《工程结构抗震设计-第五章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工程结构抗震设计-第五章（29页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第五章第五章 多层砌体房屋和底部框架多层砌体房屋和底部框架-抗震墙房屋抗震设计抗震墙房屋抗震设计 5.1 概述概述 多多层砌体房屋层砌体房屋是指以粘土砖、粉煤灰中砌块和混凝土中、小砌块作为是指以粘土砖、粉煤灰中砌块和混凝土中、小砌块作为承重承重墙墙体，并采体，并采用用钢筋混凝土钢筋混凝土(装配或现浇装配或现浇)楼盖、屋盖的混合结构房屋。这种房屋楼盖、屋盖的混合结构房屋。这种房屋具有就地取材具有就地取材、节约钢材、节约钢材、构造简单等优点，在我国建筑工程中应用较广泛。在构造简单等优点，在我国建筑工程中应用较广泛。在今后一定今后一定时期内，砌体房屋仍将是我时期内，砌体房屋仍将是我国城乡建筑中主要结
2、构形式之一。国城乡建筑中主要结构形式之一。 底部底部框架框架抗震墙抗震墙房屋房屋是指底部一层或两层由是指底部一层或两层由钢筋混凝土框架钢筋混凝土框架-抗震抗震墙墙承重承重，上部由多层砖，上部由多层砖墙承重的结构，常用于中、小城市临街的住宅、旅馆、办公楼墙承重的结构，常用于中、小城市临街的住宅、旅馆、办公楼等建筑等建筑。这些建筑由于规划。这些建筑由于规划上的要求往往在底部设置商店，房屋底部一层或两上的要求往往在底部设置商店，房屋底部一层或两层因层因使用上需要较大空间而采用使用上需要较大空间而采用钢筋混钢筋混凝土凝土框架框架抗震墙结构抗震墙结构，房屋上部因使用，房屋上部因使用上需要上需要较多隔断，
3、较多隔断，纵横墙体纵横墙体较多，故利用较多，故利用砖墙承砖墙承重重，从而形成底部框架，从而形成底部框架抗震墙、上部抗震墙、上部砖房的结构形式。砖房的结构形式。 5.2 震害现象及其分析震害现象及其分析 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。震害调查表明，砌体房屋的破坏率均比较高。只要设计合理、结构房屋的抗震能力较差。震害调查表明，砌体房屋的破坏率均比较高。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。构造得当，保
4、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。 震害规律：震害规律： 对于刚性楼盖房屋，上层的破坏轻，而下层破坏重；柔性楼盖房屋，上层破坏重，下层破对于刚性楼盖房屋，上层的破坏轻，而下层破坏重；柔性楼盖房屋，上层破坏重，下层破坏轻；坏轻； 横墙承重房屋震害轻于纵墙承重房屋；横墙承重房屋震害轻于纵墙承重房屋； 坚实地基上的房屋震害轻于软弱地基房屋震害；坚实地基上的房屋震害轻于软弱地基房屋震害； 外廊式房屋往往地震破坏较重；外廊式房屋往往地震破坏较重； 预制楼板结构比现浇楼板结构破坏重；预制楼板结构比现浇楼板结构破坏重； 房屋两端、墙角、楼梯间及附属结构的震害较重；房屋两端、墙角、
5、楼梯间及附属结构的震害较重； 平面凸出凹进、立面变化复杂，较平面布置均匀的震害重。平面凸出凹进、立面变化复杂，较平面布置均匀的震害重。 5.3 抗震设计基本要求抗震设计基本要求 5.3.1 多层砌体房屋的结构体系多层砌体房屋的结构体系 多层砌体房屋的结构体系，应符合下列要求：多层砌体房屋的结构体系，应符合下列要求： 应优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系；应优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系； 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；宽度宜均匀； 有下列情况
6、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，可采用定，可采用50100； 1）房屋立面高差在）房屋立面高差在6以上；以上； 2）房屋有错层，且楼板高度较大；）房屋有错层，且楼板高度较大； 3）各部分结构刚度、质量截然不同。）各部分结构刚度、质量截然不同。 4）楼梯间不宜设置在房屋的尽端和转角处；）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；）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
7、竖向配筋的附墙烟囱及出屋面的烟囱。不宜采用无竖向配筋的附墙烟囱及出屋面的烟囱。 6）不应采用无锚固的钢筋混凝土预制挑檐。）不应采用无锚固的钢筋混凝土预制挑檐。 5.3.2 房屋的层数和高度的限制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。下，砌体房屋的层数
8、越多、高度越高，它的震害程度和破坏率越大。 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：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）一般情况下，房屋的层数和总高度不超过表表5.1的规定。的规定。 （2）乙类多层砌体房屋，总高度应比表）乙类多层砌体房屋，总高度应比表5.1的规定降低了的规定降低了3m，层数相应减少一层；各层横，层数相应减少一层；各层横墙很少的多层砌体房屋，还应根据具体情况再适当降低总高度和减少层数。墙很少的多层砌体房屋，还应根据具体情况再适当降低总高度和减少层数。 （3）横墙较少的多层砖砌体住宅楼，当按规定采取
