土木工程抗震第4章 砌体结构的房屋抗震设计
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多层砌体结构房屋的抗震设计【摘要】砌体结构多采用砖和砂浆砌筑,通过内外砖墙的咬砌达到整体连接性,这种组成材料和连接方式决定了其脆性性质,变形能力小,虽经几次规范修改,加强措施,但抗震性能,抗拉和抗剪能力均低,结构易于发生脆性的剪切破坏,从而导致房屋的破坏和倒塌,因此在震设防地区多层砖混砌体房屋改善结构延性,提高抗震性能意义极其重要。
【关键词】砌体结构抗震设计由于选材方便、施工简单、工期短、造价低等特点,砌体结构房屋在我国当前城镇民用建筑中使用广泛,近年来随着我国经济的发展虽然比例有所减少,但仍有不少应用。
不少地方的廉租房,棚户区改造工程即以砌体结构为主。
我认为,结合自身设计的实践经验,在满足现行建筑抗震设计规范、砌体结构设计规范的前提下,多层砖混房屋抗震设计上应注意以下几方面。
一、建筑平面和立面的科学布局结构设计中一个十分基础、重要的内容是建筑平面、立面的规整性。
平面布置不规则的房屋,质心与刚度中心不易重合,地震作用下产生扭转效应,加剧地震的破坏力度;立面不规则的房屋,错落的立面,突出的结构,则容易发生鞭梢效应。
因此抗震设计中,建筑平面宜尽可能简洁、规则,结构质量中心与刚度中心相一致,平面形状应具有良好的整体作用;建筑的立面和竖向剖面力求规则,结构的侧向刚度宜均匀变化,墙体沿竖向布置上下应连续,避免刚度突变;竖向抗侧力结构的截面和材料强度等级自下而上宜逐渐减小,避免抗侧力构件的承载力突变。
建筑设计应符合抗震概念设计的要求,不应采用严重不规则的设计方案,这就要求结构设计人员在建筑方案设计阶段即参与进来,提出相应的建议,比如在适当部位设置防震缝,将体型复杂,平面特别不规则的建筑布局分割成几个相对规则的独立单元,房屋的顶层不建议设置空旷大房间,房屋的底层不宜设铺面等通敞开大门洞等等。
当确需设置时,应采取弥补薄弱部位的加强型措施或进行专门研究。
二、材料的采用砌体房屋通常采用烧结普通粘土砖、烧结多孔粘土砖、混凝土小型空心砌块等砌体承重。
[专业实务]知识点二:砌体结构的主要构造要求及多层砌体房屋的抗震构造措施知识点二:砌体结构的主要构造要求及多层砌体房屋的抗震构造措施砌体结构的主要构造要求砌体结构的构造是确保房屋结构整体性和结构安全的可靠措施。
墙体的构造措施主要包括三个方面,即伸缩缝、沉降缝和圈梁。
多层砖房抗震构造措施 1.设置钢筋混凝土构造柱,最小截面尺寸可采用240mm*180mm。
2.构造柱必须与钢筋混凝土圈梁连接。
3.墙与构造柱连接处应砌成马牙槎。
4.斜交抗震墙交接处应增设构造柱,且构造柱有效截面面积不小于240mm*180mm。
混凝土小型空心砌块房屋抗震构造措施 1.构造柱应最小截面可采用190mm*190mm;2.墙与构造柱连接处应砌成马牙槎。
3.墙体的芯柱应符合相关要求;4.小砌块房屋各楼层均应设置现浇钢筋混凝土圈梁,不得采用槽形小砌埠作模,并应按规范的有关要求设置。
5.小砌块房屋墙体交接处或芯柱、构造柱与墙体连接处,应设置拉结钢筋网片。
6.楼梯间应符合相关要求。
结构抗震的相关知识(新增) 1. 我国规范抗震设防的三个水准:小震不倒,中震可修,大震不倒。
2. 我国建筑物的抗震设计根据其使用功能的重要性分为甲、乙、丙、丁四个抗震设防类别。
09考题多层小砌块房屋的女儿墙高度最小超过( A )m时,应增设锚固于顶层圈梁的构造柱或芯柱。
A.0.50B.0.75C.0.90D.1.20典型题型:1.下列关于混凝土小型空心砌块房抗震构造措施的叙述,说法正确的是(CD)。
A.必须先浇筑构造柱混凝土,再砌筑砌块墙体B.构造柱的最小截面可采用180mm*180mmC.芯柱混凝土应贯通楼板D.7度和8度时,楼梯间的大梁支承长度不应小于500mmE.与圈梁连接处的构造柱的纵筋不应穿过圈梁。
