【土木建筑】6 多层砌体结构房屋的抗震设计.ppt

6.1 6.1 概述概述多层砌体房屋：由粘土砖、烧结多孔粘土砖、粉煤灰中型多层砌体房屋：由粘土砖、烧结多孔粘土砖、粉煤灰中型 实心砌块和混凝土中小型砌块砌体通过砂实心砌块和混凝土中小型砌块砌体通过砂 浆砌筑而成的房屋。浆砌筑而成的房屋。多层砌体房屋是我国当前建筑业中使用最广泛的一种多层砌体房屋是我国当前建筑业中使用最广泛的一种建筑形式。在民用建筑中约占建筑形式。在民用建筑中约占90%90%以上，在整个建筑业中约以上，在整个建筑业中约占占80%80%。传统的砌体结构多采用粘土实心砖和混合砂浆砌筑，传统的砌体结构多采用粘土实心砖和混合砂浆砌筑，通过内外墙的咬砌达到具有一定整体性连接。楼板多采用通过内外墙的咬砌达到具有一定整体性连接。楼板多采用预制钢筋混凝土空心板，梁和其他构件亦多用预制装配构预制钢筋混凝土空心板，梁和其他构件亦多用预制装配构件。件。大量震害表明传统的砌体结构抗震性能较差：大量震害表明传统的砌体结构抗震性能较差：19231923年日本关东大地震，东京约有砖石结构房屋年日本关东大地震，东京约有砖石结构房屋70007000栋，几乎全部栋，几乎全部遭到不同程度的破坏。遭到不同程度的破坏。19481948年原苏联阿什哈巴德地震，砖石结构房屋的破坏和倒塌率达到年原苏联阿什哈巴德地震，砖石结构房屋的破坏和倒塌率达到70%-80%70%-80%。19761976年唐山地震，对烈度为年唐山地震，对烈度为1010度、度、1111度区的度区的123123栋栋2-82-8层砖混结构房层砖混结构房屋调查，倒塌率为屋调查，倒塌率为63.2%63.2%，严重破坏为，严重破坏为23.6%23.6%，尚能修复使用的，尚能修复使用的4.2%4.2%，实，实际破坏率达际破坏率达95.8%95.8%。抗震性能差的原因：抗震性能差的原因：1 1、刚度大、自重大，地震作用也大；、刚度大、自重大，地震作用也大；2 2、砌体材料质脆、砌体材料质脆,抗剪、抗拉、抗弯强度低抗剪、抗拉、抗弯强度低,地震作用下极易出现裂缝地震作用下极易出现裂缝;3 3、受施工质量的影响较大、受施工质量的影响较大;如砂浆不饱满如砂浆不饱满,易出现裂缝易出现裂缝,减弱抗震性能。减弱抗震性能。若能针对砌体结构的弱点进行合理设计，采用适当的构若能针对砌体结构的弱点进行合理设计，采用适当的构造措施，确保施工质量，砌体结构的抗震性能是能够得到改造措施，确保施工质量，砌体结构的抗震性能是能够得到改善的。善的。从震害调查可见：经抗震设防可减轻砌体结构的震从震害调查可见：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（%）R震害及其分析震害及其分析一、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，抗震缝处理不当等；平面或立面有显著的局部突出，抗震缝处理不当等；外纵墙全部脱开横墙外纵墙全部脱开横墙而坍塌是较常见的震害。而坍塌是较常见的震害。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”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。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。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。面受弯产生水平裂缝。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。三、其它破坏三、其它破坏 楼梯间的墙体一般震害较重。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；突出屋面的屋顶间（电梯机房、水箱间等）、烟囱、女儿墙，突出屋面的屋顶间（电梯机房、水箱间等）、烟囱、女儿墙，由于由于“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度区有所破坏，度区有所破坏，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塌。度区几乎全部破坏或倒塌。5 5、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、板缝偏小混凝土对于预制板楼板、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。