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多层砌体结构的地震反应分析

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地震作用下多层砌体结构房屋的破坏特点及震害启示

地震作用下多层砌体结构房屋的破坏特点及震害启示

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中国新技术新产品
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Ｃｉ ｗ ｅ ｎｏｅａ ｏ ｃ ｈａ ｅ Ｔ ｈ ｌｉ ｎＰｄ ｔ ｎＮ ｃ ｏｇｓ ｄ ｒｕｓ
建 筑 技 术
地震作用下多层砌体结构房屋的破坏特点及震害启示
刘 景 齐
（ 中铁 十六局 集团第二工程有 限公 司， 天津 ３ ０ ０ ） ０ ０ ０
摘 要 ： 文献记 载 。 国城镇 民用建 筑 中以砖 砌 体作 为墙体 材料 的 占 ９％ｖ＿ ； 有 关部 门近 两年对 四川 省 的 １ 据 全 ０ Ｘｋ 据 ． ６个城镇 各 类公建 房 屋统 计显 示， 多层砖 房（ 舍底 框砖 房 ） 占（ 所 面积 ） 比例 达 ８％； 别是县 城的 这 类房屋 ， 计所 占比例在 ９ ％ｒ． 。所 以 ， ９ 特 预 ０ Ｘ． Ｅ 砖房是 我 国农村 房屋建 筑的主体 。 同时砖房 在历 次地 震 中的震 害又是 严重 的 ， 主要 是砌 体结 构设计 和 施工存 在 几个 方面 问题 。 关键词 ： 震作 用 ； 地 砌体 结构 ； 害分析 ； 震措 施 灾 抗 以及 变形 能力 较低 ， 以在地 震作 用下 ， 所 墙体 总 高度 相 同 ，多一层 楼盖 就意 味着增 加半层 １砌体 结构主要 存在 的抗震 问题 在 特 楼 的侧 向地 震作 用 ，同时加大对 底部 的倾覆 缺乏岩 土工程 勘察 资料 或资料 不 全 。有 极 易产 生 裂缝 。 内横墙与 外纵墙 交界 处 ， 在 强 因倾覆 力矩过大 ， 的在初 步设计 阶段 还缺建 筑 场地岩 土 工程 的 别 是墙 体 接槎 的薄 弱环节 ，当地震 平行 与 内 力 矩 。 中 、 地震作 用下 ， ５ 勘 察 资料 ，有 的在 初步设 计会 审之 后就 直
汶川地震后砌体结构房屋震害调查分析

汶川地震后砌体结构房屋震害调查分析


１ １ 什 邡市 农机 局住 宅楼 ． １ １ １ 房屋 结构 概 况及震 害 ． ．
农机 局住宅楼 （｝ ） １９ １楼 是 ９２年建造 的 ６ 砖混 ｝ 层
结 构 ，横墙 承重体 系 ，作 为居 民住 宅 楼使 用 。墙 体 烧 结普通砖强度 等级 外推 值 为 Ｍ ５ Ｕ ，混 合砂 浆 强度 等 级为 Ｍ１ ，出现 水平 裂缝 、斜 裂缝和 ｘ形 裂缝 ，底 层 部分窗 间墙交 叉 开 裂 ，裂 缝 最大 宽度 １ ｌ 。部 ９Ｉｎ Ｔ ｌ 分墙 脚和柱顶被剪 裂 ，损坏 等级为 中度损 坏。
底层结构由于受地震影响比较突出， 在⑩ 、 ⑥轴 线 的内纵墙段和在④ 、⑩轴线 的窗 间墙段 上 出现如 照
片１ ～照片 ２所示的 ｘ形裂缝 ；在① 、⑧ 、⑩ 轴等 主
要 的横墙上 出现如照片 ３所示的较长水平裂缝 。
１ １２ 震 害原 因分析 ．．
阳台 、变形 缝 和 选 址 等 概 念设 计 因素 对 结 构 抗 震
多层 砌 体 结 构 房 屋 的震 害进 行 重 点 调 查 检 测 ，具
体 的工作 是 ：搜集 原设 计 图纸 ，对该 ５幢 房屋进 行 建筑 结 构 测 绘 和 复 核 ，详 细 记 录 各 房 屋 的损 坏 特 征 和裂缝 发 展情 况 。通 过 比较 房 屋 不 同 的结 构 形
式 、墙 体布 局 、层 间 刚 度 比 、构 造 柱 设 置 、悬 挑
开 洞多 、分 布不均 匀 ，故 刚度 较 弱 ，平 面 内抗 侧 力不 足 。由于水 平地 震剪 力 在纵 墙 中引 起 的主拉 应
１ 建 筑 物 震 害 情 况
根据 现场 实 际情况 ，选 定 的 ５幢 房屋 均 为 ５～
６层 的多层 砌 体 结 构 房 屋 ，位 于什 邡 市 同 一 区域 ， 其 中 ３幢轻度 损坏 ，２幢 中度损 坏 。 主要 作 为居 民 住宅 楼使 用 ，建 造 于 １８ ９７～１９ ９４年 之 间 ，能 够 代 表我 国 ２ 纪八 九 十 年代 的典 型 多 层 砌体 结 构 房 Ｏ世
多层砌体结构抗震

多层砌体结构抗震


地震剪力的计算与分配
1. 楼层地震剪力
多层砌体结构房屋的质量与刚度沿高度分布一般比较均匀，且以剪切变形为主，故可以按本书第三章所述底部剪力法计算地震作用。可取结构底部地震剪力为：
(4.1)
其次，考虑到多层砌体结构在线弹性变形阶段的地震作用基本上按倒三角形分布，顶部附加地震影响系数δn=0。
在扭转地震力的作用下，房屋的端部、尤其是墙角处易于产生严重的震害。
图4-4 墙体转角的破坏
从结构特征方面考察可以发现：在受力复杂、约束减弱、附属结构等部位，往往是震害易于发生的地方。
例如：纵横墙连接处，砌体结构的楼梯间，预制 钢筋混凝土楼屋盖，女儿墙、突出顶面的屋顶间地震 容易发生破坏。
1. 刚性楼盖房屋，上层破坏轻、下层破坏重； 柔性楼盖房屋，上层破坏重、下层破坏轻； 2. 横墙承重房屋的震害轻于纵墙承重房屋； 3. 坚实地基上的房屋震害轻于软弱地基和非均匀地基上的震害； 4. 预制楼板结构比现浇楼板结构破坏重； 5. 外廊式房屋往往地震破坏较重； 6. 房屋两端、转角、楼梯间、附属结构震害较重；
1
这样，任一质点i的水平地震作用标准值Fi为：
2
作用于第i层的楼层地震剪力标准值Vi为i层以上的地震作用标准值之和，即：
3
(4.3)
6
(i=1,2,…,n) (4.2)
5
！
4
鞭梢效应，但增大的两倍不往下传递 。
[例题4-1] 某四层砖砌体房屋，尺寸如图4-6(a)(b)所示。结构设防烈度为7度。楼盖及屋盖均采用预应力混凝土空心板，横墙承重。楼梯间突出屋顶。除图中注明者外，窗口尺寸为1.5m×2.1m ，门洞尺寸为1.0m×2.5m 。试计算该楼房楼层地震剪力。
A
多层砌体结构抗震设计

