第七講砌體結構抗震設計課件

第七講砌體結構抗震性能砌體房屋的震害砌體結構房屋概念設計砌體房屋的分析方法墻體抗震承載力與變形性能墻體抗震試驗方法第七講砌體結構抗震性能砌體房屋的震害1大量震害表明傳統(tǒng)的砌體結構抗震性能較差：1923年日本關東大地震，東京約有磚石結構房屋7000棟，幾乎全部遭到不同程度的破壞。1948年原蘇聯(lián)阿什哈巴德地震，磚石結構房屋的破壞和倒塌率達到70%-80%。1976年唐山地震，對烈度為10度、11度區(qū)的123棟2-8層磚混結構房屋調(diào)查，倒塌率為63.2%，嚴重破壞為23.6%，尚能修復使用的4.2%，實際破壞率達95.8%?？拐鹦阅懿畹脑颍?、剛度大、自重大，地震作用也大；2、砌體材料質(zhì)脆,抗剪、抗拉、抗彎強度低,地震作用下極易出現(xiàn)裂縫;3、受施工質(zhì)量的影響較大;如砂漿不飽滿,易出現(xiàn)裂縫,減弱抗震性能。1砌體房屋的震害大量震害表明傳統(tǒng)的砌體結構抗震性能較差：1923年21)全部倒塌房屋整體性好，而底層強度不足時；房屋整體性不好，而上層墻體過于弱時；2)上部倒塌房屋上層自重大，剛度差；上層砌體強度過弱，整體性差時；3)局部倒塌個別部位的整體性特別差，縱墻與橫墻間聯(lián)系不好，平面或立面有顯著的局部突出，抗震縫處理不當?shù)?；外縱墻全部脫開橫墻而坍塌是較常見的震害。1.1倒塌1)全部倒塌房屋整體性好，而底層強度不足時；房屋整體性不好，31.2裂縫抗剪承載力不足,產(chǎn)生裂縫,主要有“X”形、水平和豎向三種類型。1)“X”形裂縫墻體在豎向壓力和反復水平剪力作用產(chǎn)生的裂縫。常出現(xiàn)“X”形裂縫的位置：與主震方向平行的墻體；在橫向，房屋兩端的山墻；在縱向，窗間墻。若主震方向與橫縱墻成某一角度時，常在房屋的角部出現(xiàn)局部倒塌。1.2裂縫抗剪承載力不足,產(chǎn)生裂縫,主要有“X”形、水平和42)水平裂縫大都發(fā)生于外縱墻窗口的上下皮處。當房屋縱向承重，橫墻間距大而屋蓋剛度弱時，縱墻出平面受彎產(chǎn)生水平裂縫。3)豎向裂縫大都發(fā)生于橫縱墻交接處或變化較大的兩部體系的交接處。2)水平裂縫大都發(fā)生于外縱墻窗口的上下皮處。5第七講砌體結構抗震設計課件6第七講砌體結構抗震設計課件7第七講砌體結構抗震設計課件81.3其它破壞樓梯間的墻體一般震害較重。橫墻間距小，抗剪剛度大；1)樓梯間破壞原因是：空間剛度較?。粔w有削弱等；突出屋面的屋頂間（電梯機房、水箱間等）、煙囪、女兒墻，由于“鞭端效應”引起破壞。2)房屋附屬物房屋附屬物的破壞比下部主體結構破壞嚴重。6度區(qū)有所破壞，7度區(qū)普遍破壞，8-9度區(qū)幾乎全部破壞或倒塌。3)樓板和屋蓋樓板和屋蓋是地震時傳遞水平地震作用的主要構件。對于預制板樓板、樓蓋，由于整體性較差、板縫偏小混凝土灌縫不夠密實，地震時易于拉裂。9度以上地區(qū)，由于墻體開裂、錯位、倒塌引起樓板、樓蓋掉落。預制板端部擱置長度過短或無可靠的板與板及板與墻的拉接措施，也造成震害。1.3其它破壞樓梯間的墻體一般震害較重。橫墻間距小92.1平立面布置要規(guī)則2.2房屋高度、層數(shù)、層高要限制房屋平面最好為矩形。