同濟大學(xué)砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計第八章

同濟大學(xué)TONGJIUNIVERSITY第八章砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計主講：熊學(xué)玉第八章砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計

本章內(nèi)容引言第一節(jié)砌體結(jié)構(gòu)房屋常見震害第二節(jié)砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震概念設(shè)計第三節(jié)多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震計算引言砌體結(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抗震設(shè)計②構(gòu)造措施③施工質(zhì)量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(yán)重交叉裂縫豎向裂縫轉(zhuǎn)角裂縫第一節(jié)砌體結(jié)構(gòu)房屋常見震害2.轉(zhuǎn)角墻及內(nèi)外墻連接處的破損

產(chǎn)生原因：剛度大分擔(dān)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(yán)重；墻體布置不對稱時比規(guī)則嚴(yán)重；不設(shè)置圈梁時比設(shè)置時嚴(yán)重；大洞口、空曠房間或樓梯間嚴(yán)重；內(nèi)外墻拉結(jié)差時嚴(yán)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(yán)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(yán)重。第一節(jié)砌體結(jié)構(gòu)房屋常見震害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)碰撞損壞

第一節(jié)砌體結(jié)構(gòu)房屋常見震害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(yán)重突出部位震害

第一節(jié)砌體結(jié)構(gòu)房屋常見震害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(yán)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(yán)重，上層比下層損壞嚴(yán)重第一節(jié)砌體結(jié)構(gòu)房屋常見震害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第一節(jié)砌體結(jié)構(gòu)房屋常見震害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橫墻比縱墻破壞重；⑨墻肢平面布置不均勻時破壞重。第一節(jié)砌體結(jié)構(gòu)房屋常見震害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)造措施第二節(jié)砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震概念設(shè)計一、建筑平立面布置

1．平立面布置·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)定性第二節(jié)砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震概念設(shè)計二、結(jié)構(gòu)選型

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(xué)樓等橫墻較少的房屋的總高度，應(yīng)比表中的規(guī)定相應(yīng)降低3m。

1．砌體結(jié)構(gòu)房屋高度、層高、高寬比限制

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第二節(jié)砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震概念設(shè)計2．多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的結(jié)構(gòu)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。縱橫墻的布置應(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）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。

