7 第7章砌体结构房屋抗震设计.ppt

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苏谈
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1 (Design of Masonry Structures) 7 砌体结构房屋抗震设计湖南大学土木工程学院砌体结构房屋常见震害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 2 转角墙及内外墙连接处的破损产生原因 : 转角处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外纵墙倒塌 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通长水平裂缝竖向裂缝转角裂缝

2 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 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, 破损愈严重碰撞损坏突出部位震害 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出现部位 : 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 8 设有钢筋混凝土构造柱时墙体的损坏产生原因 : 砖水平往复地震作用出现部位 : 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 9 非结构构件的震害多层砖房震害规律 : 层数越多, 破坏越重 ; 横墙越少, 破坏越重 ; 层高越高, 破坏越重 ; 砂浆强度等级低, 破坏重 ; 房屋两端及转角处震害重 ; 下层比上层的破坏重 ; 预制楼板比整体现浇楼板的破坏重 ; 墙肢平面布置不均匀时破坏重 2

3 2 砌体结构房屋的抗震概念设计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 : 建筑总体布置 2 结构选型 3 抗震构造措施 () 建筑平立面布置 ) 平立面布置房屋的平面布置宜规则对称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 (2) 结构选型 ) 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烈度最小墙厚 (mm) 高度层数高度层数高度层数高度层数普通粘土砖八 2 七 8 六 2 四混凝土小 ( 中 ) 砌块 90 2 七 2 七 8 六 2 四多孔砖七 2 六 8 六 2 四最大高宽比 G 注 : 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, 层数相应减少一层同时, 砖和砌块砌体房屋的层高不宜超过 4m G 由于配筋砌体的抗震性能较好, 应优先选用配筋砌体 2) 多层砌体结构房屋的结构选型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 3

4 2 防震缝的设置要求设置防震缝的房屋 u(a) 房屋的立面高差在 6m 以上 ; u(b) 房屋有错层, 且楼板高差较大 ; u(c) 各部分结构刚度质量截然不同防震缝的设置 u(a) 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 u(b) 防震缝按房屋高度和设防烈度不同, 缝宽一般取 50mm~00mm 3 抗震横墙最大间距限制抗震墙最大间距 (m) 楼 ( 屋 ) 盖类别粘土砖房屋小 ( 中 ) 砌块房屋 6 度 7 度 8 度 9 度 6 度 7 度 8 度现浇和装配整体式钢筋混凝土 (3) 5(3) (0) 装配式钢筋混凝土 (0) (0) 7 木 7 4 不宜采用 4 墙体局部尺寸限制房屋的局部尺寸限值 (m) 部位 6 承重窗间墙最小宽度.0 承重外墙尽端至门窗洞边的最小距离.0 非承重外墙尽端至门窗洞边的最小距离.0 内墙阳角至门窗洞边的最小距离.0 无锚固女儿墙 ( 非入口处 ) 的最大高度 0.5 烈度地下室与基础地下室对上部结构的抗震性能影响较大, 砌体房屋宜优先选择刚度较大的基础类型软弱地基 ( 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 (3) 抗震构造措施 ) 钢筋混凝土构造柱钢筋混凝土构造柱的作用 : 可提高墙体抗剪承载力 0~20%, 刚度增大不多 ; 加强结构的整体性约束墙体的变形, 防止墙体倒塌, 提高无筋砌体延性 3~4 倍 2 建筑抗震设计规范构造柱设置部位的规定 6 度四五六 ~ 七八房屋层数 7 度三四五 8 度二三四 9 度二六五三七六四砖房构造柱设置要求各种层数和烈度均设置的部位外墙四角, 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随层数或烈度变化而增设的部位 7 8 度时, 楼电梯间的四角, 每隔 5m 左右的横墙与外墙交接处隔开间横墙 ( 轴线 ) 与外墙交接处, 山墙与内纵墙交接处 ; 7~9 度时, 楼电梯间的四角内墙 ( 轴线 ) 与外墙交接处, 内墙的局部较小墙垛处 ; 7~9 度时, 楼电梯间四角 9 度时, 内纵墙与横墙 ( 轴线 ) 交接处 G 注 : 外廊式和单面走廊式的多层砖房以及教学楼医院等横墙较少的房屋, 均应按增加一层后的层数查本表 ; 单面走廊两侧纵墙均应按外墙处理 4

