第三章第三节 砌体结构房屋抗震设计.ppt

1、2 2 3 3第三章名称3.3砌体结构房屋抗震设计砌体结构由于材料的脆性性质，其抗剪、抗拉和抗弯强度很低。所以未经合理设计的砌体结构房屋的抗震能力较差。统计分析表明：l6度区内，主体结构一般处于基本完好状态；l7度区内，主体结构将出现轻微破坏，小部分达到中等破坏；l8度区内，多数房屋达到中等破坏的程度；l9度区内，多数结构出现严重破坏；l10度及以上地震区内，大多数房屋倒毁。l上述事实说明：未经抗震设防的多层砖房的抗地震破坏能力较低。砌体结构房屋震害设计3.33.3砌体结构房屋震害特点o江油花园路初级中学教学楼 纵向承重墙和砖柱严重破坏o1999年9月21日九二一大地震中台湾的台中县一实验室学

2、生室墙壁出现交叉裂缝震害一：墙体开裂砌体结构房屋震害设计3.33.3震害二：墙体倒塌砌体结构房屋震害设计3.33.3震害三：预制板和圈梁、墙体连接破坏o雁门中心小学教学楼砌体结构房屋震害设计3.33.3o某办公楼预制板连接不足震害三：预制板和圈梁、墙体连接破坏砌体结构房屋震害设计3.33.3从震害调查可见：经抗震设防可减轻砌体结构的震害，减少严重破坏和倒塌率。只要设计合理、构造得当，保证施工质量，则在中、强地震区，砌体结构房屋仍具有一定抗震能力。砌体结构房屋抗震设计砌体结构房屋震害设计3.33.3砌体结构房屋震害设计3.33.3一、砌体房屋抗震设计一般规定 1多层砌体房屋的结构体系多层砌体房屋

3、的结构体系，应符合下列要求：（1）应优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系；（2）纵横墙的布置宜均匀对称，沿平面内宜对齐，沿竖向应 上下连续；同一轴线上的窗间墙宽度宜均匀；（3）房屋有下列情况之一时宜设置防震缝，缝两侧均应设置墙体，缝宽应根据烈度和房屋高度确定，可采用70100mm；1）房屋立面高差在6m以上；2）房屋有错层，且楼板高差大于层高的1/4；3）各部分结构刚度、质量截然不同。砌体结构房屋震害设计3.33.3（4）楼梯间不宜设置在房屋的尽端和转角处；（5）烟道、风道、垃圾道等不应削弱墙体；当墙体被削弱时，应对墙体采取加强措施；不宜采用无竖向配筋的附墙烟囱及出屋面的烟囱。（6）不应

4、采用无锚固的钢筋混凝土预制挑檐。2房屋的层数和高度的限制多层砌体房屋的抗震能力，除取决于横墙间距、砖和砂浆强度等级、结构的整体性和施工质量等因素外，还与房屋的总高度有直接的联系。国内外历次地震表明，在一般场地下，砌体房屋的层数越多、高度越高，它的震害程度和破坏率越大。砌体结构房屋震害设计3.33.3砌体结构房屋震害设计3.33.3房屋类别最小抗震墙厚度（mm）烈 度（设计基本地震加速度）67890.05g0.10g0.15g0.20g0.30g0.40g高度层数高度层数高度层数高度层数高度层数高度层数多层砌体房屋普通砖多孔砖多孔砖小砌块24024019019021212121777721211

5、82177672118151876561818151866561515121555451299433底部框架-抗震墙砌体房屋普通砖多孔砖240227227196196134多孔砖190227196165165103小砌块190227227196196134砌体结构房屋震害设计3.33.3抗震规范规定，多层砌体房屋的层数和总高度应符合下列要求：（1）一般情况下，房屋的层数和总高度不超过表6-1的规定。（2）对医院、教学楼等横墙较少（指同一楼层开间大于4.2m的房间占该层总面积的40以上）的多层砌体房屋，总高度应比表6-1的规定降低了3m，层数相应减少一层；各层横墙很少（指同一楼层内开间不大于4.

