淺析磚混結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)建筑物快速識別方法

李 靜 杜曉霞 王懷剛

(1.中國地震應(yīng)急搜救中心，北京 100049； 2.北京市地震局，北京 100080)

1 建筑物的分類

作為當(dāng)代社會人群主要的活動空間，建筑物具備著面積廣闊，數(shù)量繁多，造型、結(jié)構(gòu)樣式多異的特征，同時也具備著質(zhì)量差異、建筑時間差異以及造價上的差異。在建筑的骨架中，建筑結(jié)構(gòu)是支撐建筑完成應(yīng)有功能的主要因素，一旦結(jié)構(gòu)在地震等自然災(zāi)害中遭到破壞而出現(xiàn)倒塌現(xiàn)象，就會對社會人群帶來大量的生命財產(chǎn)損害。

建筑結(jié)構(gòu)，指的是建筑物的承受荷載，是通過建筑物的樓板，屋架，承重墻，建筑樓等基礎(chǔ)建筑物構(gòu)建組成的承重骨架，在建筑物的建設(shè)中，其承重結(jié)構(gòu)包含了建筑物的土木、磚木結(jié)構(gòu)，木結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)以及磚混結(jié)構(gòu)等，按照建筑物的承重方式可以分為墻承重結(jié)構(gòu)、框架承重結(jié)構(gòu)以及空間結(jié)構(gòu)等，在當(dāng)前我國的建筑工程中，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)以及磚混結(jié)構(gòu)應(yīng)用的最為廣泛。

1.1 磚混結(jié)構(gòu)概念

1.1.1磚混結(jié)構(gòu)

作為混合結(jié)構(gòu)其中一部分的磚混結(jié)構(gòu)，其原理是采用磚墻進(jìn)行建筑承重功能，在實際工程中適用于房間面積小，開間進(jìn)深小的地層或是多層建筑物修建。

在采用磚混結(jié)構(gòu)的建筑物中，對墻體的布置方式包含了橫墻承重、縱墻承重、縱橫墻混合承重、磚墻和內(nèi)框架混合承重以及底框磚混組合結(jié)構(gòu)。磚混結(jié)構(gòu)的施工順序如下：1)基礎(chǔ)工程；2)主體結(jié)構(gòu)的施工；3)構(gòu)造柱施工以及圈梁的施工；4)預(yù)制板的安裝施工。

在磚混結(jié)構(gòu)中主體結(jié)構(gòu)施工順序為：1)磚砌體砌筑；2)構(gòu)造柱綁扎及圈梁鋼筋綁扎；3)模板施工；4)澆筑混凝土施工。

磚混結(jié)構(gòu)荷載的傳遞方式：磚混結(jié)構(gòu)的傳力路線：樓屋面板→墻體→基礎(chǔ)→地基。

磚混結(jié)構(gòu)具有造價便宜，就地取材(取材方便)，施工難度低，剛度大等優(yōu)點，同時強度低、自重大、抗拉、抗剪強度低，整體性差、抗震性能差是它的缺點。

1.1.2地震后的破壞特點

由于砌體結(jié)構(gòu)的抗拉、抗剪強度低，整體性差，在地震中常見的破壞形式如下：

1)墻體剪切破壞。造成該問題的原因主要由于磚墻的強度低，因其受到了地震剪切作用的影響而產(chǎn)生了斜裂縫，同時，因地震的往復(fù)作用，因此裂縫通常呈現(xiàn)X形，裂縫出現(xiàn)位置通常就在窗間墻、窗間部位(見圖1)。

2)邊角處破壞。房屋的兩端破壞比中部嚴(yán)重，邊角處比其他部位重，開裂甚至出現(xiàn)V形局部倒塌。這是因為在兩端和邊角受兩個方向的地震作用，受力復(fù)雜，應(yīng)力集中，在邊端無依無靠。

3)房屋的“鞭鞘效應(yīng)”。房屋的突出部分薄弱且無支撐，容易先破壞，如煙囪、女兒墻等。許多建筑物在頂層往往在平面上收縮，甚至設(shè)大開間的會議室，形成不利的“鞭鞘”，地震時破壞嚴(yán)重。

4)縱墻外閃傾倒。砌筑時房屋沒有注意縱橫墻之間的連接，當(dāng)受到地震作用時，整個縱墻外閃傾倒，因為縱墻的垂直方向(抗彎)剛度很小，經(jīng)不起震動。

5)墻體坍塌。墻體坍塌，房屋倒毀，有的是一部分倒塌，有的是整體倒塌。預(yù)制板的搭接長度不夠，也會造成這類破壞。

1.2 框架結(jié)構(gòu)

1.2.1框架結(jié)構(gòu)基本情況

由結(jié)構(gòu)中的柱和梁通過鉸接方式或是剛接方式相互連接構(gòu)成的承重體系，稱為框架結(jié)構(gòu)，在建筑中，建筑的墻體僅起到分隔、維護(hù)的作用，房屋使用過程中的豎向荷載以及水平荷載，并非由房屋的墻體進(jìn)行承重，而是由框架對其進(jìn)行抵抗。

荷載的傳遞方式：樓屋面板→次梁→框架梁→框架柱→基礎(chǔ)→地基。

框架結(jié)構(gòu)施工順序為：1)基礎(chǔ)工程施工；2)柱施工；3)梁板施工；4)主體完成后的砌墻施工。

梁、板、柱都是現(xiàn)澆混凝土的，先施工基礎(chǔ)，柱子鋼筋插到基礎(chǔ)里，出地面以后只有柱子，然后施工梁板，梁板一起施工。柱、梁板全部完后，再砌墻。

