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SUNMMARYOFBUILDING第十四章建筑结构抗震设计简介地震基本知识第一节多层钢筋混凝土框架结构抗震设计第二节砌体房屋的抗震构造第三节第一节、地震基本知识地震按其产生的原因,主要可分为火山地震、陷落地震、人工诱发地震和构造地震。根据地震发生的部位,可将其划分为浅源地震(小于60km)、中源地震(震源深度为60~300km)和深源地震(震源深度大于300km)。震源深度越小,地震对地面造成的破坏性越大。我国发生的地震绝大多数属于浅源地震(震源深度在10~20km左右)。地震及其破坏作用地震成因和类型1地震成因和类型1第一节、地震基本知识常用地震术语2震源:地震发生时岩层断裂或错动产生振动的部位;震源深度:震源至地面的垂直距离称为;震中:震源在地表的垂直投影点称为;震中区:地震发生时震动和破坏最大的地区称为;震中距:受地震影响地区至震中的距离称为震中距;等震线:在同一地震中,具有相同地震烈度地点连线。第一节、地震基本知识地震的破坏作用3(1)地表的破坏现象1)地裂缝重力地裂缝:由于地面作剧烈震动而引起的惯性力超过了土的抗剪强度所致。构造地裂缝:与地质构造有关,是地壳深部断层错动延伸至地面的裂缝。2)喷砂冒水在地下水位较高的平原及沿海地区,地下存在埋深较浅的细砂层或粉土层时,可能发生喷砂冒水现象。第一节、地震基本知识地震的破坏作用3(1)地表的破坏现象3)地面下沉在强烈的地震作用下,在回填土和孔隙较大粘性土等松软而压缩性较高的土层中,往往发生震陷,使建筑物破坏,此外,在岩溶洞和采空区也常发生震陷。
4)滑坡、塌方在强烈的地震下,常引起河岸、陡坡滑坡,有时规模很大,造成公路堵塞、岸边建筑物破坏。第一节、地震基本知识地震的破坏作用3(2)建筑物破坏建筑物一般都是由许多构件组成,在地震作用下因构件连接不牢、支撑长度不够或作为支座的墙体倒塌、柱断裂,都会引起结构丧失整体性而破坏。1)结构丧失整体性作为结构主要承重的构件,墙、柱、梁等由于其强度不足,在地震发生时首先破坏,不能继续承受重力荷载从而造成房屋倒塌。2)结构承载力不足而引起的破坏第一节、地震基本知识地震的破坏作用3(2)建筑物破坏
当建筑物建在软弱的地基土上或建在液化的地基土上,而又未进行特殊处理,在地震发生时地基土的抗剪承载能力不能抵抗重力的继续作用,从而造成房屋的局部倾斜或不均匀下沉。3)地基失效第一节、地震基本知识地震的破坏作用3(3)次生灾害地震除直接造成建筑物的破坏外,还会引起火灾、水灾、有毒物质污染等次生灾害,尤其在大城市,由次生灾害造成的损失有时比地震直接产生的灾害造成的损失还要大。第一节、地震基本知识地震的震级是衡量一次地震大小的等级,用符号M表示。震级的原始定义是:在离震中100km处的坚硬地面上,由标准地震仪(摆的自振周期为0.8s,阻尼为0.8,放大倍数为2800倍)所记录的最大水平位移A(单位为μm)的常用对数值,用公式表示为
M=lgA(14-1)(一)震级1震级与烈度第一节、地震基本知识(一)震级因为这个震级的定义是1935年里希特所给出的,故称为里氏震级。震级的大小直接与震源释放的能量大小有关,震级M与地震释放能量E(单位erg)之间有如下关系
lgE=1.5M+11.8(14-2)由式(12.1.1)可知,当震级相差1级时,地面振幅相差10倍。由(12.1.2)可知,震级差1级,能量相差32倍。第一节、地震基本知识(一)震级微震:M<2的地震,人们感觉不到有感地震:M=2~4的地震破坏性地震:M>5的地震,建筑物有不同程度的破坏强烈地震或大地震:M=7~8的地震特大地震:M>8的地震第一节、地震基本知识(一)地震烈度地震烈度指地震时某一地点震动的强烈程度,用符号I表示。对于一次地震,表示地震大小的震级只有一个,但它对不同的地点影响程度是不一样的。一般说离震中愈远,受地震的影响就愈小,烈度也就愈低。对于一次地震的影响,随震中距的不同,可以划分为不同的烈度区。目前,我国使用的是1999年由国家地震局颁布实施的《中国地震烈度表》。第一节、地震基本知识作为一个地区建筑抗震设防依据的烈度称为抗震设防烈度。一般情况下,抗震设防烈度可采用中国地震动参数区划图的基本烈度。2建筑抗震设防(1).
基本烈度
(2)设防烈度(一)设防依据一个地区的基本烈度是指该地区今后50年时间内,在一般场地条件下可能遭遇到超越概率为10%的地震烈度。第一节、地震基本知识(1).
