多层砌体结构房屋震害
地震作用下多层砌体结构房屋的破坏特点及震害启示
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建 筑 技 术
地震作用下多层砌体结构房屋的破坏特点及震害启示
刘 景 齐
（ 中铁 十六局 集团第二工程有 限公 司， 天津 ３ ０ ０ ） ０ ０ ０
摘 要 ： 文献记 载 。 国城镇 民用建 筑 中以砖 砌 体作 为墙体 材料 的 占 ９％ｖ＿ ； 有 关部 门近 两年对 四川 省 的 １ 据 全 ０ Ｘｋ 据 ． ６个城镇 各 类公建 房 屋统 计显 示， 多层砖 房（ 舍底 框砖 房 ） 占（ 所 面积 ） 比例 达 ８％； 别是县 城的 这 类房屋 ， 计所 占比例在 ９ ％ｒ． 。所 以 ， ９ 特 预 ０ Ｘ． Ｅ 砖房是 我 国农村 房屋建 筑的主体 。 同时砖房 在历 次地 震 中的震 害又是 严重 的 ， 主要 是砌 体结 构设计 和 施工存 在 几个 方面 问题 。 关键词 ： 震作 用 ； 地 砌体 结构 ； 害分析 ； 震措 施 灾 抗 以及 变形 能力 较低 ， 以在地 震作 用下 ， 所 墙体 总 高度 相 同 ，多一层 楼盖 就意 味着增 加半层 １砌体 结构主要 存在 的抗震 问题 在 特 楼 的侧 向地 震作 用 ，同时加大对 底部 的倾覆 缺乏岩 土工程 勘察 资料 或资料 不 全 。有 极 易产 生 裂缝 。 内横墙与 外纵墙 交界 处 ， 在 强 因倾覆 力矩过大 ， 的在初 步设计 阶段 还缺建 筑 场地岩 土 工程 的 别 是墙 体 接槎 的薄 弱环节 ，当地震 平行 与 内 力 矩 。 中 、 地震作 用下 ， ５ 勘 察 资料 ，有 的在 初步设 计会 审之 后就 直
多层砌体结构房屋抗震设计
多层砌体结构房屋抗震设计作者：李立军来源：《科技资讯》 2011年第19期李立军(德州市建筑规划勘察设计研究院山东德州 253000)摘要:砌体结构是当前建筑工程中常用的结构形式之一。
由于其原材料来源广泛,易于取材、生产和施工,造价低廉,具有良好的耐火性、耐热性、隔音性和耐久性,在城乡建筑中得到比较广泛的应用。
关键词:砌体结构抗震设计中图分类号:TU352 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)07(a)-0099-011 砌体结构概况砌体结构是当前建筑工程中常用的结构形式之一。
由于其原材料来源广泛,易于取材、生产和施工,造价低廉,具有良好的耐火性、耐热性、隔音性和耐久性,在城乡建筑中得到比较广泛的应用。
因此,如何提高砌体结构房屋的抗震能力,将是建筑抗震设计中一个重要课题。
在已有的震害调查结果表明,不仅在7、8度区,甚至在9度区,砖混结构房屋经历震害后受到轻微损坏,或者基本完好的例子也是不少的。
通过这些砌体房屋的调查分析,得到这样一个结论:只要经过合理的抗震设计,构造得当,保证施工质量,则在中、强地震区,砖混房屋是具有一定抗震能力的。
2 多层砌体结构房屋的震害破坏形式根据四川地震灾区的震后灾害调查情况,多层砌体结构房屋的震害形式主要有以下几种。
(1)房屋局部及整体倒塌;(2)预制板楼、屋盖破坏;(3)楼梯间墙体破坏;(4)外纵墙破坏;(5)纵墙在室外地坪处产生水平裂缝;(6)外纵墙洞口间墙体X型裂缝;(7)其它破坏。
3 砌体抗震措施基于砌体结构本身特点以及其震害的多样性和严重性,工程人员在设计中要采取一定的措施,以加强砌体结构的整体性,提高其抗震性能。
3.1 结构的选型与布置对于多层砌体而言,如果可以做到正确选择承重体系、科学进行结构布置、合理选择楼(屋)盖形式、正确设置防震缝等等的话,就会大大提高结构的抗震能力。