6、2m的房间占该层总面积不到20且开间大于4.8m的房间占该层面积50%以上）的多层砌体房屋，还应再减少一层。（3）6、7度时，横墙较少的丙类多层砖砌体房屋，当按规定采取加强措施并满足抗震承载力要求时，其高度和层数应允许仍按规范的规定采用。砌体结构房屋震害设计3.33.3一、砌体房屋抗震设计一般规定 注：1）房屋的总高度：指室外地面到主要屋面板板顶或檐口的高度。半地下室从地下室内地面算起，全地下室和嵌固条件好的半地下室应允许从室外地面算起；对带阁楼的坡屋面应算到山尖墙的1/2高度处。2）室内外高差大于0.6m时，房屋总高度应允许比表中数据适当增加，但不应多于1m；3）本表小砌块砌体房屋不包括配筋

7、混凝土小型空心砌块砌体房屋。抗震规范还规定，普通砖、多孔砖和小砌块砌体房屋的层高，不应超过3.6m。砌体结构房屋震害设计3.33.3一、砌体房屋抗震设计一般规定 3多层砌体房屋的最大高宽比为了防止多层砌体房屋的整体弯曲破坏，抗震规范未规定对这类房屋进行整体弯曲验算，而只提出了表3-20所示的房屋最大高宽比的规定来加以限制。表3-20多层砌体房屋的房屋最大高宽比注：1）单面走廊房屋的总宽度不包括走廊宽度；2）建筑平面接近正方形时，其高宽比宜适当减小。烈度6度7度8度9度最大高宽比2.52.52.01.5砌体结构房屋震害设计3.33.34抗震横墙的最大间距多层砌体房屋横向水平地震作用主要由横墙承担

8、。对于横墙，除要满足抗震承载力外，还要使横墙间距能够保证楼盖传递水平地震作用所需的刚度要求。抗震规范规定，砌体房屋的横墙间距不应超过表3-21的要求。表表3-21 砌体房屋抗震横墙的最大间距砌体房屋抗震横墙的最大间距 房屋类别 烈度6789现浇或装配整体式钢筋混凝土楼、屋盖装配式钢筋混凝土楼、屋盖木楼、屋盖1511915119119474-砌体结构房屋震害设计3.33.3注：1）多层砌体房屋的顶层，最大横墙间距应允许适当宽；2）表中木楼、屋盖的规定，不适用于小砌块砌体房屋。5房屋局部尺寸的限制墙体是砌体房屋最基本的承重构件和抗侧力构件，地震时房屋倒塌往往是从墙体破坏开始的。应保证房屋的各道墙体

9、能同时发挥其最大抗剪承载力，并避免由于薄弱部位抗震承载力不足发生破坏，导致逐个破坏，进而造成整栋房屋的破坏，甚至倒塌。表3-22系根据震害宏观调查而提出的房屋局部尺寸限制。砌体结构房屋震害设计3.33.3二、多层砌体房屋的抗震验算1、水平地震作用和层间剪力的计算 多层砌体结构房屋，刚度沿高度的分布一般比较均匀，并以剪切变形为主，因此可采用底部剪力法计算水平地震作用。考虑到多层砌体房屋中纵向或横向承重墙体的数量较多，房屋的侧移刚度很大，因而其纵向和横向基本周期短，一般均不超过0.25s。对于多层砌体房屋，一般只需验算房屋在横向和纵向水平地震作用下，横墙和纵墙在其自身平面内的抗剪承载力。同时抗震规