灌缝不够密实，地震时易于拉裂。9 9度以上地区，由于墙体开裂、度以上地区，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的拉接措施，也造成震害。可靠的板与板及板与墙的拉接措施，也造成震害。四、不同烈度地震作用下多层砖房的震害四、不同烈度地震作用下多层砖房的震害 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。五、不同用途多层砖房的震害五、不同用途多层砖房的震害0.00.00.0倒塌倒塌19.017.00.0严重破坏严重破坏19.027.09.8中等破坏中等破坏22.010.019.5轻微破坏轻微破坏40.046.070.7基本完好基本完好中小学教学楼中小学教学楼医医 院院住住 宅宅破坏程度破坏程度建建 筑筑 用用 途途 天津市天津市8 8度区住宅、医院、中小学教学楼震害统计（度区住宅、医院、中小学教学楼震害统计（%）横墙间距大震害严重。横墙间距大震害严重。6.2 6.2 抗震设计的一般规定抗震设计的一般规定一、平立面布置要规则一、平立面布置要规则二、房屋高度、层数、层高要限制二、房屋高度、层数、层高要限制房屋平面最好为矩形。房屋平面最好为矩形。1.1.一般情况下，层数和总高度不应超过下表一般情况下，层数和总高度不应超过下表-618721721190混凝土小砌块混凝土小砌块-5156187211904126187217212404126187821824240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、教学楼等及横墙较少的多层砌体房屋，总高度应比前表对医院、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的规定降低3m,3m,层数相应减少一层；各层横墙很少的多层砌体房屋，层数相应减少一层；各层横墙很少的多层砌体房屋，还应根据具体情况再适当降低总高度和减少层数。还应根据具体情况再适当降低总高度和减少层数。3.3.横墙较少的多层砌体住宅楼，当按规定采取加强措施并满足抗震承载横墙较少的多层砌体住宅楼，当按规定采取加强措施并满足抗震承载力要求时，其高度和层数可按上表采用。力要求时，其高度和层数可按上表采用。4.4.砖和砌快承重房屋的层高不应超过砖和砌快承重房屋的层高不应超过3.6m3.6m。三、房屋高宽比的限制三、房屋高宽比的限制 抗震规范对多层砌体房屋不要求作整体弯曲的承载力验算。为了使抗震规范对多层砌体房屋不要求作整体弯曲的承载力验算。为了使多层砌体房屋有足够的稳定性和整体抗弯能力，房屋的高宽比应满足下多层砌体房屋有足够的稳定性和整体抗弯能力，房屋的高宽比应满足下表：表：房屋高宽比：房屋总高度与总宽度的最大比值。房屋高宽比：房屋总高度与总宽度的最大比值。烈度烈度6 789最大高宽比最大高宽比2.52.52.01.5房屋高宽比的限值表房屋高宽比的限值表四、四、抗震横墙间距的限制抗震横墙间距的限制 横向地震作用主要由横墙承受。横墙间距较大时，楼盖横向地震作用主要由横墙承受。横墙间距较大时，楼盖水平刚度变小，不能将横向水平地震作用有效传递到横墙，水平刚度变小，不能将横向水平地震作用有效传递到横墙，致使纵墙发生较大出平面弯曲变形，造成纵墙倒塌。致使纵墙发生较大出平面弯曲变形，造成纵墙倒塌。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屋抗震横墙最大间距(m)(m)五、五、房屋局部尺寸的限制房屋局部尺寸的限制 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)六、结构体系要合理六、结构体系要合理1 1、应优先采用横墙承重或纵横墙共、应优先采用横墙承重或纵横墙共 同承重的结构体系；同承重的结构体系；2 2、纵横墙的布置宜对称，沿水平面内宜对齐，沿竖向应上下连、纵横墙的布置宜对称，沿水平面内宜对齐，沿竖向应上下连 续；同一轴线上的窗间墙宜均匀；续；同一轴线上的窗间墙宜均匀；4 4、楼梯间的位置、楼梯间的位置不宜设在房屋的尽端和转角处。不宜设在房屋的尽端和转角处。5 5、烟道、风道、垃圾道等不应削弱墙体，当墙体被削、烟道、风道、垃圾道等不应削弱墙体，当墙体被削 弱时，应对墙体采取加强措施，不宜采用无竖向配弱时，应对墙体采取加强措施，不宜采用无竖向配 筋的附墙烟囱及出墙面的烟囱。筋的附墙烟囱及出墙面的烟囱。6 6、不宜采用无锚固的钢筋混凝土预制挑檐。、不宜采用无锚固的钢筋混凝土预制挑檐。3 3、防震缝、防震缝有下列