防震縫的設(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70mm～100mm。第二節(jié)砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震概念設(shè)計（3）抗震橫墻最大間距限制(教材表8-2)（4）墻體局部尺寸限制（表8-3）（5）地下室與基礎(chǔ)地下室對上部結(jié)構(gòu)的抗震起有利作用，有條件時，砌體房屋宜結(jié)合使用要求或人防需要，建造滿堂地下室。軟弱地基（包括軟弱粘性土，可液化和嚴(yán)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。第二節(jié)砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震概念設(shè)計三、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；《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》構(gòu)造柱設(shè)置部位的規(guī)定（表8-4）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、下端各700mm(600mm)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。第二節(jié)砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震概念設(shè)計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。《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》圈梁設(shè)置部位的規(guī)定（表8-5）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(dāng)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)澆成整體第二節(jié)砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震概念設(shè)計3．墻講體間必的拉惜結(jié)①大房生間的外熄墻轉(zhuǎn)角剛及內(nèi)外魂墻交接稅處，均禾應(yīng)沿墻主高每隔500欄mm配置2φ6拉結(jié)鋼吉筋，并凍伸入墻湊內(nèi)不宜燥小于1m。墻體昨間的劫拉結(jié)第二節(jié)砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震概念設(shè)計②后砌旋的自承沫重隔墻知應(yīng)沿墻惑高每隔500賊mm配置2φ6拉結(jié)鋼哄筋與承德重墻或冤柱連接雀，每邊坑伸入墻獸內(nèi)不小脂于50鄰0m遇m。③當(dāng)購設(shè)防廉烈度楚為8、9度時狗，長鄙度大拘于5.現(xiàn)1m的后砌粱非承重嚼砌體隔仇墻的墻鴨頂尚應(yīng)貼與樓板橡或梁拉兔結(jié)。梁板脾與墻耍柱間星的拉懇結(jié)第二節(jié)砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震概念設(shè)計4．樓(屋)蓋梁票板與班墻柱且間的匠連接①橡現(xiàn)澆油鋼筋稍混凝蛛土樓棍板或女屋面潤板伸質(zhì)進縱仗橫墻溝內(nèi)的圈長度往，均頂不宜政小于12澡0m漁m；②裝刮配式鋼戶筋混凝搖土樓板休或屋面配板，當(dāng)譯圈梁未怨設(shè)在板攪同一標(biāo)吸高時，鈔板端伸曬進外墻忠的長度啦不應(yīng)小師于120老mm，伸窯進內(nèi)綁墻的甘長度宵不宜升小于10滲0m畜m，且不她應(yīng)小于80餃mm，在梁疏上不應(yīng)日小于80m雕m；③當(dāng)爭板的跨城度大于4.掃8m并與外耐墻平行暈時，靠蕉外墻的建預(yù)制板枝側(cè)邊應(yīng)棉與墻或折圈梁拉秩結(jié)。樓(屋)蓋的鋼拐筋混凝凈土梁或所屋架，周應(yīng)與墻把、柱（谷包括構(gòu)評造柱）草或圈梁我有可靠扒的連接覽。梁與啊磚柱的急連接不芝應(yīng)削弱柄磚柱截鑰面，獨捧立磚柱紋頂部應(yīng)禮在兩個蓋方向均收有可靠什連接。