基本烈度(二)设防目标1、大震、小震和基本烈度
小震:为烈度概率密度曲线上的峰值所对应的烈度,即众值烈度或称多遇烈度。当基准设计期为50年时,则50年内众值烈度的超越概率为63.2%,这就是第一水准的烈度。基本烈度:即第二水准烈度,也就全国地震烈度区划图所规定的烈度,它在50年内超越概率大体为10%。大震或罕遇烈度:俗称其为大震,50年内超越概率为2%~3%的烈度,也是第三水准所对应的烈度。由烈度概率分布分析可知,基本烈度和从值烈度相差约1.55度,而基本烈度与罕遇烈度相差大致1度。第一节、地震基本知识第一节、地震基本知识(1).
基本烈度(二)设防目标第一节、地震基本知识(1).
基本烈度(二)设防目标
2、抗震设防目标抗震设防目标总的趋势:在建筑物使用寿命期间,对不同频度和强度的地震,要求建筑物具有不同的抵抗能力。基于这一趋势,《抗震规范》提示了“三水准”的抗震设防目标。
第一水准:“小震不坏”,即当遭受到多遇的低于本地区设防烈度的地震(简称“小震)影响时,建筑物一般应不受损坏或不需修理仍能继续使用。第一节、地震基本知识(1).
基本烈度(二)设防目标第二水准:“中震可修”,当遭受到相当于本地区设防烈度的地震影响时,建筑可能损坏,经一般修理或不需修理仍能继续使用。第三水准:“大震不倒”,当遭遇受到高于本地区设防烈度的罕遇地震(简称“大震”)影响时,建筑不致倒塌或发生危及生命的严重损坏。第一节、地震基本知识
1、建筑物重要性分类(三)设防分类在进行建筑设计时,应根据建筑物的重要性不同,采取不同的抗震设防标准。《抗震规范》将建筑物按其重要程度不同分为四类:
甲类建筑—遇地震破坏会导致严重后果(如放射性物质的污染,剧毒气体的扩散或引起爆炸等)和经济上重大损失的建筑;政治上重大损失的建筑;政治上有特殊要求的或其它特别重要的建筑等。乙类建筑—国家重点抗震城市的生命线工程的建筑(如消防、急救、供水、供电等)或其它重要建筑。丙类建筑—除甲、乙、丁类以外的建筑,如一般工业与民用建筑(公共建筑、住宅、旅馆、厂房等)。丁类建筑—次要建筑,如遇到地震破坏不易造成人员伤亡和较大经济损失的建筑(如一般的仓库、人员较少的辅助性建筑)。第一节、地震基本知识(四)设防标准1、甲类建筑,地震作用应高于本地区抗震设防烈度的要求:其值应按批准的地震安全性评价结果确定;抗震措施,当抗震设防烈度为6~8度时,应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求,当9度时,应符合比9度抗震设防有更高的要求。2、乙类建筑,地震作用应符合本地区抗震设防烈度的要求;抗震措施,一般情况下,当抗震设防烈度为6~8度时,应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求,当9度时,应符合比9度抗震设防有更高的要求;地基基础的抗震措施,应符合有关规定。第一节、地震基本知识(四)设防标准对较小的乙类建筑,当其结构改用抗震性能较好的结构类型时,应允许仍按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震措施。
3、丙类建筑,地震作用和抗震措施均符合本地区抗震设防烈度的要求。
4、丁类建筑,一般情况下,地震作用仍应符合本地区抗震设防烈度的要求;抗震措施应允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低,但抗震设防烈度为6度时不应降低。第一节、地震基本知识
抗震设计主要包括三个方面:概念设计、计算设计和构造设计。概念设计是指正确地解决总体方案、材料使用和细部构造,以达到合理抗震设计的目的。3抗震概念设计的基本要求(一)场地选择
选择建筑场地时,应根据工程需要,掌握地震活动情况、工程地质和地震地质的有关资料,对抗震有利、不利和危险地段作出综合评价。对不利的地段提出避开要求;当无法避开时应采取有效措施;不应在危险地段建造甲、乙、丙类建筑。第一节、地震基本知识3抗震概念设计的基本要求(二)地基和基础设计(1)同一结构单元不宜设置在性质截然不同的地基土上,也不宜部分采用天然地基,部分采用桩基。(2)地基为软弱粘性土、可液化土、新填土或严重不均匀土层时,宜加强基础的整体性和刚性,以防止地震引起的动态和永久的不均匀变形。(3)在地基稳定的条件下,还应考虑结构与地基的震动特性,力求避免共振的影响。第一节、地震基本知识3抗震概念设计的基本要求(三)建筑和结构的规则性
