砌体抗震验算处理.docx

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砌体抗震验算处理

1.3.7　多层砌体房屋结构抗震抗剪强度验算时，当某层或某些墙段不能满足截面强度要求时，未采取有效措施加强。

改进措施：

多层砌体房屋中的部分墙段抗震抗剪强度不能满足要求时，一般可以有五种办法来加强：

（1）增加墙厚。

抗震抗剪强度与截面大小有关，增加墙厚可以提高抗剪能力，同时，外墙可以提高保温隔热效果，有利于节能。

不利的是增加墙厚会增大结构自重，加大了地震作用，同时材料上当然也会增加。

所以不是一种最好的办法，只在某些情况下能适用。

（2）提高砌体强度。

砖和砂浆强度的提高，直接会增大截面抗震抗剪能力。

但是，目前砌体规范中对砂浆强度只给出M10砂浆时的抗剪强度设计值，而且明确大于M10的砂浆强度也只取到M10砂浆时的强度。

在目前一些砖或混凝土砌块的强度有明显提高的情况下，完全有条件采用与之配套的高标号砂浆，提高砌体的抗震抗剪强度，满足截面的强度验算要求。

但目前因无这方面的数据，规范又无规定，所以只有进行相关的试验来求得数据，用于强度验算。

（3）配置水平钢筋。

这也是《抗震规范》GB50011第7.2.9条提出的一项措施。

在砌体水平灰缝中配置一定数量的钢筋，可以提高砌体墙段的抗剪能力，这是在大量试验研究基础上提出的办法。

规范规定，灰缝中的配筋率应不小于0.07%且不大于0.17%。

试验证明，当水平配筋的数量小于截面配筋率的0.07%时，此时虽有水平筋，但对提高抗剪能力并不明显，因此不能考虑其作用。

同时，试验也证明，当在水平灰缝中配置的钢筋过多（过密或过粗），其间的水平钢筋也不能完全发挥提高抗剪能力的作用。

因此由试验确定的配筋率上限值为0.17%。

《抗震规范》第7.2.9条的说明还指出，采用水平配筋措施时，抗震能力的大小与墙体的高宽比有关，这也是使水平钢筋能够发挥作用大小的重要因素。

（4）增加设置构造柱或芯柱。

在墙段两端设置构造柱是一种抗御地震时突然倒塌的有效措施。

一般的构造柱都设置在墙段的边端或墙体和墙体的交接处，它与为了提高抗震抗剪能力而在墙段中部设构造柱的要求和目的不同。

《抗震规范》第7.2.8条第2款就是为了解决在验算截面抗震受剪能力时不能满足承载力要求，作为一项新措施而提出的。

《抗震规范》公式7.2.8-2中：

V≤1/γRE[ηcfVE（A-Ac）＋ζf1Ac＋0.08fyAs

第一项为砌体截面本身能够承担的受剪承载力；第二项为构造柱的混凝土部分承担的受剪承载力；第三项为构造柱内的钢筋所能承担的受剪承载力。

这是一个主要以试验数据为主得到的经验公式。

试验证明，在一个墙段中，构造柱包括钢筋和混凝土所能承担的受剪能力应有所限制。

规范对墙段中部设置的构造柱在纵横墙截面中所占的比例作出了限制，同时对中部构造柱中的钢筋也作了限制，主要是为了既保持多层砌体墙的特性，同时又解决墙段受剪承载力的不足。

（5）采用配筋混凝土小型空心砌体。

只能用于混凝土小型空心砌块建筑中，不能在砖砌体房屋中出现局部的配筋混凝土小型空心砌块墙段。

当在多层混凝土小型空心砌块建筑中出现整层或某些墙段的受剪承载能力不足时，首先应采取增加构造柱和芯柱数量等措施，在不足以解决其承载力时，可采用在混凝土小型空心砌块墙段中，按配筋砌块的要求增加竖向和水平配筋等措施，来提高整层或某些墙段的受剪承载能力。

