關(guān)鍵詞:砌體結(jié)構(gòu);抗震設(shè)計(jì);概念設(shè)計(jì) 

　　0引言 

　　在我國經(jīng)濟(jì)、科研迅猛發(fā)展的大前提下,我國建筑行業(yè)在技術(shù)、規(guī)模、樣式等多方面,有了長足的進(jìn)步,但是,考慮到我國社會主義初級階段的基本國情,在未來的幾十年間里,可以預(yù)見的是房屋建筑的主題仍然是磚砌體,而磚砌體房屋在歷次地震中的破壞又是最嚴(yán)重的。據(jù)對1976年我國唐山地震震害的統(tǒng)計(jì),磚砌體結(jié)構(gòu)建筑100%破壞,其中85%以上倒塌。磚砌體房屋建筑之所以地震破壞比例比較大,抗拉、抗剪和抗彎能力均較低是重要原因。在地震強(qiáng)烈的作用下,砌體結(jié)構(gòu)建筑容易發(fā)生脆性剪切破壞,從而導(dǎo)致房屋的倒塌和破壞。所以,研究磚砌體房屋抗震設(shè)計(jì)中的問題是非常重要和極具現(xiàn)實(shí)意義的�？v觀古今中外,不論是在6、7度區(qū),還是在8度、甚至9度區(qū),磚砌體房屋建筑的抗震設(shè)計(jì)都不乏成功的先例,這說明,經(jīng)過合理設(shè)計(jì)并采用必要的抗震措施,可有效的降低震害,達(dá)到現(xiàn)行規(guī)范“大震不倒,中震可修,小震不壞”的要求。 

　　1概念設(shè)計(jì) 

　　抗震概念設(shè)計(jì)是指利用抗震經(jīng)驗(yàn),通過合理地定性判斷對建筑場地的選擇、建筑平(立)面和結(jié)構(gòu)體系、抗震構(gòu)造措施等重要問題進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)處理。由于地震本身的隨機(jī)性、各種結(jié)構(gòu)之間的差異以及結(jié)構(gòu)本身的復(fù)雜性,在遭受地震作用后其破壞機(jī)理和破壞過程的復(fù)雜性,目前的抗震計(jì)算設(shè)計(jì)仍處在較低水平,尚未達(dá)到科學(xué)的嚴(yán)密程度。因此,在目前要使建筑物具有盡可能好的抗震性能,首先應(yīng)從大的方面入手,做好抗震概念設(shè)計(jì),從根本上消除建筑物種薄弱環(huán)節(jié),然后再輔以必要的抗震計(jì)算。如果整體的概念設(shè)計(jì)沒有做好,計(jì)算工作再細(xì)致,也很難有效地控制抗震薄弱環(huán)節(jié),從而也難免在地震時(shí)建筑物不發(fā)生嚴(yán)重破壞,甚至倒塌。所以,我們應(yīng)該重視房屋震害的實(shí)地考察,找出房屋抗震的薄弱環(huán)節(jié),總結(jié)出有益的抗震措施,做好建筑結(jié)構(gòu)的抗震概念設(shè)計(jì),對砌體結(jié)構(gòu)這種脆性材料來說,建筑抗震概念設(shè)計(jì)更為重要。 

　　1.1 合理的平面、立面布置平面布置應(yīng)規(guī)則、均勻、簡單,盡量避免凹凸形狀,多采用一字型平面,以利于抗震。平面布置復(fù)雜,致使質(zhì)量中心與剛度中心不重合,在地震作用下產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng),大大加劇地震的破壞作用。對不規(guī)則型平面砌體房屋僵住,其伸出部分應(yīng)盡量短,轉(zhuǎn)角或交叉部分墻體應(yīng)拉通,使水平地震作用能通過貫通的墻體傳遞到相連的另一側(cè),否則應(yīng)當(dāng)考慮設(shè)置抗震縫加以分離,縫寬為50―100mm,這樣可以避免地震時(shí)建筑物的兩側(cè)如凹凸部位產(chǎn)生的過大應(yīng)力集中,以及房屋質(zhì)量中心與剛度中心因不重合產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)作用。房屋的窗口大小盡量一致,窗間墻應(yīng)等寬且均勻布置,上下門窗宜對齊。立面布置應(yīng)力求體型平整規(guī)則,承重墻體上下對齊,連續(xù)貫通,盡量避免局部突出。在一般地基條件下,砌體結(jié)構(gòu)房屋層數(shù)越多,高度越高,其震害程度和破壞率也越大。因此,對這類結(jié)構(gòu)房屋的總高數(shù)和層數(shù)等方面做出規(guī)定,是一種既經(jīng)濟(jì)有有效地抗震措施,對保證多層砌體結(jié)構(gòu)房屋不致因整體彎曲而破壞也是有利的。對于那些現(xiàn)實(shí)中我們無法避免的體型不規(guī)則的房屋,應(yīng)注意偏離結(jié)構(gòu)剛心遠(yuǎn)端的抗震驗(yàn)算,建筑立面應(yīng)避免頭重腳輕,房屋重心盡可能降低,避免采用錯(cuò)落的立面,突出屋面建筑部分的高度不應(yīng)過高,以免地震時(shí)發(fā)生鞭稍效應(yīng),同時(shí)應(yīng)控制好結(jié)構(gòu)豎向強(qiáng)度和剛度的均勻性。 

