砌體結(jié)構(gòu)建筑的抗震探討

查麗娟 ， 代慶斌

1河南建筑職業(yè)技術(shù)學院（450007） 2河南省建筑工程學校（450007）3河南建達工程建設(shè)監(jiān)理公司（450000）

根據(jù)地震專家預測及分析,目前我國仍處于第五個地震活躍期,如四川汶川發(fā)生的8級地震造成巨大的人員傷亡和財產(chǎn)損失，對居住建筑的安全性引起了高度關(guān)注，國家對建筑抗震規(guī)范進行了及時的修改。

目前我國抗震設(shè)計的目標是:當遭受低于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的多遇地震影響時,一般不受損壞或不需修理可繼續(xù)使用；當遭受本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的地震影響時,可能損壞，經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用;當遭受高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度預估的早遇地震影響時,不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴重破壞。目前房屋建筑的結(jié)構(gòu)形式主要有:砌體結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)等。其中砌體結(jié)構(gòu)由于選材方便、施工簡單、工期短、造價低等特點。多年來是我國多層住宅和多層小型公建使用最廣泛的一種建筑形式。

1 多層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),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:

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)盡量在適當部位設(shè)置抗震縫，將體型復雜、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）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)及高度越大，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。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。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。

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抗震性能的目的。

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%，提高砌體結(jié)構(gòu)的變形能力。在建筑中設(shè)置構(gòu)造柱能提高建筑物的整體性,利用塑性變形和滑移摩擦消耗地震能量，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。

2 隔震技術(shù)及消能減震技術(shù)應(yīng)用

隔震技術(shù)是國際上熱門的工程抗震新技術(shù),它通過把隔震消耗裝置（如橡膠隔震墊）安放在結(jié)構(gòu)底部和基礎(chǔ)或底部柱頂之間，把上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)隔開，這樣改變了結(jié)構(gòu)的動力特性和動力作用，明顯地減輕結(jié)構(gòu)的地震作用，以達到“以柔克剛”的效果。國內(nèi)外大量的實驗和工程實踐證明，隔震體系一般可使結(jié)構(gòu)水平地震加速度下降60%左右,從而消除或有效的減輕結(jié)構(gòu)的地震損壞,提高建筑物及人員的安全性。隔震體系是有很大的垂直承載力（50 T～2 000 T）及很大的垂直壓縮剛度，而其水平變形剛度較小(0.25 kN/mm～1.8 kN/mm),水平變位值限較大（10～50 cm），因此具有足夠大的初始剛度，以抵抗風荷載和輕微地震，當強地震發(fā)生時，又能自由地柔性滑動，而變形過大時，剛度就回升，具有保護和限制作用。鋼板夾層橡膠隔震墊具有較大的復位能力，在多次的地震實踐中都是后動瞬時復位。同時,它耐久性能好，一段使用壽命可在70年以上，遠遠超過一般民用建筑物50年使用年限的要求。根據(jù)其特性，一般來講隔震技術(shù)主要適用于多層建筑及低層建筑中。

建筑結(jié)構(gòu)消能減震技術(shù)的方法指在結(jié)構(gòu)的某些部位(如支撐、剪力墻、節(jié)點、連接縫或連接件等)設(shè)置消能阻尼裝置或元件,通過消能裝置產(chǎn)生摩擦非線性滯回變形耗能來耗散或吸收地震能量以減小主體結(jié)構(gòu)的水平和豎向地震反應(yīng)，從而避免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞或倒塌，以達到減震、抗震的目的。但此種方法主要使用于高層或超高層。

3 結(jié)束語

對建筑結(jié)構(gòu)來說,良好的抗震性能一定來自于相對簡單的體形,來自簡單而直接的傳力體系及地震作用下結(jié)構(gòu)的多道設(shè)防線,在地基和基礎(chǔ)的設(shè)計中也應(yīng)充分考慮到地基的變形對建筑安全的影響。另外也應(yīng)高度重視由地震引發(fā)的次生災(zāi)害。因此在今后的建筑設(shè)計中有必要增強建筑的防火設(shè)計。

[1] 施楚賢.砌體結(jié)構(gòu)[M].武漢工業(yè)大學出版社

[2] 中華人民共和國建設(shè)部.建筑抗震設(shè)計規(guī)范[S].中國建筑工業(yè)出版社

[3] 周德源.砌體結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計[M].武漢理工大學出版社