论文部分内容阅读
【摘要】多层砌体房屋是我国传统建筑业中广泛使用的一种建筑形式。在民用建筑中约占90%以上，在整个建筑业中约占80%。传统的砌体结构多采用黏土实心砖和混合砂浆砌筑，通过内外墙的咬砌来达到具有一定整体性的连接。楼板多采用预制钢筋砼空心板，梁及其他构件亦采用预制装配构件。唐山、汶川等地震震害表明，传统的砌体在地震力作用下，由于砖混结构自重及刚度大，自振周期短，极易产生脆性破坏。
【关键词】多层砌体；抗震概念设计；结构体系
1.科学布局建筑平面和立面
建筑平面和立面的规整性是整个结构设计中一个十分基础、十分重要的内容。在砌体住宅设计中，为了追求朝阳的室内布局，而使得建筑物平面凹凸部分尺寸较大，有的甚至超过该方向总尺寸的30%，属于平面不规则建筑。建筑体型包括建筑的平面形状和主体的空间形状的设计。抗震设计中，应符合抗震概念设计的要求，不应采用严重不规则的设计方案，如果由于使用功能的要求而不可避免时，应尽量在适当部位设置防震缝，将体型复杂，平面特别不规则的建筑平面布局分割成几个相对规则的独立单元。在实际工程设计中，应尽可能在既兼顾建筑造型，又满足使用功能的前提下，将平面布置和立面外观造型设计得较为规整、简洁、美观大方，同时又能有效的满足建筑本身的抗震性能。震害表明，许多平面形状复杂，如平面上的外凸和凹进、侧翼的过多伸悬、不对称的侧翼布置等在地震中都遭到了不同程度的破坏，汶川大地震就有不少这样的震例。平面形状简单规则的建筑在地震中未出现较重的破坏，有的甚至完好无损。沿高度立体空间形状上的复杂和不规则在地震时都会造成震害，特别是在建筑结构刚度发生突变的部位更易产生破坏。在体型布置上尽可能使建筑结构的质量和刚度比较均匀地分布，避免产生因体型不对称导致质量与刚度不对称的扭转反应。
2.结构体系要合理
2.1应优先采用横墙承重和纵横共同承重
纵墙承重的砌体结构，横墙虽然也承受荷载，但设置横墙的主要目的是为了满足空间刚度和整体性的要求，因此，其间距可以相当大。这种承重体系房屋的空间较大，有利于使用上的灵活布置。横墙由于为非承重墙，受剪承载能力降低，破坏程度较为严重。
横墙承重的砌体结构，由于横墙开洞较少，横墙间距小，又有纵墙在纵向拉结，所以房屋整体刚度大，整体性好，具有较好的传递地震作用的能力。纵横墙共同承重的多层砌体结构房屋能够比较直接的传递纵横向地震作用。所以应优先采用横墙承重或纵横共同承重。多层砌体房屋抗震横墙的间距应符合《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)(2008年版)第7.1.5条的规定。
2.2纵横墙的布置应均匀对称，竖向应上下连续
墙体是承担地震作用的主要构件，墙体的布置和间距对房屋的空间刚度和整体性影响很大。因而，对建筑物的抗震性能有重大影响。纵横墙的布置应均匀对称，沿平面宜对齐，沿竖向应上下连续，同一轴线上的窗间墙宽度宜均匀。
2.3防震缝的设置
对于抗震设防烈度高的地区，由于房屋立面高差、错层以及各部分结构刚度和质量截然不同，防震缝应沿房屋全高设置，从而将房屋分成若干体型简单、结构刚度均匀的独立单元。对于多层砌体房屋，防震缝的设置应符合《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)(2008年版)第7.1.7条的规定。
2.4房屋高度及高宽比的限制
