1、结构抗震设计结构抗震设计Seismic Design of Structures 第第5 5章章 多层砌体建筑抗震设计多层砌体建筑抗震设计 第第5 5章章 多层砌体建筑抗震设计多层砌体建筑抗震设计 教学目标与要求教学目标与要求1.了解砌体建筑震害特征及原因。了解砌体建筑震害特征及原因。2.深刻理解砌体结构的抗震概念设计的要求。深刻理解砌体结构的抗震概念设计的要求。3.掌握多层砌体结构建筑抗震计算方法和步骤。掌握多层砌体结构建筑抗震计算方法和步骤。4.熟悉和掌握多层砌体结构建筑的主要抗震构造措熟悉和掌握多层砌体结构建筑的主要抗震构造措 施。施。5.了解配筋混凝土小型空心砌块抗震墙建筑的抗震了解配
2、筋混凝土小型空心砌块抗震墙建筑的抗震 设计要点。设计要点。导入案例导入案例5.12汶川特大地震中，多处砖混结构校舍坍塌（如北川汶川特大地震中，多处砖混结构校舍坍塌（如北川中学教学楼），但还有一些学校的同类型教学楼却屹立不中学教学楼），但还有一些学校的同类型教学楼却屹立不倒。据了解，香港苗圃行动在四川南部资助监督建造了倒。据了解，香港苗圃行动在四川南部资助监督建造了61所学校，其中所学校，其中6所位于震中附近，它们既没有倒塌，也所位于震中附近，它们既没有倒塌，也未出现伤亡。地震造成砌体结构的破坏结果却截然不同，未出现伤亡。地震造成砌体结构的破坏结果却截然不同，给我们的启示是什么？为什么会发生这种
3、现象呢？我们可给我们的启示是什么？为什么会发生这种现象呢？我们可以通过本章的学习得到解释。以通过本章的学习得到解释。5.1 5.1 震害特征及原因震害特征及原因1砌体墙开裂砌体墙开裂 呈交叉斜裂缝呈交叉斜裂缝2纵横墙连接处纵横墙连接处 破破 坏坏3墙角破坏墙角破坏4楼梯间墙体破坏楼梯间墙体破坏5楼、屋盖塌落楼、屋盖塌落6房屋倒塌房屋倒塌7附属构件的破坏附属构件的破坏5.2 5.2 抗震概念设计抗震概念设计521结构承重体系和布置结构承重体系和布置优先选用横墙承重或纵横墙共同承重方案优先选用横墙承重或纵横墙共同承重方案;纵横墙的布置宜均匀对称，对齐，沿竖向上下连续，同纵横墙的布置宜均匀对称，对齐
4、，沿竖向上下连续，同一轴线上窗间墙宽度宜均匀一轴线上窗间墙宽度宜均匀;简单、规则，避免由于不规则使结构各部分的质量和刚简单、规则，避免由于不规则使结构各部分的质量和刚度分布不均质量中心与刚度中心不重合而导致震害加重度分布不均质量中心与刚度中心不重合而导致震害加重;设防震缝设防震缝;楼梯间不宜设置在房屋的尽端和转角处，否则，应在楼楼梯间不宜设置在房屋的尽端和转角处，否则，应在楼梯间四角设置钢筋混凝土构造柱等加强措施。梯间四角设置钢筋混凝土构造柱等加强措施。522房屋层数和总高度的限制房屋层数和总高度的限制表表5-1 房屋的层数和总高度限值（房屋的层数和总高度限值（m）房屋房屋类型类型最小最小墙厚
5、墙厚度度（mm）设设 防防 烈烈 度度6度度7度度8度度9度度0.05g0.10g0.15g0.20g0.30g0.40g高度高度层层数数高高度度层层数数高高度度层层数数高高度度层层数数高高度度层层数数高高度度层数层数普通砖普通砖240217217217186155124多孔砖多孔砖24021721718618615593190217186155155124小砌块小砌块19021721718618615593523房屋高宽比的限制房屋高宽比的限制表表5-2 房屋最大高宽比房屋最大高宽比设设 防防 烈烈 度度6度度7度度8度度9度度最大高宽最大高宽比比2.52.52.01.5524砌体抗震横墙的
