村鎮磚混房屋結構抗震設計思考

趙寶琴

摘 要:本文介紹了村鎮多層磚混磚房中抗震缺陷,分析了磚房抗震設計中存在的問題。在執行國家標準和結合實際工作的基礎上,提出了多層磚房抗震設計、建造中應注意的問題。

關鍵字:抗震;砌體;結構設計

四川汶川地震又一次以沉重代價告訴人們地震給人民生命財產造成的損失無可挽回,做好抗震設防區建設工程的抗震設計,是降低未來地震災害損失最積極、最根本也是最有效的方法。

據文獻記載,我國城鎮民用建筑中以磚砌體作為墻體材料的占90%以上,所以磚房是我國房屋建筑的主體。同時磚房在歷次地震中的震害又是嚴重的。主要原因是磚砌體是一種脆性構件,其抗拉和抗剪能力均低,在強烈地震作用下,磚結構易于發生脆性的剪切破壞,從而導致房屋的破壞和倒塌。如果在多層磚房的設計中再過度追求大開間、大洞口、大懸挑,甚至通窗效果等,必將大大削弱房屋的抗震能力。

目前本地區多層磚房中存在的主要問題有:

對抗震危害認識不足,存在僥幸心理。特別是村民自建房,大多不進行抗震設計,根據已有經驗進行施工,抗震措施不合理,任意加大圈梁構造柱配筋。

超限問題。村鎮住宅磚房建設中,房屋高度超或層高超高時有發生,尤其是底層為門市的磚房,高度超過限值近1m。

結構體系不明確。在“綜合樓”磚房中,底層或頂層有采用“混雜”結構體系的,即為滿足部分大空間需要,在底層或頂層局部采用鋼筋砼內框架結構。有的僅將構造柱和圈梁局部加大,當作框架結構。

住宅磚房中為追求大客廳,布置大開間和大洞口,有的大洞口間墻寬僅有240mm,部分“局部尺寸”不滿足要求時,有的不采取加強措施如大洞口兩側未設構造柱,有的采用增大截面及配筋的構造柱替代磚墻肢;磚房住宅布置平面復雜,縱或橫墻沿平面布置多數不能貫通,或墻體沿豎向布置上下不連續等等。

我國建筑抗震設防目標是:“小震不壞”, “中震可修”, “大震不倒”。多層磚房可通過設計達到下列要求:滿足抗震承載力要求,房屋可“小震不壞”;滿足結構體系、平立面布置等要求,房屋可符合“中震可修”;滿足房屋高度和層數及構造柱和圈梁和抗震措施等要求,房屋可做到“大震不倒”。

圍繞我國建筑抗震設防的目標,確保多層磚房抗震設計質量,主要從以下三個方面抓起:

1 房屋的高度和層數及構造柱和圈梁等抗震構造措施。

1.1 房屋的高度和層數:

普通磚及多孔磚的多層磚房,墻體最小厚度240mm,總層數不應超過文獻[1]表7.1.2的規定,總高度不宜超過表7.1.2的規定,高度允許稍有選擇的范圍應不大于1m。需要特別指明的是:表7.1.2是適用于橫墻較多的多層磚房。(橫墻較多是指同一層內開間大于4.2m的房間占該層總面積的1/4以內)。對于醫院、教學樓等橫墻較少的多層磚房總高度,應比表7.1.2的規定降低3m,層數相應減少一層。對橫墻很少的多層磚房,應根據具體情況,在橫墻較少的基礎上,再適當降低總高度和減少層數。對抗震橫墻最大間距超過文獻[1]表7.1.5要求的多層磚房,已不屬于側力作用下的剛性房屋,不能按多層磚房設計,應按空曠房屋進行抗震設計。多層磚房的層高不宜超過3.6m。多層磚房高寬比,不宜超過文獻[1]表7.1.4的要求。

