砌体结构的抗震设计探讨

砌体结构的抗震设计探讨

【摘要】砌体结构是一种传统的结构形式，是当前建筑工程中常用的结构形式之一，其原材料来源广泛，易于就地取材，具有良好的耐火性和耐久性，且保温、隔热、隔声性能较好，具有优于其他结构的经济效益和良好的使用性能，在各类建筑中得到广泛的应用。但是砌体结构的设计施工中要采取一定的措施加强结构的整体性，提高其抗震性能，使其更好地为我们服务。

标签砌体结构；抗震设计；抗震技术

一、砌体结构的震害破坏特点

砌体结构的房屋具有造价较低、建造方便、使用灵活的特点，容易满足大范围内人民的使用要求，在我国地震区建有大量的砌体结构房屋。国内外的震害调查表明，砌体结构的震害大致表现为房屋倒塌、墙体开裂引起局部塌落、墙角破坏、纵横墙连接破坏、楼梯间破坏、楼盖与屋盖的破坏、附属构件的破坏等，其破坏特点如下：

1、墙体开裂。地震烈度6～7级时，一般情况下，如果上下质量均匀，裂缝在底层严重，向上剪切；反之，则裂缝在顶层也很严重。通常在中震地震情况下的砌体裂缝有以下几种形式：“x”裂缝：凡与主震方向平行的墙体，虽承受不了地震力，但又尚未倒塌时，则常出现“x”形裂缝。水平裂缝：这种裂缝大都在外纵墙的窗口上、下皮处发生。当房屋纵向承重，横墙间距大而屋盖的刚度有较弱时，垂直于纵墙方向的地震力迫使纵墙在刚度小的方向发生横向弯曲，从而在窗口的上、下皮处产生水平裂缝。竖向裂缝：这种裂缝大都在纵横墙交接处出现，交接处被拉脱或成马牙状，有时因房屋结构体系的变化，相邻部分的振幅不同而产生竖向裂缝。

2、墙体的局部倒塌。如果房屋个别部位的强度和整体性差，纵墙于横墙间的联系不好，平面或里面上有显著的局部突出等，在强烈地震的作用下往往会引起局部的倒塌。此外，如果房屋的上层自重大，刚度差或上层砌体强度低，也可能发生上部倒塌的情况。

3.房屋全部倒塌。在强烈地震作用下，如果底层墙体抗震强度不够，则底层先塌，从而引起上层的倒塌，这时，倒塌后的楼板往往逐层相叠落下。当结构的整体性差而上层墙体又过于薄弱时，往往上层首先倒塌，这时由于下层受砸而发生倒塌，因而倒塌的楼板一般无一定规则。当砌体房屋的强度太差而不足以抵抗地震作用时，往往上下层同时发生散碎，彻底倒塌，这时墙体完全散裂而成为零散的块体，完全失去承载能力。

二、砌体结构房屋抗震设计的一般规定

1、房屋总高度和层数的限制。随着房屋高度的增加，地震破坏作用也将增大，因而房屋的破坏将加重。震害调查表明，房屋的破坏程度随层数的增多而加重，基于砌体材料的脆性性能和震害经验，限制其层数和高度是主要的抗震措施。

2、房屋高宽比的限制。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。因此，砌体房屋总高度与总宽度的最大比值应符合《建筑抗震设计规范》要求。

3、墙体的布置。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。墙体布置时应注意以下几点：（1）合理确定墙体的主要承重体系。结构布置应优先选

用横墙承重和纵横墙共同承重的方案，纵横墙的布置应均匀对称，沿平面内宜对齐，沿竖向应上下连续，同一轴线上的窗间墙宽度宜均匀。（2）横墙间距。对于横墙除了必须具有足够的抗震能力外，还必须使其间距能满足楼盖对传递水平地震作用所需的水平刚度的要求。也就是说。横墙间距必须根据楼盖的水平刚度给予一定的限制。（3）墙段的局部尺寸。从表面上看，墙体的局部尺寸不当，有时仅造成局部破坏，并不影响房屋的整体安全。事实上，它往往降低了房屋总的承载能力。而且，某些重要部位墙体的局部破坏，往往牵动全局，直接引起房屋的倒塌。因此，按地震烈度控制墙面开洞率是必要的。

4、底部框架——抗震墙砌体结构底部抗震墙的设计

（1）底部框架——抗震墙砌体房屋的底部砌体墙应满足下列构造要求：①砖抗震墙墙厚不应小于240mm，砌筑砂浆强度等级不应低于M10，应先砌墙后浇框架。②沿框架柱每隔500mm配置26拉结钢筋，并沿砖墙全长设置，在墙体半高处尚应设置与框架柱相连的钢筋混凝土水平系梁。③墙长大于5m时，应在墙内增设钢筋混凝土构造柱。

（2）底部框架——抗震墙房屋的底部钢筋混凝土抗震墙应满足下列构造要求：①抗震墙墙板的厚度不宜小于160mm，且不应小于墙板净高的1/20；抗震墙宜开设洞口形成若干墙段，各墙段的高度比不宜小于2。②抗震墙的竖向和横向分布钢筋不应小于0.25%，并应采用双排布置；双排分布钢筋间拉筋的间距不应大于600mm，直径不应小于6mm。③抗震墙两端和洞口两侧应设置满足一般部位（非底部加强部位）规定的构造边缘构件。④底部抗震墙采用钢筋混凝土抗震墙时，其混凝土强度等级不应低于C30。

（3）底部框架——抗震墙砌体房屋的底部钢筋混凝土抗震墙建议采取以下措施：对底层钢筋混凝土墙而言，一般为高宽比小于1.0的低矮墙，其破坏状态为剪切破坏。宜设置为带边框竖缝的钢筋混凝土墙。

三、配筋或约束砌体

砌体结构的脆性性质可以通过配筋或加强边缘约束来改善。应注意以下几点：

（1）约束墙体的构造柱截面不宜过大，配筋不宜过多，且必须是先于墙后浇构造柱混凝土，使柱与墙体能够紧密结合，共同工作。如果构造柱截面和配筋过大，由于混凝土刚度远大于砌体墙体，所以构造柱会吸收大多数的地震力，结果构造柱先于墙体破坏，起不到约束墙体的作用。

（2）构造柱的设置不能改变砌体刚性的性质。构造柱的间距不能过大，否则将会消弱对墻段砌体的约束作用，基本上是纵墙内每开间均设，横墙内间距不大于层高的两倍。

（3）构造柱必须依靠楼层上下楼盖圈梁的拉结。构造柱作为一种竖向构件，一般沿墙截面不变，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，以形成上下和左右墙段的约束作用。

（4）提高砌体抗剪强度不是在墙两端设置构造柱，构造柱的主要作用在于较大幅度的增大墙体的变形能力，特别是对墙段塑性变形后的约束作用。墙段两端的构造柱既不能阻止墙体裂缝的出现，也不能大幅度的提高墙段的抗剪能力，但它使墙段和房屋取得了较大的延性，从而减小了突然发生倒塌的危险性。

四、隔震技术及消能减震技术应用

隔震技术是国际上热门的工程抗震新技术，它通过把隔震消耗装置安放在结构底部和基础或底部柱顶之间，把上部结构和基础隔开，这样改变了结构的动力