多层砌体结构抗震设计


砌体强度的正应力影响系数 n
砌体类别
0 / fV
0.0 1.0 3.0 5.0 7.0 10.0 15.0 20.0
普通粘土砖,多孔粘土砖 0.80 1.00 1.28 1.50 1.70 1.95 2.32
混凝土小砌块
1.25 1.75 2.25 2.60 3.10 3.95 4.80
0 为对应与重力荷载代表值的砌体截面平均压应力。
i2
r 1
1 2 3
ir hir / bir 1 时
kir

Et
3 ir
1 ir 4 时
kir
Et

3ir

3 ir
（b）有洞墙体
对于开有规则洞口的墙体，墙顶在单位力作用下墙
顶位移应等于各墙段侧移 之和。
1 2 3

1

K


1
第i层的横向地震剪力由第i层所有横墙承受。
（1）刚性楼盖房屋
刚性楼盖房屋：对于现浇及装配整体式钢筋混凝土楼
（屋）盖等。
n
V j V ji V ji k ji j
j
i 1
n
Vj k ji j
i 1
j
j
j
1
n
Vj
j
k ji
Vj
i 1
Vji
k ji
n
Vj
（2）柔性楼盖房屋
柔性楼盖：木结构等楼（屋）盖。
jm
jm
第m道横墙所 jm
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
jm
配。
Vj
V jm
第37讲砌体结构房屋抗震构造

第37讲砌体结构房屋抗震构造


§1.多层砌体房屋抗震
三、多层砖砌体房屋抗震构造措施 1.构造柱的设置
(1)定义——在砌体房屋墙 体的规定部位，按构造配 筋，并按先砌墙后浇灌混 凝土柱的施工顺序制成的 混凝土柱，称为混凝土构 造柱，简称构造柱。
（2）构造柱的作用 ①提高砌体的受剪承载力； （约10%～30%） ②约束砌体，提高变形能力， 增加延性和整体性； ③提高墙体的稳定性；
§2.底部框架—抗震墙砌体房屋抗震
（6）材料的强度等级要求： ①框架柱、抗震墙和托墙梁的混凝土强度等级不应低于C30。 ②过渡层墙体的砌筑砂浆等级不应低于M7.5。
结束！ 谢谢大家！
§1.多层砌体房屋抗震
（3）设置部位
多层砖砌体房屋构造柱设置要求
§1.多层砌体房屋抗震
（4）构造要求
④ ①最小截面为240mm×180mm，纵筋宜采用4Ф12，箍筋间距不宜大于250mm，且 在柱上下端适当加密；6、7度超过六层、8度时超过五层和9度时，纵筋宜采用4Ф14， 箍筋间距不宜大于200mm；房屋四角的构造柱可适当加大截面及配筋。 ②构造柱与墙连接处应砌成马牙槎，沿墙高每隔500mm设2Ф6水平钢筋和Ф4分布短 筋平面内点焊组成的拉结网片，每边伸入墙内不宜小于1m。 6、7度时底部1/3楼层， 8度时底部1/2楼层，9度时全部楼层，上述拉结钢筋网片应沿墙体水平通长设置。 ③构造柱可不单独设置基础，但应伸入室外地面下500mm ，或与埋深小于500mm 的基础圈梁相连。
§2.底部框架—抗震墙砌体房屋抗震
底框结构——是指底部为钢筋砼框架-抗震墙 结构，上部为多层砖砌体结构的房屋。
§2.底部框架—抗震墙砌体房屋抗震
1.震害特点 底部框架砖房的破坏相当严 重，破坏部位都发生在底部 框架部分。 底部框架砖房震害加重的原因: 上部纵横墙较密，不仅重量大而 且侧向刚度比下部框架大得多， 形成上刚下柔的结构体系。
多层砌体住宅的地震易损性

多层砌体住宅的地震易损性

多层砌体住宅的地震易损性1、前言乡镇地区多层砌体砖房屋是使用最多的一种建筑结构形式，作为庇护作用的房屋的坚固安全性直接和生命、财产相关。

对砌体砖房的抗震性能的研究尤其的必要。

为了评价这类结构的地震安全性，估计在未来地震中的损失及寻求防震减灾对策，需要进行其地震易损性研究。

2、多层砌体砖房非线性地震反应分析方法多层住宅砌体砖房用剪切型多自由度杆状模型模拟，砖墙体的滞变恢复力特性均可用三线型模型描述[1]，可知，当加载到达极限承载力后具有负刚度的软化特性，为此，我们采用基于自平衡力的非线性动力反应分析方法[2]对多层砌体砖房进行分析，该方法在处理负刚度时可避免通常方法迭代缓慢或不稳定及出现“病态”矩阵的困难。

计算中输入的地震地面运动采用人造地震波。

3、结构模型和地震模型的不确定性结构模型的参数包括集中质量、粘滞阻尼比和滞变回复力模型参数。

由文献〔1〕，模型的不确定性参数：初始刚度、硬化刚度比、开裂强度和阻尼比。

地震地面运动模型的人造地震波是由均值反应谱转换成功率谱生成的，参数包括均值反应谱、地震动持续时间和阻尼比。

但对一般场地和多层砌体砖房的周期范围而言，反应谱r的变异系数可取为；地震持续时间取地震加速度的1/2峰值持续时间t，根据文献[2]取持时的变异系数，反应谱阻尼比的变异数为。