5 3 构造柱设置规定构造柱最小截面尺寸 240mm 80mm; 混凝土强度等级不低于 C20; 纵筋采用 4φ2( 角柱用 4φ4), 箍筋柱上下端各 700mm(600mm) 箍筋加密至 00mm 构造柱应先砌墙后浇筑混凝土, 应砌成马牙槎 ; 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 000mm 构造柱的构造 (a) 构造柱配筋 (b) 构造柱基础 (c) 构造柱拉结 2) 钢筋混凝土圈梁圈梁抗震作用 : 增强纵横墙的连接, 加强房屋的整体性和空间刚度限制墙体平面外的变形 ; 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 2 建筑抗震设计规范圈梁设置部位的规定墙的类别外墙及内纵墙内横墙最小纵筋最大箍筋间距砖房现浇钢筋混凝土圈梁设置要求 6 7 屋盖处及隔层楼盖处 ; 屋盖处间距不应大于 7m ; 楼盖处间距不 250 烈度 8 屋盖处及隔层楼盖处屋盖处及每层楼盖处屋盖处及每层楼盖处屋盖处及每层楼盖处 ; 屋盖处沿所有横墙, 且间距不应大于 7m; 应大于 5m; 构造柱楼盖处间距不应大于对应部位 7m; 构造柱对应部位 4φ8 4φ 屋盖处及每层楼盖处, 各层所有横墙 4φ 圈梁设置规定圈梁高度不应小于 20mm; 圈梁在平面上应封闭, 当遇有洞口被切断时应上下搭接 ; 圈梁应先砌墙后与构造柱一起现浇成整体 3) 墙体间的拉结大房间的外墙转角及内外墙交接处, 均应沿墙高每隔 500mm 配置 2φ6 拉结钢筋, 并伸入墙内不宜小于 m 墙体间的拉结 5

6 2 后砌的自承重隔墙应沿墙高每隔 500mm 配置 2φ6 拉结钢筋与承重墙或柱连接, 每边伸入墙内不小于 500mm 3 当设防烈度为 8 9 度时, 长度大于 5.m 的后砌非承重砌体隔墙的墙顶尚应与楼板或梁拉结 4) 楼 ( 屋 ) 盖梁板与墙柱间的连接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 20mm; 梁板与墙柱间的拉结预制板与外墙的拉结 2 装配式钢筋混凝土楼板或屋面板, 当圈梁未设在板同一标高时, 板端伸进外墙的长度不应小于 20mm, 伸进内墙的长度不宜小于 00mm, 且不应小于 80mm, 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应与墙或圈梁拉结楼 ( 屋 ) 盖的钢筋混凝土梁或屋架, 应与墙柱 ( 包括构造柱 ) 或圈梁有可靠的连接梁与砖柱的连接不应削弱砖柱截面, 独立砖柱顶部应在两个方向均有可靠连接预制板侧边与墙 ( 梁梁 ) 拉结 3 多层砌体结构房屋的抗震计算二阶段设计按地区设防烈度进行构件截面抗震承载力计算弹性分析 2 按高于本地区设防烈度的预估罕遇地震作用验算构件弹塑性变形概念设计 + 构造措施 () 水平地震作用的计算 ) 基本假定一般情况仅计算水平地震作用下结构构件的内力 2 水平地震作用应分别沿房屋的两个主轴方向进行, 每个方向的水平地震作用全部由平行于地震作用方向的墙体承受 2) 水平地震作用下砌体房屋抗震计算简图计算简图可将各层楼盖及顶层屋盖简化多质点受力体系其中, 楼盖处质点的重力荷载代表值取楼盖自重作用于楼面上的可变荷载以及相邻上下层墙体自重的一半 6

