砌体结构抗震分析及防震措施
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砌体结构建筑的震害及抗震措施摘要:2011年3月11日,日本发生里氏9级特大地震,无论从人员还是财产方面都造成了巨大的损失。
而我国作为地震多发国,在历次的破坏性地震中房屋遭受不同程度的损毁。
文章分析砌体结构建筑的震害、成因及采取有效的抗震措施无论对于国家还是人民都具有十分重要的意义。
关键词:砌体结构;建筑;抗震措施2011年3月11日,日本发生里氏9及特大地震,其中,因房屋毁损造成的人员伤亡事故占70%以上。
而我国作为地震多发国,更是经历了唐山大地震、海城地震、包头地震、汶川以及盈江等不同强度的地震。
而在地震过程中,由于房屋建筑倒塌导致的人员伤亡及对财产所造成的损失也不为少数。
据调查,砌体结构在我国的建筑行业中作为最普遍的结构存在。
在住宅建筑构造体系中达到80%以上,在整个建筑业中则占据70~80%。
因此,加强对砌体结构建筑的震害及原因分析是采取有效抗震措施的必要条件,对实现“小震不坏、中震可修、大震不倒的”目标具有十分重要作用。
一、砌体结构建筑的震害特点在不同震级的地震破坏下,砌体结构会发生不同程度的损毁,而产生震害的原因可分为内部与外部两方面原因。
其中外因为地震动,地震波有纵波产生垂直力,横波造成水平力以及扭转力,面波产生垂直力、水平力及扭转力,由于力的相互作用,房屋就会出现挤压、受损甚至坍塌的现象。
而内因则是因为砌体建筑本身的结构,由于在施工过程中,砌体结构本身材料的脆性及各个部件与基础构件的连接不当是造成砌体结构房屋整体抗震能力较差的主要原因。
其中,主要有以下不同程度的震害:(1)砌体结构建筑局部或整体倒塌。
由于砌体结构建筑底层或整体抗震能力不足导致的整体倒塌。
由于底层抗震能力不足,或造成底层墙体的倒塌。
当建筑上部整体性较好时,不会造成倒塌而是整体坠落。
而上部整体性较差时则会造成整体倒塌;(2)砌体结构建筑的墙体裂缝。
由于墙体的自身状况、地震方向及地震强度的不同,墙体会慢慢从存在缺陷的部位开裂进一步变的更大更宽,另外,经研究表明,墙体出现裂缝的状态与墙体高宽大小有关。
汶川地震建筑震害分析及设计改进建议[引言]汶川大地震后,福建省设协结构与抗震专业委员会组织结构专家到成都、彭州(彭州市区、通济镇、白麓镇、小鱼洞)、都江堰、绵竹市、汉旺镇等地进行震害调查,涉及的结构型式有钢筋混凝土框架、框架-剪力墙、砌体、排架、钢结构等,为了认真总结震害经验教训,分析结构的破坏机理,提出设计的改进建议,对新建筑的设计有重要的指导意义。
一、汶川地震基本参数:根据地震部门提供的数据,这次地震的基本参数如下:震级M8.0,断层为龙门山断裂,震源深度14KM,断裂长度185KM(主震),烈度分布6~11度。
这次地震震害给人的总体感觉,随地形分布,西北高震害严重,东南底震害较轻。
二、典型震害及实景照片:图1都江堰都江之春楼盘有一幢纯框架结构的七层建筑,底层空旷,上部有隔墙,图2楼梯梯板拉裂的震害图3 水泥厂结构的震害图4 白鹿镇中学在地震断裂带两侧教学楼的震害图5 都江堰都江之春楼盘底层柱破坏图6 汉旺镇东方汽轮机厂,框架结构的办公楼隔墙震害图7 汉旺镇东方汽轮机厂单层厂房震害图7 小鱼洞大桥的震害三、结构概念设计问题:1、多道抗震防线:结构必须有多道抗震防线,这是抗震设计中非常重要的一个基本概念。