4、地震-结构系统样本的建立[1] [3]地震-结构系统的建立是应用latin超立方采样技术[2]，选三个代表值即均值和均值加减一个标准差作为参数的不确定性。

均值由第2.3.1章节中的模拟公式计算，标准差由前3.3节的变异系数求得。

对于结构模型集合对每个结构由初始刚度、硬化刚度比、开裂强度和阻尼比四个参数的代表值可建立81个结构模型。

对地面运动时程集合，由反应谱和阻尼比的代表值组合得9个反应谱，对每个反应谱利用式（2-24）产生三个平稳时间过程，共得27个平稳过程，然后对每个时程乘以由强震持续时间代表的三个包线函数产生三个归一化非平稳时程，三个强震持时取其均值及均值加减0.8倍标准差，于是共产生81个归一化地面加速度时程。

汶川地震后砌体结构房屋震害调查分析

汶川地震后砌体结构房屋震害调查分析

汶川地震后砌体结构房屋震害调查分析汶川地震是中国历史上发生在2024年5月12日的一次7.9级大地震，造成巨大的人员伤亡和财产损失。

在这次地震中，砌体结构房屋是最常见的建筑类型之一，因此对砌体结构房屋的震害进行调查和分析可以提供重要的经验教训。

首先，砌体结构房屋在地震中的震害主要集中在墙体破坏和倒塌上。

地震的强烈震动会对房屋墙体施加巨大的水平和垂直力，导致墙体出现裂缝、倾斜和崩塌。

砌体结构的墙体通常由砖和砂浆构成，其抗震性能弱于钢筋混凝土结构。

因此，砌体结构房屋通常更容易受到地震的破坏。

其次，砌体结构房屋的主要破坏模式是墙体顶部的悬挑和支持结构的倒塌。

在地震中，墙体顶部的悬挑部分通常会因为自重和水平地震力的作用而受到巨大的拉力，导致其产生裂缝和破坏。

同时，支持结构的倒塌也常常会导致整个房屋的倒塌，增加人员伤亡的风险。

此外，砌体结构房屋的震害程度还与墙体的构造和质量有关。

地震中，墙体的质量和连接方式对其抗震性能起到重要的作用。

砌体结构房屋中，如果墙体的砌筑质量不好，砂浆的强度和粘结性不足，墙体容易出现裂缝和崩塌。

同样，墙体与结构之间的连接方式如果不稳固，也容易导致房屋的震害。

最后，砌体结构房屋的地震加固措施可以有效减少震害。

在对汶川地震后的砌体结构房屋进行调查分析时，可以观察到采取了一些地震加固措施的房屋在震害程度上表现较好。

例如，增加墙体的厚度、设置钢筋混凝土柱和梁、加固墙体连接部位等措施都可以有效提高砌体结构房屋的抗震性能。

这些加固措施的应用可以为今后类似地震灾害的抗震设计和建设提供重要的参考。

总结起来，汶川地震后砌体结构房屋的震害调查分析表明，墙体破坏和倒塌是主要的破坏模式，结构质量和连接方式的不稳定也是重要因素。

然而，采取适当的加固措施可以有效降低砌体结构房屋的震害程度。

这些调查和分析结果对于今后的抗震设计和建设具有重要的借鉴意义。

第五章 多层砌体房屋抗震

第五章 多层砌体房屋抗震


§5-3 抗震设计的一般规定
烈度 6 最大高宽比 2.5
7 2.5
8 2.0
9 1.5
这主要 从实际震害观察中总结得到的，为了保证房屋的稳定 性，给出的限制。
§5-3 抗震设计的一般规定
三、抗震横墙间距限制
多层砌体房屋的横向水平地震作用主要由横墙来 承受。对于横墙，除了要求满足抗震承载力外，还 要使横墙间距能保证楼盖对传递水平地震作用所需 的刚度要求。承载力要求可以通过验算来确定，而 横墙间距必须依靠楼盖水平刚度来确定。
§5－4 多层砌体房屋的抗震验算
第j层各横墙所分配到的地震剪力之和应等于该层的总地震剪力，则
(4.8)
V
m 1
n
jm
Vj
(5-4a)
Vjm为第m道横墙的侧移刚度Kjm与楼j层层间侧移Δ j的乘积
Vjm K jm j (5-4b)
(5-4c)
jm
（5-4b）代入（5-4a）给出
§5－4 多层砌体房屋的抗震验算
一、水平地震作用的计算 多层砌体房屋可按底部剪力法计算地震作用。由于砌体 房屋刚度大，周期短，一般在0.2-0.3s，故地震影响系数 取最大影响系数。多层砌体结构房屋的质量与刚度沿高度 分布一般比较均匀，且以剪切变形为主，故可以按底部剪 力法计算地震作用。可取结构底部地震剪力为：
层 数
7 7 6 7
高 度
18 18 18 18
层 数
6 6 6 6
高 度
12 12
层 数
4 4
混凝土 小砌块
§5-3 抗震设计的一般规定
房屋总高度：指室外地面到檐口或主要屋面板板顶 的高度，半地下室可从地下室室内算起，全地下室 和嵌固好的半地下室可从室外地面算起。带阁楼的 坡屋面应算到山尖墙的1/2。
底商多层砌体结构抗震原理

底商多层砌体结构抗震原理

底商多层砌体结构抗震原理
底商多层砌体结构是一种抗震结构形式，其抗震原理主要通过以下几个方面：
1. 高强度和高刚度：底商多层砌体结构由多层砌块组成，具有较高的强度和刚度，能够抵抗地震时产生的水平力。

