建筑结构抗震设计-抗震计算.ppt

建筑结构抗震设计 抗震计算4.6.1 计算计算简图简图 满足前面规定的结构布置要求的多层砌体结构，在地震作用满足前面规定的结构布置要求的多层砌体结构，在地震作用下的变形形式以层间剪切变形为主。下的变形形式以层间剪切变形为主。以防震缝所划分的结构单元作为计算单元。以防震缝所划分的结构单元作为计算单元。各楼层的重量集中到楼、屋盖标高处。各楼层的重量集中到楼、屋盖标高处。各楼层重量包含楼、屋盖自重，活荷载组合值，上、下个半层的各楼层重量包含楼、屋盖自重，活荷载组合值，上、下个半层的墙体、构造柱重量之和。墙体、构造柱重量之和。固定端位置：固定端位置：基础埋置浅时，取基础顶面；埋置深时，取基础埋置浅时，取基础顶面；埋置深时，取室外地坪下室外地坪下0.5m处；处；当设有整体刚度很大的全地下室时，取地下室顶板顶处；当地下室整当设有整体刚度很大的全地下室时，取地下室顶板顶处；当地下室整体刚度较小或为半地下室时，取为地下室室内地坪处，此时，地下室体刚度较小或为半地下室时，取为地下室室内地坪处，此时，地下室也算作一层楼面。也算作一层楼面。4.6.2 地震地震剪力的计算与分配剪力的计算与分配 当当多多层层砌砌体体结结构构按按照照规规范范规规定定的的要要求求进进行行建建筑筑布布置置和和结结构构选选型型后后，一一般般均均可可采采用用底底部部剪剪力力法法计计算算各各质质点点的的水水平平地地震震作作用用，且且可可不不考考虑虑顶顶层层质质点点的的附附加加地地震震作作用用。另另外外，由由于于多多层层砌砌体体房房屋屋的的基基本本自自振振周周期期一一般般小小于于0.3s，为为简简化化计计算算，抗抗震震规规范范规规定定，对对于多层砌体房屋，地震影响系数均取其最大值，即于多层砌体房屋，地震影响系数均取其最大值，即一、一、水平地震作用水平地震作用H1G1GkHk二、二、楼层地震剪力楼层地震剪力 Gi 突出屋面的屋顶间、女儿墙、烟囱等，地震作用应乘以地震突出屋面的屋顶间、女儿墙、烟囱等，地震作用应乘以地震增大系数增大系数3 3。三、每片墙的地震剪力三、每片墙的地震剪力 同同一一楼楼层层中中各各道道墙墙所所承承担担的的地地震震剪剪力力与与楼楼盖盖的的刚刚度度、各各墙墙的的抗抗侧侧刚刚度度及及负负荷荷面面积积有有关关。工工程程实实践践中中，常常将将实实际际的的各各种种楼楼盖盖理理想想化化为为三三种种楼楼盖盖情情况况，即即刚刚性性楼楼盖盖、柔柔性性楼楼盖盖和和中中性性楼楼盖盖。现现分分别别就就三三种种楼楼盖盖情情况况讨论各墙体承担的地震剪力计算公式。讨论各墙体承担的地震剪力计算公式。刚刚性性楼楼盖盖：是是指指楼楼盖盖的的平平面面内内刚刚度度为为无无穷穷大大，即即假假定定楼楼盖盖在在水水平平地地震震作作用用下下不不发发生生任任何何平平面面内内的的变变形形，仅仅发发生生刚刚体体位位移移。当当忽略扭转效应时，刚体仅产生一平动，且各点的平动处处相等。忽略扭转效应时，刚体仅产生一平动，且各点的平动处处相等。柔柔性性楼楼盖盖：即即假假定定该该楼楼盖盖的的平平面面内内刚刚度度为为零零，从从而而各各道道墙墙在在地地震作用下的变形是自由的，不受楼盖的约束。震作用下的变形是自由的，不受楼盖的约束。中性楼盖中性楼盖：指介于刚性楼盖和柔性楼盖之间的楼盖：指介于刚性楼盖和柔性楼盖之间的楼盖三、每片墙的地震剪力三、每片墙的地震剪力1.1.