在这次汶川地震中也充分表现出来,有些建筑倒塌,而有些建筑不倒,下面从空旷建筑倒塌来看结构有多道抗震防线的必要性:这次震害学校教学楼较为严重,一般说来,钢筋混凝土框架结构的抗震性能要优于砌体结构,但这次震害表明空旷的学校(框架结构)教学楼倒塌(如映秀镇漩口中学教学楼,建于2007年3月),而附近的4层砌体结构办公楼,尽管破坏非常严重,但并没倒塌。
为什么在强震作用下,性能比较好的钢筋混凝土框架结构反而不如抗震性能相对较差的砖混结构?其主要原因就是纯框架结构只有一道防线,在大震时,一旦这道防线突破,结构就丧失了全部的承载力而倒塌;而砌体结构住宅和办公楼,由于小开间布置,纵、横墙体较多,按照规范设置构造柱和圈梁,其整体性和延性较好。
第七章 砌体结构房屋抗震设计7.1 震害及其分析一、宏观震害统计统计分析表明:未经抗震设防的多层砖房在 6 度区内,主体结构一般处于基本完好状态; 7 度区内,主体结构将出现轻微破坏,小部分达到中等破坏; 8 度区内,多数房屋达到中等破坏的程度; 9 度区内,多数结构出现严重破坏; 10度及以上地震区内,大多数房屋倒毁。
上述事实说明:未经抗震设防的多层砖房的抗地震破坏能力较低。
7.1 震害及其分析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。
天津市8度区经7度设防的74年通用住宅震害统计(%) 基本完好 70.7 基本完好 11.8 轻微破坏 中等破坏 严重破坏 倒塌 19.5 9.8 0.0 0.0 唐山地区8度区多层砖房的震害统计(%) 轻微破坏 35.3 中等破坏 29.4 严重破坏 23.5 倒塌 0.0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。
7.1 震害建筑物破坏—砖混结构预制板和简支梁端部链接破坏都江堰(无构造柱)砖混结构震害江油花园路初级中学教学楼 纵向承重墙和砖柱严重破坏雁门中心小学教学楼 预制板拉结不足导致破坏7.1 震害及其分析二、震害现象震害的发生是由外部条件(地震动)和内在因素(结构特征) 两方面原因促成的。
(一)从地震动的角度考察,地震波包括有水平、垂直、扭转等方向的分量。
与水平地震力作用方向大体一致的墙体,会因墙体的主拉应力强度达到限 值而产生斜裂缝。
因地震力的反复作用,形成交叉裂缝。
1999年9月21日九二 一大地震中台湾的台 中县一实验室学生室 墙壁出现交叉裂缝7.1 震害及其分析与水平地震力作用方向基本垂直的墙体,尤其是房屋的纵墙,则 会因出平面的弯曲破坏造成大面积的墙体甩落。
唐山大地震中某三层客房外纵墙全部被甩落7.1 震害及其分析受垂直方向地震力的作用,墙体会因受拉出现水平裂缝。
外墙抗震构造措施一、墙体材料选择具有较好抗震性能的墙体材料是提高建筑物抗震性能的基础。
常用的墙体材料包括混凝土、砖、砌块等,这些材料在抗震性能方面具有较好的表现。
在选择墙体材料时,应根据建筑物的高度、跨度、地质条件等因素进行综合考虑。
二、墙体厚度墙体的厚度是影响其抗震性能的重要因素。
较厚的墙体能够提供更好的抗侧刚度,有利于减小地震作用下的墙体变形。
根据抗震设计规范,墙体的厚度应根据建筑物的高度、跨度等因素进行确定。
三、墙体连接墙体的连接是影响其抗震性能的关键因素之一。
墙体的连接应牢固、稳定,能够传递地震作用下的剪力和拉力。
在砌体结构中,应采用钢筋混凝土构造柱和圈梁等构件进行连接;在混凝土结构中,应采用焊接、螺栓等连接方式进行连接。