2. 分层有效减震：底商多层砌体结构采用分层设计，每层之间具有一定的砌缝隙，这种设计可以在地震时起到减震作用，分散和吸收地震能量，减小对主体结构的影响。

3. 框架作用：底商多层砌体结构的砌块之间通过砂浆粘结，在地震时起到一个整体的框架作用，提高整个结构的稳定性和抗震能力。

4. 提高柔度：底商多层砌体结构由于砌块之间有一定的砌缝，所以具有一定的柔度，能够在地震时发生一定的位移，在保证结构安全的前提下减小地震对结构的破坏。

5. 加固措施：为了进一步提高底商多层砌体结构的抗震能力，可以采取一些加固措施，如在砌体间加筋、加大梁柱等构件的尺寸、增加墙体的厚度等，提高结构的整体抗震能力。

总之，底商多层砌体结构的抗震原理主要通过砌块之间的连接、分层设计和加强结构的刚度来提高结构的抗震能力，以减小地震对结构的破坏。

6.4级地震对多层砌体结构的震害特征分析

6.4级地震对多层砌体结构的震害特征分析

图 ６ 右 部模 型
左 部用 作办 公 ， 部用 作 宿 舍 ， 图 ３和 图 ４所 示 ， 右 如
外墙 、 内墙 均 为 ２ ０ ｍ 楼 板 为 １０ ｍ 厚 的现 浇 ４ ｍ， ０ ｍ
２ 抗震验 算及 结果分析
２ １ 计 算 结果及 分析 ． 计 算结 果 较 多 ， 不 一 一 列 出 ， 取 具 有 代 表 现 只 性 的问题 进 行 说 明。 由 于砖 混 结 构 的 底 层 最 容 易 发生破 坏 ， 以只对底层 做 分析 。 所
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图 ２ 普洱地震烈度分 布图（ 孙景江教授供图）
图 １ 普洱地震 区域示意 图（ 中国地震信息 网）
发震时 间 ：０７年 ６月 ３日凌晨 ５时 ３ ２０ ４分
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萝．． 苷、 一・ －嚣 彳 ：
至 同心 乡前 进 村 一 带 ， 震 区 烈 度 Ⅷ 度 ， 部 分 布 极 全
在 宁洱县境 内 ， 个别 自然 村 有 Ⅸ度 破 坏 现 象 。等 震 线形 状呈 椭 圆 形 ， 轴 走 向 为 北 西 向 ， 区 总 面 积 长 震
约为 ３８０平 方 千 米 ， ９ 相邻 的普 洱 市 思茅 、 谷 、 景 澜
在 云南 这个地 震 高 发 省 ， 震 带 来 了严 重 的生 地
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

多层砌体结构房屋的抗震设计随着城市的发展和人口的增加，多层砌体结构房屋的需求也越来越大。

然而，由于砌体结构的特点，其在抗震设计方面存在一定的困难和挑战。

本文将从设计原则、材料选择、结构布置等方面探讨多层砌体结构房屋的抗震设计。

首先，多层砌体结构房屋的抗震设计应遵循以下原则：1.整体性设计原则：在设计中应注重整体性，将建筑结构、构造形式、材料选择等各方面因素进行综合考虑。

要确保结构的稳定性和整体性，减少房屋在地震中发生局部破坏的可能性。

2.强度设计原则：根据不同地区的地震分级，在设计中要确保房屋的强度满足要求。

可以采用增大房屋断面或加固结构的方法来增加强度。

3.刚度设计原则：在设计中要保证房屋具有足够的刚度，能够承受地震引起的水平位移。

可以采用增加墙体、柱子等构件的截面尺寸或加固节点的方法来增加刚度。

其次，材料的选择对多层砌体结构房屋的抗震性能有着重要影响。

常见的砌体材料有红砖、轻质砖、空心砖等。

在抗震设计中，需要选择质量好、强度高的砖，以保证房屋的整体强度和稳定性。

此外，还可以使用钢筋混凝土构件来加固砌体结构，使其具备更好的抗震性能。

最后，结构布置也是多层砌体结构房屋抗震设计的重要考虑因素。

在结构布置方面，应尽量避免长条形布置形式，应采用合理的布置方式，使结构力线合理分布，提高房屋的整体抗震能力。

此外，还要注意墙体与柱子、墙体与屋面的连接方式，保证连接牢固，防止在地震中发生脱离。

总之，多层砌体结构房屋的抗震设计需要注重整体性、强度和刚度的设计原则，选择合适的材料，合理布置结构。

通过以上措施，可以提高多层砌体结构房屋的抗震性能，保障人们的生命财产安全。

当然，针对具体的地区和工程项目，还需要根据实际情况进行详细的设计和计算分析。

多层砌体结构房屋震害分析及抗震设计要点

城市建筑 ｌ 结构・ 抗震 Ｉ Ｕ Ｒ Ｂ Ａ Ｎ Ｉ Ｓ Ｍ Ａ Ｎ Ｄ ＡＲ Ｃ Ｈ Ｉ Ｔ Ｅ Ｃ Ｔ Ｕ Ｒ Ｅ Ｉ Ｓ Ｔ Ｒ Ｕ Ｃ Ｔ Ｕ Ｒ Ｅ ・ Ａ Ｓ Ｅ Ｉ Ｓ Ｍ Ａ Ｔ Ｉ Ｃ
多层砌体 结构房 屋震 害分析 及抗 震设 计要 点
■ 刘 秦 ’王 涛
等 非 结 构 构 件 在 地 震 中 的破 坏 屡 有 发 生 ， 应 给 予 足 够 重视 。后 砌 的非 承 重 隔墙 应沿 墙 高 每 隔５ ０ ０ ～
为若 干简单 、刚度均匀 的单元 。楼梯 间不宜 设在房 屋 的近端或转角处 ，应 加强对楼梯间 的抗震构造措 施 ， 如 在 楼 、 电梯 间 四 角 设 置 构 造 柱 ，在 顶 层 墙 体
料 一般 属于脆性材 料，砌筑而成 的结构也属脆性 ，
因而 砌 体 结 构 的抗 震 性 能 较 差 。对 我 国 近 现 代 历 史 上 的 历 次 大 地 震 的 震 害 调 查 结 果 的 分 析 表 的结构 布置
平地 震作用走 向大体一致的墙体 ，会因为墙体 的主 拉应 力强度达到 极限之而产生斜裂 缝。与地震作 用
屋总 高度与总宽度 的最 大 比值宜符合 《 建筑抗 震设
计 规 范 》要 求 。
【 摘
要】本文针对砌体结构 常发生的震害 ，分 析了砌体结
２ ． 加 强 楼 、屋 盖 与墙 体 的连 接 构 造 经过 对 历 次 震 害 中 多 层 砌 体 房 屋 楼 屋 盖 破 坏 情 况 的 分 析 ， 可 以 看 出 预 制 与 现 浇 式楼 盖均 出 现 过 倒
中设 置 混 凝 土 水 平 条 带 等 ， 以加 强其 连 接 及 整 体 性 。
６ ０ ０ ｍ ｍ 配置 ２ 根直径６ ｌ ｉ ｌ ｍ 的Ｉ 级钢 拉结 筋与承重 墙或 柱 拉结 ，每边深 入墙 内不应少 于５ ０ ０ Ｉ ｆ Ｉ Ⅱ Ｉ ，８ 度和９ 度 时，长度大 于５ Ｉ ｌ ｌ 的后砌 隔墙 ，墙顶 尚应 与楼板拉结 ，