第二節(jié)砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震概念設(shè)計二階私段設(shè)持計:①按沫地區(qū)設(shè)豪防烈度混進行構(gòu)縱件截面呆抗震承念載力計撿算〖彈性分計析〗②按高于鞏本地區(qū)需設(shè)防烈購度的預(yù)絡(luò)估罕遇氏地震作確用驗算低構(gòu)件彈狗塑性變層形〖概念設(shè)摟計＋構(gòu)鋸造措施〗第三節(jié)多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震計算一、聽水平蔥地震傲作用政的計厚算1．基彩本假被定一般情植況僅計缸算水平儉地震作簽用下結(jié)敢構(gòu)構(gòu)件涂的內(nèi)力水平地孟震作用軟應(yīng)分別猜沿房屋競的兩個萌主軸方穿向進行閘，每個知方向的酷水平地遺震作用拉全部由喪平行于挪地震作途用方向言的墻體椒承受2．水繩平地攪震作慈用下杜砌體嬸房屋沈抗震秀計算雙簡圖計算煌簡圖均可將孤各層剪樓蓋譜及頂余層屋茂蓋簡諒化多夢質(zhì)點芹受力丙體系辭：其中，材樓蓋處宵質(zhì)點的枯重力荷石載代表晚值取樓塔蓋自重艦、作用釣于樓面失上的可敏變荷載豆以及相陣鄰上、吧下層墻驅(qū)體自重乒的一半耀。當(dāng)房屋銀高度不攀超過40m，結(jié)構(gòu)以施剪切棄變形肅為主盼且質(zhì)啄量和瓜剛度播沿高陳度分糞布比而較均辦勻時職，計堤算方章法可洪采用類底部謀剪力軋法計期算沿摘高度屢方向擺水平壺地震架作用暫分布臣值。第三節(jié)多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震計算3．水平嶼地震作援用結(jié)構(gòu)占的總谷水平互地震絕作用榮標(biāo)準(zhǔn)賠值FEK按下佳式確嬸定：FEK=α1Geq底部捕剪力丹法可寸確定噴質(zhì)點i的水子平地都震作謎用標(biāo)音準(zhǔn)值窮為:突出屋闊頂附加膚質(zhì)點所扛承擔(dān)的潔水平地夕震作用倉為:△Fn=δn=FEK式中，α1——相應(yīng)于活結(jié)構(gòu)基怪本自振說周期的羞水平地勾震影響扯系數(shù)值貞，隙多層砌喚體房屋謝、多層杏內(nèi)框架今磚房取α1=αmax；6度時αmax=0.尚04，7度時αmax=0.艷08，8度時αmax=0.繞16。Geq——結(jié)構(gòu)等般效總重腔力荷載紅，多質(zhì)牽點體系株取總重透力代表果值絹的85%；Hi、Hj、Gi、Gj——質(zhì)點i、j的計片算高工度和薯集中歐于i、j的重信力荷改載代午表值，后者無取100因%恒載，50概%復(fù)(書庫80%今)樓面耽活載舌，50持%雪載；δn——頂部附書加地震平作用系扛數(shù)，多詞層內(nèi)框氏架磚房榴可采用0.懼2，其鉤他磚浪房取0。第三節(jié)多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震計算第i樓層們的水銳平地飾震剪浩力標(biāo)劉準(zhǔn)值:對于突陜出屋面霸的附屬達物，抗瓣震驗算蟲時可將碗突出部姐分的頂玩蓋作為叢一個質(zhì)織點，與記其他各著質(zhì)點一女起按底且部剪力室法求Fi。在瞞驗算垃突出誦屋面抬附屬徐物的劍墻體虹時，盛需將綢求得柿的水嗎平地頌震作振用效脫應(yīng)Fn乘以增士大系數(shù)3，所斥增大堪部分救不往艘下層挑傳遞胡。女旗兒墻警可假架設(shè)在嗽其高喪度1/天2處作坑為一片個質(zhì)柔點按窯底部饒剪力擦法求Fn，其摔余同鹽上。第三節(jié)多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震計算二、誰樓層待水平那地震虹剪力尤在本喂層墻氏體間趣的分唱配1．橫向嗎水平地毫震作用滿下層間虎剪力分紋配橫向董水平珍地震泰作用鐮由該灰驗算現(xiàn)方向絮橫墻即單獨珠承受第i層層蓋間水綠平地見震剪厚力為Vi按三貌種情育況分毅配到彈該層芝第m道橫墻踩上：①始剛性濟樓蓋適用垮樓蓋：現(xiàn)澆項或裝配腸整體式股鋼筋混崗凝土樓竹（屋）崗蓋計算模棒型：樓掩（屋葵）蓋智可視墻作支厲承在乞橫墻煮上的伏多跨嗎連續(xù)阿梁分配方盟法：各橫送墻所承暴受的水超平地震庫剪力按近其等效絡(luò)剛度的弱比例分買配第三節(jié)多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震計算考慮通橫墻咳彎曲滋變形堂和剪慣切變伐形，狗層間泄各橫莫墻的打抗側(cè)昌移剛沸度:式中幸，E——砌體花彈性零模量狂；t——墻體厚霉度；ρ——墻片高停寬比，ρ=h/b;h——墻片裕高度感；b——墻片寬鞏度；當(dāng)ρ<1時，只附考慮剪脫切變形搖，相應(yīng)悅的D＝Et/(4ρ)；當(dāng)ρ>4時，可逐認為該春橫墻的債抗側(cè)移腹剛度可潔略去不茅計。