3.1.1 正确选择承重体系根据传递荷载的路线不同,砌体结构的墙体承重体系可分为横墙承重、纵墙承重和纵横墙承重三种形式。
多层砌体结构抗震
地震剪力的计算与分配
1. 楼层地震剪力
多层砌体结构房屋的质量与刚度沿高度分布一般比较均匀，且以剪切变形为主，故可以按本书第三章所述底部剪力法计算地震作用。可取结构底部地震剪力为：
(4.1)
其次，考虑到多层砌体结构在线弹性变形阶段的地震作用基本上按倒三角形分布，顶部附加地震影响系数δn=0。
在扭转地震力的作用下，房屋的端部、尤其是墙角处易于产生严重的震害。
图4-4 墙体转角的破坏
从结构特征方面考察可以发现：在受力复杂、约束减弱、附属结构等部位，往往是震害易于发生的地方。
例如：纵横墙连接处，砌体结构的楼梯间，预制 钢筋混凝土楼屋盖，女儿墙、突出顶面的屋顶间地震 容易发生破坏。
1. 刚性楼盖房屋，上层破坏轻、下层破坏重； 柔性楼盖房屋，上层破坏重、下层破坏轻； 2. 横墙承重房屋的震害轻于纵墙承重房屋； 3. 坚实地基上的房屋震害轻于软弱地基和非均匀地基上的震害； 4. 预制楼板结构比现浇楼板结构破坏重； 5. 外廊式房屋往往地震破坏较重； 6. 房屋两端、转角、楼梯间、附属结构震害较重；
1
这样，任一质点i的水平地震作用标准值Fi为：
2
作用于第i层的楼层地震剪力标准值Vi为i层以上的地震作用标准值之和，即：
3
(4.3)
6
(i=1,2,…,n) (4.2)
5
！
4
鞭梢效应，但增大的两倍不往下传递 。
[例题4-1] 某四层砖砌体房屋，尺寸如图4-6(a)(b)所示。结构设防烈度为7度。楼盖及屋盖均采用预应力混凝土空心板，横墙承重。楼梯间突出屋顶。除图中注明者外，窗口尺寸为1.5m×2.1m ，门洞尺寸为1.0m×2.5m 。试计算该楼房楼层地震剪力。
A
(一)多层砌体建筑震害特征2
第1节多层砌体建筑震害特征多层砌体结构房屋是指用普通黏土砖、烧结多孔黏土砖和混凝土小型空心砌块等砌体做墙体，并采用装配的或整浇的钢筋混凝土楼盖及屋盖的房屋。
由于这种房屋具有构造简单、施工方便、可就地取材等优点，普遍采用于住宅、办公楼、医院、教学楼等民用建筑和公用建筑。
故是目前我国房屋建筑中一种应用最为广泛的结构形式。
但是，由于其所用材料的脆性性质，抗拉、抗剪和抗弯的能力很低。
因而，在地震中抵抗地震灾害的能力较差，特别是未经抗震设计的多层砌体房屋在地震中的破坏更为严重。
在砖砌体结构房屋中，砖墙是主要的承重构件，它不仅承受垂直方向的荷载，也承受水平和垂直方向的地震作用，受力是复杂的，加之砌体自身的脆性性质，地震时在砖墙上很容易产生裂缝。
在反复地震作用下，裂缝将不断发展、增多、加宽，最后导致墙体崩塌，楼盖坍落，房屋破坏。
砖房震害的大体情况如下：1.1多层砌体房屋的地震震害规律（1）不同烈度区砌体结构的震害差异较大：低烈度区以墙体裂缝等轻微破坏为主，相比而言框架结构填充墙的大量严重破坏可能经济损失更大，表明砌体结构在中、小震时可维修度比框架结构好；而高烈度区和极震区砌体结构房屋以严重破坏或倒塌为主，尽管有少数破坏较轻，但总体来说，砌体结构房屋抗震安全性在高烈度区没有框架结构好，倒塌数量相对较多；（2）多层砖砌体结构整体性差、抗连续倒塌能力低：砌体结构中大多采用预制板楼盖，整体性较差，不能有效的将水平力按刚度比例传递到各竖向构件即砖墙或砖柱，砖墙和砖柱的某些部位截面小，承载力低，地震中容易破坏或倒塌，由于整体性差从而引起连续倒塌；（3）未进行抗震设防设计的老旧房屋破坏比经过抗震设防或抗震加固的房屋破坏严重：未经抗震设防的老旧房屋倒塌多，而许多按规范设计施工的带圈梁、构造柱的砌体结构能裂而不倒，某些经过抗震加固的房屋破坏轻微，给居民逃生留下了宝贵的时间；（4）砌体与钢筋混凝土混合体系中砖砌体破坏严重：在经济欠发达地区常出现混凝土与砌体混合使用的情况，在需要大空间的地方采用混凝土柱，其他地方采用砖墙，特别是在底部框架砌体结构房屋中比较常见，砌体墙体在地震中作为抗震墙，砌体墙按照刚度分配到的地震作用会和同等截面的混凝土墙相当，而其实际承载能力却比}昆凝土墙差很多，因此，地震中吸收了很大地震力的砖墙由于承载力低而破坏严重；（5）有些结构体系不同，抗震性能反映不同。
