民用建筑工程设计常见问题分析及图示(2)

原因分析：多层砌体房屋将楼梯间四周的墙改做成现浇钢筋混凝土墙，形成多层砌体结构中的“混凝土筒体”。由于只进行过个别的试验研究，没有更多可靠的试验数据或理论分析，因此，目前被禁止采用。，原因如下：

(1)砌体墙与钢筋混凝土墙的破坏不会是同步的，协同工作等问题没有解决；

(2)砌体与钢筋混凝土墙体的刚度差别较大，在一般砌体结构中平面刚度或侧移刚度的突变都会引起应力的集中，从而造成各个击破。因此，不符合抗震设计中结构均匀性的原则。

改进措施：这方面曾进行过少量的试验研究，但尚无定论，更无震害可以借鉴。为安全起见，目前不应用于有抗震设防的多层砌体房屋。

1.2.11 继续采用内浇外砌结构。

原因分析：所谓“内浇外砌”是泛指凡内墙都采用现浇混凝土剪力墙，外墙采用各种砌体材料的组合结构。

此类结构最早可见于由沈阳市城建委于1984年编写的《大模板多层住宅结构设计与施工规程》JGJ20—84。其中除内外墙均为混凝土全现浇结构以外，还提出当内墙为钢筋混凝土、外墙为砖砌体的内浇外砖结构。当时规定设防烈度为8度时，内浇外砌砖结构可建到六层。此后在各地相继兴建了相当数量的此类住宅，如北京地区就建有数百万平米的内浇外砌结构。

改进措施：二十多年来尚未见有此方面的研究成果，以及修改和增补的内容。特别是此次各本国家标准结构规范都已进行了修订，原有规程已无法与新规范配套使用。因此，在工程设计中不宜再继续采用内浇外砌结构。

1.2.12 房屋局部尺寸略小于规范要求，只经强度验算而无其他构造措施。

原因分析：《抗震规范》GB 50011第7.1.7条规定，纵横墙的布置宜均匀对称；同一轴线上的窗间墙宽度宜接近，这对多层砌体房屋是一条很重要的原则，其目的主要是为了各墙段有相近的刚度，在分配本轴线内的地震作用时，使各墙段能够均匀承受，达到“等强度”的要求。

但是，如果由于某些原因，如开大门窗洞等，使个别墙垛的宽度小于规范局部尺寸的限制时，其后果必将使该轴线方向上的大小不均的墙段先后破坏，造成各个击破的局面，这是我们设计所不希望看到的。

因此，局部墙垛尺寸不满足要求不是计算强度是否满足要求的问题。按强度分配，较小墙垛将分到较小的地震作用，当然能够满足要求。所以，对局部墙垛尺寸的要求，主要是结构布置和构造上的要求，不是以计算通过与否来判断的。

改进措施：当墙垛局部尺寸不满足规范要求时，可以有两种补充构造措施：第一种是控制最小墙垛尺寸，使之不小于层高的1/4，比如当层高为3m时，可使局部墙垛尺寸不小于750mm。同时适当加强构造柱的配筋数量。

第二种，可以将此类墙垛视为非承重墙垛，通过采用过梁等措施跨越小墙垛，以避免各墙段间的刚度差异过大，以利于抗震。

1.2.13 房屋高度在限定的范围内，但房屋的高宽比不满足规范要求。

原因分析：多层砌体房屋的高宽比是控制房屋在地震时是否会整体倾覆的重要指标。这一指标是通过大量的地震区的宏观调查以及试算得到的。

由于地震是一种动力作用，在发生地震时房屋将在短促的数十秒钟之内反复水平振动数十次之多。而且，地震作用力是往复作用于房屋的，它不同于一般的水平静力的作用。所以，我们假设把静力水平作用于房屋时，一般房屋只能建造三层，再高后将因整体弯曲破坏而倾覆。但实际地震中却没有发现过整体倾覆的多层砌体房屋。只有唐山地震时，天津作为8度区曾经有数幢塔形住宅，高为六层，高宽比大致为2.0，发现在房屋底层地面以上出现水平裂缝，很明显是整体弯