10、范规定，可只选择从属面积较大或竖向应力较小的不利墙段进行截面抗震承载力的验算。图334多层砌体结构计算简图砌体结构房屋震害设计3.33.3抗震规范规定，对于多层砌体房屋，确定水平地震作用时采用，。计算结构的总水平地震作用标准值：作用于第层质点处的水平地震作用标准值：作用于第作用于第 层的地震剪力（图层的地震剪力（图3-34）：）：（365）图335有突出屋顶结构的计算简图（363）（363）砌体结构房屋震害设计3.33.3 对于有突出屋面的楼梯间、水箱间等小屋以及女儿墙、烟囱等附属建筑的多层砌体房屋（图3-35），仍按式（363）计算，和则分别按下列公式计算：（364）（365）（366）砌体

11、结构房屋震害设计3.33.3图335有突出屋顶结构的计算简图2楼层水平地震剪力在各抗侧力墙体间的分配由于多层砌体房屋墙体平面内的抗侧力等效刚度很大，而平面外的刚度很小，所以一个方向的楼层水平地震剪力主要由平行于地震作用方向的墙体来承担，而与地震作用相垂直的墙体，其承担的水平地震剪力很小。因此，横向楼层地震剪力全部由各横向墙体来承担，而纵向楼层地震剪力由各纵向墙体来承担。（1）横向楼层地震剪力的分配横向楼层地震剪力在横向各抗侧力墙体之间的分配，不仅取决于每片墙体的层间抗侧力等效刚度，而且取决于楼盖的整体刚度。砌体结构房屋震害设计3.33.31）刚性楼盖第层第片横墙所分配的水平地震剪力按式（370

12、）计算：分别为第层第、第片墙体的层间等效侧向刚度；房屋第层的横向水平地震力。图63刚性楼盖的计算简图砌体结构房屋震害设计3.33.32）柔性楼盖 图64柔性楼盖计算简图第层第片横墙所承担的地震剪力，可根据该墙从属面积上的重力荷载代表值的比例进行分配，即：（371）式中第层第片墙从属面积上重力荷载代表值；第层楼盖总重力荷载代表值。砌体结构房屋震害设计3.33.33）中等刚度楼盖对于中等刚度楼盖的房屋，第层第片墙所承担的地震剪力，可取刚性楼盖和柔性楼盖房屋两种计算结果的平均值，即：（3-73）（2）纵向楼层地震剪力的分配由于房屋的宽度小，而长度大，因此无论何种类型的楼盖，其纵向水平刚度均很大，可视

13、为刚性楼盖。则对于柔性楼盖、中等刚度楼盖和刚性楼盖的房屋，其各片纵墙所承担的地震剪力均按式（3-70）计算。砌体结构房屋震害设计3.33.3为考虑水平地震作用扭转影响，对于规则不进行扭转耦联计算，抗震规范规定，横向第1，n片横墙与纵向外墙应分别乘以1.15与1.05的增大系数。砌体结构房屋震害设计3.33.3（3）同一片墙各墙段间地震剪力的分配当求得第层第片墙的地震剪力后，对于具有开洞的墙片，还要把地震剪力分配给该墙片洞口间和墙端的墙段，以便验算各墙段截面的抗震承载力。各墙段分配的地震剪力值，与各墙段的等效侧向刚度成正比。第片第墙段所分配的地震剪力（图3-38）为：（3-74）砌体结构房屋震害

14、设计3.33.3图65开洞墙片计算简图3墙体截面的抗震承载力验算（1）砌体沿阶梯形截面破坏的抗震抗剪强度各类砌体沿阶梯形截面破坏的抗震抗剪强度设计值，应按下式确定：（385）式中砌体沿阶梯形截面破坏的抗震抗剪强度设计值；非抗震设计的砌体抗剪强度设计值；砌块抗震抗剪强度的正应力影响系数，应按表324采用。3.33.3砌体结构房屋震害设计表324砌体强度的正应力影响系数 砌体类别0.01.03.05.07.010.0 15.020.0普通砖、多孔砖0.800.991.251.471.651.902.05小砌块1.231.692.152.573.023.323.92（2）砖砌体截面抗震承载力验算普通

