磚混結(jié)構(gòu)建筑抗震問(wèn)題的若干思考

磚混結(jié)構(gòu)房屋是我國(guó)民用建筑的主要結(jié)構(gòu)形式之一。傳統(tǒng)的磚混結(jié)構(gòu)房屋，主要是用粘土磚或灰砂磚和混合砂漿砌筑，并通過(guò)內(nèi)外墻砌體咬搓及和圈粱、構(gòu)造柱的作用，以達(dá)到具有較好地連接整體效果。但是，就整個(gè)建筑物而言，由于其組成的基本材料和連接方式?jīng)Q定了它的脆性性質(zhì)，抗震性能較差。歷次破壞性地震中，磚混結(jié)構(gòu)房屋遭到不同程度的破壞?？拐饓V泛用于多層和高層鋼筋混凝土房屋，2001規(guī)范規(guī)定的7種現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋中，除框架結(jié)構(gòu)外，其余6種結(jié)構(gòu)體系均與剪力墻有關(guān)，所以有必要重點(diǎn)對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)作一個(gè)重點(diǎn)研究。

在受力方面，因?yàn)榧袅Φ膭偠却螅菀诐M足小震作用下結(jié)構(gòu)尤其是高層結(jié)構(gòu)的位移限值。在地震作用下，其變形小，破壞程度低，可以設(shè)計(jì)成延性抗震墻，大震時(shí)通過(guò)連梁和墻肢底部的塑性鉸范圍內(nèi)的塑性變形，耗散地震能量.在與其他結(jié)構(gòu)共同工作的同時(shí)，能吸收大部分的能量，降低其他結(jié)構(gòu)的抗震要求，在設(shè)防較高的地區(qū)(8度及區(qū)以上地區(qū))優(yōu)點(diǎn)更為突出。

一、體型均勻性的控制

建筑平面、立面應(yīng)盡可能的簡(jiǎn)潔、規(guī)則，結(jié)構(gòu)質(zhì)量和剛度較均勻的布置。平面布置復(fù)雜致使質(zhì)量中心與剛度中心不重合，在地震作用下產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)反應(yīng)，這樣會(huì)大大加劇地震的破壞作用。

抗震設(shè)計(jì)中，建筑平面、立面宜盡可能簡(jiǎn)潔、規(guī)則，結(jié)構(gòu)質(zhì)量中心與剛度中心相一致。對(duì)于結(jié)構(gòu)平面布置不規(guī)則的房屋質(zhì)心與剛度中心往往不容易重合，在地震作用下會(huì)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，大大加劇地震的破壞力度，對(duì)體型不規(guī)則的房屋應(yīng)注意偏離結(jié)構(gòu)剛心遠(yuǎn)端墻段的抗震驗(yàn)算。建筑立面應(yīng)避免頭重腳輕，房屋重心盡可能降低，避免采用錯(cuò)落的立面，突出屋面建筑部分的高度不應(yīng)過(guò)高，以免地震時(shí)發(fā)生鞭梢效應(yīng)，同時(shí)應(yīng)控制好結(jié)構(gòu)豎向強(qiáng)度和剛度的均勻性。

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，同時(shí)又能有效地提高工程的抗震性能。

二、砌體房屋的總層數(shù)及總高度限值

歷次震害表明，磚混結(jié)構(gòu)房屋的震害隨著樓層數(shù)的增加而加劇。《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2001)在總結(jié)國(guó)內(nèi)外歷次震害經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)的國(guó)情，并考慮到加設(shè)構(gòu)造柱防倒塌的抗震效果，制定出了我國(guó)在不同設(shè)防烈度下的磚混房屋總高度和層數(shù)限值。設(shè)計(jì)中房屋總高度和層數(shù)限值應(yīng)同時(shí)滿足，因?yàn)闃巧w重量占到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地震作用。

三、結(jié)構(gòu)空間剛度的設(shè)定

剛性樓蓋體系是保證所有豎向抗側(cè)力構(gòu)件共同受力的先決條件，建議采用現(xiàn)澆樓屋蓋，對(duì)于磚混結(jié)構(gòu)體系采用現(xiàn)澆樓、屋蓋不僅可消除滑移.散落問(wèn)題，提高房屋的整體性、增大了樓板的剛度，而且對(duì)平面上墻體對(duì)齊的要求也可以予以適當(dāng)?shù)姆艑?，因?yàn)樽鳛橐约羟凶冃螢橹鞯拇u混結(jié)構(gòu)，層間變形是可控制性的，較強(qiáng)的樓、屋蓋水平剛度使荷載傳遞具有良好的條件，平面上當(dāng)上下墻體不對(duì)齊時(shí)，現(xiàn)澆樓、屋蓋能起到一定的傳遞水平力的作用，同時(shí)樓、屋蓋現(xiàn)澆增加了樓板對(duì)墻體的約束。磚混結(jié)構(gòu)房屋采用縱墻或橫墻承重，由于其另一方向的約束墻體少，間距大。因而房屋的另一方向剛度較弱，空間剛度和整體性都較差，抗震能力低，在中強(qiáng)地震作用下，墻體由于平面外的失穩(wěn)而先行破壞，進(jìn)而引起整個(gè)房屋的倒塌。而在兩個(gè)方向布置適當(dāng)?shù)目v橫墻混合承重房屋，由于其限制了縱墻的側(cè)向變形，增強(qiáng)了空間剛度和整體性，對(duì)承受縱橫兩個(gè)方向的水平地震作用，以及抗彎，抗剪都非常有利，抗震性能較縱墻或橫墻承重好得多。另外，墻體布置時(shí)盡量采用縱墻貫通的平面布置，當(dāng)縱墻不能貫通布置時(shí)，建議在縱橫墻交接處采取加強(qiáng)措施?？稍诳v橫墻交接處增設(shè)鋼筋混凝土構(gòu)造柱，并適當(dāng)加強(qiáng)構(gòu)造配筋，與構(gòu)造柱相連的三面墻應(yīng)該同時(shí)砌筑，放坡留搓，必要時(shí)還可以每隔一定高度放置水平鋼筋，以加強(qiáng)整體性，防止縱橫墻交接處拉開(kāi)。

