對砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震設(shè)計方法探討

邢曉東

秦皇島廣澤工程項目管理有限公司，河北秦皇島 066000

1 地震對砌體結(jié)構(gòu)房屋的破壞

在地震作用（主要是水平地震作用的影響）下，抗震措施和結(jié)構(gòu)類型的不同往往是造成多層砌體結(jié)構(gòu)房屋破壞情況不同的原因。主要有如下兩種。

1） 由結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承載力不足而引起的破壞

當(dāng)房屋受到水平地震的橫向影響時，水平地震作用主要通過樓蓋傳至橫墻，再傳至基礎(chǔ)和地基，這時震力主要由橫墻承受，當(dāng)砌體抗震承載力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于地震作用所產(chǎn)生的震力時，墻體就會產(chǎn)生交叉裂縫或斜裂縫；當(dāng)房屋受到水平地震的縱向影響時，水平地震作用主要通過樓蓋傳至縱墻，再傳至基礎(chǔ)和地基。如果窗間墻很窄，縱墻就會產(chǎn)生壓彎破壞；如果窗間墻很寬，縱墻將以震力破壞為主。

2） 由構(gòu)件間連接不牢而引起的破壞

一些砌體結(jié)構(gòu)的房屋承載力很好，構(gòu)件的尺寸也不小，可往往由于連接不牢、支撐系統(tǒng)不完善，整體性差而導(dǎo)致破壞。這種現(xiàn)象在地震時也是常見的，如縱橫墻連接不牢以及樓板與墻體之間缺乏可靠的連接都可能造成縱墻外閃，甚至成片塌落。

2 多層砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計中的常見問題

1）在許多辦公樓往往為追求局部大空間，而在底層或頂層局部采用鋼筋砼框架結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致磚混和框架的“混雜”結(jié)構(gòu)體系；

2）住宅磚房建設(shè)中，房屋層高和總高超過規(guī)范限值，尤其是底層為商店的磚房此種情況更為普遍；

3）住宅磚房中為追求大客廳，布置大客廳和大門洞，使得窗間墻的局部尺寸往往不如人愿，并將陽臺設(shè)計到客廳內(nèi)，僅采用增大截面及配筋的構(gòu)造柱替代磚墻肢，甚至有的不采取加強(qiáng)措施；住宅磚房的設(shè)計中平面布置通常過于復(fù)雜，縱、橫墻沿平面布置多數(shù)不能對齊，墻體沿豎向布置上下不連續(xù)。這些原因基本均限于場地過小或過度的追求造型；

4）抗震構(gòu)造措施不到位。常出現(xiàn)“一本圖集打天下”的作法，不管具體作法是否合理、是否適用，全都按照圖集照扒下來。

3 規(guī)范多層砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計方法

針對以上存在的主要問題，多層磚房抗震設(shè)計時應(yīng)注意以下問題。

1）砌體房屋的總層數(shù)及總高度限值

歷次震害表明，砌體結(jié)構(gòu)房屋的樓層數(shù)越高其所受的震害就越嚴(yán)重。《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2001）在總結(jié)國內(nèi)外歷次震害經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國的國情，并考慮到加設(shè)構(gòu)造柱防倒塌的抗震效果，制定出了我國在不同設(shè)防限度下的磚混房屋層數(shù)和總高數(shù)限值。設(shè)計中房屋層數(shù)和總高度限值應(yīng)同時滿足，因為樓蓋重量占到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地震作用。