横墙的地震剪力横墙的地震剪力 第第i i层的横向地震剪力由第层的横向地震剪力由第i i层所有横墙承受，层所有横墙承受，（1 1）刚性楼盖房屋）刚性楼盖房屋刚性楼盖房屋：对于现浇及装配整体式钢筋混凝土楼刚性楼盖房屋：对于现浇及装配整体式钢筋混凝土楼 （屋）盖等。（屋）盖等。墙体侧移刚度的计算：墙体侧移刚度的计算：（a a）无洞墙体）无洞墙体h/b1h/b0.15A0.15A时，时，取取0.15A;0.15A;对于外纵墙，对于外纵墙，A Ac c0.25A0.25A时，取时，取0.25A;0.25A;中部构造柱的纵向钢筋截面总面积；中部构造柱的纵向钢筋截面总面积；中部构造柱的混凝土轴心抗拉强度设计值；中部构造柱的混凝土轴心抗拉强度设计值；钢筋抗拉强度设计值；钢筋抗拉强度设计值；中部构造柱参与工作系数中部构造柱参与工作系数,居中设一根时取居中设一根时取0.5,0.5,多于一根多于一根0.4;0.4;墙体约束修正系数；一般情况取墙体约束修正系数；一般情况取1.0，构造柱间距不大于，构造柱间距不大于2.8m时取时取1.1。3.3.水平配筋粘土砖、多孔砖墙体的截面抗震承载力验算水平配筋粘土砖、多孔砖墙体的截面抗震承载力验算验算公式：验算公式：墙体横截面面积，多孔砖取毛截面面积；墙体横截面面积，多孔砖取毛截面面积；层间墙体竖向截面钢筋总截面面积；层间墙体竖向截面钢筋总截面面积；钢筋抗拉强度设计值；钢筋抗拉强度设计值；钢筋参与系数，按下表取值钢筋参与系数，按下表取值墙体高宽比墙体高宽比0.40.60.81.01.20.100.120.140.150.124.4.混凝土小砌块墙体截面抗震承载力验算混凝土小砌块墙体截面抗震承载力验算 验算公式：验算公式：墙体地震剪力设计值；墙体地震剪力设计值；芯柱截面总面积；芯柱截面总面积；芯柱混凝土轴心抗压强度设计值；芯柱混凝土轴心抗压强度设计值；芯柱影响系数，按下表确定：芯柱影响系数，按下表确定：填孔率填孔率0.01.01.101.15填孔率填孔率:芯柱根数与孔洞总数之比。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，应选择以下在验算纵、横墙截面抗震承载力时，应选择以下不利墙段不利墙段进行：进行：（1 1）承受地震作用较大的墙体；）承受地震作用较大的墙体；（2 2）竖向正应力较小的墙段；）竖向正应力较小的墙段；（3 3）局部截面较小的墙垛。）局部截面较小的墙垛。例：某四层砖砌体房屋，尺寸如图所示。设防烈度为例：某四层砖砌体房屋，尺寸如图所示。设防烈度为7 7度。度。楼盖及屋盖均采用预应力混凝土空心板，横墙承重。楼梯间楼盖及屋盖均采用预应力混凝土空心板，横墙承重。楼梯间突出屋顶。试验算底层突出屋顶。试验算底层轴上墙体的抗震强度。该墙上门洞轴上墙体的抗震强度。该墙上门洞尺寸为尺寸为 ，窗洞尺寸为，窗洞尺寸为 。墙体用砖的强度等。墙体用砖的强度等级为级为MU10MU10，砂浆为，砂浆为M5.0M5.0。解：解：（1 1）计算楼层重力荷载代表值）计算楼层重力荷载代表值 恒载（楼层及墙重）取恒载（楼层及墙重）取100%100%，楼（屋）面活荷载取，楼（屋）面活荷载取50%50%，经计算得：经计算得：（2 2）计算结构总的地震作用标准值）计算结构总的地震作用标准值1.400.90(1.20)0.50(0.72)-罕遇地震罕遇地震0.320.16(0.24)0.08(0.12)0.04多遇地震多遇地震 9 8 7 6地震影响地震影响烈度烈度地震影响系数最大值（阻尼比为地震影响系数最大值（阻尼比为0.050.05）解：解：（2 