多層磚混結(jié)構(gòu)房屋的抗震設(shè)計(jì)探討

程 剛

1 概述

磚混結(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)，被廣泛應(yīng)用于住宅、辦公樓、學(xué)校和醫(yī)院等民用建筑，多年來(lái)磚混房屋是我國(guó)當(dāng)前建筑中使用最廣泛的一種建筑形式;其中民用住宅建筑中約占90%以上。磚混結(jié)構(gòu)多采用粘土磚和混合砂漿砌筑，通過(guò)內(nèi)外磚墻的咬砌達(dá)到具有一定整體連接性的目的。在地震設(shè)防地區(qū)，多層磚混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，導(dǎo)致房屋的抗震性能較差，因此改善砌體結(jié)構(gòu)延性，增設(shè)圈梁和構(gòu)造柱，對(duì)提高房屋的抗震性能具有極其重要意義。如何增強(qiáng)砌體房屋的抗震能力，本文結(jié)合自身施工設(shè)計(jì)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為在多層磚混結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下幾個(gè)方面的問(wèn)題。

2 建筑場(chǎng)地的選擇

選擇建筑場(chǎng)地時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程需要，掌握地震活動(dòng)情況，工程地質(zhì)和地震地質(zhì)的有關(guān)資料，對(duì)抗震有利，不利和危險(xiǎn)地段作出綜合評(píng)價(jià)(見(jiàn)表1)。對(duì)不利地段，應(yīng)提出避開(kāi)要求，當(dāng)無(wú)法避開(kāi)時(shí)，應(yīng)采取有效的措施。

表1 有利，不利和危險(xiǎn)地段的劃分

建筑場(chǎng)地的類(lèi)別劃分，應(yīng)以土層等效剪切波速和場(chǎng)地覆蓋層厚度為準(zhǔn)。

3 科學(xué)布局建筑平面和立面

建筑平面和立面的規(guī)整性是整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中一個(gè)十分基礎(chǔ)、重要的內(nèi)容。合理的建筑布置在抗震設(shè)計(jì)中是頭等重要的，提倡平、立面簡(jiǎn)單對(duì)稱(chēng)。因?yàn)檎鸷Ρ砻鳎?jiǎn)單、對(duì)稱(chēng)的建筑在地震時(shí)較不容易破壞。而且道理也很清楚，簡(jiǎn)單、對(duì)稱(chēng)的結(jié)構(gòu)容易估計(jì)其地震時(shí)的反應(yīng)，容易采取抗震構(gòu)造措施和進(jìn)行細(xì)部處理。

平、立面布置規(guī)則，使各部位受力均勻，減少薄弱環(huán)節(jié)。由于地震作用的隨機(jī)性和復(fù)雜性，從歷次的震害分析，體型不規(guī)則結(jié)構(gòu)震害較重。如果無(wú)法將改變建筑的布局，那么可以通過(guò)設(shè)置防震縫將復(fù)雜的建筑分成規(guī)則的單元，減輕震害。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡可能兼顧建筑造型，又滿(mǎn)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。

4 砌體房屋的總層數(shù)及總高度不應(yīng)該超限值

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(lái)的震害有很大的作用?，F(xiàn)行GB 50011-2001建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范對(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(mǎn)足表2中的限值。

表2 房屋的層數(shù)和總高度限值

對(duì)于醫(yī)院、教學(xué)樓等及橫墻較少的多層砌體房屋，總高度應(yīng)比表2的規(guī)定降低3 m，層數(shù)相應(yīng)減少一層，各層橫墻很少的多層砌體房屋，還應(yīng)根據(jù)具體情況再適當(dāng)降低總高度和減少層數(shù)。多層磚混結(jié)構(gòu)的房屋，層高不要超過(guò)3.6 m。

5 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)而使房屋遭到破壞;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(chēng)，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。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;必要時(shí)還可以每隔一定高度放置水平拉結(jié)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)。

