5多层砌体房屋抗震设计

多层砌体承重房屋的层高，不应超过3.6m。
三、抗震横墙间距的限制
强制
横向地震作用主要由横墙承受。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。
四、房屋局部尺寸的限制
在强烈地震作用下，房屋首先在薄弱部位破坏，这些薄弱部位一般 是，窗间墙、尽端墙段、突出屋顶的女儿墙等。
1 1
k11 k21 k22 k23
kq4 1
1 1
k13 k27 k28 k29
kq2 1
1 1
k12 k24 k25 k26
墙段宜按门窗洞口划分；对设置构造柱的小开口墙段按毛截面 计算的刚度，可根据开洞率乘以下表的墙段洞口影响系数。
小开口墙段指开洞率不大于30%的墙段。
（2）柔性楼盖 柔性楼盖是指木结构等。
将楼盖视作支承在横墙上的简支梁。
按第m道横墙从属面积上重力荷载代表值的比例分配。
Vj
jm
jm
jm
jm
jm
V j1
Vj2
V jn
V jm

G jm Gj
Vj
G jm 第j层第m道横墙从属面积上重力荷载代表值；
G j 第j层结构总重力荷载代表值。
5.4 多层砌体房屋抗震验算
要点： 1、只考虑横墙及纵墙分别在水平地震作用下，平面内的抗 剪强度，不考虑竖向地震作用。 2、只需验算不利的墙段。
计算的过程： 地震作用计算——地震剪力的分配——砌体的抗剪强度验算
一、水平地震作用计算
1. 计算简图
基本假定： (1) 地震作用下结构的变形为剪切型。 (2) 房屋各层楼盖水平刚度无限大，各抗侧力构件在同一楼层标
三、横纵墙连接处破坏
咬槎不好，两个方向的地震作用使连接处受力复杂，应力 集中——竖向裂缝。
四、楼梯间墙体的破坏
一般震害较重。 原因：
➢ 位置不当； ➢ 横墙间距小，抗剪刚度大； ➢ 空间刚度较小； ➢ 墙体有削弱等；
楼梯间的破坏
楼梯间位置不当
楼梯间自身弱点
五、楼板和屋盖
楼板和屋盖是地震时传递水平地震作用的主要构件。 对于预制板楼板、楼盖，由于整体性较差、板缝偏小，混凝土灌 缝不够密实，地震时易于拉裂。9度以上地区，由于墙体开裂、错 位、倒塌引起楼板、楼盖掉落。预制板端部搁置长度过短或无可靠 的板与板及板与墙的拉接措施，也造成震害。
尺寸的25%时，房屋转角处应采取加强措施。 3）楼板局部大洞口的尺寸不宜超过楼板宽度的30%，且不应再
墙体两侧同时开洞。 4）房屋错层的楼板高差超过500mm时，应按两层计算；错层部
位的墙体应采取加强措施。
5）同一轴线上的窗间墙宽度宜均匀；墙面洞口的面积，6、7度 时不宜大于墙面总面积的55%，8、9度时不宜大于50%。
Ajm Aj
Vj
Ajm 第j层第m道横墙所应分配地震作用的建筑面积； Aj 第j层的建筑面积。
（3）中等刚度楼盖房屋
中等刚度楼盖：介于刚度楼盖和柔性楼盖之间的楼（屋）盖， 如装配式钢筋混凝土楼盖。
可近似按刚性楼盖和柔性楼盖结果的平均值分配。
V jm
1( 2
k jm
n
b
3
Et
墙体高宽比
墙的侧移刚度k为： k Et
3