1）一般情況下，層數(shù)和總高度不應超過下表------618721721190混凝土小砌塊------5156187211904126187217212404126187821824240普通粘土磚層數(shù)高度層數(shù)高度層數(shù)高度層數(shù)高度6789烈度最小(mm)房屋類別多孔粘土磚2）對醫(yī)院、教學樓等及橫墻較少的多層砌體房屋，總高度應比前表的規(guī)定降低3m,層數(shù)相應減少一層；各層橫墻很少的多層砌體房屋，還應根據(jù)具體情況再適當降低總高度和減少層數(shù)。2概念設計2.1平立面布置要規(guī)則2.2房屋高度、層數(shù)、層高要限制房103）橫墻較少的多層砌體住宅樓，當按規(guī)定采取加強措施并滿足抗震承載力要求時，其高度和層數(shù)可按上表采用。4）磚和砌快承重房屋的層高不應超過3.6m。2.3房屋高寬比的限制抗震規(guī)范對多層砌體房屋不要求作整體彎曲的承載力驗算。為了使多層砌體房屋有足夠的穩(wěn)定性和整體抗彎能力，房屋的高寬比應滿足下表：房屋高寬比：房屋總高度與總寬度的最大比值。烈度6789最大高寬比2.52.52.01.5房屋高寬比的限值表3）橫墻較少的多層砌體住宅樓，當按規(guī)定采取加強措施并滿足抗震112.4抗震橫墻間距的限制橫向地震作用主要由橫墻承受。橫墻間距較大時，樓蓋水平剛度變小，不能將橫向水平地震作用有效傳遞到橫墻，致使縱墻發(fā)生較大出平面彎曲變形，造成縱墻倒塌。471111木樓、屋蓋7111515裝配式鋼筋混凝土樓、屋蓋11151818現(xiàn)澆或裝配整體式鋼筋混凝土樓、屋蓋9876烈度房屋類型房屋抗震橫墻最大間距(m)2.4抗震橫墻間距的限制橫向地震作用主要由橫墻承受122.5房屋局部尺寸的限制在強烈地震作用下，房屋首先在薄弱部位破壞，這些薄弱部位一般是，窗間墻、盡端墻段、突出屋頂?shù)呐畠簤Φ取?.51.51.02.00.01.21.21.01.50.51.01.01.01.00.51.01.01.01.00.5承重窗間墻最小寬度承重外墻盡端至門窗洞邊的最小距離非承重外墻盡端至門窗洞邊的最小距離內(nèi)墻陽角至門窗洞邊的最小距離無錨固女兒墻(非出入口處)的最大高度9876烈度部位房屋局部尺寸限值(m)2.5房屋局部尺寸的限制在強烈地震作用下，房屋首先132.6結構體系要合理1）應優(yōu)先采用橫墻承重或縱橫墻共同承重的結構體系；2）縱橫墻的布置宜對稱，沿水平面內(nèi)宜對齊，沿豎向應上下連續(xù)；同一軸線上的窗間墻宜均勻；2.6結構體系要合理1）應優(yōu)先采用橫墻承重或縱橫墻共2）縱144）樓梯間的位置不宜設在房屋的盡端和轉角處。5）煙道、風道、垃圾道等不應削弱墻體，當墻體被削弱時，應對墻體采取加強措施，不宜采用無豎向配筋的附墻煙囪及出墻面的煙囪。6）不宜采用無錨固的鋼筋混凝土預制挑檐。3）防震縫有下列情況之一時宜設置防震縫（1）房屋立面高差在6m以上；（2）房屋有錯層，且樓板高差較大；（3）各部分結構剛度、質(zhì)量截然不同。體形不對稱的結構較體形均勻對稱的結構破壞更嚴重一些。加防震縫可以將體形復雜的結構劃成體形對稱均勻的結構。加防震縫亦有一些弊端。4）樓梯間的位置不宜設在房屋的盡端和轉角處。5）煙道、152.7合理的構造措施1）設置鋼筋混凝土構造柱內(nèi)墻(軸線)與外墻交接處,內(nèi)墻的局部較小墻垛處,7-9度時,樓、電梯的四角,9度時,內(nèi)縱墻與橫墻(軸線)交接處三、四五、六六、七八隔開間橫墻(軸線)與外墻交接處,山墻與內(nèi)縱墻交接處,7-9度時,樓、電梯的四角二四五六、七7、8度時，樓、電梯的四角，每隔15m左右的橫墻或單元橫墻與外墻交接處二、三三、四四、五9度8度7度6度房屋層數(shù)設置部位外墻四角，錯層部位橫墻與外縱墻交接處較大洞口兩側，大房間內(nèi)外墻交接處（2）外廊式和單面走廊式的多層房屋，應根據(jù)房屋增加一層后的層數(shù)，按前表設置構造柱，且單面走廊兩側的縱墻均應按外墻處理。