多层砌体结构房屋抗震加固技术的研究

多层砌体结构房屋抗震加固技术的研究摘要：我国地处地震多发区，是世界上受到地震灾害最严重的国家之一。

近年来，我国相连发生了多次高烈度地震，造成了大量的人员伤亡和财产损失。

多层砌体结构房屋是我国学校、居住、办公等建筑中广泛使用的建筑结构类型之一，并将在我国长期大量存在。

多层砌体结构与框架结构、钢结构相比，抗震能力较低，在强烈地震中极易受到严重破坏。

进行多层砌体结构房屋抗震加固技术分析，采用有效的抗震加固措施，提高房屋的抗震能力是社会现实的需求。

本文在对多层砌体结构房屋的震害特点及原因进行研究的基础上，分析了主要的多层砌体结构房屋抗震加固技术。

关键词：多层砌体结构房屋；抗震；加固技术Abstract:Our country is located in such an earthquake-prone area, is the world by earthquake disaster among the countries with the most serious. In recent years, our country linked high intensity earthquake have occurred many times, caused a large number of casualties and property losses. Multi-story masonry structure housing is our country schools, housing, office buildings, is widely used in architectural structure type of, and will be in a large amount for a long time in our country exists. Multi-story masonry structure and the frame structure, steel structure, compared to seismic capacity is low, the strong earthquake in easily in the badly damaged. Multi-story masonry structure housing on the seismic strengthening technical analysis, adopting effective seismic strengthening measures to improve the seismic resistance of houses is the demand of social reality. In this paper of multi-story masonry structure housing to the characteristics of the earthquake damage and reason of the study, based on the analysis of the main building of multi-story masonry structure seismic strengthening technology.Key words:multi-story masonry structure building; Seismic; Reinforcement technique引言我国是一个地震多发国家，地处南亚至地中海地震带和环太平洋地震带的交汇处，地震活动的分布范围十分广泛。

砌体结构在罕遇地震作用下的动力时程分析

砌体结构在罕遇地震作用下的动力时程分析随着人类技术的发展，可以说工程结构建筑是我们日常生活的重要组成部分，这些结构与地震作用的考量及设计分析一直是建筑学的重要课题。

考虑到地震的罕遇性和瞬变性，砌体结构的动力时程分析便成为了重要的研究课题。

砌体结构的动力分析可以分成三个步骤：动力响应分析、动力时程分析和动力反应分析。

其中，动力响应分析可以用来确定结构在地震波作用下的受力参数；动力时程分析则是根据地震作用时结构模型有效的质量和动力系数计算模型的响应；动力反应分析可以用来确定结构的反应特性，模拟结构在不同地震作用下的行为，得到结构受地震作用时的动态响应特征。

为了分析罕遇地震作用下的砌体结构，需要考虑到贯通层位的次要动力特性。

砌体结构中材料和贯通层位的弹性设计是一个重要的方面，要确保结构能够充分抵御罕遇地震作用。

针对不同砌体结构，以贯通层位为基础，对地震动力进行动力分析也是必要的，以此确定结构在罕遇地震条件下的动力响应和动力反应特性。

基于时程方法的动力分析也是有重要的应用价值。

基于时程方法，可以分析不同频率及其时程特性下的结构动力响应，进一步识别出结构有效抵抗动力作用时不同频率对应的动力特性，用以检测结构的整体有效性，并为有效的结构设计提供依据。

再加上研究者不断提出的针对砌体结构的地震反应的新方法、新理论和新技术，不仅可以更好地优化砌体结构的设计，甚至可以检测出砌体结构在罕遇地震作用下的负荷和性能评估。

总的来说，砌体结构在罕遇地震作用下的动力时程分析是一个复杂而重要的研究课题，这种分析方法不仅可以帮助我们有效地识别砌体结构在罕遇地震作用下的受力模式，而且有助于改善砌体结构的设计，使其在罕遇地震作用下更加坚固稳定。