　　1.2 合理布置縱墻和橫墻多層磚砌體房屋的主要承重構(gòu)件時(shí)縱橫墻體,在地震中主要猶豫承重縱橫墻在地震力作用下產(chǎn)生裂縫,嚴(yán)重者會出現(xiàn)傾斜、錯(cuò)動、倒塌等現(xiàn)象,進(jìn)而使房屋遭到破壞。所以合理布置縱橫墻對提高房屋抗震性能起到很大的作用。多層磚砌體房屋應(yīng)優(yōu)先采用�？v橫墻的布置宜均勻?qū)ΨQ,沿平面內(nèi)宜對齊,沿豎向應(yīng)上下連續(xù),同時(shí)一軸線上的窗間墻寬度宜均勻。房屋的空間整體剛度和整體穩(wěn)定性決定著房屋抗震能力的高低,多層磚砌體房屋一般采用縱墻或橫墻承重,由于非承重方向的約束墻體少,間距大,因而房屋該方向剛度較弱,空間剛度和整體性均較差,抗震能力低;在高烈度地區(qū),墻體由于平面外的失穩(wěn)而先行破壞。進(jìn)而引起整個(gè)房屋倒塌,而在兩個(gè)方向適當(dāng)布置縱橫墻混合承重的房屋,由于其限制了縱橫墻的側(cè)向變形,增強(qiáng)了空間剛度和整體性,對承受縱橫兩個(gè)方向的水平地震作用及抗彎、抗剪都非常有利。墻體布置時(shí),應(yīng)盡量采用縱墻貫通的平面布置,當(dāng)縱墻不能不能貫通布置時(shí),可在縱橫墻交接處采取加強(qiáng)措施,也可在縱橫墻交接處增設(shè)鋼筋混凝土構(gòu)造柱,并適當(dāng)加強(qiáng)構(gòu)造配筋;必要時(shí)還可以每隔一定高度放置水平拉筋(如2Ф6×500,以加強(qiáng)房屋整體性,防止縱橫墻交接處被拉開。 

　　1.3 合理確定圈梁和構(gòu)造柱的位置設(shè)置圈梁和構(gòu)造柱,砌體結(jié)構(gòu)的抗震性能可以大大改善。據(jù)研究,若配筋墻體梁端設(shè)置構(gòu)造柱,由于水平鋼筋錨固于柱中,使鋼筋的效應(yīng)發(fā)揮得更為充分,則可比無構(gòu)造柱同樣配筋率的墻體的承載能力可提高13%左右,而且設(shè)置了構(gòu)造柱和圈梁的砌體結(jié)構(gòu)形成兩道防御:第一道是砌體墻只出現(xiàn)寬度不大的裂縫,層間變形不大,構(gòu)造柱尚未開裂;第二道是砌體裂縫大幅度的發(fā)展,靠構(gòu)造柱及圈梁對砌體約束使墻體大變形消耗輸入的地震能量。試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),磚墻增設(shè)構(gòu)造柱后,位移延性系數(shù)增大很多,可達(dá)4～6。構(gòu)造柱出了能夠約束墻體的變形,提高砌體的抗剪強(qiáng)度之外,還能增強(qiáng)墻體之間的連接,這些對砌體的抗震都是十分有利的。要確保構(gòu)造柱和圈梁有效地發(fā)揮他們的作用,合理確定它們的位置是至關(guān)重要的。建筑抗震規(guī)范對此已經(jīng)做了比較具體的規(guī)定,我們一定要嚴(yán)格執(zhí)行。另外,圈梁應(yīng)封閉連續(xù),盡可能形成一個(gè)個(gè)近似矩形或圓形的箍。 