h t
1 h / b 4 时：弯曲+剪切变形
h h3
GA 12 EI
I b3t /12
(3 3 ) / Et
F 1

h
b t
墙体侧移刚度 k 为：
k

Et
3 3
h/b>4时： k 0
6）在房屋宽度方向的中部应设置内纵墙，其累计长度不宜小于 房屋总长的60%（高宽比大于4的墙段不计入）。
3、房屋有下列情况之一时宜设置防震缝，缝两侧均应设置墙体， 缝宽应根据烈度和房屋高度确定，可采用70mm~100mm。
1）房屋立面高差在6m以上； 2）房屋有错层，且楼板高度差大于层高的1/4； 3）各部分结构刚度、质量截然不同。 4、楼梯间不宜设置在房屋的尽端或转角处。 5、不应在房屋转角处设置转角窗。 6、横墙较少、跨度较大的房屋，宜采用现浇钢筋混凝土楼、屋盖。
注：横墙较少指同一楼层内开间大于4.2m的房间占该层总面积的40%以 上；其中，开间不大于4.2m的房间占该层总面积不到20%且开间大于 4.8m的房间占该层总面积的50%以上为横墙很少。
3. 6、7度时，横墙较少的丙类多层砌体房屋，当按规定采取加强措 施并满足抗震承载力要求时，其高度和层数应允许仍按表中规定。
当房屋纵向承重，横墙间距大而屋盖刚度弱时，纵墙出平面受 弯产生水平裂缝。大都发生于外纵墙窗口的上下皮处。
1999年9月21日九二一大地 震位于震中央的台中县雾峰 乡光复国中教舍墙壁上出现 水平裂缝
二、墙角破坏
扭转，应力集中，约束小等——V 型裂缝
1996年内蒙古包头6.4级地震时， 某房屋内墙转角处砖墙开裂破坏
（二）同一楼层各道墙体的分配
1、 横向地震剪力的分配
（1）刚性楼盖
刚性楼盖是指现浇及装配整体式钢筋混凝土楼盖。
楼盖视作支承在弹性支座（即各横墙）上的刚性连续梁。
各横墙将产生相等的水平位移Δ。
各墙所承受的地震剪力按墙体的侧移刚度比例进行分配。
j
Vj
j
j
j
j n
V jm V j
各墙段所分配的地震剪力，视各墙段间侧移刚度比例而定。
第m道墙第r墙段所分配的地震剪力为：
Vmr
kmr
s
V jm
kmi
i 1
Vmr 第m道墙第r墙段所分配的地震剪力； V jm 第j层第m道墙所分配的地震剪力； kmr 第m道墙第r墙段侧移刚度；
r hr / br 1 时
多数砖房的抗破坏能力很低，经过合理设计和施工的砖房可 以在地震区采用。 进行震害调查，有利于找出房屋的薄弱环节，总结有益的抗 震措施。
5.2 震害及其分析
一、墙体的破坏
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——
k js

Ajm Aj
)V j
s 1
2. 纵向地震剪力的分配 由于房屋纵向的水平刚度比横向刚度大得多，可按纵墙的侧移
刚度比例来确定。也就是无论柔性的木楼该或中等刚度的装配式钢 筋混凝土楼盖，均按刚性楼盖公式计算。
（三）同一道墙的各墙段的分配
对于具有洞口的墙片，要把地震剪力分配给该墙片洞口间和墙端的墙段。
（b）有洞墙体 墙体开有规则洞口情况
1 2 3 h3
对于水平实心墙带：
h2
Et
ki 3i
h1
i 1、3
s
对于窗间墙： ki
kir
r 1
i2
ir hir / bir 1 时 1 ir 4 时
Et
kir 3ir
kir

Et
3ir
4. 采用蒸压灰砂砖和蒸压粉煤灰砖的砌体的房屋，当砌体的抗剪强 度仅达到普通粘土砖砌体的70%时，房屋的层数应比普通砖房减少一 层，总高度应减少3m；当砌体的抗剪强度达到普通粘土砖砌体的取值 时，房屋的层数和总高度同普通砖房屋。
二、房屋最大高宽比的限制
房屋高宽比：房屋总高度与总宽度的最大比值。 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下表：
m1
V jm k jm j
V j1
Vj2
V jn
n
V j k jm j m1
j
1
n
Vj
k jm
m1
V jm
k jm
n
Vj
k jm
m1
墙体侧移刚度 k 的计算
（a）无洞墙体

h/b<1时：剪切变形
h h h
G
GA
F 1
令G 0.4E, 1.2, A bt, h / b
同一楼层的各道墙
同一道墙的某一墙段 主要取决于： 楼盖的水平刚度、类型以及各墙体的抗侧力等效刚度 横向的地震剪力由横向墙体承担；
纵向的地震剪力由纵向墙体承担。
（一） 楼层水平地震剪力
楼层地震剪力等于该楼层以上各楼层质点的水平地震作用之和。
n
Vi Fj j i
Fn
Fi
Gi
Vi
突源自文库屋顶的小建筑，地震剪力放大3倍，不往下传递。
侧移刚度很大，其纵向和横向基本周期较短，T1=0.2~0.3 s，所以 《抗规》规定：确定多层砌体房屋水平作用时，采用α1= αmax 。 多层砌体房屋 δn =0 。
FEk maxGeq
Fi
Gi Hi
n
FEk
GjH j
j 1
二、 楼层水平地震剪力分配 通常采用两次分配：楼层水平地震剪力 Vi
X形。
主拉应力 斜裂缝
常出现“X”形裂缝的位置：
➢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。
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
绵竹市汉旺镇，5层砖混 （窗下墙X裂缝）
映秀漩口中学严重破坏的教学楼 （窗间墙X裂缝）
多层砌体结构纵向开有较多的门窗洞口，抗震能力低，地震时易开裂 破坏，裂缝发生在窗间或窗下墙部位，且贯穿整个墙段——X裂缝。