6 有效設(shè)置房屋圈梁和構(gòu)造柱

多次震害調(diào)查表明，圈梁是多層磚房的一種經(jīng)濟(jì)有效的措施，可提高房屋的抗震能力，減輕震害。在多層磚混房屋中設(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，使磚墻處平面倒塌的可能性大大降低，以充分發(fā)揮各片墻體的抗震能力。圈梁作為邊緣構(gòu)件，對(duì)裝配式樓、屋蓋在水平面內(nèi)進(jìn)行約束，可提高樓蓋，屋蓋的水平剛度，同時(shí)能保證樓蓋起一整體橫隔板的作用。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(kāi)展，且不延伸超出兩道圈梁之間的墻體，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。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。每層均宜設(shè)置圈梁，基礎(chǔ)、外墻和屋面處圈梁截面和配筋宜加大，圈梁應(yīng)拉通。

圈梁在表2要求的間距內(nèi)無(wú)橫墻時(shí)，應(yīng)利用梁或板縫中配筋替代圈梁。

現(xiàn)澆鋼筋混凝土圈梁的設(shè)置應(yīng)符合現(xiàn)行建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的要求?，F(xiàn)澆鋼筋混凝土圈梁應(yīng)閉合，遇有洞口應(yīng)上下搭接，圈梁宜與預(yù)制板設(shè)在同一標(biāo)高處或緊靠板底。圈梁的截面高度不應(yīng)小于120 mm。

圈梁的作用是箍住樓板，貫穿墻身，增加建筑物整體性，發(fā)揮各片磚墻在平面內(nèi)的抗剪承載力，提高樓蓋的水平剛度，限制墻體斜裂縫的開(kāi)展和延伸，提高房屋的豎向剛度，防止建筑物不均勻沉降，抵抗地震和其他振動(dòng)對(duì)建筑物的不良影響。

構(gòu)造柱可提高砌體墻的極限變形能力，增強(qiáng)內(nèi)外墻連接的整體性，使砌體墻在遭遇強(qiáng)烈地震作用時(shí)約束砌體的坍塌崩裂，阻止砌體突然倒塌，剛度退化慢。構(gòu)造柱不是增加墻體的受剪承載力，主要起約束墻作用，所以其截面一般同墻厚，一般為240 mm×240 mm，配筋4Ф12，箍筋Ф6@100/200，角柱、邊柱和樓梯間構(gòu)造柱應(yīng)適當(dāng)加大配筋。構(gòu)造柱與墻體的連接處墻砌成馬牙槎，先砌墻后澆構(gòu)造柱混凝土，沿墻高度每隔500 mm設(shè)2φ6拉結(jié)筋。每邊伸入墻內(nèi)不宜小于1 m，構(gòu)造柱與圈梁連接處，構(gòu)造柱縱筋應(yīng)穿過(guò)圈梁，保證其上下連續(xù)性。構(gòu)造柱可不單獨(dú)設(shè)置基礎(chǔ)，但應(yīng)伸入室外地面下500 mm，或與埋深小于500 mm的基礎(chǔ)圈梁相連。

由圈梁和構(gòu)造柱等延性構(gòu)件組成的帶鋼筋混凝土邊框的抗側(cè)力體系，對(duì)砌體結(jié)構(gòu)形成分割、包圍，雖然整個(gè)砌體的承載力提高不多，但可增強(qiáng)砌體結(jié)構(gòu)的整體性，其變形能力、耗能能力和防倒塌能力大幅度提升。

7 結(jié)語(yǔ)

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(mǎn)足抗震要求。多層磚混結(jié)構(gòu)是當(dāng)前多層住宅的主要結(jié)構(gòu)形式，是人民生活居住的主要場(chǎng)所，加強(qiáng)和重視多層磚混結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計(jì)，能夠有效提高抗震設(shè)防地區(qū)建設(shè)工程抗震設(shè)計(jì)質(zhì)量，是減輕未來(lái)地震災(zāi)害損失最積極、最有效和最根本的措施，對(duì)保障廣大人民在未來(lái)發(fā)生的地震災(zāi)害中的生命、財(cái)產(chǎn)會(huì)有重要意義。

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