2018年二级结构工程师《砌体结构》基础考点：抗震设计要点
抗震设计要点
(一)一般规定
1.抗震设防的基本原则
我国对建筑结构的抗震设防的基本原则是“小震不坏、中震可修、大震不倒”。房屋在经受多发的和常遇性的、低于本地区设防烈度的地震，即所谓小震的影响时，结构一般未遭受损坏，或所受影响无需修理即可继续正常使用，结构仍然处于弹性阶段。这里，一个地区的设防烈度即该地区的基本烈度;小震时的烈度称众值烈度，它比基本烈度平均低1.55度。结构在经受中震，即相当于基本烈度时，虽有损坏，但修理后仍然可以继续使用。结构在经受大震，即较基本烈度约高1度左右的罕遇地震烈度时，结构可以有较大的变形，但能控制在一定的范围内，使结构不致倒塌，以保障人身的安全和避免财产的损失。当经受相应于或高于基本烈度的地震作用时，结构已进入弹塑性阶段。
2.砌体结构的抗震设计的基本要求
合理的抗震设计需要各方面的配合，其具体的基本要求如下：
(1)房屋的平、立面布置
1)房屋的平、立面布置宜规则、对称，房屋的质量分布和刚度变化宜均匀，楼层不宜错层。
2)房屋的防震缝可按实际需要设置。当房屋体型复杂不设防震缝时，应选用符合实际的结构计算模型，进行较精细的抗震分析，采取措施提高抗震能力。当设置防震缝时，应将房屋分成规则的结构单元，留有足够的宽度，使两侧的上部结构应完全分开。伸缩缝、沉降缝应符合防震缝的要求。
(2)抗震结构体系
1)抗震结构体系，应符合下列各项要求：
a.计算简图明确，地震作用传递途径合理;
b.宜有多道抗震防线;
c.应具备必要的强龋己玫谋湫文芰秃哪苣芰Γ?BR>d.宜具有合理的刚度和强度分布。
2)抗震砌体结构构件，应按规定设置的钢筋混凝土圈梁和构造柱、芯柱，或采用配筋)砌体和组合砌体柱等，以改善结构的变形能力。
3)结构的连接，应能保证结构的整体性。
4)抗震支撑系统，应能保证地震时结构稳定。
(3)非结构构件
1)附属构件应与主体结构有可靠的连接或锚固，避免倒塌伤人或砸坏设备。
2)避免不合理地设置围护墙和隔墙而导致主体结构的破坏。
3)装饰贴面与主体结构应有可靠连接，应避免吊顶倒塌伤人。
(4)材料
砌体材料应符合下列最低要求：
1)粘土砖的强度等级不宜低于MU7.5，砖砌体的砂浆强度等级不宜低于M2.5，砖烟囱的砂浆强度等级不宜低于5。
2)混凝土砌块的强度等级，中砌块不宜低于MUl0，小砌块不宜低于MU5，砌块砌体的砂浆强度等级不宜低于Mb5.0。
3)构造柱、芯柱、圈梁和基础的混凝土强度等级不宜低于C15，钢筋的强度等级可采用I级或Ⅱ级钢筋，箍筋宜采用I钢筋。
(5)施工
1)构造柱、芯柱的施工，应先砌墙后浇混凝土柱，以确保砌体墙与柱的连接，提高抗侧力砌体墙的变形能力。
2)纵墙和横墙的交接处应同时咬槎砌筑或采取拉结措施。
3)施工质量的检查和验收，应符合现行有关的国家标准的要求。 ’
(二)砌体结构房屋的抗震构造措施
(1)多层房屋的一般规定
1) 多层砌体房屋的总高度、层数和层高的限值如表6—8—3，设计时应按照执行。
2)多层砌体房屋总高度与总宽度的最大比值
为了保证房屋的稳定性，避免房屋发生整体弯曲破坏，不使地震作用倾覆力矩引起的弯曲应力超过砌体的抗拉强度而导致墙体出现水平裂缝等，所以对多层砌体房屋总高度与总宽度的比值作了限制，见表6-8—4。
3)多层砌体房屋的结构体系
多层砌体房屋的结构体系，应符合下列要求：
a.承重结构体系：应优先采用抗震效果好的横墙承重体系，或纵、横墙共同承重的结构体系。
b.墙体的布置：为了使各个墙垛所承受的地震作用大体相同，防止个别墙垛受力过大和薄弱部位的率先破坏，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;同一轴线上的窗间墙也宜均匀。
c.防震缝：在烈度为8度和9度的地区，如果房屋立面的高差在6m以上，或房屋有错层且楼板高差较大，或者房屋各部位结构的刚度和质量截然不同，则均宜设置防震缝。防震缝的两侧都要设置墙体，缝宽可采用50～100mm。
d.楼梯间：楼梯间不宜设置在房屋的尽端和转角处，否则要对设置楼梯的尽端开间采取特殊措施。
e.烟道、风道、垃圾道：在墙壁中设置烟道、风道、垃圾道等洞口，每每削弱或减薄墙身，墙体的刚度突变，成为薄弱部位，一旦地震，应力集中，首先遭到破坏。所以，这些洞道不应削弱墙体。如果墙体受到削弱，则应在砌体中配筋，或采用预制管道构件等加强措施。另外，对于附墙烟囱以及高出屋面的烟囱，也宜采用竖向配筋加强。
