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第四章多層砌體房屋4.1概述4.3抗震設(shè)計的一般規(guī)定§4.2震害及其分析§4.4多層砌體房屋計算4.4抗震構(gòu)造措施4.1概述多層砌體房屋:由粘土磚、燒結(jié)多孔粘土磚、粉煤灰中型實心砌塊和混凝土中小型砌塊砌體通過砂漿砌筑而成的房屋。多層砌體房屋是我國當(dāng)前建筑業(yè)中使用最廣泛的一種建筑形式。在民用建筑中約占90%以上,在整個建筑業(yè)中約占80%。傳統(tǒng)的砌體結(jié)構(gòu)多采用粘土實心磚和混合砂漿砌筑,通過內(nèi)外墻的咬砌達到具有一定整體性連接。樓板多采用預(yù)制鋼筋混凝土空心板,梁和其他構(gòu)件亦多用預(yù)制裝配構(gòu)件。這種連接和構(gòu)件組成特點使得整個砌體結(jié)構(gòu)具有脆性性質(zhì)。而砌體的抗剪、抗彎和抗拉的強度都較低,因此,未經(jīng)合理抗震設(shè)計的多層砌體房屋,其抗震性能較差,抗破壞能量低。
大量震害表明傳統(tǒng)的砌體結(jié)構(gòu)抗震性能較差:
1923年日本關(guān)東大地震,東京約有磚石結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)房屋調(diào)查,倒塌率為63.2%,嚴重破壞為22.6%,尚能修復(fù)使用的4.2%,實際破壞率達95.8%。
抗震性能差的原因:1、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。
若能針對砌體結(jié)構(gòu)的弱點進行合理設(shè)計,采用適當(dāng)?shù)臉?gòu)造措施,確保施工質(zhì)量,砌體結(jié)構(gòu)的抗震性能是能夠得到改善的。
從震害調(diào)查可見:經(jīng)抗震設(shè)防可減輕砌體結(jié)構(gòu)的震害,減少嚴重破壞和倒塌率。0.00.09.819.570.7倒塌嚴重破壞中等破壞輕微破壞基本完好0.023.529.435.311.8倒塌嚴重破壞中等破壞輕微破壞基本完好
天津市8度區(qū)經(jīng)7度設(shè)防的74年通用住宅震害統(tǒng)計(%)
唐山地區(qū)8度區(qū)多層磚房的震害統(tǒng)計(%)4.2震害及其分析一、房屋倒塌:1、全部倒塌:在砌體結(jié)構(gòu)房屋中,磚墻是主要的承重構(gòu)件,它不但承受垂直方向的荷載,也承受水平和垂直方向的地震作用,受力是復(fù)雜的,加之磚砌體本身的脆性性質(zhì),地震時在磚墻上很容易產(chǎn)生裂縫。在反復(fù)地震作用下,裂縫將不斷發(fā)展、增多、加寬,最后導(dǎo)致墻體崩塌,樓蓋坍落,房屋破壞。其震害情況如下:包括全部倒塌、上部倒塌和局部倒塌分三種:一是當(dāng)結(jié)構(gòu)底層墻體不足以抵抗強烈地震作用所產(chǎn)生的剪力時,則底層先倒而導(dǎo)致上層隨之塌落;二是上層墻體過于薄弱先倒而將底層砸塌;三是在強烈地震作用下,上下層墻體同時散碎,全部倒塌2、上部倒塌:原因有上部砌體強度不足;屋頂與墻體間連接不好;上部結(jié)構(gòu)自重大、剛度差;或上部結(jié)構(gòu)整體性差等3、局部倒塌:平面處理不當(dāng);個別部位連接不好、整體性差;個別部分嚴重超載;房屋地基不均勻等。外縱墻全部脫開橫墻而坍塌是較常見的震害。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。