抗震设计-第三节(6-)

 第三节 计算要点 6-3-1．地震作用的确定 6-3-1-1. 重力荷载代表值GW 计算地震作用时,建筑的重力荷载代表值应取结构和构配自重标准和各可变荷载组合值之和。各可变荷载的组合值系数，应按表6.3.1采用。 6-3-1-2． 结构等效总重力荷载Geg 结构等效总重力荷载，单质点应取重力荷载代表值，多质点可取总重力荷载代表值的85%；按（式6.3.1）和(式6.3.2)计算 6-3-1-3．相应于结构基本自控周期的水平地震影响系数值α 1.多层砌体房屋、底部框架和多层内框架砖房，宜取水平地震影响系数最大值； 2.建筑结构的地震影响系数应根据烈度、场地类别、设计地震分组和结构自振周期以及阻尼比确定。 3.其水平地震影响系数最大值应按表6.3.2采用； 4.特征周期应根据场地类别和设计地震分组按表6.3.3采用， 5.计算8、9度罕遇地震作用时，特征 周期应增加0.05s。 表6.3.1 组合值系数 可变荷载种类 雪荷载 屋面积灰荷载 屋面活荷载 按实际情况计算的楼面活荷载 藏书库、档案库 按等效均布荷载计算的楼面活荷载 其他民用建筑 硬钩吊车 吊车悬吊物重力 软钩吊车 组合值系数 0.5 0.5 不计入 1.0 0.8 0.5 0.3 不计入 6—3—1 注：硬钩吊车的吊重较大时,组合值系数应按实际情况采用。 Geq=GW (单质点)（式6.3.1） Geq=85%GW(多质点)（式6.3.2） 表6.3.2水平地震影响系数最大值 地震影响 多遇地震 罕遇地震 6度 0.04 7度 0.08(0.12) 0.50(0.72) 8度 0.16(0.24) 0.90(1.20) 9度 0.32 1.40 注：括号中数值分别用于设计基本地震加速度为0.15g和0.30g的地区。 表6.3.3 特征周期值(s) 场 地 类 别 设计地震分组 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 第一组 0.25 0.35 0.45 0.65 第二组 0.30 0.40 0.55 0.75 第三组 0.35 0.45 0.65 0.90 注：1.周期大于6.0s的建筑结构所采用的地震影响系数应专门研究； 2.已编制抗震设防区划的城市，应允许按批准的设计地震动参数彩霞 相应的地震影响系数。 第三节 计算要点 6-3-1-4．结构总水平地震作用标准值：FEK 按（式6.3.3）确定 6-3-1-5．R质点ī的水平地震作用标准值Fī 采用底部剪力法时,各楼层可仅取一个自由度,结构的水平地震作用标准值,应按（式6.3.4）和（式6.3.5） 确定 6-3-1-6．顶部附加水平地震作用△Fn δn—顶部附加地震作用系数，按（式 6.3.6）确定 采用底部剪力法时,突出屋面的屋 顶间、女儿墙、烟囱等的地震作用效应,宜乘以增大系数3,此增大部分不应往下传递补,但与该突出部分相连的构件应 予计入； 6-3-1-7．楼层地震剪力的折减 结构抗震计算，一般情况下可不计入地基与结构相互作用的影响；8度和9度时建 造于Ⅲ、Ⅳ类场地，采用箱基、刚性较好的筏基和桩箱联合基础的钢筋混凝土高层建筑,当结构基本自振周期处于特征周期的1.2倍 至5倍范围时，若计入地基与结构动力相互作用的影响，对刚性地基假定计算的水平地震剪力可按下列规定折减，其层间变形可按折减后的楼层剪力计算。  高宽比小于3的结构，各楼层水平地震剪力的折减系数，  高宽比不小于的结构，底部的地震剪力按1款规定折减，顶部不折减，中间各层按线性插入值折减。  