纵墙承重多层砌体结构抗震分析与鉴定加固

［中图分类号］ TU352
［文献标识码］ A
Seismic Capacity Analysis and Structural Seismic Appraisal ＆ Reinforcement of A Multistory Masonry Building with Load-bearing of Longitudinal Wall
本文 根 据 汶 川 地 震 中 此 类 结 构 的 震 害 分 析，着 重探讨了 纵 墙 承 重 结 构 体 系 教 学 楼 建 筑 的 抗 震 性 能，分析了该类建筑 在 抗 震 能 力 方 面 存 在 的 主 要 问 题。在分析 研 究 的 基 础 上，依 据《建 筑 抗 震 设 计 规 范》［2］（ GB 50011-2001 ） 和《建 筑 抗 震 鉴 定 标 准 》［3］ （ GB 50023-2009） ，并 结 合 工 程 实 例，提 出 了 这 类 房 屋抗震鉴定、加 固 设 计 应 注 意 的 问 题 和 关 键 点。 并 探讨了抗震鉴定与 抗 震 设 计 的 关 系，总 结 了 两 者 之 间的几个不同点。 2 多层砌体结构震害分析
（ 4） 楼梯间 楼 梯 间 一 般 开 间 小 ，水 平 方 向 的 刚 度 相 对 较 大 ， 在地震 时 承 担 的 地 震 作 用 较 多［7］。 砌 体 结 构 的 楼 梯间，在高度方向 缺 乏 有 力 的 支 撑，约 束 作 用 较 小， 易 于 遭 到 破 坏 ，因 此 ，楼 梯 间 的 墙 体 一 般 比 其 他 部 位 的墙体破坏更为严重。 3 纵墙承重的砌体结构抗震能力分析 纵墙 承 重 的 砌 体 结 构，由 于 楼 板 的 侧 边 一 般 不 嵌入横墙内，横向地 震 作 用 有 很 少 部 分 通 过 板 的 侧 边直接传至横墙，而 大 部 分 要 通 过 纵 墙 经 由 纵 横 墙 交接面传至横墙。 因 而，地 震 时 外 纵 墙 因 板 与 墙 体 的拉结不良而成 片 向 外 倒 塌，楼 板 也 随 之 坠 落。 横 墙 由 于 为 非 承 重 墙 ，受 剪 承 载 能 力 降 低 ，其 破 坏 程 度 也比较重。各楼层 间 不 能 存 在 特 别 薄 弱 的 楼 层，在 一个楼层中也不能存在特别薄弱的墙段。多层砌体 房屋的合理抗震结 构 体 系，对 于 提 高 其 整 体 抗 震 能 力是非常重要的，是 抗 震 设 计 和 抗 震 鉴 定 应 考 虑 的 关键问题。 纵墙承重教学楼建筑的破坏特征是因外纵墙出 平面变形过大而引起外纵墙外闪。第二类纵墙承重 教学楼的纵墙出平面刚度较第一类有所提高。由于 构造柱的刚度较同 样 截 面 的 砖 墙 刚 度 大 得 多，所 以 在 内 、外 纵 墙 与 横 向 每 个 轴 线 均 设 置 构 造 柱 后 ，使 得 内、外纵墙出平 面 的 刚 度 有 所 提 高。 再 加 上 构 造 柱 与圈梁的共同作用，使 得 纵 墙 出 平 面 的 承 载 能 力 也 有所提高。由于纵 墙 是 横 墙 的 支 承，若 纵 墙 抗 震 能 力很差而过早地退 出 工 作，则 失 去 纵 墙 支 承 的 横 墙 就变成了开口墙，其 抗 震 能 力 会 大 为 降 低。 所 以 适 当增强纵墙的抗震能力也有助于提高横墙的抗震能 力和房屋的整体抗震能力。 在新建校舍工程中尽量不采用纵墙承重的砌体 结构，对既有的这类 教 学 楼 工 程 应 在 检 测 鉴 定 的 基 础 上 ，对 薄 弱 的 楼 层 、墙 体 和 楼 梯 间 等 应 采 取 相 应 的 加强措施。 4 工程抗震鉴定与加固应注意的几个问题 （ 1） 后续使用年限 （ GB 50023-2009） 引 入 了 建 筑 后 续 使 用 年 限 的 概念，将 建 筑 物 后 续 使 用 年 限 分 为 30 年 （ A 类 建 筑） 、40 年 （ B 类 建 筑 ） 、50 年 （ C 类 建 筑 ） 。 在 建 筑 物鉴定前必须首先 明 确 后 续 使 用 年 限，这 将 直 接 关 系到抗震鉴定方法 的 选 择，达 到 的 抗 震 设 防 目 标 略 有不同，影响抗震鉴定结论。这主要表现在： A 类建
在横向梁和横向墙 上，横 向 梁 由 纵 向 墙 体 和 构 造 柱 支承，形成了纵横墙共同承重结构体系； 还有纵墙承 重结构体系，即由预制的楼 （ 屋） 盖 直 接 放 置 在 纵 墙 上。而纵墙 承 重 结 构 体 系 由 于 在 教 室 内 没 有 横 向 梁，使得房屋楼层的 层 高 可 较 纵 横 墙 共 同 承 重 的 结 构体系小一些。据统计，2002 年 前 的 北 京 中 小 学 及 幼儿园校舍 建 筑，砌 体 结 构 约 占 结 构 总 数 的 98% ， 是校舍建筑的主要 形 式，而 纵 墙 承 重 结 构 体 系 又 占 多 层 砌 体 结 构 的 一 半 以 上［1］ 。
本次中小学校舍检测鉴定的建筑属于现有建 筑 ，对 现 有 建 筑 的 抗 震 鉴 定 ，是 对 被 检 建 筑 工 程 全 面 的抗震能力鉴定，实质为 3 个方面的内容： 抗震概念 鉴 定 、抗 震 承 载 力 验 算 、抗 震 构 造 鉴 定 。 具 体 包 括 结 构 布 置 、结 构 体 系 、抗 震 措 施 和 构 件 安 全 与 抗 震 承 载
