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4-3 多层砌体结构的抗震计算
对于抗震横墙最大间距满足表4-3的现浇及装配整体式钢筋 对于抗震横墙最大间距满足表 的现浇及装配整体式钢筋 混凝土楼盖房屋,当受横向水平地震作用时, 混凝土楼盖房屋,当受横向水平地震作用时,可以认为楼 盖在其平面内没有变形,因此各横墙的水平位移相等( 盖在其平面内没有变形,因此各横墙的水平位移相等(如 按此推导得: 图4-8示),按此推导得: 示),按此推导得
楼层地震剪力按横墙侧移刚度的大小分配, 层 楼层地震剪力按横墙侧移刚度的大小分配,第I层 第j道横墙的剪力为 道横墙的剪力为 kij (4-11) ) V = V
ij j=1
∑ kij
m
i
当计算墙体的侧移刚度时, 当计算墙体的侧移刚度时,可以只考虑剪切
Et 变形,按式( ) 计算。 变形,按式(4-7) k = 计算。 3ρ
V≤
(4-21) ) 其中, ——砌体沿阶梯形截面破坏的抗震抗剪 其中, 砌体沿阶梯形截面破坏的抗震抗剪 fVE = ζ n fv 强度设计值: 强度设计值: (4-20) )
γ RE
ve
fVE
上式中, 砌体强度正应力影响系数, 上式中, ζ n ——砌体强度正应力影响系数,查表 砌体强度正应力影响系数 4-7或按下式计算: 或按下式计算: 或按下式计算 1 δ0 ζn = 1+ 0.45 1.2 fv (二)横向配筋黏土砖墙的截面抗震验算 1 V≤ ( fVE +ξs f y ρV ) A γ RE (4-22) ) 钢筋抗拉强度设计值; 式中 fv ——钢筋抗拉强度设计值; 钢筋抗拉强度设计值 A ——墙体横截面面积; 墙体横截面面积; 墙体横截面面积 ρv ——层间墙体体积配筋率; 层间墙体体积配筋率; 层间墙体体积配筋率 ξs ——钢筋参与工作系数,可按表4-8采用。 钢筋参与工作系数,可按表 采用。 钢筋参与工作系数 采用
(三)混凝土小砌块,多采用芯柱配筋方式。此类 混凝土小砌块,多采用芯柱配筋方式。 墙体的抗震承载力验算公式为
V≤
1
(4-23) ) 芯柱混凝土轴心抗拉强度设计值; 式中 ft——芯柱混凝土轴心抗拉强度设计值; 芯柱混凝土轴心抗拉强度设计值 Ac——芯柱截面总面积; 芯柱截面总面积; 芯柱截面总面积 As——芯柱钢筋截面总面积; 芯柱钢筋截面总面积; 芯柱钢筋截面总面积 ξc ——芯柱影响系数,按表 查取。 芯柱影响系数, 查取。 芯柱影响系数 按表4-9查取 例题[4-3] 例题
(2) 柔性楼盖 ) 对于木楼盖等柔性楼盖,由于其本身刚度小,在地 对于木楼盖等柔性楼盖,由于其本身刚度小, 震剪力作用下, 震剪力作用下,楼盖平面变形除平移外还有弯曲变 楼盖在各处的位移不等( 形。楼盖在各处的位移不等(如图4-9示)。 示 第j道横墙所分配的地震剪力,可按第j道横墙从属 道横墙所分配的地震剪力,可按第 道横墙从属 道横墙所分配的地震剪力 面积上重力荷载代表值的比例分配: 面积上重力荷载代表值的比例分配: Gij Vij = Vi (4-13) Gi 当楼层单位面积上的重力荷载代表值相等时, 当楼层单位面积上的重力荷载代表值相等时,上 述计算可进一步简化为按各墙从属面积的比例进行 分配, 分配,即: Af ij (4-14) ) Vij = f Vi Ai