6、间距砌体抗震横墙的间距表表5-3 房屋抗震横墙最大间距（房屋抗震横墙最大间距（m）楼楼 盖盖 类类 别别设设 防防 烈烈 度度6度度7度度8度度9度度现浇或装配整体钢筋混凝土楼、现浇或装配整体钢筋混凝土楼、屋盖屋盖1515117装配式钢筋混凝土楼、屋盖装配式钢筋混凝土楼、屋盖111194木屋盖木屋盖994525房屋局部尺寸限制房屋局部尺寸限制表表5-4 房屋局部尺寸限值（房屋局部尺寸限值（m）部部 位位设设 防防 烈烈 度度6度度7度度8度度9度度承重窗间墙最小宽度承重窗间墙最小宽度1.01.01.21.5承重外墙尽端至门窗洞口边的最承重外墙尽端至门窗洞口边的最小距离小距离1.01.01.21
7、.5非承重外墙尽端至门窗洞口边的非承重外墙尽端至门窗洞口边的最小距离最小距离1.01.01.01.0内墙阳角至门窗洞口边的最小距内墙阳角至门窗洞口边的最小距离离1.01.01.52.0无锚固女儿墙（非出入口处）的无锚固女儿墙（非出入口处）的最大高度最大高度0.50.50.50.0526对结构材料的要求对结构材料的要求烧结普通砖、蒸压砖及烧结多孔砖的强度等级不应低于烧结普通砖、蒸压砖及烧结多孔砖的强度等级不应低于MU10，其砌筑砂浆强度等级不应低于其砌筑砂浆强度等级不应低于M5；混凝土小型空心砌块的强；混凝土小型空心砌块的强度等级不应低于度等级不应低于MU7.5，其砌筑砂浆强度等级不应低于，其砌
8、筑砂浆强度等级不应低于M7.5。5.3 5.3 砌体结构的抗震计算砌体结构的抗震计算531计算简图计算简图一般为基础顶面一般为基础顶面多层砌体剖面多层砌体剖面计算简图计算简图楼盖结构标高处楼盖结构标高处532水平地震作用及地震剪力的计算水平地震作用及地震剪力的计算eqEkGFmaxEknjjjiiiFHGHGF1楼层地震剪力标准值楼层地震剪力标准值 nijiiFV水平地震作用水平地震作用 标准值标准值 总剪力标准值总剪力标准值 计算出的每层计算出的每层楼层地震剪力楼层地震剪力均应符合均应符合最小剪力最小剪力的要求。当考虑突的要求。当考虑突出屋面的屋顶间，女儿墙、烟囱等部位的出屋面的屋顶间，女儿
9、墙、烟囱等部位的鞭梢效应鞭梢效应时，这些部位时，这些部位的的地震剪力宜乘以增大系数地震剪力宜乘以增大系数3，但，但不向下传递不向下传递。533楼层水平地震剪力的分配楼层水平地震剪力的分配1墙体的侧移刚度墙体的侧移刚度btGhAGhs33112bhEtEIhb2311bhbhEtKbs剪切柔度剪切柔度弯曲柔度弯曲柔度墙体侧移刚度墙体侧移刚度2横向楼层水平地震剪力的分配横向楼层水平地震剪力的分配（1）刚性楼盖）刚性楼盖(现浇或装配整现浇或装配整体钢筋混凝土楼、屋盖体钢筋混凝土楼、屋盖)imlilijijVKKV1某楼层地震剪力某楼层地震剪力该楼层的某墙片该楼层的某墙片地震剪力地震剪力侧移侧移刚度刚