多层砌体结构抗震浅析
多层砌体结构抗震浅析摘要：近年来，多层砌体结构成为我国应用最广泛的结构形式，提高多层砌体结构房屋的抗震性能，对保证结构安全具有十分重要的意义。
本文根据历次地震经验，总结出多层砌体结构震害规律，并对如何采取有效的抗震措施进行探讨，以期在实践中提高多层砌体结构的抗震能力。
关键词：多层砌体结构震害规律抗震措施时至今日，城乡建设中大量高层或超高层建筑拔地而起，钢筋混凝土结构、钢结构和钢骨混凝土等结构形式的应用也使城市面貌日新月异。
但在中、小城市和乡村建设过程中，因砌体结构具有耐久性好，耐火性好，施工方便，易于就地取材，造价低廉的优点，在多层和低层建筑范围内仍然大量采用着砌体结构，根据最新统计它们仍占有70% 以上的建造面积。
可见，迄今为止砌体结构仍是一种广泛使用的结构形式。
我国于1976年发生了唐山大地震，之后经历了数十次具破坏性的地震，在2008年，又发生了汶川大地震，这些惨痛的经历已使工程界清晰地认识到地震的破坏性极其巨大，给建设工程带来的危害不可小觑。
因此研究如何提高砌体结构的抗震性能实乃必要。
本文根据历次地震经验，总结出多层砌体结构震害规律；结合《建筑抗震设计规范》(gb50011—2010)，探讨了多层砌体结构的抗震措施。
一、多层砌体结构震害规律。
（一）墙体的破坏墙体的破坏主要表现为墙体出现水平裂缝、斜裂缝及“x”形裂缝，严重时则出现歪斜以致倒塌的现象。
当墙体的高宽比较小时，墙体中间部位会出现水平裂缝；当墙体与主震方向平行时，墙体会出现斜向裂缝；当墙体的高宽比接近1时，墙体则会出现“x”形交叉裂缝。
（二）墙角的破坏在地震中，多层砌体房屋的四角墙面易发生开裂以致于局部倒塌。
这是由于墙角位于尽端，房屋对它的约束作用相对较弱。
此外，地震对房屋还具有扭转作用，这就使得墙角处受力复杂，容易产生应力集中，导致墙角破坏。
（三）楼梯间的破坏由于楼梯间的开间较小，水平方向的刚度相对较大，在地震时承担的计算高度会比其他部位大，这样会引起墙体在平面外的稳定性差，容易造成楼梯间两侧的承重横墙出现斜裂缝。
多层砌体结构房屋震害
大都发生于外纵墙窗口的上下皮处。 当房屋纵向承重，横墙间距大而屋盖刚度弱时，纵墙出平 面受弯产生水平裂缝。
3、 竖向裂缝 大都发生于横纵墙交接处或变化较大的两部体系的交接处。
三、其它破坏
1、楼梯间破坏 楼梯间的墙体一般震害较重。
原因是：横墙间距小，抗剪刚度大； 空间刚度较小； 墙体有削弱等；
五、不同用途多层砖房的震害
天津市8度区住宅、医院、中小学教学楼震害统计（%）
破坏程度
基本完好 轻微破坏 中等破坏 严重破坏 倒塌
住宅 70.7 19.5 9.8 0.0 0.0
建筑用途
医 院 中小学教学楼
46.0
40.0
10.0
22.0
27.0
19.0
17.0
19.0
0.0
0.0
横墙间距大震害严重。
震害及其分析 一、倒塌
1、全部倒塌 房屋整体性好，而底层强度不足时； 房屋整体性不好，而上层墙体过于弱时；
2、上部倒塌 房屋上层自重大，刚度差； 上层砌体强度过弱，整体性差时；
3、局部倒塌 个别部位的整体性特别差，纵墙与横墙间联系不好， 平面或立面有显著的局部突出，抗震缝处理不当等；
坍 塌外 是纵 较墙 常全 见部 的脱 震开 害横 。墙
四、不同烈度地震作用下多层砖房的震害
破坏程度
基本完好 轻微破坏 中等破坏 严重破坏 倒塌