多层砌体结构房屋的抗震设计多层砌体结构房屋的抗震设计是确保房屋在地震发生时能够保持结构完整性、人员安全的重要措施。
砌体结构房屋在设计中需要考虑各个方面的抗震设计要求,包括结构的抗震设计、墙体的布置和加固、屋面和地基的抗震设计等。
以下是多层砌体结构房屋抗震设计的一些建议。
首先,结构的抗震设计是多层砌体结构房屋抗震设计中最基本的要求。
在设计时需要考虑地震产生的惯性荷载和地震波的作用,选择合适的结构形式和构造。
常见的多层砌体结构房屋结构形式包括框架结构、框剪结构和筒体结构等。
其中,框架结构是一种较常见的结构形式,通过设置纵横向的钢筋混凝土框架来承受地震荷载。
框架结构设计时需要考虑墙体和柱子的相互作用,通过设置合适的墙柱配筋和连接方式来提高房屋的整体抗震能力。
其次,墙体的布置和加固是多层砌体结构房屋抗震设计中的另一个重要方面。
在多层砌体结构房屋中,墙体起到承担地震力的作用,因此需要合理布置和加固。
一般情况下,墙体应沿着房屋周边和内部的支撑结构布置,以增加抗震能力。
墙体的加固可以采用加厚墙体、设置纵向和横向加筋等方式来提高抗震能力。
此外,使用抗震构造技术,如水泥砂浆填塞、钢筋加固等,也可以有效提高墙体的抗震能力。
第三,屋面和地基的抗震设计也需要考虑。
屋面在地震发生时容易受到地震波的冲击和水平力的作用,因此需要采取有效的措施来加固屋面结构,如增加屋面横向抗倾覆设计、采用加筋梁等。
地基在地震中是房屋抗震的基础,需要选择合适的地基类型和加固措施,如采用钢筋混凝土地基、地基加固灌浆等,以增加地基的稳定性和抗震能力。
最后,对于多层砌体结构房屋的抗震设计,还需要进行相应的工程勘察和试验分析。
通过工程勘察,了解地震易发区的地形地貌特点、地层情况等,为抗震设计提供依据。
试验分析可以通过使用抗震模型、模拟地震波进行振动台试验等方法,检验和验证设计方案的可行性。
综上所述,多层砌体结构房屋的抗震设计需要全面考虑结构、墙体、屋面和地基等方面的因素。
砌体结构抗震设计中应注意的问题和意见摘要:砌体结构作为我国传统的建筑形式,仍在我国各类建筑中占有十分重要的位置,砌体结构的抗震设计进展也始终为结构工程师所关注。
结合新抗震设计规范,介绍了砌体结构设计中存在的主要问题;根据抗震设防的目标,提出了砌体结构抗震设计应该注意的一些意见。
可供工程人员在运用新的抗震设计规范时参考。
关键词:砌体 ; 抗震设计 ; 构造柱 ; 圈梁; 砂浆砌体结构由于选材方便、施工简单、工期短、造价低等特点,多年来砌体房屋是我国建筑市场中使用最广范的一种建筑形式;其中民用住宅建筑中约占90% 以上。
砌体结构多采用砌块和混合砂浆砌筑,通过内外墙体的咬砌达到具有一定整体连接性的目的。
在地震设防地区,多层砌体房屋由于组成的基本材料和连接方式决定了其脆性性质,变形能力小,抗拉和抗剪能力均低,在强烈地震作用下,砌体结构易于发生脆性的剪切破坏,从而导致房屋的破坏和倒塌;因此改善砌体结构延性,提高房屋的抗震性能具有极其重要意义。
根据现行建筑抗震设计规范、砌体结构设计规范,结合自身设计的实践经验,我总结了一些目前在砌体结构房屋抗震设计上存在的主要问题和解决的方法。
1. 目前多层砌体房屋抗震设计中存在的主要问题(1)城市住宅砌体房屋建设中,房屋超高或超层时有发生,尤其是底层为“家带店”的砖房,高度经常超过限值。
(2)在“综合楼”砌体房屋中,底层或顶层有采用“混杂”结构体系的,即为满足部分大空间需要,在底层或顶层局部采用钢筋砼内框架结构。
有的仅将构造柱和圈梁局部加大,当作框架结构。
