多层砌体结构房屋抗震设计

多层砌体结构房屋抗震设计
作者：李立军
来源：《科技资讯》 2011年第19期
李立军
(德州市建筑规划勘察设计研究院山东德州 253000)
摘要:砌体结构是当前建筑工程中常用的结构形式之一。

由于其原材料来源广泛,易于取材、生产和施工,造价低廉,具有良好的耐火性、耐热性、隔音性和耐久性,在城乡建筑中得到比较广泛的应用。

关键词:砌体结构抗震设计
中图分类号:TU352 文献标识码:A 文章编号:1672-
3791(2011)07(a)-0099-01
1 砌体结构概况
砌体结构是当前建筑工程中常用的结构形式之一。

由于其原材料来源广泛,易于取材、生产和施工,造价低廉,具有良好的耐火性、耐热性、隔音性和耐久性,在城乡建筑中得到比较广泛的应用。

因此,如何提高砌体结构房屋的抗震能力,将是建筑抗震设计中一个重要课题。

在已有的
震害调查结果表明,不仅在7、8度区,甚至在9度区,砖混结构房屋经历震害后受到轻微损坏,或者基本完好的例子也是不少的。

通过这些砌体房屋的调查分析,得到这样一个结论:只要经过合
理的抗震设计,构造得当,保证施工质量,则在中、强地震区,砖混房屋是具有一定抗震能力的。

2 多层砌体结构房屋的震害破坏形式
根据四川地震灾区的震后灾害调查情况,多层砌体结构房屋的震害形式主要有以下几种。

(1)房屋局部及整体倒塌;(2)预制板楼、屋盖破坏;(3)楼梯间墙体破坏;(4)外纵墙破坏;(5)纵墙在
室外地坪处产生水平裂缝;(6)外纵墙洞口间墙体X型裂缝;(7)其它破坏。

3 砌体抗震措施
基于砌体结构本身特点以及其震害的多样性和严重性,工程人员在设计中要采取一定的措施,以加强砌体结构的整体性,提高其抗震性能。

3.1 结构的选型与布置
对于多层砌体而言,如果可以做到正确选择承重体系、科学进行结构布置、合理选择楼(屋)盖形式、正确设置防震缝等等的话,就会大大提高结构的抗震能力。

3.1.1 正确选择承重体系
根据传递荷载的路线不同,砌体结构的墙体承重体系可分为横墙承重、纵墙承重和纵横墙承重三种形式。

横墙承重体系,一般横墙间距较小,数量较多且开洞较少,又有纵墙作为侧向支承,
其横向刚度大,整体性好,所以横墙承重的多层砌体结构具有较好的传递和抵抗地震作用的能力;纵墙承重体系,横墙数量少且自承重,横墙间距大,形成大空间,使得房屋的横向刚度差。

楼板又
直接搁置在纵墙上或搁置在梁上而梁搁置于纵墙上,造成横墙与楼盖的联结较差,横向地震作用
很少能够直接通过楼(屋)盖传至横墙,而大部分通过纵墙经由纵横墙交接面传至横墙。

因此,地
震发生时外纵墙因板与墙体的拉结不力而成片向外倒塌,楼板也随之坠落;纵横墙共同承重体系,纵横墙体都可以传递竖向荷载,沿纵、横向刚度均较大且砌体应力较均匀,能比较直接地通过楼(屋)盖向横墙传递横向地震作用,也能直接或通过纵横墙的连结传递纵向地震作用。

通过以上分析可知,当多层砌体房屋有抗震设防要求时,宜优先选用横墙承重及纵横墙承重体系。

3.1.2 科学进行结构布置
多层砌体房屋的平、立面布置力求简单、规则、避免由于布置不规则(如:平面上墙体较大
的局部突出和凹进,立面上局部的突出和错层)使结构各部分的质量和刚度分布不均匀、质量中
心和刚度中心不重合而导致的震害加重。