二、墻體的破壞:橫墻(包括山墻)、縱墻墻面出現(xiàn)斜裂縫、交叉裂縫、水平裂縫,嚴重者則出現(xiàn)傾斜、錯動和倒塌現(xiàn)象。1、斜裂縫和交叉裂縫:與水平地震作用平行的墻體是承受該方向地震作用的主要抗側(cè)力構(gòu)件,當(dāng)?shù)卣鹱饔迷谄鲶w內(nèi)產(chǎn)生的主拉應(yīng)變超過相應(yīng)極限拉應(yīng)變時則產(chǎn)生斜裂縫;在地震的反復(fù)作用下,則形成交叉裂縫常出現(xiàn)“X”形裂縫的位置:1)與主震方向平行的墻體;2)在橫向,房屋兩端的山墻3)在縱向,窗間墻“X”形裂縫特點一般底層比上層嚴重。2、水平裂縫:大都發(fā)生于外縱墻窗口的上下皮處。當(dāng)房屋縱向承重,橫墻間距大而屋蓋剛度弱時,橫向水平地震作用不能通過樓屋蓋全部傳遞給橫墻,而有相當(dāng)部分傳遞給縱墻,導(dǎo)致縱墻產(chǎn)生過大的出平面變形,終因抗彎強度不足產(chǎn)生水平裂縫。特點是房屋中段較重,兩端較輕。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三、墻角的破壞:房屋四角以及突出部分陽角的墻面上出現(xiàn)縱橫兩個方向的V形斜裂縫,嚴重者則發(fā)生外墻角部墻體局部倒塌。由于墻角處應(yīng)力復(fù)雜并易于產(chǎn)生應(yīng)力集中,且墻角位于房屋盡端,房屋整體對角部縱橫兩個方向的約束作用都減弱,使角部的抗震能力有所降低,而地震過程中的扭轉(zhuǎn)影響以及墻角部位具有較大的剛度,使房屋角部的地震作用效應(yīng)又明顯加大,從而導(dǎo)致角部出現(xiàn)上述裂縫,若該裂縫進一步擴展,墻角即會局部塌落。四、縱橫墻連接處的破壞:地震時縱橫墻連接處要承受兩個方向的地震作用,受力復(fù)雜,易產(chǎn)生應(yīng)力集中,且施工時縱橫墻往往不能同時咬槎砌筑,在縱橫墻之間留有馬牙槎(直槎),且未設(shè)拉結(jié)筋,使墻體間缺乏拉結(jié),或雖同時砌筑,但砌筑質(zhì)量不好,都會導(dǎo)致墻體間拉結(jié)強度低。所以,地震時在垂直于縱墻的水平地震力的作用下,將使縱橫墻連接處產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力,出現(xiàn)豎向裂縫、拉脫、縱墻外閃,嚴重者可造成整片縱墻脫離橫墻而倒塌。地基條件不好,地震時產(chǎn)生不均勻沉降同樣可能引起縱橫墻間的豎向裂縫。對于預(yù)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(yù)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。樓梯間的墻體一般震害較重,而樓梯本身很少破壞。六、樓梯間的破壞由于樓梯間開間較小,故橫墻水平抗剪剛度比其他部位要大,因而分擔(dān)較大的水平地震剪力,但在高度方向缺乏有力支撐,空間剛度較小,尤其頂層外縱墻常為一層半高,自由高度加大,而豎向壓力較小。樓板和屋蓋是地震時傳遞水平地震作用的主要構(gòu)件。五、樓板和屋蓋七、附屬構(gòu)件的破壞突出屋面的屋頂間(電梯機房、水箱間等)、煙囪、女兒墻等,地震時由于“鞭端效應(yīng)”的影響,其破壞較下部主體結(jié)構(gòu)明顯加重。一般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。此外,雨蓬、陽臺及無筋磚過梁等,震害也較主體結(jié)構(gòu)嚴重。有時樓梯踏步板嵌入墻體,削弱了墻體截面,故樓梯間墻體在水平地震作用下容易產(chǎn)生斜裂縫或交叉裂縫,且上層樓梯間的震害一般比下層重。另外,當(dāng)樓梯間布置在房屋的端部或轉(zhuǎn)角處時,由于扭轉(zhuǎn),震害更嚴重,常引起墻體嚴重破壞,甚至倒塌。八、不同烈度地震作用下多層磚房的震害
