建筑结构抗震设计课件第4章第6节

（a）无洞墙体
F 1
h/b<1时,（仅考虑剪切变形）
h
h h
GA
δ-柔度；γ-剪应变
b
G 0.4E, 1.2, A bt, h / b
t
h3
12EI
3 Et
k Et
3
I b3t /12
1 h / b 4 时， h h3
GA 12 EI
(3 3 ) / Et
k Et
V1 maxGeq ,
, 1.2, 取1.2， 1.5, 取1.5。 为第2层与底层侧移刚度之比。
底部剪力法：
底部框架-抗震墙砌体房屋中，底部框架的地震作用 效应宜采用下述方法（7.2.5条）（刚度分配原则）：
底部框架结构中的框架柱与抗震墙的设计，可按两道 防线的思想设计：弹性阶段不考虑框架柱的抗剪； 进入弹塑性阶段，考虑抗震墙的损伤，由墙和柱共 同承担地震剪力。试验表明：钢筋混凝土抗震墙开 裂后的刚度约为初始弹性刚度的30%；砖抗震墙则
约为20%，柱剪力（7.2.5条）：
框架柱的设计尚应考虑地震倾覆力矩引起的附加轴力，作 用于整个房屋底层的地震倾覆力矩为：
n
M1 Fi (Hi H1) i2
每榀框架所承担的地震倾覆力矩可按底层抗震墙和框架的 转动刚度比例分配。
一片墙、一榀框架所承担的倾覆力矩如下：
4.5.3抗震构造措施
• 底框砌体房屋的上部结构的构造要求，详 见规范7.5节。
（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。
它的各横墙所分配的地震剪力，按刚性楼盖和柔 性楼盖结果的平均值确定。
V jm
1( 2
k jm
n
k js
Ajm Aj
)V
j
s 1
2. 纵墙的地震剪力 对各种楼盖均按刚性楼盖横墙剪力确定方法确定。
Ac 中部构造柱的横截面总面积（对于横墙和内纵墙Ac>0.15A时， 取0.15A；对于外纵墙， Ac>0.25A时，取0.25A；
ft 中部构造柱的混凝土轴心抗拉强度设计值； As 中部构造柱的纵向钢筋截面总面积； f y 钢筋抗拉强度设计值；
中部构造柱参与工作系数,居中设一根时取0.5,多于一根0.4; c 墙体约束修正系数；一般情况取1.0，构造柱间距不大于
3. 同一道墙上各个墙段的地震剪力的分配
1
2
r
b1
b2
br
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
s
h1 h2
bs
12
r
s
h1 h2
b1
b2
br
bs
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；
§4.6 砌体结构抗震计算要点
一、 水平地震作用
Fi
H iGi
n
FEK
H kGk
k 1
FEk G max eq (1=max；n 0)
二、 楼层地震剪力
n
Vi Fj j i
Fn
Fk
Gk
F1
G1
Fn
Fi
Gi
Vi
三、 每片墙的地震剪力
1. 横墙的地震剪力
第j层的横向地震剪力由第j层所有的横墙共同承受。
0.6
0.8
1.0
1.2
s
0.10
0.12
0.14 0.15
0.12
4. 混凝土小砌块墙体截面抗震承载力验算
验算公式（7.2.8）
V [ fVE A (0.3 ft Ac 0.05 f y As ) c ] / RE
V 墙体地震剪力设计值； fc 芯柱混凝土轴心抗压强度设计值； Ac 芯柱截面总面积； c 芯柱影响系数，按下表确定：
n 砌体强度正应力影响系数，按下表确定：
砌体强度的正应力影响系数 n
砌体类别
0 / fV
≥16 0.0 1.0 3.0 5.0 7.0 10.0 15.0
普通粘土砖,多孔粘土砖 0.80 0.99 1.25 1.47 1.65 1.9 2.05 -
混凝土小砌块
-
1.23 1.69 2.15 2.57 3.03 3.32 3.92
当按上式验算不能满足时，除采用配筋砌体的提高 承载力外，尚可采用在墙段中部增设构造柱的方法。
计入设置于墙段中部、截面不小于240mm×240mm且 间距不大于4m的构造柱对承载力的提高作用，按下列简 化方法验算：
V [c fVE ( A Ac） ft Ac 0.08 f y As ] / RE
jm
积上重力荷载代表值；
V j1
Vj2
V jn
Gj 第j层结构总重力荷载
代表值。
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
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(即：重属面积)；
Aj 第j层的建筑面积。
填孔率 0.15 0.15 0.25 0.25 0.5
c