承重墙体的布置要规则、对称。

横向墙体间距不宜过大,纵向墙体平面布置尽量不少于三道,且宜沿各自轴线对齐贯通,尽量避免断开和转折。

这样可以减少地震剪力传递的中间环节,使可
能的震害部位减少,避免局部破坏,使震害程度减轻。

从墙体立面布置而言,房屋的纵横墙沿上下连续贯通。

建筑物底层不应设置车库、营业等需要大开间的建筑功能。

灾区遭到震害破坏的多层砌体建筑有很多存在以下情况:底部一层甚至两层为大开间,仅有楼梯间墙体及少量的分隔墙体下落,而且还在正门大开洞,造成一面无墙,三面
有墙。

这样的结构布置造成的后果就是建筑平面刚度不均匀,立面形成了严重的“上刚下柔”的情况,底部仅有的少量墙体远远不能抵抗地震力的作用,及通常说的“鸡腿结构”,抗震严重不利。

由于建筑功能要求和设备安装的需要,往往要在墙体上留设洞口。

洞口的存在使其两侧的墙体易形成应力集中,成为地震破坏的隐患。

这就要求设计人员尽可能在满足使用的前提下“少开洞,开小洞”。

横向墙体一般不要设置大洞口,如果设置的洞口大于1000mm时应该在洞口两侧附加贯通本层的构造柱。

纵向墙体应该尽量控制开洞率(一般可以控制在55%左右),避免开大洞造
成纵向墙体的中断。

综上所述,合理的墙体布置,避免对墙体的无谓削弱,可以使建筑物整体形成空间受力体系,
增加房屋的空间刚度,进而提高结构的抗震能力。

3.1.3 合理选择楼(屋)盖形式
多层砌体结构楼、屋盖宜优先采用整体性强的现浇混凝土板。

3.1.4 正确设置防震缝
当多层砌体房屋平面或立面形状复杂时,可用防震缝把房屋分成若干个规则简单的体系的组合。

大量的震害表明,由于地震作用的复杂性,体形不对称的结构遭受的破坏较体形均匀对称的
结构要重一些. 对于多层砌体房屋,当有下列情况之一时宜设置防震缝:(1)房屋的立面高差在
6m以上;(2)房屋有错层,且楼板高差较大;(3)各部分结构刚度、质量截然不同。

防震缝应沿房
屋全高设置,两侧均应设置墙体,基础可不分开,缝宽应根据地震烈度和房屋高度确定,一般取
60mm～100mm。

3.2 楼梯间的设置
楼梯间作为地震疏散通道,而且地震时受力比较复杂,容易造成破坏。

楼梯间在楼(屋)面处
无板,空间刚度较差,不宜设在房屋的尽端或平面转角处。

而且楼梯间比较空敞,顶层外墙的无支承高度为建筑层高的1.5倍,在地震中的破坏比较严重,尤其是当楼梯间设置在房屋尽端或房屋
转角部位时其震害更为剧烈。

这就要求设计人员对楼梯间采取下列加强措施:(1)顶层楼梯间横
墙和外墙应沿墙高每隔500mm设2φ6通长钢筋;7～9度时其它各层楼梯间墙体应在休息平台或楼层半高处设置60mm厚的钢筋混凝土带或配筋砖带,其砂浆强度等级不应低于M7.5,纵向钢筋不应少于2φ10;(2)楼梯间及门厅内墙阳角处的大梁支承长度不应小于500mm,并应与圈梁连接;(3)突出屋顶的楼、电梯间,构造柱应伸到顶部,并与顶部圈梁连接,内外墙交接处应沿墙高每隔500mm设2φ6通长拉结钢筋。

4 结语
砌体结构被认为是较简单的结构形式,汶川地震人员伤亡严重,财产损失巨大,但是对震害经验的积累和我国工程抗震设防体系的检验是一个非常难得的机会。

作为工程设计人员,我们应该吸取教训,总结经验,从自身工作做起,做好抗震防灾这一功在当代,利泽千秋的抗震防灾工作。