唐山地區(qū)多層磚房的震害統(tǒng)計(%)81.868.025.10.0倒塌11.719.932.523.5嚴重破壞4.76.534.329.4中等破壞1.55.06.835.3輕微破壞0.30.61.311.8基本完好111098破壞程度烈度未經(jīng)抗震設(shè)防的多層磚房在高烈度區(qū)的倒塌率非常高。九、不同用途多層磚房的震害0.00.00.0倒塌19.017.00.0嚴重破壞19.027.09.8中等破壞22.010.019.5輕微破壞40.046.070.7基本完好中小學(xué)教學(xué)樓醫(yī)院住宅破壞程度建筑用途
天津市8度區(qū)住宅、醫(yī)院、中小學(xué)教學(xué)樓震害統(tǒng)計(%)
橫墻間距大震害嚴重。4.3抗震設(shè)計的一般規(guī)定一、平立面布置要規(guī)則二、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(yīng)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烈度最小墻厚(mm)房屋類別多孔粘土磚
砌體結(jié)構(gòu)由于脆性性質(zhì),在強震作用下極易倒塌,而砌體結(jié)構(gòu)的防倒塌,主要是從總體布置及細部構(gòu)造措施等方面著手,通過抗震概念設(shè)計來解決。
2.對醫(yī)院、教學(xué)樓等及橫墻較少的多層砌體房屋,總高度應(yīng)比前表的規(guī)定降低3m,層數(shù)相應(yīng)減少一層;各層橫墻很少的多層砌體房屋,還應(yīng)根據(jù)具體情況再適當(dāng)降低總高度和減少層數(shù)。
3.橫墻較少的多層砌體住宅樓,當(dāng)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.普通磚、多孔磚和小砌塊砌體承重房屋的層高,不應(yīng)超過3.6m。三、房屋高寬比的限制房屋高寬比:房屋總高度與總寬度的最大比值。砌體結(jié)構(gòu)不但抗剪強度低,而且抗彎曲能力更差。當(dāng)?shù)卣鹆叶容^高,房屋高寬比較大且橫墻上開洞率較大時,地震傾覆力矩作用下墻體水平截面產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力超過
唐山地震8度區(qū)內(nèi)一些高寬比大于1.8且部分橫墻被洞口削弱的五、六層多層磚房,就發(fā)生了明顯的整體彎曲破壞。
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(yīng)滿足下表:烈度6789最大高寬比2.52.52.01.5房屋高寬比的限值表砌體抗彎強度,底層外縱墻出現(xiàn)水平裂縫,并延伸至內(nèi)橫墻,從而將導(dǎo)致房屋整體彎曲破壞。四、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,而只能傳遞給縱墻,致使縱墻發(fā)生較大出平面彎曲變形,造成縱墻倒塌。房屋抗震橫墻最大間距(m)
