第7章-砌体房屋抗震设计

第7章砌体房屋抗震设计◆砌体房屋抗震设计概述◆砌体房屋抗震概念设计◆砌体房屋抗震计算◆砌体房屋抗震构造措施四川大学建环学院2018.3傅昶彬课件系列—砌体结构7.1砌体房屋抗震设计概述1.砌体房屋震害介绍1976年7月28日03时42分，7.8级地震使中国北方工业重镇一个百万人口的唐山市化为一片瓦砾，24.2万人死亡，16.4万人重伤，倒塌的房屋主要是未抗震设防的砌体房屋。7.1砌体房屋抗震设计概述1.砌体房屋震害介绍唐山地震事隔32年后的2008年5月12日，8级地震的惨景再次降落到汶川县映秀镇，倒塌的房屋主要仍然是未进行抗震设防的砌体房屋。7.1砌体房屋抗震设计概述1.砌体房屋震害介绍强烈地震引起倒塌7.1砌体房屋抗震设计概述1.砌体房屋震害介绍严重开裂破坏（外墙）7.1砌体房屋抗震设计概述1.砌体房屋震害介绍严重开裂破坏（外墙）7.1砌体房屋抗震设计概述1.砌体房屋震害介绍严重开裂破坏（内墙）7.1砌体房屋抗震设计概述1.砌体房屋震害介绍当底框不设抗震墙时上部砌体结构坐落7.1砌体房屋抗震设计概述1.砌体房屋震害介绍底框倒塌趋势7.1砌体房屋抗震设计概述1.砌体房屋震害介绍当底框设置过量抗震墙时破坏部位上移7.1砌体房屋抗震设计概述1.砌体房屋震害介绍当底部设置过量抗震墙时过渡层破坏严重7.1砌体房屋抗震设计概述1.砌体房屋震害介绍崇州市三郎镇社区教育学校教学楼砌块山墙震害7.1砌体房屋抗震设计概述2.抗震设防烈度与设防标准按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地震烈度。一般情况，取50年内超越概率10%的地震烈度。◆具有规定性和权威性◆地区最小单位为县级◆依据基本烈度但不一定等于基本烈度◆设防烈度为6、7、8、9度◆设防烈度7.1砌体房屋抗震设计概述2.抗震设防烈度与设防标准◆设防分类①重点设防类简称乙类▲重点抗震防灾城市的生命线工程（全国共77个，四川5个）▲二、三级医院门诊、住院用房，县级以上采供血站▲大型电影院、剧场……▲幼儿园、中小学教学楼、宿舍、食堂▲经常使用人数超过8000人的高层建筑指地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的生命线相关建筑，以及地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾难后果，需要提高设防标准的建筑。7.1砌体房屋抗震设计概述2.抗震设防烈度与设防标准◆设防分类②标准设防类简称丙类③适度设防类简称丁类指大量的除甲、乙、丁类外的按标准要求进行设防的建筑。指使用上人员稀少且震损不致产生次生灾害，允许在一定条件下适度降低要求的建筑。7.1砌体房屋抗震设计概述2.抗震设防烈度与设防标准◆设防标准抗震设防类别地震作用抗震措施甲类建筑应高于本地设防烈度要求。6～8度提高一度，9度时，应采取更高要求。乙类建筑按本地设防烈度要求。6～8度提高一度，9度时，应采取更高要求。丙类建筑按本地设防烈度要求。按本地设防烈度。丁类建筑按本地设防烈度要求。7～9度可降低一度。7.1砌体房屋抗震设计概述3.抗震设防目标和设计方法①小震不坏在遭受本地设防烈度地震时，建筑物可能有一定损坏，但不致危及人生和设备安全，经一般修理或不需修理仍可继续使用。在遭受高于本地设防烈度的预估罕遇地震影响时，建筑物不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。在遭受多遇地震时，建筑物一般不损坏或不需修理仍可继续使用。②中震可修③大震不倒◆设防目标7.1砌体房屋抗震设计概述3.抗震设防目标和设计方法◆设计方法验算小震下结构构件的承载力和结构的弹性变形。以满足第一水准抗震设防目标的要求。验算大震作用下结构的弹塑性变形，以满足第三水准抗震设防目标的要求。