因此，对这一问题的研究为提高建筑结构的安全性和耐久性提供了重要的参考，将来也将继续为有效的砌体结构设计提供更多的支持。

浅谈多层砌体结构的抗震概念设计

１限制房屋层数和总高 ，合理进行结构布 响、其顶部因地震时的边梢效应所造成的震害 的抗震能力 ；２ 作为楼盖 的边缘构件 。 （） 对装配 比正常情况下大得多 ， 因此应尽量避免 。 式楼盖在水平面内进行 约束 ，提高 了楼板的水 为降低房屋可能受 到的层害 ， 新修订的“ 建 ３纵横墙体的合 理布置和连接 平刚度 。 保证楼盖起到整体检隔扳的作用 ， 以传 ３１ ．横墙间距 的限制 。 砖墙在平 面内的抗剪 递并分配层问的地震剪力 ；３ 在竖向平 面内与 筑抗 震设计规 范”ＧＢ ｏ ｌ－ ０ １ 首先对 多层 （ ５ ｏ ２ ０ ） １ （） 但平面外 的抗 剪强度很低。因此， 多 构造柱一起对 墙体约束 ，限制墙体斜裂缝 的延 砌体的总高度和层数作 了严格 而明确 的规定 ， 强度较大， 且不延伸超 出两道圈粱之间的墙体 ， 减小裂 并且作为强制性条文。 在有 限的土地上 ， 建造较 层砖房的水平剪力主要 由横墙承担。为了使大 展 ， 高层数的房屋以发挥最大的经济效益是可以理 部分地震荷载 由楼板传递给横墙 ，要求 楼板有 缝与水 平的夹角 ，保证墙体的整体性 和变形能 解的。但随着房屋层数 的增多 、 总高度的增加 ， 足够的刚度。 为了防止因为横墙过大的变形 ， ｌ 力 ；４ 提高墙体 的抗 剪能力 ， 弓 （） 减轻地震时地基 使多层砖房的弯曲变形增加、 剪切 变形减小。 作 起纵墙的破坏 ， 除对横墙进行抗剪强度验算外 ， 不 均匀 沉 陷 与 地 表 裂缝 对 房屋 的影 响 ，特 别是 规范” Ｇ ５ ０ １ ２０ ） ７１ （ Ｂ ０ １－ ０ １第 ．５条的 屋 盖处 和基 础 顶 面 处 的 圈 梁 ，具有 提 高 房 屋 的 ． 为以抵抗剪切变形为主 的砖墙体 ，由于弯 曲变 还需根据“ 形 的增加 ， 其上部墙体的抗震效果 降低 ， 下部墙 规定， 限制横墙间距 。 竖 向 刚度 和 抗 剪 不 均 匀 沉 陷的 能力 。 体的抗剪能力下降 。 为解决上述 问题 ， 目前设计 ３２ ．纵横墙的连接。 纵横墙连接处 的竖向裂 ５附属构件与主体结构应有 可靠的连接和 中通常采用增加构造柱数量 ， 增大 圈梁 、 构造柱 缝 ， 在历次地震中屡见不鲜 ， 严重时纵墙脱离横 锚 固 的断面及配筋 ， 以及采 用配筋砌体等措施。 随着 墙 而 倒 场 。 出现 这 种 裂 缝 的 主 要原 因 ， 内外墙 是 对于女儿墙 、 出屋 面烟 囱、 屋顶间等非结构 国内住房 制度的改革 ，住宅 的开发建设必须 面 没有同时砌筑 ， 咬搓不好。为避免这种破坏 ， 除 构件 ， 地震 作用时 ， 于受 到“ 由 鞭梢效应 ” 的影 对住宅 消费的个人。 现在人们买房子时 ， 已不再 必须同时咬搓砌 筑外，在地震烈度为 ７度的地 响 ， 出屋面的房屋附属物 ， 这类 地震反应强烈 ， 仅为解决生存问题 ， 还要关注起 居、 环境、 生活 区， 长度大于 ７２ ．ｍ的大房 问、 以及烈度在 ８度 破坏率极 高。 在地震烈度为 ６ 度的地区 ， 高出屋 质量等方 面的综合需要 。 住宅 的高度太高 ， 上下 和 ９度的地区外墙转角及 内外 墙的交接处 ， 当 面 的塔楼 、 楼梯 间、 水箱间的墙面上出现交叉裂 楼太吃力 ， 居住不方便 。因此 ， 多层砖房的层数 未设置构造柱时 ， 沿墙高每隔 ５ ０ 应 ０ ｍｍ配置钢 缝 ； 屋面小烟 囱、 女儿墙 的根部出现 水平裂缝 、 和高度 ， 以不突破规 范的要求为好 。另一方面 ， 筋 ， 并伸入墙 内每边不小于 １ 值得一提 的是 ， 错动、 ｍ。 甚至倒塌 。７度、 度烈度区， ８ 上述震害更 为了提商多层砌体砖房 的抗震能力 ，加强其抗 经常见到一些多层住宅 的用户 ，在房屋装修中 加普通和严重 。 而在地震低烈度 区， 地震时的人 侧 刚度 ， 房屋的高宽 比应符合“ 筑抗震设计规 为了把小房间改成大房间 ，随意拆除房屋内的 员伤亡主要是 由于房屋 附属物倒塌所致。因此 建 雨棚 、 挑檐 等附属构件 ， 应与主体 范”Ｇ ５０ １ ２ ０） ７ ． （Ｂ ０ １ － ０ １第 １４条的要求 。因为 高 墙体 ， 使原来完整的墙体结构受损 。 或为 了扩大 对于女儿 墙 、 宽比过大的房屋 ， 当地震烈度较高 时， 由于倾覆 室内空间 ， 封上 阳台 ， 打掉外纵墙 ， 甚至在外 间 结构有可取的连接和锚 固，以免地震时倒塌伤 产生附加灾 害。特别在人流出人 口、 通道等 力矩引起的弯 曲应力较大 ，当弯 曲应力超过砌 墙上拆砖来扩大墙洞宽度 ，破坏 了原来连续 的 人 ， 体 的抗拉强度时 ， 外墙将出现水平裂缝。 墙体 ，这将大大削弱结构 的空间刚度和房屋的 处 ， 应注意加强抗震措施 ， 对雨棚 、 阳台、 挑檐及 ２房屋的体型应力 整体性． 留下隐患 。 对抗震 十分不利。 挑梁 ， 应进行抗倾覆验算。楼层 、 屋面挑梁 的入 ２１ 面 。 一般 房 屋 的平 面 最 好 为矩 形 ， ．平 纵 ４有 效 设置 构 造 柱 和圈 粱 墙长度应 分别为其 悬挑 长度 的 １ 倍及 ２ 。 ． ２ 倍 横墙 的设 置尽可 能对称 于房屋 平面 的两个主 ４１ ．构造柱。震害分析和试验研究表 明， 在 挑梁 、 板的上部筋 ， 伸人顶层支座后水平段刚好 轴， 且上下层墙体应对齐 。 这样遇地震时可使房 多层砖砌体房屋 的适 当部位设置钢筋混凝土构 满足锚固要求时 ，应适当地增大锚 固长度或增 屋能较好地保持协调一致 ， 减少抗 震不利环节 ， 造柱， 并与圈梁连接使之共同工作 ， 便可增加房 加 １ 倍钢筋直径的垂直段 。 Ｏ 抗震效果较好。如果房屋的质量 中心和刚度中 屋的延性 ， 提高房屋的整体性 ， 防止或延缓在地 结束语 心不重合 ， 地震时将产生扭转作用 ， 使房屋的震 震作用下房屋的突然倒塌 ，减轻房屋的损害程 重视抗震概念设计， 在确定房屋总体方案 、 害 加重 。震 害调 查 表 明 ， 屋转 角 处 的破 坏 ， 度 ， 房 往 为了提高多层砖房的抗倒 塌能力 ， 抗震规范 材料使用和墙部构造 中，遵守抗震设计的有关 往 比其 它 部 位严 重 ； 面 上 凸 出或 凹进 的 房屋 ， 中根据抗震设防烈度、房屋高度和抗震薄弱部 要求和合理原则 ， 平 进行必要的抗震验算 ， 采取适 规 规 对 抗 震 不 利 。 例 如 Ｌ形 、 Ｕ形 、 Ｅ形 等 平 面形 状 位 的 不 同 ， 定 多 层 砖 房 在一 般 情 况 下应 按 “ 当的抗震构造措施 ， 保证施工质量 ， 才能使多层 的房屋 ， 由于地震时振动复杂 ， 整个结构不能协 范 ” Ｇ ５０ ２ ０ ）第 ７３１ 规 定 设 置 钢 筋 砖砌体房屋的抗震能力有所提高当建筑物遭受 （ Ｂ ０ １－ ０ １ １ ． 