砌体结构抗震设计

论砌体结构抗震设计
[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，使砌体结构在一定的适用范围内具有优于其他结构的经济效益和良好的使用性能，在各类建筑与构筑物中得到广泛的应用，但是砌体结构砂浆和块体间的粘结力较弱，与钢筋混凝土结构等相比其整体性差，所以在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，[关键词]：砌体结构抗震设计结构设计
中图分类号：tu973+.31 文献标识码：tu 文章编号：1009-914x（2012）26-0316-01
砌体结构房屋是我国民用建筑的主要结构类型之一，在我国城镇建设中，这类房屋的数量最多，分布最广。

但是这类房屋建筑，由于是由脆性材料的粘土砖和砂浆砌筑而成，在未合理的抗震设计时，其抗震性能一般来说是较差的。

尽管砌体结构的抗震性能如此之差，然而在城镇建设中，由于我国人口集中，土地有限，所以我们不可能把砌体结构限制过严，而是要适应发展的需要，在研究和总结震害的基础上，改进砌体的抗震性能，提高它的建造层数和高度，满足抗震需要。

1 影响震害的主要因素
地震造成房屋的破坏，影响的因数是多方面的。

由于砌体结构的布置形式，结构反应和动力特性不同，抗震性能也各有不同。

其
主要影响因素分析如下：
1.1房屋空间刚度的影响
房屋的抗震能力取决于房屋的空间整体刚度和整体稳定性。

多层砌体房屋因有纵横墙和刚性楼盖组成了一个有空间刚度的结构体系，由于它的刚度大，自重大，承受的地震作用也大。

当其平立面布置较规则时，房屋的质量重心和刚度中心接近或重合，结构因地震作用引起的偏心扭转效应很小，表现出较好的抗震性能，对于外伸或内收尺寸较大时（如l型或t型平面），在房屋转角出则由于应力集中有较大的地震反应，破坏也比较集中。

1.2 墙体强度的影响
多层砖房的墙体破坏严重，主要是因为砖石砌体材料是脆性材料，抗拉和抗剪强度都很低。

墙体在水平地震作用下，主要是受剪和受弯，而砖墙砌体砖缝的抗剪和抗拉强度较低，从而使得墙体出现裂缝而破坏。

从各种震害特征中看到，影响墙体抗震性能最重要的因素，是墙体的强度。

往往由于砂浆抗剪强度低，砌筑质量差，使墙体震害加重。

1.3 结构构造措施的影响
多层房屋的墙体、楼盖，以及各部的构件之间的锚固和拉结，可以构成空间整体，充分发挥结构的整体作用，加强空间刚度，使地震作用迅速传递，分布合理。

