試論多層砌體結(jié)構(gòu)的抗震分析及加固技術(shù)措施

■楊 梅 ■山西太鋼工程技術(shù)有限公司，山西 太原 030009

多層砌體結(jié)構(gòu)建筑本身具有脆性的性質(zhì)，這是由它本身連接方式和使用的材料決定的，因此這類結(jié)構(gòu)的抗震性能較差，提高多層砌體結(jié)構(gòu)建筑的抗震性能有著重要意義。

1 多層砌體結(jié)構(gòu)建筑的相關(guān)知識

1．1 砌體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

我國很多地區(qū)都存在砌體結(jié)構(gòu)建筑物，這類結(jié)構(gòu)之所以廣泛存在，是因?yàn)樗褂玫脑牧虾唵?，可以就地取材而且具有良好的保溫隔熱性能以及耐久性、化學(xué)穩(wěn)定性等。和同樣廣泛使用的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，砌體結(jié)構(gòu)建筑物在施工過程中不需要模版，可以節(jié)約木材、鋼材以及水泥等。

1．2 砌體結(jié)構(gòu)的分類

砌體結(jié)構(gòu)建筑物從原材料使用上可以分為配筋砌體結(jié)構(gòu)以及無筋砌體結(jié)構(gòu)，其中約束配筋砌體和均勻配筋砌體又共同構(gòu)成了配筋砌體結(jié)構(gòu)。無筋砌體結(jié)構(gòu)建筑物抗震性能較差，容易出現(xiàn)開裂、倒塌等情況，造成這種問題的原因是無筋砌體結(jié)構(gòu)抗剪、抗拉、抗彎的強(qiáng)度較低。所以為了提高多層砌體結(jié)構(gòu)的抗震性能，可以在多層砌體結(jié)構(gòu)中使用圈梁或者采取其他構(gòu)造措施，最終達(dá)到實(shí)現(xiàn)多層砌體結(jié)構(gòu)建筑物抗倒塌以及提高延性的能力。

2 多層砌體結(jié)構(gòu)地震損壞方式

2．1 扭轉(zhuǎn)破壞

剛度分布會因?yàn)榻ㄖ锲矫娌贾貌粚ΨQ而出現(xiàn)不均勻的情況，比如典型的L形布置建筑物，當(dāng)?shù)卣甬a(chǎn)生時(shí)就會出現(xiàn)很大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，結(jié)構(gòu)薄弱的環(huán)節(jié)就容易遭到破壞。處于建筑物盡端的轉(zhuǎn)角處墻體受到整體建筑物的約束力較小，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，建筑物出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)變形，轉(zhuǎn)角處墻體出現(xiàn)的位移較大，因此相比于其他部分更容易遭到破壞。

2．2 剛度突變

當(dāng)多層砌體結(jié)構(gòu)建筑物底層框架上部磚混結(jié)構(gòu)存在較大的立面高度變化，或者是同一樓層出現(xiàn)高差過大的情況時(shí)，當(dāng)?shù)卣鹜蝗唤蹬R，剛度結(jié)構(gòu)較小的樓層或者剛度突然變小的樓層會在地震作用下，在水平方向出現(xiàn)大的變形，嚴(yán)重的甚至?xí)霈F(xiàn)建筑物倒塌的情況。

2．3 拉應(yīng)力不足

斜裂縫破壞是因?yàn)槌惺艿卣鹱饔煤退降卣鹱饔梅较虻膲w的主拉應(yīng)力強(qiáng)度不足。墻體反復(fù)承受水平地震的作用，在兩個(gè)方向上的斜裂縫組長上輕下重的交叉型裂縫。地震持續(xù)時(shí)間過久的話，這些裂縫會不斷擴(kuò)大，最終引起墻體傾斜或者是倒塌的后果。

3 多層砌體結(jié)構(gòu)常用加固技術(shù)措施

3．1 合理規(guī)劃布局

保證多層砌體結(jié)構(gòu)建筑物美觀安全的最好辦法，就是保證結(jié)構(gòu)的簡單和合理規(guī)劃布局。在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，為了確保結(jié)構(gòu)剛度以及質(zhì)量中心一致，就需要讓建筑平面、立面整潔簡單;降低建筑物的重心可以避免建筑立面出現(xiàn)頭重腳輕的情況;為了規(guī)避地震發(fā)生時(shí)的鞭梢效應(yīng)，建筑物對于錯(cuò)落凹凸的立面應(yīng)該規(guī)避，同時(shí)結(jié)構(gòu)豎向強(qiáng)度和剛度的均勻性也應(yīng)該控制好。如果實(shí)際施工中對于上述情況無法避免，應(yīng)該使用抗震縫對復(fù)雜不規(guī)則的建筑進(jìn)行分割，形成幾個(gè)相對獨(dú)立的單元。承重的結(jié)構(gòu)體系最好選擇橫墻承重或縱橫墻共同承重的結(jié)構(gòu)體系。

3．2 限制建筑高度

相關(guān)統(tǒng)計(jì)顯示，地震破壞的程度是和砌體建筑的層數(shù)成正比的。也就是說，氣體建筑物的層數(shù)越高，當(dāng)?shù)卣饋砼R時(shí)受到的破壞就越大。這是因?yàn)榻ㄖ撞康膬A覆力矩受到建筑層數(shù)和高度的影響。所以在進(jìn)行砌體建筑設(shè)計(jì)時(shí)，需要嚴(yán)格按照國家的《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。在該標(biāo)準(zhǔn)中，對砌體建筑的高度以及層數(shù)都做出了明確的規(guī)定，對是否將地下室以及閣樓計(jì)算進(jìn)建筑的總高度中也有著規(guī)定。

