《砌体结构》课件.ppt

第 6 章砌体结构和底部框架、内框架房屋的抗震设计,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 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建筑形式。在民用建筑中约占90%以上，在整个建筑业中约占80%。,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。,大量震害表明传统的砌体结构抗震性能较差：,1923年日本关东大地震，东京约有砖石结构房屋7000栋，几乎全部遭到不同程度的破坏。1948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%。1976年唐山地震，对烈度为10度、11度区的123栋2-8层砖混结构房屋调查，倒塌率为63.2%，严重破坏为23.6%，尚能修复使用的4.2%，实际破坏率达95.8%。,抗震性能差的原因：,1、刚度大、自重大，地震作用也大；,2、砌体材料质脆,抗剪、抗拉、抗弯强度低,地震作用下极易出现裂缝;,3、受施工质量的影响较大;如砂浆不饱满,易出现裂缝,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。,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。,6.1 砌体结构和底部框架、内框架房屋的震害特点,1 宏观震害调查,砌体结构是使用最广泛的一种建筑形式，砌体结构多采用粘土实心砖和混合砂浆砌筑，通过砖块的咬砌达到具有一定整体连接的目的；楼板、梁和其他构件采用预制钢筋混凝土。,因此，整个结构由于组成和连接的原因具有脆性性质(强度低)。抗震设计欠合理的砌体房屋，抗震性能较差，破坏率都比较高。多数砖房的抗破坏能力很低，但具有较高的抗倒塌能力，因此，砌体结构房屋只要进行合理设计和采取必要的抗震措施，精心施工，仍可在地震区采用。,因结构上的地震作用有很大的不确定性，准确计算结构的地震反应还有困难；另一方面，在试验室内难以真实模拟地震作用。因此必须重视震害的实地考察，找出结构的抗震薄弱环节，总结出有益的抗震措施。,2 震害现象,a墙体,横墙(包括山墙)、纵墙上出现斜向、交叉、水平裂缝，严重时出现倾斜、错动和倒塌现象。当地震作用在墙体内产生的主拉应变超过相应极限拉应变时则产生斜裂缝；在地震的反复作用下，形成了交叉裂缝。高宽比较小的横墙，中部出现水平剪切裂缝。,交叉裂缝易出现在纵墙的窗间墙或窗肚墙(即窗洞上下间墙)中，原因是墙上压力较小，而墙体抗拉强度较低。在高烈度地震区，承重横墙开裂后，当水平地震力继续作用，由交叉裂缝所分割出的三角形墙体可能被挤出，造成房屋的原地塌落。,水平裂缝多出现在纵墙窗口上下截面处(房屋中段较重，两端较轻)；顶层大空间的外纵墙在7度时也可出现水平裂缝。产生的原因是：横墙间距过大或楼板水平刚度不足，纵墙产生了过大的平面外变形，导致墙体的抗弯强度不足而出现水平裂缝。,当采用木屋架时，因屋面构件与山墙之间缺乏可靠锚固，山墙顶部出现水平裂缝、倒八字裂缝，严重者则墙顶部局部倒塌。,房屋四角以及凸出部分阳角的墙面上，出现纵横两个方向的 形斜裂缝，严重时则发生墙体局部倒塌。由于扭转影响及墙角部位具有较大的刚度，分配到房屋角部的地震作用效应明显加大，且此处易产生应力集中，加之其水平约束作用均较弱，因此抗震能力有所降低，容易产生上述裂缝和墙角局部塌落。,b墙角的破坏,施工时纵横墙往往不能同时咬搓砌筑，墙体间缺乏拉结，或虽同时砌筑，但砌筑质量不好，导致墙体间拉结强度低。在垂直于纵墙的地震力的作用下，纵横墙连接处产生破坏，出现竖向裂缝或纵墙整片倒塌。地基条件不好时，地震时的不均匀沉降也可产生竖向裂缝。,c纵横墙连接处的破坏,楼梯间墙体的震害一般比较重，支承楼梯的横墙破坏更为普遍。因其横墙间距较小，其水平抗剪刚度较大，因而承担较大的水平地震剪力；而其空间刚度相对较小，特别是顶层休息平台以上的外纵墙常为一层半高，且竖向压力较小；楼梯踏步板又削弱了墙体的截面。因此楼梯间的墙体容易产生斜裂缝或交叉裂缝。当楼梯间布置在房屋端部或转角处，因受扭转附加剪力的影响，其震害更为严重，常引起墙体破坏或倒塌。楼梯本身的震害较轻，预制楼梯在接头处裂开；现浇楼梯与平台梁相接处被拉断。,d楼梯间的破坏,楼板和屋盖是传递水平地震作用的主要构件，其刚度对房屋抗震性能影响很大。