多层混合结构房屋抗震设计.ppt

1、第四章第四章 多层砌体结构抗震设计多层砌体结构抗震设计 多数砖房的抗破坏能力很低，但抗倒塌能多数砖房的抗破坏能力很低，但抗倒塌能力较高，经过合理的设计，可用于地震区。力较高，经过合理的设计，可用于地震区。4.1 多层砌体结构的震害特点多层砌体结构的震害特点4.1.1 宏观震害统计宏观震害统计 从震害调查可见：从震害调查可见：经抗震设防可减轻砌体结构的震经抗震设防可减轻砌体结构的震害，减少严重破坏和倒塌率。害，减少严重破坏和倒塌率。0.00.09.819.570.7倒塌倒塌严重破坏严重破坏中等破坏中等破坏轻微破坏轻微破坏基本完好基本完好0.023.529.435.311.8倒塌倒塌严重破坏严重破

2、坏中等破坏中等破坏轻微破坏轻微破坏基本完好基本完好天津市天津市8 8度区经度区经7 7度设防的度设防的7474年通用住宅震害统计年通用住宅震害统计(%)(%)唐山地区唐山地区8 8度区多层砖房的震害统计（度区多层砖房的震害统计（%）历史震害统计（设防）历史震害统计（设防）唐山地区多层砖房的震害统计（唐山地区多层砖房的震害统计（%）81.868.025.10.0倒塌倒塌11.719.932.523.5严重破坏严重破坏4.76.534.329.4中等破坏中等破坏1.55.06.835.3轻微破坏轻微破坏0.30.61.311.8基本完好基本完好 11 10 9 8破坏程度破坏程度烈烈 度度未经抗震

3、设防的多层砖房在高烈度区的倒塌率非常高。未经抗震设防的多层砖房在高烈度区的倒塌率非常高。历史震害统计（未设防）历史震害统计（未设防）一、倒塌一、倒塌1 1、全部倒塌、全部倒塌房屋整体性好，而底层强度不足时；房屋整体性好，而底层强度不足时；房屋整体性不好，而上层墙体过于弱时；房屋整体性不好，而上层墙体过于弱时；2 2、上部倒塌、上部倒塌房屋上层自重大，刚度差；房屋上层自重大，刚度差；上层砌体强度过弱，整体性差时；上层砌体强度过弱，整体性差时；3 3、局部倒塌、局部倒塌个别部位的整体性特别差，纵墙与横墙间联系不好，个别部位的整体性特别差，纵墙与横墙间联系不好，平面或立面有显著的局部突出，抗震缝处理

4、不当等；平面或立面有显著的局部突出，抗震缝处理不当等；4.1.2 震害现象及分析震害现象及分析 外外纵纵墙墙全全部部脱脱开开横横墙墙而而坍坍塌塌是是较较常常见见的的震震害害。4.1.2 震害现象及分析震害现象及分析一、倒塌一、倒塌4.1.2 震害现象及分析震害现象及分析一、倒塌一、倒塌4.1.2 震害现象及分析震害现象及分析二、裂缝二、裂缝抗剪承载力不足抗剪承载力不足,产生裂缝产生裂缝,主要有主要有“X X”形、水平和竖向三种类型。形、水平和竖向三种类型。1 1、“X X”形裂缝形裂缝 墙体在竖向压力和反复水平剪力作用产生的裂缝。墙体在竖向压力和反复水平剪力作用产生的裂缝。常出现常出现“X X

5、”形裂缝的位置：形裂缝的位置：与主震方向平行的墙体；与主震方向平行的墙体；在横向，房屋两端的山墙；在横向，房屋两端的山墙；在纵向，窗间墙。在纵向，窗间墙。4.1.2 震害现象及分析震害现象及分析二、裂缝二、裂缝抗剪承载力不足抗剪承载力不足,产生裂缝产生裂缝,主要有主要有“X X”形、水平和竖向三种类型。形、水平和竖向三种类型。1 1、“X X”形裂缝形裂缝 墙体在竖向压力和反复水平剪力作用产生的裂缝。墙体在竖向压力和反复水平剪力作用产生的裂缝。若主震方向与横纵墙成某一角度时，常在房屋的角部出现局部倒塌。若主震方向与横纵墙成某一角度时，常在房屋的角部出现局部倒塌。4.1.2 震害现象及分析震害现

6、象及分析二、裂缝二、裂缝抗剪承载力不足抗剪承载力不足,产生裂缝产生裂缝,主要有主要有“X X”形、水平和竖向三种类型。形、水平和竖向三种类型。2 2、水平裂缝水平裂缝 大都发生于外纵墙窗口的上下皮处。大都发生于外纵墙窗口的上下皮处。当房屋纵向承重，横墙间距大而屋盖刚度弱时，纵墙出平面当房屋纵向承重，横墙间距大而屋盖刚度弱时，纵墙出平面受弯产生水平裂缝。受弯产生水平裂缝。3 3、竖向裂缝竖向裂缝 大都发生于横纵墙交接处或变化较大的两部体系的交接处。大都发生于横纵墙交接处或变化较大的两部体系的交接处。4.1.2 震害现象及分析震害现象及分析二、裂缝二、裂缝三、其它破坏三、其它破坏 楼梯间的墙体一般

