砌體抗震驗(yàn)算處理

1、1.3.7多層砌體房屋結(jié)構(gòu)抗震抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算時(shí)，當(dāng)某一樓層或某些墻體截面不能滿足截面強(qiáng)度要求時(shí)，未采取有效措施進(jìn)行加固。改進(jìn)措施：當(dāng)多層砌體房屋部分墻體截面抗震抗剪強(qiáng)度達(dá)不到要求時(shí)，一般有五種加固方法：(1)增加壁厚。地震抗剪強(qiáng)度與截面尺寸有關(guān)。增加墻體厚度可以提高抗剪能力，同時(shí)外墻可以提高保溫效果，有利于節(jié)能。缺點(diǎn)是增加墻體厚度會(huì)增加結(jié)構(gòu)的自重，增加地震作用，同時(shí)材料肯定會(huì)增加。因此，這不是最好的方法，只能在某些情況下使用。(2)提高砌體的強(qiáng)度。磚和砂漿強(qiáng)度的提高將直接增加截面的抗震和抗剪能力。但是，現(xiàn)行的砌體規(guī)范只給出了M10砂漿的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，大于M10的砂漿強(qiáng)度只作為M10砂漿的強(qiáng)度。

2、目前，部分磚或混凝土砌塊的強(qiáng)度有了明顯的提高，因此采用配套的高級(jí)砂漿來提高砌體的抗震抗剪強(qiáng)度，滿足截面強(qiáng)度驗(yàn)算的要求是絕對(duì)必要的。但是，目前由于該領(lǐng)域沒有數(shù)據(jù)，規(guī)范中也沒有規(guī)定，只能進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)來獲取強(qiáng)度校核數(shù)據(jù)。(3)配置水平鋼筋。這也是抗震規(guī)范 GB 50011第7.2.9條提出的措施。在砌體水平灰縫中配置一定數(shù)量的鋼筋可以提高砌體墻截面的抗剪能力，這是在大量試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上提出的一種方法。根據(jù)規(guī)范，灰縫的配筋率應(yīng)不小于0.07%，不大于0.17%。試驗(yàn)表明，當(dāng)水平配筋數(shù)量小于截面配筋率的0.07%時(shí)，雖然有水平配筋，但提高抗剪承載力的效果不明顯，因此其效果不能考慮。同時(shí)，試驗(yàn)還證明，當(dāng)水

3、平灰縫中鋼筋過多(過密或過厚)時(shí)，水平灰縫中的水平鋼筋不能充分發(fā)揮提高抗剪能力的作用。因此，試驗(yàn)確定的配筋率上限為0.17%?？拐鹨?guī)范第7.2.9條的說明還指出，采用水平配筋措施時(shí)，抗震能力與墻體的高寬比有關(guān)，這也是水平配筋發(fā)揮作用的一個(gè)重要因素。(4)增加結(jié)構(gòu)柱或核心柱。在墻體兩端設(shè)置構(gòu)造柱是抵抗地震中突然倒塌的有效措施。普通構(gòu)造柱設(shè)置在墻段的邊緣或墻與墻的交接處，這與在墻段中間設(shè)置構(gòu)造柱以提高抗震和抗剪能力的要求和目的不同?？拐鹨?guī)范第7.2.8條第2款是為解決截面抗震抗剪承載力驗(yàn)算時(shí)不能滿足承載力的問題而提出的新措施。公式7.2.8-2中的抗震規(guī)范:v1/recfve(a-AC)f1ac

4、0.08 fyas第一項(xiàng)是砌體截面本身的抗剪承載力；第二項(xiàng)是構(gòu)造柱混凝土部分的抗剪承載力；第三項(xiàng)是構(gòu)造柱中鋼筋的抗剪承載力。這是一個(gè)基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的經(jīng)驗(yàn)公式。試驗(yàn)表明，墻截面中包括鋼筋和混凝土在內(nèi)的結(jié)構(gòu)柱的抗剪承載力應(yīng)受到限制。規(guī)范限制了縱橫墻截面中墻截面中間設(shè)置構(gòu)造柱的比例，也限制了中間構(gòu)造柱中的鋼筋，主要是為了保持多層砌體墻的特點(diǎn)，解決墻截面抗剪承載力不足的問題。(5)采用鋼筋混凝土小型空心砌塊。它只能用于混凝土小型空心砌塊建筑，局部鋼筋混凝土小型空心砌塊墻體不能出現(xiàn)在磚砌體房屋中。在多層混凝土小型空心砌塊建筑中，當(dāng)整層或部分墻體截面的抗剪承載力不足時(shí)，可采取增加結(jié)構(gòu)層數(shù)、增加墻體層數(shù)等措施