1.2 抗震構造措施

多層磚房的抗震措施是保障多層磚房“大震不倒”的關鍵。多層磚房的抗震構造措施內容較多,概括起來,可分為二部分。

構造柱和圈梁的設置。對橫墻較多的多層磚房,應按文獻[1]表7.3.1的要求設置構造柱;對橫墻較少或橫墻很少的多層磚房,應根據房屋增加一層或二層后的層數,按表7.3.1的要求設置構造柱。

值得注意的是,圈梁的截面和配筋不宜過大,通常按文獻[1]第7.3.6條要求的數值或提高一個等級采用就可以了,不宜無限提高。同理,圈梁的作用也是有限的。

構件間的連接。多層磚房各構件間的抗震構造連接是多層磚房抗震的關鍵。抗震構造連接的部位較多,重要部位的連接措施主要有下列幾項:

a.構造柱與樓、屋蓋連接;b.構造柱與磚墻連接;c.墻與墻的連接;d.屋頂間的連接;e.后砌體的連接;f.構造柱底端連接;g.臂構件的連接,主要包括女兒墻的穩定措施和懸挑構件。

2 結構體系和平、立面布置

2.1 結構體系

應優先采用橫墻承重或縱橫墻共同承重的結構體系。同一結構單元中應采用相同的結構類型,不應采用磚房與底框磚房或內框架磚房或框架結構等“混雜”的結構類型。墻體布置應滿足地震作用有合理的傳遞途徑。縱橫向應具有合理的剛度和強度分布,應避免因局部削弱或突變造成薄弱部位,產生應力集中或塑性變形集中;對可能出現的薄弱部位,應采取措施提高其抗震能力。

2.2平、立面布置

房屋縱、橫承重墻體在平面上的布置宜均勻、對稱,平面形狀應具有良好的整體作用。縱、橫墻沿平面布置不能對齊的墻體較少;樓梯間不宜設在房屋的盡端和轉角處;建筑的立面和豎向剖面力求規則,結構的豎向剛度宜均勻變化,縱、橫承重墻體沿豎向布置上下應連續,避免剛度突變;豎向抗側力結構的截面和材料強度等級自下而上宜逐漸減小,避免抗側力構件的承載力突變。房屋的頂層不宜設置大會議室、舞廳等空曠大房間,房屋的底層不宜設鋪面等通長開大門洞。當確需設置時,應采取彌補薄弱部位的加強型措施或進行專門研究。

值得指出的是,近幾年在多層磚房的抗震設計中,較普遍存在為了客廳開大門洞,不惜犧牲門間墻寬度的現象。這是個對局部尺寸認識不足的概念設計問題,一是認為部分不滿足局部尺寸要求關系不大;二是認為只要用擴大了的構造柱替代門間墻就沒有問題了,在設計中將構造柱當作“靈丹妙藥”到處使用。應當明白,磚砌體和砼的變形模量差別很大,雖然磚砌體與構造柱和圈梁可以協同工作,增加房屋的延性,但是它們不能同時段進入工作狀態,在“中震”階段的抗震承載力主要由磚砌體承擔。因此,砌體結構中過多配置砼的構件,其作用的發揮是有限的。

3 抗震計算

抗震計算是抗震設計的重要組成部分,是保證滿足抗震承載力的基礎。多層磚房的抗震計算,可采用底部剪力法。對平面不規則和豎向不規則的多層磚房,宜采用考慮地震扭轉影響的分析程序。目前,多層磚房大多進行抗震驗算,而城郊居民的自建房屋(層數也不少),不作抗震驗算是較普遍的現象,這樣就必然存在抗震隱患的問題。

多層磚房在城鄉建設中量大面廣,又是人類活動和生活的主要場所。因此加強多層磚房抗震設計,重視多層磚房抗震設計中的各個環節,普及抗震知識,就能使多層磚房的地震破壞降低到最低限度。

參考文獻

[1] 建筑抗震設計規范(GB50011-2001)(2008年版).

[2]全國民用建筑工程設計技術措施(結構),建設部工程質量安全監督與行業發展公司 2003.