陜西關(guān)中地區(qū)村鎮(zhèn)房屋抗震性能調(diào)查與分析

劉彩玲 劉杰

摘要 以關(guān)中地區(qū)村鎮(zhèn)住宅為對(duì)象，通過(guò)實(shí)地調(diào)查、問(wèn)卷及電話調(diào)查等方式，側(cè)重調(diào)查了村鎮(zhèn)住宅的建造特點(diǎn)和抗震性能，同時(shí)選取了該地區(qū)典型的兩層砌體結(jié)構(gòu)住宅，采用PKPM系列軟件進(jìn)行抗震性能分析，根據(jù)抗震驗(yàn)算結(jié)果，對(duì)結(jié)構(gòu)提出改進(jìn)設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞 關(guān)中地區(qū)；村鎮(zhèn)住宅；抗震性能

中圖分類號(hào) S26 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2014）27-09464-03

Investigation and Analysis of Earthquake Resistance Capability of Village Residence in Shaanxi Guanzhong Region

LIU Cailing¹， LIU Jie²

（1.School of Arch. Eng. Yang ling Vocational & Technical College， Yangling， Shaanxi 712100； 2.Optical Design Branch of Xibei Engineering Corporation Limited， Xian， Shaanxi 710065）

Abstract An investigation was conducted in rural residence in Guanzhong region， with emphasis on the characteristics and antiseismic behaviors of the houses. Based on the investigation， the typical two masonry structure residence was selected， seismic ability of the structure was calculated with PKPM program， according to the seismic calculation results， the improvement design of structure was put forward.

Key words Guanzhong region； Village residence； Seismic performance

陜西省簡(jiǎn)稱“陜”或“秦”，位于中國(guó)內(nèi)陸腹地，黃河中游，該省東鄰山西、河南，西接寧夏、甘肅，南抵四川、重慶、湖北，北連內(nèi)蒙古，處于連接中國(guó)東、中部地區(qū)和西北、西南的重要位置，而關(guān)中地區(qū)則特指中國(guó)陜西秦嶺以北的渭河沖積平原，平均海拔約500 m，又稱關(guān)中盆地，其北部為陜北黃土高原，南邊則是陜南山地、秦巴山脈，是陜西經(jīng)濟(jì)、政治文化中心，號(hào)稱“八百里秦川”。具體來(lái)說(shuō)，關(guān)中是指陜西渭南潼關(guān)以西到寶雞地區(qū)，即現(xiàn)在的西安市、銅川市、寶雞市、咸陽(yáng)市和渭南市、楊凌區(qū)一帶^[1-2]。

1 關(guān)中地區(qū)村鎮(zhèn)房屋調(diào)查概況

1.1 調(diào)查目的

由于關(guān)中地區(qū)近幾十年沒(méi)有發(fā)生大的地震，致使人們的抗震設(shè)防意識(shí)淡薄。受此影響，關(guān)中村鎮(zhèn)地區(qū)的住宅大部分都沒(méi)有經(jīng)過(guò)規(guī)范設(shè)計(jì)，抵御地震能力較差。為了了解該地區(qū)村鎮(zhèn)房屋的具體情況，展開(kāi)對(duì)該地區(qū)村鎮(zhèn)房屋的抗震性能調(diào)查，通過(guò)調(diào)查關(guān)中村鎮(zhèn)地區(qū)住宅的建筑材料、構(gòu)造特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)形式等情況，了解該地區(qū)村鎮(zhèn)住宅的抗震性能現(xiàn)狀，找出該地區(qū)村鎮(zhèn)住宅當(dāng)前的建造形式和特點(diǎn)，為后續(xù)的抗震驗(yàn)算和改進(jìn)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

1.2 調(diào)查方式和內(nèi)容

本次調(diào)查采用了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、問(wèn)卷調(diào)查以及電話調(diào)查等方式。

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查主要針對(duì)關(guān)中的西安、楊凌、長(zhǎng)安、富平等地。調(diào)查對(duì)象主要為村鎮(zhèn)地區(qū)的既有住宅、既有改造住宅和新建在建住宅，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研和照片收集，對(duì)上述地區(qū)村鎮(zhèn)住宅的建筑材料、構(gòu)造特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)形式等方面的情況進(jìn)行記錄和統(tǒng)計(jì)。

問(wèn)卷調(diào)查主要是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)放調(diào)查問(wèn)卷和現(xiàn)場(chǎng)咨詢的方式進(jìn)行。

電話調(diào)查主要是針對(duì)較偏遠(yuǎn)地區(qū)的居民進(jìn)行，主要對(duì)住宅的構(gòu)造形式以及居民的抗震設(shè)防意識(shí)等方面的問(wèn)題進(jìn)行了咨詢，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果對(duì)該地區(qū)的住宅特點(diǎn)有一個(gè)宏觀的了解。