现浇楼盖、屋盖整体性好、水平刚度大，是较理想的抗震构件。预制楼盖、屋盖整体性较差，地震时楼板连接处容易拉裂。墙体开裂、错位乃至倒塌常导致预制楼、屋盖的掉落。另外，预制板端部之间及预制板与墙之间的拉结不好也可造成楼、屋盖的掉落。,e楼板与屋盖的震害,地震时由于受到“鞭端效应”的影响，高出屋面的烟囱、塔楼、楼梯间、水箱问的墙面上出现交叉裂缝、水平裂缝、错动、甚至倒塌。,f房屋阻属物的破坏,房屋砖墙的特定部位设置了不同截面的钢筋混凝土柱，地震时，由于混凝土柱约束着破碎的墙体没有一塌到底，因此上层楼屋盖没有塌落，形成了裂而未倒的情况，与未设构造柱的同类房屋对比震害显著减轻。,g带钢筋混凝土构造柱砖房的震害,4.2 多层砌体选型与布置,1多层砌体房屋的结构体系,多层砌体房屋在强烈地震袭击下极易倒塌，因此，防倒塌是多层砖房抗震设计的重要问题。但是，多层砖房的抗倒塌主要是从总体布置和细部构造措施等抗震概念设计方面来解决。,体型较复杂和抗侧移构件布置不均匀的多层砌体房屋，其应力集中程度、扭转影响及抗震薄弱部位都不好估计，细部构造也较难处理。因此，多层砌体结构体系应符合下列要求：,1多层砌体房屋的结构体系 多层砌体房屋的结构体系，应符合下列要求：（1）应优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系；（2）纵横墙的布置宜均匀对称，沿平面内宜对齐，沿竖向应上下连续；同一轴线上的窗间墙宽度宜均匀；,（3）房屋有下列情况之一时宜设置防震缝，缝两侧均应设置墙体，缝宽应根据烈度和房屋高度确定，可采用50100；1）房屋立面高差在6以上；2）房屋有错层，且楼板高度较大；3）各部分结构刚度、质量截然不同。,（4）楼梯间不宜设置在房屋的尽端和转角处；（5）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；不宜采用无竖向配筋的附墙烟囱及出屋面的烟囱。（6）不应采用无锚固的钢筋混凝土预制挑檐。,2房屋的层数和高度的限制 多层砌体房屋的抗震能力，除取决于横墙间距、砖和砂浆强度等级、结构的整体性和施工质量等因素外，还与房屋的总高度有直接的联系。国内外历次地震表明，在一般场地下，砌体房屋的层数越多、高度越高，它的震害程度和破坏率越大。,抗震规范规定，多层砌体房屋的层数和总高度应符合下列要求：（1）一般情况下，房屋的层数和总高度不超过表6-1的规定。（2）对医院、教学楼等横墙较少（指同一楼层内开间大于4.20的房间占该层总面积的40以上）的多层砌体房屋，总高度应比表6-1的规定降低了3，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。,（3）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，其高度应允许仍按表6-1的规定采用。,表6-1砌体房屋的层数和总高度限值,注：1）房屋的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0.6时，房屋总高度应允许比表中数据适当增加，但不应多于1；3）本表小砌块砌体房屋不包括配筋混凝土小型空心砌块砌体房屋。抗震规范还规定，普通砖、多孔砖和小砌块砌体房屋的层高，不应超过3.6,3多层砌体房屋的最大高宽比 为了防止多层砌体房屋的整体弯曲破坏，抗震规范未规定对这类房屋进行整体弯曲验算，而只提出了表6-2所示的房屋最大高宽比的规定来加以限制。表6-2 多层砌体房屋的房屋最大高宽比,注：1）单面走廊房屋的总宽度不包括走廊宽度；2）建筑平面接近正方形时，其高宽比宜适当减小。,4抗震横墙的最大间距 多层砌体房屋的横向水平地震作用主要由横墙承担。对于横墙，除了要求满足抗震承载力外，还要使横墙间距能够保证楼盖对传递水平地震作用所需的刚度要求。抗震规范规定，砌体房屋的横墙间距不应超过表6-3的要求。表6-3 砌体房屋抗震横墙的最大间距,注：1）多层砌体房屋的顶层，最大横墙间距应允许适当放宽；2）表中木楼、屋盖的规定，不适用于小砌块砌体房屋。,5房屋局部尺寸的限制 墙体是多层砌体房屋最基本的承重构件和抗侧力构件，地震时房屋倒塌往往是从墙体破坏开始的。应保证房屋的各道墙体能同时发挥它们的最大抗剪承载力，并避免由于薄弱部位抗震承载力不足发生破坏，导致逐个破坏，进而造成整栋房屋的破坏，甚至倒塌。