多層砌體結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計分析

劉小玲　疏銀平　高彬

摘 要：多層砌體結(jié)構(gòu)是建筑結(jié)構(gòu)中常見的一種結(jié)構(gòu)形式，文章概述了砌體結(jié)構(gòu)建筑抗震設(shè)計的一般規(guī)定，對多層砌體結(jié)構(gòu)建筑抗震構(gòu)造的措施進行了重點分析，這對于結(jié)構(gòu)設(shè)計有著重要的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：砌體結(jié)構(gòu)；抗震設(shè)計；構(gòu)造措施

在我國，砌體結(jié)構(gòu)因材料來源容易，構(gòu)造簡單，因此被廣泛應(yīng)用都建筑結(jié)構(gòu)中，但砌體結(jié)構(gòu)材料一般屬于脆性材料，砌筑而成的結(jié)構(gòu)也屬脆性，因而砌體結(jié)構(gòu)的抗震性能較差。與地震作用走向垂直的墻體，會因出平面的彎曲破壞造成大面積的墻體甩落，垂直地震力作用，墻體會出現(xiàn)受拉水平裂縫，在扭轉(zhuǎn)地震力作用下，墻體角部易產(chǎn)生破壞；縱橫墻連接處地震時易出現(xiàn)豎向裂縫、拉脫，甚至整片墻倒塌，砌體結(jié)構(gòu)的樓梯間、預(yù)制鋼筋混凝土樓屋蓋、女兒墻、突出頂面的屋頂間，在地震中的破壞屢見不鮮。為了減輕震害，保障人民生命財產(chǎn)安全，應(yīng)因地制宜地進行砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計。

1 砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計一般規(guī)定

1.1 合理選址，正確選用基礎(chǔ)形式

地基不均勻或地基承載力過低，會產(chǎn)生不均勻沉降，造成上部墻體開裂，影響正常使用；高填方地區(qū)，在土壤尚未固結(jié)時進行基礎(chǔ)施工，會造成新建房屋地面沉陷；新建房屋應(yīng)選在場地穩(wěn)定、土壤完成固結(jié)、土質(zhì)均勻的場地建房；基礎(chǔ)埋置深度應(yīng)在本地區(qū)凍土層以下，對于不滿足上述要求的，可采用地基處理，比如對基底以下土層采用三七灰土局部換填，以滿足上部荷載的要求，其次，宜增加上部結(jié)構(gòu)剛度，增設(shè)地圈梁。

1.2 總高度與總層數(shù)限制

隨著層數(shù)增加，砌體結(jié)構(gòu)房屋在地震作用下的破壞程度也隨之加重，基于砌體材料的脆性性質(zhì)和震害經(jīng)驗，限制其層數(shù)和高度是主要的抗震措施。不同的抗震設(shè)防地區(qū)房屋的總高度與總層數(shù)是有區(qū)別的。另外，針對不同抗震設(shè)防類別的砌體房屋，層數(shù)和高度限值也應(yīng)根據(jù)規(guī)定做相應(yīng)調(diào)整。

1.3 多層砌體承重房屋的層高限制

規(guī)范還要求多層砌體承重房屋的層高不應(yīng)超過3.6m，為數(shù)不少的砌體房屋單層層高超限，不利于墻體穩(wěn)定。

1.4 多層砌體房屋高寬比限制

多層砌體房屋一般可不做整體彎曲驗算，但是為了保證房屋的穩(wěn)定性，應(yīng)限制其高寬比，砌體房屋總高度與總寬度的最大比值宜符合《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》要求。

1.5 限定房屋抗震橫墻間距

多層砌體房屋的橫向地震力主要由橫墻承擔(dān)，地震中橫墻間距大小對房屋倒塌影響很大，橫墻不僅需要有足夠的承載力，并且還與樓蓋傳遞水平地震剪力的需求相聯(lián)系。為了保證結(jié)構(gòu)的空間剛度，滿足樓蓋對傳遞水平地震剪力的剛度要求，應(yīng)規(guī)定橫墻最大間距。

1.6 合理確定建筑布置和結(jié)構(gòu)體系

根據(jù)歷次震害調(diào)查統(tǒng)計，縱墻承重的結(jié)構(gòu)布置方案，因橫向支承較少，縱墻較易受平面外彎曲而導(dǎo)致倒塌。因此，多層砌體結(jié)構(gòu)，應(yīng)優(yōu)先采用橫墻承重的結(jié)構(gòu)布置方案，其次采用縱橫墻承重方案，避免采用縱墻承重方案。房屋立面高差在6m以上，或房屋有錯層，且樓板高差大于層高的1/4，或各部分結(jié)構(gòu)剛度、質(zhì)量截然不同，宜設(shè)置防震縫，將復(fù)雜體型房屋劃分為若干簡單、剛度均勻的單元。

