砌體結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題和意見

1、砌體結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題和意見    摘要：砌體結(jié)構(gòu)作為我國傳統(tǒng)的建筑形式，仍在我國各類建筑中占有十分重要的位置，砌體結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)進(jìn)展也始終為結(jié)構(gòu)工程師所關(guān)注。結(jié)合新抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，介紹了砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的主要問題；根據(jù)抗震設(shè)防的目標(biāo)，提出了砌體結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)應(yīng)該注意的一些意見?？晒┕こ倘藛T在運(yùn)用新的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范時(shí)參考。    關(guān)鍵詞：砌體 ; 抗震設(shè)計(jì) ; 構(gòu)造柱 ; 圈梁; 砂漿 砌體結(jié)構(gòu)由于選材方便、施工簡(jiǎn)單、工期短、造價(jià)低等特點(diǎn)，多年來砌體房屋是我國建筑市場(chǎng)中使用最廣范的一種建筑形式；其中民用住宅建筑

2、中約占90% 以上。砌體結(jié)構(gòu)多采用砌塊和混合砂漿砌筑，通過內(nèi)外墻體的咬砌達(dá)到具有一定整體連接性的目的。在地震設(shè)防地區(qū)，多層砌體房屋由于組成的基本材料和連接方式?jīng)Q定了其脆性性質(zhì)，變形能力小，抗拉和抗剪能力均低,在強(qiáng)烈地震作用下,砌體結(jié)構(gòu)易于發(fā)生脆性的剪切破壞,從而導(dǎo)致房屋的破壞和倒塌；因此改善砌體結(jié)構(gòu)延性，提高房屋的抗震性能具有極其重要意義。根據(jù)現(xiàn)行建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范、砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，結(jié)合自身設(shè)計(jì)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，我總結(jié)了一些目前在砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計(jì)上存在的主要問題和解決的方法。1. 目前多層砌體房屋抗震設(shè)計(jì)中存在的主要問題(1)城市住宅砌體房屋建設(shè)中,房屋超高或超層時(shí)有發(fā)生,尤其是底層為“家?guī)У辍?/p>

3、的磚房,高度經(jīng)常超過限值。(2)在“綜合樓”砌體房屋中,底層或頂層有采用“混雜”結(jié)構(gòu)體系的,即為滿足部分大空間需要,在底層或頂層局部采用鋼筋砼內(nèi)框架結(jié)構(gòu)。有的僅將構(gòu)造柱和圈梁局部加大,當(dāng)作框架結(jié)構(gòu)。(3) 住宅砌體房屋中，為追求大客廳,布置大開間和大門洞,有的大門洞間墻寬僅有240mm,并將陽臺(tái)作成大懸挑(懸挑長(zhǎng)度大于2m)延擴(kuò)客廳面積;部分“局部尺寸”不滿足要求時(shí),有的不采取加強(qiáng)措施,有的采用增大截面及配筋的構(gòu)造柱替代磚墻肢;住宅房屋中限于場(chǎng)地或“造型”,布置成復(fù)雜平面,或縱、橫墻沿平面布置多數(shù)不能對(duì)齊,或墻體沿豎向布置上下不連續(xù)等等。2. 多層砌體結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)意見我國建筑抗震設(shè)防的目標(biāo)是三

4、個(gè)水準(zhǔn)。多層砌體結(jié)構(gòu)可通過一階段設(shè)計(jì)達(dá)到下列要求:滿足抗震承載力要求,房屋可“小震不裂”;滿足結(jié)構(gòu)體系、平立面布置和抗震措施等要求,房屋可符合“中震可修”;滿足房屋高度和層數(shù)及構(gòu)造柱和圈梁等要求,房屋可做到“大震不倒”。  確保多層砌體結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)質(zhì)量,主要有以下三個(gè)方面的內(nèi)容。2.1抗震概念設(shè)計(jì)2.1.1房屋的高度和層數(shù)歷次震害證明，砌體房屋的層數(shù)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(shù)對(duì)減少地震時(shí)帶來的震害有很大的作用?，F(xiàn)行建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(GB500112010)對(duì)多層砌體房屋的總高度和總層數(shù)有了強(qiáng)制性規(guī)定：多層砌體房屋的總高度及層數(shù)應(yīng)滿足抗震規(guī)

5、范(GB50011-2010)表7.1.2中的限值。  在設(shè)計(jì)中房屋總高度及總層數(shù)應(yīng)同時(shí)滿足上標(biāo)的限值，因?yàn)闃巧w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(cè)向地震作用，同時(shí)加大對(duì)底部的傾覆力矩。在中、強(qiáng)地震作用下，因傾覆力矩過大，使得底部墻體產(chǎn)生過大的壓力或剪刀而被破壞，故此減輕自重、減少層數(shù)、降低層高是削弱地震影響的有效途徑之一。2.1.2 結(jié)構(gòu)體系應(yīng)優(yōu)先采用橫墻承重或縱橫墻共同承重的結(jié)構(gòu)體系。同一結(jié)構(gòu)單元中應(yīng)采用相同的結(jié)構(gòu)類型,不應(yīng)采用砌體結(jié)構(gòu)與底框砌體結(jié)構(gòu)或內(nèi)框架砌體結(jié)構(gòu)或框架結(jié)構(gòu)等“混雜”的結(jié)構(gòu)類型。墻體布置應(yīng)滿足地震作用有合理的傳遞途徑?？v橫向