表6-4系根据震害宏观调查而提出的房屋局部尺寸限制。如果采用增设构造柱等措施，则局部尺寸可适当放宽。,表6-4房屋局部尺寸限值,6.3 多层砌体房屋的杭震验算,计算简图,多层砌体房屋，一般验算房屋在横、纵向水平地震力作用下，横、纵墙在其自身平面内的抗剪承载力。进行多层房屋抗震承载力验算时，可选择承载范围较大或竖向应力较小的不利墙段进行抗剪承载力验算。,计算多层砌体房屋地震作用时，应以防震缝所划分的结构单元作为计算单元，各楼层的集中质点设在楼、屋盖处。各楼层质点重力荷载应包括：楼、屋盖上的重力荷载代表值，墙体上、下层各半的重力荷载。右图所示为多层砌体房屋的计算简图。,计算简图中底部固定端的取法：当基础埋置较浅时取为基础顶面；当基础埋置较深时，取在室外地坪下0.5 处；当其下有整体刚度很大的全地下室时，则取在地下室顶板处；当地下室整体刚度较小或为半地下室时，则取在地下室室内地坪处。,1、水平地震作用和层间剪力的计算,多层砌体房屋中纵、横向承重墙体的数量多，房屋的抗侧移刚度大，所以其基本周期较短（纵、横向均一样）0.25。所以确定水平地震作用时采用，水平地震作用产生的底部剪力的标准值 为,(61),作用于第 层质点处的水平地震作用标准值 为,(62),(63),作用于第 层的地震剪力 为,由于突出屋顶的楼梯间、水箱间等小屋及女儿墙、烟囱等附属建筑的地震反应强烈，故验算上述部位构件的抗震承载力时，其水平地震作用效应应取式(62)计算值的3倍，但计算房屋下层层间地震剪力时则不考虑地震作用增大部分的影响。,带突出屋顶小屋的多层砖房，突出屋顶小屋的层间地震剪力 为,(64),（65）,（66）,2楼层水平地震剪力在各抗侧力墙体间的分配,由于多层砌体房屋墙体平面内的抗侧力等效刚度很大，而平面外的刚度很小，所以一个方向的楼层水平地震剪力主要由平行于地震作用方向的墙体来承担，而与地震作用相垂直的墙体，其承担的水平地震剪力很小。因此，横向楼层地震剪力全部由各横向墙体来承担，而纵向楼层地震剪力由各纵向墙体来承担。（1）横向楼层地震剪力的分配 横向楼层地震剪力在横向各抗侧力墙体之间的分配，不仅取决于每片墙体的层间抗侧力等效刚度，而且取决于楼盖的整体刚度。,(1)刚性楼盖 刚性楼盖是指现浇楼盖或装配整体式楼盖。在地震力作用下，楼盖在其水平面内产生的变形很小，可视为绝对刚性的水平连续梁。若楼层的刚度、质量中心重合，则楼盖仅发生整体平移运动，各横墙将产生相等的层间位移，故抗侧力横墙可视为梁的弹性支座。,(1)横向楼层地震剪力的分配,已知第 层各横向墙体的总抗侧移等效刚度，在第 层间地震剪力 作用下的层间位移u及第 层第 片横墙所分配的水平地震剪力 为：,(6-7),式中、第 层第、片墙体的抗侧移等效刚度；房屋第 层的横向水平地震剪力。,(6-8),柔性楼盖是木结构楼盖等(水平刚度很小)，在横向水平地震作用，各片横墙产生的位移，主要取决于它承受的楼盖重力荷载代表值所引起的地震力。整个楼盖可视为分段简支于横墙上的多跨简支梁，各片横墙可独立变形。这样，第 层 片横墙所承担的地震剪力 可按该墙从属面积上重力荷载代表值的比例进行分配，即：,(2)柔性楼盖,一 第 层 片横墙从属面积上重力荷载代表值 一 第 层总重力荷载代表值。,(416),(3)中等刚度楼盖,装配式楼盖属于中等刚度楼盖，在地震力作用下，横墙间楼盖产生一定的相对变形，造成各片横墙的位移不相等(不同于柔性楼盖)。各片横墙所承担的地震剪力除与横墙抗侧移等效刚度有关，而且与楼盖的相对变形有关。中等刚度楼盖结构中第 层 片横墙所承担的地震剪力 可取上述两种楼盖计算结果的平均值。,（6-11）,由于房屋的宽度小而长度大，无论何种类型楼盖，其纵向水平刚度都很大，可视为刚性楼盖。此时各片纵墙所承担的地震剪力均为：,(6-8),(2)纵向楼层地震剪力的分配,（3）计入扭转时墙体分配地震剪力的修正,为考虑水平地震作用扭转影响，对于规则不进行扭转耦联计算，抗震规范规定，横向第1，n片横墙与纵向外墙应分别乘以1.15与1.05的增大系数。,(4)多洞口墙体中各墙段间地震剪力的分配,当横、纵向 片墙体有规则多洞口时，由于洞口上、下墙带为水平实心墙带，在水平地震力作用下，各洞间墙段的侧移应相等。因此，任意洞间墙段所承担的地震剪力 与其抗侧移等效刚度成正比，即，其中 按r墙段高宽比 确定。,各墙段分配的地震剪力值，与各墙段的等效侧向刚度成正比。第m片第r片墙段所分配的地震剪力（图6-5）为：,（6-12）,当横、纵向 片墙体开有不规则洞口时，洞口上墙带一般处于同一水平线，而下边则不同。