淺談多層磚混結構房屋的抗震設計

高冬冬， 王 競

機械工業第六設計研究院（450007）

磚混結構多采用粘土磚和混合砂漿砌筑,通過內外磚墻的咬砌達到具有一定整體連接性的目的。在地震設防地區，多層磚混砌體房屋由于組成的基本材料和連接方式決定了其脆性性質，變形能力小，導致房屋的抗震性能較差；因此改善砌體結構延性,提高房屋的抗震性能具有極其重要意義。

1 對建筑平面和立面進行科學布局

建筑平面和立面的規整性是整個結構設計中一個十分基礎、重要的內容。抗震設計中，建筑平面、立面宜盡可能簡潔、規則，結構質量中心與剛度中心相一致。對于結構平面布置不規整的房屋質心與剛度中心往往不容易重合,在地震作用下會產生扭轉效應，大大加劇地震的破壞力；對體型不規則的房屋應注意偏離結構剛心遠端墻段的抗震驗算。建筑立面應避免頭重腳輕，房屋重心盡可能降低，避免采用錯落的立面，突出屋面建筑部分的高度不應過高，以免地震時發生“鞭梢效應”,同時應控制好結構豎向強度和剛度的均勻性。

建筑設計應符合抗震概念設計的要求,不應采用嚴重不規則的設計方案，即使不可避免，也應盡量在適當部位設置防震縫，將體型復雜、平面特別不規則的建筑布局分割成幾個相對規則的獨立單元。在實際工程設計中，應盡可能在兼顧建筑造型又滿足使用功能要求的前提下，將平面布置、立面外觀造型設計得較為規整、簡潔、美觀大方；同時又能有效地提高工程的抗震性能。

2 砌體房屋的總高度、總層數不應該超限值

歷次震害證明，砌體房屋的層數越多，高度越高，它的地震破壞程度越大,所以控制磚砌體房屋的總高度及總層數對減少地震時帶來的震害有很大的作用。

在設計中房屋總高度及總層數應同時滿足上標的限值,因為樓蓋重量占房屋總重的一半左右，房屋總高度相同，多一層樓蓋就意味著增加半層樓的側向地震作用,同時加大對底部的傾覆力矩。在中、強地震作用下，因傾覆力矩過大，使得底部墻體產生過大的壓力或剪刀而被破壞，故此減輕自重、減少層數、降低層高是削弱地震影響的有效途徑之一。

3 增強砌體房屋的剛度和整體性

房屋是縱、橫向承重構件和樓蓋組成的一個具有空間剛度的結構體系,其抗震能力的強弱取決于結構的空間整體剛度和整體穩定性。剛性樓蓋是各抗側力構件按各自側移剛度分配地震作用的保證。現澆鋼筋混凝土樓板及屋蓋具有整體性好、水平剛度大的優點，是較理想的抗震構件，不但可消除滑移、散落問題，增加房屋的整體性，增大樓板的剛度，而且對平面上墻體對齊的要求也可予以適當放寬，因作為以剪切變形為主的砌體結構，層間變形是可控制的。較強的樓板及屋蓋水平剛度使荷載傳遞具有良好的條件,平面上，當上下墻體不對齊時，現澆樓板及屋蓋能起到一定的傳遞水平力的作用，同時樓板、屋蓋現澆增加了樓板對墻體的約束。因此，采用現澆樓板、屋蓋是一種較好的增強樓房結構空間剛度和整體穩定性的方法,在適當的部位增設構造柱，并配置些構造鋼筋，也能達到增強結構整體性的作用；另外，設置配筋圈梁可限制散落問題，增強空間剛度，提高結構整體穩定性，從而提高房屋的抗震性能。