唐山地区多层砖房的震害统计（%）
烈
度
8
9
10
11
11.8
1.3
0.6
0.3
35.3
6.8
5.0
1.5
29.4
34.3
6.5
4.7
23.5
第37讲砌体结构房屋抗震构造
§1.多层砌体房屋抗震
三、多层砖砌体房屋抗震构造措施 1.构造柱的设置
(1)定义——在砌体房屋墙 体的规定部位，按构造配 筋，并按先砌墙后浇灌混 凝土柱的施工顺序制成的 混凝土柱，称为混凝土构 造柱，简称构造柱。
（2）构造柱的作用 ①提高砌体的受剪承载力； （约10%～30%） ②约束砌体，提高变形能力， 增加延性和整体性； ③提高墙体的稳定性；
§2.底部框架—抗震墙砌体房屋抗震
（6）材料的强度等级要求： ①框架柱、抗震墙和托墙梁的混凝土强度等级不应低于C30。 ②过渡层墙体的砌筑砂浆等级不应低于M7.5。
结束！ 谢谢大家！
§1.多层砌体房屋抗震
（3）设置部位
多层砖砌体房屋构造柱设置要求
§1.多层砌体房屋抗震
（4）构造要求
④ ①最小截面为240mm×180mm，纵筋宜采用4Ф12，箍筋间距不宜大于250mm，且 在柱上下端适当加密；6、7度超过六层、8度时超过五层和9度时，纵筋宜采用4Ф14， 箍筋间距不宜大于200mm；房屋四角的构造柱可适当加大截面及配筋。 ②构造柱与墙连接处应砌成马牙槎，沿墙高每隔500mm设2Ф6水平钢筋和Ф4分布短 筋平面内点焊组成的拉结网片，每边伸入墙内不宜小于1m。 6、7度时底部1/3楼层， 8度时底部1/2楼层，9度时全部楼层，上述拉结钢筋网片应沿墙体水平通长设置。 ③构造柱可不单独设置基础，但应伸入室外地面下500mm ，或与埋深小于500mm 的基础圈梁相连。
§2.底部框架—抗震墙砌体房屋抗震
底框结构——是指底部为钢筋砼框架-抗震墙 结构，上部为多层砖砌体结构的房屋。
§2.底部框架—抗震墙砌体房屋抗震
1.震害特点 底部框架砖房的破坏相当严 重，破坏部位都发生在底部 框架部分。 底部框架砖房震害加重的原因: 上部纵横墙较密，不仅重量大而 且侧向刚度比下部框架大得多， 形成上刚下柔的结构体系。
砌体结构抗震设计一般规定.
2.抗震设计的一般规定
（1）底部框架-抗震墙房屋的结构布置，应符合下 列要求：
1）上部的砌体抗震墙与底部的框架或抗震墙应对齐 或基本对齐。
2）房屋的底部，应沿纵横两个方向设置一定数量的 抗震墙，并应均匀对称布置或基本均匀对称布置。
6、7度且总层数不超过五层的底部框架-抗震墙 房屋，应允许采用嵌砌于框架之间的砌体抗震墙， 但应计入砌体墙对框架的附加轴力和附加剪力；其 余情况应采用钢筋混凝土抗震墙。
２）采用普通砖抗震墙时，其构造应符合下列要求： ①墙体厚度不应小于240mm，砌筑砂浆强度等级不
应低于M10，并应先砌墙后浇筑框架柱。
②沿框架柱高每500mm配值2φ6拉结钢筋，并沿砖 墙全长设置；在墙体半高处尚应设置与边框柱相连的 钢筋混凝土水平系梁。
③墙长大于5m时，应在墙内增设钢筋混凝土构造 柱。
1)房屋的最大开间尺寸不宜大于6.6m。 2)同一结构单元内横墙错位数量不宜超过横墙总 数的1/3，且连续错位不宜多于两道；错位墙体交接处 均应增设构造柱，且楼（屋）面板应采用现浇钢筋混 凝土板。 3)横墙和内纵墙上洞口的宽度不宜大于1.5m；外 纵墙上洞口的宽度不宜大于2.1m或开间尺寸的一半； 且内外墙上洞口位置不应影响内外纵墙与横墙的整体 连接。
12.3.2抗震设计的一般规定 1.多层房屋的层数和高度应符合下列要求： 1）一般情况下，房屋的层数和总高度不应超过表
12.3.1的规定。 2）医院、教学楼等及横墙较少的多层砌体房屋，
总高度比表12.3.1中的规定降低3m层数相应减少一层； 各层横墙很少的多层砌体房屋，还应根据具体情况再适 当降低总高度和减少层数。