四、墙体加固对于抗震性能较差的墙体,需要进行加固处理。
常用的墙体加固方法包括增加构造柱、加大墙体厚度、采用高强度材料等。
在加固过程中,应注意保持墙体的整体性和稳定性。
五、窗口设计窗口是影响外墙抗震性能的关键部位之一。
窗口的设计应满足抗侧力的要求,采用合适的窗框材料和连接方式,保证窗框与墙体的可靠连接。
同时,应合理设置窗扇的位置和开启方式,以减小地震作用下的破坏。
六、防水处理外墙的防水处理也是影响其抗震性能的重要因素之一。
外墙的防水层应采用耐久性好、粘结力强的防水材料,并合理设置排水系统,防止雨水渗入墙体内部。
在地震作用下,防水层可能会受到破坏,因此应定期进行检查和维护。
七、防震缝设置根据抗震设计规范,建筑物应根据需要设置防震缝。
防震缝的设置应根据建筑物的体型、高度、跨度等因素进行综合考虑,并应满足相关规范的要求。
防震缝的设置能够有效减小地震作用下的破坏。
八、墙体装饰墙体的装饰材料和施工方式也会影响其抗震性能。
在选择装饰材料时,应选择具有较好抗拉强度和剪切强度的材料,并合理设置连接点,以保持墙体的整体稳定性。
同时,在施工过程中应采用可靠的固定方式和固定件,以保证墙体的安全性。
抗震构造措施目录定义根据抗震概念设计原则,一般不需要计算而对结构和非结构各部分必须采取的各种细部要求。
常见的有:砌体结构的圈梁和构造柱圈梁、防震缝等。
常见抗震构造措施多层砌体房屋多层砌体房屋是我们目前的主要结构类型之一。
但是这种结构材料脆性大,抗拉、抗剪能力低,抵抗地震的能力差。
震害表明,在强烈地震作用下,多层砌体房层的破坏部位主要是墙身,楼盖本身的破坏较轻。
因此,采取如下措施:1)设置钢筋混凝土构件柱,减少墙身的破坏,并改善其抗震性能,提高延性。
2)设置钢筋混凝土圈梁与构造柱连接起来,增强了房屋的整体性,改善了房屋的抗震性能,提高了抗震能力。
3)加强墙体的连接,楼板和梁应有足够的长度和可靠连接。
4)加强楼梯间的整体性等。
框架结构钢筋混凝土框架房屋是我国工业与民用建筑较常用的结构形式。
震害调查表明,框架结构震害的严重部位多发生在框架梁柱节点和填充墙处。
一般是柱的震害重于梁,柱顶的震害重于柱底、角柱的震害重于内柱、短柱的震害重于一般柱,为此采取了一系列措施。
把框架设计成延性框架,遵守强柱、强节点、强锚固,避免短柱、加强角柱,框架沿高度不宜突变,避免出现薄弱层,控制最小配筋率,限制配筋最小直径。
构造上采取受力筋锚固适当加长,节点处箍筋适当加密等措施。
防震缝不论什么结构形成,防震缝可以将不规则的建筑物分割成几个规则的结构单元,每个单元在地震作用下受力明确、合理,避免产生扭转或应力集中的薄弱部位,有利于抗震。
与抗震措施的区别在《建筑抗震设计规范》(GB50011—2010)中对“抗震措施”与“抗震构造措施”有不同的定义。
抗震措施(规范2.1.10条):除地震作用计算和抗力计算以外的抗震设计内容,包括抗震构造措施。
抗震构造措施(规范2.1.11条):根据抗震概念设计原则,一般不需计算而对结构和非结构各部分必须采取的各种细部要求。
1. 规范中相关的规定(不包括丁类建筑)1.1. 抗震措施(规范3.1.3条)·甲类建筑,抗震措施,当抗震设防烈度为6~8度时,应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求,当为9度时,应符合比9度抗震设防更高的要求。