砌体结构 第六章 部分 6.3
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砌体结构第六章部分6.36.3多层砌体房屋抗震计算要点通过合理抗震设计,采取恰当的抗震构造措施,保证施工质量,在9度和9度以下地震区内建筑多层砖混结构房屋安全是可以得到保证的。
6.3多层砌体房屋抗震计算要点砌体结构的抗震设计应当包括:1 砌体结构房屋的抗震强度验算;2 砌体结构房屋的抗震措施抗震措施是为了弥补抗震验算中的不足或无法计算的部分,因为抗震计算目前还很不完备或严密,抗震构造措施更是用来满足“大震不倒”的设防目标要求。
6.3多层砌体房屋抗震计算要点6.3.1计算简图和地震作用多层砌体结构的破坏主要是由水平地震作用而引起的,因此,对于多层砌体房屋的抗震计算,一般只考虑水平地震作用的影响,而可不考虑竖向地震作用的影响。
多层砌体结构的高度不超过40m,质量和刚度沿高度分布较均匀,水平振动时以剪切变形为主,因此在进行结构抗震计算时,宜采用底部剪力法。
多层砌体房屋地震作用的计算采用底部剪力法6.3多层砌体房屋抗震计算要点6.3.1计算简图和地震作用当多层砌体结构房屋的高宽比不超过《砌体结构设计规范》的限制时,由整体弯曲而产生的附加应力不大。
因此,可不做整体弯曲验算,而只验算房屋在横向和纵向水平地震作用影响下,横墙和纵墙在其自身平面内的抗剪能力。
楼层地震剪力在墙体间的分配,当抗震横墙间距不超过限值要求时,认为:横向地震作用全部由横墙承担;纵向地震作用全部由纵墙承担。
6.3多层砌体房屋抗震计算要点1 计算简图⑴将水平地震作用在结的两个主轴方向分别验算;⑵地震作用下结构的变形为剪切型;⑶各抗侧力构件在同一楼层标高处侧移相同。
多层砌体结构房屋的计算简图——嵌固于基础顶面竖立的悬臂梁,将各层质量集中于各层楼盖处。
GnFn+ FnFiGiGjH iH jFEkG i——集中于质点i 的重力荷载代表值,G i包括第i层楼盖自重和作用在该层楼面上的可变荷载,以及该层上下层墙体自重的一半。
6.3多层砌体房屋抗震计算要点计算地震作用时建筑物的重力荷载代表值,应取结构和构配件自重标准值和各可变荷载组合值之和。
第三章 无筋砌体构件承载力的计算3.1柱截面面积A=0.37×0.49=0.1813m 2<0.3 m 2砌体强度设计值应乘以调整系数γa γa =0.7+0.1813=0.8813查表2-8得砌体抗压强度设计值1.83Mpa ,f =0.8813×1.83=1.613Mpa7.1037.06.31.10=⨯==h H βγβ 查表3.1得:ϕ= 0.8525 kN N kN N fA 1403.249103.249101813.0613.18525.036=>=⨯=⨯⨯⨯=ϕ满足要求。
3.2(1)沿截面长边方向按偏心受压验算 偏心距mm y mm N M e 1863106.06.03210350102.1136=⨯=<=⨯⨯== 0516.062032==h e 548.1362070002.10=⨯==h H βγβ 查表3.1得:ϕ= 0.6681 柱截面面积A=0.49×0.62=0.3038m 2>0.3 m 2 γa =1.0查表2-9得砌体抗压强度设计值为2.07Mpa , f =1.0×2.07=2.07 MpakN N kN N fA 35015.4201015.420103038.007.26681.036=>=⨯=⨯⨯⨯=ϕ满足要求。
(2)沿截面短边方向按轴心受压验算14.1749070002.10=⨯==h H βγβ 查表3-1得:φ0= 0.6915因为φ0>φ,故轴心受压满足要求。