7、震害较重。楼梯间的墙体一般震害较重。横墙间距小，抗剪刚度大；横墙间距小，抗剪刚度大；1 1、楼梯间破坏、楼梯间破坏 原因是：原因是：空间刚度较小；空间刚度较小；墙体有削弱等；墙体有削弱等；三、其它破坏三、其它破坏 突出屋面的屋顶间（电梯机房、水箱间等）、烟囱、突出屋面的屋顶间（电梯机房、水箱间等）、烟囱、女儿墙，由于女儿墙，由于“鞭端效应鞭端效应”引起破坏。引起破坏。2 2、房屋附属物、房屋附属物 房屋附属物的破坏比下部主体结构破坏严重。房屋附属物的破坏比下部主体结构破坏严重。6 6度区度区有所破坏，有所破坏，7 7度区普遍破坏，度区普遍破坏，8-98-9度区几乎全部破坏或倒度区几乎全部破坏或

8、倒塌。塌。三、其它破坏三、其它破坏3 3、楼板和屋盖、楼板和屋盖楼板和屋盖是地震时传递水平地震作用的主要构件。楼板和屋盖是地震时传递水平地震作用的主要构件。对于预制板楼板、楼盖，由于整体性较差、板缝偏对于预制板楼板、楼盖，由于整体性较差、板缝偏小混凝土灌缝不够密实，地震时易于拉裂。小混凝土灌缝不够密实，地震时易于拉裂。9 9度以上地度以上地区，由于墙体开裂、错位、倒塌引起楼板、楼盖掉落。区，由于墙体开裂、错位、倒塌引起楼板、楼盖掉落。预制板端部搁置长度过短或无可靠的板与板及板与墙预制板端部搁置长度过短或无可靠的板与板及板与墙的拉接措施，也造成震害。的拉接措施，也造成震害。4.1.3 震害规律震

9、害规律n 刚性楼盖房屋，上轻下重；柔性楼盖房屋，上重下轻；刚性楼盖房屋，上轻下重；柔性楼盖房屋，上重下轻；n横墙承重房屋震害轻于纵墙承重；横墙承重房屋震害轻于纵墙承重；n坚硬地基上房屋震害轻于软弱及非均匀地基上房屋的震坚硬地基上房屋震害轻于软弱及非均匀地基上房屋的震害；害；n外廊式房屋往往地震破坏较重；外廊式房屋往往地震破坏较重；n预制楼板结构比现浇楼板结构破坏重；预制楼板结构比现浇楼板结构破坏重；n房屋两端、转角、楼梯间及附属结构的震害较重。房屋两端、转角、楼梯间及附属结构的震害较重。4.2 多层砌体结构选型与布置多层砌体结构选型与布置抗震设计的关键：抗震设计的关键：防倒塌防倒塌主要依靠主要

10、依靠抗震措施抗震措施来保障来保障n平立面尽量规整、抗侧力墙平面上应对齐、贯通；平立面尽量规整、抗侧力墙平面上应对齐、贯通；n竖向宜上下连续；竖向宜上下连续；n尽量采用横墙承重或纵横墙承重体系；尽量采用横墙承重或纵横墙承重体系；n楼梯间避开房屋尽端和转角处；楼梯间避开房屋尽端和转角处；n合理设置防震缝。合理设置防震缝。缝宽：缝宽：50100mm；双墙防撞。；双墙防撞。设置条件：设置条件：1）立面高差大于）立面高差大于6米；米；2）有错层，且楼板高差较大；）有错层，且楼板高差较大；3）各部分结构质量和刚度截然不同。）各部分结构质量和刚度截然不同。4.2 多层砌体结构选型与布置多层砌体结构选型与布置

11、4.2.1 结构布置结构布置4.2.2 房屋的总高度与层数房屋的总高度与层数 1 一般情况下，房屋的层数和总高度不应超过下表的规定。一般情况下，房屋的层数和总高度不应超过下表的规定。房屋越高，地震作用越大，震害越严重；房屋越高，地震作用越大，震害越严重；应限制高度与层高应限制高度与层高-618721721190混凝土小砌块混凝土小砌块-515618721190412618721721240412618721824240普通粘土砖普通粘土砖层数层数高度高度层数层数高度高度层数层数高度高度层数层数高度高度6789烈度烈度最小最小(mm)房屋类别房屋类别多孔粘土砖多孔粘土砖2 2 对医院、教学楼等及