1 A A ij Vij = + f Vi 2 A A i i
f ij
(4-16) )
2、 纵向地震剪力的分配 、 由于房屋纵向楼盖的水平刚度比横向大得多, 由于房屋纵向楼盖的水平刚度比横向大得多,因 纵向地震剪力在各纵墙上得分配, 此,纵向地震剪力在各纵墙上得分配,可按纵墙 得侧移刚度比例来确定。 得侧移刚度比例来确定。也就是无论柔性的或刚 性的楼盖,均按刚性楼盖的公式计算。 性的楼盖,均按刚性楼盖的公式计算。
若同一层墙体材料及高度均相同,则将式( ) 若同一层墙体材料及高度均相同,则将式(4-7) 代入式( 代入式(4-11)得: ) A ij ) V = V (4-12)
ij j=1
∑A ij
m
i
说明,当各横墙的高度、材料均相同时, 说明,当各横墙的高度、材料均相同时,其楼层地 震剪力可按各抗震墙的横截面面积比例分配。 震剪力可按各抗震墙的横截面面积比例分配。
(3) 中等刚度楼盖 ) 采用小型预制板的装配式钢筋混凝土楼盖房屋, 采用小型预制板的装配式钢筋混凝土楼盖房屋,其 楼盖刚度介于刚性楼盖和柔性楼盖之间。因此, 楼盖刚度介于刚性楼盖和柔性楼盖之间。因此,它 的横墙所分配的剪力,可近似地按刚性楼盖和柔性 的横墙所分配的剪力, 楼盖房屋分配的平均值采用: 楼盖房屋分配的平均值采用: Gij 1 kij Vij = m + Vi 2 ∑ Kij Gi =1 j= 当墙高相同, 当墙高相同,所用材料相同且楼盖上重力荷载分布 均匀时, 均匀时,可采用下式计算
§4-3 多层砌体结构的抗震计算
4.3.1 计算简图 4.3.2 地震剪力的计算与分配 4.3.3 墙体截面抗震承载力验算
多层砌体结构所受地震作用主要包括水平作用、 多层砌体结构所受地震作用主要包括水平作用、垂 直作用和扭转作用。 直作用和扭转作用。 一般说来,垂直地震作用对多层砌体结构所造成的 一般说来, 破坏比例相对较小, 破坏比例相对较小,而扭转作用可以通过再平面布 置中注意结构对称性得到缓解。 置中注意结构对称性得到缓解。 因此,对多层砌体结构的抗震计算, 因此,对多层砌体结构的抗震计算,一般只要求进 行水平地震作用下的计算。计算的归结点, 行水平地震作用下的计算。计算的归结点,是对薄 弱区段的墙体进行抗剪强度的验算。 弱区段的墙体进行抗剪强度的验算。 多层砌体结构的抗震验算,一般包括三个步骤 三个步骤: 多层砌体结构的抗震验算,一般包括三个步骤:确 立计算简图;地震剪力计算; 立计算简图;地震剪力计算;对不利墙段进行抗震 验算。 验算。
Vij =
kij
j=1
∑ kij
m
Vi
3、在同一道墙上各墙段间地震剪力的分配 、 求得某一道墙的地震剪力后, 求得某一道墙的地震剪力后,对于开设门窗洞口的 墙片, 墙片,尚需把地震剪力再分配给该墙片上门窗洞口 之间和墙端的墙段,以便验算各墙段的抗震承载力。 之间和墙端的墙段,以便验算各墙段的抗震承载力。 由于圈梁和楼盖的约束作用, 由于圈梁和楼盖的约束作用,一般可认为同一道 墙中的各墙段具有相同的侧移, 墙中的各墙段具有相同的侧移,因而各墙段所承担 的地震剪力可按各墙段的侧移刚度比例进行分配, 的地震剪力可按各墙段的侧移刚度比例进行分配, 道墙上r墙肢分配的地震剪力为 即,第j道墙上 墙肢分配的地震剪力为 道墙上
Vjr =
kjr