1.3 調(diào)查結(jié)果

根據(jù)以上對(duì)關(guān)中地區(qū)村鎮(zhèn)住宅體系現(xiàn)狀的調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)村鎮(zhèn)房屋抗震設(shè)防方面存在諸多不足。

1.3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理。

房屋平面布置復(fù)雜，縱、橫墻平面布置不齊，墻體豎向布置不連續(xù)等，這一點(diǎn)主要體現(xiàn)在砌體結(jié)構(gòu)房屋中。而門(mén)窗洞口尺寸過(guò)大、隔墻過(guò)高又無(wú)適當(dāng)?shù)募訌?qiáng)措施也是影響結(jié)構(gòu)抗震性能的重要方面。開(kāi)間、進(jìn)深尺寸過(guò)大，層高設(shè)置過(guò)高，不考慮抗震合理化、安全化是各類結(jié)構(gòu)的一個(gè)通病。

1.3.2 地基、基礎(chǔ)處理不妥。

房屋的地基基本不做處理，從而引起結(jié)構(gòu)不均勻沉降，造成房屋墻體開(kāi)裂；部分建筑基礎(chǔ)面積較小，使得局部壓應(yīng)力過(guò)大，再加上基礎(chǔ)埋深不足也是一個(gè)較普遍的問(wèn)題。

1.3.3 構(gòu)造措施不足。

房屋構(gòu)造措施方面有很大缺失，如墻體的端部和縱橫墻連接處不設(shè)置構(gòu)造柱，房屋樓、屋蓋處沒(méi)有設(shè)置閉合圈梁進(jìn)行加強(qiáng)，縱橫墻之間沒(méi)有設(shè)置拉結(jié)鋼筋或網(wǎng)片進(jìn)行咬槎，梁端集中荷載作用下沒(méi)有設(shè)置梁墊加強(qiáng)，預(yù)制樓板間也沒(méi)有進(jìn)行相應(yīng)的拉接措施等，造成房屋結(jié)構(gòu)整體性很差，地震時(shí)墻體有變形及開(kāi)裂。

2 關(guān)中地區(qū)村鎮(zhèn)房屋抗震性能分析

為了對(duì)該地區(qū)村鎮(zhèn)房屋的抗震性能有一個(gè)較深入的了解，選擇位于西安市附近某典型村鎮(zhèn)住宅進(jìn)行具體分析。

2.1 房屋設(shè)計(jì)概況

該住宅采用條形磚基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深為0.80 m，地基進(jìn)行了素土夯實(shí)等簡(jiǎn)單處理；室內(nèi)外高差為075 m，首層層高為4.5 m，二層層高為3.6 m；內(nèi)、外墻體均采用 240 mm實(shí)心黏土磚墻砌筑；房屋設(shè)室外樓梯；樓蓋選用預(yù)制樓板體系：板厚130 mm，板寬600 mm。結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示。

2.2 典型村鎮(zhèn)房屋抗震驗(yàn)算

根據(jù)現(xiàn)行的《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50003-2011）、《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010）確定設(shè)計(jì)參數(shù)，地震動(dòng)參數(shù)按西安市抗震設(shè)防區(qū)劃取用，具體所選參數(shù)為：關(guān)中地區(qū)抗震設(shè)防為8度區(qū)，地震影響系數(shù)最大值為0.16；設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.2 g；特征周期為0.35s；場(chǎng)地類別為Ⅱ類^[3-4]。抗震驗(yàn)算結(jié)果如圖3所示。

抗震設(shè)計(jì)要求。

②從（a）圖可以看出，B、D軸墻體整體不滿足抗震要求（括號(hào)內(nèi)效應(yīng)/抗力小于1的數(shù)據(jù)），主要因?yàn)檫@些縱墻設(shè)有多處較大洞口，削弱了墻體的整體剛度。同時(shí)還有多處小墻段抗震能力不足，這主要是由于在該軸處設(shè)有多個(gè)洞口，且開(kāi)洞較大，使該洞口兩側(cè)窗間墻寬度不滿足設(shè)計(jì)要求，加之又未在洞口兩側(cè)設(shè)置構(gòu)造柱加強(qiáng)，致使這些墻段的承載能力嚴(yán)重不足，無(wú)法滿足抗震要求。從（b）圖可以看出，二層的B軸線處，雖然墻體整體滿足抗震要求，但門(mén)窗洞口之間的窗間墻段抗震能力不足，主要也是因?yàn)槎纯诘脑O(shè)置使該洞口兩側(cè)墻段的高度相對(duì)較小，又沒(méi)有構(gòu)造柱加強(qiáng)，所以不能滿足抗震要求。