7 G 当房屋高度不超过 40m, 结构以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀时, 计算方法可采用底部剪力法计算沿高度方向水平地震作用分布值计算简图 3) 水平地震作用结构的总水平地震作用标准值 F EK 按下式确定 : F = α G EK eq 2 底部剪力法可确定质点 i 的水平地震作用标准值为 j= GH ( δ ) (,2, L ) i i Fi = F n EK n i = n GH j j 3 突出屋顶附加质点所承担的水平地震作用为 F = δ = F n n EK a 相应于结构基本自振周期的水平地震影响系数值, 多层砌体房屋多层内框架砖房取 a =a max ;6 度时 a max =0.04,7 度时 a max =0.08,8 度时 a max =0.6 G eq 结构等效总重力荷载, 多质点体系取总重力代表值的 85%; H i H j G i G j 质点 i j 的计算高度和集中于 i j 的重力荷载代表值, 后者取 00% 恒载,50% ( 书库 80%) 楼面活载,50% 雪载 ; d n 顶部附加地震作用系数, 多层内框架砖房可采用 0.2, 其他砖房取 0 4 第 i 楼层的水平地震剪力标准值 n Vi = Fj j = G 验算突出屋面附属物的墙体时, 需将求得的水平地震作用效应 F n 乘以增大系数 3, 但增大部分不往下层传递 (2) 楼层水平地震剪力在本层墙体间的分配 ) 横向水平地震作用下层间剪力分配 u 横向水平地震作用由该验算方向横墙单独承受 u 第 i 层层间水平地震剪力为 V i 按三种情况分配到该层第 m 道横墙上刚性楼盖 u 适用楼盖 : 现浇或装配整体式钢筋混凝土楼 ( 屋 ) 盖 u 计算模型 : 楼 ( 屋 ) 盖可视作支承在横墙上的多跨连续梁 u 分配方法 : 各横墙所承受的水平地震剪力按其等效刚度的比例分配 7

8 u 考虑横墙弯曲变形和剪切变形, 层间各横墙的抗侧移刚度 Et D = ρ ρ E 砌体弹性模量 ; t 墙体厚度 ; ρ 墙片高宽比,ρ=h/b h 墙片高度 ; b 墙片宽度 u 当 ρ< 时, 只考虑剪切变形, 相应的 D=Et/(4ρ); u 当 ρ>4 时, 可认为该横墙的抗侧移刚度可略去不计 u 根据侧向位移协调条件, 第 i 层第 m 道抗侧移刚度为 D 横墙的所承担的水平地震剪力 D D V = V r i = Vi D D i j= D 第 i 层第 m 道横墙的抗侧移刚度 D i 第 i 层全部横墙的总抗侧移刚度 r 第 i 层横墙的总数 ij u 若房屋某层间各横墙都属只考虑剪切变形的情况, 且墙体材料厚度层高都相同时, 第 i 层第 m 道横墙的所承担的水平地震剪力 A A V = V = V r i i Ai Aij j = A 第 i 层第 m 横墙的净截面面积 A i 第 i 层全部横墙的总净截面面积不同楼盖刚度水平变形图 (a) 刚性楼盖 (b) 柔性楼盖 2 柔性楼盖 u 适用楼盖 : 木楼 ( 屋 ) 盖 u 计算模型 : 楼 ( 屋 ) 盖视作支承在横墙上多跨简支梁 u 分配方法 : 按本横墙从属面积上重力荷载代表值的比例分配 u 按从属面积上重力荷载代表值比例,i 层第 m 道横墙所承担水平地震剪力 G G V = V r i = Vi G G i j= G 第 i 层第 m 横墙所承担的重力荷载代表值 G i 第 i 层所有横墙所承担的重力荷载代表值 ij u 如楼 ( 屋 ) 盖重力荷载为均匀分布, 按从属面积的比例, 第 i 层第 m 道横墙所承担的水平地震剪力 Z Z V = V = V r i i Zi Zij j= Z 第 i 层第 m 横墙的从属面积 Z i 第 i 层所有横墙的总面积 8

