普通多层砌体房屋的震害分析及加固建议

普通多层砌体房屋的震害分析及加固建议

摘要：普通多层砌体房屋在我国现阶段住宅中普遍存在，但其抗震性能存在较大问题。本文将分析普通多层砌体房屋的震害特点，给出无筋墙体抗震强度验算方法，并从设计结构限制、设置钢筋混凝土构造柱、圈梁、钢筋网水泥浆加固法、基础抗震技术和墙体开封耗能技术等方面为多层砌体的房屋的加固提出建议。关键词：多层砌体房屋、震害特点、抗震强度验算、加固方法

1．引言

在我国，砌体结构房屋在中小城市、乡镇和农村地区是大量存在的，我国住宅建筑中80%以上为砌体结构，全部建筑面积中砌体结构也多达60%~70%，尤其在农村地区，居民住宅几乎全部为砌体结构。但由于砌体结构以墙体为承重构件，其刚度往往较大，结构自振周期小，故产生的地震作用也较大；而砌体结构材料本身的抗剪、抗拉强度低，延性较差，因此在地震中往往震害严重。在国内外历次强烈地震中，砌体结构的破坏率相当高。1923年的日本关东大地震，东京约有7000幢砖石房屋，大部分遭到严重破坏，仅有1000余座平房可修复使用；1948年苏联阿什哈巴地震，砖石房屋的破坏率达70%～80%；1976年我国唐山大地震，在1000余幢多层砖混结构房屋中，倒塌率为70%～80%；1991年的新疆柯坪地震、1993年的云南普洱地震，多层砖混结构房屋的破坏率达到75%。这次汶川地震中，砌体结构又遭到了严重的破坏，根据清华大学、西南交通大学、北京交通大学土木工程结构专家组在四川主要灾区的调查结果[1]，根据建筑结构类别的震害状况统计结果如表1所示，由表中可以看出，在汶川地震中，普通砌体结构造成的震害仍占据主体地位。

表1 汶川地震中建筑震害情况统计（按结构形式分类）

可以使用加固后使用停止使用立即拆除砌体-木架屋顶结构0（0%）2（50%）0（0%）2（50%）砌体结构42（21%）74（37%）33（16%）52（26%）砌体-框架混合结构20（48%）9（21%）4（10%）9（21%）框架结构66（54%）40（32%）8（7%）9（7%）

5（71%）2（29%）0（0%）0（0%）框架-剪力墙（核心筒）

结构

4（57%）3（43%）0（0%）0（0%）轻钢结构（屋面）/钢桁

架拱

虽然普通砌体结构的震害严重，但由于其价格相对低廉，便于遍地取材，在未来的很长一段时间内，砌体结构仍然将占据我国普通建筑的主体地位。2．多层砌体结构房屋的震害特点

砌体结构房屋的震害特点主要表现为以下几个方面：

2.1房屋倒塌

地震时,当房屋承重墙体在水平地震作用下开裂，交叉裂缝将墙面分割成上下左右四块对顶的三角形块体，随着水平地震力的继续作用，并受到上、下块体的挤压而逐渐挤出脱落。此时承重墙体失去承受上层垂直荷载和水平地震作用力的能力，最终导致房屋倒塌。当房屋墙体特别是底层墙体整体抗震强度不足时，易造成房屋整体倒塌。当房屋局部或上部墙体抗震强度不足时，易发生上部倒塌，突出屋面或者室外楼梯等结构单元尤其容易破坏。

2.2墙体开裂、破坏

墙体在水平剪力和竖向压力的共同作用下发生斜向主拉应力和主压应力，当

墙体内的主拉应力超过砌体抗拉强度时，墙体就会产生斜裂缝；在地震的反复作用下，则形成了交叉裂缝。当地震作用沿房屋横向作用时，虽然纵墙在其平面内的刚度很小，几乎不承担地震作用，但是当抗震横墙间距过大或楼板刚度不足，纵墙墙体仍会受到平面外的地震作用力，发生平面外的弯曲，导致墙体出现水平裂缝。当纵横墙交接处连接质量不好、缺乏可靠的拉结，加之受两个方向的地震作用共同作用时，连接处受力复杂，应力集中程度高，容易被震脱，产生竖向裂缝。

2.3楼梯间墙体的破坏

楼梯间顶层墙体的计算高度较其他部位的大，使其稳定性差，易发生破坏。除顶层外，标准层的楼梯间墙体计算高度却较同层其他部位墙体计算高度小，使其层间侧移刚度较大，因该处分配的地震剪力大，容易造成震害。一般多层砖房的震害，两端较中部为重，而设置在端部的楼梯间，震害尤为严重。

2.4空旷房间墙体的破坏

开间大的外墙和房屋顶层的大房间，由于房间大，横墙相隔较远或楼板平面内的刚度不足，使楼板本身的水平地震力不能直接传递给两侧的横墙。因此，部分或大部分地震力由垂直于地震力方向的纵墙来承担，而垂直于地震力方向的墙体平面外的抗弯能力很低，导致墙体出现水平的裂缝。

2.5墙角破坏

因为墙角位于房屋尽端，房屋对角部纵横两个方向的约束作用均有所降低；地震过程中的扭转效应，以及墙角处具有较大的刚度，故房屋角部吸收的地震作用亦大；加之墙角是纵横墙的交汇点，地震作用下其应力状态复杂并易于产生应力集中，从而该处的抗震能力很薄弱，常出现纵横两个方向的斜裂缝，严重时还

会造成墙角局部垮塌。

2.6附属构件的破坏

当建筑有突出屋面的小建筑如屋顶间、女儿墙和烟囱等附属物时，由于该部分的重量和刚度突然变小，地震时将产生“鞭梢效应”，使得突出屋面小建筑的地震反应增强，容易产生破坏。另外，由于隔墙、外廊栏杆等非结构构件与建筑物本身的连接较差，地震时造成大量的破坏。

综上所述，多层砌体房屋在地震作用下的初始破坏原因是地震作用在墙体中产生的效应超过了墙体材料或连接材料的抗力。而多层砌体房屋的初始破坏部位，主要是墙身和构件间的连接处。当墙片所受的地震力大于墙片的抗震强度时，墙体将会开裂、局部倒塌甚至整体倒塌。当房屋构件（墙片、楼盖、屋盖）间的连接强度不足时，各构件间的连接破坏，使原有的整体工作体系受到破坏，构件丧失稳定，发生局部倒塌，严重时整体倒塌。

3．多层砌体房屋无筋墙体的抗震验算方法

粘土砖、多孔砖墙体的截面抗震截面抗震承载力，应按下列规定验算[2]。1．一般情况下应按下式验算：

（1）式中，V——墙体剪力设计值；

A——墙体横截面面积，多孔砖取毛截面面积；

——承载力抗震调整系数，对自承重墙取0.75，对承重墙体，当墙体两端没有构造柱或芯柱时取0.9，否则取1.0；

——各类砌体沿阶梯形截面破坏的抗震抗剪强度设计值，按下式确定

为