1.3.8　砖墙中的水平配筋在墙体两端没有锚固。

原因分析：

水平配筋在提高墙段的抗剪承载力时，通过砌筑砂浆与砖及钢筋的握裹力，对墙段起抗剪作用。

钢筋在墙段中抗剪作用的发挥，由钢筋在墙的两尽端的锚固措施保证。

根据试验数据，钢筋端部有无锚固对抗剪承载力的影响约占总的承载力提高值的13%左右。

因此，要求水平钢筋配置后宜有锚固措施。

改进措施：

当墙段两端有构造柱时，应将水平钢筋锚入柱内，按受拉筋的锚固长度设置；当墙段两端无构造柱或仅有一端有构造柱时，可采用将无构造柱端的水平筋弯折成直勾等措施。

1.4　多层砖房的抗震构造措施

1.4.1　在多层砌体房屋设计中，因不甚了解构造柱的破坏机理，忽视构造柱作为主要的抗震构造措施的作用，未按规范要求设置构造柱。

原因分析：

多层砌体房屋在历次地震中破坏都是最严重的。

1976年唐山地震之前，始终没有切实可行的办法防止多层砌体房屋在地震中突然倒塌。

唐山地震时全城几乎所有的多层砌体房屋都严重破坏和倒塌，造成生命和财产的巨大损失。

但是，在调查过程中，也偶尔发现有的砌体房屋虽然有局部破坏，但却未倒塌。

这样的建筑共有八幢，包括学校，办公楼，招待所，藏书库等。

这些房屋虽为砖墙承重，但在墙体中均设有不同大小截面且与周边的墙体结合得非常好的钢筋混凝土柱。

在结束调查之后的一年内北京市建筑设计研究院进行了三幢不同构造的整体房屋模型试验，模型比例按1/4，利用激振设备模拟地震作用。

三幢模型的设计是：

一幢为普通的砖砌体结构，除了有圈梁之外，没有其他措施；第二幢是在所有内外墙交接处均设置一个与墙同厚的钢筋混凝土柱，同时还设有圈梁；第三幢是在所有砖砌体墙的外侧，后加钢筋混凝土柱，部位均在外墙转角及内外墙延伸的交接处，表示对砖房的加固。

我们试验的结果得出如下结论：

①设有钢筋混凝土柱的多层砌体房屋，在墙体开裂后没有进一步倒塌破坏。

即使在外柱钢筋屈服的情况下仍能保持裂而不倒；②由于柱的截面较小，对房屋和墙体的刚度并不增加，其初裂荷载也无明显的提高；③整体结构的变形能力和延性有很明显的增大。

在试验结果的基础上，向抗震规范编制组提出建议：

在所有多层砌体房屋中设置钢筋混凝土柱，并取名为“构造柱”。

此后许多单位的试验也都进一步证明了上述结果，使构造柱做法得到广泛推广应用。

改进措施：

多年来的实践证明，构造柱是一种良好的抗震构造措施，能够使多层砌体房屋减轻和避免突然倒塌的危险，是保证多层砌体房屋大震不倒的重要措施，应该明确，构造柱不是一般意义上的柱而是墙体的约束构件。

构造柱的作用主要是约束一旦在地震中开裂破坏了的墙体，使之不进一步倒塌。

从这一点出发，我们能够更好地来理解和运用构造柱而不致出现误导。

构造柱虽不能阻止墙体出现的一般裂缝的发展，但是在墙体沿对角线的剪切裂缝较大并贯通整个墙面，使墙体分为四大块后，构造柱能够约束墙体的进一步倒塌。

1.4.2　多层砌体房屋超过规范规定的层数和高度，误用增加构造柱来解决。

原因分析：

设置构造柱的目的是约束墙体，既不是增强抗剪能力，也不是为了解决超高和超层的问题。

提出此类问题的原因可能是受1978年抗震规范的影响。

当时由于唐山地震刚过，对构造柱的认识还是初步的，因此在78规范中构造柱作为一种超高建筑的加强措施，即一般多层砌体房屋没有设置构造柱的要求，仅当不同设防烈度的房屋达到一定层数和高度时，才要求设置构造柱，这是对构造柱作用的初始认识阶段。

改进措施：

现行抗震规范已普遍提高了不同设防烈度区允许建造房屋的高度。

因此，构造柱的设置是普遍的要求和基本的构造措施，不是解决房屋超高或超层的手段。

1.4.3　单层砌体房屋不应按多层房屋的要求设置构造柱。

改进措施：

单层房屋一般不包括在多层砌体房屋之列，规范对此亦无明确规定。

对不同设防烈度的单层砌体房屋，可根据建筑结构情况区别对待。

比如，对一些高烈度区的重要建筑，至少应在房屋的四角墙体内设置构造柱，也可以在相隔一定距离的横墙内设置构造柱。

对一般的单层砌体房屋，只要求有顶部圈梁和内外墙的拉结措施，

1.4.4　随意将构造柱沿房屋高度方向逐层减少或改变截面及配筋。

改进措施：

构造柱的设置目的既然是约束墙体的构件，因此就一般要求而言，各层均应连续设置。

除符合《抗震规范》GB50011第7.3.2条第5款规定，需在房屋下部l/3楼层增设的构造柱，当延伸到上层的墙体时，可适当减少或改变配筋及截面。

构造柱在多层砌体中除有约束构件功能之外，同时还能够增强内外墙、墙与墙的连接功能。

这些也不能忽视。

因此，如果沿高度方向要减少构造柱的数量时，一定要强调墙相互间的拉结措施，否则是危险的。

1.4.5　误将构造柱伸入房屋基础的大放脚或基底。

原因分析：

《抗震规范》GB50011要求，构造柱可不单独设置基础，但应伸入室外地面下500mm，或与埋深小于500mm的基础圈梁相连，构造柱作为整个墙体的一部分，构造柱的作用不是柱，它所承担的作用主要是对墙体起水平约束，因此不必要有基础。