曲破坏的例子。但是，考虑到天津市的场地土为Ⅳ类软土地基，因此出现此种现象是可以理解的。 改进措施：基于上述考虑，主要依据大量宏观调查的结果，《抗震规范》GB 50011表7.1.4规定了对房屋高宽比的限制。只要满足规范要求，多层砌体房屋就满足了抗震设计要求而不必进行整体弯曲验算。否则就应进行地震作用下的整体弯曲验算，做到地震时不发生整体弯曲破坏。

1.2.14 带单边走廊的砌体房屋，计算房屋总宽度时，没有区别对待将走廊宽度计入房屋总宽度之内。

原因分析：多层砌体单边走廊房屋比一般房屋宽度要小，区分能否将单边走廊宽度计入房屋总宽度之内，关键是看房屋的实际落地宽度。如果房屋有悬挑式的外廊，其底部无支承结构，房屋的实际宽度不能计入走廊的宽度。对封闭的非悬挑式的外廊，可以将走廊宽度计入房屋总宽度之内。对开敞的非悬挑式外廊，如果仅有砖柱支承，此类结构的房屋宽度应视基础的做法而定。如果整个房屋包括外廊在同一基础底板内，对整体倾覆能够形成共同工作时，此时可计入外廊宽度。如果支承外廊的柱基为单独柱基且无拉梁时，考虑地震作用时难以与房屋的其它部分共同工作，抵抗倾覆，则仍不应将外廊宽度计入总宽度之内，如图1.2.14所示。 改进措施：应按上述分析区别不同情况确定房屋总宽度。

1.2.15 房屋在平面上有凹进或凸出的墙体时，计算房屋的宽度有误。

原因分析：住宅将楼梯间凸出在平面外，或者凹进在纵向外墙以内，和办公楼或住宅平面布置成L形、П形，医院平面布置成I形等等，这类房屋的总宽度计算应根据凹进或凸出的墙体在防止房屋整体倾覆中的作用而定(限制房屋总宽度是为了防止房屋地震时发生整体倾覆)。

改进措施：图1.2.15所示平面中为典型的住宅设计平面，其中凹进和凸出部分都有。图示中的楼梯间凸出部分仅为一个开间的宽度，在整个纵向长度所占比例很小，楼梯间墙四角虽然都布置有构造柱，并且圈梁也是交圈封闭的。但是突出楼梯间的长度不能计入房屋总宽度之列，因为它对阻止横向倾覆的作用不大。

图示的凹进部分的宽度所占比例较少，主要房间凸出在平面外，在整体倾覆中不会影响整个房屋的抗倾覆能力，此时可将占较大比例的房间宽度计入总宽度。

1.2.16 多层砌体房屋的总高度和总层数突破限值。

原因分析：(1)《抗震规范》GB 50011第7.1.2条规定，多层砌体房屋对层数和高度的限制是砌体结构主要的抗震措施。从某种意义上说，只有限制了砌体结构的层数才能保证设防三个水准目标“小震不坏，中震可修，大震不倒”的实现。

从大量的地震区对砌体结构不同破坏程度的调查统计，得到的结论是多层砌体房屋的震害程度与层数成正比，即层数越多的砌体房屋其相对的震害程度也越严重，这一规律已经被历次地震结果所证实。

作为无筋或少筋的砌体房屋，破坏模式主要以剪切破坏为主。首先会在各个墙段上出现主拉应力轨迹的斜裂缝，陆续发展直至破坏倒塌。一般来说砌体发生弯曲破坏的实例很少。但是作为砌体材料，它的抗剪能力是很有限的，要求建造更多层数的砌体结构也是不现实的。限制层数实际上也限制了总高度，因为一般多层砌体房屋的层高不会太高，规范按每3m作为标准层高来换算。当然层数比高度更为重要，层数代表质点的个数，质点越多也就破坏越严重，而在相同层数时高度上的差别就不十分明显了，所以首先应限制层数。

