建筑结构抗震设计6课件.ppt
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1、.多层砌体结构房屋的抗震设计, 本章要点 掌握:多层砌体结构房屋的地震作用的计算;圈梁的作用及布置要求;构造柱的作用及布置要求; 理解:砌体结构抗震验算的原则;楼层地震剪力 在墙体中的分配;墙体抗震承载力验算; 砌体结构的抗震构造措施。 了解:多层砌体结构房屋的主要结构体系及震 害;多层砌体结构房屋在结构布置方面 的基本要求。,1,.多层砌体结构房屋的抗震设计 本章要点1,.概述,砌体结构:由黏土砖、混凝土砌块等砌成的结构。多层砌体结构房屋包括砌体承重的多层房屋,底层或底部两层框架抗震墙和多层的多排柱内框架砌体房屋。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
2、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%。,2,.概述砌体结构:由黏土砖、混凝土砌块等砌成的结构。2,.概述,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
3、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。,3,.概述抗震性能差的原因:0.00.09.819.570,.概述,.震害及其分析()倒塌整体倒塌: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;局部倒塌:房屋局部或上层墙体抗震强度不足时;个别部位构件间连接强度不足时。,外纵墙全部脱开横墙而坍塌是较常见的震害。,4,.概述.震害及其分析 外纵墙全部脱开横墙而坍塌,.概述,()裂缝抗剪承载力不足,产生裂缝,主要有交叉、斜向、水平和竖向类型。斜裂缝墙体在竖向压力和反复水平剪力作用产生的裂缝。常
4、出现斜裂缝的位置:与主震方向平行的墙体;在横向,房屋两端的山墙;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。, 水平裂缝,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,纵墙出平面受弯产生水平裂缝。,5,.概述()裂缝若主震方向与横纵墙成某一角度时,常,.概述, 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。,6,.概述 竖向裂缝6,.概述,7,.概述7,.概述,()其它破坏楼梯间破坏:主要是墙体破坏,而楼梯本身很少破坏。原因是:楼梯在水平方向刚度大;墙体空间刚度差,且高厚比较大,稳定性差。房屋附属物破坏:突出屋面的小
5、烟囱、女儿墙、门脸或附墙烟囱的倒塌,隔墙等非结构构件、室内外装饰等开裂、倒塌。主要是由于这些构件与建筑物本身连接较差等原因。楼板和屋盖破坏:原因:由于楼板支承长度不足,引起局部倒塌;下部的支承墙体破坏倒塌,引起楼、屋盖倒塌。,8,.概述()其它破坏8,.结构方案与结构布置,.建筑平面及结构布置()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;,9,.结构方案与结构布置.建筑平面及结构布置9,.结构方案与结构布置,(3)防震缝体形不对称的结构较体形均匀对称的结构破坏更严重一些。加防震缝可以将体形复杂的结构划成
6、体形对称均匀的结构。有下列情况之一时宜设置防震缝:房屋立面高差在6m以上;房屋有错层,且楼板高差较大;各部分结构刚度、质量截然不同。(4)楼梯间的位置不宜设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墙面的烟囱。(6)不宜采用无锚固的钢筋混凝土预制挑檐。,10,.结构方案与结构布置(3)防震缝10,.结构方案与结构布置,.多层房屋的总高度和层数限值(1)一般情况下,层数和总高度不应超过下表,(2)对医院、教学楼等及横墙较少的多层砌体房屋,总高度应比前表的规定降低3m,层数相应减少一层;各层横墙很少的多层砌