条 ． 调一致 ， 附加规矩的作用下 ， 在 转角处产生 的剪 混 凝 土构 造 柱 。 本地区设防烈度的地震影响时 ， 筑物可能有 建 应力和应力集 中较大。 加固特殊需要 ， 要求布置 钢筋混凝土构造柱虽然对提高砖房 的受剪 定损坏 ， 一般修理或不需修理仍可继续使 经 成较复杂平面时 ， 则应设置防震缝 ， 将房屋分隔 承载力作 用有限 ， 提高 １ ％～ ０ 但是对于 用。当建筑物遭受高于本地 区设防烈度 的罕遇 仅 ０ ３ ％， 成若干独立 的单元 ， 以减轻震害。 墙体的约束和防止墙体开裂后砖 的散落起到非 地震影响时，不致于倒塌或发生危及生命的严 ２２ ．立面 。震害调查表明 ， 建筑立面上 的不 常 显著 的作 用 。 造柱 应 当设 置 在 震 害较 重 、 构 连 重 破 坏 。 规则要比平面上不规则带来的震害更严重 。立 接构造 比较薄弱和易于应力集中的部位 。 参 考 文 献 面上各部分高差过大，或有局部突出的小建筑 ４２圈梁。 ． 钢筋 混凝土圈梁是增加墙体 的整 【１ １高小旺， 江， 何 肖伟 ， 底层框架抗震墙砖房 等． 物 ， 刚 度 突 变 、 量 悬 殊 ， 震 时 都 易造 成 严 体连接 、 或 质 地 提高 楼（ ） 屋 盖刚度 、 限制墙 体裂缝 延 抗震设计计算若干 问题的研究 【．建筑科学， Ｊ １ 重展害， 甚至引起房屋倒塌。因此， 当无特殊功 展 、 提高房屋抗展能力的有效构造措施 。 圈粱还 １ ９ （ ） ９ ５４ ． 能 要求 时 ，房 屋应 设 计 成 质 量 和 剐度 沿 高 度 对 是减 少 构 造 柱计 算 长 度 ，充 分发 挥 其 抗 震 作 用 ｆ１ ２田杰 ， 克 宾 ．１ 纪 的 结 构工 程 抗震 减 灾设 许 ２世 称 、 匀 分 布 的 型式 。 般 情 况下 ， 将 重 设 备 、 的不 可 缺少 的连 接 构 件 。 抗 震 的观 点 分 析 ， 均 一 应 从 圈 计 新 模 式— — 抗 震 性 能 设 计 理 论 简介 【． 国 Ｊ中 １ 仓库 、 档案库 、 书库等房间 ， 尽可能布置在房 间 梁 有 以下几 项 作 用 ： 安 全科 学 学报 ，０ ０ ６ ． ２０ （ ） 的下部楼层 ， 使结构重心降低 ， 以减轻震害。在 （） １增强房屋的整体性 。 由于圈粱的约束作 【 戴 国 莹． 建 筑 抗震 设 计 规 范 简介 ［． 筑 结 ３ 】 新 Ｊ建 ］ 砖 混结构设计中不应过度追求大开间、 大门洞 、 用 ， 使楼 盖与纵横墙构成整体的箱形结 构， 防止 构 ０ １ １ ） ２０（０． 大 悬挑 及 阶 梯形 。 由于 刚 度 突变 和 高 震 型 的影 预制楼板散开和砖墙倒塌 ，充分发挥各片墙体
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第 43 卷增刊 2 0 1 0年
土木工程学报
CHINA CIVIL ENGINEERING JOURNAL
Vol. 43 2010
多层砌体结构的地震反应分析
梁城宇 车 轶 仲伟秋
（大连理工大学，辽宁大连 116023）
摘要：在汶川地震后的震害统计中发现，倒塌并造成人员伤亡的主要是多层砌体结构，因此对多层砌体结构进行 动力分析研究，了解多层砌体结构在地震作用下的破坏过程成为一件有意义和有必要的工作。结合汶川地震，阐 述多层砌体结构在地震作用下的破坏特征，研究如何通过数值模拟得到能反映多层砌体结构在地震作用下的开 裂压碎情况的破坏过程。通过有限元软件ANSYS，探讨了多层砌体结构动力分析中的有限元建模分析方法，提出 运用砌体等效体积单元，建立多层砌体结构的方法能有效模拟在地震作用下多层砌体结构随着时间历程的发展 而产生的开裂压碎等破坏过程，为多层砌体结构的模拟分析提供技术支持。 关键词：砌体结构；本构关系；等效体积单元；动力分析；地震作用 中图分类号：TU352.1 文献标识码：A 文章编号：1000-131X（2010）增-0468-05
1 多层砌体结构地震破坏特征［1］
多层砌体结构在我国地震频繁的中西部地区应 用广泛。但由于组成砌体的砖与砂浆之间存在明显 的 二 相 性 ，使 砌 体 整 体 性 差 ，应 力 分 布 很 不 均 匀 ，且 抗拉强度仅是混凝土的1/10，延性很小，属于脆性材 料。在水平地震作用下，很快受拉屈服，在变形很小 的 情 况 下 砌 体 会 迅 速 开 裂 或 压 碎 破 坏 ，进 而 整 个 结 构局部或 整体倒塌 ，造成很大的 灾害，在汶川 地 震 中表现的分外明显。
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随着有限元理论的推广和ANSYS、ABAQUS等有 限 元 分 析 软 件 的 开 发 应 用 ，利 用 有 限 元 分 析 软 件 对
第 43 卷 增刊
梁城宇等·多层砌体结构的地震反应分析
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多层砌体结构进行数值模拟成为了一种主要的手 段。但是，由于组成砌体的砖与砂浆之间存在明显 的 二 相 性 ，模 拟 砌 体 结 构 在 地 震 作 用 下 的 动 力 分 析 较为困难。本文通过采用砌体等效体积单元建立能 反映砌体结构在地震作用下的开裂压碎情况的有限 元模型，进行 瞬态地震分 析，得出砌体 结构在 地 震 作用下的破坏过程。
3 多层砌体结构动力分析结果
本文取大连理工大学校内某栋6层砌体结构办 公楼作为进行动力分析的多层砌体结构。相关参数 根 据 现 场 材 料 测 试 结 果 取 值 ， 楼 板 和 构 造 柱 为 C10 混 凝土，墙体为 砖砌体，参 数与砌体等 效体积单 元 参数一致［4］，如表2所示。
多层砌体结构构造柱、墙体、楼板布置和约束方 式 如 图 1 所 示 ，结 构 各 层 的 单 元 划 分 和 门 、窗 开 洞 如 图2所示。
Seismic response analysis of multi-masonry structure
Liang Chengyu Che Yi Zhong Weiqiu （Dalian University of Technology, Dalian 116023, China）