可以先将作用于 片墙体的地震剪力按单元墙片的抗侧移等效刚度进行分配，求得作用于单元墙片上的地震剪力；再将作用于单元墙片的地震剪力按洞间墙段的抗侧移等效刚度进行分配，求得作用于洞口间墙段的地震剪力。,如各层楼盖在振动中仅发生平移，可将墙体视为下端固定、上端嵌固的构件，其侧移变形一般为层间弯曲变形与剪切变形之和。(a)实心墙体、墙段 墙体在单位水平力作用下的总变形为,(6-13),(5)墙体层间等效侧移刚度,式中 墙体高度，取层高；门、窗间墙段取门、窗 洞口净高；、一 墙体、墙段的水平截面积及截面惯性矩；、墙体、墙段的宽度、厚度；剪应变不均匀系数，对矩形截面取 l.2、一 砖砌体的弹性模量、剪切模量，取=0.4,(6-14),不同高宽比的墙段，剪切变形 和弯曲变形 的大小及比例是不同的。1时，占总变形的10以下；4时，在总变形中占的比例很小；当1 4时，和 均较大。,高宽比()1时，只考虑剪切变形的影响:,(6-15),(2)1高宽比()4时，同时考虑弯曲和剪切变 形的影响:,(6-16),为此，抗震规范规定：,(3)高宽比()4时，可不考虑其刚度，取,(b)开有规则洞口的多洞口墙体 确定一片有门窗洞口墙体的层间抗侧移等效刚度K 时，应考虑门、窗间墙变形及洞口上、下的水平墙带变形。即：,(6-17),洞口上、下的水平实心墙带，高宽比 l，其侧移变形 为：,窗间墙带的侧移变形：各窗间墙带的侧移变形应相等(变形协调)，因此各窗间墙带上的水平力与其抗侧移刚度 成正比。,式中 S 窗间墙段的总数 窗间墙各墙段的抗侧移刚度,多洞口墙体的层间抗侧移等效刚度按下式计算,(6-20),对于开有不规则洞口的墙体，按照其洞口排列次序将其划分成若干个开有规则洞口的单元墙片，各墙片抗侧移等效刚度分别为、，每个单元墙片刚度的确定方法与规则多洞口墙相同。洞口上的实心墙带的侧移变形为（）；每个单元墙片的侧移变形为(各单元墙片侧移变形相等).,因此，开有不规则洞口的多洞口墙体的层间抗侧移等效刚度为,(6-21),式中,(6-22a),(6-22b),(6-22c),3）小开口墙体 墙体的开洞率指洞口面积与墙体毛面积之比，当开洞率不大于 0.3，且窗洞高度不小于层高的 50 时，按小开口墙体对待。对于小开口墙体，抗震规范 规定按毛墙面计算其层间等效刚度，即按无洞墙体公式计算，但应根据开洞率乘以表 6-5的洞口影响系数。,左右分段时，总刚度为各段刚度之和,上下分段时，总柔度为各段柔度之和。,K=K1+K2+K3,K1,K2,K3,1,3,2,=1+2+3,刚度柔度互为倒数,K=1/,2楼层地震剪力的分配,墙体平面内的抗侧移等效刚度很大，而平面外的刚度很小，某方向的楼层水平地震剪力主要由平行于地震作用方向的墙体来承担。即：横、纵向楼层地震剪力分别全部由横、纵向墙体来承担。楼层地震剪力在各抗侧力墙体间的分配，不仅取决于每片墙体的层间抗侧移刚度，而且取决于楼盖的整体水平刚度。楼盖的水平刚度取决于楼盖的结构类型和其宽长比。,无筋砌体抗震强度一直沿用主拉应力强度验算公式；砌块砌体可采用剪切摩擦强度理论作为强度验算的依据。两者均为半理论半经验的公式。,3墙体截面的抗震承载力验算,从计算结果与试验结果对比看，在砂浆强度等级高于、且竖向重力荷载的正压应力与砌体抗剪强度设计值之比符合 时，两者计算结果相近；在 较低且 相对较大时(砌块砌体)，两者的结果差异较大。,(1)无筋砖砌体沿阶梯形截面破坏的抗震抗剪强度 按主拉应力强度理论确定无筋砖砌体的抗震抗剪强度，墙体在剪应力(水平地震作用)和正压应力(竖向重力荷载)共同作用下，其阶梯形截面上的主拉应力应不大于砖砌体的主拉应力强度。砖砌体弯曲时的主拉应力强度等于沿阶梯形截面的抗剪强度。因此墙体地震作用下抗剪强度的条件为,其中 是正压应力对抗剪强度的影响系数。,根据试验结果，可将其改为。砌体沿阶梯形截面破坏的抗震抗剪强度设计值 按下式确定,(419),式中 非抗震设计的砌体抗剪强度设计值；砌体强度的正应力影响系数，其中1.2为剪应力分布不均匀系数，具 体见表6-6。,砌体强度的正应力影响系数 表 6-6,无筋砌块砌体沿阶梯形截面破坏的抗震抗剪强度 无筋砌块砌体沿阶梯形截面破坏的抗震抗剪强度设计值 仍用式(6-23)确定。