折减后各楼层的水平地震剪力，应符合《抗震规范》第5.2.5条的规定。 6-3-2. 墙肢的侧移刚度 FEK=1Geq（式6.3.3） Fi=6—3—1 GiHiGiHii1nFEK(1―δn)(I=1,2…n)（式6.3.4） ΔFn=δnFEK（式6.3.5） δn—多层砌体房屋可采用0.0（式6.3.6） 图 6.3.1结构计算简图 说明： Gi，Gj—分别为集中于质点i、j的重力荷载代表值 Hi，Hj—分别为质点i、j的计算高度 ψ=（T1T）0.9 (式6.3.7) 式中 ψ—计入地基与结构动力相互作用后的地震剪力折减系数； T1—按刚性地基假定确定的结构基本自振周期（s）； —计入地基与结构动力相互作用的附加周期（s），可按表6.3.4采有。 T1 表6.3.4附加周期（s） 烈 度 8 9 场 地 类 别 Ⅲ 类 Ⅳ 类 0.08 0.20 0.10 0.25 本章内容参照第七章，7-4-4-2节.4有关砖抗震墙的侧移刚度的相关内容。 第三节 计算要点 6-3-3．楼层地震剪力在各片砖墙之间的分配（一次分配） 6-3-3-1．结构的楼层水平地震剪力，应按下列原则分配：  现浇和装配整体式混凝土楼、屋盖等刚性楼盖建筑，宜按抗侧力构件等效刚度的比例分配。  木楼盖、木屋盖柔性楼盖建筑，宜按抗侧力构件从属面积上重力荷载代表值的比例分配。  普通的预制装配式混凝土楼、屋盖等半刚性楼、屋盖的建筑，可取上述两种分配结果的平均值。  计入空间作用、楼盖变形、墙体弹塑性变形和扭转的影响时，可近本规范各有关规定对上述分配结果作适当调整。 6-3-3-2．楼层地震剪力在各片砖墙之间的分配过程  楼层地震剪力Vi是作用在整个房屋某一楼层上的剪力（图6.3.7）。首先，要把它分配到同一楼层各道墙上去（第一次分配），然后再把每道墙上的地震剪力分配到同一道墙上的某一墙段上去（第二次分配）。这样，某 一道墙或某一墙段的地震剪力已知后，才可能按砌 体结构的计算方法对墙体的抗震强度进行验算。  砖墙平面内的侧移刚度很大，平面外的侧移刚度很小，所以一个方向的水平地震剪力绝大部分由相同方向的砖 墙所承担，而与地震作用方向相垂直砖墙，承担的地震剪力很小。因此，可以作这样假定：沿房屋横向作用的 水平地震剪力全部由横墙来承担；沿房屋纵向作用的水平地震剪力全部由纵墙来承但了，分别进行平面内的抗 剪强度核算。楼层地震剪力在各片砖墙之间的分配，不仅取决于每片砖墙的侧移刚度，还取决于楼盖的整体水 平刚度。楼盖的水平刚度决定于楼板的结构类型和楼盖的宽长比。因此，不同类型的楼盖，楼层地震剪力在各 片砖墙间的分配原则是不相同的；同一类型的楼盖，横向地震剪力和纵向地震剪力的分配原则也是不相同的。 A．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，因此，纵向地震剪力在各纵墙上的分配，可按纵墙的侧面移刚度比例来确定。也就是无论柔性的木楼盖或中等刚度的装配式钢筋混凝土楼盖，均按刚性楼盖公式计算。 B．横向地震剪力的分配 沿着房屋短的方向的水平地震作用称为横向地震作用，由其而引起的地震剪力就是横向地剪力。由于多层砌体房屋横墙在其平面内的刚度，较纵墙在平面外的刚度大得多，在符合搞震规范表5.1.5所规定的横墙间距限值条件下，多层砌体房屋的横向地震剪力，可全部由横墙承受。至于层间隔震剪力在各墙体上的分配原则， 应视楼盖的刚度而定。  