4 合理布置縱墻和橫墻，適當增加墻體面積與合理提高砂漿強度

多層磚混房屋的主要承重構件是縱、橫墻體，在地震中主要由于承重縱、橫墻在地震力作用下產生裂縫，嚴重者會出現傾斜、錯動、倒塌等現象，進而使房屋造到破壞；所以合理布置縱、橫墻對提高房屋抗震性能起到很大的作用。多層磚混房屋應優先采用橫墻承重或縱橫墻共同承重的結構體系，縱、橫墻的布置宜均勻對稱，沿平面內宜對齊，沿豎向應上下連續，同時一軸線上的窗間墻寬度宜均勻。房屋的空間整體剛度和整體穩定性決定著房屋抗震能力的高低,多層磚混房屋一般采用縱墻或橫墻承重,由于非承重方向的約束墻體少，間距大，因而房屋該方向剛度較弱，空間剛度和整體性均較差，拉震能力低；在高烈度地區，墻體由于平面外的失穩而先行破壞，進而引起整個房屋倒塌。而在兩個方向適當布置縱、橫墻混合承重的房屋，由于其限制了縱、橫墻的側向變形，增強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，應盡量采用縱墻貫通的平面布置，當縱墻不能貫通布置時，可在縱橫墻交接處采取加強措施，也可在縱、橫墻交接處增設鋼筋混凝土構造柱，并適當加強構造配筋；必要時還可以每隔一定高度放置水平拉結構筋如2Φ6@500,以加強房屋整體性，防止縱、橫墻交接處被拉開。對抗震橫墻最大間距的構造規定就是為了滿足樓蓋對傳遞水平地震力所需的剛度要求。現行建筑抗震設計規范（GB50011-2001）規定：房屋抗震橫墻的間距不應超過規范中7.1.5的要求，其中，8度設防時，現澆或裝配整體式鋼筋混凝土樓、屋蓋的多層磚混房屋抗震橫墻最大間距為15m。當橫墻間距過大時,縱向磚墻會因過大的層間變形而產生出平面的彎曲破壞,使樓蓋失去傳遞水平地震力的能力,從而導致地震力還未傳到橫墻，縱墻就已先破壞；所以有效地控制橫墻間距能提高房屋的抗震能力。

歷次震害表明,多層磚混房屋的抗震能力與墻體面積大小及砂漿強度等級高低成正比，提高墻體面積、砂漿強度等級能有效地提高房屋的抗震能力,是減輕震害的有效途徑之一。在6層磚混房屋的抗震驗算中，上面幾層的地震作用較小，容易滿足抗震承載力的要求，而底部一、二兩層特別是第一層的地震作用力較大，是薄弱層，往往不容易滿足要求；但若改變部分墻體的承載面積或適當提高砂漿的強度等級，如將部分240mm寬的承重墻改為360 mm寬的墻，或將砂漿強度等級由M5提高到M10，則在抗震結果中顯示滿足抗震要求。可見在進行6層磚混房屋的抗震驗算時，適當增加底部1～2層墻體面積或提高砂漿強度能有效地提高房屋的整體抗震能力。

對于相同類別的砌體,燒結普通磚或燒結多孔磚用不同強度等級的砂漿砌筑，其抗壓強度設計值、軸心抗拉強度設計值、彎曲抗拉強度設計值和抗剪強度設計值是不同的，隨著砂漿強度等級的提高,同類別砌體的以上各設計強度也相應提高，所以可見提高砂漿強度等級，能有效提高砌體的強度，增加砌體的承載力，從而達到提高磚混房屋抗震性能的目的。

5 有效設置房屋圈梁和構造柱，在合理位置的墻段內設置水平鋼筋

多次震害調查表明,圈梁是多層磚房的一種經濟有效的措施，可提高房屋的抗震能力，減輕震害。在多層磚混房屋中設置沿樓板標高的水平圈梁，可加強內外墻的連接，增強房屋的整體性。由于圈梁的約束作用使樓蓋與縱、橫墻構成整體的箱形結構，能有效地約束預制板的散落，使磚墻出現平面倒塌的可能性大大降低,以充分發揮各片墻體的抗震能力。圈梁作為邊緣構件,對裝配式樓、屋蓋在水平面內進行約束，可提高樓蓋、屋蓋的水平剛度，同時能保證樓蓋起一整體橫隔板的作用。圈梁與構造柱一起對墻體在豎向平面內進行約束，限制墻體裂縫的開展，且不沿伸超出兩道圈梁之間的墻體，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。設置圈梁還可以減輕地震時地基不均勻沉陷與地表裂縫對房屋的影響,特別是屋蓋和基礎頂面處的圈梁具有提高房屋的豎向剛度和抗御不均勻沉陷的能力。現行建筑抗震設計規范要求，現澆鋼筋混凝土圈梁應閉合，遇有洞口應上下搭接，圈梁宜與預制板設在同一標高處或緊靠板底。

在抗震驗算中,多層磚混房屋底層往往不容易滿足抗震要求,即使有時在適當部位加設構造柱也不能完全滿足抗震承力驗算。為了提高墻體的抗震能力，可在抗震力不夠的承重墻段內配置水平鋼筋,使地震力由砌體及水平鋼筋共同承擔。一些試驗表明，配筋多孔磚墻體可以有效地提高墻段的抗震性能，減少脆性，增加延性，增強磚混房屋的抗震性能。水平配筋磚砌體的砌筑砂漿強度等級不應低于M7.5,水平鋼筋宜采用HPB235、HRB335鋼筋，配筋率不應小于0.07%,也不宜大于0.17%，間距不應大于400mm；鋼筋錨固長度不宜小于180mm。