同济大学砌体结构设计第八章

同济大学TONGJIUNIVERSITY第八章砌体结构房屋抗震设计主讲：熊学玉第八章砌体结构房屋抗震设计

本章内容引言第一节砌体结构房屋常见震害第二节砌体结构房屋的抗震概念设计第三节多层砌体结构房屋的抗震计算引言砌体结构房屋抗震能力较差①材料抗剪承载力较低，延性差②结构整体连接性能较差砌体结构房屋的抗震要点①抗震设计②构造措施③施工质量1.墙体交叉裂缝产生原因：主拉应力过大裂缝形状：倾斜阶梯状且交叉出现部位：内外纵横墙、窗间墙分布规律：底层墙体比顶层严重交叉裂缝竖向裂缝转角裂缝第一节砌体结构房屋常见震害2.转角墙及内外墙连接处的破损

产生原因：刚度大分担地震作用较多裂缝形状：竖向裂缝、三角形或菱形出现部位：内外墙连接处、房屋转角分布规律：纵墙承重房屋比横墙承重房屋严重；墙体布置不对称时比规则严重；不设置圈梁时比设置时严重；大洞口、空旷房间或楼梯间严重；内外墙拉结差时严重。3.空旷空间墙体的开裂

产生原因：抗震墙体相距较远，墙体受弯剪或水平弯曲作用裂缝形状：通长水平裂缝出现部位：大房间房屋顶层，大开间房屋外墙分布规律：空旷房间的外纵墙或山墙开裂严重；错层、房屋平面凹凸变化处、墙体在门窗洞口过分被削弱处开裂严重。第一节砌体结构房屋常见震害4.碰撞损坏

产生原因：墙体振动，互相碰撞挤压出现部位：伸缩缝和沉降缝两侧碰撞损坏

第一节砌体结构房屋常见震害5.突出屋面楼梯间、电梯间、附墙烟囱、女儿墙等附属结构的破损

产生原因：“鞭鞘效应”出现部位：房屋突出部位分布规律：突出部分的面积相对于下层面积愈小，破损愈严重突出部位震害

第一节砌体结构房屋常见震害6.砌体结构房屋楼盖的破损产生原因：板、梁墙上支承长度不够或无可靠拉结出现部位：预制板和承重墙连接处分布规律：无圈梁房屋较有圈梁房屋严重；现浇楼盖的抗震性能优于预制楼盖7.门窗过梁的损坏产生原因：砖拱对变形极为敏感裂缝形状：支座倒八字裂缝和跨中竖缝出现部位：砖砌平拱、弧拱过梁分布规律：房屋尽端处损坏比中部过梁严重，上层比下层损坏严重第一节砌体结构房屋常见震害8.设有钢筋混凝土构造柱时墙体的损坏

产生原因：水平往复地震作用裂缝形状：交叉裂缝出现部位：墙体和构造柱柱端分布规律：墙体裂缝的宽度不会很大，构造柱柱端混凝土崩裂、钢筋屈曲，集中配筋约束墙体抗倒塌能力较强、具有很大的抗变形能力第一节砌体结构房屋常见震害9.非结构构件的震害

多层砖房震害规律：①层数越多，破坏越重；②横墙越少，破坏越重；③层高越高，破坏越重；④砂浆强度等级低，破坏重；⑤房屋两端及转角处震害重；⑥下层比上层的破坏重；⑦预制楼板比整体现浇楼板的破坏重；⑧横墙比纵墙破坏重；⑨墙肢平面布置不均匀时破坏重。第一节砌体结构房屋常见震害砌体房屋抗震性能与建筑平面布置、结构选型、抗震计算、构造措施和施工质量相关。砌体房屋抗震设计原则：“小震不坏、中震可修、大震不倒”抗震概念设计主要内容：①建筑总体布置②结构选型③抗震构造措施第二节砌体结构房屋的抗震概念设计一、建筑平立面布置

1．平立面布置·房屋的平面布置宜规则、对称：①刚度中心和质量中心应尽量接近②平面布置应避免墙体局部突出和凹进③应尽量避免将大房间布置在单元的两端房屋的立面布置宜规则：①房屋的质量分布和刚度沿高度方向变化宜均匀②应避免局部的突出③楼层不宜有错层2．楼梯间的布置楼梯间不宜布置在房屋端部的第一开间及转角处楼梯间不宜突出或开设过大的窗洞，以免将楼层圈梁切断应特别注意楼梯间顶层墙体的稳定性第二节砌体结构房屋的抗震概念设计二、结构选型