而正应力影响系数 按剪摩强度公式（抗震抗剪强度设计值 与 成比例）确定，按下列公式计算：,混凝土小砌块,混凝土中砌块,(2)砌体截面抗震承载力的验算粘土砖、粉煤灰砌块和混凝土中小砌块墙体的抗震承载力按下式验算(6-26),式中 墙体地震剪力设计值，对于第 层 片墙 体，；墙体横截面积；一 承载力抗震调整系数，两端有构造柱、芯柱 的承重墙，=0.9；其他承重墙，=1.0；自承重墙，=0.75。,当承重墙体两端（包括门洞两侧）均设置构造柱时，即抗震墙每端均有构造柱约束时，才有=0.9。抗震墙体未在两端设有构造注(墙仅一侧设置构造柱不能对墙体发挥有效的约束作用)时，取=1.0。,(3)配筋砌体截面抗震承载力验算,(a)横向配筋砖墙截面抗震承载力的验算 在砌体的水平灰缝中设置横向配筋是提高抗剪强度，增强变形能力的有效措施之一。受荷初期时钢筋的应力很小，而墙体开裂之后，钢筋的应力才明显增长；墙体破坏时，钢筋的平均应力小于其屈服强度。配置钢筋的墙体，配筋率为0.030.167时，极限承载能力较无筋墙体可提高525；,墙体的两端设构造柱时，因钢筋锚固于柱中，其效应发挥得更为充分，比无构造柱的墙体(配同样钢筋)还提高13左右。另外，配筋砌体上的裂缝分布均匀，变形能力大为增加，其极限变形为无筋墙体的23倍。由于水平配筋和墙体两端构造柱的共同作用，配筋墙体具有极好的抗倒塌能力。配筋砖砌体的截面抗震承载能力验算公式为：,(6-28),式中 钢筋抗拉强度设计值 层间竖向截面中钢筋总截面面积 钢筋参入工作系数，见表48,值得注意的是，配筋量过多，并不能充分发挥其作用；而配筋量过少，则对提高抗剪强度和改善砌体延性起不到作用。合适的配筋率为0.070.17。横向水平钢筋应伸入两端构造柱中，以增强锚固。,(4)芯柱配筋混凝土小砌块墙体的截面抗震承载力的验算 芯柱配筋混凝土小砌块墙体的截面抗震承载力是由无筋混凝土小砌块砌体的抗剪强度与芯柱钢筋混凝土的抗剪强度组成的，即(6-29),式中 芯柱混凝土轴心抗拉强度设计值 芯柱截面总面积 芯柱钢筋截面总面积 芯柱影响系数,6.4 砌体结构的抗震构造措施,（一）结构的连接,1 墙体间的拉结 7度时层高超过3.6 或长度大于7.2 的房间，8、9度地区的外墙转角及内外墙交接处未设构造柱时，应沿墙高隔500 配置2 6拉结钢筋，每边伸入墙内不小于1。,后砌的非承重砌体沿墙高隔500 配置2 6钢筋与承重墙或柱拉结，每边伸入墙内不小于500；8、9度时长度大于5.1 的后砌非承重砌体隔墙的墙顶应与楼板或梁拉结。,2 楼板搁置长度 现浇楼、屋面板伸进纵、横墙内的长度不宜小于120；装配式楼、屋面板，当圈梁未设在板的同一标高时，板端伸进外墙的长度不应小于120，伸进内墙的长度不宜小于100，且不应小于80 在梁上不应小于80。,3 楼板与圈梁、墙体的拉结 当板的跨度大于4.8 并与外墙平行时，靠外墙的预制板侧边应与墙或圈梁拉结。端部大房间的楼盖，8度时的屋盖和9度时的楼、屋盖以及圈梁设在板底的情况，预制板应相互拉结，并与梁、墙或圈梁拉结。,4 屋架(梁)与墙柱的锚拉 楼、屋盖的钢筋混凝土梁或屋架，应与墙、柱(包括构造柱)或圈梁可靠连接，梁与砖柱的连接不应削弱柱截面，各层独立砖柱顶应在两个方向均有可靠拉结。坡屋盖的屋架应与顶层圈梁可靠连结，檩条或屋面板应与墙、屋架可靠连接。出入口处的檐口瓦应与屋面构件锚固；8、9度时，顶层内纵墙顶宜增砌支撑端山墙的踏步式墙垛，以防止端山墙外闪。,1带构造柱墙片的试验研究与构造柱的作用 图示带构造柱和圈梁墙片在水平力 往复作用下的墙片裂缝发展过程，试验表明，在水平力作用下，墙体中部首先出现裂缝，继而发展为两条对角交叉主裂缝及附近的一些次裂缝。在墙体开裂后柱上承受的剪应力迅速增大；构造柱约束因裂缝形成的三角形块体不发生向外的错位(在反复荷载作用下)，并使未开裂部分能继续发挥抗剪作用。在接近和到达极限承载能力时，主裂缝延伸贯通柱的上下两端，但柱端处并未出现塑性铰，仍是处于以剪切变形为主的复杂应力状态。构造柱和砖墙始终是整体工作的，直至砖墙严重破坏。当墙体破碎后，构造柱与圈梁一起发挥着防止砌体侧向挤出塌落的作用，此时构造柱进入受弯状态。,(二)设置钢筋混凝土构造柱和芯柱,因此砌体在达到极限荷载后，由于砌体的摩擦和构造柱的抗侧能力，还能保持一定的承载能力。实测的滞回曲线及骨架曲线表明，砖墙增设构造柱后，对墙体抗剪承载力提高幅度较小(1030)，但构造柱能对墙体起较好地约束作用，使之有较高的变形能力，能有效地抗倒塌。,2构造柱和芯柱的设置要求(1)构造柱的设置要求构造柱的设置大体分为四个档次：.四角处及大洞口两侧设置，.