多層砌體結(jié)構(gòu)在抗震設(shè)計中的應(yīng)用

浙江綠城東方建筑設(shè)計有限公司 杭州 310012

摘要：砌體結(jié)構(gòu)房屋由于施工簡單、選材方便、造價低，多年來已成為我國應(yīng)用最廣泛的建筑形式。但砌體結(jié)構(gòu)房屋墻體材料為脆性材料，結(jié)構(gòu)整體性較差，使得抗震性能相對較低。因此，在分析砌體結(jié)構(gòu)抗震性能的基礎(chǔ)上，本文對多層砌體結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計進行了論述。

關(guān)鍵詞：多層；砌體結(jié)構(gòu)；抗震設(shè)計

一、引言

在地震力作用下，多層砌體結(jié)構(gòu)由于其本身的結(jié)構(gòu)特點，其抗拉、抗剪、抗彎強度及變形能力都比較低。由于多層砌體結(jié)構(gòu)自重和剛度大，自振周期短，極易產(chǎn)生脆性破壞。這一類房屋大量破壞甚至倒塌，給人民生命財產(chǎn)造成了巨大損失。雖然地震造成房屋破壞的因素較多，但總的來說有兩方面：一是地震烈度和場地的地質(zhì)條件；二是建筑物本身的抗震能力。多層砌體結(jié)構(gòu)震害調(diào)查表明，只要經(jīng)過合理的抗震設(shè)防，構(gòu)造措施得當(dāng)，保證施工質(zhì)量，多層砌體結(jié)構(gòu)仍具有一定的抗震能力。

二、限制房屋層數(shù)和總高，合理進行結(jié)構(gòu)布置

為降低房屋可能受到的震害，新修訂的“建筑抗震設(shè)計規(guī)范”（GB50011-2010）首先對多層砌體房屋的層數(shù)和總高度作了嚴(yán)格而明確的規(guī)定，并且作為強制性條文。在有限的土地上，建造較高層數(shù)的房屋以發(fā)揮最大的經(jīng)濟效益是可以理解的。但隨著房屋層數(shù)的增多、總高度的增加，使多層磚房的彎曲變形增加、剪切變形減小。作為以抵抗剪切變形為主的磚墻體，由于彎曲變形的增加，其上部墻體的抗震效果降低，下部墻體的抗剪能力下降。

為解決上述問題，目前設(shè)計中通常采用增加構(gòu)造柱數(shù)量，增大圈梁、構(gòu)造柱的斷面及配筋，以及采用配筋砌體等措施。隨著國內(nèi)住房制度的改革，住宅的開發(fā)建設(shè)必須面對住宅消費的個人。現(xiàn)在人們買房子時，已不再僅為解決生存問題，還要關(guān)注起居、環(huán)境、生活質(zhì)量等方面的綜合需要。住宅的高度太高，上、下樓太吃力，居住不方便。因此，多層磚房的層數(shù)和高度，以不突破規(guī)范的要求為好。

三、房屋的體型應(yīng)力求規(guī)整

（一）平面

一般房屋的平面最好為矩形，縱橫墻的設(shè)置盡可能對稱于房屋平面的兩個主軸，且上下層墻體應(yīng)對齊。這樣遇地震時可使房屋能較好地保持協(xié)調(diào)一致，減少抗震不利環(huán)節(jié)，抗震效果較好。如果房屋的質(zhì)量中心和剛度中心不重合，地展時將產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)作用，使房屋的震害加重。震害調(diào)查表明，房屋轉(zhuǎn)角處的破壞，往往比其它部位嚴(yán)重，平面上凸出或凹進的房屋，對抗震不利。

（二）立面震害調(diào)查表明，建筑立面上的不規(guī)則要比平面上不規(guī)則帶來的震害更嚴(yán)重。立面上各部分高差過大，或有局部突出的小建筑物，或剛度突變、質(zhì)量懸殊，地震時都易造成嚴(yán)重震害，甚至引起房屋倒塌。因此，當(dāng)無特殊功能要求時，房屋應(yīng)設(shè)計成質(zhì)量和剛度沿高度對稱、均勻分布的型式。一般情況下，應(yīng)將重設(shè)備、倉庫、檔案庫、書庫等房間，盡可能布置在房間的下部樓層，使結(jié)構(gòu)重心降低，以減輕震害。在磚混結(jié)構(gòu)設(shè)計中不應(yīng)過度追求大開間、大門洞、大懸挑及階梯形。由于剛度突變和高振型的影響，其頂部因地震時的鞭梢效應(yīng)所造成的震害比正常情況下大得多，因此應(yīng)盡量避免。

四、縱橫墻體的合理布置和連接

磚砌體房屋中縱橫向的墻體應(yīng)對齊，使之與樓（屋）蓋形成空間剛度大、整體性好的空間單元，以提高房屋的整體抗剪能力。縱、橫墻對齊貫通，還能減少磚墻、樓板等受力構(gòu)件的中間傳力環(huán)節(jié)，受力明確。在進行地震內(nèi)力分析時，減少了誤差。

（一）橫墻間距的限制

磚墻在平面內(nèi)的抗剪強度較大，但平面外的抗剪強度很低。因此，多層磚房的水平剪力主要由橫墻承擔(dān)。為了使大部分地震荷載由樓板傳遞給橫墻，要求樓板有足夠的剛度。為了防止因為橫墻過大的變形，引起縱墻的破壞，除對橫墻進行抗剪強度驗算外，還需根據(jù)“建筑抗震設(shè)計規(guī)范”（GB50011-2010）第7.1.5條的規(guī)定，限制橫墻間距。