10、度（2）柔性楼盖）柔性楼盖(木楼屋、盖木楼屋、盖)iiijijVGGV iiijijVSSV 重力荷载代表值重力荷载代表值从属面积从属面积墙墙片片剪剪力力（3）中等刚性楼盖）中等刚性楼盖(装配式楼、屋盖装配式楼、屋盖)iiijmlilijijVGGKKV1213纵向楼层水平地震剪力的分配纵向楼层水平地震剪力的分配由于楼盖沿纵向的尺寸比横向大，由于楼盖沿纵向的尺寸比横向大，其纵向水平刚度很大，其纵向水平刚度很大，因此，不论哪种楼盖都可看成是因此，不论哪种楼盖都可看成是刚性楼盖刚性楼盖。纵向水平地震。纵向水平地震剪力可按同层各纵墙的剪力可按同层各纵墙的抗侧移刚度的比例分配抗侧移刚度的比例分配 4同
11、一道墙上各墙肢间的地震剪力分配同一道墙上各墙肢间的地震剪力分配ijslijlijrijrVKKV1墙肢的抗侧移刚度确定：墙肢的抗侧移刚度确定：（1）侧移刚度侧移刚度的计算应考虑的计算应考虑墙肢高宽比的影响墙肢高宽比的影响。高宽比小于高宽比小于1时，可只考虑剪切变形的影响；时，可只考虑剪切变形的影响；高宽比不大于高宽比不大于4且不小于且不小于1时，应同时考虑弯曲和剪切变形；时，应同时考虑弯曲和剪切变形；高宽比大于高宽比大于4时，以弯曲变形为主。时，以弯曲变形为主。（2）墙段宜按门窗洞口划分墙段宜按门窗洞口划分。对小开口墙段，为了避免计。对小开口墙段，为了避免计算刚度时的复杂性，可按不开洞的毛墙面
12、计算刚度，再根据算刚度时的复杂性，可按不开洞的毛墙面计算刚度，再根据开洞率乘以表开洞率乘以表5-5的洞口影响系数。的洞口影响系数。534墙体抗震承载力计算墙体抗震承载力计算1抗震抗剪强度的计算抗震抗剪强度的计算砌体沿阶梯形截面破坏的抗震抗剪强度设计值砌体沿阶梯形截面破坏的抗震抗剪强度设计值 vNVEff正应力影响系数正应力影响系数 2砌体截面抗震承载力验算砌体截面抗震承载力验算1）无筋砌体截面抗震承载力验算）无筋砌体截面抗震承载力验算REVEAfV2)网状配筋或水平配筋砖砌体截面抗震承载力验算网状配筋或水平配筋砖砌体截面抗震承载力验算 sySVEREAfAfV1钢筋参与工作系数钢筋参与工作系数
13、 3）砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合墙截面）砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合墙截面 syctcVEcREAfAfAAfV08.01构造柱参与工作系数构造柱参与工作系数 墙体约束修正系数墙体约束修正系数 4）混凝土小型空心砌块墙体的截面）混凝土小型空心砌块墙体的截面 csyctVEREAfAfAfV05.03.01535多层砌体结构抗震设计实例多层砌体结构抗震设计实例54 砌体建筑抗震构造措施砌体建筑抗震构造措施 在砌体建筑抗震设计中，除了对房屋进行在砌体建筑抗震设计中，除了对房屋进行抗震概念设计抗震概念设计、抗震抗震计算及验算计算及验算之外，还必须采取合理可靠的之外，还必须采取合理可靠的抗震构造措施
14、抗震构造措施。抗震。抗震构造措施可以加强砌体结构的构造措施可以加强砌体结构的整体性整体性，提高，提高变形能力变形能力，保证抗，保证抗震计算目标的实现，特别是对震计算目标的实现，特别是对防止结构在大震时倒塌防止结构在大震时倒塌具有重要具有重要作用。作用。541设置钢筋混凝土构造柱设置钢筋混凝土构造柱构造柱最小截面尺寸可采用构造柱最小截面尺寸可采用240mm180mm，纵，纵向钢筋宜采用向钢筋宜采用412，箍筋间距不宜大于，箍筋间距不宜大于250mm，且在柱上下端宜适当加密。且在柱上下端宜适当加密。表表5-12 砖房构造柱设置要求砖房构造柱设置要求房房 屋屋 层层 数数设设 置置 部部 位位6度度