5、原因分析：水平配筋提高墻體截面的抗剪承載力時(shí)，通過砌筑砂漿、磚和鋼筋之間的粘結(jié)力，對(duì)墻體截面起到剪切作用。墻段鋼筋的抗剪功能由墻兩端鋼筋的錨固措施來保證。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，鋼筋端部錨固對(duì)抗剪承載力的影響約占總承載力提高的13%。因此，要求在配置水平鋼筋后采取錨固措施。改進(jìn)措施：當(dāng)墻段兩端有構(gòu)造柱時(shí)，水平鋼筋應(yīng)錨固在柱內(nèi)，并根據(jù)受拉鋼筋的錨固長度設(shè)置；當(dāng)墻段兩端無構(gòu)造柱或只有一端有構(gòu)造柱時(shí)，可采取將無構(gòu)造柱一端的水平桿彎成直鉤等措施。1.4多層磚房的抗震構(gòu)造措施1.4.1在多層砌體房屋的設(shè)計(jì)中，由于不了解構(gòu)造柱的破壞機(jī)理，忽視構(gòu)造柱作為主要抗震構(gòu)造措施的作用，構(gòu)造柱未按規(guī)范要求設(shè)置。原因分析：多層砌

6、體房屋在以前的地震中受損最嚴(yán)重。在1976年唐山大地震之前，沒有切實(shí)可行的方法來防止多層砌體房屋在地震中突然倒塌。唐山大地震期間，全市幾乎所有多層砌體房屋都遭到嚴(yán)重破壞和倒塌，造成了巨大的生命財(cái)產(chǎn)損失。然而，在調(diào)查過程中，偶爾發(fā)現(xiàn)一些磚石房屋并沒有倒塌，盡管局部損壞。有八座這樣的建筑，包括學(xué)校、辦公樓、招待所和書庫。雖然這些房屋承受磚墻的重量，但墻內(nèi)有不同截面的鋼筋混凝土柱，與周圍的墻很好地結(jié)合在一起。在調(diào)查后的一年內(nèi)，北京建筑設(shè)計(jì)研究院對(duì)三棟不同結(jié)構(gòu)的整體房屋進(jìn)行了模型試驗(yàn)，模型比例為1/4，采用激振設(shè)備模擬地震作用。三種模型的設(shè)計(jì)如下：一種是普通磚砌體結(jié)構(gòu)，除圈梁外沒有其他措施；在第二棟建

7、筑中，在所有內(nèi)外墻交接處設(shè)置一根與墻體厚度相同的鋼筋混凝土柱，同時(shí)設(shè)置一根圈梁；第三棟建筑位于所有磚砌體墻的外側(cè)，其次是鋼筋混凝土柱，位于外墻轉(zhuǎn)角和內(nèi)外墻延伸部分的連接處，表示磚房加固。試驗(yàn)結(jié)果如下：帶鋼筋混凝土柱的多層砌體房屋在墻體開裂后沒有進(jìn)一步倒塌。即使外柱鋼筋屈服，它仍能保持開裂而不失效；(2)由于柱截面較小，房屋和墻體的剛度沒有增加，初始裂縫荷載沒有明顯增加；整體結(jié)構(gòu)的變形能力和延性明顯提高。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)抗震規(guī)范編制小組提出了一些建議：在多層砌體房屋中設(shè)置鋼筋混凝土柱，并命名為“構(gòu)造柱”。此后，許多單位的試驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)了上述結(jié)果，使構(gòu)造柱法得到了廣泛的推廣和應(yīng)用。改進(jìn)措施：多年的

8、實(shí)踐證明，構(gòu)造柱是一種良好的抗震結(jié)構(gòu)措施，可以減少和避免多層砌體房屋突然倒塌的危險(xiǎn)，是保證多層砌體房屋在地震下不倒塌的重要措施。應(yīng)該明確的是，構(gòu)造柱不是一般意義上的柱，而是墻的約束構(gòu)件。構(gòu)造柱的主要作用是抑制墻體在地震中一旦開裂和破壞，使其不再倒塌。從這個(gè)角度來看，我們可以更好地理解和應(yīng)用構(gòu)造柱而不產(chǎn)生誤導(dǎo)。構(gòu)造柱雖然不能阻止墻體中一般裂縫的發(fā)展，但可以抑制墻體斜向剪切裂縫較大并貫穿整個(gè)墻體后墻體的進(jìn)一步倒塌，使墻體分成四塊。1.4.2多層馬索這種問題可能是由1978年地震規(guī)范的影響造成的。當(dāng)時(shí)，唐山地震剛過，對(duì)構(gòu)造柱的認(rèn)識(shí)還處于初步階段。因此，在規(guī)范78中，構(gòu)造柱作為超高層建筑的一種加固措施