（二）縱橫墻的連接

縱橫墻連接處的豎向裂縫，在歷次地震中屢見不鮮，嚴(yán)重時縱墻脫離橫墻而倒塌。出現(xiàn)這種裂縫的主要原因，是內(nèi)外墻沒有同時砌筑，咬搓不好。為避免這種破壞，除必須同時咬搓砌筑外，在地震烈度為7度的地區(qū)，長度大于7.2m的大房間、以及烈度在8度和9度的地區(qū)外墻轉(zhuǎn)角及內(nèi)外墻的交接處，當(dāng)未設(shè)置構(gòu)造柱時，應(yīng)沿墻高每隔500mm配置2φ6拉結(jié)鋼筋，并伸人墻內(nèi)每邊不小于lm。值得一提的是，經(jīng)常見到一些多層住宅的用戶，在房屋裝修中為了把小房間改成大房間，隨意拆除房屋內(nèi)的墻體，使原來完整的墻體結(jié)構(gòu)受損。或為了擴大室內(nèi)空間，封上陽臺，打掉外縱墻，甚至在窗間墻上拆磚來擴大窗洞寬度，破壞了原來連續(xù)的墻體，這將大大削弱結(jié)構(gòu)的空間剛度和房屋的整體性，留下隱患，對抗展十分不利。

五、有效設(shè)置構(gòu)造柱和圈梁

（一）構(gòu)造柱

震害分析和試驗研究表明，在多層磚砌體房屋的適當(dāng)部位設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱，并與圈梁連接使之共同工作，便可增加房屋的延性，提高房屋的整體性，防止或延緩在地震作用下房屋的突然倒塌，減輕房屋的損害程度，為了提高多層磚房的抗倒塌能力，抗展規(guī)范中根據(jù)抗展設(shè)防烈度、房屋高度和抗展薄弱部位的不同，規(guī)定多層磚房在一般情況下應(yīng)按“建筑抗震設(shè)計規(guī)范”（GB50011-2010）第7.3.1條規(guī)定設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱。

鋼筋混凝土構(gòu)造柱雖然對提高磚房的受剪承載力作用有限，僅提高10%-30%，但是對于墻體的約束和防止墻體開裂后磚的散落起到非常顯著的作用。構(gòu)造柱應(yīng)當(dāng)設(shè)置在震害較重、連接構(gòu)造比較薄弱和易于應(yīng)力集中的部位。

（二）圈梁

鋼筋混凝土圈梁是增加墻體的整體連接、提高樓（屋）蓋剛度、限制墻體裂縫延展、提高房屋抗展能力的有效構(gòu)造措施。圈梁還是減少構(gòu)造柱計算長度，充分發(fā)揮其抗展作用的不可缺少的連接構(gòu)件。

六、附屬構(gòu)件與主體結(jié)構(gòu)應(yīng)有可靠的連接和錨固

對于女兒墻、出屋面煙囪、屋頂間等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，地震作用時，由于受到“鞭梢效應(yīng)”的影響，這類出屋面的房屋附屬物，地震反應(yīng)強烈，破壞率極高。在地震烈度為6度的地區(qū)，高出屋面的塔樓、樓梯間、水箱間的墻面上出現(xiàn)交叉裂縫；屋面小煙囪、女兒墻的根部出現(xiàn)水平裂縫、錯動、甚至倒塌。7度、8度烈度區(qū)，上述展害更加普遍和嚴(yán)重。而在地震低烈度區(qū)，地震時的人員傷亡主要是由于房屋附屬物倒塌所致。因此對于女兒墻、雨棚、挑檐等附屬構(gòu)件，應(yīng)與主體結(jié)構(gòu)有可靠的連接和錨固，以免地震時倒塌傷人，產(chǎn)生附加災(zāi)害。

房屋頂層應(yīng)盡量采用現(xiàn)澆板，以利防水，加強結(jié)構(gòu)的整體性及確保裝飾性挑沿的穩(wěn)定。突出屋面的樓、電梯間的構(gòu)造柱應(yīng)向下延伸一層，不應(yīng)直接錨人頂層圈梁，出屋面的煙囪四角應(yīng)加構(gòu)造柱，女兒墻內(nèi)應(yīng)加構(gòu)造柱，頂部加壓頂。出人口處的女兒墻不管多高，均應(yīng)加密間距增加構(gòu)造柱。裝飾貼面與主體結(jié)構(gòu)應(yīng)有可靠連接，避免吊頂塌落傷人以及貼鑲或懸吊的較重裝飾物的墜落。當(dāng)不可避免時，應(yīng)注意采取可靠的防護措施。

七、結(jié)束語

重視抗震概念設(shè)計，在確定房屋總體方案、材料使用和細(xì)部構(gòu)造中，遵守抗震設(shè)計的有關(guān)要求和合理原則，進行必要的抗震驗算，采取適當(dāng)?shù)目拐饦?gòu)造措施，保證施工質(zhì)量，才能使多層磚砌體房屋的抗震能力有所提高。當(dāng)建筑物遭受本地區(qū)設(shè)防烈度的地震影響時，建筑物可能有一定損壞，經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用。當(dāng)建筑物遭受高于本地區(qū)設(shè)防烈度的罕遇地震影響時，不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞。

參考文獻：

[1].GB50011-2010 建筑抗震設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社.2010.

[2].GB50003-2011 砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社.2011.