隔轴线交外纵墙设置；.全轴线交外纵墙设置；.全横墙交纵墙设置。,(2)芯柱的设置要求 为了增加混凝土中、小型砌块房屋的整体性和延性，提高其抗倒塌能力，可结合空心砌块的特点，在规定部位将砌块竖孔浇筑成钢筋混凝土芯柱。混凝土小砌块房屋，按下表设置钢筋混凝土芯柱；对横墙较少的房屋，应按房屋增加一层，再查表设置芯柱。,3构造柱和芯柱的构造要求(1)构造柱的构造要求 最小截面尺寸采用240180，纵向钢筋采用4 12，箍筋采用 6250，且在柱上、下端宜适当加密；7度时超过六层，8度时超过五层和9度时，纵向钢筋宜采用4 14，箍筋采用 6200；房屋四角的构造柱可适当加大截面及配筋(双向荷载及扭转影响)。,施工时应先砌砖墙后浇柱。柱与墙连接处宜砌成马牙搓，沿构造柱的高度每隔500 应设2 6的拉结钢筋，拉结钢筋伸入墙内的长度不宜小于l。圈梁对构造柱提供中间支点，减小其计算高度；因此对隔层设置圈梁的房屋应增设配筋砖带，以利约束构造柱。构造柱可不单独设基础，但应伸入室外地面下500 的墙体内，或锚入浅于500 的基础圈梁内。,(2)芯柱的构造要求 小砌块房屋的芯柱截面不应小于130130；混凝土强度等级：小砌块采用C15，中砌块采用C20。芯柱竖向插筋应贯通墙身与每层圈梁连接。插筋的数量：小砌块不少于1 12；中砌块，60和70时不少于1 14或2 10，80时不应少于1 16或2 12。芯柱应伸入室外地面500 或插入浅于500 的基础梁内。粉煤灰中砌块房屋，应根据增加一层后的层数，按表44的要求设置钢筋混凝土构造柱，并应符合前述构造柱的构造要求，其最小截面可采用240240，并应设置拉结钢筋网片与墙体连接。6080时的粉煤灰中砌块房屋和80时的混凝土小砌块房屋，在表47所列的部位设置构造柱或芯柱时，并应设置拉结钢筋网片。,墙体与墙体及柱等连接处的拉结钢筋网片，每边伸入墙内不小于l，且应符合下列要求：1)混凝土小砌块房屋采用以点焊钢筋网片，沿墙高每隔600 mm设置；2)混凝土中砌块房屋可采用内钢筋网片，并隔皮设置；3)粉煤灰中砌块房屋可采用内钢筋网片，60和70时隔皮设 置，80时应每皮设置。,1圈梁的作用 设置圈梁是多层砌体房屋一种经济有效的抗震措施。从抗震观点分析，圈梁有以下几项作用：由于圈梁的约束作用，使楼盖与纵横墙构成整体的箱形结构，增强房屋的整体性；对装配式楼盖在水平面内进行约束，提高楼板的水平刚度，保证楼盖能传递层间地震剪力；与构造柱一起对墙体在竖向平面内进行约束，限制墙体斜裂缝的开展，保证墙体的整体性和变形能力，提高墙体的抗剪能力。减轻地基不均匀沉陷与地面裂缝对房屋的影响，特别是屋盖处和基础顶面处的圈梁，具有提高房屋的竖向刚度和抗御不均匀沉陷的能力。,(三)圈梁的合理布置,2圈梁的设置要求 对于装配式楼盖或木楼盖的多层砌体房屋，抗震规范规定，当为横墙承重方案时应按下表的要求，设置现浇钢筋混凝土圈梁。,纵墙承重的多层砖砌体房屋，每层均设置圈梁，且圈梁间距应适当加密；整体式、装配整体式楼、屋盖与墙体有可靠连接时可不另设圈梁，但楼板应与相应构造柱用钢筋可靠连接。砌块房屋的现浇圈梁应根据设防烈度提高一度后按砖房的圈梁设置要求来设置；但采用装配式钢筋混凝土楼盖时，每层均应设置圈梁。,3圈梁的构造要求 现浇圈梁的构造要求：圈梁应闭合，遇有洞口应上下搭接；圈梁宜与预制板设在同一标高处或紧靠板底；梁截面高度不小于120 时，配筋应符合表49的要求；为软弱地基时，当加强基础整体性而增设的基础圈梁截面高度不小于180，配筋不应少于4 12。,地震震害表明，楼梯间由于比较空旷而破坏严重，在9度及以上地区曾多处发生楼梯间的局部倒塌，当楼梯间设在房屋尽端处破坏尤为严重。为加强楼梯间的整体性，限制墙体裂缝的扩展，80、90时，楼梯间顶层的横墙和外墙沿墙高每隔500 设 通长钢筋；90时其他各层楼梯间在休息平台或楼层半高处设置60 厚的配筋砂浆带，砂浆强度等级不低于，钢筋不少于。内墙阳角，由于受到两个方向的地震作用而出现斜向裂缝，有时甚至塌角，80、90时，楼梯间及门厅内墙阳角处的大梁支承长度不应小于500，并应与圈梁连接。,(四)楼梯间,预制楼梯段常与平台板的梁拉脱开裂，悬挑楼梯踏步及竖肋插入墙体的楼梯踏步会破坏墙体整体性而加剧震害，故装配式楼梯段应与平台板的梁可靠连接，不应采用悬挑式踏步或将竖肋插入墙体的楼梯。突出屋顶的楼、电梯间，地震中受到较大的地震作用，应在构造措施上特别加强。