随着房屋高度的增大，地震作用也将增大，因而，房屋的破坏将加重。震害调查表明：六层砖房的震害较四、五层砖房明显加重，而二、三层砖房的震害又较四、五层砖房轻得多。同时，砌体房屋高度过高，将使砌体截面增大，从而导致结构自重增大，地震作用加重的不利后果。因此，从技术和经济角度来看，对砌体房屋总高度应予以限制。另外，随着房屋高宽比的增大，地震作用效应将增大，由整体弯曲在墙体中产生的附加应力也将增大，房屋的破坏将加重。对于多层砌体房屋，房屋高度及高宽比的限制应符合《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)(2008年版)第7.1.2条和7.1.4条的规定。
2.5楼梯间不宜设在房屋的尽端和转角处
楼梯间的刚度一般较大，受到的地震作用往往比其他部位大。同时，其顶层的层高又较大，墙体受嵌入墙内的楼梯段的削弱，所以，楼梯间的震害比其他部位严重。因此，楼梯间不宜布置在房屋端部的第一开间及转角处，不宜突出，也不宜开设过大的窗洞，以免将楼层圈梁切断。同时，应特别注意楼梯间顶层墙的稳定性。楼梯间的构造应符合《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)(2008年版)第7.3.8条的规定。
3.增强砌體房屋的整体性及刚度
3.1采用现浇钢筋砼楼板及屋盖
房屋是纵横向承重构件和楼屋盖组成的一个具有空间刚度的结构体系，其抗震能力的强弱取决于结构的空间整体刚度和整体稳定性。地震作用主要集中在楼盖水平处，并通过楼盖与墙体的连接传给下层墙体，因此，楼盖与墙体应有可靠连接，以保证地震作用的传递。现浇钢筋砼楼板及屋盖具有整体性好、水平刚度大的优点，是较理想的抗震构件，不但可以消除预制楼板所产生的滑移、散落问题，还可以增加房屋的整体性，增大楼板的刚度，同时楼屋盖现浇增加了楼板对墙体的约束。因此，采用现浇楼屋盖是一种较好的增强楼房结构空间刚度和整体稳定性的方法。
3.2合理设置圈梁和构造柱
1976年的唐山大地震和2008年的汶川大地震震害调查表明，两次地震砌体结构破坏严重的原因在于没有合理的设置构造柱和圈梁，或者是构造柱上下端箍筋应加密而没有加密。如果根据本地区抗震设防烈度进行合理的设置及配筋，将会使墙体的抗剪能力提高10%~20%，变形能力大大增加，延性可提高3~4倍。当墙体周边设有钢筋砼圈梁和构造柱时，在墙体达到破坏的极限状态下，由于钢筋砼构造柱的约束，使破碎的墙体中的碎块不易散落，从而能保持一定的承载力，以支承楼盖而不致发生突然倒塌。
构造柱作为一种竖向构件，一般沿墙高截面不变，配筋也少有变化。因此，在各楼层柱高处必须有圈梁作为锚固点，有了二者的拉结作用，才能形成对上下和左右墙段的约束作用，从而限制墙体开裂发展，并减少裂缝与水平面的夹角，保证墙体的整体性和变形能力，提高墙体的抗剪能力。圈梁可加强墙体间以及墙体与楼盖间的连接，在水平方向将装配式楼屋盖连成整体，因此，设置圈梁可以增强房屋的整体性和空间刚度，从而提高房屋的抗震能力，达到“裂而不倒”的目的。
根据我国历次地震灾害调查，解决砌体结构整体性和提高抗震性能，主要是如何落实抗震规范执行的问题，特别是落实圈梁和构造柱抗震措施。所以，现浇钢筋砼构造柱和圈梁的设置部位、截面、与其他构件的连接及加固措施必须符合《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)(2008年版)第7.3条的要求。
4.结束语
显然，砌体结构的抗震性能与其他结构相比相对较差，所以在方案阶段就应该通过结构抗震试算，去不断的调整建筑平立面的布置，使方案在满足抗震设计规范的前提下达到最优化。在施工设计阶段，只要严格按照《建筑抗震设计规范》，通过合理的抗震设计，采取恰当的抗震构造措施，就能使地震破坏降低到最低限度，达到“三水准”抗震设防的目的。
【参考文献】
［１］中华人民共和国建设部.建筑抗震设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2008.