(3) 住宅砌体房屋中,为追求大客厅,布置大开间和大门洞,有的大门洞间墙宽仅有240mm,并将阳台作成大悬挑(悬挑长度大于2m)延扩客厅面积;部分“局部尺寸”不满足要求时,有的不采取加强措施,有的采用增大截面及配筋的构造柱替代砖墙肢;住宅房屋中限于场地或“造型”,布置成复杂平面,或纵、横墙沿平面布置多数不能对齐,或墙体沿竖向布置上下不连续等等。
砌体结构房屋抗震设计【摘要】本文从结构体系对抗震性的影响入手了解地震对砌体结构房屋的破坏性,进而明确了砌体结构房屋抗震设计的要求,确定了砌体结构主要抗震措施,最后提出砌体结构房屋抗震设计质量控制要点。
【关键词】砌体结构;抗震;房屋;质量;设计一、前言砌体结构房屋抗震设计关乎建筑的安全性,不仅与企业的信誉息息相关更是和每一个公民的生命安全联系紧密。
因为砌体结构房屋抗震设计质量不过关,导致的无数无辜生命的失去以及巨大经济损失的案例不计其数。
而在保证房屋安全性中砌体结构房屋抗震设计就显得尤为重要,砌体结构房屋抗震设计也成为我们研究的重要课题。
二、结构体系对抗震性的影响抗震结构体系体型是抗震设计中应考虑的最关键问题,结构体系应根据建筑的抗震设防类别、抗震设防烈度、建筑高度、场地条件、地基、结构材料和施工等因素,经技术、经济和使用条件综合比较确定。
结构体系应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径,以及必要的抗震承载力、良好的变形能力和消耗地震能量的能力;宜设多道抗震防线;合理的刚度和承载力分布,避免因局部削弱或突变形成薄弱部位,产生过大的应力集中或塑性变形集中;对可能出现的薄弱部位,应采取措施提高抗震能力。
抗震结构设计在选择建筑结构的方案和采取抗震措施时,首先要考虑地震动的性质及其对建筑的影响,应注意地震的不确定性及其一定的规律性。
结构体系应具有多道抗震防线,可避免因部分构件破坏而导致整个体系丧失抗震能力或对重力的承载能力。
抗震防线应注重对第一道防线的选择:应优先选用不承受重力荷载的构件,如框架填充墙、柱间支撑或轴压比不太大的钢筋混凝土抗震墙等构件;不宜用轴压比很大的钢筋混凝土框架柱作为第一道防线。
三、地震对砌体结构房屋的破坏在地震作用(主要是水平地震作用的影响)下,抗震措施和结构类型的不同往往是造成多层砌体结构房屋破坏情况不同的原因。
主要有如下两种。
1、由结构或构件承载力不足而引起的破坏当房屋受到水平地震的横向影响时,水平地震作用主要通过楼盖传至横墙,再传至基础和地基,这时震力主要由横墙承受,当砌体抗震承载力远远小于地震作用所产生的震力时,墙体就会产生交叉裂缝或斜裂缝;当房屋受到水平地震的纵向影响时,水平地震作用主要通过楼盖传至纵墙,再传至基础和地基。
建筑结构抗震设计课后习题答案《建筑结构抗震设计》课后习题解答第1章绪论1、震级和烈度有什么区别和联系?震级是表示地震大小的一种度量,只跟地震释放能量的多少有关,而烈度则表示某一区域的地表和建筑物受一次地震影响的平均强烈的程度。
烈度不仅跟震级有关,同时还跟震源深度、距离震中的远近以及地震波通过的介质条件等多种因素有关。
一次地震只有一个震级,但不同的地点有不同的烈度。
2.如何考虑不同类型建筑的抗震设防?规范将建筑物按其用途分为四类:甲类(特殊设防类)、乙类(重点设防类)、丙类(标准设防类)、丁类(适度设防类)。
1 )标准设防类,应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用,达到在遭遇高于当地抗震设防烈度的预估罕遇地震影响时不致倒塌或发生危及生命安全的严重破坏的抗震设防目标。
2 )重点设防类,应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施;但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施;地基基础的抗震措施,应符合有关规定。