（3）教學樓、醫(yī)院等橫墻較少的房屋，應根據(jù)房屋增加一層后的層數(shù)，按上表設置構造柱；當教學樓、醫(yī)院等橫墻較少的房屋為外廊式或單面走廊式時，應按前款要求設置構造柱，但6度不超過四層、7度不超過三層和8度不超過二層時，應按增加二層后的層數(shù)考慮。2.7合理的構造措施1）設置鋼筋混凝土構造柱內(nèi)墻(軸線)與162）設置鋼筋混凝土圈梁同上;各層所有橫墻同上;屋蓋處沿所有橫墻，且間距不應大于7m；樓蓋處間距不應大于7m,構造柱對應部位同上;屋蓋處間距不應大于7m，樓蓋處間距不應大于15m,構造柱對應部位內(nèi)橫墻屋蓋處及每層樓蓋處屋蓋處及每層樓蓋處屋蓋處及每層樓蓋處外墻及內(nèi)縱墻986、7墻類烈度3）樓蓋、屋蓋構件具有足夠的搭接長度和可靠的連接2）設置鋼筋混凝土圈梁同上;各層所有橫墻同上;屋蓋處沿所有橫174）橫墻較少磚房的有關規(guī)定與加強措施橫墻較少的多層普通粘土磚、多孔粘土磚房的總高度和層數(shù)接近或達到規(guī)定限制，應采取下列加強措施：1.房屋的最大開間尺寸不宜大于6.6m。2.同一個結構單元內(nèi)橫墻錯位數(shù)量不宜超過橫墻總數(shù)的1/3，且連續(xù)錯位不宜多于兩道；錯位的墻體交接處均應增設構造柱，且樓、屋面板應采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土板。3.橫墻和內(nèi)縱墻上洞口的寬度不宜大于1.5m；外縱墻上洞口的寬度不宜大于2.1m或開間尺寸的一半；內(nèi)外墻上洞口位置不應影響外縱墻和橫墻的整體連接。4.所有縱橫墻均應在樓、屋蓋標高處設置加強的現(xiàn)澆鋼筋混凝土圈梁，圈梁的截面高度不小于150mm，上下縱筋各不應少于，箍筋不小于，間距不大于300mm。4）橫墻較少磚房的有關規(guī)定與加強措施橫墻較少的多層普185.所有縱橫墻交界處及橫墻的中部，均應設置加強柱；該加強柱在橫墻內(nèi)的柱距不宜大于層高，在縱墻內(nèi)的柱距不宜大于4.2m，最小截面尺寸不宜小于240mm×240mm，配筋宜符合下表的要求。最大配筋率(%)最小配筋率(%)最小直徑加密區(qū)范圍(mm)加密區(qū)間距(mm)最小直徑角柱1.80.8全高邊柱1.80.8上端700中柱1.40.4下端500位置縱向鋼筋箍筋1006.同一結構單元的樓、屋面板應設在同一標高處。7.房屋的底層和頂層，在窗臺標高處宜設置沿縱橫墻通長的水平現(xiàn)澆鋼筋混凝土帶，其截面高度不小于60mm，寬度不小于240mm，縱向鋼筋不少于。5.所有縱橫墻交界處及橫墻的中部，均應設置加強柱；該195)墻體之間的連接1.7度時長度大于7.2m的大房間及8度和9度時，外墻轉角及內(nèi)外墻交接處，應沿墻高每隔500mm配置拉結鋼筋，并每邊深入墻內(nèi)不宜小于1m。2.后砌的非承重砌體隔墻應沿墻高每隔500mm配置拉結鋼筋與承重墻或柱拉結，并每邊深入墻內(nèi)不宜小于500mm；8度和9度時長度大于5m的后砌非承重砌體隔墻的墻頂，尚應與樓板或梁拉結。5)墻體之間的連接1.7度時長度大于7.2m的大房間206)加強樓梯間的整體性1.8度和9度時，頂層樓梯間橫墻和外墻應沿墻高每隔500mm設通長鋼筋；9度時其它各層樓梯間可在休息板平臺或樓層半高處設置60mm厚的鋼筋混凝土帶或配筋砂漿帶，砂漿強度等級不應低于M7.5，鋼筋不宜少于。