Abstract： Based on the analysis of masonry structure damages from Wenchuan earthquake，the seismic behavior of the multi-story masonry teaching building is analyzed，and the seismic behavior of teaching building with load-bearing structural system of longitudinal wall is discussed mainly． Several key problems about seismic appraisal and reinforcing design are suggested in the paper． And the differences and correlation of seismic appraisal and seismic design are pointed out ． Keywords： load-bearing of longitudinal wall； masonry structure system； seismic behavior； reinforcing design
第 34 卷第 1 期 2012 年 2 月
工程抗震与加固改造 Earthquake Resistant Engineering and Retrofitting
［文章编号］ 1002-8412（ 2012） 01-0098-04
Vol. 34，No. 1 Feb． 2012
纵承重多层砌体结构抗震分析与鉴定加固
（ 1） 墙体 历次地震表 明，砖 混 结 构 墙 体 受 力 复 杂。 地 震 作用下，纵墙 开 裂 严 重，贯 穿 的 X 形 裂 缝 多 集 中 于 门洞之间的窗间墙 和 窗 下 墙，相 当 一 部 分 墙 体 出 现 砂浆被震松、墙体 被 压 酥 的 情 况［4］。 横 墙 底 部 受 剪 易 沿 灰 缝 出 现 水 平 通 缝 ，引 起 房 屋 的 滑 移 和 错 动 ，严 重时导 致 墙 体 出 现 错 位［5］。 教 学 楼 建 筑 由 于 采 光 等要求，窗间墙比 较 窄，且 缺 乏 相 应 的 构 造 措 施，对 抗震不利。 （ 2） 纵横墙连接处 纵横 墙 连 接 部 位 是 砖 混 结 构 的 薄 弱 环 节，特 别 是对于无 抗 震 构 造 措 施 的 砖 混 结 构。 在 地 震 作 用 下，纵横墙易脱开，连 接 处 产 生 较 大 的 水 平 拉 力，易 出现竖向裂缝，严重 时 造 成 墙 体 脱 落 甚 至 整 片 纵 墙 倒塌。 （ 3） 预制板楼屋盖 汶川 地 震 中，大 量 严 重 破 坏 和 倒 塌 的 房 屋 是 预 制板砖 砌 体 房 屋［6］。 预 制 板 与 墙 体 连 接 较 差 造 成 预 制 板 结 构 整 体 性 差 ，如 板 缝 过 小 或 灌 缝 不 实 ，地 震 时易被拉裂。在高 烈 度 区，预 制 板 搁 置 长 度 不 足 或 板 与 板 之 间 无 可 靠 拉 接 ，可 能 导 致 楼 屋 盖 塌 落 。
多层砌体结 构 自 重 较 大，材 料 呈 脆 性，抗 剪、抗 拉 和 抗 弯 能 力 都 很 低 ，整 体 性 和 延 性 较 差 ，抗 震 能 力 较差，在历次地 震 中 破 坏 严 重。 经 过 对 四 川 汶 川 大 地震的震害经验总 结，多 层 砖 房 的 主 要 震 害 特 征 可 概括为以下几点： ①墙体的破坏； ②窗间墙和墙垛的 破坏； ③纵横墙的连接破坏； ④墙体刚度变化和应力 集中的部位易破坏和倒塌； ⑤少量房屋产生整体弯 曲破坏； ⑥整体稳定性不好的附属物容易破坏和倒 塌。具体表现为下列几个方面：
Earthquake Resistant Engineering and Retrofitting February 2012
第 34 卷第 1 期
马德云，等： 纵墙承重多层砌体结构抗震分析与鉴定加固
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力、结构抗震变形能 力 及 结 构 现 状 质 量 与 地 震 损 伤 状况几个方面。
Ma De-yun1，2 ，Zuo Yong-zhi2 ，Teng Hai-wen1，3 ，Huo Da1，3 （ 1． The College of Architecture ＆ Civil Engineering，Beijing
University of Technology，Beijing，1001249，China； 2． Beijing Building Construction Research Institute，Beijing，100003，China； 3． The Key Laboratory of Urban Security and Disaster Engineering，Ministry of Education，Beijing University of Technology． Beijing 100124 ，China ）