抗震计算课件.ppt

1、1 1 抗震计算抗震计算 抗震规范抗震规范规定多层砌体结构可不进行竖向地震作用规定多层砌体结构可不进行竖向地震作用下的抗震强度验算及水平地震作用下整体弯曲强度的验算，下的抗震强度验算及水平地震作用下整体弯曲强度的验算，因此因此多层砌体房屋抗震强度验算是指水平地震作用下砌体多层砌体房屋抗震强度验算是指水平地震作用下砌体墙片的抗剪强度验算墙片的抗剪强度验算，而水平地震作用的方向应分别考虑，而水平地震作用的方向应分别考虑房屋的两个主轴方向，当斜向布置有抗侧力墙片时，尚应房屋的两个主轴方向，当斜向布置有抗侧力墙片时，尚应考虑沿该斜向的水平地震作用。考虑沿该斜向的水平地震作用。多层砌体结构抗震验算的基本

2、步骤多层砌体结构抗震验算的基本步骤：1 1、确立计算简图；、确立计算简图；2 2、确定地震作用以及楼层地震剪力；、确定地震作用以及楼层地震剪力；3 3、计算各、计算各墙段墙段承担的地震剪力承担的地震剪力3 3、墙段的抗震验算。、墙段的抗震验算。1.1 计算计算简图简图 满足前面规定的结构布置要求的多层砌体结构，在地震作用满足前面规定的结构布置要求的多层砌体结构，在地震作用下的变形形式以层间剪切变形为主。下的变形形式以层间剪切变形为主。 以防震缝所划分的结构单元作为计算单元。以防震缝所划分的结构单元作为计算单元。 各楼层的重量集中到楼、屋盖标高处。各楼层的重量集中到楼、屋盖标高处。 各楼层重量包

3、含楼、屋盖自重，活荷载组合值，上、下个半层的各楼层重量包含楼、屋盖自重，活荷载组合值，上、下个半层的墙体、构造柱重量之和。墙体、构造柱重量之和。 固定端位置：固定端位置： 基础埋置浅时，取基础顶面；埋置深时，取基础埋置浅时，取基础顶面；埋置深时，取室外地坪下室外地坪下0.5m处；处；当设有整体刚度很大的全地下室时，取地下室顶板顶处；当地下室整当设有整体刚度很大的全地下室时，取地下室顶板顶处；当地下室整体刚度较小或为半地下室时，取为地下室室内地坪处，此时，地下室体刚度较小或为半地下室时，取为地下室室内地坪处，此时，地下室也算作一层楼面。也算作一层楼面。1.2 地震地震剪力的计算与分配剪力的计算与

4、分配 当多层砌体结构按照当多层砌体结构按照规范规范规定的要求进行建规定的要求进行建筑布置和结构选型后，一般均可采用筑布置和结构选型后，一般均可采用底部剪力法底部剪力法计算计算各质点的水平地震作用，且可不考虑顶层质点的附加各质点的水平地震作用，且可不考虑顶层质点的附加地震作用。另外，由于多层砌体房屋的基本自振周期地震作用。另外，由于多层砌体房屋的基本自振周期一般小于一般小于0.3s，为简化计算，为简化计算，抗震规范抗震规范规定，对规定，对于多层砌体房屋，地震影响系数均取其最大值，即于多层砌体房屋，地震影响系数均取其最大值，即max一、一、 水平地震作用水平地震作用H1G1GkHknF1FkFEK

5、nkkkiiiFGHGHF1eqEkGFmax二、二、 楼层地震剪力楼层地震剪力 GinFiFiVjnijiFV 突出屋面的屋顶间、女儿墙、烟囱等，地震作用应乘以地震突出屋面的屋顶间、女儿墙、烟囱等，地震作用应乘以地震增大系数增大系数3 3 。三、每片墙的地震剪力三、每片墙的地震剪力 同一楼层中各道墙所承担的地震剪力与同一楼层中各道墙所承担的地震剪力与楼盖的刚楼盖的刚度度、各墙的抗侧刚度各墙的抗侧刚度及及负荷面积负荷面积有关。工程实践中，有关。工程实践中，常将实际的各种楼盖理想化为三种楼盖情况，即常将实际的各种楼盖理想化为三种楼盖情况，即刚性刚性楼盖、柔性楼盖和中性楼盖楼盖、柔性楼盖和中性楼盖