6、應(yīng)具有合理的剛度和強(qiáng)度分布,應(yīng)避免因局部削弱或突變?cè)斐杀∪醪课?產(chǎn)生應(yīng)力集中或塑性變形集中;對(duì)可能出現(xiàn)的薄弱部位,應(yīng)采取措施提高其抗震能力。2.1.3科學(xué)布局建筑平面和立面  建筑設(shè)計(jì)應(yīng)符合抗震概念設(shè)計(jì)的要求，不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的設(shè)計(jì)方案，即使不可避免時(shí)，也應(yīng)盡量在適當(dāng)部位設(shè)置防震縫，將體型復(fù)雜，平面特別不規(guī)則的建筑布局分割成幾個(gè)相對(duì)規(guī)則的獨(dú)立單元。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡可能兼顧建筑造型，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(shè)計(jì)得較為規(guī)整、簡(jiǎn)潔、美觀大方，結(jié)構(gòu)質(zhì)量中心與剛度中心相一致；同時(shí)又能有效地提高工程的抗震性能。 2.2 抗震計(jì)算抗震計(jì)算是抗震設(shè)計(jì)的重要組成部分

7、,是保證滿足抗震承載力的基礎(chǔ)。多層砌體結(jié)構(gòu)的抗震計(jì)算,可采用底部剪力法。對(duì)平面不規(guī)則和豎向不規(guī)則的多層砌體結(jié)構(gòu),宜采用考慮地震扭轉(zhuǎn)影響的分析程序。目前,多層砌體結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中,不作抗震驗(yàn)算是較普遍的現(xiàn)象,這樣就必然存在不安全和浪費(fèi)的問題。筆者曾經(jīng)對(duì)7度區(qū)若干幢規(guī)則的7層住宅磚房抗震計(jì)算分析顯示,底層所用混合砂漿的強(qiáng)度等級(jí)不能低于M10。2.3 抗震措施保障砌體結(jié)構(gòu)的抗震措施,是砌體房屋“大震不倒”和不作“二階段設(shè)計(jì)”的關(guān)鍵。多層砌體結(jié)構(gòu)的抗震措施內(nèi)容較多,概括起來,可分為四個(gè)內(nèi)容。2.3.1構(gòu)造柱和圈梁的設(shè)置多次震害調(diào)查表明，圈梁是多層砌體結(jié)構(gòu)的一種經(jīng)濟(jì)有效的措施，可提高房屋的抗震能力，減輕

8、震害。在多層砌體房屋中設(shè)置沿樓板標(biāo)高的水平圈梁，可加強(qiáng)內(nèi)外墻的連接，增強(qiáng)房屋的整體性。由于圈梁的約束作用使樓蓋與縱、橫墻構(gòu)成整體的箱形結(jié)構(gòu)，能有效地約束預(yù)制板的散落，使砌塊平面倒塌的可能性大大降低，充分發(fā)揮各片墻體的抗震能力。圈梁與構(gòu)造柱一起對(duì)墻體在豎向平面內(nèi)進(jìn)行約束，限制墻體裂縫的開展，保證墻體的整體性和變形能力，提高墻體的抗剪能力。設(shè)置圈梁還可以減輕地震時(shí)地基不均勻沉陷與地表裂縫對(duì)房屋的影響，特別是屋蓋和基礎(chǔ)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?，F(xiàn)澆鋼筋混凝土圈梁設(shè)置應(yīng)符合現(xiàn)行建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。2.3.2增強(qiáng)砌體房屋的剛度及整體性房屋是縱、橫向承重構(gòu)件和樓蓋組成的

9、一個(gè)具有空間剛度的結(jié)構(gòu)體系，其抗震能力的強(qiáng)弱取決于結(jié)構(gòu)的空間整體剛度和整體穩(wěn)定性。剛性樓蓋是各抗側(cè)力構(gòu)件按各自側(cè)移剛度分配地震作用的保證?，F(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板及屋蓋具有整體性好、水平剛度大，具有良好的傳遞荷載的作用的優(yōu)點(diǎn)，是較理想的抗震構(gòu)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(duì)平面上墻體對(duì)齊的要求也可予以適當(dāng)放寬。2.3.3適當(dāng)增加墻體面積與合理提高砂漿強(qiáng)度歷次震害表明，多     層砌體結(jié)構(gòu)的抗震能力與墻體面積大小及砂漿強(qiáng)度等級(jí)高低成正比，提高墻體面積、砂漿強(qiáng)度等級(jí)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。如在6

10、層磚混房屋的抗震驗(yàn)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(dāng)提高砂漿的強(qiáng)度等級(jí)，如將部分 240mm寬的承重墻改為370mm寬的墻，或?qū)⑸皾{強(qiáng)度等級(jí)由M5提高到M10，則在抗震結(jié)果中顯示滿足抗震要求?？梢娫谶M(jìn)行6層磚混房屋的抗震驗(yàn)算時(shí)，適當(dāng)增加底部12層墻體面積或提高砂漿強(qiáng)度能有效地提高房屋的整體抗震能力。2.3.4加強(qiáng)構(gòu)件間的連接措施多層砌體結(jié)構(gòu)各構(gòu)件間的抗震構(gòu)造連接是砌體結(jié)構(gòu)抗震的關(guān)鍵?？拐饦?gòu)造連接的部位較多,重要部位的連接措施應(yīng)滿足抗震規(guī)范的構(gòu)造要求，這里就不再累述了。3. 結(jié)語砌體結(jié)構(gòu)在城鄉(xiāng)建設(shè)中量大面廣,又是人類活動(dòng)和生活的主要場(chǎng)所。因此,加強(qiáng)砌體結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì),重視砌體結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中的三個(gè)環(huán)節(jié),就能使砌體結(jié)構(gòu)的地震破壞降低到最低限度，以保障廣大人民群眾的財(cái)產(chǎn)和生命安全。參考文獻(xiàn):1 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(GB500112010).中國建筑工業(yè)出版社,2010.2 砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50032011).中國建筑工業(yè)出版社,201