分析多层砌体结构抗震设计

分类：建筑工程论文发表 时间：2012-06-18 09:28 关注：(1)

　　摘 要：本文就针对砌体结构的特点，对多层砌体房屋抗震计算进行了分析，探讨了多层砌体结构的布置，提出了对附属构件进行抗震设计及验算时应注意的事项，并列出了多层砖房构造柱及现浇混凝土圈梁的设置要求，以完善多层砌体结构的抗震设计。

　　关键词：砌体结构，抗震设计，构造柱，圈粱

　　1 多层砌体房屋抗震计算分析

　　确定多层砌体结构房屋的计算简图，应考虑以下几点：

　　1)将水平地震作用在建筑物两个主轴方向分别进行抗震验算。

　　2)地震作用下结构的变形为剪切型。

　　3)房屋各层楼盖水平刚度无限大，仅做平移运动，因此各抗侧力件在同一楼层标高处侧移相同。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为计算单元，在计算单元中各楼层的集中质点设在楼、屋盖标高处，各楼层质点重力荷载应包括：楼、屋盖上的重力荷载代表值，墙体上、下层各半的重力荷载。

　　2、砌体结构抗震设计设防三水准

　　2. 1 抗震概念设计

　　2.1.1 房屋的高度和层数

　　多层砌体房屋, 墙厚最小不小于190 mm, 总层数总高度不应超过《建筑抗震设计规范》表7.1.2 的规定, 高度允许稍有选择的范围应不大于1 m。需要特别指明的是, 表7.1.2 是适用于横墙较多的多层砌体房屋。对于医院、教学楼等横墙较少的多层砌体房屋总高度, 应比表7.1.2 的规定降低3 m, 层数相应减少一层;对横墙很少的多层砌体房屋, 还应再减少一层;对抗震横墙最大间距超过《建筑抗震设计规范》表7.1.5 要求的多层砌体房屋, 已不属于侧力作用下的刚性房屋, 不能按多层砌体房屋设计, 应按空旷房屋进行抗震设计。多层砌体房屋总高度与总宽度的最大比值, 即高宽比, 不应超过《建筑抗震设计规范》表7.1.4 的要求。房屋的总高度指室外地面到主要屋面板板顶或檐口的高度。房屋总宽度的确定, 可分下列四种情况：对于规则平面,可按房屋的总体宽度计算,不考虑平面上局部凸出或凹进;对于凸出或凹进的较规则平面, 房屋宽度可按加权平均值计算或近似取平面面积除以长度;对悬挑单边走廊或单边由外柱承重的走廊房屋, 房屋宽度不包括走廊部分的宽度。

　　2.1.2 结构体系

　　应优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系。纵横墙布置宜均匀对齐, 沿竖向下连续。同一结构单元中应采用相同的结构类型,不应采用砌体与底框或内框架或框架结构等“体系混杂”的结构类型。墙体布置应满足地震作用有合理的传递途径, 避免因局部削弱或突变造成薄弱部位, 产生应力集中或塑性变形集中;对可能出现的薄弱部位, 应采取措施提高其抗震能力。

　　2.1.3 平、立面布置

　　建筑的平面布置和抗侧力结构的平面布置宜规则、对称, 平面形状应具有良好的整体作用。楼梯间不宜设在房屋的尽端和转角处;建筑的立面和竖向剖面力求规则, 结构的侧向刚度宜均匀变化, 墙体沿竖向布置上下应连续, 避免刚度突变;竖向抗侧力结构的截面和材料强度等级自下而上宜逐渐减小, 避免抗侧力构件的承载力突变。当房屋的立面高差在6 m 以上、错层较大或质量及刚度截然不同时, 宜设防震缝。多层砌体房屋的层高不宜超过3.6 m, 砌体墙段的局部尺寸限制应符合《建筑抗震设计规范》表7.1.6 的要求。当部分的局部尺寸不满足要求时, 如该部位已设构造柱, 可对已设构造柱增大截面及配筋;如该部位未设构造柱, 则可用增设构造柱来满足要求。房屋转角处的门窗间墙其局部尺寸应不小于1 m;外纵墙尽端至门窗洞边不应小于1 m;内墙门间墙局部尺寸不满足要求时,可用设构造柱来满足。

