建筑结构抗震设计第四章
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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%。
建筑结构抗震设计
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4.1 多层砌体结构的震害特点
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。
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4.2 多层砌体结构选型与布置
（3）烟道、风道、垃圾道等部，应避免墙体的局部削弱，不 宜采用无竖向配筋的附墙烟囱及出墙面的烟囱。 （4）教学楼、医院等横墙较小、跨度较大的房屋，宜采用现 浇钢筋混凝土楼、屋盖。 （5）楼梯间不宜设在房屋的尽端或转角处，否则应采取局部 加强措施，如在楼梯间四角设钢筋混凝土构造柱等。 （6）防震缝
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4.3.2 地震剪力的计算与分配
墙肢侧移刚度
由于对于不同的墙肢高宽比h/b，其墙体变形中 弯曲、剪切所占的比例是不同的，因此墙肢侧移刚度 的计算要根据墙肢的高宽比的不同而区别对待。
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4.1 多层砌体结构的震害特点
震害规律：
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 上的房屋震害； 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。
对各种楼盖均按刚性楼盖考虑，即纵向楼层地震剪力可按各纵 墙侧移刚度比例进行分配。
(3) 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各墙
肢的侧移刚度进行分配。
第m墙体第r墙肢
第m 道墙第r 墙段所分配的地震剪力为 的侧移刚度
Vmr
K mr
s
V jm
Kmi
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4.3.1 计算简图
多层砌体结构房屋
计算简图
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4.3.1 计算简图
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 的重量集中在楼、屋盖标高处。
内墙阳角至门窗洞边的最小距离
1.0
无锚固女儿墙(非出入口处)的最大高度 0.5
1.0 1.2 1.5 1.0 1.2 1.5 1.0 1.0 1.0 1.0 1.5 2.0 0.5 0.5 0.0
注：1. 局部尺寸不足时应采取局部加强措施弥补，且最小宽度不宜 小
于1/4层高和表列数据的80%； 2. 出入口处的女儿墙应有锚固.
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4.3.2 地震剪力的计算与分配
因此，对于同时考虑弯曲、剪切变形的构件，其 侧移刚度为
K1 1
Et
b s
h
h
2
3
b b
而对于仅考虑剪切变形的墙体，其侧移刚度为
K 1 Et
s 3 h
b
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Vj
Aji
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4.3.2 地震剪力的计算与分配
2）柔性楼盖房屋 柔性楼盖：以木结构等柔性材料为楼盖。
jm
jm
按第m道横墙从属面积上重力荷载代表值的比例分配。
V jm
G jm Gj
Vj
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第j层第i道横墙
楼层地震剪力按各横墙的侧移刚度比例进行的分侧配移。刚度
n
V j V ji i 1
V ji K ji j
Vji
K ji
n
Vj
K ji
i1
净截面 面积
当同一层墙体材料及 高度均相同时，其楼层地 震剪力可按各抗震横墙的 横截面面积比例进行分配。
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Aji
n
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4.2 多层砌体结构选型与布置
1. 结构布置
（1）应优先采用横墙承重的结构布置方案，其次采用纵横墙共同 承重的结构布置方案，避免采用纵墙承重方案； （2）纵横墙的布置宜对称、均匀，沿平面应对齐、贯通，沿竖向 应上下连续，同一轴线上的窗间墙宜等宽匀称；
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4.2 多层砌体结构选型与布置
２. 房屋的总高度与层数
（1）规范规定砌体房屋的总高度(m)与层数的限值
房屋的总高度指室内地面到檐口或主要屋面板板顶的高度，半地下室 可从地下室室内地面算起，全地下室和嵌固条件好的地下室可从室外 地面算起；带阁楼的坡屋面应算到山尖墙的1/2高度处。
建筑结构抗震设计
4. 多层砌体结构抗震设计
· 本章要点
■ 掌握：多层砌体结构房屋的地震作用的计算； 楼层地震剪力在墙体中的分配；墙体抗震 承载力验算。
■ 理解：砌体结构抗震验算的原则；圈梁的作用及 布置要求；构造柱的作用及布置要求 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选型与布置 方面的基本要求。
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4.3.2 地震剪力的计算与分配
1.楼层地震剪力
结构底部地震剪力为
FEK 1Geq
任一质点i 的水平地震作用标准值为
Fi
Gi Hi
n
FEK
(i 1,2,, n)
Gi Hi
j 1
作用于第i层的楼层地震剪力标准值为
n
Vi Fj
ji
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4.3.2 地震剪力的计算与分配
对于突出屋面的屋顶间、女儿墙、烟囱等其地震 作用宜乘以增大系数 3 , 以考虑鞭梢效应。此增大的 两倍不应往下传递，即计算房屋下层层间地震剪力时 不考虑上述地震作用增大部分的影响。