樓梯間應符合下列要求：2.8度和9度時，樓梯間及門廳內(nèi)墻陽角處的大梁支承長度不應小于500mm，并應與圈梁連接。3.裝配式樓梯段應與平臺板的梁可靠連接，不應采用墻中懸挑式踏步或踏步豎肋插入墻體的樓梯，不應采用無筋磚砌欄板。4.突出屋頂?shù)臉?、電梯間，構造柱應伸到頂部，并與頂部圈梁連接，內(nèi)外墻交接處應沿墻高每隔500mm設拉結鋼筋，且每邊伸入墻內(nèi)不應小于1m。7)采用同一類型的基礎同一結構單元的基礎（或樁承臺），宜采用同一類型的基礎，底面宜埋在同一標高上，否則應增設基礎圈梁并應按1：2的臺階逐步放坡。6)加強樓梯間的整體性1.8度和9度時，頂層樓梯間橫213砌體房屋的分析方法3.1反應譜理論---反應譜法1940年，美國皮奧特提出。地震作用---重力荷載代表值---地震系數(shù)（反映震級、震中距、地基等的影響）---動力系數(shù)(反映結構的特性,如周期、阻尼等的影響)按靜力計算方法計算結構的地震效應目前，世界上普遍采用的方法。3砌體房屋的分析方法3.1反應譜理論---反應譜法19422地震影響系數(shù)最大值（阻尼比為0.05）1.400.90(1.20)0.50(0.72)-----罕遇地震0.320.16(0.24)0.08(0.12)0.04多遇地震9876地震影響烈度

括號數(shù)字分別對應于設計基本加速度0.15g和0.30g地區(qū)的地震影響系數(shù)---阻尼調(diào)整系數(shù)，小于0.55時，應取0.55。地震影響系數(shù)最大值（阻尼比為0.05）1.400.90(1.23計算水平地震作用的底部剪力法第j振型j振型的底部剪力為G—結構的總重力荷載代表值組合后的結構底部剪力—高振型影響系數(shù)(規(guī)范取0.85)Geq—結構等效總重力荷載代表值，0.85G計算水平地震作用的底部剪力法第j振型j振型的底部剪力為G—結24底部剪力法底部剪力法適用于一般的多層磚房等砌體結構、內(nèi)框架和底部框架抗震墻磚房、單層空曠房屋、單層工業(yè)廠房及多層框架結構等低于40m以剪切變形為主的規(guī)則房屋。適用于多層砌體結構。且多層砌體結構自振周期較小，地震影響系數(shù)取最大值。底部剪力法底部剪力法適用于一般的多層磚房等砌體結構、253.2.直接動力分析理論---時程分析法

將實際地震加速度時程記錄（簡稱地震記錄earth-quakerecord）作為動荷載輸入，進行結構的地震響應分析。EL-Centro（N-S）地震波3.2.直接動力分析理論---時程分析法將實264墻體抗震試驗方法?建筑抗震試驗方法規(guī)程?(JGJ101-1996)（擬）靜力試驗動力試驗（震動臺）擬動力試驗4墻體抗震試驗方法?建筑抗震試驗方法規(guī)程?(JGJ101-27加載制度位移S時間t開裂前開裂后加載制度位移S時間t開裂前開裂后285墻體抗震承載力與變形性能5.1墻體抗震承載力平均值對磚砌體對砌塊砌體砌體規(guī)范5墻體抗震承載力與變形性能5.1墻體抗震承載力平均值對磚295.2滯回曲線梭形弓形反s形z形

梭形：以彎曲變形為主。弓形：彎曲和剪切變形。反s形：剪切變形為主。z形：剪切滑移。5.2滯回曲線梭形弓形30第七講砌體結構抗震設計課件315.3骨架曲線把P－δ曲線的所有每次循環(huán)的峰點(汗始卸載點)連結起來(包絡線)，就得到骨架曲線。骨架曲線的