6、。现分别就三种楼盖情况。现分别就三种楼盖情况讨论各墙体承担的地震剪力计算公式。讨论各墙体承担的地震剪力计算公式。 刚性楼盖：刚性楼盖：是指楼盖的平面内刚度为无穷大，即假定楼盖在水是指楼盖的平面内刚度为无穷大，即假定楼盖在水平地震作用下不发生任何平面内的变形，仅发生刚体位移。当平地震作用下不发生任何平面内的变形，仅发生刚体位移。当忽略扭转效应时，刚体仅产生一平动，且各点的平动处处相等。忽略扭转效应时，刚体仅产生一平动，且各点的平动处处相等。柔性楼盖：柔性楼盖：即假定该楼盖的平面内刚度为零，从而各道墙在地即假定该楼盖的平面内刚度为零，从而各道墙在地震作用下的变形是自由的，不受楼盖的约束。震作用下的

7、变形是自由的，不受楼盖的约束。中性楼盖中性楼盖：指介于刚性楼盖和柔性楼盖之间的楼盖：指介于刚性楼盖和柔性楼盖之间的楼盖三、每片墙的地震剪力三、每片墙的地震剪力1. 1. 横墙的地震剪力横墙的地震剪力 第第i i层的横向地震剪力由第层的横向地震剪力由第i i层所有横墙承受，层所有横墙承受， （1 1）刚性楼盖房屋）刚性楼盖房屋刚性楼盖房屋：对于现浇及装配整体式钢筋混凝土楼刚性楼盖房屋：对于现浇及装配整体式钢筋混凝土楼 （屋）盖等。（屋）盖等。jjjjj1 jV2jVjnVjVnijijVV1jjijikVnijjijkV1jnijijVk11jnmjmjijiVkkV1墙体侧移刚度的计算：墙体侧

8、移刚度的计算：（a a）无洞墙体）无洞墙体h/b1h/b0.15A0.15A时，时，取取0.15A;0.15A;对于外纵墙，对于外纵墙， A Ac c0.25A0.25A时，取时，取0.25A;0.25A;sA中部构造柱的纵向钢筋截面总面积；中部构造柱的纵向钢筋截面总面积；tf中部构造柱的混凝土轴心抗拉强度设计值；中部构造柱的混凝土轴心抗拉强度设计值；yf钢筋抗拉强度设计值；钢筋抗拉强度设计值；中部构造柱参与工作系数中部构造柱参与工作系数, ,居中设一根时取居中设一根时取0.5,0.5,多于一根多于一根0.4;0.4;c墙体约束修正系数；一般情况取墙体约束修正系数；一般情况取1.0，构造柱间距

9、不大于，构造柱间距不大于2.8m时取时取1.1。3. 3. 水平配筋粘土砖、多孔砖墙体的截面抗震承载力验算水平配筋粘土砖、多孔砖墙体的截面抗震承载力验算验算公式：验算公式：)(1sysVEREAfAfVA墙体横截面面积，多孔砖取毛截面面积；墙体横截面面积，多孔砖取毛截面面积；sA层间墙体竖向截面钢筋总截面面积；层间墙体竖向截面钢筋总截面面积；s钢筋抗拉强度设计值；钢筋抗拉强度设计值；yf钢筋参与系数，按下表取值钢筋参与系数，按下表取值墙体高宽比墙体高宽比0.40.60.81.01.20.100.120.140.150.12s4. 4. 混凝土小砌块墙体截面抗震承载力验算混凝土小砌块墙体截面抗震

