砌體結(jié)構(gòu)建筑的抗震探討

查麗娟 ， 代慶斌

1河南建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院（450007） 2河南省建筑工程學(xué)校（450007）3河南建達(dá)工程建設(shè)監(jiān)理公司（450000）

根據(jù)地震專家預(yù)測及分析,目前我國仍處于第五個地震活躍期,如四川汶川發(fā)生的8級地震造成巨大的人員傷亡和財產(chǎn)損失，對居住建筑的安全性引起了高度關(guān)注，國家對建筑抗震規(guī)范進(jìn)行了及時的修改。

目前我國抗震設(shè)計的目標(biāo)是:當(dāng)遭受低于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的多遇地震影響時,一般不受損壞或不需修理可繼續(xù)使用；當(dāng)遭受本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的地震影響時,可能損壞，經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用;當(dāng)遭受高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度預(yù)估的早遇地震影響時,不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞。目前房屋建筑的結(jié)構(gòu)形式主要有:砌體結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)等。其中砌體結(jié)構(gòu)由于選材方便、施工簡單、工期短、造價低等特點。多年來是我國多層住宅和多層小型公建使用最廣泛的一種建筑形式。

1 多層砌體建筑抗震常用處理措施

砌體結(jié)構(gòu)是采用砌塊和砂漿砌筑而成的墻、柱作為建筑物主要受力構(gòu)件的結(jié)構(gòu),通過砌塊和砂漿的互相作用及縱橫墻的拉結(jié)而達(dá)到具有一定整體性和承重能力。但砌體的抗拉、彎、剪的強(qiáng)度又較其抗壓強(qiáng)度低，導(dǎo)致建筑變形能力小、抗震性能差等缺點，使砌體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用受到一定限制。因此改善砌體的延性,提高建筑物的整體穩(wěn)定性和抗震性能具有重要意義。

常用的砌體建筑抗震處理措施，應(yīng)注意以下幾類:

1）合理布局。建筑平面、立面應(yīng)盡可能簡潔、規(guī)整，使結(jié)構(gòu)質(zhì)量中心與剛度中心相一致。建筑立面應(yīng)避免頭重腳輕，房屋的重心盡可能降低，避免采用錯落凹凸的立面，突出建筑屋面部分的高度不應(yīng)過高，以免地震時發(fā)生鞭梢效應(yīng)，同時應(yīng)控制好結(jié)構(gòu)豎向強(qiáng)度和剛度的均勻性。如在實際工程中，在不可避免的情況下，應(yīng)盡量在適當(dāng)部位設(shè)置抗震縫，將體型復(fù)雜、平面不規(guī)則的建筑分割成幾個相對規(guī)整的獨立單元。2）控制建筑高度及層數(shù)。歷次震害證明，砌體建筑的層數(shù)越多，高度越高，其地震破壞就越大。因為建筑層數(shù)及高度越大，意味著側(cè)向地震作用就越大，同時也加大了建筑底部的傾覆力距。因此在地震中，傾覆力矩過大使得底部墻體產(chǎn)生過大的壓力和剪力而被破壞。所以控制砌體結(jié)構(gòu)高度及層數(shù)對減少地震災(zāi)害有很大的作用。在國家新修改的《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2008）也對多層砌體建筑的總高度和層數(shù)有強(qiáng)制性的規(guī)定。3）增強(qiáng)砌體結(jié)構(gòu)的整體性及剛度。有效增強(qiáng)砌體結(jié)構(gòu)的整體性及剛度的措施有許多種,一般常見及實踐證明的方法有縱、橫墻的合理布置，建筑的樓蓋為現(xiàn)澆，增加墻體面積及提高砂漿的強(qiáng)度，設(shè)置圈梁及構(gòu)造柱等。在地震中多層砌體結(jié)構(gòu)的縱、橫向地震作用主要由相應(yīng)墻體承擔(dān)。因此，縱、橫墻的合理布置且控制橫墻的間距，可控制縱、橫墻的側(cè)向變形，增強(qiáng)了空間剛度和整體性，對承受縱、橫兩個方向的水平地震作用及抗彎、抗剪都非常有利。墻體布置時,應(yīng)盡量采用縱墻貫通的平面布置,而當(dāng)縱墻不能貫通布置時,則應(yīng)在墻體交接處采取加強(qiáng)措施。而橫墻最大間距就是為了滿足樓蓋對傳遞水平地震所需的剛度要求。