第二水准抗震设防目标的要求,以抗震构造措施来保证。①第一阶段设计②第二阶段设计7.2砌体房屋抗震概念设计1.场地及基础2.砌体房屋承重结构布置平面和立面尽可能规则，并应优先采用横墙承重或纵横墙承重的结构体系。◆砌体房屋结构布置①均匀对称，上下连续②平面凹凸限值③楼板局部开洞限值……P165◆底框房屋结构布置①砌体部分②底框-抗震墙部分……P165一层底框度度、80.2765.2112KK二层底框112KK度度、85.1760.2123KK7.2砌体房屋抗震概念设计3.砌体房屋的高度和层数历次震害表明：震害程度与层数和高度成正比。多层砌体房屋的层数和总高度限值单位：m7.2砌体房屋抗震概念设计3.砌体房屋的高度和层数◆总高度和层数限值说明①总高度指室外地面到主要屋面板板顶或檐口的高度，半地下室从地下室室内地面算起，全地下室和嵌固条件好的半地下室应允许从室外地面算起；对带阁楼的坡屋面应算到山尖墙的1/2高度处。②室内外高差大于0.6m时，房屋总高度应允许比表中的数据适当增加，但增加量应少于1.0m。③乙类的多层砌体房屋仍按本地区设防烈度查表，其层数应减少一层且总高度应降低3m；不应采用底部框架—抗震墙砌体房屋。半或全地下室定义详《建筑防火规范》。7.2砌体房屋抗震概念设计3.砌体房屋的高度和层数◆房屋层数和总高度的调整①各层横墙较少的多层墙体房屋，总高度应比表中的规定降低3m，层数相应减少一层；各层横墙很少的多层砌体房屋，房屋总高度应按表中的规定降低6m，层数相应减少二层。*当同一楼层内开间大于4.2m的房间占该层总面积的40％以上时，定义为房屋的横墙较少；*当同一楼层内开间不大于4.2m的房间占该层总面积不到20％且开间大于4.8m的房间占该层总面积的50％以上者，定义为横墙很少的房屋。7.2砌体房屋抗震概念设计3.砌体房屋的高度和层数◆房屋层数和总高度的调整②采用蒸压灰砂普通砖和蒸压粉煤灰普通砖的砌体房屋，当砌体的抗剪强度仅达到普通粘土砖砌体的70％时(普通砂浆砌筑的砌体)，房屋的层数应比普通砖房屋减少一层，总高度应减少3m。7.2砌体房屋抗震概念设计4.砌体房屋的高宽比和层高限值高宽比是为了保证结构的稳定性，限值层高是为了保证抗震墙出平面的承载力。砌体房屋最大高宽比◆高宽比限值◆层高限值①多层砌体房屋≤3.6m(采用约束墙体≤3.9m)。②底框-抗震墙房屋≤4.5m(采用约束砌体抗震墙≤4.2m)。③配筋砌块抗震墙房屋底部加强部位详P167。7.2砌体房屋抗震概念设计5.抗震横墙的间距横墙除承受竖向荷载外，主要承受横向的水平地震剪力作用，其间距限值是保证房屋横向刚度及整体性的重要措施。房屋抗震墙的间距（m)7.2砌体房屋抗震概念设计6.房屋的局部尺寸避免出现抗震薄弱部位，防止因局部破坏而引起房屋倒塌。房屋的局部尺寸限值（m)6.结构材料的强度等级块体、砂浆、混凝土和钢筋的强度等级详P168～P169。7.3砌体房屋抗震计算1.水平地震作用计算◆计算简图重力荷载代表值可变荷载组合值系数详P170表7.7◆水平地震作用7.3砌体房屋抗震计算1.水平地震作用计算EknjjjiiieqEkFHGHGFGF1maxniieqGG185.01F2FiFnF1X2XiXnX1G2GiGnGEkF1H2HiHnH水平地震影响系数最大值αmax7.3砌体房屋抗震计算2.地震剪力计算nijjnijjEhiGFV砌体结构不起控制作用，max◆任意楼层水平地震剪力标准值◆鞭梢效应突出屋面的屋顶间、女儿墙、烟囱等“小塔楼”，地震作用效应宜乘以增大系数3，并不下传。1G2GiGnG小塔楼1nG1F2FiFnnFF1nF7.3砌体房屋抗震计算2.地震剪力计算◆墙段的抗侧刚度模型简化上滑下固不计翼墙影响开洞墙不开洞墙分为两种EGdsGAVdsEIMHH4.02.10202不开洞墙bht墙厚404131313EtEtK7.3砌体房屋抗震计算2.