这样，合理地采取结构构造措施，加强墙体之间、墙体与楼层之间、各部位构件之间的节点连接，是很重要的。

1.4 工质量的影响
施工质量对房屋震害也是非常重要的。

由于砌体房屋施工质量的好坏，直接影响房屋的抗震性能。

特别是墙体的强度和墙体的拉结等，墙体强度主要取决于砂浆和砌块的强度以及施工操作的质量，其中砂浆强度等级是关键的因素，对墙体的抗震性能起决定性作用。

1.5 向地震作用
除水平地震作用外，对于近震中地区的房屋，竖向地震作用的影响不可忽视。

从近年来的国内外震害经验来看，竖向地震作用有时也起主要作用，此时房屋的破坏情况表现为上部比下部严重。

2 砌体结构房屋的抗震设计
2.1 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。

2.2 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，房屋的破坏将加重。

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。

2.3横墙间距的布置
在横向水平地震作用的影响下，如果楼盖有足够的刚度，横墙
间距较密且有足够的承载力，则纵墙承受的作用是很小的，一般不至于出现水平裂缝。

如果楼盖刚度较差或横墙间距很大或横墙承载能力不足而先行破坏，则纵墙承受的地震作用将较大，因而，在纵墙上就会出现水平裂缝。

裂缝的位置一般是在两横墙之间的中部或靠近先行破坏的横墙的一端。

因此，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。

2.4 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。

震害调查表明，沿房屋纵向地面运动的结果，常导致纵墙的薄弱部分—窗间墙的开裂。

随着地震烈度的增高，地震荷载成倍的增长，窗间墙的破坏程度也越重。

因此，按地震烈度控制墙面开洞率是必要的。

2.5 平立面的布置和防震缝的设置
房屋的平、立面布置宜规则、对称，房屋的质量分布和刚度变化宜均匀，楼层不宜错层。

房屋的防震缝可按实际需要设置。

当房屋体型复杂不设防震缝时，应选用符合实际的结构计算模型，进行较精细的抗震分析，采取措施提高抗震能力。

当设置防震缝时，应将房屋分成规则的结构单元，留有足够的宽度，使两侧的上部结构
完全分开。

伸缩缝、沉降缝应符合防震缝的要求。

2.6 抗震结构体系
抗震结构体系，应符合下列各项要求：计算简图明确，地震作用传递途径合理，宜有多道抗震防线；应具备必要的强度，良好的变形能力和耗能能力，宜具有合理的刚度和强度分布。

抗震砌体结构构件，应按规定设置钢筋混凝土圈梁和构造柱、芯柱，或采用配筋砌体和组合砌体柱等，以改善结构的变形能力。

结构的连接，应能保证结构的整体性。

抗震支撑系统，应能保证地震时结构稳定。

2.7 对地基和基础设计的要求
同一结构单元不宜设置在性质截然不同的地基土上。

同一结构单元宜采用同一类型的基础，基础底面宜埋置在同一标高上，不然因地面运动传递到基础不同标高处而造成震害。

如设置在同一标高有困难时，则应设置基础圈梁，并应1∶2的台阶逐步放坡过渡，高差不宜有过大的突变。

在软弱地基上的房屋，应在外墙及所有承重墙下增设基础圈梁，以加强抵抗不均匀沉陷和增强房屋基础部分的整体性。

3 砌体结构房屋抗震设计构造措施
3.1 钢筋混凝土构造柱
在多层砌体结构房屋中设置钢筋混凝土构造柱是一项非常有效的抗震措施。

构造柱不但使砌体结构房屋承受变形的性能大为改善，而且使已开裂墙体的位移受到限制，从而提高房屋的抗震性能。

试验研究表明，构造柱对墙体的开裂强度无明显的提高，但对墙体
的抗剪强度约可提高10%～30% 左右。

提高幅度与墙体高宽比、竖向压力和开洞情况有关。

但是直至破坏，构造柱始终能与墙体结合在一起共同工作，对加强结构的整体性效果很好；同时，构造柱是在墙体破裂之后才能充分发挥作用的，而当墙体破坏之后，水平地震力又将大为降低。

因此构造柱也不必使用过大的截面或配置过多的钢筋来提高它本身的抗剪能力。

根据多层砌体砖房抗震实践的经验，构造柱一般应设置在震害较重、连接构造比较薄弱和易于应力集中的部位。

3.2 现浇钢筋混凝土圈梁
设置钢筋混凝土圈梁可以加强多层砖房纵横向各墙体间的连接，增强房屋的整体性和刚度。

圈梁形同一个箍紧楼、屋盖的水平横箍；圈梁连同构造柱一起，加强了楼屋盖、墙体的整体性、稳定性，以约束墙体裂缝的开展，使之有较高的变形能力，有效地提高了房屋的抗震性能。

因此设置圈梁是多层砖砌体结构房屋抗震的重要措施。

圈梁还可以缓解因地震和其它因素引起地基不均匀沉降对房屋带来的破坏。

4 结束语
虽然砌体结构的抗震性能与其它结构相比相对较差，但是通过合理的抗震设计，采取恰当的抗震构造措施，保证砌体材料和施工的质量，在9度及以下地震区建造的砌体房屋仍然具有较强的抗震能力，安全是可以得到保证的。