同时,应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。
3 )特殊设防类,应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施;但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施。
同时,应按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用。
4 )适度设防类,允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低其抗震措施,但抗震设防烈度为6度时不应降低。
一般情况下,仍应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。
3.怎样理解小震、中震与大震?小震就是发生机会较多的地震,50年年限,被超越概率为63.2%;中震,10%;大震是罕遇的地震,2%。
4、概念设计、抗震计算、构造措施三者之间的关系?建筑抗震设计包括三个层次:概念设计、抗震计算、构造措施。
概念设计在总体上把握抗震设计的基本原则;抗震计算为建筑抗震设计提供定量手段;构造措施则可以在保证结构整体性、加强局部薄弱环节等意义上保证抗震计算结果的有效性。
浅谈砌体结构的抗震设计作者:张红刚来源:《城市建设理论研究》2013年第08期摘要:本文从抗震角度诠释了多层砌体结构设计的抗震设计,在现行抗震规范采用的“三水准两阶段”设计法下如何做好多层砌体结构的设计。
关键词:砌体结构;抗震概念设计Abstract: In this paper, the interpretation of the seismic design of multistory masonry structure seismic design from the perspective, how well the design of multi-story masonry structure is adopted in the current seismic code " Sanshui two stage design method ".Key words: masonry structure; seismic concept design中图分类号:TU973+.31 文献标识码:A文章编号:多层砌体结构因其工程造价较低在我国目前是应用较为广泛的结构形式,在整个建筑业中占着很大的比重。
从节能和减排的角度,砌体结构仍有发展的余地。
从国内外历次大地震来看,砌体结构在强烈地震作用下的破坏是极其严重的。
无论我国1966年河北邢台邢台地震,1970年的云南通海地震,1976年河北唐山地震、2008年汶川地震等,还是国外如1923年日本关东地震,印度、墨西哥、希腊、俄罗斯、智利、印尼等国发生的大地震,都使砌体结构房屋大量破坏倒塌,造成人员和财产的巨大损失,教训是十分沉痛的。
因此,作好砌体结构的抗震设防设计,具有十分重要的意义。
砌体结构因其构件组成和连接方式的内在原因,具有脆性性质,其抗剪、抗拉、抗弯强度都很低,如再不进行合理的抗震设计,其抗震性能及抗破坏能力就更低了。
但地震灾害中也有少数的房屋震害较轻。
砌体结构的抗震设计一、引言中国是砌体大国。
据统计,1980年的全国年产量为1600亿块,1996年增至6200亿块,为世界其它各国砖每年产量的总和。
全国基建中采用砌体作墙体材料约占90%左右。
在办公、住宅等民用建筑中大量采用砖墙承重。
现在每年兴建的城市住宅建筑面积多达1亿m2以上。
在中小型单层工业厂房和多层轻工业厂房,以及影剧院、食堂、仓库等建筑也广泛采用砖墙、柱承重结构。
砖石结构还用于建造各种构筑物。
每座都有新发展和世界纪录我国还积累了在地震区建造砌体结构房屋的宝贵经验。