③首層部分墻體的受壓承載力和局壓承載力不滿足要求。

3 關(guān)中地區(qū)村鎮(zhèn)房屋改進(jìn)方案設(shè)計(jì)

從前面的分析結(jié)果來(lái)看，該結(jié)構(gòu)不滿足抗震設(shè)防要求，在結(jié)構(gòu)布局上存在一定的問(wèn)題，下面主要針對(duì)該典型住宅存在的問(wèn)題進(jìn)行處理，提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施和改進(jìn)方案^[5]。

3.1 墻體布局改進(jìn)

在砌體承重結(jié)構(gòu)中，應(yīng)優(yōu)先考慮橫墻承重體系。同時(shí)，要考慮縱、橫墻均勻?qū)ΨQ布置，以便減少受震害影響的部位，從而降低震害損失。承重窗間墻設(shè)計(jì)不能太窄，避免其在強(qiáng)烈地震作用下倒塌，造成嚴(yán)重?fù)p傷。根據(jù)《鎮(zhèn)（鄉(xiāng)）村建筑抗震技術(shù)規(guī)程》（CJGJ1612008）中相關(guān)規(guī)定，對(duì)該村鎮(zhèn)住宅采取增加窗間墻寬度的設(shè)計(jì)，以達(dá)到滿足規(guī)范的要求。房屋的盡端是震害最嚴(yán)重最普遍的部位，因此，對(duì)于該村鎮(zhèn)住宅應(yīng)增加外墻盡端至門(mén)窗洞邊的距離，以滿足規(guī)范要求。

在結(jié)構(gòu)布局上，針對(duì)該村鎮(zhèn)房屋應(yīng)減小住宅的進(jìn)深，同時(shí)在層高的設(shè)置上，結(jié)合規(guī)范降低層高，將首層層高降為3.6 m。

3.2 構(gòu)造措施加強(qiáng)

3.2.1 構(gòu)造柱的設(shè)置。

在砌體結(jié)構(gòu)住宅中設(shè)置構(gòu)造柱并與圈梁連接形成封閉框，能夠明顯提高結(jié)構(gòu)的剛度，增加結(jié)構(gòu)的整體性，通過(guò)設(shè)置構(gòu)造柱來(lái)防止墻體在嚴(yán)重開(kāi)裂后倒塌。構(gòu)造柱主要設(shè)置在墻體的端部和縱橫墻交接部位，因此對(duì)該村鎮(zhèn)住宅的改造中主要將構(gòu)造柱設(shè)置在外墻四角，以及抗震橫墻和縱墻交接的部位，以此來(lái)增加剛度。根據(jù)構(gòu)造要求構(gòu)造柱的截面尺寸取240 mm×240 mm，鋼筋宜采用4Φ12，箍筋間距不宜大于250 mm。

3.2.2 圈梁的設(shè)置。

圈梁在加強(qiáng)磚墻承重房屋的整體性和提高房屋的抗震能力方面有較好的效果。通過(guò)圈梁的約束，使橫、縱墻連接比較緊密，從而提高結(jié)構(gòu)抵抗地震作用能力。同時(shí)，圈梁可以提高墻體的抗剪強(qiáng)度，限制墻體斜裂縫的延伸，從而增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗震性能。基礎(chǔ)和屋蓋處設(shè)置圈梁，可以增強(qiáng)房屋的豎向剛度和抵抗不均勻沉降的能力。結(jié)合規(guī)范及實(shí)際情況，該村鎮(zhèn)住宅主要在屋蓋、首層樓蓋和基礎(chǔ)部位設(shè)置圈梁。各層圈梁均閉合，具體尺寸按240 mm×180 mm設(shè)置，采用現(xiàn)澆混凝土。

3.2.3 縱橫墻體的連接。

縱橫墻之間的連接，除了設(shè)置構(gòu)造柱外，還應(yīng)考慮縱橫墻之間的咬槎。另外，外墻轉(zhuǎn)角及縱橫墻交接處，應(yīng)沿墻高每隔750 mm設(shè)置2Φ6拉結(jié)鋼筋或Φ4@200拉結(jié)網(wǎng)片，拉結(jié)鋼筋或網(wǎng)片每邊伸入墻內(nèi)的長(zhǎng)度不宜小于750 mm或伸至門(mén)窗洞口。

通過(guò)增大窗間墻寬度和房屋盡端到門(mén)窗洞口邊緣的尺寸，減小門(mén)窗洞口的面積，減小住宅的進(jìn)深尺寸和房屋的層高，加強(qiáng)對(duì)構(gòu)造柱和圈梁的設(shè)置，保證縱橫墻連接處的鋼筋拉結(jié)等措施，使得改造后該村鎮(zhèn)住宅的整體剛度有一個(gè)較大的提高，在一定程度上提高了其抵抗地震的能力，從而保證了結(jié)構(gòu)的安全性。

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