為滿足樓蓋對傳遞水平地震作用所需剛度的要求,《規(guī)范》按多層砌體房屋的結(jié)構(gòu)類型、烈度大小和樓蓋的剛性的不同,規(guī)定了抗震橫墻最大間距??v墻承重時,橫墻也應(yīng)滿足要求。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
此外,根據(jù)我國地震宏觀調(diào)查統(tǒng)計,縱墻承重的結(jié)構(gòu)布置方案,因橫墻支承較少,縱墻較易受彎曲破壞而導(dǎo)致倒塌。為此,《規(guī)范》規(guī)定應(yīng)優(yōu)先采用橫墻承重或縱橫墻共同承重的方案。五、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?。房屋局部尺寸限?m)1.51.51.02.00.01.21.21.01.50.51.01.01.01.00.51.01.01.01.00.5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烈度部位六、結(jié)構(gòu)體系要合理
1、應(yīng)優(yōu)先采用橫墻承重或縱橫墻共同承重的結(jié)構(gòu)體系。
由于多層砌體房屋一般都采用簡化的抗震計算方法——底部剪力法,對于體型復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和抗側(cè)力構(gòu)件分布不均勻的結(jié)構(gòu),其應(yīng)力集中和扭轉(zhuǎn)影響及抗震薄弱部位都不好估計,細部構(gòu)造也較難處理。
因此,多層砌體房屋比其他結(jié)構(gòu)更要注意保持平、立面規(guī)則的體型和縱橫墻的均勻布置?!兑?guī)范》規(guī)定,多層砌體房屋應(yīng)符合下列要求:
2、縱橫墻的布置宜對稱,沿水平面內(nèi)宜對齊,沿豎向應(yīng)上下連續(xù);同一軸線上的窗間墻宜均勻。
縱橫墻共同承重,可以使縱橫墻上的軸壓應(yīng)力比較接近,而軸壓力大小將直接影響砌體的抗剪能力。因此,在多層磚房中,如為現(xiàn)澆混凝土樓蓋時,四邊支承板比二邊支承板(單向板)為好。
震害表明,橫墻承重結(jié)構(gòu)房屋的震害,較縱墻承重結(jié)構(gòu)房屋輕??v墻承重的結(jié)構(gòu)體系,由于橫向支撐較少,縱墻易受彎曲破壞而導(dǎo)致倒塌。
房屋各層的縱、橫墻分別對齊、貫通,則各片磚墻能形成相當(dāng)于房屋全寬或全長的豎向整體構(gòu)件,可使房屋獲得最大的整體抗彎能力。同時,還能減少磚墻、樓板等受力構(gòu)件的中間傳力環(huán)節(jié),使受害部位減少,震害程度減輕。
而窗間墻布置均勻,則可避免同一軸線上的各墻段間因抗側(cè)力能力相差懸殊,而被各個擊破。3、防震縫設(shè)置
體形不對稱的結(jié)構(gòu)較體形均勻?qū)ΨQ的結(jié)構(gòu)破壞更嚴重一些。加防震縫可以將體形復(fù)雜的結(jié)構(gòu)劃成體形對稱均勻的結(jié)構(gòu)。
有下列情況之一時宜設(shè)置防震縫,縫兩側(cè)均應(yīng)設(shè)置墻體,縫寬應(yīng)根據(jù)烈度和房屋高度確定,可采用50~100mm(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(jié)構(gòu)剛度、質(zhì)量截然不同。
防震縫可將上述不規(guī)則結(jié)構(gòu)分割成各自獨立的、相鄰的抗震單元,以避免地震時的破壞。對于由于基礎(chǔ)不均勻沉降而設(shè)置的沉降縫和因溫度變化而設(shè)置的伸縮縫,由于此類縫寬一般較防震縫小,為避免地震時可能在設(shè)縫處相互碰撞,一律應(yīng)按防震縫的寬度要求設(shè)置。4、樓梯間的位置不宜設(shè)在房屋的盡端和轉(zhuǎn)角處。