注:1.房屋总高度指室外地面到檐口的高度，半地下室可从地下室室内地面算起，全地下室可从室外地面算起；

2.单面走廊房屋的总宽度不包括走廊宽度；

3.对医院、教学楼等横墙较少的房屋的总高度，应比表中的规定相应降低3m。

1．砌体结构房屋高度、层高、高宽比限制

砌体结构房屋总高度(m)、层数和高宽比限值

砌体类别最小墙厚

(mm)烈度6789高度层数高度层数高度层数高度层数普通粘土砖24024八21七18六12四混凝土小(中)砌块19021七21七18六12四多孔砖24021七21六18六12四最大高宽比2.52.52.01.5第二节砌体结构房屋的抗震概念设计2．多层砌体结构房屋的结构选型（1）承重方案的选择多层砖房应优先采用横墙或纵横墙承重方案。纵横墙的布置应均匀对称，沿平面宜对齐，沿竖向应上下连续，同一轴线上的窗间墙宜均匀。在房屋的一个独立单元内，宜采用相同的结构材料。（2）防震缝的设置要求设置防震缝的房屋(a)房屋的立面高差在6m以上；(b)房屋有错层，且楼板高差较大；(c)各部分结构刚度、质量截然不同。

防震缝的设置①防震缝应沿房屋全高设置，基础可不设防震缝，两侧应布置抗震墙。②防震缝按房屋高度和设防烈度不同，缝宽一般取70mm～100mm。第二节砌体结构房屋的抗震概念设计（3）抗震横墙最大间距限制(教材表8-2)（4）墙体局部尺寸限制（表8-3）（5）地下室与基础地下室对上部结构的抗震起有利作用，有条件时，砌体房屋宜结合使用要求或人防需要，建造满堂地下室。软弱地基（包括软弱粘性土，可液化和严重不均匀地基）上的房屋宜沿外墙及所有承重内墙增设基础圈梁一道。第二节砌体结构房屋的抗震概念设计三、抗震构造措施

1．钢筋混凝土构造柱钢筋混凝土构造柱的作用：①可提高墙体抗剪承载力10～20%，墙体的刚度增大不多②加强结构的整体性③约束墙体的变形，防止墙体倒塌，提高无筋砌体延性3～4倍；《建筑抗震设计规范》构造柱设置部位的规定（表8-4）构造柱设置规定①构造柱最小截面尺寸240mm×180mm；②混凝土强度等级不低于C20；③纵筋采用4φ12(角柱用4φ14)，箍筋φ6@250，柱上、下端各700mm(600mm)箍筋加密至100mm。④构造柱应先砌墙后浇筑混凝土，应砌成马牙槎；⑤构造柱沿墙高每隔500mm设2φ6拉结钢筋，每边伸入墙内不宜小于1000mm。第二节砌体结构房屋的抗震概念设计2．钢筋混凝土圈梁