建筑设计应符合抗震概念设计的要求,不应采用严重不规则的设计方案。建筑及其抗侧力结构的平面布置宜规则、对称,并应具有良好的整体性;建筑立面和竖向剖面宜规则,结构的侧向刚度宜均匀变化,竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料的强度宜自下而上逐渐减小,避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。根据建筑物的类型和结构体系设置防震缝,可将建筑从平面上分成规则的结构单元。防震缝应根据烈度、场地类别、房屋类型等留有足够的宽度。同时,伸缩缝、沉降缝应符合防震缝的要求。第一节、地震基本知识
(四)结构体系应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。(1)1、选择抗震结构体系应符合下列各项规定:应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力的承载能力。(2)应具备必要的抗震承载力,良好的变形能力和消耗地震能量的能力。(3)对可能出现的薄弱部位,应采取措施提高抗震能力。(4)宜具有多道抗震防线,宜具有合理的刚度和承载力分布,避免局部削弱或突变形成薄弱部位,产生过大的应力集中或塑性变形集中。结构在两个主轴方向的动力特征宜相近。(5)第一节、地震基本知识
(四)结构体系2、选择抗震结构构件时应符合的要求砌体结构应按规定设置钢筋混凝土圈梁和构造柱、芯柱或采用钢筋砌体等以改善变形能力。
混凝土结构构件,应合理选择尺寸,配置纵向钢筋和箍筋,避免剪切破坏先于弯曲破坏,混凝土的压溃先于钢筋的屈服,钢筋的锚固粘结破坏先于构件破坏。预应力混凝土的抗侧力构件,应配有足够的非预应力钢筋。第一节、地震基本知识
(四)结构体系3、结构各构件之间的连接(1)构件节点的破坏,不应先于其连接的构件。(3)装配式结构构件的连接,应能保证结构的整体性。(4)预应力混凝土构件的预应力钢筋,宜在节点核心区外锚固。(2)预埋件的锚固破坏,不应先于连接件。第一节、地震基本知识4、非结构构件
附属构件,如女儿墙、雨蓬、厂房高低跨封墙等。这类构件的抗震措施是加强本身的整体性,并与主体有可靠的连接或锚固,防止倒塌伤人。1装饰物,如建筑贴画、装饰、吊顶和悬吊重物等。这类构件的抗震措施是加强同主体结构的连接。对重要的贴画和装饰,要柔性连接,即保证主体结构变形不致损坏贴面和装饰,应避免吊顶塌落伤人和贴镶或悬吊较重的装饰物,当不可避免时应有可靠的防护措施。2非结构墙体,如围护墙、内隔墙和框架填充墙等。应考虑这类构件对结构抗震的不利影响或有利影响,应避免不合理的设置而导致主体结构的破坏,如框架或厂房柱间填充墙不到顶、使这些柱子形成短柱,地震时这些短柱极易发生脆性破坏。2第一节、地震基本知识
(五)材料与施工
烧结普通粘土砖和烧结多孔粘土砖的强度等级不应低于MU10,其砌体砂浆强度等级不应低于M5;(1)混凝土的强度等级,框支梁、框支柱及抗震等级为一级的框架梁、柱、节点核心区,不应低于C30,构造柱、芯柱、圈梁及其它构件不应低于C20;(2)小型砌块的强度等级不应低于M7.5,其砌筑砂浆强度等级不应低于M7.5;(4)抗震等级为一、二级的框架结构,其纵向受力钢筋采用普通钢筋时,钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于1.25;且钢筋的屈服强度实测值与强度标准值的比值不应大于1.3。(3)1.结构材料的性能应符合的最低要求第一节、地震基本知识
(五)材料与施工2.抗震结构施工中应符合的要求
钢筋混凝土构造柱、芯柱和底部框架-抗震墙砖房中砖抗震墙的施工,应先砌墙后浇构造柱、芯柱和框架柱。1砌体结构的纵、横墙交接处应同时咬槎砌筑或采取拉接措施,以避免地震时开裂或外闪倒塌。2在钢筋混凝土结构的施工中,需要进行钢筋代换时,对主要受力钢筋不宜以强度等级比原设计高的钢筋代替。当需要替换时应按照构件截面实际屈服强度进行换算,并注意替代后的构件截面屈服强度不应高于截面原设计的屈服强度。这样,可以避免人为造成薄弱部位,和构件在有影响的部位混凝土发生脆性破坏。3第一节、地震基本知识第二节、多层钢筋混凝土框架结构抗震设计震害特点11框架梁、柱及节点的震害(1)框架梁震害多发生在梁端。梁发生剪切破坏的主要原因是,梁端钢筋屈服后,裂缝的产生和开展使混凝土抵抗剪力的能力逐渐减小,而梁内箍筋配置又少,以及地震的反复作用使混凝土的抗剪强度进一步降低。当剪力超过了梁的抗剪承载能力时产生破坏。