5、煙道、風(fēng)道、垃圾道等不應(yīng)削弱墻體,當(dāng)墻體被削弱時,應(yīng)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(yù)制挑檐。
空間剛度相對較小的樓梯間若布置在應(yīng)力較集中且對扭轉(zhuǎn)較為敏感的房屋的盡端和轉(zhuǎn)角處,勢必對抗震雙重不利,加劇破壞程度。4.4多層砌體房屋計算
多層砌體房屋由于取材容易、造價低,保溫、隔熱、隔聲性能良好、施工簡單等優(yōu)點,是我國當(dāng)前建筑業(yè)中使用最廣泛的一種建筑形式。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計,它在民用住宅建筑中約占90%以上,而在整個建筑業(yè)中約占80%。根據(jù)我國實際情況,在今后一定時期內(nèi),砌體結(jié)構(gòu)仍將為主要建筑的結(jié)構(gòu)形式。因此,提高砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震能力是建筑抗震設(shè)計研究的重要內(nèi)容,也是砌體結(jié)構(gòu)的重點發(fā)展方向。
對于多層砌體房屋,一般只需考慮房屋水平方向的地震分解為作用,并將此作用沿房屋兩個主軸方向分別進行抗震計算。多層磚房中的縱橫墻體是抗側(cè)力的基本構(gòu)件,豎向地震作用可不考慮。
《抗震規(guī)范》規(guī)定:多層砌體房屋可只選擇承載面積較大或豎向力較小的墻段進行截面抗剪驗算。其震害的主要特點:表現(xiàn)為墻體的斜向交叉裂縫,這種現(xiàn)象的產(chǎn)生,是由于水平地震作用引起的剪應(yīng)力與豎向荷載引起的正應(yīng)力兩者共同形成的斜向主拉應(yīng)力所致。因此,多層磚砌體房屋的抗震驗算就是縱橫墻體的抗剪驗算。一、水平地震作用的計算在計算多層砌體房屋地震作用時,以防震縫劃分的結(jié)構(gòu)單元作為計算單元。在計算單元中各樓層的集中質(zhì)點設(shè)在樓屋蓋標高處,各樓層質(zhì)點重力荷載應(yīng)包括樓屋蓋上的重力荷載值,墻體上下層各半的重力荷載。
1.計算簡圖計算簡圖中結(jié)構(gòu)底部固定端的取法:1.當(dāng)基礎(chǔ)埋深較淺時取為基礎(chǔ)頂面;2.當(dāng)基礎(chǔ)埋深較深時,可取為室外地坪下0.5處;3.當(dāng)基礎(chǔ)埋深較淺時取為基礎(chǔ)頂面4.當(dāng)設(shè)有整體剛度很大的全地下室時,則取為地下室頂板頂部;5.當(dāng)?shù)叵率艺w剛度較小或為半地下室時,則取為地下室室內(nèi)地坪處。2.樓層水平地震剪力多層砌體房屋,由于質(zhì)量和剛度沿高度分布均勻,且在水平地震作用下結(jié)構(gòu)以剪切變形為主,所以在計算各層水平地震作用時,可按底部剪力法計算。由于砌體房屋剛度大,基本周期較短,故
《抗震規(guī)范》規(guī)定,對于多層砌體房屋,取頂部附加地震作用系數(shù)所以,砌體房屋總水平地震作用標準值為H1G1GkHk作用于第i層的地震剪力Vi等于該樓層以上各樓層質(zhì)點的水平地震作用之和,即Gi而第i點的水平地震作用標準值為:采用底部剪力法時,對于突出屋面的屋頂間、女兒墻煙囪等的地震作用效應(yīng),宜乘以增大系數(shù)3,以考慮“鞭端效應(yīng)”,但此增大部分不應(yīng)往下傳遞。