15、7度度8度度9度度4、53、42、3楼、电梯间四角，楼、电梯间四角，楼梯斜梯段上下端楼梯斜梯段上下端对应的墙体处；外对应的墙体处；外墙四角和对应转角；墙四角和对应转角；错层部位横墙与外错层部位横墙与外纵墙交接处；大房纵墙交接处；大房间内外墙交接处；间内外墙交接处；较大洞口两侧较大洞口两侧隔隔12m或单元横墙或单元横墙与外纵墙交接处；与外纵墙交接处；楼梯间对应另一侧楼梯间对应另一侧内横墙与外纵墙交内横墙与外纵墙交接处接处6542隔开间横墙（轴线）隔开间横墙（轴线）与外墙交接处；山与外墙交接处；山墙与内纵墙交接处墙与内纵墙交接处7653内墙（轴线）与外内墙（轴线）与外墙交接处；内墙的墙交接处；内墙
16、的局部较小墙垛处；局部较小墙垛处；内纵墙与横墙（轴内纵墙与横墙（轴线）交接处线）交接处542 设置钢筋混凝土芯柱设置钢筋混凝土芯柱钢筋混凝土芯柱是多层及高层小型空心砌块房屋的一项重要抗钢筋混凝土芯柱是多层及高层小型空心砌块房屋的一项重要抗震构造措施。震构造措施。混凝土小型空心砌块房屋，应按表混凝土小型空心砌块房屋，应按表5-13的要求设置钢筋混凝土的要求设置钢筋混凝土芯柱，对医院、教学楼等横墙较少的房屋，应根据房屋增加一芯柱，对医院、教学楼等横墙较少的房屋，应根据房屋增加一层后的层数，按表层后的层数，按表5-13的要求设置芯柱。混凝土小型空心砌块的要求设置芯柱。混凝土小型空心砌块房屋芯柱截面不
17、宜小于房屋芯柱截面不宜小于120mm120mm，芯柱混凝土强度，芯柱混凝土强度等级不应低于等级不应低于C20。芯柱的竖向插筋应贯通墙身且与圈梁连接，。芯柱的竖向插筋应贯通墙身且与圈梁连接，插筋不应小插筋不应小1l2，7度时超过五层、度时超过五层、8度时超过四层和度时超过四层和9度时，度时，插筋不应小于插筋不应小于114。房屋层数房屋层数设设 置置 部部 位位设设 置置 数数 量量6度度7度度8度度9度度4、53、42、3楼、电梯间四角，楼梯楼、电梯间四角，楼梯段上下端对应的墙体处；段上下端对应的墙体处；外墙转角；错层部位横外墙转角；错层部位横墙与外纵墙交接处；大墙与外纵墙交接处；大房间内外墙交
18、接处；隔房间内外墙交接处；隔12m或单元横墙与外纵或单元横墙与外纵墙交接处墙交接处外墙转角，灌实外墙转角，灌实3个孔；个孔；内外墙交接处，灌实内外墙交接处，灌实4个孔；楼梯斜段上下个孔；楼梯斜段上下端对应的墙体处，灌端对应的墙体处，灌实实2个孔个孔654同上；隔开间横墙（轴同上；隔开间横墙（轴线）与外纵墙交接处线）与外纵墙交接处7652同上；各内墙（轴线）同上；各内墙（轴线）与外纵墙交接处；内纵与外纵墙交接处；内纵墙与横墙（轴线）交接墙与横墙（轴线）交接处和洞口两侧处和洞口两侧外墙转角，灌实外墙转角，灌实5个孔；个孔；内外墙交接处，灌实内外墙交接处，灌实4个孔；内墙交接处，个孔；内墙交接处，灌
19、实灌实45个孔；洞口两个孔；洞口两侧各灌实侧各灌实1个孔个孔763同上；同上；横墙内芯柱间距不大于横墙内芯柱间距不大于2m外墙转角，灌实外墙转角，灌实7个孔；个孔；内外墙交接处，灌实内外墙交接处，灌实5个孔；内墙交接处，个孔；内墙交接处，灌实灌实45个孔；洞口两个孔；洞口两侧各灌实侧各灌实1个孔个孔表表5-13 多层混凝土小砌块房屋芯柱设置要求多层混凝土小砌块房屋芯柱设置要求543合理设置圈梁合理设置圈梁圈梁在砌体结构中作用圈梁在砌体结构中作用:圈梁可以加强墙体间的连接以及墙体与楼盖间的连接，与圈梁可以加强墙体间的连接以及墙体与楼盖间的连接，与 构造柱一起，增强了房屋的构造柱一起，增强了房屋的