刚性楼盖 刚性楼盖是指现浇或装配整体式钢筋混凝土等楼盖。当横墙间距符合抗震规范表5.1.5的规定时，则刚性楼盖在其平面内可视作支承在弹性支座（即各横墙）上的刚性加续梁，并假定房屋的刚度中心与质量中心重合， 而不发生扭转。于是，各横墙的水平位移Δj相等。 各横墙所分配的地震剪力表达式：按（式6.3.22）确定 6—3—3 图6.3.7楼层地震剪力 Vjmkjmkm1nVj 图6.3.8刚性楼盖下的横墙变形 jm（式6.3.22） 第三节 计算要点  柔性楼盖 对于木结构等柔性楼盖房屋，由于它刚度小，在进行楼层地震剪力分配时，可将楼盖视作支承在横墙上的简支梁（图6.3.9）这样，第m道横墙所分配的地震剪力，可按第m道横墙的从属建筑面积上重力荷载代表值的比例分配。 各横墙所分配的地震力按（式6.3.23）确定 当楼层单位面积上的重力： 荷载代表值相等时按（式6.3.24）确定  半刚性楼盖房屋 在实际工程中，多采用简化计算方法，假定等于刚性楼盖和柔性楼盖计算结果的线性组合。即假定取上述两种方法的平均值，即按（式6.3.25）确定  对于一般房屋，当墙高hjm相同，所 用材料相同，楼屋盖上重力荷载均匀分布时 按（式6.3.26）确定  同一幢建筑物，各层采用不同类型楼 盖时，应按不同楼盖类型分别进行计算。 6—3—3 Vjm GjmVj （式6.3.23） 式中GJN—第j楼层第m道横墙从属面积上重力荷载代表值； Gj GJ—第j楼层结构总重力荷载代表值。 Vj（式6.3.24） 式中Fjm—第j楼层第m道横墙的从属建筑面积，参见图6.3.11中阴影面积； Fj—第j楼层的建筑面积。 Vjm FJMFjGJM1KjmVjmsVi （式6.3.25） 2KGjjmm1 AimFjmViVjmA （式6.3.26） Fij12 图6.3.9 柔性楼盖下的横墙变形 图6.3.10 横墙的从属建筑面积 第三节 计算要点 6-3-4．同一道墙上各墙段间地震剪力的分配（第二次分配） 6-3-4-1．墙段高宽比对地震剪力分配的影响  墙段高宽比h/b≤1时，墙段以剪切变 形为主，弯曲变形仅占总变形的很小一部分，可以忽略不计，故求其侧移刚度时，仅考虑剪切变形的影响。  当1﹤h/b≤4时，弯曲变形与剪切变形在变形中均占有相当的比例，故求其侧移刚度时，需同时考虑弯曲、剪切弯形的影响。  当h/b＞４时，剪切变形所占比例很小，可忽略不计，主要以弯曲变形为主。因h/b＞４的墙或砖柱的刚度很小，故可不计刚度，不分配地震剪力。 6-3-4-2求得某一道墙的地震剪力后，对于具有开洞的墙片，还要把地震剪力分配给该墙片洞口间和墙端的墙段，以便进一步验算各截面的抗震承载力。 各墙段所分配的地震剪力数值，视墙段间侧移刚度比例而定。 第m道墙第r墙段所分配的地震剪力按 （式6.3.27）确定 多层砖房在地震作用下，砖墙的剪切破坏主要发生在无洞墙片及有洞墙片的窗间墙、门间墙等墙肢上。因此，要检验多层砖房的抗震强度是否足够，就需要着重验算墙肢在水平地震剪力作用下所产生的主拉应力是否超出砌体强度。 6—3—4 a）h/b<1 b）1≤h/b≤4 c）h/b>4 图6.3.11 墙体高宽比对地震剪力分配的影响 Vmrkmrkr1rVjm （式6.3.27） mr式中Ｖmr—第m道墙第r墙段所分配的地震剪力； Vjm—第j层第m道墙所分配的地震剪力； Kmr—第m道墙和r墙段侧移刚度，其值按下式计算； Ethr＜１时 kmr （式6.3.28） 3r3rEt 当1r4时 kmr （式6.3.29） 3rr3当r墙段高宽比r 其中hr为洞口间墙段（如窗间墙）或墙端墙段高度 （图6.4.12）;br为墙段宽度，其余符号意义与前相同。 