第八章砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計

第8章砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計

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)房屋的抗震措施

第三節(jié)多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震計算砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震能力較差①材料抗剪承載力較低，延性差②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①方案選型②構(gòu)造措施③施工質(zhì)量第一節(jié)砌體結(jié)構(gòu)房屋常見震害水平地震作用下的砌體結(jié)構(gòu)房屋震害：1．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：底層墻體比頂層嚴重2．轉(zhuǎn)角墻及內(nèi)外墻連接處的破損豎向裂縫2．轉(zhuǎn)角墻及內(nèi)外墻連接處的破損轉(zhuǎn)角裂縫2．轉(zhuǎn)角墻及內(nèi)外墻連接處的破損外縱墻倒塌2．轉(zhuǎn)角墻及內(nèi)外墻連接處的破損產(chǎn)生原因：轉(zhuǎn)角處分擔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重；墻體布置不對稱時比規(guī)則嚴重；不設(shè)置圈梁時比設(shè)置時嚴重；大洞口、空曠房間或樓梯間嚴重；內(nèi)外墻拉結(jié)差時嚴重。3．空曠空間墻體的開裂產(chǎn)生原因：抗震墻體相距較遠，墻體受彎剪或水平彎曲作用裂縫形狀：通長水平裂縫出現(xiàn)部位：大房間房屋頂層，大開間房屋外墻分布規(guī)律：空曠房間的外縱墻或山墻開裂嚴重；錯層、房屋平面凹凸變化處、墻體在門窗洞口過分被削弱處開裂嚴重。通長水平裂縫4．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)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，破損愈嚴重。6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重，上層比下層損壞嚴重8．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、具有很大的抗變形能力8．設(shè)有鋼筋混凝土構(gòu)造柱時墻體的損壞9．非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的震害多層磚房震害規(guī)律：①層數(shù)越多，破壞越重；

②橫墻越少，破壞越重；

③層高越高，破壞越重；

④砂漿強度等級低，破壞重；

⑤房屋兩端及轉(zhuǎn)角處震害重；

⑥下層比上層的破壞重；

⑦預(yù)制樓板比整體現(xiàn)澆樓板的破壞重；

⑧墻肢平面布置不均勻時破壞重。10、512地震磚混結(jié)構(gòu)的破壞比較典型的破壞形式有：結(jié)構(gòu)抗震體系單薄，未設(shè)置構(gòu)造柱，也有未設(shè)置圈梁，預(yù)制樓板未拉結(jié)。當合理設(shè)置構(gòu)造柱和圈梁，磚混結(jié)構(gòu)也能有效抵御地震破壞，在震害調(diào)查中也發(fā)現(xiàn)基本沒有受到破壞的磚混結(jié)構(gòu)。因此，對于砌體結(jié)構(gòu)，如何保證結(jié)構(gòu)的整體性和側(cè)向承載力是抗震設(shè)計的關(guān)鍵。10、512地震磚混結(jié)構(gòu)的破壞南壩鎮(zhèn)小學教學樓垮塌10、512地震磚混結(jié)構(gòu)的破壞漢旺鎮(zhèn)鐵路貨運站宿舍樓倒塌10、512地震磚混結(jié)構(gòu)的破壞鎣華中學教學樓右段倒塌（左段為框架結(jié)構(gòu)）10、512地震磚混結(jié)構(gòu)的破壞江油花園路初級中學教學樓縱向承重墻和磚柱嚴重破壞10、512地震磚混結(jié)構(gòu)的破壞雁門中心小學教學樓預(yù)制板拉結(jié)不足導(dǎo)致破壞10、512地震磚混結(jié)構(gòu)的破壞安縣合理設(shè)置構(gòu)造柱和圈梁的砌體結(jié)構(gòu)11、512地震震害情況統(tǒng)計