(2)地震作用是一种惯性力，按照动力学原理和地震作用计算的假定，凡是有质量的地方均将产生地震作用，一般均假定将质点集中于楼层或屋盖。

对于多层砌体房屋，楼盖集中了各层的主要质量，因此将各层楼盖作为各质点的集中部位。而对于各层的内外墙体，因为分散在沿高度的全高，无法计算其质量产生的地震作用，为此将其分别按1/2层高为界，分别计入各楼层的质点。在采用简化的底部剪力法计算结构等效总重力荷载时，多质点可取总重力荷载代表值的85％。

根据这样的原则，不论房屋高度如何变化，一般来说，有多少层楼盖就按多少层计算，也就按多少个计算质点。一个质点只考虑一个自由度，这是底部剪力法的基本前提。

改进措施：多层砌体房屋在层数上和高度上超过限值是不允许的。这是由砌体材料本身的脆性性质决定的。

超过规范规定的高度和层数限值时，应考虑采用其他结构型式，或采用配筋混凝土小型空心砌块砌体房屋。在砌块的孔洞中配置竖向钢筋，并在专门的水平槽中配置水平钢筋，此类砌体的配筋量一般要求达到0.07%～0.13%，实际上是一种配筋混凝土砌块剪力墙。因此它已超出了一般概念上的砌体结构，所以其层数和高度可以远大于一般的砌体结构。

除此之外的其他砌体材料很难实施配置较多双向钢筋的目的，因此其总层数和总高度都应受到严格限制。

1.2.17 有半地下室或全地下室时，在计算房屋高度和层数时，没有区别对待。

原因分析：规范对砌体结构的层数和高度均有严格限制，当有全地下室或半地下室时，应区别情况确定其层数和高度。

改进措施：对砌体结构中的全地下室，地震时可以和下部土体共同工作，《抗震规范》GB 50011表7.1.2注1规定，可不作为一层考虑，高度从室外地面算起。对半地下室处于地面以下和地面以上的交界处，可以分为下列三种情况，确定它们的层数和高度，如图1.2.17所示：

(1)第一种半地下室是带有窗井的、部分露于室外地面以上的情形。这种半地下室一般均可利用来居住或人们活动场所，层高较高。由于这种半地下室顶的楼盖突出在地面以上，且高度较大，地震作用时将产生一定的惯性力，应按照一层确定房屋高度。

(2)第二种半地下室是嵌固条件好的。《抗震规范》表7.1.2注1规定嵌固条件好的半地下室，房屋高度允许从室外地面算起，也就是说可不作为一层考虑。嵌固条件好即意味着楼层墙体全部伸入地下，或者底部有较大的底盘，地震获用计算时将房屋结构视为嵌固在地下的悬臂杆。如果将半地下室层做成整体性能较好的钢筋混凝土墙；或者将半地下室的外窗井的墙体，由半地下室的内横墙延伸出去，并在窗井处形成封闭的墙体，这样就扩大了半地下室的底盘面积，可以认为是嵌固条件好的情况。

(3)第三种半地下室是露出地面以上较少，如在1m左右，不设窗井，而且地下室的层高也较小，如2m左右，地下仅作为储室物之用。露出地面部分仅有通气窗孔，孔的水平截面积很小。对此种情形，由于其露出地面较少，且削弱外墙的截面也很少，因此可以不将此种半地下室作为一层考虑。

1.2.18 确定带阁楼房屋的层数和高度时没有区别对待。

原因分析：《抗震规范》GB 50011表7.l.2注1规定，带阁楼的坡屋面房屋总高度应算到山尖墙的l/2高度处，但对阁楼是否按一层计算没有明确规定。参照《建筑抗震设计手册》(2002年第二版)应区别对待。 改进措施：

(1)当阁楼高度较小，坡屋顶为现浇钢筋混凝土结构、钢屋架或钢筋混凝土屋架，坡屋顶下部设有轻质吊顶时，坡屋顶可作为一层的质点，阁楼不作为单独的一层计算，房屋高度计算到坡屋面的1/2高度处，如图1.2.18(a)所示。

(2)当阁楼层较高，且用于居住或储藏室时，坡屋面下边有现浇或装配式钢筋混凝土楼板，上边坡屋面为钢，混凝土或木屋盖时，坡屋面和楼板形成两个集中质点，阁楼层应单独按一层考虑，房屋高度算到坡屋面的1/2高处。