改进措施：

构造柱是墙体的一部分，它不是承重柱，因此也不单独承担竖向荷载。

其主要作用是对墙体起水平约束作用。

不需要有单独的基础。

规范规定构造柱可不单独设置基础，但应伸入室外地面下500mm，或与埋深小于500mm的基础圈梁相连，遇有管沟时，应伸到沟底。

如图1.4.5所示。

5．房屋抗震横墙的最大间距满足《建筑抗震设计规范》（gb5011-2001）第7.1.5条和《建筑抗震鉴定标准》（gb50023-95）第5.2.1条7度抗震设防要求。

　　6．墙体的砂浆强度等级满足《建筑抗震鉴定标准》（gb50023-95）第5.2.2条7度抗震设防要求“7度时超过三层时砖砌体不应低于m1”。

　　7．房屋每层的纵横墙均设置闭合圈梁，圈梁截面高度符合《建筑抗震设计规范》（gb5011-2001）第7.3.4条要求。

　　8．承重的门窗间墙最小宽度为0.5m，外墙尽端至门窗洞边的距离，不满足《建筑抗震鉴定标准》（gb50023-95）第5.2.4条7度抗震设防时不小于0.8m的要求，但外墙尽端设有构造柱。

　　9．办公楼（1-9）轴一至三层抗震横墙的间距不满足《建筑抗震鉴定标准》（gb50023-95）第5.2.5条7度抗震设防、砂浆强度等级m5的要求；（1-9）轴四层及（10-14）轴抗震横墙的间距满足《建筑抗震鉴定标准》（gb50023-95）第5.2.5条7度抗震设防、砂浆强度等级m5的要求。

（二）第二级鉴定

　　第二级鉴定以抗震验算为主结合构造影响进行综合评价。

本工程采用中国建筑科学研究院的pkpm系列结构软件中pmcad对该楼墙体进行承载力验算。

计算时，实心砖墙砌筑砂浆抗压强度一至三层均取为m5.0，四、五层取为m2.5，砖抗压强度取为mu7.5，震设防烈度为7度，地震分组为第二组，基本地震加速度为0.10g。

房屋整体依据《砌体结构设计规范》根据楼、屋盖类别及横墙间距按刚性方案计算内力，楼屋面荷载按设计要求和《建筑结构荷载规范》取值。

验算结果表明沿轴线纵横墙体大片墙抗震验算均满足要求。

一至三层（e）-（2-9）轴纵横墙交接处和一层（b）-（12-14）轴纵横墙交接处，局部墙片由于相对侧移刚度较大，产生水平地震剪力集中现象，导致抗震验算不满足要求。

三、抗震加固技术措施

　　对抗震验算不满足要求的一至三层（e）-（2-9）轴纵横墙交接处和一层（b）-（12-14）轴纵横墙交接处的局部墙片，通过调整墙段两侧洞口尺寸及位置，以调整墙段相对刚度来改变墙段承担的地震剪力的处理方法，上述墙片抗震鉴定系数可达到要求。

即将抗震验算不满足要求的一至三层（e）-（2-9）轴纵横墙交接处的局部墙段两侧窗户增高，从而改变墙段相对刚度来改变墙段承担的地震剪力，达到抗震鉴定要求；在窗边设置栏杆，以满足安全要求；对一层（b）-（12-14）轴纵横墙交接处抗震验算不满足要求的局部墙片，通过调整门位置，来改变墙段相对刚度来改变墙段承担的地震剪力，达到抗震鉴定要求；对四、五层楼梯（e）轴纵墙端部增设混凝土构造柱，对楼梯间悬挑梁端部增设混凝土柱。

四、结语

　　本文以瑞金市某办公楼为例，通过调整墙段两侧洞口尺寸及位置，以调整墙段相对刚度来改变墙段承担的地震剪力的处理方法，来满足抗震承载力验算要求。

在不影响外观及功能的基础上，提高了教室的采光率，而采用常规加固方案投入较大，加固后对外观及功能上造成影响，且在增加结构刚度的同时增加了地震作用。

因此该方法可作为采用砌体结构的学校等对建筑功能要求较高的建筑物抗震加固的优选方案。

8度区七层砖