砌体结构抗震概述

砌体结构抗震概述

作者：林雪松

学院：建筑工程学院

班级：建工071班

学号：

指导老师：刘小敏

砌体结构抗震概述

关键词:砌体结构;抗震;技术措施

论文摘要:根据目前国家地震专家预测及分析，目前我国仍处于第五个地震活跃期，特别是在四川发生的汶川8度地震造成了巨大的人员伤亡和财产损失。使得人们对日常生活和居住的建筑的安全性有了更高的关注。对此国家也对建筑抗震规范进行了及时的修改，同时也要求我们工程技术人员对地震灾害的预防措施的研究应有更深的认识。

砌体结构在我国不仅有悠久的应用历史，而且至今仍在我国墙体材料中占有绝对优势。据不久前的统计，全国墙体材料中以砌体为承重和非承重（填充、围护）材料约占85%左右，因此，砌体材料可以说是我国的主要墙体材料，也是我国的传统材料。

砌体结构是采用砌块和砂浆砌筑而成的墙、柱作为建筑物主要受力构件的结构。其是通过砌块和砂浆的互相作用及纵横墙的拉结而达到具有一定整体性和承重能力。但砌体的抗拉、弯、剪的强度又较其抗压强度低，导致建筑变形能力小，因而抗震性能较差。而我国六度和六度以上地震区占全国面积的三分之二以上，广大地区都处于地震破坏的威胁之中。历次地震表明，砌体结构在地震中破坏或倒塌较多。历史上在印度、希腊、日本关东大地震以及汶川地震等都证明了这一点。因此改善砌体的延性，提高建筑物的整体稳定性和抗震性能具有重要意义。地震后摆在我们面前有两条出路：一是淘汰砖砌体，像日本1923年以后那样，一律使用其他材料建造房屋。但是，显然不符合我国国情。我国有广阔的黄土和砂石资源，有传统的生产和施工工艺，尤其是因为它的地方特色和经济实用，要淘汰砌体材料是不可能的。因此，只能走另一途径，即改进砌体的抗震性能，提高它的延性和抗倒塌能力，使之能满足裂而不倒的要求。

图1：地震后砌体建筑的受损情况

一、砌体建筑抗震常用处理措施

砌体结构的震害比较严重，砌体结构技术的发展主要就是抗震技术的发展，必须改进砌体结构的抗震性能，包括延性性能和抗倒塌能力。从提高砌体结构抗震性能的角度来看，大致可将砌体结构形式划分为三类：无筋砌体；

约束砌体；

配筋砌体结构。

1、无筋砌体结构

无筋砌体结构的墙体配筋率在0.07%以下，抗震性能较差，不宜在地震区建造。

2、约束砌体结构

约束砌体结构的墙体配筋率在0.07%以上，0.2%以下，这类砌体结构抗震性能较好，适于在地震区建造多层砌体结构。在这类结构体系中，大家较为熟悉的就是构造柱体系。

图2：构造柱和圈梁示意

我国在1977年提出了在砌体结构中设置钢筋混凝土构造柱的做法。即在内外墙连接处、墙体交接部位、大洞口及楼梯间角墙等部位，设置后浇的钢筋混凝土柱。目的在于约束受地震开裂后砌体不在地震持时内突然倒塌。这一设想在全国通过了一千多片单层墙体和十余幢建筑整体模型试验得到了证实。

构造柱的试验研究表明：砌体中的构造柱对初裂荷载影响不大，提高

不多；对砌体的刚度增加也很少；对提高承载能力约在10%-30%左右；但对延性的提高十分明显，可比无构造柱墙体提高3-5倍；特别是对防止房屋突然塌落起到决定性作用。实践经验证明，砌体中带有构造柱做法的房屋，己在多次地震中得到了考验，烈度最高时达到9度，震后墙体有开裂，但无一倒塌。因此，宏观震害调查表明：钥筋硅构造柱，对减轻砌体结构震害，防止房屋倒塌具有明显的抗震作用。

目前在我国，构造柱的构造做法为一种有效、经济而成功的抗震措施已广泛用于各类砌体结构。七十年代开始被列入抗震设计规范，八、九十年代进一步得到充实和发展。如组合柱体系，即在砌体墙中段设置钢筋砼组合柱，在墙体平面内每间隔一定距离设置钢筋混凝土组合柱，其宽度一般同墙厚、长度和间距根据设计要求。此类设置有组合柱的墙体一般在两端均有按规定设置的构造柱。以这类组合柱组成的墙体称为组合墙体，其抗震性能，特别是墙体的抗剪能力有较大幅度的提高，并对整个建筑的整体弯曲十分有利，是较多层数的砌体结构的一种较好的做法。

在提高砌体结构抗震性能、改善砌体脆性性质方面，我国还进行了大量的试验研究工作和试点实践。砌体墙中配置水平钢筋，利用实心或多孔砖中沿墙的高度方向相隔60-300mm配置水平钢筋，砌体墙中设置混凝土水平条带。即在沿砌体墙每隔一定高度上，以现浇细石混凝土60-100mm 厚并配置若干根细钢筋或钢筋网。这种做法可以改善砖砌体的脆性性质，使砌体墙裂缝不出现对角主拉应力轨迹的主裂缝，并且使裂缝比较均匀地分布在整个墙面。这样，对砌体墙的抗剪强度可提高15%-30%左右，延性的改善方面也很明显。水平配筋作用的发挥与钢筋两端的锚固程度有直接关系，锚固可靠时，其抗剪性能可比无锚固再提高13%左右。

约束砌体结构体系主要用于多层结构，当需要突破抗震设计规范对砌体结构高度的限制时，可以采用配筋砌体体系，从墙体配筋率来衡量，在0.2%以上。近年来以混凝土小型空心砌块为代表的配筋砌体结构发展迅速，在北京、上海、辽宁等地建成了层数达18层的中高层建筑。此类结构从墙体材料、配筋情况来看，完全可纳入钢筋混凝土结构之列，只是从块材型式及砌筑方式，仍将其看作砌体结构。

经过二十多年的实践考验证明，设有构造柱的砌体房屋，在经受九度地震后未发现有倒塌的实例，此种做法是安全的。但应注意以下几点：1）约束墙体的构造柱截面不宜过大，配筋不宜过多。且必须是先砌墙后浇构造柱混凝土，使柱与墙体能够紧密结合，共同工作。此类构造柱在墙体受水平地震作用初期应力极小,刚度也不大。但当墙体开裂后柱内应力逐步增大,直到裂缝贯通墙体,构造柱才明显受力直到钢筋屈服。此时的墙体已破碎,构造柱的约束使得墙体破碎而不至于倒塌,从而达到“裂而不到”的目标。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。墙体在竖向和水平地震作用下首先沿45°主拉应力的轨迹开裂，并逐步延伸，形成对角的“x”形裂缝；如果墙段的高宽比较大，则在墙体中段会出现水平裂缝段。因此构造柱的间距不能过大，否则将会消弱对墙段砌体的约束作用，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。