二、樓層地震剪力在各墻體上的分配由于橫墻在其平面內(nèi)的剛度很大,而縱墻在其平面外的剛度很小,故當(dāng)抗震橫墻間距符合上表要求時,可以認為橫向樓層地震剪力全部由該層橫墻來承擔(dān),而不考慮縱墻的作用。橫向地震作用是指沿房屋短軸方向的水平地震作用,而由其引起的地震剪力就是橫向地震剪力。1.橫向樓層地震剪力的分配橫向樓層地震剪力在各橫墻間的分配原則,應(yīng)視樓蓋的剛度而定。
(1)剛性樓蓋房屋剛性樓蓋房屋:對于現(xiàn)澆及裝配整體式鋼筋混凝土樓(屋)蓋等?!犊拐鹨?guī)范》規(guī)定,對于現(xiàn)澆及裝配整體式鋼筋混凝土樓(屋)蓋等剛性樓蓋建筑,結(jié)構(gòu)的樓層水平地震剪力宜按抗側(cè)力構(gòu)件等效剛度的比例分配;對于多層砌體結(jié)構(gòu)房屋,即按橫墻側(cè)移剛度的比例分配。側(cè)移剛度是指使墻體頂端在水平方向產(chǎn)生單位側(cè)移而需在頂端施加的水平力。對于多層砌體房屋,為剛性樓蓋且抗震橫墻最大間距符合上表要求時,可將樓蓋看作是支承在各橫墻上的剛性連續(xù)梁,樓蓋與各橫墻之間無相對滑移,并認為房屋的剛度中心與質(zhì)量中心重合而不發(fā)生扭轉(zhuǎn),這樣第j層各道橫墻的水平位移△j相同:
由圖上可以看出:
第j層各橫墻所分配的地震剪力之和等于該層的總地震剪力,即:---第j層各橫墻頂部的側(cè)移式中---第j層第i道墻所分配的地震剪力---第j層第i道墻的側(cè)移剛度,即在墻頂發(fā)生單位側(cè)移時在墻頂所施加的力
綜合上兩式可得:
或則墻體側(cè)移剛度的計算:
當(dāng)墻體的高寬比h/b<1時,墻體(墻段)以剪切變形為主,彎曲變形可以忽略不計;當(dāng)1≤h/b≤4時,彎曲變形已占相當(dāng)比例,在求側(cè)移剛度時,應(yīng)同時考慮剪切變形和彎曲變形的影響;當(dāng)h/b>4時,剪切變形所占比例很小,可以忽略不計,主要以彎曲變形為主。但其側(cè)移剛度很小,可不計其側(cè)移剛度而不對其分配地震剪力。
墻體高寬比是指層高與墻長之比,對于門窗洞口邊的墻段指洞凈高與側(cè)墻寬之比。①確定墻體側(cè)移剛度的原則:②墻體側(cè)移剛度的計算:(a)無洞墻體h/b<1時僅考慮剪切變形的影響bhbtAG/,1.20.4E====rx,,
式中:---砌體剪切模量---剪應(yīng)力不均勻系數(shù),對矩形截面?。?2---分別為墻寬和墻厚時時整理得(b)有洞墻體規(guī)則洞口情況對于水平實心墻帶對于窗間墻時時不規(guī)則洞口情況
(2)柔性樓蓋房屋柔性樓蓋:木結(jié)構(gòu)等樓(屋)蓋。
第m道橫墻所分配的地震剪力,按第m道橫墻從屬面積上重力荷載代表值的比例分配。第j層第m道橫墻從屬面積上重力荷載代表值;第j層結(jié)構(gòu)總重力荷載代表值。第j層第m道橫墻所應(yīng)分配地震作用的建筑面;第j層的建筑面積。
當(dāng)樓層單位面積上的重力荷載代表值相等時,可進一步簡化為按各墻片所承擔(dān)的地震作用的面積比進行分配:(3)中等剛度樓蓋房屋中等剛度樓蓋:介于剛度樓蓋和柔性樓蓋之間的樓(屋)蓋,如裝配式鋼筋混凝土樓蓋。