图6.3.12 墙段的地震剪力分配附图 第三节 计算要点 6-3-5-1．砌体抗剪强度设计值 各类砌体沿阶梯形截面破坏的抗震抗剪强度设计值，应按式6.3.30确定： 6-3-5-2．灌孔砌块砌体的抗剪强度设计值 单排孔混凝土砌块对孔砌筑时，灌孔砌体的抗剪强度设计值fvg，应按下列式（6.3.31）计算： 6-3-5-3．砌体强度设计值的调整 6—3—5 fVESNfV（式6.3.30） 式中fVE— 砌体沿阶梯形截面破坏的抗震抗剪强度设计值； fV—非抗震设计的砌体抗剪强度设计值； ζＮ—砌体抗震抗剪强度的正应力影响系数，应按下表采用。 表6.3.6砌体强度的正应力影响系数 σ0/fv 0.0 0.80 1.0 1.00 1.25 3.0 1.28 1.75 5.0 1.50 2.25 7.0 1.70 2.60 10.0 1.95 3.10 15.0 2.32 3.95 20.0 4.80 砌体类别 普通砖、多孔砖 小砌块 注：σ0为对应于重力荷载代表值的砌体截面平均压应力。 砂浆强度等级 破坏特征及砌体种类 ≥M10 M7.5 M5 M2.5 烧结普通砖、烧结多孔砖 0.17 0.14 0.11 0.08 抗 蒸压灰砂砖，蒸压粉煤灰砖 0.12 0.10 0.08 0.06 剪 混凝土和轻骨料混凝土砌块 0.09 0.08 0.06 毛石 0.21 0.19 0.16 0.11 注：1对于用形状规则的块体砌筑的砌体，当搭接长度与块体高度的比值小于1时，其轴心抗接强度设计值ft和弯 曲抗拉强度设计值fm应按表中数值乘以搭接长度与块体高度比值后采用； 2对孔洞率不大于35%的双排孔或多排孔轻骨料混凝土砌块砌体的抗剪强度设计值，可按表中混凝土砌块砌体 抗剪强进度计值乘以1:1； 3对蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖砌体，当有可靠的试验数据时，表中强度设计值，允许作适当调整； 4对烧结页岩砖、烧结煤矸石砖、烧结粉煤灰砖砌体，当有可靠的试验数据时，表中强度设计值，允许作适当 调整。 强 度 类 别 fvg0.2fg0.55 （式6.3.31） 式中fg—灌孔砌体的抗压强度设计值(MPa)。 下列情况的各类砌体，其砌体强度 设计值应乘以调整系数γa： 1 有吊车房屋砌体、跨度不小于9m的梁下烧结普通砖砌体、跨度不小于7.5m的梁下烧结多孔砖、蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖砌体，混凝土和轻骨料混凝土砌块砌体，γa为0.9； 22 对无筋砌体构件，其截面面积小于0.3m时，ra为其截面面积加0.7。对配筋砌体构件，当其中砌体截面面积小于220.2m时，ra为其截面面积加0.8。构件截面面积以m计； 3 当砌体用水泥砂浆砌筑时，对第3.2.1条各表中的数值，γa为0.9；对第6-4-5-1条表6.4.6中数值，γa为0.8；对配筋砌体构件，当其中的砌体采用水泥砂浆砌筑时，仅对砌体的强度设计值乘以调整系数ra； 4 当施工质量控制等级为C级时，γa为0.； 5 当验算施工中房屋的构件时，γa为1.1。 注：配筋砌体不允许采用C级。 第三节 计算要点 6-3-6-1．