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4.1 多层砌体结构的震害特点 震害现象
交叉裂缝
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4.1 多层砌体结构的震害特点
整片墙体被甩落
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4.1 多层砌体结构的震害特点
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4.3 多层砌体结构的抗震计算
对多层砌体结构的抗震计算，一般只要求进行 水平地震作用条件下的计算。计算的归结点，是对 薄弱区段的墙体进行抗剪强度的复核。
抗震验算三个步骤： 确定计算简图 分配地震剪力 对不利墙段进行抗震验算
建筑结构抗震设计
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体形对称均匀的结构。 当地震烈度为8度或9度且有下列情况之一时，应设置防震缝：
①房屋立面高差在6m以上；
②房屋有错层，且楼板高差较大；
③部分结构刚度、质量截然不同。
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（1）横向楼层地震剪力的分配 横向楼层地震剪力要考虑楼盖的刚度。
1）刚性楼盖 刚性楼盖房屋是指抗震横墙最大间距符合 《 规范 》 规定的现
浇及装配整体式钢筋混凝土楼盖房屋。
j
Vj
j
j
V j1
Vj2
V jn
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4.3.2 地震剪力的计算与分配
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4.2 多层砌体结构选型与布置
（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； 对各层横墙很少的多层砌体房屋，还应根据具体情况 再适当降低总高度和减少层数。
（3）砖房和砌块房屋的层高不宜超过3.6m；当使用 功能确有需要时，采用约束砌体等加强措施的普通砖 砌体的层高不应超过3.9m。
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4.3.2 地震剪力的计算与分配
当楼层上重力荷载均匀分布时，可进一步简化为按各 墙体从属面积的比例进行分配：
V jm
A
f jm
Ajf
Vj
Ajfm 第j层第m道墙体的从属面积； Ajf 第j层的建筑总面积。
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4.3.2 地震剪力的计算与分配
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4.2 多层砌体结构选型与布置
３. 房屋的高宽比
房屋最大高宽比
烈度
6
7
8
9
最大高宽比 2.5
2.5
2.0
1.5
注：1. 单面走廊房屋的总宽度不包括走廊宽度； 2. 建筑平面接近正方形，其高宽比宜适当减小。
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计算简图中结构楼底、部屋固盖定自端重标，活高荷的载取组法：
①当基础埋置较浅合体时值、，及构取上造为、柱基下重各础量半顶之层面和的；。墙 ②当基础埋置较深时，可取为室外地坪下0.5m处； ③当设有整体刚度很大的全地下室时，取为地下室顶板 顶部； ④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，此时地下室也算一层楼面。
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4.2 多层砌体结构选型与布置
４. 抗震横墙间距的限制
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4.2 多层砌体结构选型与布置
５.房屋的局部尺寸
房屋局部尺寸限值(m)
部位
烈度
6
7
8
9
承重窗间墙最小宽度
1.0
承重外墙尽端至门窗洞边的最小距离 1.0
非承重外墙尽端至门窗洞边的最小距离 1.0
墙体转角的破坏
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4.1 多层砌体结构的震害特点
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4.1 多层砌体结构的震害特点
（3）其它破坏 ①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；
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4.1 多层砌体结构的震害特点
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，东京约有砖石结构房屋7000栋，几乎
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4.3.2 地震剪力的计算与分配
3. 楼层地震剪力在各墙体间的分配
一般假定：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。楼层地震剪力在墙体间的 分配主要取决于楼盖的水平刚度及各墙体的抗侧移刚 度。
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4.3.2 地震剪力的计算与分配
墙体空间刚度差，且高厚比较大，稳定性差。
②房屋附属物破坏：
突出屋面的小烟囱、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。
③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。
3）中等刚度楼盖房屋 中等刚度楼盖：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。
V ji
1( 2
K ji
n
K ji
G ji Gj
)V j
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4.3.2 地震剪力的计算与分配
(2) 纵向楼层地震剪力的分配
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4.3.2 地震剪力的计算与分配
侧移
2. 墙体侧移刚度
柔度