它的各橫墻所分配的地震剪力,按剛性樓蓋和柔性樓蓋結(jié)果的平均值確定。2.縱墻的地震剪力對各種樓蓋均按剛性樓蓋橫墻剪力確定方法確定。3.同一道墻各墻段地震剪力的分配第m道墻第r墻段所分配的地震剪力為:第m道墻第r墻段所分配的地震剪力為:第m道墻第r墻段所分配的地震剪力;第j層第m道墻所分配的地震剪力;第m道墻第r墻段側(cè)移剛度;時時四、墻體截面抗震承載力驗算1.各類砌體沿階梯形截面破壞的抗剪強度設(shè)計值非抗震設(shè)計的砌體抗剪強度設(shè)計值,按《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》采用;砌體強度正應(yīng)力影響系數(shù),按下表確定:4.803.953.102.602.251.751.25混凝土小砌塊2.321.951.701.501.281.000.80普通粘土磚多孔粘土磚20.015.010.07.05.03.01.00.0砌體類別砌體強度的正應(yīng)力影響系數(shù)為對應(yīng)與重力荷載代表值的砌體截面平均壓應(yīng)力。2.粘土磚、多孔磚墻體的截面抗震承載力驗算驗算公式:墻體地震剪力設(shè)計值;承載力抗震調(diào)整系數(shù),對于兩端均有構(gòu)造柱、芯柱的承重墻為0.9,其它承重墻為1,自承重墻取0.75;墻體橫截面面積,多孔磚取毛截面面積;砌體沿階梯形截面破壞的抗震抗剪設(shè)計值。當(dāng)按上式驗算不能滿足時,除采用配筋砌體的提高承載力外,尚可采用在墻段中部增設(shè)構(gòu)造柱的方法。
可計入設(shè)置與墻段中部、截面不小于240mm×240mm且間距不大于4m的構(gòu)造柱對承載力的提高作用,按下列簡化方法驗算:中部構(gòu)造柱的橫截面總面積(對于橫墻和內(nèi)縱墻Ac>0.15A時,取0.15A;對于外縱墻,Ac>0.25A時,取0.25A;中部構(gòu)造柱的縱向鋼筋截面總面積;中部構(gòu)造柱的混凝土軸心抗拉強度設(shè)計值;鋼筋抗拉強度設(shè)計值;中部構(gòu)造柱參與工作系數(shù),居中設(shè)一根時取0.5,多于一根0.4;3.水平配筋粘土磚、多孔磚墻體的截面抗震承載力驗算驗算公式:墻體橫截面面積,多孔磚取毛截面面積;層間墻體豎向截面鋼筋總截面面積;鋼筋抗拉強度設(shè)計值;鋼筋參與工作系數(shù),按下表取值墻體高寬比0.40.60.81.01.20.100.120.140.150.12墻體約束修正系數(shù);一般情況取1.0,構(gòu)造柱間距不大于2.8m時取1.1。sz4.混凝土小砌塊墻體截面抗震承載力驗算驗算公式:墻體地震剪力設(shè)計值;芯柱截面總面積;芯柱混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值;芯柱影響系數(shù),按下表確定:填孔率0.01.01.101.15填孔率:芯柱根數(shù)與孔洞總數(shù)之比。第5章多層砌體房屋二、樓層地震剪力及其在各墻體上的分配
(一)樓層地震剪力(二)樓層地震剪力在各墻體上的分配
1.橫向地震剪力的分配
《抗震規(guī)范》規(guī)定,在符合表5-3所規(guī)定的橫墻間距限值條件下,多層砌體房屋的橫向地震力,全部由橫墻承擔(dān)。地震剪力分配,應(yīng)視樓蓋剛度而定。
(1)剛性樓蓋第5章多層砌體房屋墻體剛度計算方法
當(dāng)墻體高寬比h/b<1時,墻體以剪切變形為主,彎曲變形可忽略;當(dāng)1h/b4時,同時考慮彎曲變形和剪切變形;當(dāng)h/b>4時,剪切變形很小,主要是彎曲變形,但側(cè)移剛度很小,不考慮其分配地震剪力。
1)無洞墻體
當(dāng)h/b<1時1.2第5章多層砌體房屋