r=1
∑ k jr
s
Vij
在计算墙段高宽比时,墙段高度 的取法为: 在计算墙段高宽比时,墙段高度h 的取法为: 窗间墙取窗洞高; 窗间墙取窗洞高; 门间墙取门洞高; 门间墙取门洞高; 门窗之间的墙取窗洞高; 门窗之间的墙取窗洞高; 尽端墙取紧靠尽端的门洞或窗洞高 (如图4-11)。 )。 例题[4-2] 例题
FEK = αmaxGeq
而第I点的水平地震作用标准值 而第 点的水平地震作用标准值
(4-1) )
Gi Hi F= n FEK i ∑Gj H j 楼层地震剪力 j=1
例题[ 例题[4-1]
(4-2) )
Vj = ∑ F i
n i= j
(4-3) )
二、墙体侧移刚度 墙体侧移刚度的计算方法: 墙体侧移刚度的计算方法: 1)无洞墙体 (如图4-7) ) 如 仅考虑剪切变形) h / b <1 时(仅考虑剪切变形)
1≤ h/ b ≤ 4
Et k= 3ρ
ρ = h/ b
Et k= 3ρ + ρ3
考虑弯曲、剪切变形) 时(考虑弯曲、剪切变形)
h/ b > 4 时 2)有洞墙体 ) 规则开洞: 规则开洞:
不考虑该墙体
(如图示) 如图示)
k=
1
δi i=1
∑
n
三、楼层地震剪力在各墙体上的分配 1、横向地震剪力的分配 、 层间地震剪力在各墙体之间的分配原则, 层间地震剪力在各墙体之间的分配原则,应视 楼盖的刚度而定。பைடு நூலகம்楼盖的刚度而定。 (1) 刚性楼盖 )
4.3.1
计算简图
多层砌体结构的计算简图可采用图4-5计算简图 , 计算简图, 多层砌体结构的计算简图可采用图 计算简图 以一个独立的结构单元为计算单元, 以一个独立的结构单元为计算单元,各楼层的重量 集中到楼盖标高处。 集中到楼盖标高处。 各楼层质点重力荷载应包括: 屋盖自重; 各楼层质点重力荷载应包括:楼、屋盖自重;活荷 载组合值; 下各半层的墙体及构造柱重量之和。 载组合值;上、下各半层的墙体及构造柱重量之和。 底层计算高度的取值:当基础埋置较浅时, 底层计算高度的取值:当基础埋置较浅时,计算至 基础顶面;当基础埋置较深时, 基础顶面;当基础埋置较深时,计算至室外地坪下 0.5m处 ; 当设有整体刚度很大的全地下室时 , 计 处 当设有整体刚度很大的全地下室时, 算至地下室顶板顶部;当地下室刚度较小或为半地 算至地下室顶板顶部; 下室时,则取为地下室室内地坪,此时, 下室时,则取为地下室室内地坪,此时,地下室顶 板也算一层楼面。 板也算一层楼面。
4.3.2 地震力的计算与分配
一、水平地震作用及楼层地震剪力 多层砌体房屋的水平地震作用按底部剪力法计算, 多层砌体房屋的水平地震作用按底部剪力法计算,式 并且对多层砌体房屋, 中 α1 = αmax ,并且对多层砌体房屋, δn = 0 ,因此砌 体房屋总水平地震作用标准值为: 体房屋总水平地震作用标准值为:
γ RE
[ fVE A+ (0.3 ft A + 0.05 f y As )ξc ] c
4.3.3 墙体截面抗震承载力验算
当墙体或墙段所分配的地震剪力确定后, 当墙体或墙段所分配的地震剪力确定后 , 即可验 算墙体的抗震强度, 算墙体的抗震强度,验算的对象是承受地震剪力较 大的、或竖向压应力较小的、 大的、或竖向压应力较小的、或局部截面较小的墙 段。 普通黏土砖、 f A (一)普通黏土砖、多孔黏土砖墙体的验算