512地震按結(jié)構(gòu)形式震害情況統(tǒng)計512地震按結(jié)構(gòu)形式震害情況統(tǒng)計破壞程度嚴重而應(yīng)立即拆除和停止使用所占的比例來看，不同結(jié)構(gòu)形式的抗震性能按以下順序依次增強：砌體結(jié)構(gòu)——砌體－框架混合結(jié)構(gòu)——框架結(jié)構(gòu)——框架－剪力墻（核心筒）結(jié)構(gòu)/鋼結(jié)構(gòu)。除了各類結(jié)構(gòu)本身抗震性能的差別以外，結(jié)構(gòu)體系和施工質(zhì)量的離散程度也對結(jié)構(gòu)的抗震性能有一定的影響。比如各種砌體結(jié)構(gòu)，建造隨意，有時沒有進行設(shè)計，很多情況是結(jié)構(gòu)體系不清楚，因此結(jié)構(gòu)的抗震性能難以把握，破壞情況也多種多樣，可能是砌體墻剪切破壞或砂漿強度不足錯動剪切破壞，也可能是樓板拉結(jié)破壞和砌體墻的傾覆破壞512地震按結(jié)構(gòu)形式震害情況統(tǒng)計512地震按建造年代震害情況統(tǒng)計512地震按建造年代震害情況統(tǒng)計512地震按建造年代震害情況統(tǒng)計512地震按地震區(qū)烈度震害情況統(tǒng)計512地震按使用用途震害情況統(tǒng)計第二節(jié)砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震措施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、大震不倒”抗震概念設(shè)計主要內(nèi)容：①建筑總體布置

②結(jié)構(gòu)選型

③抗震構(gòu)造措施一、建筑平立面布置1．平立面布置要求房屋的平面布置宜規(guī)則、對稱：①剛度中心和質(zhì)量中心應(yīng)盡量接近

②平面布置應(yīng)避免墻體局部突出和凹進

③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：①房屋的質(zhì)量分布和剛度沿高度方向變化宜均勻

②應(yīng)避免局部的突出

③樓層不宜有錯層2．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)定性二、方案選型

1．砌體結(jié)構(gòu)房屋高度、層高、高寬比限制表:砌體結(jié)構(gòu)房屋總高度(m)、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注：1．房屋總高度指室外地面到檐口的高度，半地下室可從地下室室內(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、教學樓等橫墻較少的房屋的總高度，應(yīng)比表的規(guī)定相應(yīng)降低3m，層數(shù)相應(yīng)減少一層。同時，磚和砌塊砌體房屋的層高不宜超過4m。4。磚和砌塊砌體承重房屋的層高，不應(yīng)超過3.6m。由于配筋砌體的抗震性能較好，應(yīng)優(yōu)先選用配筋砌體。2．多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的方案選型（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?？v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．多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的方案選型（2）防震縫的設(shè)置·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?！し勒鹂p的設(shè)置①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。②防震縫按房屋高度和設(shè)防烈度不同，縫寬一般取50mm～100mm。2．多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的方案選型（3）抗震橫墻最大間距限制表:抗震墻最大間距(m)樓(屋)蓋類別粘土磚房屋小(中)砌塊房屋6度7度8度9度6度7度8度現(xiàn)澆和裝配整體式鋼筋混凝土18181511151511裝配式鋼筋混凝土1515117木1111742．多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的方案選型（4）墻體局部尺寸限制表:房屋的局部尺寸限值(m)部位烈度6789承重窗間墻最小寬度1.01.01.21.5承重外墻盡端至門窗洞邊的最小距離1.01.01.21.2非承重外墻盡端至門窗洞邊的最小距離1.01.01.01.0內(nèi)墻陽角至門窗洞邊的最小距離1.01.01.52.0無錨固女兒墻(非入口處)的最大高度0.50.5002．多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的方案選型（5）地下室與基礎(chǔ)·地下室對上部結(jié)構(gòu)的抗震性能影響較大，砌體房屋宜優(yōu)先選擇剛度較大的基礎(chǔ)類型。·軟弱地基（包括軟弱粘性土，可液化和嚴重不均勻地基）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。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)造柱的作用：①可提高墻體抗剪承載力10～20%，墻體的剛度增大不多；

②加強結(jié)構(gòu)的整體性

③約束墻體的變形，防止墻體倒塌，提高無筋砌體延性3～4倍；1．鋼筋混凝土構(gòu)造柱·《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》構(gòu)造柱設(shè)置部位的規(guī)定表:磚房構(gòu)造柱設(shè)置要求房屋層數(shù)各種層數(shù)和烈度均設(shè)置的部位隨層數(shù)或烈度變化而增設(shè)的部位6度7度8度9度4、53、42、3