10、承载力验算 验算公式：验算公式：V墙体地震剪力设计值；墙体地震剪力设计值；cA芯柱截面总面积；芯柱截面总面积；c芯柱混凝土轴心抗压强度设计值；芯柱混凝土轴心抗压强度设计值；cf芯柱影响系数，按下表确定：芯柱影响系数，按下表确定：REcsyctVEAfAfAfV/)05.03.0(填孔率填孔率0.01.01.101.15c15. 025. 015. 05 . 025. 05 . 0填孔率填孔率:芯柱根数与孔洞总数之比。芯柱根数与孔洞总数之比。 在验算纵、横墙截面抗震承载力时，应选择以下在验算纵、横墙截面抗震承载力时，应选择以下不利墙段不利墙段进行：进行： （1 1）承受地震作用较大的墙体；）承受

11、地震作用较大的墙体； （2 2）竖向正应力较小的墙段；）竖向正应力较小的墙段； （3 3）局部截面较小的墙垛。）局部截面较小的墙垛。例：某四层砖砌体房屋，尺寸如图所示。设防烈度为例：某四层砖砌体房屋，尺寸如图所示。设防烈度为7 7度。度。楼盖及屋盖均采用预应力混凝土空心板，横墙承重。楼梯楼盖及屋盖均采用预应力混凝土空心板，横墙承重。楼梯间突出屋顶。试验算底层间突出屋顶。试验算底层轴上墙体的抗震强度。该墙上轴上墙体的抗震强度。该墙上门洞尺寸为门洞尺寸为 ，窗洞尺寸为，窗洞尺寸为 。墙体用砖的。墙体用砖的强度等级为强度等级为MU10MU10，砂浆为，砂浆为M5.0M5.0。m1 . 2m9 . 0

12、m2 . 1m8 . 1解：解：（1 1）计算楼层重力荷载代表值）计算楼层重力荷载代表值 恒载（楼层及墙重）取恒载（楼层及墙重）取100%100%，楼（屋）面活荷载取，楼（屋）面活荷载取50%50%，经计算得：经计算得：kN;4840kN,4410kN4410kN,3760kN,21012345GGGGG（2 2）计算结构总的地震作用标准值）计算结构总的地震作用标准值08. 0maxkN119985. 008. 0maxieqEKGGF1.400.90(1.20)0.50(0.72)-罕遇地震罕遇地震0.320.16(0.24)0.08(0.12)0.04多遇地震多遇地震 9 8 7 6地震影

13、响地震影响烈度烈度地震影响系数最大值（阻尼比为地震影响系数最大值（阻尼比为0.050.05）解：解：（2 2）计算结构总的地震作用标准值）计算结构总的地震作用标准值kN1199EKF（3 3）计算楼层地震剪力）计算楼层地震剪力434.1797.41048119927.6406.5363.3250.6151.01199111.9107.374.845.6339.638225715251156352802129616870618.215.211.68.04.4210376044104410484017630屋顶间屋顶间4321 1 Vi (kN) Fi (kN) GiHi(kN.m) Hi (m)

14、 Gi (kN) 层层51/jjjiiHGHG8 .8236 .27解：解：（2 2）计算结构总的地震作用标准值）计算结构总的地震作用标准值kN1199EKF（3 3）计算楼层地震剪力）计算楼层地震剪力V1=1199kN（4 4）计算墙体地震剪力）计算墙体地震剪力23 , 1m79. 024. 0)9 . 08 . 10 . 6(AjfjfjmjjmjmVAAAAV)(2121m95.23A23 , 1m4 .23)24 . 2236. 07 . 5(3 . 3fA21m380fAkN7 .561199)3804 .2395.2376. 0(213 , 1V解：解：（4 4）计算墙体地震剪力）

15、计算墙体地震剪力kN7 .563 , 1V（5 5）计算墙肢地震剪力）计算墙肢地震剪力墙肢墙肢a a75. 12 . 1/1 . 2/bh墙肢墙肢b b4 . 25 . 0/2 . 1/bh墙肢墙肢c c75. 06 . 1/2 . 1/bh1/rrrbh时时rmrEtk341r时时33rrmrEtk094. 075. 1375. 113aK048. 04 . 234 . 213bK444. 075. 031cK586. 0K解：解：（4 4）计算墙体地震剪力）计算墙体地震剪力kN7 .563 , 1V（5 5）计算墙肢地震剪力）计算墙肢地震剪力094. 075. 1375. 113aK048