②抗震墙的厚度不宜小于160mm，且不应小于墙板 净高的１/20；抗震墙宜开设洞口使其形成若干墙段， 各墙段的高宽比不宜小于2。
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基本完好 轻微破坏 中等破坏 严重破坏 倒塌
70.70
唐山地区8度区多层砖房的震害统计（%）
基本完好 轻微破坏 中等破坏 严重破坏 倒塌
11.8
35.3
29.4
23.5
0.0
从震害调查可见：经抗震设防可减轻砌体结构的震 害，减少严重破坏和倒塌率。
2、 水平裂缝
大都发生于外纵墙窗口的上下皮处。 当房屋纵向承重，横墙间距大而屋盖刚度弱时，纵墙出平 面受弯产生水平裂缝。
破坏程度
基本完好 轻微破坏 中等破坏 严重破坏 倒塌
唐山地区多层砖房的震害统计（%）
烈
度
8
9
10
11
11.8
1.3
0.6
0.3
35.3
6.8
5.0
1.5
29.4
34.3
6.5
4.7
23.5
32.5
19.9
11.7
0.0
25.1
68.0
81.8
未经抗震设防的多层砖房在高烈度区的倒塌率非常高。
五、不同用途多层砖房的震害
楼板和屋盖是地震时传递水平地震作用的主要构件。
对于预制板楼板、楼盖，由于整体性较差、板缝偏小混凝土 灌缝不够密实，地震时易于拉裂。9度以上地区，由于墙体开裂、 错位、倒塌引起楼板、楼盖掉落。预制板端部搁置长度过短或无 可靠的板与板及板与墙的拉接措施，也造成震害。
四、不同烈度地震作用下多层砖房的震害
抗震性能差的原因：
1、刚度大、自重大，地震作用也大； 2、砌体材料质脆,抗剪、抗拉、抗弯强度低,地震作用下极易出现裂缝;
3、受施工质量的影响较大;如砂浆不饱满,易出现裂缝,减弱抗震性能。
若能针对砌体结构的弱点进行合理设计，采用适当的构 造措施，确保施工质量，砌体结构的抗震性能是能够得到改 善的。
天津市8度区经7度设防的74年通用住宅震害统计（%）
天津市8度区住宅、医院、中小学教学楼震害统计（%）
破坏程度
基本完好 轻微破坏 中等破坏 严重破坏 倒塌
住宅 70.7 19.5 9.8 0.0 0.0
建筑用途
医 院 中小学教学楼
46.0
40.0
10.0
22.0
27.0
19.0
17.0
19.0
0.0
0.0
横墙间距大震害严重。
6 多层砌体结构房屋的抗震设计
6.1 概述
多层砌体房屋：由粘土砖、烧结多孔粘土砖、粉煤灰中型 实心砌块和混凝土中小型砌块砌体通过砂 浆砌筑而成的房屋。
多层砌体房屋是我国当前建筑业中使用最广泛的一种 建筑形式。在民用建筑中约占90%以上，在整个建筑业中约 占80%。
传统的砌体结构多采用粘土实心砖和混合砂浆砌筑， 通过内外墙的咬砌达到具有一定整体性连接。楼板多采用 预制钢筋混凝土空心板，梁和其他构件亦多用预制装配构 件。
大量震害表明传统的砌体结构抗震性能较差：
1923年日本关东大地震，东京约有砖石结构房屋7000栋，几乎全部 遭到不同程度的破坏。
1948年原苏联阿什哈巴德地震，砖石结构房屋的破坏和倒塌率达到 70%-80%。
1976年唐山地震，对烈度为10度、11度区的123栋2-8层砖混结构房 屋调查，倒塌率为63.2%，严重破坏为23.6%，尚能修复使用的4.2%，实 际破坏率达95.8%。
3、 竖向裂缝 大都发生于横纵墙交接处或变化较大的两部体系的交接处。
三、其它破坏
1、楼梯间破坏 楼梯间的墙体一般震害较重。
原因是：横墙间距小，抗剪刚度大； 空间刚度较小； 墙体有削弱等；
2、房屋附属物
突出屋面的屋顶间（电梯机房、水箱间等）、烟囱、女儿墙， 由于“鞭端效应”引起破坏。
房屋附属物的破坏比下部主体结构破坏严重。6度区有所破坏， 7度区普遍破坏，8-9度区几乎全部破坏或倒塌。 5、楼板和屋盖