［２］中华人民共和国建设部.砌体结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2002.
【关键词】多层砌体；抗震概念设计；结构体系
1.科学布局建筑平面和立面
建筑平面和立面的规整性是整个结构设计中一个十分基础、十分重要的内容。在砌体住宅设计中，为了追求朝阳的室内布局，而使得建筑物平面凹凸部分尺寸较大，有的甚至超过该方向总尺寸的30%，属于平面不规则建筑。建筑体型包括建筑的平面形状和主体的空间形状的设计。抗震设计中，应符合抗震概念设计的要求，不应采用严重不规则的设计方案，如果由于使用功能的要求而不可避免时，应尽量在适当部位设置防震缝，将体型复杂，平面特别不规则的建筑平面布局分割成几个相对规则的独立单元。在实际工程设计中，应尽可能在既兼顾建筑造型，又满足使用功能的前提下，将平面布置和立面外观造型设计得较为规整、简洁、美观大方，同时又能有效的满足建筑本身的抗震性能。震害表明，许多平面形状复杂，如平面上的外凸和凹进、侧翼的过多伸悬、不对称的侧翼布置等在地震中都遭到了不同程度的破坏，汶川大地震就有不少这样的震例。平面形状简单规则的建筑在地震中未出现较重的破坏，有的甚至完好无损。沿高度立体空间形状上的复杂和不规则在地震时都会造成震害，特别是在建筑结构刚度发生突变的部位更易产生破坏。在体型布置上尽可能使建筑结构的质量和刚度比较均匀地分布，避免产生因体型不对称导致质量与刚度不对称的扭转反应。
2.结构体系要合理
2.1应优先采用横墙承重和纵横共同承重
纵墙承重的砌体结构，横墙虽然也承受荷载，但设置横墙的主要目的是为了满足空间刚度和整体性的要求，因此，其间距可以相当大。这种承重体系房屋的空间较大，有利于使用上的灵活布置。横墙由于为非承重墙，受剪承载能力降低，破坏程度较为严重。
横墙承重的砌体结构，由于横墙开洞较少，横墙间距小，又有纵墙在纵向拉结，所以房屋整体刚度大，整体性好，具有较好的传递地震作用的能力。纵横墙共同承重的多层砌体结构房屋能够比较直接的传递纵横向地震作用。所以应优先采用横墙承重或纵横共同承重。多层砌体房屋抗震横墙的间距应符合《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)(2008年版)第7.1.5条的规定。
2.2纵横墙的布置应均匀对称，竖向应上下连续
墙体是承担地震作用的主要构件，墙体的布置和间距对房屋的空间刚度和整体性影响很大。因而，对建筑物的抗震性能有重大影响。纵横墙的布置应均匀对称，沿平面宜对齐，沿竖向应上下连续，同一轴线上的窗间墙宽度宜均匀。
2.3防震缝的设置
对于抗震设防烈度高的地区，由于房屋立面高差、错层以及各部分结构刚度和质量截然不同，防震缝应沿房屋全高设置，从而将房屋分成若干体型简单、结构刚度均匀的独立单元。对于多层砌体房屋，防震缝的设置应符合《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)(2008年版)第7.1.7条的规定。
2.4房屋高度及高宽比的限制
随着房屋高度的增大，地震作用也将增大，因而，房屋的破坏将加重。震害调查表明：六层砖房的震害较四、五层砖房明显加重，而二、三层砖房的震害又较四、五层砖房轻得多。同时，砌体房屋高度过高，将使砌体截面增大，从而导致结构自重增大，地震作用加重的不利后果。因此，从技术和经济角度来看，对砌体房屋总高度应予以限制。另外，随着房屋高宽比的增大，地震作用效应将增大，由整体弯曲在墙体中产生的附加应力也将增大，房屋的破坏将加重。对于多层砌体房屋，房屋高度及高宽比的限制应符合《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)(2008年版)第7.1.2条和7.1.4条的规定。