Abstract: In damage statistics of Wenchuan Earthquake, collaps and casualties mainly happened with masonry structure. In order to find out how masonry structure collapse under seismic load, it is significant and necessary to make dynamic analysis. Based on Wenchuan Earthquake, failure characteristics of masonry structure under seismic load is explained. Research on how to establish a model to reflect the crushing and cracking of masonry structure under seismic action and on how to get damage process under earthquake through numerical simulation is presented. Finally, discussion on how to establish finite element model and how to analyze in ANSYS for masonry structure brought forward the conclusions that masonry structure model which was established by using representative volume element could effectively simulate masonry structure under seismic action, showed the development of crushing and cracking resulting with the seismic time history, and provided technical support for dynamic analysis and simulation of masonry structure. Keywords: masonry structure; stress-strain relationship; representative volume element; dynamic analysis; seismic action E-mail: lcymac@
多层砌体 砌体-框
构
结构 架结构
力墙结构
可以使用 42（21%） 20（48%） 66（54%） 5（71%） 4（57%）
加固后可 74（37%） 9（21%） 40（32%） 2（29%） 3（43%）
以使用
停止使用 33（16%） 4（10%） 8（7%） 立刻拆除 52（26%） 9（21%） 9（7%）
引言
2008年5月12日14时28分，在四川省汶川县映秀 镇 附 近 发 生 8.0 级 地 震 ， 震 中 位 于 北 纬 31 °， 东 经 103.4°。此次地震是新中国成立以来破坏力最强、波 及 范 围 最 广 的 地 震 ，给 震 中 和 地 震 波 及 区 带 来 了 极 大的损失。根据文献［1］，如表1所示，汶川地震震害 统 计 中 倒 塌 较 多 的 是 多 层 砌 体 结 构 ，因 此 结 合 震 害 数 据 对 多 层 砌 体 结 构 进 行 动 力 分 析 ，了 解 多 层 砌 体 结 构 在 地 震 作 用 下 的 破 坏 过 程 ，对 今 后 的 抗 震 设 计
下面总结汶川地震中多层砌体结构的破坏特 征：
（1）墙体开裂破坏。在地震作用下，多层砌体结 构 底 层 所 受 剪 力 最 大 ，与 地 震 波 走 向 一 致 的 墙 体 会 因为墙体的主拉应力强度达到限值而产生斜向裂缝 或 交 叉 裂 缝 ，与 地 震 波 走 向 垂 直 的 墙 体 会 因 为 受 弯 产生竖向裂缝。达到极限抗压强度的墙体会出现滑 移、错位、边缘 的楔块脱落 使墙体继续 承受上 部 荷 载和水平地震作用，出现局部或整体倒塌。
基金项目：973计划项目-城市工程的地震破坏与控制 作者简介：梁城宇，硕士研究生 收稿日期：2010-08-20
的发展显得尤为重要。
表 1 建筑震害情况统计（按结构形式分类） Table 1 Statistics of building seismic damage
（classification by structure）
（5）其他破坏。窗下墙较高且窗间墙较窄时，由 于抗剪力不足出现交叉裂缝；突出屋面的附属结 构 ，由 于“ 鞭 梢 效 应 ”的 影 响 破 坏 ，会 在 塌 落 时 伤 人。
2 多层砌体结构动力分析方法
由于组成砌体的砖与砂浆之间存在明显的二相 性 ，现 阶 段 对 其 进 行 动 力 分 析 时 通 常 采 用 离 散 性 模 型建模或连续性模型建模。离散性模型是把砌体离 散 成 砖 块 和 砂 浆 ，分 别 以 不 同 的 单 元 模 拟 砌 块 和 砂 浆 并 采 用 自 由 耦 合 方 法 连 接 ，以 此 进 行 离 散 单 元 建 模。虽然砖块和砂浆的材料特性能够按照规范选 取 ，但两者的连 接关系复杂 ，以此建立 的模型单 元 数 量 多 ，耗 时 长 ，精 度 也 不 是 很 高 ，一 般 只 应 用 于 模 拟小规模砌体构件的动力分析。连续性模型是利用 均 质 技 术 ，把 砖 块 和 砂 浆 材 料 均 质 为 一 种 连 续 介 质 材 料 ，形 成 可 以 等 效 砌 体 组 成 材 料 的 砌 体 等 效 体 积 单 元（Representative Volume Element，简 称 RVE），以 此进行连续单元建模。采用RVE单元的连续性模型 的优点是避开了离散性模型将砌体结构中的砂浆 和 块 材 分 别 考 虑 成 不 同 单 元 的 难 点 ，同 时 考 虑 了 砖 和砂浆的作用及其几何拓扑信息，并且缩减计算规 模。但是这种方法无法考虑两种材料之间的连接关 系，对砌体的开裂情况分析及各种破坏机理分析均存 在一定误差，因此只适宜分析大规模的砌体结构。
考虑到模拟多层砌体结构在地震作用下的动力 分析的计算 量庞大，模 型复杂，因此 本文采用 砌 体 等效体积单元建立能反映多层砌体结构在地震作用 下 的 开 裂 压 碎 情 况 的 有 限 元 模 型 ，进 行 瞬 态 地 震 分 析。等效体积单元（RVE）的概念与相关理论是澳大 利 亚 学 者 L. Gambarotta［2］于 1996 年 首 先 提 出 的 ，此 后 国内外学者对砌体代表性等效体积单元进行一系 列的研究，文献［3］用有限差分法模拟砌体RVE均质 化的过程，文献［4-5］通过实验和ANSYS有限元分析 证 明 了 砌 体 RVE 单 元 与 砌 体 的 大 部 分 力 学 性 质 吻 合，将它应用于整体结构进行有限元分析是可行 的。