根據(jù)帖側(cè)向淹位移厚協(xié)調(diào)無條件段，第i層第m道抗喜側(cè)移斬剛度侄為Dim橫墻的豪所承擔(dān)逆的水平悔地震剪斥力:式中買，Dim——第i層第m道橫墻駱的抗側(cè)劈燕移剛度;Di——第i層全美部橫憤墻的殲總抗遼側(cè)移填剛度;r——第i層橫覺墻的裳總數(shù)撒。第三節(jié)多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震計算若房悟屋某緣瑞層間約各橫誦墻都避屬只概考慮政剪切杠變形通的情修況，挪且墻轉(zhuǎn)體材會料、阿厚度牲、層致高都鑒相同丑時，第i層第m道橫墻的習(xí)所承擔(dān)屈的水平洲地震剪覆力:式中，Aim——第i層第m橫墻的命凈截面版面積;Ai——第i層全售部橫坑墻的賣總凈判截面蒸面積。第三節(jié)多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震計算不同革樓蓋久剛度鎮(zhèn)水平焦變形摔圖濤（a）剛扶性樓蟻蓋志（b）柔呆性樓但蓋②柔執(zhí)性樓蓋適用馬樓蓋殘：木蔑樓(屋)蓋計算模釘型：樓(屋)蓋視趁作支經(jīng)承在見橫墻斗上的劣多跨蠅簡支松梁分配方紋法：按途本橫墻醬從屬面薪積上重功力荷載友代表值兄的比例緊分配按從屬到面積上日重力荷牙載代表陳值比例載，i層第m道橫墻顫所承火擔(dān)水補平地侍震剪鋼力：式中，Gim——第i層第m橫墻所率承擔(dān)的蛛重力荷傲載代表但值；Gi——第i層所有際橫墻所衡承擔(dān)的跌重力荷匙載代表泳值。第三節(jié)多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震計算如樓(屋)蓋重力挽荷載為擺均勻分轎布，按上從屬面嗽積的比太例，第i層第m道橫譽墻所拜承擔(dān)州的水騾平地億震剪茶力：式中，Zim——第i層第m橫墻的瀉從屬面鵲積；Zi——第i層所狹有橫誤墻的惑總面后積。第三節(jié)多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震計算③舌中等窩剛度怎樓蓋適用疑樓蓋驕：普奇通預(yù)勇制板死的裝餅配式笛鋼筋倦混凝森土樓(屋)蓋計算模嫩型：樓(屋)蓋視作害支承在思橫墻上貨的多跨巡壽簡支梁分配足方法勝：取輸剛性蹦、柔眉性樓淡蓋分貨配比返例的域平均皂值第i層第m道橫突墻所容承擔(dān)伸的水宏平地宿震剪詳力：第三節(jié)多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震計算2．縱向預(yù)水平地斧震作用鄙下層間帥剪力分老配計算方舒法同橫陳墻，由療于縱向趣墻體的盾間距較桐小，水游平剛度緩較大，芳往往可的按縱墻投凈截面清面積與索全部縱紫墻總凈萬截面面斗積的比堆值A(chǔ)im/Ai進行拋分配冬。第三節(jié)多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震計算三、謝墻體介截面催抗震潑承載涉力驗刑算1．無烘筋墻刷體截機面抗遼震承氏載力供驗算式中，V——墻體剪根力設(shè)計貢值；γRE——墻體抗盈震受剪線承載力閘調(diào)整系都數(shù)，（拉無筋磚司砌體站墻取γRE=1票.0，當(dāng)墻棕體兩端承均有鋼睬筋混凝展土構(gòu)始造柱供時取γRE=0溜.9；自承滔重墻取γRE=0.桿75）；fVE——砌體遙沿階討梯形郵截面墾破損壯的抗嫩震抗粉剪強歪度設(shè)蓋計值睡；A——墻體橫辟截面面掉積（多江孔磚取粘毛截面塌面積）梁；fV——砌體抗?fàn)€剪強度翼設(shè)計值阿；ζN——砌體塌抗震虧驗算各抗剪圣強度撈的正蹤蝶應(yīng)力各影響擾系數(shù)柴；σ0——對應(yīng)象于重消力荷征載代璃表值頑的砌倉體截繡面平彈均壓杰應(yīng)力宋。第三節(jié)多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震計算2．水平秩配筋磚陣砌體截愛面抗震零承截力式中計，V——墻體蹄剪力鑰設(shè)計吃值；γRE——墻體抗脈震受剪陣承載力蚊調(diào)整系攔數(shù)，（握