村鎮(zhèn)磚混房屋結(jié)構(gòu)抗震設計思考

趙寶琴

摘 要:本文介紹了村鎮(zhèn)多層磚混磚房中抗震缺陷,分析了磚房抗震設計中存在的問題。在執(zhí)行國家標準和結(jié)合實際工作的基礎上,提出了多層磚房抗震設計、建造中應注意的問題。

關鍵字:抗震;砌體;結(jié)構(gòu)設計

四川汶川地震又一次以沉重代價告訴人們地震給人民生命財產(chǎn)造成的損失無可挽回,做好抗震設防區(qū)建設工程的抗震設計,是降低未來地震災害損失最積極、最根本也是最有效的方法。

據(jù)文獻記載,我國城鎮(zhèn)民用建筑中以磚砌體作為墻體材料的占90%以上,所以磚房是我國房屋建筑的主體。同時磚房在歷次地震中的震害又是嚴重的。主要原因是磚砌體是一種脆性構(gòu)件,其抗拉和抗剪能力均低,在強烈地震作用下,磚結(jié)構(gòu)易于發(fā)生脆性的剪切破壞,從而導致房屋的破壞和倒塌。如果在多層磚房的設計中再過度追求大開間、大洞口、大懸挑,甚至通窗效果等,必將大大削弱房屋的抗震能力。

目前本地區(qū)多層磚房中存在的主要問題有:

對抗震危害認識不足,存在僥幸心理。特別是村民自建房,大多不進行抗震設計,根據(jù)已有經(jīng)驗進行施工,抗震措施不合理,任意加大圈梁構(gòu)造柱配筋。

超限問題。村鎮(zhèn)住宅磚房建設中,房屋高度超或?qū)痈叱邥r有發(fā)生,尤其是底層為門市的磚房,高度超過限值近1m。

結(jié)構(gòu)體系不明確。在“綜合樓”磚房中,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,當作框架結(jié)構(gòu)。

住宅磚房中為追求大客廳,布置大開間和大洞口,有的大洞口間墻寬僅有240mm,部分“局部尺寸”不滿足要求時,有的不采取加強措施如大洞口兩側(cè)未設構(gòu)造柱,有的采用增大截面及配筋的構(gòu)造柱替代磚墻肢;磚房住宅布置平面復雜,縱或橫墻沿平面布置多數(shù)不能貫通,或墻體沿豎向布置上下不連續(xù)等等。

我國建筑抗震設防目標是:“小震不壞”, “中震可修”, “大震不倒”。多層磚房可通過設計達到下列要求:滿足抗震承載力要求,房屋可“小震不壞”;滿足結(jié)構(gòu)體系、平立面布置等要求,房屋可符合“中震可修”;滿足房屋高度和層數(shù)及構(gòu)造柱和圈梁和抗震措施等要求,房屋可做到“大震不倒”。

圍繞我國建筑抗震設防的目標,確保多層磚房抗震設計質(zhì)量,主要從以下三個方面抓起:

1 房屋的高度和層數(shù)及構(gòu)造柱和圈梁等抗震構(gòu)造措施。

1.1 房屋的高度和層數(shù):

普通磚及多孔磚的多層磚房,墻體最小厚度240mm,總層數(shù)不應超過文獻[1]表7.1.2的規(guī)定,總高度不宜超過表7.1.2的規(guī)定,高度允許稍有選擇的范圍應不大于1m。需要特別指明的是:表7.1.2是適用于橫墻較多的多層磚房。(橫墻較多是指同一層內(nèi)開間大于4.2m的房間占該層總面積的1/4以內(nèi))。對于醫(yī)院、教學樓等橫墻較少的多層磚房總高度,應比表7.1.2的規(guī)定降低3m,層數(shù)相應減少一層。對橫墻很少的多層磚房,應根據(jù)具體情況,在橫墻較少的基礎上,再適當降低總高度和減少層數(shù)。對抗震橫墻最大間距超過文獻[1]表7.1.5要求的多層磚房,已不屬于側(cè)力作用下的剛性房屋,不能按多層磚房設計,應按空曠房屋進行抗震設計。多層磚房的層高不宜超過3.6m。多層磚房高寬比,不宜超過文獻[1]表7.1.4的要求。