框架結(jié)構(gòu)具有平面布置靈活，空間分隔靈活，自重輕，工期短；整體性好、剛度較好，抗震性好，防水性好等優(yōu)點，但也有節(jié)點應(yīng)力集中；側(cè)向剛度相對較??；水平位移會因強烈的地震作用而變大，極易造成非結(jié)構(gòu)性嚴(yán)重破壞；造價高；工序多等缺點。

1.2.2地震后的破壞特點

框架結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)相比，混凝土結(jié)構(gòu)具有較好的抗震性能，但不合理的設(shè)計也會產(chǎn)生嚴(yán)重的震害。在結(jié)構(gòu)布置方面，平面不對稱時端部容易產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)破壞，豎向剛度突變時容易形成薄弱部位，防震縫寬度不足時容易相互碰撞?？蚣芰?、柱的震害主要在梁柱節(jié)點處。柱的震害重于梁，柱頂震害重于柱底，角震害重于內(nèi)柱，短柱震害重于一般柱(見圖2)。

非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的填充墻也會受力破壞，甚至倒塌。

2 磚混結(jié)構(gòu)與框架結(jié)構(gòu)的區(qū)分

2.1 承重構(gòu)件區(qū)分

樓板和墻體是磚混結(jié)構(gòu)的主要承重構(gòu)件，其適用于房間面積小、開間進(jìn)深小的建筑，對于承重的墻體難以對其進(jìn)行改動，而框架結(jié)構(gòu)的主要承重結(jié)構(gòu)包含梁、板、柱，在框架結(jié)構(gòu)中，可以對大部分墻體進(jìn)行任意改動。

2.2 造價

框架結(jié)構(gòu)造價高，磚混結(jié)構(gòu)造價低，一般磚混結(jié)構(gòu)會比框架便宜100元/m2～200元/m2。

2.3 抗震性能差異

相比磚混結(jié)構(gòu)的抗震性能，框架結(jié)構(gòu)的抗震性能更加優(yōu)異，磚混結(jié)構(gòu)通常適用于低度抗震區(qū)域的地層建筑，例如說6層以下建筑，可以考慮采用磚混結(jié)構(gòu)。但是當(dāng)建筑處于地震7度以上區(qū)域，那么在經(jīng)濟(jì)允許的情況下最好采用框架結(jié)構(gòu)。

2.4 隔音效果差異

通常來說框架結(jié)構(gòu)的隔音效果要低于磚混住宅的隔音效果，當(dāng)然不排除在框架結(jié)構(gòu)中使用高級隔斷材料，其隔音效果要更加優(yōu)異，而通常建筑的框架結(jié)構(gòu)多采用水泥空心板等，隔音效果普遍較差。

2.5 外墻外觀差異

采用磚混結(jié)構(gòu)的建筑墻多窗少，實大于虛，以實為主。框架結(jié)構(gòu)窗多墻少，虛大于實，以虛為主。

2.6 房屋內(nèi)觀

磚混結(jié)構(gòu)圈梁、構(gòu)造柱、墻體三者的厚度相同，表面看起來是一個整體?？蚣芙Y(jié)構(gòu)柱、梁的截面尺寸大于墻體，墻的放置方法有三種：內(nèi)齊、外齊、居中，有凸出墻面的部分。

2.7 窗戶

磚混結(jié)構(gòu)開小窗，有窗間墻和窗下墻，窗間墻的最小尺寸無加固措施時不小于1 000 mm，有防火要求時不小于1 200 mm，門窗洞上口至墻頂端的距離不應(yīng)小于500 mm?？蚣芙Y(jié)構(gòu)開大窗，可以沒有窗間墻和窗下墻，直接開窗到柱邊和梁底。

3 建筑物快速識別方法

通過以上分析，可以得出框架結(jié)構(gòu)和磚混結(jié)構(gòu)倒塌建筑物快速識別方法。

3.1 磚混結(jié)構(gòu)的快速識別

1)層數(shù)5層～7層、高度不超過24 m；2)墻多窗少，窗戶尺寸小；3)墻、梁、柱截面尺寸一致，表面美觀；4)墻體承重，不允許改動；5)室內(nèi)空間較?。?)圈梁、構(gòu)造柱尺寸較小；7)構(gòu)造柱與墻交界處有馬牙槎；8)墻體易出現(xiàn)明顯的X形裂縫。

3.2 框架結(jié)構(gòu)的快速識別

1)高度不超過60 m，層數(shù)不超過20層；2)窗多墻少，窗戶尺寸較大，有時做成落地窗；3)墻、梁、柱截面尺寸不一致，表面凸凹不平；4)墻體不承重，可隨意改動；5)室內(nèi)空間大；6)梁柱尺寸較大；7)柱與墻連接處為一條直線；8)震后，墻、梁、柱接處易出現(xiàn)通長裂縫；9)梁柱節(jié)點處破壞嚴(yán)重。

[1] 舒秋華.房屋建筑學(xué)[M].第5版.武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2015.

[2] GB 50003—2010，砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].

[3] GB 50010—2010，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].

[4] GB 50011—2010，建筑抗震設(shè)計規(guī)范[S].

[5] 林錦滔.鑒定過程中對框架與磚混結(jié)構(gòu)的區(qū)分[J].福建建設(shè)科技,2016(5):13-16.

[6] 馬東岐.磚混結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點分析[J].中國建材科技,2014(S1):11-12.