如果屋面与顶层楼板间的空间很小，不足以形成储物或人的活动空间，即形成”闷顶”或其高度小于1.5m左右时，则可以不作为二个质点考虑，而将它们视作同一质点计算，且阁楼层不作为一层计算。但应从构造上加强两部分的连接，以保证其为一个质点的作用。如图1.2.18(b)所示。 (3)对屋面有部分突出的阁楼层，且高度在l.5m以上，并可作为储物或人的活动空间时，应视阁楼层所占顶层的面积比例而定。

当局部阁楼层面积占顶层总面积的1/3或者不超过一半时，此时计算时不作为一层，而将突出部分按规范中的局部突出计算，将其质量作为顶板层的荷载计入。然后在验算局部突出部分的房屋时，应按规定加大三倍地震作用计算；但该部分荷载只对验算突出部分时计算，并不传递给下一层。

当阁楼层面积超过顶层面积的一半时，应将阁楼层也作为一层确定层数。如图1.2.18(c)所示。

1.2.19 层数未超过规范规定，但高度稍有超过。

改进措施：多层砌体房屋的层数和高度均应满足规范规定，但应注意层数限制比高度更为重要。如果层数已符合规范规定，高度稍有出入时，《抗震规范》GB 50011对房屋总高度的放宽措施，当室内外高差大于或等于600mm时，房屋总高度应允许比表7.1.2数据适当增加，但不应多于1m。

当然，如果总高度上有较大突破时则是不允许的。

1.2.20 底部框架-抗震墙房屋中，底部抗震墙在布置和数量上未满足规范相应的要求。 原因分析：首先需要明确，底部框架-抗震墙房屋是一种不利于抗震的结构体系，因为它既是上下层不同材料组成的结构，又是上下层刚度差异较大的结构。由于我国还处于发展中国家，从经济上考虑可采用此类结构，但必须采取相应的措施加以严格限制，以保证结构抗震的安全。 底部框架结构必须有底部抗震墙是从国内外的震害经验中得到的，地震中底部框架较大的变形会使此类结构一塌到底，造成生命和财产的重大损失。

改进措施：柔性框架对于抵抗侧力的能力较弱，作为底部框架结构必须按《抗震规范》GB 50011第7.1.8条要求设置一定数量的抗震墙，以抵抗水平地震作用。

底部抗震墙的间距除应满足规范规定最大间距的限制外，还考虑此类结构的特点，即按二道抗震设防防线来考虑底部抗震墙的数量。规范规定底部抗震墙必须承担100%的地震作用，布置必要数量的抗震墙。同时，作为安全储备，还要求框架也应能承担20%的地震作用，以便作为底部框架—抗震墙的第二道抗震设防防线。

1.2.21 对“过渡层”应采取的加强措施应用不当。

原因分析：对于底部框架-抗震墙房屋，上层为各类砌体结构，其间的第一层砌体房屋称之谓过渡层。过渡层是材料和刚度变化的交接处，为了达到沿房屋的高度方向的刚度尽量不要发生突变，因此应使过渡层的刚度处于底部框架—抗震墙和上部结构之间，以形成一个刚度渐变过程。 改进措施：根据《抗震规范》GB 50011第5.5.l、7.5.3、7.5.6条规定：

(1)过渡层应采用现浇钢筋混凝土或装配整体式钢筋混凝土楼盖，楼板厚度不得小于120mm。并应少开洞口或开小洞口。当洞口尺寸大于800mm时，洞口周边应设置边梁，以使过渡层楼盖有较大的水平刚度。

(2)过渡层的构造柱应进行加强，包括适当扩大截面积和增大纵向钢筋。同时，应使过渡层的构造柱纵筋插入下层框架梁或柱或墙中，形成良好的锚固。

(3)保证过渡层所使用的各种材料强度等级较高。

以上这些措施都是仅限于过渡层的，至于上部各层砌体的设置，则不必特别加强。

1.2.22 底部框架-抗震墙房屋，上部砌体与底部抗震墙或框架不能全部对齐，未采取有效措施。 原因分析：底部框架-抗震墙、上部为各种砌体承重的房屋，是一种抗震性能较差，地震时易造成破坏较重的结构形式。为了保证上下层结构的连续性，规范要求上部砌体承重墙要与底部框架或抗震墙对齐。如用于一般底部用作商店、办公等需要空间较宽敞的场所。而上层则是一般的住宅或小开间的房间。所以上下层墙只可能有一部分对齐。