(2)框架柱框架柱的破坏主要发生在接近节点处,在水平地震作用下,每层柱的上下端将产生较大的弯矩,当柱的正截面抗弯强度不足时,在柱的上下端产生水平裂缝。由于反复的震动,裂缝会贯通整个截面,在强烈地震作用下,柱顶端混凝土被压碎直致剥落,柱主筋被压曲呈灯笼状突出。当柱的净高与其截面长边的比值小于或接近4时,此时柱的抗侧移刚度很大,所以受到的地震剪力也大,柱身会出现交叉的X形斜裂缝,严重时箍筋屈服崩断,柱断裂,造成房屋倒塌。框架的角柱,由于是双向受弯构件,再加上扭转的作用,而其所受的约束又比其它柱少,强震作用时,更容易破坏。第二节、多层钢筋混凝土框架结构抗震设计(3)框架节点
在地震的反复作用下,节点的破坏机理很复杂,主要表现为:节点核芯区产生斜向的X形裂缝,当节点区剪压比较大时,箍筋未屈服混凝土就被剪压酥碎而破坏,导致整个框架破坏。破坏的主要原因大都是混凝土强度不足、节点处的箍筋配置量小。第二节、多层钢筋混凝土框架结构抗震设计2填充墙的震害多层框架柱间的填充墙,地震时,梁下的填充墙出现水平裂缝,如果墙和柱拉结不好则会产生竖向裂缝,强烈地震作用时会产生X形裂缝,甚至外倾或倒塌。第二节、多层钢筋混凝土框架结构抗震设计(1)截面尺寸抗震构造措施2
1、框架梁梁的截面宽度不宜小于200mm,梁的宽度不应小于柱宽的1/2,也不应小于梁高的1/4。(2)梁的纵向钢筋梁端纵向受拉钢筋的配筋率不应大于2.5%,且计入受压钢筋的梁端混凝土受压区高度和有效高度之比,一级不应大于0.25,二三级不应大于0.35。梁端截面的底面和顶面纵向钢第二节、多层钢筋混凝土框架结构抗震设计(2)梁的纵向钢筋抗震构造措施2
1、框架梁筋配筋量的比值,除按计算确定外,一级不小于0.5,二、三级不小于0.3。考虑到地震弯矩的不确定性,梁底和梁顶应配置通长的贯通钢筋,一、二级框架不少于2φ14且不应少于梁两端顶面和底面纵向配筋中较大截面面积的1/4,三、四级框架不少于2φ12。在中柱部位,框架梁上部钢筋应贯穿中柱节点。一、二级框架内,贯通中柱的每根纵向钢筋直径,对矩形截面柱不宜大于在该方向截面尺寸的1/20;对圆形柱不宜大于纵向钢筋所在弦长的1/20。第二节、多层钢筋混凝土框架结构抗震设计(2)梁的纵向钢筋抗震构造措施2
1、框架梁
梁内纵向钢筋的锚固方式一般有两种,即直线锚固和弯折锚固。在中柱常用直线锚固,在边柱常用90度弯折锚固。弯折锚固可分为水平锚固段和弯折锚固段两部分,弯折段长度不能太短,一般应保证15d(d为钢筋直径)。(3)梁的箍筋在梁端纵向钢筋屈服范围内,加密封闭式箍筋,可以加强对节点核芯区混凝土的约束作用,提高塑性铰区内混凝土的极限应变值,防止在塑性铰区内发生斜裂缝破坏,从而保证框架梁有足够的延性。同时还为纵向受压钢筋提供侧向支撑,防止纵筋压曲。第二节、多层钢筋混凝土框架结构抗震设计(1)截面尺寸抗震构造措施2
2、框架柱柱截面尺寸不宜小于300mm,高层房屋柱截面宽度不宜小于350mm。柱净高与柱截面长边的比值不应小于4,否则将形成短柱,地震时易发生脆性的剪切破坏。为保证强柱弱梁和增加柱的延性,在确定柱的截面尺寸时应首先保证柱的轴压比限值。
对框架柱来说,柱总的配筋率不应大于5%;对截面边长大于400mm的柱纵向钢筋间距不宜大于200,对截面边长不大于400mm时纵向筋可用4根,任何情况下纵向受力钢筋的净距均不小于50mm。第二节、多层钢筋混凝土框架结构抗震设计
(2)柱的纵向钢筋抗震构造措施2
2、框架柱柱的纵向钢筋宜对称配置。为了保证柱有足够的延性,框架柱和框支柱中全部纵向受力钢筋的配筋百分率不应小于规范规定的数值,同时,每一侧的配筋百分率不应小于0.2;对Ⅲ类场地土上较高的高层建筑,最小配筋百分率应按规范规定的数值增加0.1采用。
对框架柱来说,柱总的配筋率不应大于5%;对截面边长大于400mm的柱纵向钢筋间距不宜大于200,对截面边长不大于400mm时纵向筋可用4根,任何情况下纵向受力钢筋的净距均不小于50mm。第二节、多层钢筋混凝土框架结构抗震设计
(3)柱子的箍筋抗震构造措施2
2、框架柱框架柱和框支柱上下两端箍筋应加密,加密区的箍筋最大间距和箍筋的最小直径应符合规范的规定。