2 多層砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震構(gòu)造措施

2.1 合理設(shè)置圈梁和構(gòu)造柱

圈梁作為樓屋蓋的邊緣構(gòu)件，將裝配式樓屋蓋箍住，提高樓屋蓋的整體性和水平剛度。鋼筋混凝土圈梁應(yīng)設(shè)在屋蓋處及每層樓蓋處，并應(yīng)閉合，遇到洞口應(yīng)上下搭接。圈梁標高設(shè)置宜與預(yù)制板相同或緊貼板低，圈梁高度不應(yīng)小于120mm，基礎(chǔ)圈梁高度不應(yīng)小于180mm，配筋不應(yīng)少于4根直徑14的I級鋼筋。構(gòu)造柱應(yīng)設(shè)置在外墻四角，錯層部位橫墻與外縱墻交接處、大房間內(nèi)外墻交接處、較大洞口兩側(cè)，構(gòu)造柱最小截面尺寸可采用240mm×180mm，縱筋宜采用4根直徑為12mm的I級鋼筋，箍筋間距不宜大于250mm，6、7度區(qū)超過六層、8度區(qū)超過五層和9度區(qū)，宜采4根直徑14mm的I級鋼筋，箍筋間距不應(yīng)大于200mm。圈梁與構(gòu)造柱一起對墻體在豎向平面內(nèi)進行約束，限制墻體的開裂，保證墻體的整體性和變形能力，尤其是設(shè)置在屋蓋和基礎(chǔ)頂面的圈梁能夠提高房屋的豎向剛度、抵抗地基不均勻沉降對房屋帶來的不利影響。

2.2 加強樓、屋蓋與墻體的連接構(gòu)造

經(jīng)過對歷次震害中多層砌體房屋樓屋蓋破壞情況的分析，可以看出預(yù)制與現(xiàn)澆式樓蓋均出現(xiàn)過倒塌破壞，因樓屋蓋板作為水平構(gòu)件作用主要是傳遞水平地震作用，所以加強其整體連接性能，即使墻體和板間具有可靠的連接措施才是關(guān)鍵，如要求樓板的擱置長度、樓板與圈梁的連接要求、墻體間的連接要求、屋架與墻柱的錨固拉結(jié)等，通過這些措施來保證多層砌體房屋的整體性能。

2.3 強化樓、電梯間抗震構(gòu)造

歷次震害表明，樓、電梯間由于比較空曠且缺乏樓蓋的側(cè)向支承，因而容易遭到破壞成為房屋的薄弱環(huán)節(jié)，如樓梯梯板折斷、樓梯間墻倒塌等，所以要對樓、電梯間四角，樓梯斜梯段上下端對應(yīng)的墻體處增設(shè)構(gòu)造柱，及對樓梯間墻體提出增加水平配筋的要求，以此提高樓、電梯間墻體的抗震性能。

2.4 重視非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計

多層砌體結(jié)構(gòu)中，非承重墻體、女兒墻，雨蓬等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件在地震中的破壞屢有發(fā)生，應(yīng)給予足夠重視。后砌的非承重隔墻應(yīng)沿墻高每隔500～600mm配置2根直徑6mm的I級鋼拉結(jié)筋與承重墻或柱拉結(jié)，每邊深入墻內(nèi)不應(yīng)少于500mm，8度和9度時，長度大于5m的后砌隔墻，墻頂尚應(yīng)與樓板拉結(jié)，獨立墻肢端部及門洞邊宜設(shè)鋼筋混凝土構(gòu)造柱；煙道、風(fēng)道、垃圾道等不應(yīng)削弱墻體，否則應(yīng)對墻體加強措施，不宜采用無豎向配筋的附墻煙囪或出屋面的煙囪；不應(yīng)采用無錨固的鋼筋混凝土預(yù)制挑檐。

3 結(jié)語

根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計，在2008年5月12日的汶川地震中，經(jīng)過抗震設(shè)計的砌體結(jié)構(gòu)房屋發(fā)生嚴重破壞和倒塌的比例約為20%～30%，由此不難看出，雖然砌體結(jié)構(gòu)的抗震性能較差，但是經(jīng)過抗震設(shè)防，可大大地減輕地震對砌體結(jié)構(gòu)帶來的破壞。在我國，劃定抗震設(shè)防烈度為6度及6度以上地區(qū)占到國土面積的2/3以上，所以各類砌體結(jié)構(gòu)材料在各地震區(qū)均有應(yīng)用的可能性，因此，必須重視砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震設(shè)計，應(yīng)嚴格按照《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》要求進行合理的結(jié)構(gòu)體系布置與抗震驗算和采取可靠地抗震措施，提高砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震能力，降低震害。

參考文獻

[1] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.建筑抗震設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.

[2] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[3] 李國強，李杰，蘇小卒.建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002.