2）计算结构总的地震作用标准值）计算结构总的地震作用标准值（3 3）计算楼层地震剪力）计算楼层地震剪力434.1797.41048119927.6406.5363.3250.6151.01199111.9107.374.845.6339.638225715251156352802129616870618.215.211.68.04.4210376044104410484017630屋顶间屋顶间4321 1 Vi (kN)Fi (kN)GiHi(kN.m)Hi (m)Gi(kN)层层解：解：（2 2）计算结构总的地震作用标准值）计算结构总的地震作用标准值（3 3）计算楼层地震剪力）计算楼层地震剪力V1=1199kN（4 4）计算墙体地震剪力）计算墙体地震剪力解：解：（4 4）计算墙体地震剪力）计算墙体地震剪力（5 5）计算墙肢地震剪力）计算墙肢地震剪力墙肢墙肢a a墙肢墙肢b b墙肢墙肢c c时时时时解：解：（4 4）计算墙体地震剪力）计算墙体地震剪力（5 5）计算墙肢地震剪力）计算墙肢地震剪力解：解：（5 5）计算墙肢地震剪力）计算墙肢地震剪力（6 6）验算抗震强度）验算抗震强度墙体地震剪力设计值，为地震剪力标准值的墙体地震剪力设计值，为地震剪力标准值的1.31.3倍；倍；承载力抗震调整系数，一般承重墙为承载力抗震调整系数，一般承重墙为1;1;墙体横截面面积；墙体横截面面积；砌体沿阶梯形截面破坏的抗震强度设计值。砌体沿阶梯形截面破坏的抗震强度设计值。非抗震设计的砌体抗剪强度设计值，按砌体结构设计规范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；采用；砌体强度正应力影响系数：砌体强度正应力影响系数：解：解：（5 5）计算墙肢地震剪力）计算墙肢地震剪力（6 6）验算抗震强度）验算抗震强度非抗震设计的砌体抗剪强度设计值，按砌体结构设计规范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；采用；砌体强度正应力影响系数：砌体强度正应力影响系数：抗震强度设计值抗震强度设计值4.803.953.102.602.251.751.25混凝土小砌块混凝土小砌块2.321.951.701.501.281.000.80普通粘土砖普通粘土砖,多孔粘土砖多孔粘土砖20.015.010.07.05.03.01.00.0砌体类别砌体类别砌体强度的正应力影响系数砌体强度的正应力影响系数为对应与重力荷载代表值的砌体为对应与重力荷载代表值的砌体层高半高处层高半高处截面平均压应力。截面平均压应力。墙肢墙肢a a墙肢墙肢b b墙肢墙肢c c解：解：（5 5）计算墙肢地震剪力）计算墙肢地震剪力（6 6）验算抗震强度）验算抗震强度抗震强度设计值抗震强度设计值71.455.855.80.1861.555.50.384C29.86.036.030.2482.0711.70.12B50.711.811.80.1761.474.750.288A面积墙段各墙肢抗震强度均满足要求。各墙肢抗震强度均满足要求。底部框架砌体房屋的抗震验算（底部框架砌体房屋的抗震验算（1 1）底底部部框框架架砌砌体体房房屋屋的的地地震震作作用用计计算算及及上上部部砌砌体体房房屋屋的的抗抗震震强强度度验验算算，可可按按多多层层砌砌体体结结构构的的验验算算方方法法进进行行计计算算、验验算算。