7、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。,(4)砖和砌快承重房屋的层高不应超过3.6m。,11,.结构方案与结构布置.多层房屋的总高度和层数限值-,.结构方案与结构布置,.房屋高宽比的限制房屋高宽比的限值表注:单面走廊房屋的总宽度不包括走廊宽度;建筑平面接近正方形,其高宽比宜适当减小.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。,12,.结构方案与结构布置.房屋
8、高宽比的限制烈度6,.结构方案与结构布置,.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,这些薄弱部位一般是,窗间墙、尽端墙段、突出屋顶的女儿墙等。注:局部尺寸不足时应采取局部加强措施弥补;出入口处的女儿墙应有锚固;多层多排柱内框架房屋的纵向窗间墙宽度不应小于1.5m。,13,.结构方案与结构布置.房屋局部尺寸的限制1.51.2,.多层砌体房屋抗震计算,对多层砌体房屋抗震计算,一般只需验算房屋在横向和纵向水平地震力作用下,横墙和纵墙在其自身平面内的剪切强度。 抗震规范规定,进行多层砌体房屋抗震强度验算时,可只选择从属面积较大或竖向应力较小的墙段进行截面抗震承载力验算。6.3.1
9、计算简图在确定多层砌体结构房屋的计算简图时,主要有以下考虑:( 1)将水平地震作用在建筑物两个主轴方向分别进行抗震验算;()地震作用下结构的变形为剪切型。()房屋各层楼盖水平刚度无限大,仅做平移运动,因此各抗侧力构件在同一楼层标高处侧移相同 。在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,在计算单元中各楼层的集中质点设在楼、屋盖标高处。,14,.多层砌体房屋抗震计算对多层砌体房屋抗震计算,一般,.多层砌体房屋抗震计算,计算简图中结构底部固定端标高的取法:对于多层砌体结构房屋,当基础埋置较浅时,取为基础顶面;当基础埋置较深时,可取为室外地坪下0.5m处;当设有整体刚度很大
10、的全地下室时,则取为地下室顶板顶部;当地下室整体刚度较小或为半地下室时,则应取为地下室室内地坪处。,多层砌体房屋的计算简图 (a)多层砌体房屋; ( b )计算简图,15,.多层砌体房屋抗震计算计算简图中结构底部固定端标高的取,.多层砌体房屋抗震计算,6.3.2 地震作用采用底部剪力法:其中,作用在第 i 层的地震剪力 Vi,采用底部剪力法时,对于突出屋面的屋顶间、女儿墙、烟囱等小建筑的地震作用效应宜乘以增大系数 3 , 以考虑鞭梢效应。此增大部分的地震作用效应不往下层传递。,16,.多层砌体房屋抗震计算6.3.2 地震作用作用在第 i,.多层砌体房屋抗震计算,6.3.3 楼层地震剪力在墙体中
11、的分配楼层地震剪力 Vi ,在同一层各墙体间的分配主要取决于楼盖的水平刚度及各墙体的侧移刚度。.墙体侧移刚度(1)无洞墙体h/b1时,时,时,17,.多层砌体房屋抗震计算6.3.3 楼层地震剪力在墙体中,.多层砌体房屋抗震计算,()有洞墙体,规则洞口情况,对于水平实心墙带,对于窗间墙,时,时,18,.多层砌体房屋抗震计算()有洞墙体规则洞口情况对于水,.多层砌体房屋抗震计算,不规则洞口情况,19,.多层砌体房屋抗震计算不规则洞口情况19,.多层砌体房屋抗震计算,.楼层地震剪力i的分配原则抗震设计中,当抗震横墙间距不超过规定的限值时,则假定i由各层与i方向一致的抗震墙体共同承担,即横向地震作用全
12、部由横墙承担,而不考虑纵墙的作用。同样,纵向地震作用全部由纵墙承担,而不考虑横墙的作用。.横向楼层地震剪力i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,不仅取决与每片墙体的层间抗侧力等效刚度,而且取决于楼盖的整体水平刚度。楼盖的水平刚度,一般取决于楼盖的结构类型和楼盖的宽长比对于横向计算若近似认为楼盖的宽长比保持不变,则楼盖的水平刚度仅与楼盖的结构类型有关。()刚性楼盖房屋刚性楼盖房屋是指抗震横墙间距符合 规范 规定的现浇及装配整体式钢筋混凝土楼盖房屋。,20,.多层砌体房屋抗震计算.楼层地震剪力i的分配原则2,.多层砌体房屋抗震计算,各墙所承受的地震剪力按各墙的侧移刚度比例进行分配。