15、砖、多孔砖墙体的截面抗震受剪承载力，应按下列规定验算：一般情况下，应按下式验算：（388）3.33.3砌体结构房屋震害设计式中式中 墙体地震剪力设计值，对第墙体地震剪力设计值，对第 层层 片墙，片墙，；墙体横截面面积，多孔砖取毛截面面积；墙体横截面面积，多孔砖取毛截面面积；承承载载力力抗抗震震调调整整系系数数，对对于于两两端端均均有有构构造造柱柱、芯芯柱柱的的承承重重墙墙，以以考考虑虑构构造造柱柱、芯芯柱柱对对抗抗震震承承载载力力的的影影响响；对对于于其其它它承承重重墙墙，；对对于于自自承承重重墙墙体体，以以适适当降低抗震安全性的要求。当降低抗震安全性的要求。3）配筋砖砌体的截面抗震受剪承载力

16、验算为了提高砖砌体的抗剪强度，增强其变形能力，有效措施之一是在砌体的水平灰缝中设置横向配筋。试验表明，配置水平钢筋的砌体，在配筋率为0.030.167范围内时，极限承载力较无筋墙体可提高525。若配筋墙体的两端设有构造柱，由于水平钢筋锚固于柱中，使钢筋的效应发挥得更为充分，则可比无构造柱同样配筋率的墙体还可提高13%左右。另一方面，配筋砌体受力后的裂缝分布均匀，变形能力大大增加，配筋墙体的极限变形为无筋墙体的23倍。由于水平配筋和墙体两端构造柱的共同作用，使配筋墙体具有极好的抗倒塌能力。3.33.3砌体结构房屋震害设计采用下列公式验算水平配筋普通砖、多孔砖墙体的截面抗震受剪承载力。（390）式

17、中墙体横截面面积，多孔砖取毛截面面积；钢筋抗拉强度设计值；层间墙体竖向截面的钢筋总面积，其配筋率不小于0.07且不大于0.17；钢筋参与工作系数，可按表325采用。3.33.3砌体结构房屋震害设计当当按按照照式式（3-89),（3-90）验验算算不不满满足足要要求求时时，可可计计入入设设置置于于墙墙段段中中部部、截截面面不不小小于于240mm240mm且且间间距距不不大大于于4m的的构构造柱对受剪承载力的提高作用，并按下列简化方法验算：造柱对受剪承载力的提高作用，并按下列简化方法验算：（391）3.33.3砌体结构房屋震害设计式中，式中，中部构造柱的横截面总面积；中部构造柱的横截面总面积；中部

18、构造柱的纵向钢筋截面总面积；中部构造柱的纵向钢筋截面总面积；中中部部构构造造柱柱参参与与工工作作系系数数；居居中中设设一一根根时时取取0.5，多多于于一根时取一根时取0.4；墙体约束修正系数；一般情况取墙体约束修正系数；一般情况取1，构造柱间距不大于，构造柱间距不大于3.0m3.0m时取时取1.1。钢筋参与工作系数，可按表钢筋参与工作系数，可按表3 32525采用。采用。4）小砌块墙体的截面抗震受剪承载力验算小砌块墙体的截面抗震受剪承载力，应按式（391）验算。式（391）中的第一部分反映无筋混凝土小砌块砌体的抗剪强度，第二部分反映芯柱钢筋混凝土的抗剪强度。当同时设置芯柱和构造柱时，构造柱截面

