(duì)對(duì)基礎(chǔ)等規(guī)范也有有具體要求。結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)二、多層砌塊房屋屋構(gòu)造措施（一）設(shè)置鋼筋混混凝土芯柱為了增加混凝土小小砌塊房屋的整體體性和延性，提高高其抗震能力，可可結(jié)合空心砌塊的的特點(diǎn)，在墻體的的適當(dāng)部位將砌塊塊豎孔澆筑成鋼筋筋混凝土芯柱。（二）砌塊房屋中中替代芯柱的鋼筋筋混凝土構(gòu)造柱，，應(yīng)符合構(gòu)造要求求。（三）設(shè)置鋼筋混