　　1.4 結(jié)構(gòu)空間剛性的設(shè)定剛性樓蓋體系是保證所有豎向抗側(cè)力構(gòu)件共同受力的先決條件,建議采用現(xiàn)澆樓屋蓋,對于磚混結(jié)構(gòu)體系采用現(xiàn)澆樓、屋蓋不僅可消除滑移、散落問題,提高房屋的整體性、增大了樓板的剛度,而且對于平面上墻體對齊的要求也可以適當(dāng)?shù)胤艑?因?yàn)樽鳛橐约羟凶冃螢橹鞯拇u混饑餓否,層間變形時(shí)可以控制的,較強(qiáng)的樓、屋蓋水平剛度使荷載傳遞具有良好的條件,平面上當(dāng)上下墻體不對齊時(shí),現(xiàn)澆樓、屋蓋能起到一定的傳遞水平力的作用,同時(shí)樓、屋蓋現(xiàn)澆增加了樓板對墻體的約束。磚混結(jié)構(gòu)房屋采用縱墻或橫墻承重,由于房屋另一方向約束墻體少、間距大,因而房屋的另一方向剛度較弱,空間剛度和整體性都較差,抗震能力低,在中強(qiáng)地震作用下,墻體由于平面外的失穩(wěn)而先行破壞,進(jìn)而引起整個(gè)房屋的倒塌。而在兩個(gè)方向布置適當(dāng)?shù)目v橫混合承重房屋,由于其限制了縱墻的側(cè)向變形,增強(qiáng)了空間剛度和整體性,對承受縱橫墻兩個(gè)方向的水平地震作用,以及抗彎、抗剪都非常有利,抗震性能較縱墻或橫墻承重好得多。 

　　1.5 砌體房屋的總層數(shù)及總高度限值歷次震害表明,磚混結(jié)構(gòu)房屋的震害隨著樓層數(shù)的增加而加劇�！督ㄖ�抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2001)?在總結(jié)國內(nèi)外歷次震害經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,結(jié)合我國的國情,并考慮到加設(shè)構(gòu)造柱防倒塌的抗震效果,制定出了我國在不同設(shè)防烈度下的磚混房屋總高數(shù)和層數(shù)限值。設(shè)計(jì)中房屋總高度和層數(shù)限值應(yīng)同時(shí)滿足,因?yàn)闃巧w重量占到房屋總重的一半左右,房屋總高度相同,多一層樓蓋就意味著增加半層樓的地震作用。 

　　1.6 其他方面可采用的措施在抗震驗(yàn)算中,多層磚混房屋低層往往不容易滿足抗震要求,即使有時(shí)在適當(dāng)部位加設(shè)構(gòu)造柱也不能完全滿足抗震承載力驗(yàn)算。為了提高墻體的抗震能力,可在抗震力不夠的承重墻段內(nèi)配置水平鋼筋,使地震力由砌體及水平鋼筋共同承擔(dān)。多層磚混結(jié)構(gòu)房屋的樓梯間宜設(shè)在每個(gè)單元中部,盡量避免將樓梯設(shè)在房屋盡端靠近山墻處;突出屋頂?shù)臉翘蓍g,構(gòu)造柱應(yīng)伸到頂部與頂部圈梁連接。為了避免個(gè)別墻段抗震強(qiáng)度不足首先破壞,導(dǎo)致逐個(gè)破壞,進(jìn)而造成整棟房屋可以通過建筑上的合理布局,結(jié)構(gòu)上的構(gòu)造措施等多種方法來彌補(bǔ)砌體房屋脆性材料在抗震方面的不足,從而滿足抗震要求。在抗震設(shè)計(jì)時(shí)體現(xiàn)以預(yù)防為主的設(shè)計(jì)思想達(dá)到“小震不壞,中震可修,大震不倒”的設(shè)防目標(biāo)。對于建筑工程只有在抗震設(shè)防,抗震設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量三方面都符合要求,才能確保建筑工程具備合理的抗御地震的能力。 

　　2結(jié)論 

　　現(xiàn)階段,人類對地震荷載的認(rèn)識還很不成熟,而對于屬于脆性結(jié)構(gòu)的磚砌體房屋建筑,重視概念設(shè)計(jì),輔以計(jì)算設(shè)計(jì),是可以達(dá)到“三水準(zhǔn)”要求的,因此該結(jié)構(gòu)形式仍然是一種經(jīng)濟(jì)、安全、實(shí)用的結(jié)構(gòu)形式。 

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