一般情况下,框架柱箍筋加密区长度,应取柱截面长边尺寸(或圆形截面直径)、柱净高的1/6和500mm的最大值。第二节、多层钢筋混凝土框架结构抗震设计
(3)柱子的箍筋抗震构造措施2
2、框架柱一般情况下,框架柱箍筋加密区长度,应取柱截面长边尺寸(或圆形截面直径)、柱净高的1/6和500mm的最大值。一、二级框架的角柱应沿柱全高加密箍筋。柱的非加密区箍筋量不宜小于加密区的50%,且箍筋间距,一、二级不应大于10倍纵向钢筋直径,三级不应大于15倍纵向钢筋直径。当柱的纵向受力钢筋总配筋率大于3%时,箍筋直径不宜小于φ8,且应焊成封闭式,单面焊缝不小于5倍箍筋直径。箍筋间距不应大于200mm及10倍纵筋最小直径。
第二节、多层钢筋混凝土框架结构抗震设计
(3)柱子的箍筋抗震构造措施2
2、框架柱在纵向钢筋搭接接头处,箍筋间距不大于5倍纵向钢筋最小直径及100mm,箍筋弯钩要绕过两根纵筋,弯钩平直部分不小于10倍纵筋直径,见图12.2.2。图14-2箍筋端部构造
第二节、多层钢筋混凝土框架结构抗震设计(4)梁柱钢筋的锚固与连接抗震构造措施2
2、框架柱梁柱钢筋在节点内的锚固参见第8章,但锚固长度la应改为抗震锚固长度laE。柱内纵向钢筋不应在中间各层节点内截断,柱内钢筋接头的位置应避开柱的箍筋加密区。图14-3柱纵向钢筋的接头第二节、多层钢筋混凝土框架结构抗震设计(4)框架节点抗震构造措施2
2、框架柱为保证节点核心区的抗剪承载力,使框架梁、柱纵向钢筋有可靠的锚固条件,对节点核心区混凝土应进行有效地约束,节点区内配箍特征值λν,对于一、二、三级框架分别不小于0.12、0.10、0.08,其箍筋体积配筋率分别不宜小于0.6%、0.5%和0.4%。第二节、多层钢筋混凝土框架结构抗震设计(5)填充墙抗震构造措施2
2、框架柱填充墙一般采用轻质材料的板材或砌块组砌。与抗震砌体墙的区别在于前者不考虑其抗侧力的作用,后者则被用来抵抗水平地震作用。砌体填充墙宜与柱脱开或采用柔性连接。在平面和竖向的布置,要均匀对称。应避免填充墙不到顶而造成短柱。为防止填充墙的破坏,砌体的砂浆等级不低于M5,并沿框架全高每隔500mm设2φ6拉筋,拉筋伸入墙内的长度,在6、7度时不小于墙长的1/5且不小于700mm,8、9度时一般沿墙全长贯通。第二节、多层钢筋混凝土框架结构抗震设计(5)填充墙等级不低于M5,并沿框架全高每隔500mm设2φ6拉筋,拉筋伸入墙内的长度,在6、7度时不小于墙长的1/5且不小于700mm,8、9度时一般沿墙全长贯通。当墙长大于5m时,墙顶与梁宜有拉接;当墙长超过层高的2倍时,应在墙的中部设置构造柱。当墙高超过4m时,在墙的半高处宜设置与柱连接并沿墙全长贯通的钢筋混凝土现浇带(图12-4)。第二节、多层钢筋混凝土框架结构抗震设计(5)填充墙填充墙构造第二节、多层钢筋混凝土框架结构抗震设计(5)填充墙填充墙构造第二节、多层钢筋混凝土框架结构抗震设计
第三节、砌体房屋的抗震构造砌体结构:由黏土砖、混凝土砌块等砌成的结构。多层砌体结构房屋包括砌体承重的多层房屋,底层或底部两层框架-抗震墙和多层的多排柱内框架砌体房屋。大量震害表明传统的砌体结构抗震性能较差:
1923年日本关东大地震,东京约有砖石结构房屋7000栋,几乎全部遭到不同程度的破坏。
1948年原苏联阿什哈巴德地震,砖石结构房屋的破坏和倒塌率达到70%-80%。
1976年唐山地震,对烈度为10度、11度区的123栋2-8层砖混结构房屋调查,倒塌率为63.2%,严重破坏为23.6%,尚能修复使用的4.2%,实际破坏率达95.8%。
2008年5.12汶川大地震,倒塌房屋700万间,损坏2400万间,大多数为砖混结构房屋。
1、刚度大、自重大,地震作用也大;抗震性能差的原因:
2、砌体材料质脆,抗剪、抗拉、抗弯强度低,地震作用下极易出现裂缝;
3、受施工质量的影响较大;如砂浆不饱满,易出现裂缝,减弱抗震性能。0.00.09.819.570.7倒塌严重破坏中等破坏轻微破坏基本完好0.023.529.435.311.8倒塌严重破坏中等破坏轻微破坏基本完好
天津市8度区经7度设防的74年通用住宅震害统计(%)
唐山地区8度区多层砖房的震害统计(%)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。
第三节、砌体房屋的抗震构造