四、合理布置縱墻和橫墻

多層磚混房屋的主要承重構(gòu)件是縱.橫墻體，在地震中主要由于承重縱、橫墻在地震力作用下產(chǎn)生裂縫，嚴(yán)重者會(huì)出現(xiàn)傾斜、錯(cuò)動(dòng)、倒塌等現(xiàn)象，進(jìn)而使房屋造到破壞;所以合理布置縱、橫墻對(duì)提高房屋抗震性能起到很大的作用。多層磚混房屋應(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，縱、橫墻的布置宜均勻?qū)ΨQ，沿平面內(nèi)宜對(duì)齊，沿豎向應(yīng)上下連續(xù)，同時(shí)一軸線上的窗間墻寬度宜均勻。房屋的空間整體剛度和整體穩(wěn)定性決定著房屋抗震能力的高低，多層磚混房屋一般采用縱墻或橫墻承重，由于非承重方向的約束墻體少，間距大，因而房屋該方向剛度較弱.空間剛度和整體性均較差，拉震能力低，在高烈度地區(qū)，墻體由于平面外的失穩(wěn)而先行破壞，進(jìn)而引起整個(gè)房屋倒塌。而在兩個(gè)方向適當(dāng)布置縱橫、墻混合承重的房屋，由于其限制了縱.橫墻的側(cè)向變形，增強(qiáng)了空間剛度和整體性，對(duì)承受縱、橫兩個(gè)方向的水平地震作用及抗彎、抗剪都非常有利。墻體布置時(shí)，應(yīng)盡量采用縱墻貫通的平面布置，當(dāng)縱墻不能貫通布置時(shí)，可在縱橫墻交接處采取加強(qiáng)措施，也可在縱、橫墻交接處增設(shè)鋼筋混凝土構(gòu)造柱，并適當(dāng)加強(qiáng)構(gòu)造配筋t必要時(shí)還可以每隔一定高度放置水平拉結(jié)構(gòu)筋如2Φ6@500，以加強(qiáng)房屋整體性，防止縱，橫墻交接處被拉開(kāi)。

五、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，多層磚混房屋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。在6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、二兩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360mm寬的墻，或?qū)⑸皾{強(qiáng)度等級(jí)由M5體高到MIO，則在抗震結(jié)果中顯示滿足抗震要求?？梢?jiàn)在進(jìn)行6層磚混房屋的抗震驗(yàn)算時(shí)，適當(dāng)增加底部1-2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。

六、抗震構(gòu)造措施的設(shè)置

磚混結(jié)構(gòu)房屋中設(shè)置沿樓板標(biāo)高的水平圈粱，加強(qiáng)了內(nèi)外墻的連接，增強(qiáng)房屋的整體性。圈梁能夠有效地約束預(yù)制板的散落，使磚墻出平面倒塌的可能性大大降低，另外，圈粱作為邊緣構(gòu)件，可以提高樓!屋蓋的水平剛度，在地震作用下，限制了墻體斜裂縫的開(kāi)展與延伸，減輕基礎(chǔ)的不均勻沉降對(duì)房屋的影響。每開(kāi)間設(shè)置構(gòu)造柱的墻體，可以較多的提高變形能力，即使墻體開(kāi)裂以后，還可以利用其塑性變形和滑移、摩擦，來(lái)消耗地震能量。但是，設(shè)置圈梁和構(gòu)造柱后，多層磚混房屋的抗裂能力并沒(méi)有多大的改善，難于保證磚混結(jié)構(gòu)房屋實(shí)現(xiàn)“小震”不壞的目標(biāo)，設(shè)計(jì)中加以注意。

多層磚混結(jié)構(gòu)房屋可以通過(guò)建筑上的合理布局，結(jié)構(gòu)上的構(gòu)造措施等多種方法來(lái)彌補(bǔ)砌體房屋脆性材料在抗震方面的不足，從而滿足抗震要求。在抗震設(shè)計(jì)時(shí)體現(xiàn)以預(yù)防為主的設(shè)計(jì)思想達(dá)到“小震不壞，中震可修，大震不倒”的設(shè)防目標(biāo)。對(duì)于建設(shè)工程只有在抗震設(shè)防，抗震設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量這三方面都符合要求，才能確保建筑工程具備合理的抗御地震的能力。