我国绝大多数大中城市在6度或6度以上地震设防区。
地震烈度≤6度的砌体结构经受了地震的考验。
经过设计和构造上的改进和处理,还在7度区和8度区建造了大量的砌体结构房屋。
据不完全统计,从80年代初至今10多年间我国主要大中城市建造的多层砌体结构房屋建筑面积已达70-80亿m2。
可见砌体的安全成为关系砌体设计的重点。
二、新材料、新技术、新结构的研究与应用使砌体的抗震不断发展。
60年代以来,我国粘土空心砖(多孔砖)的生产和应用有较大的发创造了条件。
近10余年来,采用砼、轻骨料砼或加气砼,以及利用河砂、各种工业废料、粉煤灰、煤干石等制无热料水泥煤渣砼砌块或蒸压灰砂砖、粉煤灰硅酸盐砖、砌块等在我国有较大的发展.砌块种类、规格较多,其中以中、小型砌块较为普遍,在小型砌块中又开发出多种强度等级的承重砌块和装饰砌块。
70年代以来,尤其是1975年海城—营口地震和1976年唐山大地震之后,对设置构造柱和圈梁的约束砌体进行了一系列的试验研究,其成果引入我国抗震设计规范。
在此基础之上,通过在砖墙中加大加密构造柱形成所谓强约束砌体的中高层结构的研究取得了可喜的成果。
和约束配筋砌体对应的是所谓均匀配筋砌体,即国外广泛应用的配筋砼砌块剪力墙结构,这种砌体和纲筋砼剪力墙一样,对水平和竖向配筋有最小含钢率要求,而且在受力模式上也类同于砼剪力墙结构,它是利用配筋砌块剪力墙承受结构的竖向和水平作用,是结构的承重和抗侧力构件。
第4章砌体结构的房屋抗震设计
1、抗震性能差的原因:⑴1、刚度大、自重大,地震作用也大;⑵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; ⑶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。
2、震害:全部倒塌、上部倒塌、局部倒塌。
外纵墙全部脱开横墙而坍塌是较常见的震害
3、裂缝:抗剪承载力不足,产生裂缝,主要有“X”形(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)、水平(大都发生于外纵墙窗口的上下皮处)和竖向(横纵墙交接处或变化较大的两部体系的交接处)三种类型。
3、楼梯间破坏:楼梯间的墙体一般震害较重。
原因是:横墙间距小,抗剪刚度大;空间刚度较小;墙体有削弱等;
4、抗震设计的一般规定:⑴房屋平面最好为矩形;⑵层数和总高度不应超过表中要求;⑶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表中要求;⑷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。
抗震横墙间距﹤房屋抗震横墙最大间距;
⑸房屋局部尺寸(承重窗间墙最小宽度、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、无锚固女儿墙的最大高度)的限制;⑹结构体系要合理。
应优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系;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;体形复杂的结构(立面高差在6m以上;有错层,且楼板高差较大;各部分结构刚度、质量截然不同)设防震缝;楼梯间不宜设在房屋的尽端和转角处;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;不宜采用无锚固的钢筋混凝土预制挑檐。
5、多层砖房的抗震构造措施:⑴设置钢筋混凝土构造柱⑵设置钢筋混凝土圈梁⑶楼盖、屋盖构件具有足够的搭接长度和可靠的连接⑷横墙较少应加强⑸墙体之间的拉结钢筋连接⑹加强楼梯间的整体性⑺用同一类型的基础