0.0
1.0
1.10
0.5
1.15
填孔率:芯柱根数与孔洞总数之比。
在验算纵、横墙截面抗震承载力时，应选择以下 不利墙段进行：
（1）承受地震作用较大的墙体； （2）竖向正应力较小的墙段； （3）局部截面较小的墙垛。
4.5底部框架-抗震墙房屋抗震设计
4.5.1概述 底部框架砌体房屋主要是指结构底层或底部两层采用
钢筋混凝土框架的多层砌体房屋。上部为多层砌体承重墙 房屋。抗震墙为钢筋混凝土或砌体。
这类结构主要用于底部需要大空间，而上面各层可采 用较多纵横墙的房屋，如底层设置商店、餐厅的多层住宅、 旅馆、办公楼等建筑。
这类建筑底部刚度小、上部刚度大，竖向刚度急剧变 化，抗震性能差，底部易出现变形集中、产生过大侧移而 严重破坏，甚至倒塌。
0 为对应与重力荷载代表值的砌体截面平均压应力。
2. 粘土砖、多孔砖墙体的截面抗震承载力验算
验算公式（7.2.7条）
V fVE A
RE
V 墙体地震剪力设计值； A 墙体横截面面积，多孔砖取毛截面面积； RE 承载力抗震调整系数，对于两端均有构造柱、芯柱
的承重墙为0.9，其它承重墙为1，自承重墙取0.75; fVE 砌体沿阶梯形截面破坏的抗震抗剪设计值。
Vjm 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
kmr
Et
3r
1 r 4 时
kmr
Et
3r
3 r
四、 墙体截面抗震承载力验算
1.各类砌体沿阶梯形截面破坏的抗剪强度设计值 （7.2.6条，强条）
fVE n fV
fV 非抗震设计的砌体抗剪强度设计值，按《砌体结构设计规 范》采用；
2.8m时取1.1。
3. 水平配筋粘土砖、多孔砖墙体的截面抗震承载力验算 验算公式：
V
1
RE
( fVE A s
f y As )
A 墙体横截面面积，多孔砖取毛截面面积；
f y 钢筋抗拉强度设计值；
As 层间墙体竖向截面钢筋总截面面积；
s 钢筋参与系数，按下表取值
墙体高宽比 0.4
（1）刚性楼盖房屋
刚性楼盖房屋：包括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
1
n
Vj
j
k ji
Vj
i 1
Vji
k ji
n
Vj
k jm
m1
V j1
Vj2
j
j
j V jn
墙体侧移刚度如何计算？ 高、宽、厚：h、b、t
底部抗震横墙的间距应符合规范要求（7.1.5条）， 抗震墙应采用钢筋混凝土墙，6度和7度时，可采用嵌 砌于框架之间的粘土砖墙或混凝土小砌块墙。
底部框架砖房的总高度和层数，规范中（7.1.2条， 强条）亦作了相关的规定，见下表。
4.5.2抗震计算简介
底部框架砌体房屋的抗震计算可采用底部剪力法，计算 方法同多层砌体结构。 为减轻底部的薄弱程度，我国建筑抗震设计规范规定：底层 框架砌体房屋的底层地震剪力设计值应取底部剪力法所得的 底层剪力乘以增大系数（7.2.4条，强条）。
kir
Et
3 ir
1 ir 4 时
kir
Et
3ir
3 ir
不规则洞口墙片的情况：
k3
k 21
k22 k23
k24
k 25
k 26
k11
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
1 1
k11 k21 k22 k23
3 3
h / b 4时， k 0
ξ为剪应力不均匀系数，矩形截面=1.2
（b）有洞墙体
规则洞口情况:柔度δ（力F=1时，墙顶测移）
1 2 3
i
1 ki
h3 h2
k源自文库
1
n
h1
i
i 1
对于水平实心墙带
ki
Et
3i
i 1、3
s
对于窗间墙 ki kir
i2
r 1
1 2 3
ir hir / bir 1 时
kq4 1
1 1
k13 k27 k28 k29
kq2 1
1 1
k12 k24 k25 k26
（2）柔性楼盖房屋
柔性楼盖：木结构等楼（屋）盖。
jm
jm
第m道横墙所分配 jm 的地震剪力，按
第m道横墙从属面
积上重力荷载代 表值的比例分配。
jm
Vj
V jm
G jm Gj
Vj
G jm 第j层第m道横墙从属面
历次大地震震害表明：底层框架砖房的破坏是相当严 重的，破坏均发生于底层框架部位，特别是柱顶和柱底。
汶川地震实例
抗震设计时的结构布置要求：
必须在结构底部加设抗震墙，不得采用纯框架。
底部框架房屋抗震墙数量，由第2层与底层纵横向 侧移刚度比值来确定：6、7度时，这一比值不应大于 2.5，8度时不应大于2，且均不应小于1；对底部两层 框架砌体房屋，底层与底部第二层侧移刚度应接近， 第3层与第2层侧移刚度的比值：6、7度时不应大于2， 8度时不应大于1.5，且均不宜小于1。