外纵墙全部脱开横墙而坍塌是较常见的震害。倒塌1一、震害及其分析整体倒塌房屋整体性好,而底层强度不足时;房屋整体性不好,而上层墙体过于弱时;局部倒塌房屋局部或上层墙体抗震强度不足时;个别部位构件间连接强度不足时。
第三节、砌体房屋的抗震构造裂缝2一、震害及其分析墙体在竖向压力和反复水平剪力作用产生的裂缝。常出现斜裂缝的位置:
与主震方向平行的墙体;在横向,房屋两端的山墙;在纵向,窗间墙。抗剪承载力不足,产生裂缝,主要有交叉、斜向、水平和竖向类型。斜裂缝1水平裂缝2
第三节、砌体房屋的抗震构造裂缝2一、震害及其分析竖向裂缝3大都发生于横纵墙交接处或变化较大的两部体系的交接处
第三节、砌体房屋的抗震构造裂缝2一、震害及其分析竖向裂缝3
第三节、砌体房屋的抗震构造其它破坏3一、震害及其分析下部的支承墙体破坏倒塌,引起楼、屋盖倒塌。①楼梯间破坏:主要是墙体破坏,而楼梯本身很少破坏。原因是:楼梯在水平方向刚度大;②房屋附属物破坏:突出屋面的小烟囱、女儿墙、门脸或附墙烟囱的倒塌,隔墙等非结构构件、室内外装饰等开裂、倒塌。主要是由于这些构件与建筑物本身连接较差等原因。③楼板和屋盖破坏:原因:由于楼板支承长度不足,引起局部倒塌;
第三节、砌体房屋的抗震构造建筑平面及结构布置1二、抗震概念设计(1)应优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系;(2)纵横墙的布置宜对称,沿水平面内宜对齐,沿竖向应上下连续;同一轴线上的窗间墙宜匀;
第三节、砌体房屋的抗震构造建筑平面及结构布置1二、抗震概念设计(3)防震缝体形不对称的结构较体形均匀对称的结构破坏更严重一些。加防震缝可以将体形复杂的结构划成体形对称均匀的结构。有下列情况之一时宜设置防震缝:房屋立面高差在6m以上1房屋有错层,且楼板高差较大2各部分结构刚度、质量截然不同3
第三节、砌体房屋的抗震构造多层房屋的总高度和层数限值2二、抗震概念设计(1)一般情况下,层数和总高度不应超过下表
第三节、砌体房屋的抗震构造多层房屋的总高度和层数限值2二、抗震概念设计(2)对医院、教学楼等及横墙较少的多层砌体房屋,总高度应比前表的规定降低3m,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。(3)横墙较少的多层砌体住宅楼,当按规定采取加强措施并满足抗震承载力要求时,其高度和层数可按上表采用。(4)砖和砌快承重房屋的层高不应超过3.6m
第三节、砌体房屋的抗震构造房屋高宽比的限制3二、抗震概念设计房屋高宽比的限值表烈度6789最大高宽比2.52.52.01.5注:单面走廊房屋的总宽度不包括走廊宽度;建筑平面接近正方形,其高宽比宜适当减小
第三节、砌体房屋的抗震构造抗震横墙间距的限制4二、抗震概念设计横向地震作用主要由横墙承受。横墙间距较大时,楼盖水平刚度变小,不能将横向水平地震作用有效传递到横墙,致使纵墙发生较大出平面弯曲变形,造成纵墙倒塌。现浇或装配整体式钢筋混凝土楼、屋盖98471111木楼、屋盖7111515装配式钢筋混凝土楼、屋盖1115181876烈度房屋类型表3房屋抗震横墙最大间距(m)
第三节、砌体房屋的抗震构造房屋局部尺寸的限制5二、抗震概念设计在强烈地震作用下,房屋首先在薄弱部位破坏,这些薄弱部位一般是,窗间墙、尽端墙段、突出屋顶的女儿墙等。注:局部尺寸不足时应采取局部加强措施弥补;出入口处的女儿墙应有锚固;多层多排柱内框架房屋的纵向窗间墙宽度不应小于1.5m。1.51.51.02.00.01.21.21.01.50.51.01.01.01.00.51.01.01.01.00.5承重窗间墙最小宽度承重外墙尽端至门窗洞边的最小距离非承重外墙尽端至门窗洞边的最小距离内墙阳角至门窗洞边的最小距离无锚固女儿墙(非出入口处)的最大高度9876烈度部位房屋局部尺寸限值(m)
第三节、砌体房屋的抗震构造三、砌体建筑抗震构造措施(一)多层砖房构造措施防倒塌是多层砌体结构房屋抗震设计的重要问题。主要通过抗震构造措施以提高房屋的变形能力来保证。
①使砌体的抗剪强度提高1.构造柱的作用
②对砌体的约束作用,可提高其变形能力;③可起到减轻震害的作用。