3.3(1)截面几何特征值计算截面面积A=2×0.24+0.49×0. 5=0.725m 2>0.3m 2,取γa =1.0 截面重心位置m y 245.0725.025.024.05.049.012.024.021=⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯⨯+⨯⨯= y 2=0.74-0.245=0.495m截面惯性矩()()232325.0495.05.049.0125.049.012.0245.024.021224.02-⨯⨯+⨯+-⨯⨯+⨯=I =0.02961m 4截面回转半径 m A I i 202.0725.002961.0=== T 形截面折算厚度h T =3.5i=3.5×0.202=0.707m(2)承载力m y m N M e 147.0245.06.06.01159.0630731=⨯=<=== 164.0707.01159.0==T h e 22.12707.02.72.10=⨯==T h H βγβ 查表3-1得:ϕ= 0.4832 查表2-7得砌体抗压强度设计值f =2.07Mpa则承载力为 kN kN N fA 63016.7251016.72510725.007.24832.036>=⨯=⨯⨯⨯=ϕ3.4(1)查表2-8得砌体抗压强度设计值f =1.83 Mpa砌体的局部受压面积A l =0.2×0.24=0.048m 2影响砌体抗压强度的计算面积A 0=(0.2+2×0.24)×0.24=0.1632m 2(2)砌体局部抗压强度提高系数 5.1542.11048.01632.035.01135.010>=-+=-+=l A A γ 取5.1=γ (3)砌体局部受压承载力kNN kN N fA l 13576.1311076.13110048.083.15.136=≈=⨯=⨯⨯⨯=γ%5%46.2%10076.13176.131135<=⨯- 承载力基本满足要求。
新旧《砌体结构设计规范》GB50003-2011 与GB50003-2001 的比较一.强制性条文的变化新规:3.2.1、3.2.2、3.2.3、6.2.1、6.2.2、6.4.2、7.1.2、7.1.3、7.3.2(1,2)、9.4.8、10.1.2、10.1.5、10.1.6 共13 条旧规:3.1.1、3.2.1、3.2.2、5.1.1、5.2.4、5.2.5、6.1.1、6.2.1、6.2.2、6.2.10、7.1.2、7.3.2、7.3.12、7.4.1、8.2.8、9.2.2、9.4.3、10.1.8、10.4.11、10.4.12、10.4.14、10.4.19、10.5.5、10.5.6、共24 条二.新旧规范详细修改如下第三章材料3.1.1 新规范取消3.1.1 条的强制性。
在新规范中,详细明确了各类块体的强度等级及砂浆的强度等级。
普通砖砂浆M,专用砂浆Ms,混凝土砌块砂浆Mb3.1.2 新规范中,3.2.1~3.2.3 仍为强制性条文。
条文说明里明确取消水泥煤渣混凝土砌块。
新规3.2.1-1 表中,增加一注:当烧结多孔砖的空洞率大于30%时,表中的数值乘以0.9.此处老规范的勘误中已注明,不算新增的。
3.2.1-2 表,增加混凝土普通转和混凝土多孔砖砌体的抗压强度设计值。
3.2.1-3 表,取消MU10 蒸压灰普通砖和蒸压粉煤灰普通砖砌体的抗压强度设计值。
并增加一注:当采用专用砂浆砌筑时,其抗压强度设计值按表中数值采用。
3.2.1-4 表,新规范取消旧规范注一:对错孔砌筑的砌体,应按表中数值乘以0.8,原因见条文说明3.2.2 最后与玉树地震相关。
3.2.1.5 新规范规定砌块砌体的灌孔混凝土强度不应低于Cb20,且不低于1.5 倍的块体强度等级。
旧规范为2 倍块体强度等级。
3.2.1.6 条双排孔或者多排孔轻集料混凝土砌块砌体的抗压强度设计值,条文说明指出空洞率不大于35%的双排孔或者多排孔轻骨混凝土砌块抗压强度设计值按单排孔混凝土砌块强度设计值乘以1.1.3.2.1.7 条,表3.2.1-6 注:对细料石砌体,粗料石砌体和干砌勾缝石砌体,表中数值分别乘以系数1.4、1.2、0.8。
第六章-砌体结构第三节砌体结构一、砌体的力学性能1.影响砌体抗压强度的主要因素(1)块材和砂浆的强度等级(2)砂浆的弹性模量和流动性(和易性)(3)块材高度和块材形状(4)砌筑质量2.配筋砌体的配筋方式及应用(1)网状配筋砌体网状配筋砖砌体能提高砌体抗压、抗剪强度,改善砌体变形性能。