3．3 提升砂漿等級

統(tǒng)計(jì)多次地震后建筑物的受損情況進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)多層砌體結(jié)構(gòu)的墻體截面積大小和砂漿等級高低與建筑的抗震能力成正比，也就是說，墻體截面積越大，砂漿等級越高，建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能就越好，越不容易受到地震的影響。在對多層砌體建筑進(jìn)行的抗震驗(yàn)算中發(fā)現(xiàn)，多層砌體結(jié)構(gòu)的底部兩層因?yàn)槭艿降牡卣鹱饔昧^大，是整個(gè)結(jié)構(gòu)中最容易受到破壞的地方，稱之為結(jié)構(gòu)薄弱層。這時(shí)候最佳的處理方式就是對墻體承載面積進(jìn)行改變并提升砂漿的等級，這樣可以明顯提高砌體結(jié)構(gòu)的抗震能力。

4 設(shè)置新的建筑結(jié)構(gòu)

4．1 設(shè)置構(gòu)造柱

為了提高砌體建筑的延性，可以在磚墻中設(shè)置構(gòu)造柱。這樣做的目的是為了將磚墻砌體側(cè)向擠出塌落的約束作用發(fā)揮出來，進(jìn)而大幅度地提高砌體的抗剪承載能力，最終實(shí)現(xiàn)砌體結(jié)構(gòu)變形能力提高的目的。當(dāng)然，在建筑中設(shè)置構(gòu)造柱的作用不僅僅只有上面一種，構(gòu)造柱設(shè)置在建筑中可以將建筑物的整體性進(jìn)一步提高，地震發(fā)生時(shí)，產(chǎn)生的能量可以利用其塑性變形和滑移摩擦來消耗地震能量，最終也可以實(shí)現(xiàn)建筑抗震能力提高的目的。

4．2 設(shè)置水平圈梁

將水平圈梁設(shè)置在多層砌體結(jié)構(gòu)中的目的是為了在加強(qiáng)內(nèi)外墻連接的基礎(chǔ)上，將建筑的整體性進(jìn)一步提高。為了增強(qiáng)建筑的抗震性能，就需要加強(qiáng)建筑豎向剛度以及抵御不均勻沉降的能力。為了達(dá)到這個(gè)目的，就可以將圈梁設(shè)置在基礎(chǔ)頂和屋蓋上。當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，圈梁的約束作用可以有效阻止裝配板材的散落，降低磚墻發(fā)生倒塌的幾率，進(jìn)而將各片墻體的抗震能力充分發(fā)揮。墻體在豎向平面內(nèi)受到圈梁和構(gòu)造柱的約束，這樣可以限制墻體裂縫的開展，水平面和裂縫間的夾角因此減小，對墻體的整體性以及變形能力提供了保證。因?yàn)樗饺α汉蜆?gòu)造柱的成本低廉，但是作用效果明顯，所以在砌體結(jié)構(gòu)中被廣泛使用，是一種經(jīng)濟(jì)有效的抗震措施。

4．3 設(shè)置伸縮縫

砌體結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中一項(xiàng)重要的構(gòu)造措施就是伸縮縫。通常情況下，為了預(yù)防正常使用條件下砌體構(gòu)建物的墻體上，因?yàn)闇夭詈蛪w干縮出現(xiàn)豎向裂縫，可以將伸縮縫設(shè)置在砌體墻體最可能出現(xiàn)裂縫的地方，一般這些地方位于建筑體型變化處、平面出現(xiàn)轉(zhuǎn)折的地方的等。設(shè)置伸縮縫也是一種有效提高砌體結(jié)構(gòu)抗震性能的措施。

5 強(qiáng)化砌體結(jié)構(gòu)施工技術(shù)管理

技術(shù)管理的關(guān)鍵就在于施工人員的技術(shù)水平，加強(qiáng)施工技術(shù)人員的選拔培養(yǎng)，強(qiáng)化技術(shù)人員的準(zhǔn)入制度，完善施工單位技術(shù)人員聘用標(biāo)準(zhǔn)。為了保證施工人員的工作熱情和專業(yè)素質(zhì)，可以優(yōu)先選用那些責(zé)任心強(qiáng)、工作積極以及技術(shù)水平過硬的人員。當(dāng)然在具體施工過程中，這些技術(shù)人員還需要進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，經(jīng)過反復(fù)技術(shù)考核等。

4 結(jié)束語

我國很多地方都在使用砌體結(jié)構(gòu)進(jìn)行房屋建設(shè)，因此提高砌體結(jié)構(gòu)的抗震性能尤為重要。換句話說，地震給人們造成生命財(cái)產(chǎn)損失的一個(gè)重要途徑，就是通過損壞建筑物實(shí)現(xiàn)的，因此保障多層砌體結(jié)構(gòu)在地震時(shí)候安全的關(guān)鍵就是抗震設(shè)計(jì)，要想實(shí)現(xiàn)抗震設(shè)計(jì)就需要把好質(zhì)量關(guān)。通關(guān)提高抗震設(shè)計(jì)增加砌體結(jié)構(gòu)的抗震性能，最大程度降低地震災(zāi)害給人們造成的損失。

［1］郭昊．淺談混合結(jié)構(gòu)房屋的抗震設(shè)計(jì)［J］．甘肅科技．2012(08):123-124．