　　2.2 抗震施

　　对多层砌体房屋, 应按《建筑抗震设计规范》表7.3.1 的要求设置构造柱;对外廊式或单面走廊式多层房屋和教学楼、医院等横墙较少的多层砌体房屋, 应根据房屋增加一层后的层数, 按表7.3.1 的要求设置构造柱。当层数和房屋高度接近或者达到砌体结构限定高度时, 横墙内的构造柱间距不宜大于层高的2 倍;实验证明墙段的宽高比超过2 时, 构造柱的约束作用降低。在开间较大、横墙较少的多层住宅中, 当层数和房屋高度接近或达到砌体高度的限定高度时, 对构造柱的设置间距要求更高。此次汶川地震中发现, 砌体结构的楼梯因其踏步板是连接两层的错层板,使其成为最薄弱的部位, 因此在2008 版规范中明确提出, 除楼梯间四角外, 在楼梯段上下端对应的墙体处也要设置构造柱。构造柱作为一种竖向构件, 一般沿墙截面不变, 配筋也少有变化。因此,在各楼层柱高处必须有圈梁作为锚固点,以形成上下和左右墙段的约束作用,构造柱必须依靠楼层上下楼盖圈梁的拉结,使圈梁成为房屋的水平约束。

　　3 多层砌体结构的布置

　　多层砌体房屋的结构体系应符合以下几点：

　　1)应优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系。

　　2)纵横墙的布置宜均匀对称，沿平面内宜对齐，沿竖向应上下连续;同轴线上的窗间墙宽度宜均匀。

　　3)依据《规范》合理地设置防震缝。

　　4)楼梯间不宜设置在房屋的尽端和转角处。

　　5)不宜采用无锚固的钢筋混凝土预制挑檐。多层砌体房屋的总高度和层数限值不应超过表1规定。

　　表1 多层砌体房屋的总高度和层数限值

　　《规范》规定多层砌体房屋的总高度是指室外地面到主要屋面板顶或檐口的高度，半地下室从地下室地面算起，全地下室和嵌固条件较好的半地下室允许从室外地面算起。嵌固条件较好一般指两种情况：1)半地下室顶板的板顶标高不高于室外地面约1.5 m，地面以下开窗洞处均设有窗井墙，且窗井墙又为内墙的延

　　伸，如此形成加大的半地下室底盘有利于结构的总体稳定性，半地下室在土体中具有较有利的嵌固作用。2)半地下室的室外地面至室外地面的高度大于地下室高的1/2，无窗井，且地下室部分的纵横墙较密。在这两种嵌固条件较好的情况下，带地下室的多层砌体房屋的总高度允许从室外地面算起。若半地下室的层高较高，或有较大的窗井而无窗井墙或窗井墙不与纵横墙连接，不能起到扩大基础底盘的作用，周围的土体不能对多层砖房半地下室起约束作用，则此时半地下室应按一层考虑，并计入房屋总高度。现今城市住宅设计很多顶层为坡屋顶，顶层为坡屋顶时层高的计算问题新规范未做具体规定，结构设计时应根据实际情况而

　　定，取质点的计算高度仍不超过4 m，当檐口标高处不设水平楼板时，按《规范》7.1.2条的规定，总高度可以算至檐口(此处檐口指结构外墙体和屋面结构板交界处的屋面结构板顶)。檐口标高附近有水平楼板，且坡屋顶不是轻型装饰屋顶时，上面三角形部分为阁楼，此阁楼在结构计算上应作为一层考虑，高度可取至山尖墙的1/2处，即对带阁楼的坡屋面应算至山尖墙的1/2高度处。3对附属构件进行抗震设计及验算时应注意的事项《规范》在第三章关于概念设计的规定中，明确要求结构体系的选型应防止刚度和强度的突变。凸出屋面结构明显存在刚度突变的问题，其抗震设计应注意可取可靠措施。例如，在计算分析时，第5.2.4条规定采用底部剪力法时，凸出屋面的屋顶间、烟囱等的地震作用效应，宜乘以增大系数3，已考虑鞭梢效应。采用振型分解法时，凸出屋面部分可作为一个质点进行计算。同时还要根据计算结果采取加强构造措施。

　　参考文献:

　　[1] GB 50011、2001, 建筑抗震设计规范[S].

　　[2] GB 50003、2001, 砌体结构设计规范[S].

　　[3]韩冬欢.砌体结构抗震设计的几点意见[J].山西建筑, 2005,31(11) : 41、42.

　　[4]韩占增.多层砖房抗震与设计质量[J].工程抗震, 1998(3) :16、17.