用于砖墙、柱抗压强度及抗剪强度不够时。
构造要求:网状配筋砖砌体中的体积配筋率,不应小于0.1%,并不应大于1%;采用钢筋网时,钢筋的直径宜采用3~4mm;钢筋网中钢筋的间距,不应大于120mm,并不应小于30mm;钢筋网的竖向间距,不应大于五皮砖,并不应大于400mm;网状配筋砖砌体所用的砂浆强度等级不应低于M7.5。
(2)组合砖砌体组合砌体包括砖砌体和钢筋混凝土面层或钢筋砂浆面层的组合砌体构件、砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合墙两种。
二、混合结构房屋的结构设计及构造1.承重墙体的布置从结构设计的角度出发,按承重墙体布置方式的不同,可将多层混合结构房屋的承重体系划分为横墙承重计划、纵墙承重计划、纵横墙混合承重计划、内框架承第 1 页/共9 页重计划和底部框架承重计划。
(1)横墙承重计划特点是:①承受竖向荷载时,横墙是主要的承重构件,纵墙主要起围护、隔断和将横墙联成整体的作用。
②房屋的空间刚度很大,整体性很好。
③能节约钢材和水泥。
这种计划的缺点是:横墙太多导致建造布置和房间的使用功能受到限制。
横墙承重计划因为横墙间距密,房间大小固定,适用于宿舍、住所等居住建造。
(2)纵墙承重计划其特点是:①房间的空间较大,有利于使用功能的灵便布置。
②因为纵墙承受的荷载较大,在纵墙上开门、开窗的大小和位置都要受到一定限制。
③相对于横墙承重计划,楼盖的材料用量较多,墙体的材料用量较少。
纵墙承重计划相宜于使用上要求有较大空间的房屋,或分隔墙位置可能变化的房间,如教学楼、实验楼、办公楼、医院等。
(3)纵横墙混合承重计划特点是:①纵横墙均作为承重构件,使得结构受力较为匀称,能避免局部墙体承载过大。
6.3多层砌体房屋抗震计算要点通过合理抗震设计,采取恰当的抗震构造措施,保证施工质量,在9度和9度以下地震区内建筑多层砖混结构房屋安全是可以得到保证的。
6.3多层砌体房屋抗震计算要点砌体结构的抗震设计应当包括:1 砌体结构房屋的抗震强度验算;2 砌体结构房屋的抗震措施抗震措施是为了弥补抗震验算中的不足或无法计算的部分,因为抗震计算目前还很不完备或严密,抗震构造措施更是用来满足“大震不倒”的设防目标要求。
6.3多层砌体房屋抗震计算要点6.3.1计算简图和地震作用多层砌体结构的破坏主要是由水平地震作用而引起的,因此,对于多层砌体房屋的抗震计算,一般只考虑水平地震作用的影响,而可不考虑竖向地震作用的影响。
多层砌体结构的高度不超过40m,质量和刚度沿高度分布较均匀,水平振动时以剪切变形为主,因此在进行结构抗震计算时,宜采用底部剪力法。
多层砌体房屋地震作用的计算采用底部剪力法6.3多层砌体房屋抗震计算要点6.3.1计算简图和地震作用当多层砌体结构房屋的高宽比不超过《砌体结构设计规范》的限制时,由整体弯曲而产生的附加应力不大。
因此,可不做整体弯曲验算,而只验算房屋在横向和纵向水平地震作用影响下,横墙和纵墙在其自身平面内的抗剪能力。
楼层地震剪力在墙体间的分配,当抗震横墙间距不超过限值要求时,认为:横向地震作用全部由横墙承担;纵向地震作用全部由纵墙承担。
6.3多层砌体房屋抗震计算要点1 计算简图⑴将水平地震作用在结的两个主轴方向分别验算;⑵地震作用下结构的变形为剪切型;⑶各抗侧力构件在同一楼层标高处侧移相同。
多层砌体结构房屋的计算简图——嵌固于基础顶面竖立的悬臂梁,将各层质量集中于各层楼盖处。
GnFn+ FnFiGiGjH iH jFEkG i——集中于质点i 的重力荷载代表值,G i包括第i层楼盖自重和作用在该层楼面上的可变荷载,以及该层上下层墙体自重的一半。
6.3多层砌体房屋抗震计算要点计算地震作用时建筑物的重力荷载代表值,应取结构和构配件自重标准值和各可变荷载组合值之和。
各可变荷载的组合值系数应按下表采用。