根據(jù)歷次地震后建筑受害情況分析,多層砌體結(jié)構(gòu)的抗震能力與墻體的截面積大小及砂漿等級高低成正比。在多層砌體建筑的抗震驗算中，底部兩層的地震作用力較大，是結(jié)構(gòu)的薄弱層。此時改變部分墻體的承載面積和適當(dāng)提高砂漿的強(qiáng)度等級可提高抗震能力,實踐證明提高砂漿的強(qiáng)度能同時提高建筑的抗拉、抗壓、抗彎、抗剪能力，從而達(dá)到提高砌體建筑抗震性能的目的。

在磚墻設(shè)構(gòu)造柱能提高砌體建筑的延性,發(fā)揮磚墻砌體側(cè)向擠出塌落的約束作用,使砌體的抗剪承載能力提高10%～30%，提高砌體結(jié)構(gòu)的變形能力。在建筑中設(shè)置構(gòu)造柱能提高建筑物的整體性,利用塑性變形和滑移摩擦消耗地震能量，從而提高建筑的抗震能力,且圈梁與構(gòu)造柱一起對墻體在豎向平面內(nèi)進(jìn)行約束，可限制墻體裂縫的開展，并減小裂縫與水平面的夾角，保證墻體的整體性和變形能力，提高墻體的抗剪能力,因此構(gòu)造柱與圈梁的設(shè)置是一種經(jīng)濟(jì)有效的抗震措施。

2 隔震技術(shù)及消能減震技術(shù)應(yīng)用

隔震技術(shù)是國際上熱門的工程抗震新技術(shù),它通過把隔震消耗裝置（如橡膠隔震墊）安放在結(jié)構(gòu)底部和基礎(chǔ)或底部柱頂之間，把上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)隔開，這樣改變了結(jié)構(gòu)的動力特性和動力作用，明顯地減輕結(jié)構(gòu)的地震作用，以達(dá)到“以柔克剛”的效果。國內(nèi)外大量的實驗和工程實踐證明，隔震體系一般可使結(jié)構(gòu)水平地震加速度下降60%左右,從而消除或有效的減輕結(jié)構(gòu)的地震損壞,提高建筑物及人員的安全性。隔震體系是有很大的垂直承載力（50 T～2 000 T）及很大的垂直壓縮剛度，而其水平變形剛度較小(0.25 kN/mm～1.8 kN/mm),水平變位值限較大（10～50 cm），因此具有足夠大的初始剛度，以抵抗風(fēng)荷載和輕微地震，當(dāng)強(qiáng)地震發(fā)生時，又能自由地柔性滑動，而變形過大時，剛度就回升，具有保護(hù)和限制作用。鋼板夾層橡膠隔震墊具有較大的復(fù)位能力，在多次的地震實踐中都是后動瞬時復(fù)位。同時,它耐久性能好，一段使用壽命可在70年以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一般民用建筑物50年使用年限的要求。根據(jù)其特性，一般來講隔震技術(shù)主要適用于多層建筑及低層建筑中。

建筑結(jié)構(gòu)消能減震技術(shù)的方法指在結(jié)構(gòu)的某些部位(如支撐、剪力墻、節(jié)點、連接縫或連接件等)設(shè)置消能阻尼裝置或元件,通過消能裝置產(chǎn)生摩擦非線性滯回變形耗能來耗散或吸收地震能量以減小主體結(jié)構(gòu)的水平和豎向地震反應(yīng)，從而避免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞或倒塌，以達(dá)到減震、抗震的目的。但此種方法主要使用于高層或超高層。

3 結(jié)束語

對建筑結(jié)構(gòu)來說,良好的抗震性能一定來自于相對簡單的體形,來自簡單而直接的傳力體系及地震作用下結(jié)構(gòu)的多道設(shè)防線,在地基和基礎(chǔ)的設(shè)計中也應(yīng)充分考慮到地基的變形對建筑安全的影響。另外也應(yīng)高度重視由地震引發(fā)的次生災(zāi)害。因此在今后的建筑設(shè)計中有必要增強(qiáng)建筑的防火設(shè)計。

[1] 施楚賢.砌體結(jié)構(gòu)[M].武漢工業(yè)大學(xué)出版社

[2] 中華人民共和國建設(shè)部.建筑抗震設(shè)計規(guī)范[S].中國建筑工業(yè)出版社

[3] 周德源.砌體結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計[M].武漢理工大學(xué)出版社