淺談砌體建筑抗震常用處理措施

馬仁平 谷久祥

（黑龍江省農(nóng)墾北安建筑安裝總公司，黑龍江 北安 164000）

現(xiàn)代砌體結(jié)構(gòu)已與傳統(tǒng)的砌體有許多區(qū)別。按照砌體中的配筋率大小可將其分為無筋砌體結(jié)構(gòu)、約束砌體和配筋砌體三類，它們的界限定義為：僅有少量的拉結(jié)鋼筋，含筋量在0.07%以下時為無筋砌體；約束砌體適用于地震設(shè)防地區(qū)的砌體結(jié)構(gòu)，如在墻段邊緣設(shè)置邊緣構(gòu)件（鋼筋混凝土構(gòu)造柱），同時墻段上下設(shè)置有圈梁，此類砌體結(jié)構(gòu)的特點是在砌體周邊均有鋼筋混凝土約束構(gòu)件，砌體配筋量在0.07%-0.17%左右；配筋砌體適用于10層以上的中高層建筑，如配筋混凝土空心砌塊，其實就是一種砌筑成型的剪力墻結(jié)構(gòu)，其配筋率也接近于現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，即在0.2%左右。盡管砌體結(jié)構(gòu)的抗震性能如此之差，然而在城鎮(zhèn)建設(shè)中，由于我國人口集中，土地有限，所以我們不可能把砌體結(jié)構(gòu)限制過嚴(yán)，而是要適應(yīng)發(fā)展的需要，在研究和總結(jié)震害的基礎(chǔ)上，改進砌體的抗震性能，提高它的建造層數(shù)和高度，滿足業(yè)主需要。

1 砌體結(jié)構(gòu)現(xiàn)存問題

隨著建筑業(yè)的發(fā)展，臨街有底層為鋼筋混凝土框架的大空間商店，上部為小空間磚房或砌塊建筑的房屋大量建設(shè)。這種房屋存在著明顯的弊病：

1.1 往往形成梁上砌墻的布置，使抗震橫墻在最不利的底層被切斷。且底層框架一般為大空間的公共建筑，由于使用功能上的需要，在客觀上給縱橫抗震墻的布置帶來了不少困難。

1.2 底層大部分用于商業(yè)目的，門窗開洞要求都很大，因而有的采用了前排為鋼筋混凝土柱后為磚混的結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)目前無明確定義且前后兩種材料剛度差異懸殊，對高烈度地區(qū)的抗震極為不利。

1.3 未作計算憑習(xí)慣錯誤地認為，底層框架的側(cè)向剛度一定比磚房好，縱向框架側(cè)向剛度一定比橫向好，而實際上并非如此。

1.4 上面為幾層砌體、開間小、橫墻多、不僅重量大，側(cè)移剛度也大，而底層框架側(cè)移剛度比上層小得多。剛度的急劇變化使得在結(jié)構(gòu)剛?cè)峤唤犹帲瑧?yīng)力高度集中，在柱端產(chǎn)生塑性鉸，并使房屋的變形集中發(fā)生在相對薄弱的底層。這種比較薄弱的底層或中間層，可稱之為“軟層”。這種“軟層”在抗震設(shè)計中應(yīng)引起高度的注意。

2 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)。其是通過砌塊和砂漿的互相作用及縱橫墻的拉結(jié)而達到具有一定整體性和承重能力。但砌體的抗拉、彎、剪的強度又較其抗壓強度低，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。

2.1 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。

2.2 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)及高度值越大就意味著側(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)有強制性的規(guī)定。

2.3 增強砌體結(jié)構(gòu)的整體性及剛度。有效增強砌體結(jié)構(gòu)的整體性及剛度的措施有許多種，一般常見及在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。其中，在8度設(shè)防時，現(xiàn)澆或裝配整體鋼筋混凝土樓蓋板的多層砌體建筑的橫墻最大間距為15米。如橫墻間距過大時，縱墻會因過大的層間變形而產(chǎn)生平面的彎曲破壞。

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)提高砂漿的強度等級可提高抗震能力，實踐證明提高砂漿的強度能同時提高建筑的抗拉、抗壓、抗彎、抗剪能力，從而達到提高砌體建筑的抗震性能力的目的。

在多層砌體建筑中設(shè)置水平圈梁，可加強內(nèi)外墻的連接，增強建筑的整體性。特別是屋蓋和基礎(chǔ)頂兩處的圈梁的設(shè)置具有提高建筑的豎向剛度和抗御不均勻的沉降能力。由于圈梁的約束作用使樓蓋與縱、橫墻構(gòu)成箱形結(jié)構(gòu)，能有效地約束裝配板材的散落，使磚墻發(fā)生平面倒塌可能性大為降低，以充分發(fā)揮各片墻體的抗震能力。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%，提高了砌體結(jié)構(gòu)的變形能力。另外在建筑中設(shè)置構(gòu)造柱能提高建筑物的整體性，利用其塑性變形和滑移摩擦來消耗地震能量，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，提高了墻體的抗剪能力，因此構(gòu)造柱與圈梁的設(shè)置是一種經(jīng)濟有效的抗震措施。

結(jié)語

總之，砌體結(jié)構(gòu)是我國使用歷史很長的結(jié)構(gòu)類型。但由于砌體結(jié)構(gòu)材料的脆性性質(zhì)，用其砌筑而成的砌體結(jié)構(gòu)也是脆性結(jié)構(gòu)，它的抗震性能很差，在抵御側(cè)向水平地震作用時，在變形極小的情況就會開裂，進而突然倒塌，所以造成人們的生命和財產(chǎn)的巨大損失。為了最大限度地減輕震害，建筑工程技術(shù)人員應(yīng)努力在抗震設(shè)防、抗震設(shè)計和施工質(zhì)量三方面都提高到一個新的水平，才能確保建筑工程具備合理的抗御地震的能力。

[l]中華人民共和國原城鄉(xiāng)建設(shè)環(huán)境保護部建筑抗震設(shè)計規(guī)范（GBJll-89)[S].

[2] 施楚賢.砌體結(jié)構(gòu)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997.