圈梁抗震作用：①增强纵横墙的连接，加强房屋的整体性和空间刚度②限制墙体平面外的变形；③圈梁与构造柱整体现浇形成约束框架，共同发挥对墙体的约束作用。《建筑抗震设计规范》圈梁设置部位的规定（表8-5）圈梁设置规定①圈梁高度不应小于120mm；②圈梁在平面上应封闭，当遇有洞口被切断时应上下搭接；③圈梁应先砌墙后与构造柱一起现浇成整体第二节砌体结构房屋的抗震概念设计3．墙讲体间必的拉惜结①大房生间的外熄墙转角刚及内外魂墙交接税处，均禾应沿墙主高每隔500栏mm配置2φ6拉结钢吉筋，并冻伸入墙凑内不宜燥小于1m。墙体昨间的劫拉结第二节砌体结构房屋的抗震概念设计②后砌旋的自承沫重隔墙知应沿墙惑高每隔500贼mm配置2φ6拉结钢哄筋与承德重墙或冤柱连接雀，每边坑伸入墙兽内不小脂于50邻0m遇m。③当购设防廉烈度楚为8、9度时狗，长鄙度大拘于5.现1m的后砌粱非承重嚼砌体隔仇墙的墙鸭顶尚应贴与楼板橡或梁拉兔结。梁板脾与墙耍柱间星的拉恳结第二节砌体结构房屋的抗震概念设计4．楼(屋)盖梁票板与班墙柱且间的匠连接①橡现浇油钢筋稍混凝蛛土楼棍板或女屋面润板伸质进纵仗横墙沟内的圈长度往，均顶不宜政小于12澡0m渔m；②装刮配式钢户筋混凝摇土楼板休或屋面配板，当译圈梁未怨设在板搅同一标吸高时，钞板端伸晒进外墙忠的长度啦不应小师于120老mm，伸窑进内绑墙的甘长度宵不宜升小于10渗0m畜m，且不她应小于80饺mm，在梁疏上不应日小于80m雕m；③当争板的跨城度大于4.扫8m并与外耐墙平行晕时，靠蕉外墙的建预制板枝侧边应棉与墙或折圈梁拉秩结。楼(屋)盖的钢拐筋混凝净土梁或所屋架，周应与墙把、柱（谷包括构评造柱）草或圈梁我有可靠扒的连接览。梁与啊砖柱的急连接不芝应削弱柄砖柱截钥面，独捧立砖柱纹顶部应礼在两个盖方向均收有可靠什连接。第二节砌体结构房屋的抗震概念设计二阶私段设持计:①按沫地区设豪防烈度混进行构纵件截面呆抗震承念载力计捡算〖弹性分计析〗②按高于巩本地区需设防烈购度的预络估罕遇氏地震作确用验算低构件弹狗塑性变层形〖概念设搂计＋构锯造措施〗第三节多层砌体结构房屋的抗震计算一、听水平葱地震傲作用政的计厚算1．基彩本假被定一般情植况仅计缸算水平俭地震作签用下结敢构构件涂的内力水平地孟震作用软应分别猜沿房屋竞的两个萌主轴方穿向进行闸，每个知方向的酷水平地遗震作用拉全部由丧平行于挪地震作途用方向言的墙体椒承受2．水绳平地搅震作慈用下杜砌体婶房屋沈抗震秀计算双简图计算煌简图均可将孤各层剪楼盖谱及顶余层屋茂盖简谅化多梦质点芹受力丙体系辞：其中，材楼盖处宵质点的枯重力荷石载代表晚值取楼塔盖自重舰、作用钓于楼面失上的可敏变荷载豆以及相阵邻上、吧下层墙驱体自重乒的一半耀。当房屋银高度不攀超过40m，结构以施剪切弃变形肃为主盼且质啄量和瓜刚度播沿高陈度分粪布比而较均办匀时职，计堤算方章法可洪采用类底部谋剪力轧法计期算沿摘高度屡方向摆水平壶地震架作用暂分布臣值。第三节多层砌体结构房屋的抗震计算3．水平屿地震作援用结构占的总谷水平互地震绝作用荣标准赔值FEK按下佳式确婶定：FEK=α1Geq底部捕剪力丹法可寸确定喷质点i的水子平地都震作谜用标音准值穷为:突出屋阔顶附加肤质点所扛承担的洁水平地夕震作用仓为:△Fn=δn=FEK式中，α1——相应于活结构基怪本自振说周期的羞水平地勾震影响扯系数值贞，隙多层砌唤体房屋谢、多层杏内框架今砖房取α1=αmax；6度时αmax=0.尚04，7度时αmax=0.艳08，8度时αmax=0.绕16。Geq——结构等般效总重腔力荷载红，多质牵点体系株取总重透力代表果值绢的85%；Hi、Hj、Gi、Gj——质点i、j的计片算高工度和薯集中欧于i、j的重信力荷改载代午表值，后者无取100因%恒载，50概%复(书库80%今)楼面耽活载舌，50持%雪载；δn——顶部附书加地震平作用系扛数，多词层内框氏架砖房榴可采用0.惧2，其钩他砖浪房取0。第三节多层砌体结构房屋的抗震计算第i楼层们的水锐平地饰震剪浩力标刘准值:对于突陕出屋面霸的附属达物，抗瓣震验算虫时可将碗突出部姐分的顶玩盖作为丛一个质织点，与记其他各着质点一女起按底且部剪力室法求Fi。在瞒验算垃突出诵屋面抬附属徐物的剑墙体虹时，盛需将绸求得柿的水吗平地颂震作振用效脱应Fn乘以增士大系数3，所斥增大堪部分救不往艘下层挑传递胡。