9、，對(duì)于一般的多層砌體房屋并不要求，只要求在不同設(shè)防烈度的房屋達(dá)到一定層數(shù)和高度時(shí)設(shè)置構(gòu)造柱，這是對(duì)構(gòu)造柱功能認(rèn)識(shí)的初始階段。改進(jìn)措施：現(xiàn)行抗震規(guī)范普遍提高了不同設(shè)防烈度區(qū)的允許建筑高度。因此，設(shè)置構(gòu)造柱是一個(gè)普遍的要求和基本的結(jié)構(gòu)措施，而不是解決超高或超高層建筑問題的手段。1.4.3單層砌體房屋不應(yīng)按照多層房屋的要求設(shè)置構(gòu)造柱。改進(jìn)措施：單層房屋一般不包括在多層砌體房屋中，規(guī)范中也沒有明確的規(guī)定。不同設(shè)防烈度的單層砌體房屋可根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)區(qū)別對(duì)待。例如，對(duì)于一些高強(qiáng)度地區(qū)的重要建筑，結(jié)構(gòu)柱應(yīng)至少設(shè)置在房屋的四個(gè)角墻上，或在一定距離的水平墻上。對(duì)于普通的單層砌體房屋，只需要頂部圈梁和內(nèi)外墻的綁扎措

10、施。1.4.4沿建筑物高度方向，逐步隨機(jī)減少或改變構(gòu)造柱的截面和配筋。改進(jìn)措施：由于構(gòu)造柱的設(shè)置目的是約束墻體構(gòu)件，就一般要求而言，每層應(yīng)連續(xù)設(shè)置。除了符合抗震規(guī)范 GB 50011第7.3.2條第5款的規(guī)定外，在房屋下部1/3層增加的構(gòu)造柱在延伸至上墻時(shí)可適當(dāng)減少或改變。在多層砌體中，構(gòu)造柱除了起到約束構(gòu)件的作用外，還可以增強(qiáng)內(nèi)外墻和墻體的連接功能。這些都是不可忽視的。因此，要減少沿高度方向的構(gòu)造柱數(shù)量，必須強(qiáng)調(diào)墻與墻之間的綁扎措施，否則是危險(xiǎn)的。1.4.5誤將構(gòu)造柱伸入建筑物基礎(chǔ)的大底腳或地下室。原因分析：抗震規(guī)范 GB 50011要求構(gòu)造柱不得與基礎(chǔ)分開設(shè)置，應(yīng)延伸至室外地面以下500m

11、m或與埋深小于500mm的基礎(chǔ)圈梁連接。作為整個(gè)墻的一部分，結(jié)構(gòu)柱不作為柱，其作用主要是對(duì)墻進(jìn)行水平約束，因此沒有必要設(shè)置基礎(chǔ)。改進(jìn)措施：構(gòu)造柱是墻體的一部分，它不是承重柱，所以它不單獨(dú)承受豎向荷載。它的主要功能是橫向約束墻壁。不需要單獨(dú)的基礎(chǔ)。根據(jù)規(guī)范規(guī)定，構(gòu)造柱不得單獨(dú)設(shè)置基礎(chǔ)，但應(yīng)延伸至室外地面以下500mm，或與埋深小于500mm的基礎(chǔ)圈梁連接。如果是溝渠，應(yīng)延伸至溝渠底部。如圖1.4.5所示。5.建筑物抗震橫墻的最大間距滿足建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 (gb5011- 2001)第7.1.5條和建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn) (gb50023-95)第5.2.1條中7度抗震設(shè)防的要求。6.墻體的砂漿強(qiáng)度等級(jí)

12、滿足gb50023- 95第5.2.2條7度抗震設(shè)防要求，“磚砌體超過7度三層時(shí)不應(yīng)低于m1”。7.房屋每層的縱橫墻均設(shè)置有封閉的圈梁，圈梁的截面高度符合GB 5011-2001建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)第7.3.4條的要求。8.門窗之間承重墻的最小寬度為0.8m，外墻端部至門窗洞口的距離不滿足建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 (gb50023-95)第5.2.4條7度抗震設(shè)防要求，但外墻端部設(shè)置構(gòu)造柱。9.辦公樓(1-9)軸線一至三層抗震水平墻間距不滿足建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)(GB 50023-95)第5.2.5條7度抗震設(shè)防和砂漿強(qiáng)度等級(jí)m5的要求；(1-9)軸之間的間距二級(jí)評(píng)價(jià)主要以抗震驗(yàn)算和結(jié)構(gòu)影響綜合評(píng)價(jià)為基礎(chǔ)。本