可变荷载种类组合值系数雪荷载0.5屋面积灰荷载0.5屋面活荷载不计入按实际情况计算的楼面活荷载 1.0按等效均布荷载计算的楼面活荷载藏书库、档案库0.8其他民用建筑0.5吊车悬吊物重力硬钩吊车0.3软钩吊车不计入可变荷载组合值系数6.3多层砌体房屋抗震计算要点Ek 1eq F a G a 1——相当于结构基本自振周期的水平地震影响系数,多层砌体房屋可取水平地震影响系数最大值a max 。
水平地震影响系数最大值(阻尼比0.05)地震影响设防烈度6789多遇地震0.040.080.160.32罕遇地震—0.500.90 1.402 结构总水平地震作用标准值F Ek :G eq ——结构等效总重力荷载,单质点应取总重力荷载代表值,多质点应取总重力荷载代表值的85%。
6.3多层砌体房屋抗震计算要点3 质点i 的水平地震作用标准值F i :Ek 1(1)(1,2)i i i n n jj j G H F F i n G H δ==-=∑G i 、G j ——分别为集中于质点i 、j 的重力荷载代表值;H i 、H j ——分别为质点i 、j 的计算高度;δn ——顶部附加地震作用系数,对多层内框架砖房可采用0.2,对其他砌体房屋可采用0.0。
ΔF n ——顶部附加水平地震作用Ek n n F F δ∆=6.3多层砌体房屋抗震计算要点4 楼层水平地震剪力标准值:V Eki ——第i 楼层的水平地震剪力标准值;λ——剪力系数,7度时为0.012,8度时为0.024,9度时为0.040。
Eki j jn nj i j i V F G λ===>∑∑水平地震作用和剪力G i G 1G n F i F n F 1F iF n V i V iV 1V n6.3多层砌体房屋抗震计算要点《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)5.2.4 采用底部剪力法时,突出屋面的屋顶间、女儿墙、烟囱等的地震作用效应,宜乘以增大系数3 ,此增大部分不应往下传递但与该突出部分相连的构件应予计入。
n+1n+1n+1Ek n+1kkk=1G H F F G H =∑突出屋顶小房屋的层间地震剪力:房屋下部任意层层间地震剪力:n+1n+13V F =i k n+11n k V F F ==+∑6.3多层砌体房屋抗震计算要点6.3.2水平地震剪力的分配墙体平面内的抗侧力等效刚度很大,而平面外的刚度很小,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,承担的楼层水平地震剪力很小。
横向地震剪力全部由各横向墙体来承担;纵向楼层地震剪力由各纵向墙体承担。
随着楼盖水平刚度不同和抗侧力构件刚度的不同,分配给各抗侧力构件的水平地震剪力也将不同。
6.3多层砌体房屋抗震计算要点1横向水平地震剪力的分配⑴刚性楼盖房屋:——现浇和装配整体式钢筋混凝土楼(屋)盖按各横墙的等效刚度比例分配imim Ekiik1nk K V V K==∑K im —第i 层第m 片墙的等效侧向刚度。
6.3多层砌体房屋抗震计算要点imim Ekiik1nk A V V A==∑A im 、A ik —分别为第i 层第m 、k 片墙的截面积。
当楼层各横向抗侧力墙体高度相同,高宽比均小于1,采用的砌体材料强度等级相同时,可按各道墙体的水平截面积比例分配:6.3多层砌体房屋抗震计算要点⑵柔性楼盖房屋:——木楼(屋)盖按各横墙从属面积上的重力荷载代表值的比例分配imim Ekiik1mk S V V S==∑imim Ekiik1mk G V V G==∑G im 、G ik —分别为第i 层第m 、k 片墙所承担的重力荷载代表值。
S im 、S ik —分别为第i 层第m 、k 片墙的所承担的重力荷载面积。
当楼盖荷载为均布荷载时,可改写为:6.3多层砌体房屋抗震计算要点⑶中等刚性楼盖房屋:——装配式钢筋混凝土楼(屋)盖取上述两种方法的平均值imim im Eki ik ik 1112m mk k A S V V A S ==⎛⎫ ⎪ ⎪=+ ⎪ ⎪⎝⎭∑∑6.3多层砌体房屋抗震计算要点2纵向地震剪力的分配由于楼盖沿纵向的水平刚度较横向的水平刚度大得多,故可将纵向水平地震剪力按墙体刚度比例分配给各纵墙。
