磚砌體結構房屋抗震構造設計的問題探析

馬恩品

阜陽市建筑設計研究院，安徽阜陽 236010

1 磚砌體結構房屋的抗震能力

汶川地震后總結的經驗教訓表明，凡嚴格執行抗震規范，由正規設計院設計、正規施工單位施工的多層砌體房屋基本經受住了設防烈度的考驗，即使在高于設防烈度的“大震”情況下，也有70%～80%的房屋實現了“大震不倒”。這就證明了我國多層磚砌體房屋具有較強的抗震能力，但在遭遇強地震時，仍有少部分砌體結構房屋破壞和倒塌。

地震中經受住考驗的多層砌體房屋，均采取了有效的抗震構造措施，如合理設置圈梁、構造柱，采取配筋和約束砌體等。震害證明，砌體結構的抗震構造措施對提高砌體結構房屋的抗震性能至關重要。

地震中破壞嚴重的薄弱部位，如樓梯間墻、房屋底部墻體、底框過渡層和底部框架柱等，新規范GB 50011—2010均采取了進一步的加強措施。

2 樓梯間墻的抗震構造措施

樓梯間墻體缺少各層樓板的側向支承，樓梯間頂層墻體相當于一層半高，屬抗震薄弱部位。汶川地震中，磚砌體結構樓梯間破壞嚴重。樓梯間作為主要的逃生通道，必須保證安全，樓梯間應符合以下要求：

（1）樓梯間不宜布置在房屋的盡端或轉角處。功能需要布置在端部時，須采取專門的加強措施。

（2）樓梯間除在四角設置構造柱外，還要求在樓梯斜段上下端對應墻體處增設四根構造柱，即樓梯間一般需設置八根構造柱。

（3）在樓梯間頂層加強配筋約束，在樓層半高處設置鋼筋混凝土帶，與八根構造柱連接，組成應急逃生安全島。新抗震規范第7.3.8條對頂層和其他各層樓梯間墻體通長配置鋼筋網片及鋼筋混凝土板帶分別作出相應規定，用以加強對磚砌體的約束。

（4）突出屋頂的樓電梯間，由于鞭稍效應，地震中受到較大的地震作用，構造措施上需要特別加強。突出屋頂的樓梯間的抗震加強措施除要求構造柱伸至頂部并與圈梁連接外，墻體拉結筋加強做法與樓梯間頂層做法基本一致。

3 房屋底部構造柱和拉結筋設置要求

震害經驗表明，超過設防烈度時，多層砌體房屋底部墻體連同構造柱發生破壞，通常發生在房屋底層和底部數層、盡端轉角處等部位。原因是房屋底部剪力過大，同時也說明了底部構造柱間距過大對墻體缺乏足夠的約束。為增強配筋對墻體的約束作用，提高構造柱作為墻體約束邊緣構件的作用，新規范第7.3.2條對房屋底部各層構造柱間距和拉結鋼筋網片設置作出下列規定：

（1）6、7度時底部1/3樓層，8度時底部1/2樓層，墻體與構造柱之間的拉結鋼筋網片應沿墻體水平通常設置。

（2）當房屋高度和層數接近限值時，橫墻內的構造柱間距不宜大于層高的兩倍，下部1/3樓層的構造柱間距適當減小；當外縱墻開間大于3.9m時，應另設加強措施。內縱墻的構造柱間距不宜大于4.2m。

4 單面走廊房屋不再允許采用懸挑梁式結構

汶川地震以前，由于氣候原因，我國南方地區多層辦公樓、教學樓等房屋常采用懸挑南向外廊的結構布置，只設兩道抗震縱墻，類似于框架結構中的單跨框架，且縱墻開洞率較大，抗震十分不利。

《建筑抗震設計規范》GB 50011—2010第7.1.7-6款規定：在房屋寬度方向的中部應設置內縱墻，其累計長度不宜小于房屋總長度的60%（高寬比大于4的墻段不計入）。該條款也是根據本規范第3.5.3條結構在兩個主軸方向震動特性不宜相差過大的要求作出此相應規定。

這就表明，單面懸挑外廊結構房屋不再允許采用，建議采用設縱墻封閉外廊或鋼筋混凝土柱外廊，使縱向有三道墻（或柱）承擔地震作用，雖然三道縱墻（或柱）可能剛度有所差異從而引起扭轉，可從墻柱布置上適當調整加以平衡。同時也考慮到縱向墻體一般較長，縱向的扭轉不大，不會因此造成破壞。