20、整体性和空间刚度整体性和空间刚度；圈梁作为楼圈梁作为楼(屋屋)盖的边缘构件，将装配式楼盖的边缘构件，将装配式楼(屋屋)盖箍住，从而盖箍住，从而提高了楼提高了楼(屋屋)盖的盖的整体性和水平刚度整体性和水平刚度；此外还可以约束墙体，此外还可以约束墙体，限制裂缝的展开限制裂缝的展开，提高墙体的，提高墙体的稳定性稳定性，减轻地基减轻地基不均匀沉降不均匀沉降的不利影响。的不利影响。震害调查表明，合理设置圈粱的房屋，其震害较轻；否则，震害震害调查表明，合理设置圈粱的房屋，其震害较轻；否则，震害较重。较重。砖砌体圈梁设置部位要求见表砖砌体圈梁设置部位要求见表5-14。表5-14 多层砖砌体房屋现浇钢筋混凝土
21、圈梁设置要求墙墙 类类设设 防防 烈烈 度度6、7度度8度度9度度外墙和内纵墙外墙和内纵墙屋盖处及每层楼盖屋盖处及每层楼盖处处屋盖处及每层楼盖屋盖处及每层楼盖处处屋盖处及每层楼盖屋盖处及每层楼盖处处内横墙内横墙同上；屋盖处间距同上；屋盖处间距不应大于不应大于4.5m；楼；楼盖处间距不应大于盖处间距不应大于7.2m；构造柱对应；构造柱对应部位部位同上；各层所有横同上；各层所有横墙墙,且间距不应大于且间距不应大于4.5m；构造柱对应；构造柱对应部位部位同上；各层所有横同上；各层所有横墙墙表5-15 混凝土小砌块房屋现浇钢筋混凝土圈梁设置要求墙墙 类类设设 防防 烈烈 度度6、7度度8度度9度度外墙
22、和内纵墙外墙和内纵墙屋盖处及每层楼盖屋盖处及每层楼盖处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及每层楼盖处内横墙内横墙同上；屋盖处间距同上；屋盖处间距不应大于不应大于4.5m；楼；楼盖处间距不应大于盖处间距不应大于7.2m；构造柱对应；构造柱对应部位部位同上；各层所有横墙同上；各层所有横墙,且间且间距不应大于距不应大于4.5m；构造柱；构造柱对应部位对应部位同上；各层所有横墙同上；各层所有横墙544加强楼梯间的构造措施加强楼梯间的构造措施在抗震设计时，楼梯间不宜布置在房屋端部的第一开间及转角在抗震设计时，楼梯间不宜布置在房屋端部的第一开间及转角处，不宜开设过大的窗洞。否则
23、应采取加强措施。处，不宜开设过大的窗洞。否则应采取加强措施。545加强结构各部位的连接加强结构各部位的连接（1）纵横墙之间的连接。）纵横墙之间的连接。（2）加强楼屋盖构件与墙体之间的连接及楼（屋）盖的整体性。）加强楼屋盖构件与墙体之间的连接及楼（屋）盖的整体性。5.4.6 防震缝的设置防震缝的设置(补充内容补充内容)房屋宜选用规则的建筑结构方案，尽量不设缝。当必须设缝时，房屋宜选用规则的建筑结构方案，尽量不设缝。当必须设缝时，防震缝的最小宽度应符合下列要求：防震缝的最小宽度应符合下列要求：房屋高度不超过房屋高度不超过20m时，一般取时，一般取70mm；当超过；当超过20m时，时，6度、度、7度、度、8度相应每增加度相应每增加6m、5m、4m，宜加宽，宜加宽20mm。本章小结本章小结1.震害特征2.概念设计3.抗震计算及验算4.构造措施