3 ir
1 2 3
1 k n
i
i 1
i

1 ki
不规则洞口情况
k 21
k22 k23
k11
k24
k3
k 25
k 26
k12
k 27
k 28 k13
h3
k 29
h2
h1
k q1
kq2
kq3
k
1
1
1
kq1 kq 2 kq3 kq 4 k3
kq4
kq1 1
六、房屋附属物
突出屋面的屋顶间（电梯机房、水箱间等）、烟囱、女儿墙，由 于“鞭端效应”引起破坏。 房屋附属物的破坏比下部主体结构破坏严重。6度区有所破坏，7 度区普遍破坏，8-9度区几乎全部破坏或倒塌。
木屋盖整体性差，地震时木屋架易塌落，顶层墙体破坏严重。
汶川地震中砌体结构的震害
总结： • 未设防的砌体结构，基本是唐山地震的再现 • 按89规范后设计，采取圈梁和构造柱措施的
五、建筑布置和结构体系
1、应优先采用横墙承重或纵、横墙共同承重的结构体系。不应 采用砌体墙和混凝土墙混合承重的结构体系。
2、纵、横向砌体抗震墙的布置应符合下列要求： 1）宜均匀对称，沿平面内对齐，沿竖向应上下连续；且纵横向
墙体的数量不宜相差过大。 2）平面轮廓凹凸尺寸，不应超过典型尺寸的50%；当超过典型
砌体结构，大多震害较轻，很少发生脆性破 坏倒塌。 • 因此，砌体结构主要是如何落实抗震规范执 行的问题，特别是落实圈梁和构造柱抗震措 施，需进一步研究的工作可能并不多。
5.3 抗震设计一般规定
一、层数与高度
强制
1. 一般情况下，层数和高度不应超过下表的规定。
2. 横墙较少的多层砌体房屋，总高度比表中规定降低3m，层数相 应减少一层；各层横墙很少的多层砌体房屋，还应再减少一层。
建筑结构抗震设计
5 多层砌体房屋
5.1 概述 5.2 震害及其分析 5.3 抗震设计一般规定 5.4 多层砌体房屋抗震验算 5.5 抗震构造措施
建筑抗震概念设计 地震作用计算与抗震验算
抗震措施
5.1 概述
砌体结构：由块体和砂浆砌筑而成的墙、柱作为建筑物主要 受力构件的结构。是砖砌体、砌块砌体和石砌体结构的统称。
kmr

Et
3r
1 r 4 时
Et
kmr

3r


3 r
三、 墙体截面抗震承载力验算
我国《抗震规范》认为：对于砖砌体，宜采用主拉应力强度理论； 而对混凝土小型砌块墙体，宜采用剪摩强度理论。
各类砌体沿阶梯形截面破坏的抗剪强度设计值
fvE N fv
！从属面积：墙体负担地震作用的面积，是依据水平地震作用来划 分的荷载面积，且一方向的水平地震作用全部由平行于该方向的墙 体承担。
墙体承担竖向静力荷载的负荷面积：取决于结构布置及传力途径。
当楼层单位面积上的重力荷载代表值相等时，可进一步简 化为按各墙片所承担的地震作用的面积比进行分配：
V jm

高处侧移相同。
计算单元： ➢ 以防震缝所划分的结构单元作为计算单元。 ➢ 把计算单元中各楼层重力荷载代表值集中在楼、屋盖标高处， 简化为串联的多质点体系。 ➢ 各楼层质点重力荷载应包括楼、屋盖上的重力荷载代表值及 墙体上、下层各半的重力荷载。
2. 楼层水平地震作用
底部剪力法
考虑到多层砌体房屋中纵向或横向承重墙体的数量较多，房屋的