4)多层砌体房屋抗震横墙的间距
多层砌体房屋的横向水平地震力主要由楼盖传递，由横墙承担。在房屋中，楼盖与纵、横墙共同构成了房屋的空间刚度，房屋的空间刚度即由楼盖的类别以及纵、横墙的布置而定。楼盖的水平刚度大(例如现浇钢筋混凝土楼盖)，以及横墙布置密(房间的开间小)，则房屋的空间刚度大，抗震性能就好。所以，横墙不但本身必须具备承受横向地震力的能力，还必须限制其间距，使得楼盖具有足够的水平刚度以传递横向地震水平力。即如果楼盖的水平刚度大，则横墙的间距就可以大些，反之则横墙的间距就必须减小，才能满足楼盖对传递水平地震力所必需的刚度要求。多层砌体房屋抗震横墙的间距，不应超过表6—8—5的要求。
5)多层砌体房屋的局部尺寸限值
设计时，还要注意房屋的一些局部部位，有些局部部位往往会成为薄弱环节，地震时首先失效，引起整栋房屋破坏、甚而倒塌。例如窗间墙，其布置宜均匀，宽度最好相同，且不宜小于表14.8.6规定的数值;墙的端部至窗边的尽端墙，其尺寸不能太小，否则在水平剪力作用下，容易从窗角向上、下方外延的斜裂缝。若尽端墙失效并连同窗口上方的砌体一起塌落，就会导致楼板倾毁。其他如悬臂的、悬挑的构件，都要注意其尺度或加以锚固。多层砌体房屋的局部尺寸限值，宜符合表6-8-6的要求。
(2)多层砖房的构造措施
注：本表系根据地震区的宏观调查资料分析所定，如采用增设构造柱等措施，可适当放宽。
1)钢筋混凝土构造柱
在多层砌体结构房屋中设置钢筋混凝土构造柱是一项非常有效的抗震措施。构造柱不但使砌体结构房屋承受变形的性能大为改善，而且使已开裂的墙体的位移受到限制，从而提高房屋的抗震性能。如图6-8-4和图6-8-5所示，当在墙砌体的左右两侧设置有钢筋混凝土构造柱、上下两边设置有钢筋混凝土圈梁时，虽然其破坏过程和上述的墙体类似(即墙体中部先出现裂缝，然后裂缝沿对角线伸展，最后是柱端混凝土被斜向剪断而破坏)，但有构造柱与圈梁形成的闭合框架，犹如对墙体加一竖向和横向形成的箍一样，对破裂后的墙体起约束作用，使墙体不致散落解体，仍然具有相当的承受竖向荷载的能力和承受水平地震的抗震能力。只要构造柱的纵向钢筋不断裂，破裂的墙体就依旧能够在原来的平面内来回滑移、摩擦、变形，从而耗散大量的地震能量，达到大震时保持房屋裂而不倒的目的。在这个意义上说，构造柱对在地震区建造砖砌体结构房屋所起的作用是重大的。
试验和研究表明，构造柱对墙体的开裂强度无明显的提高，对墙体的抗剪强度约可提高10%～30%左右(提高幅度与墙体高宽比、竖向压力和开洞情况有关)。但是，直至破坏，构造柱始终能与墙体结合在一起共同工作，对加强结构的整体性效果很好;同时，构造柱是在墙体破裂之后才能充分发挥作用的，而当墙体破坏之后，水平地震力又将大为降低。因此，构造柱也不必使用过大的截面或配置过多的钢筋来提高它本身的抗剪能力。根据对多层砌体砖房抗震实践的经验和上述的分析，就可以得出：构造柱的设置部位(一般应当设置在震害较重、连接构造比较薄弱，和易于应力集中的部位)，构造柱与圈梁、墙体和基础的连接方法，以及构造柱的截面和配筋等设计问题。现分别归纳如下。
2)现浇钢筋混凝土圈梁
设置钢筋混凝土圈梁可以加强多层砖房纵横各墙体间的连接，增强房屋的整体性和刚度。圈梁形同一个箍紧楼、屋盖的水平横箍，圈梁连同构造柱一起，加强了楼屋盖、墙体的整体性、稳定性，以约束墙体裂缝的开展，使之有较高的变形能力，有效地提高了房屋的抗震性能。因此设置圈梁是多层砖砌体结构房屋抗震的重要措施。圈梁还可以缓解因地震和其他因素引起地基不均匀沉降对房屋带来的破坏。多层粘土砖房的现浇钢筋混凝土圈梁设置。
3)多层粘土砖房楼、屋盖抗震构造。
4)楼梯问的构造要求
楼梯间由于比较空旷、支承弱，在地震中每每破坏严重，必须采取一系列有效的构造措施。至于突出于屋顶的楼梯、电梯间，由于受到的地震作用较大，所以在构造措施上也应当特别加强。楼梯间应符合表6-8-11所列要求。
5)对地基和基础设计的要求
同一结构单元不宜在性质截然不同的地基土上;同一结构单元宜采用同一类型的基础，基础底面宜埋置在同一标高上，不然因地面运动传递到基础不同标高处而造成震害。如设置在同一标高有困难时，则应设置基础圈梁，并应按1：2的台阶逐步放坡过渡，高差不宜有过大的突变;对于软弱地基上的房屋，应在外墙及所有承重墙下增设基础圈梁，以加强抵抗不均匀沉陷和增强房屋基础部分的整体性(见表6-8-9)。
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