13、,对于刚性楼盖,当各抗震墙的高度、材料相同时,其楼层水平地震剪力可按各抗震墙的横截面面积比例进行分配。,21,.多层砌体房屋抗震计算各墙所承受的地震剪力按各墙的,.多层砌体房屋抗震计算,()柔性楼盖房屋柔性楼盖:以木结构等柔性材料为楼盖。,第m道横墙所分配的地震剪力,按第m道横墙从属面积上重力荷载代表值的比例分配。,22,.多层砌体房屋抗震计算()柔性楼盖房屋 第m道,.多层砌体房屋抗震计算,当楼层单位面积上的重力荷载代表值相等时,可进一步简化为按各墙片所承担的地震作用的面积比进行分配:,23,.多层砌体房屋抗震计算当楼层单位面积上的重力荷载代,.多层砌体房屋抗震计算,(3)中等刚度楼盖房屋中
14、等刚度楼盖:介于刚性楼盖和柔性楼盖之间的楼(屋)盖,如装配式钢筋混凝土楼盖。 它的各横墙所分配的地震剪力,按刚性楼盖和柔性楼盖结果的平均值确定。.纵向楼层地震剪力的分配对各种楼盖均按刚性楼盖考虑,即纵向地震剪力可按纵墙的刚度比例进行分配。.同一道墙上各墙段间地震剪力的分配在同一道墙上,门窗洞口之间墙段所承担的地震剪力可按墙段的侧移刚度进行分配。,24,.多层砌体房屋抗震计算(3)中等刚度楼盖房屋24,.多层砌体房屋抗震计算,洞高的取法为:窗间墙取窗洞高;门间墙取门洞高;门窗之间的墙取窗洞高;尽端墙取紧靠尽端的门洞或窗洞高。,25,.多层砌体房屋抗震计算洞高的取法为:第m道墙第r墙段所,.多层砌
15、体房屋抗震计算,6.3.4 墙体抗震承载力验算对于多层砌体房屋,可只选择承载面积较大或竖向应力较小的墙段进行截面抗震承载力验算。1. 各类砌体沿阶梯形截面破坏的抗震抗剪强度设计值,非抗震设计的砌体抗剪强度设计值,按砌体结构设计规范采用;,砌体强度正应力影响系数,按下表确定:,砌体强度的正应力影响系数,为对应与重力荷载代表值的砌体截面平均压应力。,26,.多层砌体房屋抗震计算6.3.4 墙体抗震承载力验算非,.多层砌体房屋抗震计算,2. 粘土砖、多孔砖墙体的截面抗震承载力验算验算公式:,当按上式验算不能满足时,除采用配筋砌体的提高承载力外,尚可采用在墙段中部增设构造柱的方法。,27,.多层砌体房
16、屋抗震计算2. 粘土砖、多孔砖墙体的截面抗,.多层砌体房屋抗震计算,计入设置与墙段中部、截面不小于240mm240mm且间距不大于4m的构造柱对承载力的提高作用,按下列简化方法验算:,28,.多层砌体房屋抗震计算计入设置与墙段中部、截面不小,.多层砌体房屋抗震计算,3. 水平配筋粘土砖、多孔砖墙体的截面抗震承载力验算验算公式:,墙体横截面面积,多孔砖取毛截面面积;,钢筋抗拉强度设计值;,层间墙体竖向截面钢筋总截面面积;,钢筋参与系数,按下表取值,4. 混凝土小砌块墙体截面抗震承载力验算,验算公式:,29,.多层砌体房屋抗震计算3. 水平配筋粘土砖、多孔砖墙体,.多层砌体房屋抗震计算,墙体地震剪
17、力设计值;,芯柱混凝土轴心抗压强度设计值;,芯柱截面总面积;,芯柱影响系数,按下表确定:,填孔率:芯柱根数与孔洞总数之比。,在验算纵、横墙截面抗震承载力时,应选择以下不利墙段进行:,(1)承受地震作用较大的墙体;(2)竖向正应力较小的墙段;(3)局部截面较小的墙垛。,30,.多层砌体房屋抗震计算墙体地震剪力设计值;芯柱混凝土轴,.多层砌体结构房屋的抗震构造措施,防倒塌是多层砌体结构房屋抗震设计的重要问题。主要通过抗震构造措施以提高房屋的变形能力来保证。.4.1 多层砖房构造措施1.构造柱(1)作用:使砌体的抗剪强度提高;对砌体的约束作用,可提高其变形能力;可起到减轻震害的作用。,31,.多层砌
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