女旗儿墙警可假架设在嗽其高丧度1/天2处作坑为一片个质柔点按窑底部饶剪力擦法求Fn，其摔余同盐上。第三节多层砌体结构房屋的抗震计算二、谁楼层待水平那地震虹剪力尤在本喂层墙氏体间趣的分唱配1．横向吗水平地毫震作用满下层间虎剪力分纹配横向董水平珍地震泰作用镰由该灰验算现方向絮横墙即单独珠承受第i层层盖间水绿平地见震剪厚力为Vi按三貌种情育况分毅配到弹该层芝第m道横墙踩上：①始刚性济楼盖适用垮楼盖：现浇项或装配肠整体式股钢筋混岗凝土楼竹（屋）岗盖计算模棒型：楼掩（屋葵）盖智可视墙作支厉承在乞横墙煮上的伏多跨吗连续阿梁分配方盟法：各横送墙所承暴受的水超平地震库剪力按近其等效络刚度的弱比例分买配第三节多层砌体结构房屋的抗震计算考虑通横墙咳弯曲滋变形堂和剪惯切变伐形，狗层间泄各横莫墙的打抗侧昌移刚沸度:式中幸，E——砌体花弹性零模量狂；t——墙体厚霉度；ρ——墙片高停宽比，ρ=h/b;h——墙片裕高度感；b——墙片宽巩度；当ρ<1时，只附考虑剪脱切变形摇，相应悦的D＝Et/(4ρ)；当ρ>4时，可逐认为该春横墙的债抗侧移腹刚度可洁略去不茅计。根据帖侧向淹位移厚协调无条件段，第i层第m道抗喜侧移斩刚度侄为Dim横墙的豪所承担逆的水平悔地震剪斥力:式中买，Dim——第i层第m道横墙骆的抗侧劈燕移刚度;Di——第i层全美部横愤墙的歼总抗辽侧移填刚度;r——第i层横觉墙的裳总数撒。第三节多层砌体结构房屋的抗震计算若房悟屋某缘瑞层间约各横诵墙都避属只概考虑政剪切杠变形通的情修况，挪且墙转体材会料、阿厚度牲、层致高都鉴相同丑时，第i层第m道横墙的习所承担屈的水平洲地震剪覆力:式中，Aim——第i层第m横墙的命净截面版面积;Ai——第i层全售部横坑墙的卖总净判截面蒸面积。第三节多层砌体结构房屋的抗震计算不同革楼盖久刚度镇水平焦变形摔图涛（a）刚扶性楼蚁盖志（b）柔呆性楼但盖②柔执性楼盖适用马楼盖残：木蔑楼(屋)盖计算模钉型：楼(屋)盖视趁作支经承在见横墙斗上的劣多跨蝇简支松梁分配方纹法：按途本横墙酱从属面薪积上重功力荷载友代表值兄的比例紧分配按从属到面积上日重力荷牙载代表陈值比例载，i层第m道横墙颤所承火担水补平地侍震剪钢力：式中，Gim——第i层第m横墙所率承担的蛛重力荷傲载代表但值；Gi——第i层所有际横墙所衡承担的跌重力荷匙载代表泳值。第三节多层砌体结构房屋的抗震计算如楼(屋)盖重力挽荷载为摆均匀分轿布，按上从属面嗽积的比太例，第i层第m道横誉墙所拜承担州的水骡平地亿震剪茶力：式中，Zim——第i层第m横墙的泻从属面鹊积；Zi——第i层所狭有横误墙的惑总面后积。第三节多层砌体结构房屋的抗震计算③舌中等窝刚度怎楼盖适用疑楼盖骄：普奇通预勇制板死的装饼配式笛钢筋倦混凝森土楼(屋)盖计算模嫩型：楼(屋)盖视作害支承在思横墙上货的多跨巡寿简支梁分配足方法胜：取输刚性蹦、柔眉性楼淡盖分货配比返例的域平均皂值第i层第m道横突墙所容承担伸的水宏平地宿震剪详力：第三节多层砌体结构房屋的抗震计算2．纵向预水平地斧震作用鄙下层间帅剪力分老配计算方舒法同横陈墙，由疗于纵向趣墙体的盾间距较桐小，水游平刚度缓较大，芳往往可的按纵墙投净截面清面积与索全部纵紫墙总净万截面面斗积的比堆值Aim/Ai进行抛分配冬。第三节多层砌体结构房屋的抗震计算三、谢墙体介截面催抗震泼承载涉力验刑算1．无烘筋墙刷体截机面抗辽震承氏载力供验算式中，V——墙体剪根力设计贡值；γRE——墙体抗盈震受剪线承载力闸调整系都数，（拉无筋砖司砌体站墙取γRE=1票.0，当墙棕体两端承均有钢睬筋混凝展土构始造柱供时取γRE=0溜.9；自承滔重墙取γRE=0.杆75）；fVE——砌体遥沿阶讨梯形邮截面垦破损壮的抗嫩震抗粉剪强歪度设盖计值睡；A——墙体横辟截面面掉积（多江孔砖取粘毛截面塌面积）梁；fV——砌体抗烂剪强度翼设计值阿；ζN——砌体塌抗震亏验算各抗剪圣强度捞的正踪蝶应力各影响扰系数柴；σ0——对应象于重消力荷征载代璃表值顽的砌仓体截绣面平弹均压杰应力宋。第三节多层砌体结构房屋的抗震计算2．水平秩配筋砖阵砌体截爱面抗震零承截力式中计，V——墙体蹄剪力钥设计吃值；γRE——墙体抗脉震受剪阵承载力蚊调整系拦数，（握