9 3 中等刚度楼盖 u 适用楼盖 : 普通预制板装配式钢筋混凝土楼 ( 屋 ) 盖 u 计算模型 : 楼 ( 屋 ) 盖视作支承在横墙上多跨简支梁 u 分配方法 : 取刚性柔性楼盖分配比例的平均值 u 第 i 层第 m 道横墙所承担的水平地震剪力 2) 纵向水平地震作用下层间剪力分配 u 计算方法同横墙, 由于纵向墙体的间距较小, 水平刚度较大, 往往可按纵墙净截面面积与全部纵墙总净截面面积的比值 A /A i 进行分配或 V V A = + 2 Ai D = + 2 Di Z Z i G G i Vi Vi (3) 墙体截面抗震承载力验算 ) 无筋墙体截面抗震承载力验算 fve A V fve = ζ N fv γ RE V f v 墙体剪力设计值砌体抗剪强度设计值 g RE 墙体抗震受剪承载力调整系数,( 无筋砖墙.0, 当墙两端均有钢筋砼构造柱时 0.9; 自承重墙 0.75); f VE 砌体沿阶梯形截面破损的抗震抗剪强度设计值 ; A 墙体横截面面积 ( 多孔砖取毛截面面积 ); z N 砌体抗震验算抗剪强度的正应力影响系数, 对于普通砖和多孔砖 : s 0 对应于重力荷载代表值的砌体截面平均压应力 2) 水平配筋砖砌体截面抗震承截力 V ( fve + ζsfyρs) A γ RE V f y 墙体剪力设计值钢筋抗拉强度设计值 ; g RE 墙体抗震受剪承载力调整系数,( 网状配筋和水平配筋砖砌体墙取 g RE =.0); f VE 砌体沿阶梯形截面破损的抗震抗剪强度设计值 ; A 墙体横截面面积 ( 多孔砖取毛截面面积 ); r s 按墙体竖向截面计算的水平钢筋面积配筋率 (0.07% r s 0.7%) z s 钢筋参与工作系数墙体高宽比 z s ) 砖砌体和钢筋砼构造柱组合墙截面抗震承载力 V ηcfve( A Ac) + ζ fa t c fya s γ RE A c 中部构造柱的横截面总面积 ( 对横墙和内纵墙, A c 0.5A; 对外纵墙, A c 0.25A); f t 中部构造柱的混凝土轴心抗拉强度设计值 ; A s 中部构造柱的纵向钢筋截面总面积 (0.6% r.4%); f y 钢筋抗拉强度设计值 ; z 中部构造柱参与工作系数, 居中设一根时取 0.5, 多于一根时取 0.4; h c 墙体约束修正系数, 一般情况取.0, 构造柱间距不大于 2.8m 时取. 9

<4D F736F F D204A B0B2BBD5B9A4B3CCB4F3D1A73323D1A7C9FACBDEC9E1A3A842C0E0C6F6CCE5BDE1B9B9A3A92E646F63>

<4D F736F F D204A B0B2BBD5B9A4B3CCB4F3D1A73323D1A7C9FACBDEC9E1A3A842C0E0C6F6CCE5BDE1B9B9A3A92E646F63> 工程编号 :JD120008 抗震鉴定报告 ( 砌体结构 B 类 ) 学校名称 : 校舍名称 : 委托部门 : 鉴定单位 : 鉴定时间 : 安徽工程大学 3# 学生宿舍安徽工程大学安徽省建设工程勘察设计院 2012.05.30~2012.06.12 安徽省建设工程勘察设计院二〇一二年六月十二日目录一鉴定依据二校舍抗震鉴定结论三校舍抗震鉴定 1) 资料篇 2) 鉴定篇 3) 抗震鉴定结论

7 第7章 砌体结构房屋抗震设计.ppt

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