2.5楼梯间不宜设在房屋的尽端和转角处
楼梯间的刚度一般较大，受到的地震作用往往比其他部位大。同时，其顶层的层高又较大，墙体受嵌入墙内的楼梯段的削弱，所以，楼梯间的震害比其他部位严重。因此，楼梯间不宜布置在房屋端部的第一开间及转角处，不宜突出，也不宜开设过大的窗洞，以免将楼层圈梁切断。同时，应特别注意楼梯间顶层墙的稳定性。楼梯间的构造应符合《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)(2008年版)第7.3.8条的规定。
3.增强砌體房屋的整体性及刚度
3.1采用现浇钢筋砼楼板及屋盖
房屋是纵横向承重构件和楼屋盖组成的一个具有空间刚度的结构体系，其抗震能力的强弱取决于结构的空间整体刚度和整体稳定性。地震作用主要集中在楼盖水平处，并通过楼盖与墙体的连接传给下层墙体，因此，楼盖与墙体应有可靠连接，以保证地震作用的传递。现浇钢筋砼楼板及屋盖具有整体性好、水平刚度大的优点，是较理想的抗震构件，不但可以消除预制楼板所产生的滑移、散落问题，还可以增加房屋的整体性，增大楼板的刚度，同时楼屋盖现浇增加了楼板对墙体的约束。因此，采用现浇楼屋盖是一种较好的增强楼房结构空间刚度和整体稳定性的方法。
3.2合理设置圈梁和构造柱
1976年的唐山大地震和2008年的汶川大地震震害调查表明，两次地震砌体结构破坏严重的原因在于没有合理的设置构造柱和圈梁，或者是构造柱上下端箍筋应加密而没有加密。如果根据本地区抗震设防烈度进行合理的设置及配筋，将会使墙体的抗剪能力提高10%~20%，变形能力大大增加，延性可提高3~4倍。当墙体周边设有钢筋砼圈梁和构造柱时，在墙体达到破坏的极限状态下，由于钢筋砼构造柱的约束，使破碎的墙体中的碎块不易散落，从而能保持一定的承载力，以支承楼盖而不致发生突然倒塌。
构造柱作为一种竖向构件，一般沿墙高截面不变，配筋也少有变化。因此，在各楼层柱高处必须有圈梁作为锚固点，有了二者的拉结作用，才能形成对上下和左右墙段的约束作用，从而限制墙体开裂发展，并减少裂缝与水平面的夹角，保证墙体的整体性和变形能力，提高墙体的抗剪能力。圈梁可加强墙体间以及墙体与楼盖间的连接，在水平方向将装配式楼屋盖连成整体，因此，设置圈梁可以增强房屋的整体性和空间刚度，从而提高房屋的抗震能力，达到“裂而不倒”的目的。
根据我国历次地震灾害调查，解决砌体结构整体性和提高抗震性能，主要是如何落实抗震规范执行的问题，特别是落实圈梁和构造柱抗震措施。所以，现浇钢筋砼构造柱和圈梁的设置部位、截面、与其他构件的连接及加固措施必须符合《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)(2008年版)第7.3条的要求。
4.结束语
显然，砌体结构的抗震性能与其他结构相比相对较差，所以在方案阶段就应该通过结构抗震试算，去不断的调整建筑平立面的布置，使方案在满足抗震设计规范的前提下达到最优化。在施工设计阶段，只要严格按照《建筑抗震设计规范》，通过合理的抗震设计，采取恰当的抗震构造措施，就能使地震破坏降低到最低限度，达到“三水准”抗震设防的目的。
【参考文献】
［１］中华人民共和国建设部.建筑抗震设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2008.
［２］中华人民共和国建设部.砌体结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2002.