对对于于底底部部框框架的地震作用效应，应采用下述方法进行计算、调整：架的地震作用效应，应采用下述方法进行计算、调整：（1）对对底底层层框框架架抗抗震震墙墙房房屋屋，底底层层的的纵纵向向和和横横向向地地震震剪剪力力设设计计值值均均应应乘乘以以增增大大系系数数，其其值值应应允允许许根根据据第第二二层层与与底底层层侧侧向向刚刚度度比比值值的大小在的大小在1.21.5范围内选用。范围内选用。（2）对对底底部部两两层层框框架架抗抗震震墙墙房房屋屋，底底层层和和第第二二层层的的纵纵向向和和横横向向地地震震剪剪力力设设计计值值亦亦均均应应乘乘以以增增大大系系数数，其其值值应应允允许许根根据据侧侧向向刚刚度度比比在在1.21.5范围内选用。范围内选用。（3）底底层层或或底底部部两两层层的的纵纵向向和和横横向向地地震震剪剪力力设设计计值值应应全全部部由由该该方方向的抗震墙承担，按各抗震墙侧向刚度比例分配。向的抗震墙承担，按各抗震墙侧向刚度比例分配。底部框架砌体房屋的抗震验算（底部框架砌体房屋的抗震验算（2 2）（4）底部框架柱的地震剪力和轴向力，宜按下列规定调整：）底部框架柱的地震剪力和轴向力，宜按下列规定调整：框框架架柱柱承承担担的的地地震震剪剪力力设设计计值值，可可按按框框架架柱柱所所在在层层各各抗抗侧侧力力构构件件有有效效侧侧向向刚刚度度比比例例分分配配确确定定；有有效效侧侧向向刚刚度度的的取取值值，框框架架不不折折减减，混凝土墙可乘以折减系数混凝土墙可乘以折减系数0.30，砖墙可乘以折减系数，砖墙可乘以折减系数0.20。框框架架拄拄的的轴轴力力应应计计入入地地震震倾倾覆覆力力矩矩引引起起的的附附加加轴轴力力，上上部部砖砖房房可可视视为为刚刚体体，底底部部各各轴轴线线承承受受的的地地震震倾倾覆覆力力矩矩，可可近近似似按按底底部部抗抗震墙和框架的侧向刚度的比例分配确定，也可按转动刚度比例分配：震墙和框架的侧向刚度的比例分配确定，也可按转动刚度比例分配：底底部部框框架架抗抗震震墙墙房房屋屋的的钢钢筋筋泥泥凝凝土土托托墙墙梁梁计计算算地地震震组组合合内内力力时时，可可考考虑虑上上部部墙墙体体与与托托墙墙梁梁的的组组合合作作用用，但但应应计计入入地地震震时时墙墙体体开开裂裂对对组组合合作作用用的的不不利利影影响响，可可调调整整有有关关的的弯弯矩矩系系数数、轴轴力力系系数数等等计算参数。计算参数。底部框架砌体房屋的抗震验算（底部框架砌体房屋的抗震验算（3 3）（5）底底层层框框架架抗抗震震墙墙房房屋屋中中嵌嵌砌砌于于框框架架之之间间的的普普通通砖砖抗抗震震墙墙，当当符符合合构构造造要要求求时时，底底层层框框架架柱柱的的轴轴向向力力和和剪剪力力，应应计计入入砖砖抗抗震震墙墙引起的附加轴向力和附加剪力。引起的附加轴向力和附加剪力。（6）抗震变形验算）抗震变形验算 底层框架砖房的底层部分属于框架底层框架砖房的底层部分属于框架抗震墙结构，应进行低于抗震墙结构，应进行低于本地区设防烈度的多遇地震作用下结构的抗震变形验算，其层间弹本地区设防烈度的多遇地震作用下结构的抗震变形验算，其层间弹性位移角限值：采用框架砖填充墙时为性位移角限值：采用框架砖填充墙时为1550；采用框架；采用框架抗震墙抗震墙时为时为1800。底层框架砖房的底层有时是明显的薄弱部位，当楼层屈服强度底层框架砖房的底层有时是明显的薄弱部位，当楼层屈服强度系数小于系数小于0.5时，应进行高于本地区设防烈度预估的罕遇地震作用下时，应进行高于本地区设防烈度预估的罕遇地震作用下的抗震变形验算，其层间弹塑性位移角限值为的抗震变形验算，其层间弹塑性位移角限值为1100。