改进措施：规范规定“基本对齐’’的原则，即大部分的上部承重墙应落在框架梁或墙上。在一个独立的抗震单元中(一般为五个开间六道横墙)，当有二道横墙不对齐，且此二道横墙不是紧相邻的时候，可认为符合规范规定的基本对齐的原则。如图1.2.22所示。

对于不能落在底层框架梁或墙上的砌体承重墙，应当在过渡层设置次梁。在次梁设计时，应考虑由于竖向抗侧力构件不连续的影响，对次梁构件的两端支座适当加强，并宜对传递给水平转换构件的地震作用乘以l.25～1.50的增大系数。此外，还应对过渡层在构造上予以加强，如对过渡层支承在次梁上的墙段．配置水平钢筋，以增强该墙的刚度，减少裂缝的可能性。

1.2.23 在底部框架-抗震墙房屋设计中，必须在纵横二个方向上都设有抗震墙。误以为底部的抗震墙越多、越强越好。

原因分析：底部框架-抗震墙房屋中，必须在两个方向都设置底部抗震墙，这是保证这类结构安全所必须的。但是，也不是说底层布置的抗震墙，数量越多越好，抗侧刚度越强越好。从概念设计的要求出发，应使上下各层的侧移刚度一致或沿高度均匀变化。因此，不能使任何层的侧移刚度有过强或过弱的偏向。工程设计中，由于底部大多采用钢筋混凝土抗震墙，因此其刚度远比上层砌体的刚度大得多。所以在设计中务必协调好上下层的刚度比，特别不要使底部的刚度比过大，以免造成底部承担过大的地震剪力，使过渡层遭到破坏。

改进措施：底部框架层应按《抗震规范》GB 50011第7.l.8条的规定，布置一定数量的剪力墙；同时应保证底层与底部第二层侧向刚度接近，第三层与底部第二层侧向刚度比满足规范的限值要求；除6、7度且总层数不超过五层的底部框架-抗震墙房屋允许框架之间采用砌体抗震墙外，其余情况均应采用钢筋混凝土抗震墙。为了降低底部抗震墙的侧移刚度，可以采取在抗震墙上开设结构洞口或设置带缝的剪力墙，即墙的钢筋仍为连续设置，在浇注混凝土墙时留置一道垂直向的缝隙，宽度在10～20mm，可用聚苯板嵌入。规范中对上层与底层的侧移刚度比不应小于1的规定就是出于此考虑的。

1.2.24 底框-抗震墙房屋中，没有正确确定框架和抗震墙的抗震墙的抗震等级。

改进措施：底部框架-抗震墙房屋的底部框架及其抗震墙承担着上部各层砌体结构的地震作用，其重要程度如前已述，因考虑到此类结构所处的不利条件，因此，对底部框架及抗震墙比一般框架—抗震墙提出更高的要求。如对底层的抗震墙的设计剪力，要乘以增大系数；底部抗震墙要承担全部的纵向或横向地震剪力等。在确定底部框架-抗震墙房屋的框架和墙的抗震等级时，虽然底框结构的层数和总高度均有较严格的限制，比一般的现浇钢筋混凝土框架-剪力墙要低得多，但是，出于对此类不利的结构形式的安全考虑，抗震等级取用现浇钢筋混凝土框架-剪力墙结构中的高限值。按《抗震规范》GB 5001l第7.1.10条规定，6度时，底部框架和抗震墙均取三级；7度时，底部框架和抗震墙均取二级；8度时，底部框架和抗震墙均取一级。

1.2.25 设计内框架结构的多层砌体房屋时，未根据其结构的特殊性来满足规范的要求。 原因分析：内框架结构是一种内设钢筋混凝土梁、板、柱和抗震墙，而外墙均为砌体的结构。在

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