墙体在侧向力作用
下一般包括：
弯曲变形
b
h3 12EI
1 h 3 Et b
剪切变形
矩形
1.2
s
h
AG
h
btG
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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%。
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4.1 多层砌体结构的震害特点
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。
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4.2 多层砌体结构选型与布置
（3）烟道、风道、垃圾道等部，应避免墙体的局部削弱，不 宜采用无竖向配筋的附墙烟囱及出墙面的烟囱。 （4）教学楼、医院等横墙较小、跨度较大的房屋，宜采用现 浇钢筋混凝土楼、屋盖。 （5）楼梯间不宜设在房屋的尽端或转角处，否则应采取局部 加强措施，如在楼梯间四角设钢筋混凝土构造柱等。 （6）防震缝
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4.3.2 地震剪力的计算与分配
墙肢侧移刚度
由于对于不同的墙肢高宽比h/b，其墙体变形中 弯曲、剪切所占的比例是不同的，因此墙肢侧移刚度 的计算要根据墙肢的高宽比的不同而区别对待。
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4.1 多层砌体结构的震害特点
震害规律：
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 上的房屋震害； 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。
对各种楼盖均按刚性楼盖考虑，即纵向楼层地震剪力可按各纵 墙侧移刚度比例进行分配。
(3) 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各墙
肢的侧移刚度进行分配。
第m墙体第r墙肢
第m 道墙第r 墙段所分配的地震剪力为 的侧移刚度
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4.3.1 计算简图
多层砌体结构房屋
计算简图
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4.3.1 计算简图
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 的重量集中在楼、屋盖标高处。
内墙阳角至门窗洞边的最小距离
1.0
无锚固女儿墙(非出入口处)的最大高度 0.5
1.0 1.2 1.5 1.0 1.2 1.5 1.0 1.0 1.0 1.0 1.5 2.0 0.5 0.5 0.0
注：1. 局部尺寸不足时应采取局部加强措施弥补，且最小宽度不宜 小
于1/4层高和表列数据的80%； 2. 出入口处的女儿墙应有锚固.
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4.3.2 地震剪力的计算与分配
因此，对于同时考虑弯曲、剪切变形的构件，其 侧移刚度为
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而对于仅考虑剪切变形的墙体，其侧移刚度为
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4.3.2 地震剪力的计算与分配
2）柔性楼盖房屋 柔性楼盖：以木结构等柔性材料为楼盖。
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按第m道横墙从属面积上重力荷载代表值的比例分配。
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第j层第i道横墙
楼层地震剪力按各横墙的侧移刚度比例进行的分侧配移。刚度
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当同一层墙体材料及 高度均相同时，其楼层地 震剪力可按各抗震横墙的 横截面面积比例进行分配。
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4.2 多层砌体结构选型与布置
1. 结构布置
（1）应优先采用横墙承重的结构布置方案，其次采用纵横墙共同 承重的结构布置方案，避免采用纵墙承重方案； （2）纵横墙的布置宜对称、均匀，沿平面应对齐、贯通，沿竖向 应上下连续，同一轴线上的窗间墙宜等宽匀称；
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4.2 多层砌体结构选型与布置
２. 房屋的总高度与层数
（1）规范规定砌体房屋的总高度(m)与层数的限值
房屋的总高度指室内地面到檐口或主要屋面板板顶的高度，半地下室 可从地下室室内地面算起，全地下室和嵌固条件好的地下室可从室外 地面算起；带阁楼的坡屋面应算到山尖墙的1/2高度处。
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4. 多层砌体结构抗震设计
· 本章要点
■ 掌握：多层砌体结构房屋的地震作用的计算； 楼层地震剪力在墙体中的分配；墙体抗震 承载力验算。
■ 理解：砌体结构抗震验算的原则；圈梁的作用及 布置要求；构造柱的作用及布置要求 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选型与布置 方面的基本要求。
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4.3.2 地震剪力的计算与分配
1.楼层地震剪力
结构底部地震剪力为
FEK 1Geq
任一质点i 的水平地震作用标准值为
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作用于第i层的楼层地震剪力标准值为
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4.3.2 地震剪力的计算与分配
对于突出屋面的屋顶间、女儿墙、烟囱等其地震 作用宜乘以增大系数 3 , 以考虑鞭梢效应。此增大的 两倍不应往下传递，即计算房屋下层层间地震剪力时 不考虑上述地震作用增大部分的影响。