當(dāng)1h/b4時2)有洞墻體當(dāng)一片墻上開有規(guī)則洞口時,墻頂在F=1作用下,側(cè)移等于沿墻高各段的側(cè)移之和,即:對水平實心墻帶對窗間墻第5章多層砌體房屋(i=1,3)或第5章多層砌體房屋當(dāng)一片墻上有不規(guī)則洞口時,其側(cè)移剛度按下列方法計算:第5章多層砌體房屋對小開口墻段(開洞率不大于0.4),按毛墻面計算剛度,然后乘以表5-5的洞口影響系數(shù):開洞率0.10.20.3影響系數(shù)0.980.940.88表5-5墻段洞口影響系數(shù)注:開洞率為洞口面積與墻段毛面積之比,窗洞高大于層高的50%時,按門洞處理。(2)柔性樓蓋比如木樓蓋 梁樓蓋視作支撐在橫墻上的簡支梁,地震剪力按橫墻從屬面積上重力荷載代表值的比例分配。 第5章多層砌體房屋第j層第m道橫墻分配到的地震剪力當(dāng)樓層單位面積上的重力荷載代表值相等時,可按從屬面積分配(3)中等剛度樓蓋
橫墻地震剪力分配,可近似按剛性樓蓋和柔性樓蓋房屋分配結(jié)果的平均值采用:或第5章多層砌體房屋 2.縱向地震剪力的分配
房屋縱向樓蓋的水平剛度比橫向大得多,縱向地震剪力在各縱墻上的分配,可按縱墻的側(cè)移剛度比例來確定。
(三)同一道墻各墻段間地震剪力的分配
知道某一道墻地震剪力后,對有洞墻段還要把他分配給該墻段洞口間墻和墻端的墻段,用來進行抗震承載力驗算。
按各墻段的側(cè)移剛度進行分配當(dāng)=h/b<1時當(dāng)1h/b4時第5章多層砌體房屋三、墻體截面抗震承載力驗算
主拉應(yīng)力強度理論
剪切-摩擦強度理論(剪摩理論)
對磚砌體采用主拉應(yīng)力強度理論,對混凝土小砌塊墻體,采用剪摩理論。
(一)普通粘土磚、多孔粘土磚和多孔磚墻體驗算(主拉應(yīng)力)-砌體沿階梯截面破壞的抗震抗剪強度設(shè)計值 砌體種類砂漿強度等級M10M7.5M5M2.5普通粘土磚、多孔粘土磚0.170.140.110.08混凝土小砌塊0.090.080.06表5-6沿砌體灰縫截面破壞時抗剪強度設(shè)計值fv(Mpa)或查表5-7第5章多層砌體房屋當(dāng)按上式驗算不滿足要求時,可計入設(shè)置在墻段中部、截面不小于240X240mm,且間距不大于4m的構(gòu)造柱對受剪承載力的提高作用,按下列方法驗算:Ac-中部構(gòu)造柱的橫截面總面積A-墻面計算面積
ft-混凝土抗拉強度
As-中部構(gòu)造柱的縱向鋼筋截面總面積
-中部構(gòu)造柱參與工作系數(shù);居中設(shè)一根時取0.5,多與一根0.4
c-墻體約束修正系數(shù),一般情況取1.0,構(gòu)造柱間距不大于 2.8m時取1.1。
水平配筋普通粘土磚、多孔粘土磚墻體的截面抗震受剪承載力應(yīng)按下式驗算:第5章多層砌體房屋A-墻體橫截面面積,多孔粘土磚取毛截面面積
fy-鋼筋抗拉強度設(shè)計值
v-層間墻體體積配筋率,應(yīng)不小于0.07%且不大于0.17%
s-鋼筋參與工作系數(shù),可按下表墻體高寬比0.40.60.81.01.2
s0.100.120.140.150.12表5-7鋼筋參與工作系數(shù)(二)混凝土小砌塊墻體的驗算(按剪摩理論)
砌體剪應(yīng)力達到其抗剪強度時,砌體將沿剪切面發(fā)生剪切破壞?;炷列∑鰤K的截面抗震承載力驗算:第5章多層砌體房屋填孔率<0.150.15<0.250.25<0.50.5
c01.01.11.15表5-9芯柱影響系數(shù)在驗算縱橫墻截面抗震承載力時,應(yīng)選擇以下不利墻段進行:
(1)承受地震作用較大的墻體
(2)豎向正應(yīng)力較小的墻段
(3)局部截面較小墻垛§5-5多層砌體房屋抗震構(gòu)造措施
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