19、可作为芯柱截面，构造柱钢筋可作为芯柱钢筋。（391）式中芯柱截面总面积；芯柱纵向钢筋截 面总面积；钢筋抗拉强度设计值；芯柱混凝土轴心抗拉强度设计值；芯柱参与工作系数，可按表326采用。3.33.3砌体结构房屋震害设计三、砌体结构房屋的抗震构造措施多层砖房在强烈地震袭击下极易倒塌，因此，防倒塌是多层砖房抗震设计的重要问题。多层砌体房屋的抗倒塌，不是依靠罕遇地震作用下的抗震变形验算来保障，而主要是从前述的总体布置和下面讨论的细部构造措施方面来解决。1多层粘土砖房抗震构造措施（1）钢筋混凝土构造柱构造柱的设置对墙体的初裂荷载并无明显提高；对砖砌体的抗剪承载力只能提高1030左右，其提高的幅度与墙体高

20、宽比、竖向压力和开洞情况有关；构造柱的主要作用是对砌体起约束作用，使之有较高的变形能力，是一种有效的抗倒塌措施；构造柱应当设置在震害较重、连接构造比较薄弱和易于应力集中的部位。3.33.3砌体结构房屋震害设计1）构造柱的设置要求多层普通砖、多孔砖房，应按下列要求设置现浇钢筋混凝土构造柱：(1)构造柱设置部位，一般情况下应符合表69的要求；(2)外廊式和单面走廊式的多层房屋，应根据房屋增加一层后的层数，按表327的要求设置构造柱，且单面走廊两侧的纵墙均应按外墙处理；(3)横墙较少的房屋，应根据房屋增加一层后的层数，按表327的要求设置构造柱；横墙较少的房屋为外廊式和单面走廊时，应按款要求设置构造

21、柱，但6度不超过四层、7度不超过三层和8度不超过二层时，应按增加二层后的层数对待。(4)各层横墙很少的房屋，应按增加二层的层数设置构造柱。3.33.3砌体结构房屋震害设计表327砖房构造柱设置要求 3.33.3砌体结构房屋震害设计设置部位6度7度8度9度四、五三、四二、三楼、电梯间四角，楼梯斜梯段上下端对应的墙体处；外墙四角和对应转角；错层部位横墙与外纵墙交接处；大房间内外墙交接处；较大洞口两侧楼梯间对应的另一侧内横墙与外纵墙交接处；隔12或单元横墙与外纵墙交接处六、七五四二隔开间横墙（轴线）与外纵墙交接处；山墙与内纵墙交接处；七六五三内墙（轴线）与外纵墙交接处；内墙的局部较小墙垛处内纵墙与横

22、墙（轴线）交接处2）构造柱的构造要求多层普通砖、多孔砖房屋的构造柱应符合下列要求：构造柱最小截面可采用180mm240mm，纵向钢筋宜采用412，箍筋间距不宜大于250mm，且在柱上下端宜适当加密；6、7度时超过六层、8度时超过五层和9度时，构造柱纵向钢筋宜采用414，箍筋间距不应大200mm，房屋四角的构造柱可适当加大截面及配筋；设置构造柱处应先砌砖墙后浇柱，构造柱与墙连接处应砌成马牙槎，并应沿墙高每隔500mm设26拉结钢筋，每边伸入墙内不宜小于1m，如图344所示；3.33.3砌体结构房屋震害设计图3-44圈梁与构造柱的连接H为层高（2）钢筋混凝土圈梁圈梁是多层砖房的一种经济有效的措施，

23、可提高房屋的抗震能力，减轻震害。从抗震观点分析，圈梁的作用包括：1）圈梁的约束作用使楼盖与纵横墙构成整体的箱形结构，防止预制楼板散开和砖墙出平面的倒塌，充分发挥各片墙体的抗震能力，增强房屋的整体性；2）作为楼盖的边缘构件，对装配式楼盖在水平面内进行约束，提高楼板的水平刚度，保证楼盖起整体横隔板的作用，以传递并分配层间地震剪力；3.33.3砌体结构房屋震害设计3）与构造柱一起对墙体在竖向平内进行约束，限制墙体斜裂缝的开展，且不延伸超出两道圈梁之间的墙体，并减小裂缝与水平的夹角，保证墙体的整体性与变形能力，提高墙体的抗剪能力；4）可以减轻地震时地基不均匀沉陷和地表裂缝对房屋的影响，特别是屋盖处和基