因此，对于突出屋顶的楼、电梯间，应将构造柱伸到顶部，并与顶部圈梁连接，并在其内外墙交接处沿墙高每隔500 设 的拉结钢筋，且每边伸入墙内不应小于 1。,楼盖、屋盖构件具有足够的搭接长度和可靠的连接,1.现浇钢筋混凝土楼板或屋面板伸进纵、横墙内的长度，均不宜小于120mm。,2.装配式钢筋混凝土楼板或屋面板，当圈梁未设在板的同一标高时，板端伸进外墙的长度不应小于120mm，伸进内墙的长度不应小于100mm，在梁上不应小于80mm。,3.当板的跨度大于4m并与外墙平行时，靠外墙的预制板侧边与墙或圈梁拉接。,4.房屋端部大房间的楼盖，8度时房屋的屋盖和9度时房屋的楼盖、屋盖，圈梁设在板底时，钢筋混凝土预制板应相互拉结，并应与梁、墙或圈梁拉结。,5.楼、屋盖的钢筋混凝土梁或物价，应与墙、柱（包括构造柱）或圈梁可靠连接，梁与砖柱的连接不应削弱柱截面，各层独立砖柱顶部应在两个方向均有可靠连接。,6.坡屋顶房屋的屋架应与顶层圈梁可靠连接，檩条或屋面板应与墙及屋架可靠连接，房屋出入口的檐口瓦应与屋面构件锚固；8度和9度时，顶层内纵墙顶宜增砌支撑端山墙的踏步式墙垛。,7.门窗洞口不应采用无筋砖过梁，过梁支撑长度，68度时不应小于240mm；9度时不应小于360mm。,8.预制阳台应与圈梁和楼板的现浇板带可靠连接。,横墙较少砖房的有关规定与加强措施,横墙较少的多层普通粘土砖、多孔粘土砖房的总高度和层数接近或达到规定限制，应采取下列加强措施：,1.房屋的最大开间尺寸不宜大于6.6m。,2.同一个结构单元内横墙错位数量不宜超过横墙总数的1/3，且连续错位不宜多于两道；错位的墙体交接处均应增设构造柱，且楼、屋面板应采用现浇钢筋混凝土板。,3.横墙和内纵墙上洞口的宽度不宜大于1.5m；外纵墙上洞口的宽度不宜大于2.1m或开间尺寸的一半；内外墙上洞口位置不应影响外纵墙和横墙的整体连接。,4.所有纵横墙均应在楼、屋盖标高处设置加强的现浇钢筋混凝土圈梁，圈梁的截面高度不小于150mm，上下纵筋各不应少于，箍筋不小于，间距不大于300mm。,5.所有纵横墙交界处及横墙的中部，均应设置加强柱；该加强柱在横墙内的柱距不宜大于层高，在纵墙内的柱距不宜大于4.2m，最小截面尺寸不宜小于240mm240mm，配筋宜符合下表的要求。,位置,纵向钢筋,箍筋,100,6.同一结构单元的楼、屋面板应设在同一标高处。,7.房屋的底层和顶层，在窗台标高处宜设置沿纵横墙通长的水平现浇钢筋混凝土带，其截面高度不小于60mm，宽度不小于240mm，纵向钢筋不少于。,2.后砌的非承重砌体隔墙应沿墙高每隔500mm配置 拉结钢筋与承重墙或柱拉结，并每边深入墙内不宜小于500mm；8度和9度时长度大于5m的后砌非承重砌体隔墙的墙顶，尚应与楼板或梁拉结。,6.5 底层框架砌体结构抗震设计,（一）底层框架砌体结构的特点,因使用上需要大空间而在底层采用钢筋混凝土框架结构，其上部则采用纵横墙较多的砖墙承重结构，这就是底层框架多层砖房。底层框架多层砖房的震害特点是，震害多数发生在底层，表现为上层轻、底层重；底层墙的震害比柱重、柱的震害比梁重；施工质量好、地基土比较坚实的房屋的震害程度相对轻一些。,具体震害如下：8度及以下地区的底层部分，横墙出现斜裂缝或交叉裂缝；外纵墙出现水平裂缝(窗洞上下)，或出现交叉裂缝(窗间墙)，或两种裂缝均出现；外墙转角处出现交叉裂缝，严重者墙角局部倒塌；多数柱的顶端、底端产生水平裂缝或局部压碎崩落；少数梁在支座附近出现竖向裂缝；其上层部分，其震害表现与多层砖房相似，但破坏程度比房屋的底层轻得多。9度以上地区，多数情况是底层倒塌，上面结构原地塌落。底层框架砖房底层震害加重的原因是，上部纵横墙较密，抗侧移刚度大，且重量大。而底层承重结构为框架或内框架，抗侧移刚度比上部小得多。由于刚度沿竖向的急剧变化，在地震作用下常在底层出现变形集中的现象，上部各层的侧移相对较小。当房屋抗侧移构件的变形超过其极限容许变形时，就发生破坏。如果柱上下端箍筋间距没有加密，柱端的混凝土与纵向钢筋缺乏必要的约束，从而导致底层框架柱的破坏。,底层框架砌体结构抗震计算内容为：底层侧移刚度的控制、底层地震剪力在墙、柱中的分配、底层顶部地震倾覆力矩在框架中的分配等。1底层侧移刚度的控制,底层框架砖房的底层在地震时将产生变形集中，出现过大侧移而严重破坏或坍塌。全剪力墙结构的弹性变形曲线和弹塑性变形都是均匀变化的，无变形集中现象；而底层大空间剪力墙结构的弹性变形曲线表明底层变形大于其他各层，其弹塑性变形曲线更呈现出底层的变形集中问题。