楼层水平地震剪力验算 抗震验算时，结构任一楼层的水平地震剪力应符合（式6.3.32）的要求 6-3-6-2．普通砌体房屋抗剪承载力验算 普通砖、多孔砖墙体的截面抗震受剪承载力，应按下列规定验算：  一般情况下，应按式6.3.33验算：  当考虑墙段中构造柱作用时，可计入设置于墙段中部、截面不小于240mm×240mm且间距不大于4m的构造柱对受剪力承载力的提高作用，按式6.3.34简化方法验算： VEki6—3—6 Gjinj （式6.3.32） 式中VFki—第i层对应于水平地震作用标准值的楼层剪力； —剪力系数，不应小于下表规定的楼层最小地震剪力系数值，对竖向不规则结构的薄弱层，尚应乘 以1.15的增大系数； Gj—第j层的重力地震剪力荷载代表值。 表6.3.7 楼层最小地震剪力系数值 类别 扭转效应明显或基本周期小于3.5s的结构 基本周期大于5.0s的结构 7度 0.016(0.024) 0.012(0.018) 8度 0.032(0.048) 0.024(0.032) 9度 0.0 0.040 注：1 基本周期介于3.5s和5s之间的结构，可插入取值； 2 括号内数值分别用于设计基本地震加速度为0.15g和0.30g的地区。 VfvEA/RE （式6.3.33） 式中V—墙体剪力设计值； fVE—砖砌体沿阶梯形截面破坏的抗震剪强度设计值； A—墙体横截面面积，多孔砖取毛截面面积； RE—承载力抗震调整系数，承重墙按《抗震规范》表5.4.2采用，自承重墙按0.75采用。 V1ηcfveAAcζftAc0.08fyAS （式6.3.34） γreAc—中部构造柱的横截面总面积（对横墙和内纵墙，Ac＞0.15A时，取0.15A；对外纵墙，Ac＞0.25A时，取0.25A）； ft—中部构造柱的混凝土轴心抗拉强度设计值； As—中部构造柱的纵向钢筋截面总面积（配筋率不小于0.6%，大于1.4%时取1.4%）； fy—钢筋抗拉强度设计值； ζ—中部构造柱参与工作系数；居中设一根时取0.5，多于一根时取0.4； ηc—墙体约束修正系数；一般情况取1.0，构造柱间距不大于2.8m时取1.1。 第三节 计算要点 6-3-6-3．水平配筋砌体的抗剪承载力验算 水平配筋普通砖、多孔砖墙体的截面抗震受剪承载力，应按式6.3.35验算： 6-3-6-4．小砌块墙体抗剪承载力验算 小砌块墙体的截面受剪承载力，应按（式6.3.36）验算： V6—3—6 1fVEAζsfyAs （式6.3.35） γRE式中A—墙体横截面面积，多孔砖取毛截面面积； fy—钢筋抗拉强度设计值； As—层间墙体竖向横面的钢筋总截面面积，其配筋率应不小于0.07%且不大于0.17%； ζs—墙体约束修正系数；可按表6.4.8采用 表6.3.8 钢筋参与工作系数ζs 墙体高宽比 0.4 0.10 0.6 0.12 0.8 0.14 1.0 0.15 1.2 0.12 ζs 1fVEA0.3ftAc0.05fyAsζc （式6.3.36） γRE式中 ft—芯柱混凝土轴心抗拉强度设计值； Ac—芯柱截面总面积； VAs—芯柱钢筋截面总面积； ζc—芯柱参与工作系数，可按表6.3.9采用。 注：当同时设置芯柱和构造柱时，构造柱截面可作为芯柱截面，构造柱钢筋可作为芯柱钢筋。 表6.3.9芯柱参与工作系数 填孔率 <0.15 0.0 0.15≤1.0 0.25 0.25≤<0.5 1.10 ≥0.5 1.15 ζc 注：填孔率指芯柱根数 （含构造柱和填实孔洞数量）与孔洞总数之比。