16、. 04 . 234 . 213bK444. 075. 031cK586. 0KjmmisimrmrVkkV1kN1 . 97 .56586. 0094. 0aVkN6 . 47 .56586. 0048. 0bVkN0 .437 .56586. 0444. 0cV解：解：（5 5）计算墙肢地震剪力）计算墙肢地震剪力kN1 . 9aVkN6 . 4bVkN0 .43cV（6 6）验算抗震强度）验算抗震强度REVEAfVV墙体地震剪力设计值，为地震剪力标准值的墙体地震剪力设计值，为地震剪力标准值的1.31.3倍；倍；RE承载力抗震调整系数，一般承重墙为承载力抗震调整系数，一般承重墙为1;1;A墙

17、体横截面面积；墙体横截面面积；VEf砌体沿阶梯形截面破坏的抗震强度设计值。砌体沿阶梯形截面破坏的抗震强度设计值。VnVEffn非抗震设计的砌体抗剪强度设计值，按非抗震设计的砌体抗剪强度设计值，按砌体结构设计规砌体结构设计规范范采用；采用；Vf砌体强度正应力影响系数：砌体强度正应力影响系数：解：解：（5 5）计算墙肢地震剪力）计算墙肢地震剪力kN1 . 9aVkN6 . 4bVkN0 .43cV（6 6）验算抗震强度）验算抗震强度非抗震设计的砌体抗剪强度设计值，按非抗震设计的砌体抗剪强度设计值，按砌体结构设计规砌体结构设计规范范采用；采用；Vfn砌体强度正应力影响系数：砌体强度正应力影响系数：V

18、nVEff抗震强度设计值抗震强度设计值12. 0Vfn4.803.953.102.602.251.751.25混凝土小砌块混凝土小砌块2.321.951.701.501.281.000.80普通粘土砖普通粘土砖,多孔粘土砖多孔粘土砖20.015.010.07.05.03.01.00.0砌体类别砌体类别Vf/0砌体强度的正应力影响系数砌体强度的正应力影响系数0为对应与重力荷载代表值的砌体为对应与重力荷载代表值的砌体层高半高处层高半高处截面平均压应力。截面平均压应力。墙肢墙肢a a20N/mm57. 0墙肢墙肢b b墙肢墙肢c c20N/mm4 . 120N/mm66. 075. 4/0Vf7 .

19、11/0Vf5 . 5/0Vf47. 1N07. 2N55. 1N解：解：（5 5）计算墙肢地震剪力）计算墙肢地震剪力kN1 . 9aVkN6 . 4bVkN0 .43cV（6 6）验算抗震强度）验算抗震强度VnVEff抗震强度设计值抗震强度设计值REVEAfV71.455.855.80.1861.555.50.384C29.86.036.030.2482.0711.70.12B50.711.811.80.1761.474.750.288A面积墙段)kN(/REVEAf)kN(VVNVEffNVf/0各墙肢抗震强度均满足要求。各墙肢抗震强度均满足要求。底部框架砌体房屋的抗震验算（底部框架砌体房

20、屋的抗震验算（1 1） 底部框架砌体房屋的地震作用计算及上部砌体房屋的抗震强度底部框架砌体房屋的地震作用计算及上部砌体房屋的抗震强度验算，可按多层砌体结构的验算方法进行计算、验算。对于底部框验算，可按多层砌体结构的验算方法进行计算、验算。对于底部框架的地震作用效应，应采用下述方法进行计算、调整：架的地震作用效应，应采用下述方法进行计算、调整： （1）对底层框架）对底层框架抗震墙房屋，底层的纵向和横向地震剪力设计抗震墙房屋，底层的纵向和横向地震剪力设计值均应乘以增大系数，其值应允许根据第二层与底层侧向刚度比值值均应乘以增大系数，其值应允许根据第二层与底层侧向刚度比值的大小在的大小在1.21.5范