为此，应使底层侧移刚度与上面各层的侧移刚度尽量接近。所此，抗震规范规定，底层框架砖房的底层，纵横两方向应对称布置一定的抗震墙，抗震墙宜采用钢筋混凝土墙，60、70时可采用嵌砌于框架间的粘土砖或混凝土小砌块墙。,(二)底层框架砌体结构的抗震计算,抗震规范规定：房屋第二层与底层侧移刚度的比值 在70时不应大于2.5，80、90时不应大于2。第二层与底层侧移刚度的比值 为,(630),式中、底层、二层的侧移刚度；、底层框架内砖墙、二层抗侧 移砖墙体的侧移刚度；底层单榀框架的侧移刚度，等于柱侧移刚度总和；,而柱侧移刚度按下式计算,考虑框梁弯曲变形的框柱侧移刚度修正系数 从基础顶面算起的底层层高 一片钢筋混凝土抗震墙的侧移刚度,(631),式中 抗震墙截面，矩形截面取全部水平截面，工字形 截面取轴线间腹板水平截面积；抗震墙水平截面(包括边框柱)的惯性矩；混凝土的剪切模量，0.16时，则 0.43。,2底层地震剪力的分配(a)底层地震剪力 底层框架砖房取，按底部剪力法来计算、。地震时底层因刚度较小而发生塑性变形集中，因此计算底层地震剪力时应考虑上述不利影响。采取的措施为将按底部剪力法计算出的底层框架砖房的底层纵向和横向设计地震剪力乘以增大系数，即,式中：地震剪力增大系数，1.2 1.5,(633),(b)抗震墙间的地震剪力分配 抗震墙未开裂时，具有很大的初始弹性刚度，而框架侧移刚度小，而地震剪力按刚度分配，导致绝大部分的地震剪力分配给抗震墙。因此，底层框架砖房的底层纵、横向地震剪力 可全部由该方向的抗震墙承担，并按各抗震墙侧移刚度比例分配。第 片抗震墙所承担的地震剪力 为：,(634),(c)框架柱的地震剪力 当楼层变形角达到1/500时，框架仍处于弹性变形阶段以内，侧移刚度无明显降低；而抗震墙或嵌砌于框架间的砖抗震墙因出现裂缝，其侧移刚度下降到初始弹性刚度的30或20左右。此时由于各构件刚度变化，框架柱、钢筋混凝土抗震墙与砖抗震墙之间发生内力重分配。,因此，对于框架而言，这是检验框架抗震可靠性的关键阶段，应据此确定框架所承担的地震剪力。柱所承担的地震剪力 为(635),作用于整个房屋底层顶部的地震倾覆力矩 为,3地震倾覆力矩的分配,(636),由于地震倾覆力矩使楼层平面发生转动，所以地震倾覆力矩在抗震墙和框架柱之间的分配，应按照抗震墙和框架柱的整体弯曲刚度比例进行。一片抗震墙和一榀框架承担的倾覆力矩 和 为,(637),式中 一 榀框架在自身平面内的整体弯曲刚度;底层一片抗震墙的整体弯曲刚度，即抗震 墙顶产生单位转角()所需施加的 倾覆力矩;,式中、抗震墙的水平截面、基础底面积的惯性矩；地基抗弯刚度系数:地基处在非均匀压缩条件下，单 位面积的地基产生单位压缩变形所需的荷载；一般 可取=2.15,为地基抗压刚度系数：地基 处在均匀压缩条件下，使单位面积地基土产生单位 均匀压缩变形所需的荷载。,一榀框架自身平面内的整体弯曲刚度为：使框架顶部产生单位转角()所需施加的倾覆力矩。在确定框架顶部转角 时，应同时考虑在倾覆力矩 作用下，由于框架整体弯曲变形产生的转角 和因地基的变形使框架基础发生转动而产生的转角，即,(441),式中、柱的截面积、基础底面积。倾覆力矩 在框架柱中产生的附加轴力 按下式计算,(各柱截面积 相等),(638),(639),1总高度和层数的限制 抗震规范对设有钢筋混凝土构造柱的底层框架的总高度和层数提出比多层砌体房屋更严格的限制。这是因为底层框架砖房由底层框架或框架一抗震墙结构和上部砖砌体结构组成的，上下部结构的强度、竖向刚度分布、延性差别较大，地震作用下底层地震剪力大且易产生变形集中，导致其因抗侧移强度和延性不足而破坏，这种破坏的严重程度与房屋高度有明显的关系，所以应对房屋总高度加以限制。,6.7 底层框架砌体结构的抗震构造措施,2.抗震横墙间距的限制 当抗震横墙间距过大时房屋楼盖中部将出现较大的水平变位，框架柱或外墙壁柱分担的地震剪力增大而抗震横墙分担的地震剪力减小，与两类构件的抗震能力不匹配，对结构抗震是不利的。房屋楼盖中部的水平变位还与楼盖的水平刚度有关。现浇楼盖水平刚度大于装配式楼盖，在楼盖平面水平变位的限制一样时，现浇楼盖的抗震横墙间距大一些。,3.底层框架砖房抗震墙的抗震等级 底层框架砖房的钢筋混凝土结构部分，其抗震等级按钢筋混凝土框架结构采用。底层设置钢筋混凝土抗震墙时，其抗震等级按三级采用。钢筋混凝土梁、柱、节点按抗震构件设计。60、70地区底层框架砖房可采用粘土砖砌筑的抗震墙。抗震墙应先砌墙后