12、横墙较少的多层砌体房屋，对医院、教学楼等及横墙较少的多层砌体房屋，总高度应比前表的规定降低总高度应比前表的规定降低3m,3m,层数相应减少一层；层数相应减少一层；注：横墙较少指同一楼层内开间大于注：横墙较少指同一楼层内开间大于4.20m的房间占该层总面积的的房间占该层总面积的40%以上。以上。3 横墙较少的多层砖砌体住宅楼，当按规定采取加强横墙较少的多层砖砌体住宅楼，当按规定采取加强措施并满足抗震承载力要求时，其高度和层数应允许措施并满足抗震承载力要求时，其高度和层数应允许仍按上表的规定采用。仍按上表的规定采用。4.2.2 房屋的总高度与层数房屋的总高度与层数4.2.3 房屋的高宽比房屋的高宽

13、比为了避免整体弯曲破坏，保证稳定性，限制高宽比为了避免整体弯曲破坏，保证稳定性，限制高宽比房屋最大高宽比房屋最大高宽比烈度烈度6789最大高宽比最大高宽比2.52.52.01.5注：单面走廊房屋的总宽度不包括走廊宽度注：单面走廊房屋的总宽度不包括走廊宽度4.2.4 抗震横墙的间距抗震横墙的间距为了保证结构的水平刚度，限制横墙间距为了保证结构的水平刚度，限制横墙间距 471111木楼、屋盖木楼、屋盖7111515装配式钢筋混凝土楼、屋盖装配式钢筋混凝土楼、屋盖11151818现浇或装配整体式钢筋混凝土楼、屋盖现浇或装配整体式钢筋混凝土楼、屋盖9876烈度烈度房屋类型房屋类型房屋抗震横墙最大间距房

14、屋抗震横墙最大间距(m)(m)4.2.5 房屋的局部尺寸房屋的局部尺寸 在强烈地震作用下，房屋首先在薄弱部位破坏，这些薄在强烈地震作用下，房屋首先在薄弱部位破坏，这些薄弱部位一般是，窗间墙、尽端墙段、突出屋顶的女儿墙等。弱部位一般是，窗间墙、尽端墙段、突出屋顶的女儿墙等。1.51.51.02.00.01.21.21.01.50.51.01.01.01.00.51.01.01.01.00.5承重窗间墙最小宽度承重窗间墙最小宽度承重外墙尽端至门窗洞边的最小距离承重外墙尽端至门窗洞边的最小距离非承重外墙尽端至门窗洞边的最小距离非承重外墙尽端至门窗洞边的最小距离内墙阳角至门窗洞边的最小距离内墙阳角至门

15、窗洞边的最小距离无锚固女儿墙无锚固女儿墙(非出入口处非出入口处)的最大高度的最大高度9876烈度烈度部位部位房屋局部尺寸限值房屋局部尺寸限值(m)(m)注：注：1 局部尺寸不足时应采取局部加强措施弥补；局部尺寸不足时应采取局部加强措施弥补；2 出入口处的女儿墙应有锚固；出入口处的女儿墙应有锚固；3 多层多排柱内框架房屋的纵向窗间墙宽度，不应小于多层多排柱内框架房屋的纵向窗间墙宽度，不应小于1.5m。4.3 多层砌体结构的抗震计算多层砌体结构的抗震计算n只需验算只需验算不利墙段不利墙段在在水平地震力作用下水平地震力作用下墙体墙体自身平面内的自身平面内的抗剪承载力抗剪承载力。基本步骤：基本步骤：1

16、、确立计算简图；、确立计算简图；2、分配地震剪力；、分配地震剪力；3、对不利墙段进行抗震验算。、对不利墙段进行抗震验算。4.3.1 计算简图计算简图图中的图中的Gi包括楼（屋）盖重力荷载代表值及上下层墙体、构造柱各一半的包括楼（屋）盖重力荷载代表值及上下层墙体、构造柱各一半的重力荷载。重力荷载。底部固端位置：底部固端位置：浅基础取为基础顶面；深基础取为室外地坪下浅基础取为基础顶面；深基础取为室外地坪下0.5m处；处；4.3.2地震剪力的计算与分配地震剪力的计算与分配1、楼层水平地震剪力、楼层水平地震剪力n采用底部剪力法计算水平地震作用采用底部剪力法计算水平地震作用H1G1GkHk注：对突出屋面的结构，其地震作用应扩大三倍，但增大部分不下传。注：对突出屋面的结构，其地震作用应扩大三倍，但增大部分不下传。例题：例题：4-1Gi4.3.2地震剪力的计算与分配地震剪力的计算与分配n1、楼层水平地震剪力、楼层水平地震剪力n采用底部剪力法计算水平地震作用采用底部剪力法计算水平地震作用2、墙体侧移刚度墙体侧移刚度墙体、墙段墙体、墙段的侧移柔度包括层间弯曲变形的侧移柔度包括层间弯曲变形b和剪切变形和剪