第三节、砌体房屋的抗震构造三、砌体建筑抗震构造措施①构造柱设置部位一般情况下应符合下表要求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,按前表设置构造柱,且单面走廊两侧的纵墙均应按外墙处理。③教学楼、医院等横墙较少的房屋,应根据房屋增加一层后的层数,按上表设置构造柱;当教学楼、医院等横墙较少的房屋为外廊式或单面走廊式时,应按前款要求设置构造柱,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考虑。2设置要求
第三节、砌体房屋的抗震构造三、砌体建筑抗震构造措施2设置要求①内墙(轴线)与外墙交接处,内墙的局部较小墙垛处,7-9度时,楼、电梯的四角,9度时,内纵墙与横墙(轴线)交接处三、四五、六六、七八隔开间横墙(轴线)与外墙交接处,山墙与内纵墙交接处,7-9度时,楼、电梯的四角二四五六、七7、8度时,楼、电梯的四角,每隔15m左右的横墙或单元横墙与外墙交接处二、三三、四四、五9度8度7度6度房屋层数设置部位外墙四角,错层部位横墙与外纵墙交接处较大洞口两侧,大房间内外墙交接处
第三节、砌体房屋的抗震构造三、砌体建筑抗震构造措施2设置要求
第三节、砌体房屋的抗震构造三、砌体建筑抗震构造措施(3)构造柱的构造截面与配筋1构造柱与墙体的连接2构造柱与圈梁的连接3构造柱的基础4
第三节、砌体房屋的抗震构造三、砌体建筑抗震构造措施2.圈梁作用①增强楼盖的整体性;②限制墙体斜裂缝的开展和延伸,提高墙体的稳定性;③减轻地震时地基不均匀沉陷对房屋的影响;④减轻和防止地震时的地表裂隙将房屋撕裂。
第三节、砌体房屋的抗震构造三、砌体建筑抗震构造措施圈梁的设置多层粘土砖、多孔砖房的现浇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,横墙承重时应按下表的要求设置圈梁;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14-12内要求适当加密。
第三节、砌体房屋的抗震构造三、砌体建筑抗震构造措施3.圈梁的构造150200250最大箍筋间距(mm)最小纵筋986、7配筋烈度①圈梁应闭合,遇有洞口应上下搭接,圈梁宜与预制板设在同一标高处或紧靠板底。②圈梁在前表要求的间距内无横墙时,应利用梁或板缝中配筋替代圈梁。③圈梁的截面尺寸及配筋
第三节、砌体房屋的抗震构造三、砌体建筑抗震构造措施(1)现浇钢筋混凝土楼板或屋面板伸进纵、横墙内的长度,均不宜小于120mm。(2)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,伸进内墙的长度不应小于100mm,在梁上不应小于80mm。(3)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与墙或圈梁拉接。3.楼(屋)盖结构及其连接(4)房屋端部大房间的楼盖,8度时房屋的屋盖和9度时房屋的楼盖、屋盖,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。
第三节、砌体房屋的抗震构造三、砌体建筑抗震构造措施3.楼(屋)盖结构及其连接(5)楼、屋盖的钢筋混凝土梁或屋架,应与墙、柱(包括构造柱)或圈梁可靠连接,梁与砖柱的连接不应削弱柱截面,各层独立砖柱顶部应在两个方向均有可靠连接。(6)坡屋顶房屋的屋架应与顶层圈梁可靠连接,檩条或屋面板应与墙及屋架可靠连接,房屋出入口的檐口瓦应与屋面构件锚固;8度和9度时,顶层内纵墙顶宜增砌支撑端山墙的踏步式墙垛。(7)门窗洞口不应采用无筋砖过梁,过梁支撑长度,6~8度时不应小于240mm;9度时不应小于360mm。(8)横墙较少砖房的有关规定与加强措施
第三节、砌体房屋的抗震构造三、砌体建筑抗震构造措施3.楼(屋)盖结构及其连接
房屋的最大开间尺寸不宜大于6.6m。1
横墙较少的多层普通粘土砖、多孔粘土砖房的总高度和层数接近或达到规定限制,应采取下列加强措施:同一个结构单元内横墙错位数量不宜超过横墙总数的1/3,且连续错位不宜多于两道;错位的墙体交接处均应增设构造柱,且楼、屋面板应采用现浇钢筋混凝土板。2横墙和内纵墙上洞口的宽度不宜大于1.5m;外纵墙上洞口的宽度不宜大于2.1m或开间尺寸的一半;内外墙上洞口位置不应影响外纵墙和横墙的整体连接。3