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4.1 多层砌体结构的震害特点 震害现象
交叉裂缝
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整片墙体被甩落
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4.3 多层砌体结构的抗震计算
对多层砌体结构的抗震计算，一般只要求进行 水平地震作用条件下的计算。计算的归结点，是对 薄弱区段的墙体进行抗剪强度的复核。
抗震验算三个步骤： 确定计算简图 分配地震剪力 对不利墙段进行抗震验算
建筑结构抗震设计
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体形对称均匀的结构。 当地震烈度为8度或9度且有下列情况之一时，应设置防震缝：
①房屋立面高差在6m以上；
②房屋有错层，且楼板高差较大；
③部分结构刚度、质量截然不同。
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（1）横向楼层地震剪力的分配 横向楼层地震剪力要考虑楼盖的刚度。
1）刚性楼盖 刚性楼盖房屋是指抗震横墙最大间距符合 《 规范 》 规定的现
浇及装配整体式钢筋混凝土楼盖房屋。
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4.2 多层砌体结构选型与布置
（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； 对各层横墙很少的多层砌体房屋，还应根据具体情况 再适当降低总高度和减少层数。
（3）砖房和砌块房屋的层高不宜超过3.6m；当使用 功能确有需要时，采用约束砌体等加强措施的普通砖 砌体的层高不应超过3.9m。
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4.3.2 地震剪力的计算与分配
当楼层上重力荷载均匀分布时，可进一步简化为按各 墙体从属面积的比例进行分配：
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Ajfm 第j层第m道墙体的从属面积； Ajf 第j层的建筑总面积。
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３. 房屋的高宽比
房屋最大高宽比
烈度
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最大高宽比 2.5
2.5
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注：1. 单面走廊房屋的总宽度不包括走廊宽度； 2. 建筑平面接近正方形，其高宽比宜适当减小。
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①当基础埋置较浅合体时值、，及构取上造为、柱基下重各础量半顶之层面和的；。墙 ②当基础埋置较深时，可取为室外地坪下0.5m处； ③当设有整体刚度很大的全地下室时，取为地下室顶板 顶部； ④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，此时地下室也算一层楼面。
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4.2 多层砌体结构选型与布置
４. 抗震横墙间距的限制
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4.2 多层砌体结构选型与布置
５.房屋的局部尺寸
房屋局部尺寸限值(m)
部位
烈度
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承重窗间墙最小宽度
1.0
承重外墙尽端至门窗洞边的最小距离 1.0
非承重外墙尽端至门窗洞边的最小距离 1.0
墙体转角的破坏
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4.1 多层砌体结构的震害特点
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4.1 多层砌体结构的震害特点
（3）其它破坏 ①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；
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4.1 多层砌体结构的震害特点
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，东京约有砖石结构房屋7000栋，几乎
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4.3.2 地震剪力的计算与分配
3. 楼层地震剪力在各墙体间的分配
一般假定：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。楼层地震剪力在墙体间的 分配主要取决于楼盖的水平刚度及各墙体的抗侧移刚 度。
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4.3.2 地震剪力的计算与分配
墙体空间刚度差，且高厚比较大，稳定性差。
②房屋附属物破坏：
突出屋面的小烟囱、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。
③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。
3）中等刚度楼盖房屋 中等刚度楼盖：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。
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4.3.2 地震剪力的计算与分配
(2) 纵向楼层地震剪力的分配
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4.3.2 地震剪力的计算与分配
侧移
2. 墙体侧移刚度
柔度
墙体在侧向力作用
下一般包括：
弯曲变形
b
h3 12EI
1 h 3 Et b
剪切变形
矩形
1.2
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AG
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