6、构造柱:⑴约束墙体,使之有较高的变形能力。
⑵设置位置和要求见表。
⑶最小截面可采用240×180mm,纵向钢筋宜采用4ф12,箍筋间距≤250,且在柱上下端适当加密;7度时超过六层、8度时超过五层和九度时,构造柱纵向钢筋宜采用4ф14,箍筋间距≤200;房屋四角的构造柱可适当加大截面及配筋。
构造柱与墙体连接处应砌成马牙槎,并应沿墙高每隔500mm设2ф6拉结钢筋,每边深入墙内≥1m。
构造柱的纵筋应穿过圈梁。
构造柱可不单独设置基础,但应深入室外地面下500mm,或与埋深﹤500mm 的基础圈梁相连。
7、圈梁:⑴增加纵横墙体的连接,加强整个房屋的整体性;圈梁可箍住楼盖,增强其整体刚度;减小墙体的自由长度,增强墙体的稳定性;可提高房屋的抗剪强度,约束墙体裂缝的开展;抵抗地基不均匀沉降,减小构造柱计算长度;圈梁与构造柱一起,形成砌体房屋的箍,使其抗震性能大大改善。
⑵设置位置和要求见表。
⑶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。
⑷圈梁
截面高度≥180,配筋不应少于4ф12,箍筋间距≤200。
8、楼盖、屋盖构件具有足够的搭接长度和可靠的连接:现浇钢筋混凝土楼板或屋面板伸进纵、横墙内的长度≥120mm 。
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。
门窗洞口不应采用无筋砖过梁,过梁支撑长度,6~8度时≥240mm 。
9、墙体之间的连接:⑴ 7度时长度大于7.2m 的大房间及8度和9度时,外墙转角及内外墙交接处,应沿墙高每隔500mm 配置2ф6拉结钢筋,并每边深入墙内≥1m 。
⑵后砌的非承重砌体隔墙应沿墙高每隔500mm 配置2ф6=拉结钢筋与承重墙或柱拉结,并每边深入墙内≥500mm 。
10、多层砌块房屋的抗震构造措施:⑴设置钢筋混凝土芯柱,⑵混凝土小砌块房屋芯柱截面尺寸≥120×120。
强度等级≥C20。
芯柱竖向钢筋应贯通墙身且与圈梁连接,插筋不≥1ф12,芯柱应伸入室外地面下500mm,或与埋深﹤500mm 的基础圈梁相连。
为提高墙体抗震受剪承载力而设置的芯柱,宜在墙体内均匀布置,最大净距≤2m 。
⑶设置钢筋混凝土圈梁⑷砌块房屋墙体交接处或芯柱与墙体连接处应设置拉结钢筋ф4网片,沿墙高每隔600mm 设置,每边深入墙内≥1m 。
⑷设置钢筋混凝土带
11、水平地震作用:EK n k k k i
i i F G H
G H F ∑==1,其中eq Ek G F max α=。
楼层地震剪力j n
i j i F V ∑== 12、横墙地震剪力:第i 层横向地震剪力由第i 层所有横墙承受。
刚性楼盖j n m jm
ji
ji V k
k V ∑==1;柔性楼盖j j jm
jm V G G V =,jm G 为第j 层第m 道横墙从属面积上重力荷载代表值。
中等刚度楼盖
j j
jm js n s jm jm V A A k k V )(211
+=∑= 13、纵墙地震剪力:均按刚性楼盖横墙剪力确定方法确定。
第m 道墙第r 墙段所分配的地震剪力为:jm mi
s i mr
mr V k k V ∑==1,jm V 为第j 层第m 道墙所分配的地震剪力。
14、墙体截面抗震承载力验算:⑴粘土砖、多孔砖墙体RE VE A
f V γ≤,V n VE f f ξ=为砌体沿阶梯形截面破坏的抗震抗剪设计值。
⑵水平配筋粘土砖、多孔砖墙体)(1
s y s VE RE A f A f V ζγ+≤,s ζ为钢筋参与系数。
⑶混凝土小砌块墙RE c s y c t VE A f A f A f V γζ/])05.03.0([++≤
15、不利墙段选择:承受地震作用较大的墙体;竖向正应力较小的墙段;局部截面较小的墙垛。