1.2 抗震構(gòu)造措施

多層磚房的抗震措施是保障多層磚房“大震不倒”的關鍵。多層磚房的抗震構(gòu)造措施內(nèi)容較多,概括起來,可分為二部分。

構(gòu)造柱和圈梁的設置。對橫墻較多的多層磚房,應按文獻[1]表7.3.1的要求設置構(gòu)造柱;對橫墻較少或橫墻很少的多層磚房,應根據(jù)房屋增加一層或二層后的層數(shù),按表7.3.1的要求設置構(gòu)造柱。

值得注意的是,圈梁的截面和配筋不宜過大,通常按文獻[1]第7.3.6條要求的數(shù)值或提高一個等級采用就可以了,不宜無限提高。同理,圈梁的作用也是有限的。

構(gòu)件間的連接。多層磚房各構(gòu)件間的抗震構(gòu)造連接是多層磚房抗震的關鍵?？拐饦?gòu)造連接的部位較多,重要部位的連接措施主要有下列幾項:

a.構(gòu)造柱與樓、屋蓋連接;b.構(gòu)造柱與磚墻連接;c.墻與墻的連接;d.屋頂間的連接;e.后砌體的連接;f.構(gòu)造柱底端連接;g.臂構(gòu)件的連接,主要包括女兒墻的穩(wěn)定措施和懸挑構(gòu)件。

2 結(jié)構(gòu)體系和平、立面布置

2.1 結(jié)構(gòu)體系

應優(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)單元中應采用相同的結(jié)構(gòu)類型,不應采用磚房與底框磚房或內(nèi)框架磚房或框架結(jié)構(gòu)等“混雜”的結(jié)構(gòu)類型。墻體布置應滿足地震作用有合理的傳遞途徑。縱橫向應具有合理的剛度和強度分布,應避免因局部削弱或突變造成薄弱部位,產(chǎn)生應力集中或塑性變形集中;對可能出現(xiàn)的薄弱部位,應采取措施提高其抗震能力。

2.2平、立面布置

房屋縱、橫承重墻體在平面上的布置宜均勻、對稱,平面形狀應具有良好的整體作用?？v、橫墻沿平面布置不能對齊的墻體較少;樓梯間不宜設在房屋的盡端和轉(zhuǎn)角處;建筑的立面和豎向剖面力求規(guī)則,結(jié)構(gòu)的豎向剛度宜均勻變化,縱、橫承重墻體沿豎向布置上下應連續(xù),避免剛度突變;豎向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的截面和材料強度等級自下而上宜逐漸減小,避免抗側(cè)力構(gòu)件的承載力突變。房屋的頂層不宜設置大會議室、舞廳等空曠大房間,房屋的底層不宜設鋪面等通長開大門洞。當確需設置時,應采取彌補薄弱部位的加強型措施或進行專門研究。

值得指出的是,近幾年在多層磚房的抗震設計中,較普遍存在為了客廳開大門洞,不惜犧牲門間墻寬度的現(xiàn)象。這是個對局部尺寸認識不足的概念設計問題,一是認為部分不滿足局部尺寸要求關系不大;二是認為只要用擴大了的構(gòu)造柱替代門間墻就沒有問題了,在設計中將構(gòu)造柱當作“靈丹妙藥”到處使用。應當明白,磚砌體和砼的變形模量差別很大,雖然磚砌體與構(gòu)造柱和圈梁可以協(xié)同工作,增加房屋的延性,但是它們不能同時段進入工作狀態(tài),在“中震”階段的抗震承載力主要由磚砌體承擔。因此,砌體結(jié)構(gòu)中過多配置砼的構(gòu)件,其作用的發(fā)揮是有限的。

3 抗震計算

抗震計算是抗震設計的重要組成部分,是保證滿足抗震承載力的基礎。多層磚房的抗震計算,可采用底部剪力法。對平面不規(guī)則和豎向不規(guī)則的多層磚房,宜采用考慮地震扭轉(zhuǎn)影響的分析程序。目前,多層磚房大多進行抗震驗算,而城郊居民的自建房屋(層數(shù)也不少),不作抗震驗算是較普遍的現(xiàn)象,這樣就必然存在抗震隱患的問題。

多層磚房在城鄉(xiāng)建設中量大面廣,又是人類活動和生活的主要場所。因此加強多層磚房抗震設計,重視多層磚房抗震設計中的各個環(huán)節(jié),普及抗震知識,就能使多層磚房的地震破壞降低到最低限度。

參考文獻

[1] 建筑抗震設計規(guī)范(GB50011-2001)(2008年版).

[2]全國民用建筑工程設計技術(shù)措施(結(jié)構(gòu)),建設部工程質(zhì)量安全監(jiān)督與行業(yè)發(fā)展公司 2003.