地震剪力计算◆墙段的抗侧刚度开洞墙（开洞率30%）3213221121111111kkkkkkk7.3砌体房屋抗震计算2.地震剪力计算◆水平地震剪力标准值的分配①刚性楼盖②柔性楼盖③中性楼盖EhimririsisVKKV1EhiiisEhiiisisVAAVGGVisisAG、EhiiisirisisVAAKKV217.3砌体房屋抗震计算3.砌体墙截面抗震承载力验算◆墙段水平地震剪力设计值wkwwEhkEhGEGSSSSEhkVV3.1◆墙段截面抗震承载力验算RERSvNvEvEffAfR,①无筋砌体②网状配筋砌体shyhsvEAfAfR7.3砌体房屋抗震计算3.砌体墙截面抗震承载力验算◆墙段截面抗震承载力验算③构造柱组合墙砌体shyhsscycctccvEcAfAfAfAAfR08.0④构造柱和芯柱混凝土砌块砌体csysyctctvEAfAfAfAfAfR2211221105.005.03.03.0例7.1P176某砌体结构五层办公楼，……，问题：（1）试计算各层水平地震作用和地震剪力标准值；（2）验算墙体截面抗震受剪承载力。例7.1平面图P176某砌体结构五层办公楼，……例7.1剖面图1.校核基本条件2.荷载清理3.计算各层重力荷载4.计算部位取底层5.采用底部剪力法计算底层地震剪力6.底层各横（纵）墙墙段抗侧刚度计算7.底层控制墙段剪力分配8.底层控制墙段抗剪承载力验算解题思路？7.3砌体房屋抗震计算4.底框-抗震墙砌体房屋抗震承载力计算要点◆地震内力计算地震作用采用底部剪力法计算。①底部剪力调整1max13.10.12.1EkeqEkVVaGV为了减轻底部薄弱程度，底部剪力标准值应乘以增大系数，并全部由抗震墙承担。各片抗震墙按抗侧刚度比对剪力进行分配。8度（0.3g）和9度区不得采用底框结构。7.3砌体房屋抗震计算4.底框-抗震墙砌体房屋抗震承载力计算要点◆地震内力计算②底部框架柱内力●水平地震剪力12.03.0VKKKKVcwmwccc●附加轴力fjjiicifwfff211211，，底层剪力设计值③框架梁（托梁）内力7.3砌体房屋抗震计算4.底框-抗震墙砌体房屋抗震承载力计算要点◆地震内力计算按墙梁计算的托梁弯矩系数αM和剪力系数βV应予以增大，增大系数与框架的抗震等级有关，一级1.15，二级1.1，三级1.05，四级1.0。150149PPVM和详和◆抗震承载力验算需对混凝土框架梁柱、混凝土抗震墙和砌体墙分别进行抗震承载力验算。对于有端框柱的嵌砌墙，其抗震受剪承载力应按下式验算。0110WwAfHMMVvERElycuycREc该文对五栋底框和五栋框架结构进行了对比研究，结论：结构直接费造价底框比框架低6%。1.底框砖房是否值得建？2.改用框架结构抗震性能是否更好？底框砖房震害的基本规律底框砖房结构由上下两种不同的材料构成，合理的匹配上下部分的抗震承载力和抗侧刚度具有一定的难度。早期阶段（20世纪50～70年代），多为“鸡腿式”结构，1963年南斯拉夫地震，1972美国圣费南多地震，1976年罗马尼亚地震和我国唐山地震，对此种结构给出了否定的结论。后期阶段，在底部设置一定数量的抗震墙，其震害情况呈现出不同的特点。柔性底框的震害特点“鸡腿式”结构强震时成为薄弱层1976年唐山7.8级地震底框倒塌茂县物资公司综合4503400300026002600260026002600310022950茂县物资公司综合楼底层平面图1284041340柱截面500×500,C30混凝土墙厚240,C30混凝土桩基都江堰市某底框-抗震墙砖房上部局部倒塌带边框竖缝砼低矮墙τ-γ曲线rad110τ（Mpa）rad110τ（Mpa）整截面墙带竖缝槽墙开竖缝墙各类矮剪力墙的力学性能1994年建成的绵阳市轧钢厂综合楼由前面13层框-剪结构（含地下1层）和侧面8层底框结构组成。绵阳市轧钢厂综合楼侧面8层底框砖房附楼一、二层平面图绵阳市