9、加强措施并满足抗震承载力要求时，其）横墙较少的多层砖砌体住宅楼，当按规定采取加强措施并满足抗震承载力要求时，其高度应允许仍按表高度应允许仍按表5.1的规定采用。的规定采用。 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等。等。 5.3 抗震设计基本要求抗震设计基本要求 5.3.3 多层砌体房屋的最大高宽比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，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，而只提出了表而只提出了表
10、5.2所示的房屋最大高宽比的规定来加以限制。所示的房屋最大高宽比的规定来加以限制。 注：注：1）单面走廊房屋的总宽度不包括走廊宽度；）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。）建筑平面接近正方形时，其高宽比宜适当减小。 烈度烈度 6 7 8 9 最大高宽比 2.5 2.5 2.0 1.5 表表5.2 房屋最大高宽比房屋最大高宽比 5.3 抗震设计基本要求抗震设计基本要求 5.3.4 抗震横墙的最大间距抗震横墙的最大间距 多层砌体房屋的横向水平地震作用主要由横墙承担。对于横墙，除了要求满足抗震承多层砌体房屋的横向水平地震作用主要由横墙承担。对于横墙，除
11、了要求满足抗震承载力外，还要使横墙间距能够保证楼盖对传递水平地震作用所需的刚度要求。抗震规范规载力外，还要使横墙间距能够保证楼盖对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定，砌体房屋的横墙间距不应超过表5.3的要求。的要求。 注：注：1）多层砌体房屋的顶层，最大横墙间距应允许适当放宽；）多层砌体房屋的顶层，最大横墙间距应允许适当放宽； 2）表中木楼、屋盖的规定，不适用于小砌块砌体房屋。）表中木楼、屋盖的规定，不适用于小砌块砌体房屋。 表表5.3 房屋抗震墙最大间距房屋抗震墙最大间距 房屋类别房屋类别 烈度烈度 6 7 8 9 多层砌体多层砌体 现浇和装配整体式
12、钢筋混凝土楼、屋盖 15 15 11 7 装配式钢筋混凝土楼、屋盖 11 11 9 4 木楼、屋盖 9 9 4 - 底部框架底部框架- -抗震墙抗震墙 上部各层 同多层砌体房屋 底层或底部两层 18 15 11 - 5.3 抗震设计基本要求抗震设计基本要求 5.3.5 房屋局部尺寸的限制房屋局部尺寸的限制 墙体是多层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墙体是多层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能同时发挥它们的最大抗剪承载力，并避免由于薄弱破坏开始的。应保证房屋的各道墙体能同时发挥它们的最大抗剪承载力，并
13、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。下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。下表系根据震害宏观调查而提出的房屋局部尺寸限制。如果采用增设构造柱等措施，则局部表系根据震害宏观调查而提出的房屋局部尺寸限制。如果采用增设构造柱等措施，则局部尺寸可适当放宽。尺寸可适当放宽。 5.3 抗震设计基本要求抗震设计基本要求 5.4 多层砌体房屋抗震计算多层砌体房屋抗震计算 5.4.1 水平地震作用和层间剪力的计算水平地震作用和层间剪力的计算 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，横墙对于多层砌体房
14、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。同时和纵墙在其自身平面内的抗剪承载力。同时抗震规范抗震规范规定，可只选择从属面规定，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。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。 多层砌体结构房屋，刚度沿高度多层砌体结构房屋，刚度沿高度的分布一般比较均匀，并以剪切变形的分布一般比较均匀，并以剪切变形为主，因此可采用为主，因此可采用底部剪力法底部剪力法计算水计算水平地震作用。考虑到多层砌体房屋中平地震作用。考虑到多层砌体房屋中纵向或横向承重墙体的数量较多，房纵向或横向承重墙体的数
15、量较多，房屋的侧移刚度很大，因而其纵向和横屋的侧移刚度很大，因而其纵向和横向基本周期短，一般均不超过向基本周期短，一般均不超过0.25。 4.3 多层砌体房屋的抗震验算多层砌体房屋的抗震验算 一、水平地震作用和层间剪力的计算一、水平地震作用和层间剪力的计算 抗震规范抗震规范规定，对于多层砌体房屋，确定水平地震作用时采用规定，对于多层砌体房屋，确定水平地震作用时采用1=max，n=0 。计算结构的总水平地震作用标准值。计算结构的总水平地震作用标准值FEK： maxEkeqFG=作用于第作用于第i层质点处的水平地震作用标准值：层质点处的水平地震作用标准值： 1ii iEknkk kG HFF G
16、H= 作用于第作用于第i层的地震剪力层的地震剪力 nik k iVF=4.3 多层砌体房屋的抗震验算多层砌体房屋的抗震验算 5.4.2 楼层水平地震剪力在各抗侧力墙体间的分配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承担，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。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