imim Ekiik1nk K V V K==∑imim Ekiik1nk A V V A==∑当楼层各横向抗侧力墙体高度相同,高宽比均小于1,采用的砌体材料强度等级相同时,可按各道墙体的水平截面积比例分配:6.3多层砌体房屋抗震计算要点6.3.3墙体抗震承载力的验算多层砌体房屋墙体的截面抗震承载力计算:一、无筋砌体1 烧结普通砖、烧结多孔砖、蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖墙体和石砌体截面抗震受剪承载力:vE REf AV γ≤V :——考虑地震作用组合的墙体剪力设计值;A ——墙体横截面面积,多孔砖取毛截面面积;γRE ——承载力抗震调整系数,对两端均有构造柱、芯柱的抗震墙取0.9,其他抗震墙取1.0,自承重墙0.75。
6.3多层砌体房屋抗震计算要点vE N vf f ζ=f vE : ——砖砌体沿阶梯形截面破坏抗震抗剪强度设计值;f V : ——非抗震设计的砌体抗剪强度设计值;ζN : ——砌体强度的正应力影响系数。
砌体类别δ0/f v0.0 1.0 3.0 5.07.010.015.020.0粘土砖、多孔砖0.801.00 1.28 1.50 1.70 1.952.32混凝土小砌块1.25 1.752.25 2.603.10 3.954.80注:δ0: ——对应于重力荷载代表值的砌体截面平均压应力。
6.3多层砌体房屋抗震计算要点6.3.3墙体抗震承载力的验算2 混凝土小型砌块墙体截面抗震受剪承载力:vE t c y s c RE1[(0.30.05)]V f A f A f A ζγ≤++f t :——芯柱混凝土轴心抗拉强度设计值;A c ——芯柱截面总面积;As ——芯柱钢筋截面总面积;ζc ——芯柱参与工作系数,按下表采用。
填孔率ρρ<0.150.15≤ρ <0.250.25≤ρ <0.5ρ≥0.5ζc1.01.101.15注:①当同时设置芯柱和构造柱时,构造柱截面可作为芯柱截面,构造柱钢筋可作为芯柱钢筋;②填孔率指芯柱根数(含构造柱和填实孔洞数量)与孔洞总数之比。
6.3多层砌体房屋抗震计算要点6.3.3墙体抗震承载力的验算二、配筋砌体1 网状配筋或水平配筋烧结普通砖、烧结多孔砖墙体截面抗震受剪承载力:vE s y s RE1()V f A f A ζγ≤+f y :——钢筋抗拉强度设计值;A c ——芯柱截面总面积;A s ——层间墙体竖向截面的钢筋总截面面积,其配筋率(ρv = A s /A)应不小于0.07%且不大于0.17%;ζs ——钢筋参与工作系数,按下表采用。
墙体高宽比0.40.60.8 1.0 1.2ζs0.100.120.140.150.126.3多层砌体房屋抗震计算要点6.3.3墙体抗震承载力的验算2 砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合墙体截面抗震受剪承载力:c vE c t c y s RE 1[()0.08]V f A A f A f A ηζγ≤-++f t :——中部构造柱的混凝土轴心抗拉强度设计值;A c ——中部构造柱的横截面总面积,对于横墙和内纵墙,A c >0.15A 时,取0.15A ;对外纵墙,A c >0.25A 时,取0.25A ;A s ——中部构造柱的纵向钢筋截面总面积,其配筋率不小于0.6%,大于1.4%时取胜1.4%;ζ——中部构造柱参与工作系数,居中设置一根时取0.5,多于一根时取0.4;ηc ——墙体约束修正系数,一般情况取1.0,构造柱间距不大于2.8m 时取1.1。
6.3多层砌体房屋抗震计算要点6.3.3墙体抗震承载力的验算墙体截面的抗剪强度验算——选择不利墙段 承担水平地震作用较大的墙段;竖向压应力较小的墙段;墙体截面被削弱较多的墙段。
6.3多层砌体房屋抗震计算要点6.3.4计算例题(略)第六章砌体结构房屋抗震设计6.3 多层砌体房屋抗震计算要点本节结束!。