外墻四角，錯層部位橫墻與外縱

墻交接處，較大洞口兩側(cè)，大房

間內(nèi)外墻交接處7、8度時，樓、電梯間的四角，每隔15m左右的橫墻與外墻交接處6、7542隔開間橫墻(軸線)與外墻交接處，山墻與內(nèi)縱墻交接處；7～9度時，樓、電梯間的四角86、75、63、4內(nèi)墻(軸線)與外墻交接處，內(nèi)墻的局部較小墻垛處；7～9度時，樓、電梯間四角9度時，內(nèi)縱墻與橫墻(軸線)交接處注：外廊式和單面走廊式的多層磚房以及教學樓、醫(yī)院等橫墻較少的房屋，均應(yīng)按增加一層后的層數(shù)查本表；單面走廊兩側(cè)縱墻均應(yīng)按外墻處理。構(gòu)造柱設(shè)置規(guī)定①構(gòu)造柱最小截面尺寸240mm×180mm；

②混凝土強度等級不低于C20；

③縱筋采用4φ12(角柱用4φ14)，箍筋φ6@250，柱上、下端適當加密（有的圖集是各500mm箍筋加密至100mm）。

④構(gòu)造柱應(yīng)先砌墻后澆筑混凝土，應(yīng)砌成馬牙槎；

⑤構(gòu)造柱沿墻高每隔500mm設(shè)2φ6拉結(jié)鋼筋，每邊伸入墻內(nèi)不宜小于1000mm。(如下圖)構(gòu)造柱的構(gòu)造(a)構(gòu)造柱配筋(b)構(gòu)造柱基礎(chǔ)(c)構(gòu)造柱拉結(jié)2．鋼筋混凝土圈梁圈梁抗震作用：①增強縱橫墻的連接，加強房屋的整體性和空間剛度②限制墻體平面外的變形；③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。表：磚房現(xiàn)澆鋼筋混凝土圈梁設(shè)置要求墻的類別烈度6、789外墻及內(nèi)縱墻屋蓋處及隔層樓蓋處屋蓋處及每層樓蓋處屋蓋處及每層樓蓋處內(nèi)橫墻屋蓋處及隔層樓蓋處；屋蓋處間距不應(yīng)大于

7m；樓蓋處間距不應(yīng)大于15m；構(gòu)造柱對應(yīng)部位屋蓋處及每層樓蓋處；屋蓋處沿所有橫墻，且間距不應(yīng)大于7m；樓蓋處間距不應(yīng)大于

7m；構(gòu)造柱對應(yīng)部位屋蓋處及每層樓蓋處，各層所有橫墻最小縱筋4φ84φ104φ12最大箍筋間距2502001502．鋼筋混凝土圈梁

圈梁設(shè)置規(guī)定①圈梁高度不應(yīng)小于120mm；

②圈梁在平面上應(yīng)封閉，當遇有洞口被切斷時應(yīng)上下搭接；

③圈梁應(yīng)先砌墻后與構(gòu)造柱一起現(xiàn)澆成整體；2．鋼筋混凝土圈梁

3．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2φ6拉結(jié)鋼筋，并伸入墻內(nèi)不宜小于1m。后砌的自承重隔墻應(yīng)沿墻高每隔500mm配置2φ6拉結(jié)鋼筋與承重墻或柱連接，每邊伸入墻內(nèi)不小于500mm?！ぎ斣O(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)4．樓(屋)蓋梁板與墻柱間的連接①裝配式鋼筋混凝土樓板或屋面板，當圈梁未設(shè)在板同一標高時，板端伸進外墻的長度不應(yīng)小于120mm，伸進內(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；4．樓(屋)蓋梁板與墻柱間的連接②現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板或屋面板伸進縱橫墻內(nèi)的長度，均不宜小于120mm；③當板的跨度大于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。第三節(jié)多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震計算二階段設(shè)計①按地區(qū)設(shè)防烈度進行構(gòu)件截面抗震承載力計算〖彈性分析〗②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〗一、水平地震作用的計算1．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行，每個方向的水平地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多層砌體房屋，可視為嵌固于基礎(chǔ)頂面豎立的懸臂梁，并將各層質(zhì)量集中于各層樓蓋處。將各層樓蓋及頂層屋蓋簡化多質(zhì)點受力體系。2．水平地震作用下砌體房屋抗震計算簡圖當房屋高度不超過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。計算簡圖3．水平地震作用

結(jié)構(gòu)的總水平地震作用標準值FEK按下式確定：FEK=α1Geq

α1——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α1=αmax；6度時αmax=0.04，7度時αmax=0.08，8度時αmax=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%；計算地震作用時，建筑的重力荷載代表值應(yīng)取結(jié)構(gòu)和構(gòu)配件自重標準值和各可變荷載組合