24、础地面处的圈梁，具有提高房屋的竖向刚度和抗御不均匀沉陷的能力。3.33.3砌体结构房屋震害设计1）圈梁的设置要求多层普通砖、多孔砖房屋的现浇钢筋混凝土圈梁设置应符合下列要求：装配式钢筋混凝土楼、屋盖或木楼、屋盖的砖房，横墙承重时应按表328的要求设置圈梁；纵墙承重时每层均应设置圈梁，且抗震横墙上的圈梁间距应比表内要求适当加密。3.33.3砌体结构房屋震害设计表328砖房现浇钢筋混凝土圈梁设置要求 现浇或装配式钢筋混凝土楼、屋盖与墙体有可靠连接的房屋，应允许不另设圈梁，但楼板沿墙体周边应加强配筋并应与相应的构造柱钢筋可靠连接。3.33.3砌体结构房屋震害设计墙类烈度6、789外墙和内纵墙屋盖处及

25、每层楼盖处屋盖处及每层楼盖处屋盖处及每层楼盖处内横墙同上；屋盖处间距不应大于4.5m；楼盖处间距不应大于7.2m；构造柱对应部位同上；各层所有横墙，且间距不应大于4.5m；构造柱对应部位同上；各层所有横墙2）圈梁的构造要求多层普通砖、多孔砖房屋的现浇钢筋混凝土圈梁构造应符合下列要求：圈梁应闭合，遇有洞口，圈梁应上、下搭接。圈梁宜与预制板设在同一标高处或紧靠板底；圈梁在表328要求的间距内无横墙时，应利用梁或板缝中配筋替代圈梁；圈梁的截面高度不应小于120mm，配筋应符合表329的要求；当地基为软弱粘性土、液化土、新近填土或严重不均匀土层时，为加强基础整体性而增设的基础梁，其截面高度不应小于18

26、0mm，配筋不应少于4 12。砖拱楼、屋盖房屋的圈梁应按计算确定，但配筋不应少于4 10。3.33.3砌体结构房屋震害设计（3）连接1）墙体间的拉结7度时长度大于7.2m的大房间，及8度和9度时，外墙转角及内外墙交接处，当未设构造柱时，应沿墙高每隔500mm配置26拉结钢筋，并每边伸入墙内不宜小于1m，如图345。后砌的非承重砌体隔墙，应沿墙高每500mm隔配置26钢筋与承重墙或柱拉结，并每边伸入墙内不宜小于500mm；8度和9度时，长度大于5m的后砌隔墙，墙顶尚应与楼板或梁拉结。3.33.3砌体结构房屋震害设计图345墙体的拉结钢筋（a）外墙转角处的拉结钢筋；（b）内外墙交接处的拉结钢筋2）

27、楼板搁置长度现浇钢筋混凝土楼板或屋面板伸进纵、横墙内的长度，均不应小于120mm；装配式钢筋混凝土楼板或屋面板，当圈梁未设在板的同一标高时，板端伸进外墙的长度不应小于120mm，伸进内墙的长度不宜小于100mm，在梁上不应小于80mm。3）楼板与圈梁、墙体的拉结当板的跨度大于4.8m并与外墙平行时，靠外墙的预制板侧边应与墙或圈梁拉结，如图346所示。对于房屋端部大房间的楼盖，8度时房屋的屋盖和9度时房屋的楼、屋盖，当圈梁设在板底时，钢筋混凝土预制板应相互拉结，并应与梁、墙或圈梁拉结。采用预制阳台时，阳台与圈梁和楼板的现浇板带可靠连接。8、9度时，不应采用预制阳台。3.33.3砌体结构房屋震害设计图346预制板侧边与外墙的连接