2）合理的平面、立面布置

平面布置應(yīng)均勻、簡單、規(guī)則，盡量避免凹凸形狀。平面布置過于復(fù)雜，會致使剛度中心與質(zhì)量中心不重合，而產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，大大加劇地震的破壞作用。對不規(guī)則型平面砌體房屋，應(yīng)縮短其伸出的部位，轉(zhuǎn)角或交叉部分墻體應(yīng)拉通，使水平地震作用能通過貫通的墻體傳遞到相連的另一側(cè)，否則應(yīng)當(dāng)考慮設(shè)置抗震縫將其分離，縫寬為50mm～100mm，這樣可以避免地震時建筑物的兩側(cè)如凹凸部位應(yīng)力過大，以及房屋因質(zhì)量中心與剛度中心不重合產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。所以多采用一字型平面布置，以利于抗震。對于房屋的門、窗設(shè)計應(yīng)多的選用尺寸大小相等且對齊的。立面布置應(yīng)力求體型平整規(guī)則，承重墻體上下對齊，連續(xù)貫通，盡量避免局部突出。通常情況下表明：砌體結(jié)構(gòu)式房屋的層數(shù)越多高度越高，其地震時的破壞能力和受損率也就越高。因此，對這類結(jié)構(gòu)房屋的總層數(shù)和高度等方面做出規(guī)定，是一種既經(jīng)濟(jì)又有效地抗震措施，對保證多層砌體結(jié)構(gòu)房屋不致因整體彎曲而破壞也是有利的。對于那些現(xiàn)實中我們無法避免的不規(guī)則的房屋，應(yīng)注意偏離結(jié)構(gòu)剛心遠(yuǎn)端的抗震驗算，立面應(yīng)盡量將房屋的重力降低，避免頭重腳輕的建筑布局。為防止地震時發(fā)生鞭稍效應(yīng)，應(yīng)避免采用錯落的立面，即使要突出屋面建筑部分的高度也不應(yīng)過高，同時應(yīng)控制好結(jié)構(gòu)豎向強(qiáng)度和剛度的均勻性。

3）合理確定圈梁和構(gòu)造柱的位置

砌體結(jié)構(gòu)的抗震性能也可從設(shè)置圈梁和構(gòu)造柱方面得到改善。據(jù)研究，若配筋墻體梁端設(shè)置構(gòu)造柱，由于水平鋼筋錨固于柱中，使鋼筋的效應(yīng)發(fā)揮得更為充分，則可比無構(gòu)造柱的同樣配筋率的墻體的承載能力提高13%左右，而且設(shè)置了構(gòu)造柱和圈梁的砌體結(jié)構(gòu)可形成兩道防御：第一道是砌體裂縫大幅度的發(fā)展，靠構(gòu)造柱及圈梁對砌體約束使墻體大變形消耗輸入的地震能量。第二道是砌體墻只會出現(xiàn)寬度不大的裂縫，層間變形不大，構(gòu)造柱不能開裂。試驗研究發(fā)現(xiàn)，磚墻增設(shè)構(gòu)造柱后，位移延性系數(shù)增大很多，可達(dá)4～6。構(gòu)造柱的作用不僅體現(xiàn)在約束墻體的變形、提高砌體的抗震強(qiáng)度，還能增強(qiáng)墻體之間的連接，這些對砌體的抗震都是十分有利的。它們位置的確定是直接影響構(gòu)造柱和圈梁能否有效地發(fā)揮其作用的重要因素。所以我們一定要嚴(yán)格執(zhí)行建筑抗震規(guī)范對此提出的比較具體的規(guī)定。另外，圈梁應(yīng)封閉連續(xù)，盡可能形成一個個近似矩形或圓形的箍。

4）其它方面可采用的措施

多層磚混房屋的低層往往滿足不了抗震驗算的要求。即使有時在適當(dāng)部位加設(shè)構(gòu)造柱也不能完全滿足抗震承載力驗算。可在抗震力不夠的承重墻段內(nèi)配置水平鋼筋，使地震力由砌體及水平鋼筋共同承擔(dān)，從而提高墻體的抗震能力。多層磚混結(jié)構(gòu)房屋的樓梯間不宜設(shè)在房屋盡端靠近外墻處，而應(yīng)盡量選擇每個單元的中部；為突出屋頂?shù)臉翘蓍g，構(gòu)造柱應(yīng)伸到頂部與頂部圈梁連接。

4 結(jié)論

綜上所述，多層砌體房屋可通過科學(xué)選址、控制房屋層數(shù)和高度、合理布局。設(shè)置構(gòu)造柱和圈粱，適當(dāng)提高砂漿標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)樓梯間的構(gòu)造，優(yōu)先采用橫墻承重或縱橫墻共同承重以及現(xiàn)澆樓屋蓋等抗震措施，從而提高砌體房屋的抗震能力，達(dá)到“大震不倒、中震可修、小震不壞”的設(shè)防目標(biāo)。

[1]GB 50011.2001建筑抗震設(shè)計規(guī)范(2008年版)[S].

[2]GB 50003.2001砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].

[3]GB 50223.2008建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)[S].