第三节、砌体房屋的抗震构造三、砌体建筑抗震构造措施3.楼(屋)盖结构及其连接所有纵横墙均应在楼、屋盖标高处设置加强的现浇钢筋混凝土圈梁,圈梁的截面高度不小于150mm,上下纵筋各不应少于3φ10。4同一结构单元的楼、屋面板应设在同一标高处5房屋的底层和顶层,在窗台标高处宜设置沿纵横墙通长的水平现浇钢筋混凝土带,其截面高度不小于60mm,宽度不小于240mm,纵向钢筋不少于3φ6,两端伸入墙体不宜小于360mm。6
第三节、砌体房屋的抗震构造3.楼(屋)盖结构及其连接位置纵向钢筋(Q345等级)箍筋最大配筋率(%)最小配筋率(%)最小直径加密区范围(mm)加密区间距(mm)最小直径角柱1.80.8φ14全高100φ6边柱1.80.8φ14上端700中柱1.40.4φ12下端500⑦所有纵横墙交界处及横墙的中部,均应设置增设满足下列要求的构造柱;该柱在横墙内的柱距不宜大于层高,在纵墙内的柱距不宜大于4.2m,最小截面尺寸不宜小于240mm×240mm,配筋宜符合下表的要求。7
第三节、砌体房屋的抗震构造3.楼(屋)盖结构及其连接构造要求⑴闭合,宜与板在同标高⑵截面:
第三节、砌体房屋的抗震构造3.楼(屋)盖结构及其连接连接1、墙与墙的拉接2、楼板搁置长度现浇楼板预制楼板(未与圈梁同标高)外墙内墙(宜)梁上
第三节、砌体房屋的抗震构造3.楼(屋)盖结构及其连接①7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,应沿墙高每隔500mm配置2φ6拉结钢筋,并每边深入墙内不宜小于1m。②后砌的非承重砌体隔墙应沿墙高每隔500mm配置2φ6拉结钢筋与承重墙或柱拉结,并每边深入墙内不宜小于500mm;8度和9度时长度大于5m的后砌非承重砌体隔墙的墙顶,尚应与楼板或梁拉结。(9)墙体之间的连接
第三节、砌体房屋的抗震构造4.对楼梯间的要求(1)8度和9度时,顶层楼梯间横墙和外墙应沿墙高每隔500mm设2φ6通长钢筋;9度时其它各层楼梯间可在休息板平台或楼层半高处设置60mm厚的钢筋混凝土带或配筋砂浆带,砂浆强度等级不应低于M7.5,钢筋不宜少于2φ10。(2)8度和9度时,楼梯间及门厅内墙阳角处的大梁支承长度不应小于500mm,并应与圈梁连接。(4)突出屋顶的楼、电梯间,构造柱应伸到顶部,并与顶部圈梁连接,内外墙交接处应沿墙高每隔500mm设2φ6拉结钢筋,且每边伸入墙内不应小于1m。(3)装配式楼梯段应与平台板的梁可靠连接,不应采用墙中悬挑式踏步或踏步竖肋插入墙体的楼梯,不应采用无筋
砖砌栏板。
第三节、砌体房屋的抗震构造1.结构方案与结构布置四、底部框架-抗震墙房屋的抗震设计要点底部框架-抗震墙房屋主要是指底部采用钢筋混凝土框架抗震墙,上部为多层砖墙结构的房屋。形成了“上刚下柔”的结构体系。
底部框架砖房的地震位移反应相对集中于底曾,引起底层的严重破坏,危及整个房屋的安全。①.震害
第三节、砌体房屋的抗震构造四、底部框架-抗震墙房屋的抗震设计要点底部框架砖房的地震位移反应相对集中于底曾,引起底层的严重破坏,危及整个房屋的安全。①.震害上部的砌体抗震墙与底部的框架梁或抗震墙应对齐6、7度且总层数不超过五层的底部框架-抗震墙房屋应允许采用嵌砌于框架之间的砌体抗震墙,其余情况应采用钢筋混凝土抗震墙。底层框架-抗震墙房屋的纵横两个方向,第二层与底层侧移刚度的比值,6、7度时不应大于2.5,8度时不应大于2.0,且均不应小于1.0。底部两层框架-抗震墙房屋的纵横两个方向,底层与底部第二层侧移刚度应接近,第三层与底部第二层侧向刚度的比值,6、7度时不应大于2.0,8度时不应大于1.5,且均不应小于1.0。底层框架-抗震墙房屋的抗震墙应设置条形基础、筏式基础或桩基。
第三节、砌体房屋的抗震构造四、底部框架-抗震墙房屋的抗震设计要点2.底层框架-抗震墙房屋的抗震设计要点4.纵、横向地震剪力设计值应全部由该方向的抗震墙承担,并可按各抗震墙侧移刚度比列分配。3.底层两层框架-抗震墙房屋房屋,底层与第二层框架的纵向和横向地震剪力设计值,亦均应乘以增大系数,其值可根据侧移刚度比在1.2~1.5范围内选用1.底层框架-抗震墙房屋的抗震设计可采用底部剪力法。2.底部框架-抗震墙房屋的底层、纵向和横向地震剪力设计值均应乘以增大系数,其值可根据第二层与底层侧移刚度比值的大小在1.2~1.5范围内选用。
第三节、砌体房屋的抗震构造四、底部框架-抗震墙房屋的抗震设计要点3.底层框架-抗震墙房屋的抗震构造措施(
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