另外，新規范規定，外廊式和單面走廊式多層房屋，應根據房屋增加一層的層數設置構造柱，且單面走廊兩側的縱墻，均應按外墻處理，對這類房屋采取了加強抗震構造措施。

5 乙類橫墻很少房屋的高度和層數限值

《建筑抗震設計規范》GB 50011—2010第7.1.2條對房屋的層數和總高度規定了限值。同時規定：乙類的多層砌體房屋其層數應減少一層，且總高度應降低3m；對橫墻較少的多層砌體房屋總高度降低3m，層數相應減少一層；各層橫墻很少的多層砌體房屋，層數還應再減少一層。

值得注意的是，對于各層橫墻很少的砌體房屋，規范要求層數再減少一層，但未要求總高度再減少3m，實際上，由于層高的限值，總高度也有所降低。

根據以上規定，對于中小學教學樓等屬于乙類、橫墻又很少的房屋高度和層數按表1確定。

從表1中看出，中小學教學樓等橫墻很少的房屋層數，6、7度區一般不應超過四層（采用多孔磚、基本地震加速度0.15g時為三層），而8度區不應超過三層。

另外，新規范規定：對各層橫墻很少的房屋，應按增加二層的層數設置構造柱。

6 一、二層房屋層高超限處理

公共廁所、配電房、社區活動用房等一、二層低層建筑，由于功能和造型需要，這類房屋層高較大，且很多采用現澆鋼筋混凝土坡屋面，建筑層高應計算至坡屋面山尖墻的1/2高度處，一般均在4.0m以上，超過抗震規范規定的層高3.6m和采取約束砌體等加強措施后的3.9m。這類房屋采用砌體結構是否能做，設計人員經常產生疑問。

《建筑抗震設計規范》GB 50011—2010第7.1.3條規定：多層砌體承重房屋的層高，不應超過3.6m，當使用功能有需要時，采用約束砌體（水平配筋、增設構造柱）等加強措施的普通磚房屋，層高不應超過3.9m。但抗震規范中的規定的砌體結構，一般適用于三層及以上房屋。對于一二層砌體結構房屋，抗規未作明確規定。筆者認為，可參照《鎮（村）鄉建筑抗震技術規程》JGJ 161—2008執行。

規程JGJ 161—2008第1.0.2條規定：該規程適用于村鎮建筑中層數為一、二層的一般民用建筑。其中第5.1.2條規定：房屋的層高，單層房屋層高不應大于4.0m；兩層房屋其各層層高不應大于3.6m。但該規程中未提及采用約束砌體等加強措施后的適用層高。

筆者認為，對于一、二層的低層房屋，歷次地震的宏觀調查資料說明，相對于多層房屋震害明顯輕得多，雖然由于功能需要，層高超過4.0m，但通過增設圈梁、構造柱、配筋砌體等約束加強措施，仍可采用砌體結構。一、二層房屋的層高，可在單層房屋層高4.0m；兩層房屋各層層高3.6m的基礎上適當放寬。

7 底部框架砌體房屋結構布置及抗震構造要求

汶川地震中，大量底部框架-抗震墻砌體房屋倒塌破壞，有的是底層框架薄弱倒塌，還有的是底部框架加強后，薄弱層轉移上一層，上一層倒塌。主要原因是上下剛度不均勻。

底部框架-抗震墻磚砌體房屋在縱橫兩個方向上的上部砌體過渡層計入構造柱影響的側向剛度與下一層框架的側向剛度之比不應小于1.0，底部一層框架時也不應大于2.5（6、7度）和2.0（8度）、底部兩層框架時則不應大于2.0（6、7度）和1.5（8度），且底層和底部第二層框架的側向剛度應接近。

對于底部框架-抗震墻磚砌體房屋，底部側向剛度既不能過柔，形成薄弱底層，也不能過剛，剛度過大會吸引過多的地震力而造成破壞。

托墻梁抗震構造措施可參照GB 50011—2010第7.5.8條，特別要求梁的縱向受力鋼筋和腰筋應按受拉鋼筋的要求錨固在柱內，且支座上部的縱向鋼筋在柱內的錨固長度應符合鋼筋混凝土框支梁的有關要求。

8 結語

砌體結構的抗震構造措施，主要是嚴格控制總高度和層數，合理設置圈梁、構造柱等。對抗震薄弱部位，如樓梯間墻、房屋底部墻體、底框過渡層和底部框架柱等，通過加強砌體配筋和約束，控制上下層側向剛度比值，使多層砌體房屋和底部框架砌體房屋的整體抗震能力顯著增強，實現“小震不壞，中震可修、大震不倒”的最終目標。