21、围内选用。范围内选用。 （2）对底部两层框架）对底部两层框架抗震墙房屋，底层和第二层的纵向和横向抗震墙房屋，底层和第二层的纵向和横向地震剪力设计值亦均应乘以增大系数，其值应允许根据侧向刚度比地震剪力设计值亦均应乘以增大系数，其值应允许根据侧向刚度比在在1.21.5范围内选用。范围内选用。 （3）底层或底部两层的纵向和横向地震剪力设计值应全部由该）底层或底部两层的纵向和横向地震剪力设计值应全部由该方向的抗震墙承担，按各抗震墙侧向刚度比例分配。方向的抗震墙承担，按各抗震墙侧向刚度比例分配。底部框架砌体房屋的抗震验算（底部框架砌体房屋的抗震验算（2 2） （4）底部框架柱的地震剪力和轴向力，宜按下列

22、规定调整：）底部框架柱的地震剪力和轴向力，宜按下列规定调整： 框架柱承担的地震剪力设计值，可按框架柱所在层各抗侧力构框架柱承担的地震剪力设计值，可按框架柱所在层各抗侧力构件有效侧向刚度比例分配确定；有效侧向刚度的取值，框架不折减，件有效侧向刚度比例分配确定；有效侧向刚度的取值，框架不折减，混凝土墙可乘以折减系数混凝土墙可乘以折减系数0.30，砖墙可乘以折减系数，砖墙可乘以折减系数0.20。 框架拄的轴力应计入地震倾覆力矩引起的附加轴力，上部砖框架拄的轴力应计入地震倾覆力矩引起的附加轴力，上部砖房可视为刚体，底部各轴线承受的地震倾覆力矩，可近似按底部抗房可视为刚体，底部各轴线承受的地震倾覆力矩，

23、可近似按底部抗震墙和框架的侧向刚度的比例分配确定，也可按转动刚度比例分配：震墙和框架的侧向刚度的比例分配确定，也可按转动刚度比例分配： 底部框架底部框架抗震墙房屋的钢筋泥凝土托墙梁计算地震组合内抗震墙房屋的钢筋泥凝土托墙梁计算地震组合内力时，可考虑上部墙体与托墙梁的组合作用，但应计入地震时墙体力时，可考虑上部墙体与托墙梁的组合作用，但应计入地震时墙体开裂对组合作用的不利影响，可调整有关的弯矩系数、轴力系数等开裂对组合作用的不利影响，可调整有关的弯矩系数、轴力系数等计算参数。计算参数。底部框架砌体房屋的抗震验算（底部框架砌体房屋的抗震验算（3 3） （5）底层框架）底层框架抗震墙房屋中嵌砌于框架

24、之间的普通砖抗震墙，抗震墙房屋中嵌砌于框架之间的普通砖抗震墙，当符合构造要求时，底层框架柱的轴向力和剪力，应计入砖抗震墙当符合构造要求时，底层框架柱的轴向力和剪力，应计入砖抗震墙引起的附加轴向力和附加剪力。引起的附加轴向力和附加剪力。 （6）抗震变形验算）抗震变形验算 底层框架砖房的底层部分属于框架底层框架砖房的底层部分属于框架抗震墙结构，应进行低于抗震墙结构，应进行低于本地区设防烈度的多遇地震作用下结构的抗震变形验算，其层间弹本地区设防烈度的多遇地震作用下结构的抗震变形验算，其层间弹性位移角限值：采用框架砖填充墙时为性位移角限值：采用框架砖填充墙时为1550；采用框架；采用框架抗震墙抗震墙时为时为1800。 底层框架砖房的底层有时是明显的薄弱部位，当楼层屈服强度底层框架砖房的底层有时是明显的薄弱部位，当楼层屈服强度系数小于系数小于0.5时，应进行高于本地区设防烈度预估的罕遇地震作用下时，应进行高于本地区设防烈度预估的罕遇地震作用下的抗震变形验算，其层间弹塑性位移角限值为的抗震变形验算，其层间弹塑性位移角限值为1100。