13、工程采用中國建筑科學(xué)研究院pkpm系列結(jié)構(gòu)軟件中的pmcad對(duì)建筑墻體進(jìn)行承載力驗(yàn)算。計(jì)算中，實(shí)心磚墻砌筑砂漿抗壓強(qiáng)度一至三層為m5.0，四、五層為m2.5，磚為mu7.5，抗震設(shè)防烈度為7度。地震分為第二組，基本地震加速度為0.10g，根據(jù)建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)建筑物和屋面的類型及橫墻間距，按剛性方案計(jì)算房屋整體內(nèi)力，根據(jù)設(shè)計(jì)要求和建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算建筑屋面荷載。驗(yàn)算結(jié)果表明，大型縱橫墻沿軸線的抗震驗(yàn)算滿足要求。在第一至第三層(e)-(2-9)與第一層(b)-(12-14)的交接處，由于局部墻片的側(cè)向剛度較大，導(dǎo)致水平地震剪力集中，導(dǎo)致抗震驗(yàn)算不符合要求。三、抗震加固技術(shù)措施對(duì)于1-3層(

14、e)-(2-9)軸向縱橫墻和1層(b)-(12-14)軸向縱橫墻交接處的局部墻片，不滿足抗震驗(yàn)算的要求，可調(diào)整墻片的相對(duì)剛度，改變墻片承受地震剪力的處理方法，上述墻片的抗震鑒定系數(shù)滿足要求。即增加不符合抗震驗(yàn)算要求的一至三層(e)-(2-9)縱橫墻交接處局部墻段兩側(cè)的窗戶，以改變墻段的相對(duì)剛度，從而改變墻段承受的地震剪力，滿足抗震鑒定要求；在窗口設(shè)置欄桿，以滿足安全要求；對(duì)于首層(b)-(12-14)軸向縱橫墻交接處抗震驗(yàn)算不符合要求的局部墻片，可通過調(diào)整門的位置來改變墻段的相對(duì)剛度，以改變墻段承受的地震剪力，從而滿足抗震鑒定的要求；在第4、5層樓梯軸線(e)的縱墻末端加混凝土結(jié)構(gòu)柱，在樓梯間

15、懸臂梁末端加混凝土柱。四.結(jié)論本文以瑞金市某辦公樓為例。通過調(diào)整孔的大小和墻段兩側(cè)的位置，以及調(diào)整墻段的相對(duì)剛度，可以改變墻段承受地震剪力的處理方法，以滿足抗震承載力驗(yàn)算的要求。在不影響外觀和功能的基礎(chǔ)上，提高了教室的采光率，但常規(guī)加固方案投資大，加固后影響外觀和功能，增加了結(jié)構(gòu)剛度和地震作用。因此，該方法可作為對(duì)建筑功能要求較高的建筑(如砌體結(jié)構(gòu)學(xué)校)抗震加固的最佳方案。八度區(qū)七層磚混住宅抗震驗(yàn)算砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定建筑抗震設(shè)計(jì)必須符合“三個(gè)烈度、兩個(gè)設(shè)計(jì)階段、一個(gè)指導(dǎo)思想”的設(shè)防要求。第一階段設(shè)計(jì)是結(jié)構(gòu)構(gòu)件在一級(jí)烈度，即1度左右的多值地震作用下的截面抗震驗(yàn)算。比基本強(qiáng)度低55度。這樣，既保

16、證了一級(jí)強(qiáng)度下必要的強(qiáng)度可靠性，又滿足了二級(jí)強(qiáng)度(基本強(qiáng)度)的設(shè)防要求。結(jié)構(gòu)的非彈性變形或房屋的損壞可以控制在一般維修或不維修后繼續(xù)使用的范圍內(nèi)，從而達(dá)到“的目的。對(duì)于多層砌體房屋，在結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算中只能進(jìn)行第一階段設(shè)計(jì)(強(qiáng)度驗(yàn)算)，通過概念設(shè)計(jì)和抗震構(gòu)造措施，最終達(dá)到第三強(qiáng)度等級(jí)(估計(jì)罕遇地震)的設(shè)計(jì)要求和“大震不倒”的設(shè)防目標(biāo)(1)計(jì)算原則隨著地震烈度和建筑高度的增加，砌體結(jié)構(gòu)主要由于水平地震下的剪切變形而改變其受力特性。8度7層磚混住宅不應(yīng)超過主要由剪切變形引起的范圍，其質(zhì)量和剛度沿高度均勻分布。其水平地震作用大致呈倒三角形分布，類似于單點(diǎn)體系。每層只能考慮一個(gè)自由度。地震作用和水平地震剪力可用底部剪力法和樓層水平地震剪力法計(jì)算。因此，根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范確定的原則，可以考慮水平地震作用和結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算，確定樓層水平地震剪力分布和墻間抗側(cè)力等效剛度。(2)承載力不足時(shí)的調(diào)整方法和措施。一般來說，隨著建筑高度和層數(shù)的增加，地震作用增加，磚砌體的抗震性能相應(yīng)降低。樓層的重量占房屋總重量的35%- 50%，且房屋總高度相同，所以增加一層就意味著增加半層的地震作用。根據(jù)通常的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和計(jì)算分析，7層磚混住宅240mm厚的橫墻抗