多层砌体结构抗震

摘 要：近年来,多层砌体结构成为我国应用最广泛的结构形式,提高多层砌体结构房屋的抗震性能,对保证结构安全具有十分重要的意义.本文根据历次地震经验,总结出多层砌体结构震害规律,并对如何采取有效的抗震措施进行探讨,以期在实践中提高多层砌体结构的抗震能力.

关 键 词：多层砌体结构震害规律抗震措施

时至今日,城乡建设中大量高层或超高层建筑拔地而起,钢筋混凝土结构、钢结构和钢骨混凝土等结构形式的应用也使城市面貌日新月异.但在中、小城市和乡村建设过程中,因砌体结构具有耐久性好,耐火性好,施工方便,易于就地取材,造价低廉的优点,在多层和低层建筑范围内仍然大量采用着砌体结构,根据最新统计它们仍占有70%以上的建造面积.可见,迄今为止砌体结构仍是一种广泛使用的结构形式.我国于1976年发生了唐山大地震,之后经历了数十次具破坏性的地震,在2008年,又发生了汶川大地震,这些惨痛的经历已使工程界清晰地认识到地震的破坏性极其巨大,给建设工程带来的危害不可小觑.因此研究如何提高砌体结构的抗震性能实乃必要.

本文根据历次地震经验,总结出多层砌体结构震害规律；结合《建筑抗震设计规范》(GB50011—2010),探讨了多层砌体结构的抗震措施.

一、多层砌体结构震害规律.

(一)墙体的破坏

墙体的破坏主要表现为墙体出现水平裂缝、斜裂缝及“X”形裂缝,严重时则出现歪斜以致倒塌的现象.

当墙体的高宽比较小时,墙体中间部位会出现水平裂缝；当墙体与主震方向平行时,墙体会出现斜向裂缝；当墙体的高宽比接近1时,墙体则会出现“X”形交叉裂缝.

(二)墙角的破坏

在地震中,多层砌体房屋的四角墙面易发生开裂以致于局部倒塌.这是由于墙角位于尽端,房屋对它的约束作用相对较弱.此外,地震对房屋还具有扭转作用,这就使得墙角处受力复杂,容易产生应力集中,导致墙角破坏.

(三)楼梯间的破坏

由于楼梯间的开间较小,水平方向的刚度相对较大,在地震时承担的计算高度会比其他部位大,这样会引起墙体在平面外的稳定性差,容易造成楼梯间两侧的承重横墙出现斜裂缝.

(四)内外墙连接的破坏

在地震中,内外墙连接处受到两个方向的地震作用,受力比较复杂,容易产生应力集中现象.如果内外墙间缺乏足够的拉结,施工时又不注意咬槎砌筑,那么连接处易发生竖向裂缝,严重时发生纵横墙拉脱,甚至外闪倒塌.

(五)突出屋面的屋顶间及附属结构的破坏

地震时,平面突出部位易出现局部破坏现象.当相邻部位的刚度相差较大时,破坏会十分严重；突出屋面的屋顶间、女儿墙、烟囱等附属结构由于地震时“鞭梢效应”的影响,产生的破坏较下部主体结构更加严重；当突出部分面积和房屋面积相差较大时,震害也越严重.

(六)其他部位常见的破坏

1、由于楼盖或屋盖缺乏足够的拉结或施工中楼板搁置长度过小,地震时会导致楼板坠落.

2、由于防震缝设置过窄,不能起到防震作用,地震时缝两侧墙体会发生碰撞而造成破坏.

二、多层砌体结构的抗震措施

在多层砌体结构中设置钢筋混凝土构造柱,是指先砌筑墙体,然后在墙体两端或纵横墙交接处现浇钢筋混凝土柱.

设置构造柱能有效的提高多层砌体房屋的抗震性能,主要表现在以下三个方面：①在墙体中设置构造柱,可以有效提高墙体的抗剪强度,提高的幅度与墙体高宽比、开洞情况和竖向压力有关.②构造柱和墙体结合共同工作,能加强结构的整体性；③设置的构造柱与圈梁所形成的约束体系可以有效地限制墙体的散落,增强了房屋在地震时的抗倒塌能力.

构造柱的间距设置不能过大,否则将会削弱对墙段砌体的约束作用[1].根据多层砌体结构抗震实践的经验,构造柱一般应设置在震害较大、构造连接相对薄弱和易于发生应力集中的部位.

钢筋混凝土圈梁在多层砌体结构抗震中发挥了重要的作用,主要体现在以下三个方面：①圈梁将房屋的纵横墙连接起来,增强了墙体的稳定性和结构的整体性.②圈梁与构造柱共同作用时,可以有效地约束墙体裂缝的开展,从而提高墙体的抗震性能.③圈梁可以有效地缓解由地震引起的地基不均匀沉降.

对于常用的装配式混凝土楼（屋）盖的多层砌体结构,圈梁的设置如下：

1、当采用横墙承重时,圈梁应根据墙体的类别和设防烈度分别设置.

2、当采用纵横墙承重时,每层均应设置圈梁,抗震横墙上圈梁间距应进行适当加密.

3、为了增加房屋的整体性,圈梁应闭合设置,遇有洞口处应上下搭接.此外,圈梁宜与预制板设置在同一标高.

楼（屋）盖是房屋的重要横隔,为了保证其刚度和整体性,设置应满足以下要求：

1、楼（屋）盖的钢筋混凝土屋架或梁,应与墙体和柱有可靠连接,该连接不应削弱柱截面.

2、坡屋顶房屋的屋架应与屋顶圈梁有可靠连接,檩条或屋面板应与墙体及屋架有可靠连接.

楼梯间的设置应符合下列要求：

1、顶层楼梯间的墙体应沿墙高每隔500mm设置2Φ6通长钢筋和Φ4分布短钢筋平面内点焊组成的拉结网片或Φ4点焊网片；7～9度时其他各层楼梯间墙体应在休息平台或楼层半高处设置60mm厚、纵向钢筋不少于2Φ10的钢筋混凝土带或配筋砖带,配筋砖带不少于3皮,每皮的配筋不少于2Φ6,砂浆强度等级不应低于M7.5且不低于同层墙体的砂浆强度等级[2].

2、楼梯间的大梁支承长度不应小于500mm,并应与圈梁连接.

多层砌体结构中各构件的连接是抗震的关键,其中较为重要部位的连接措施有:

1、砖墙和构造柱交界处应砌成马牙槎,并沿墙高每隔500mm设置2Φ6mm拉结筋,每边伸入墙内不小于1m.

2、对于地震烈度为6、7度,长度大于7.2m的大房间,以及8、9度时外墙转角及内外墙交界处,应沿墙高每隔500mm设置2Φ6mm的通常钢筋.

3、对突出屋面的楼梯间,构造柱应与顶部圈梁连接,并从下一层伸到屋顶间顶部.

地基和基础设置应满足以下要求：

1、在软弱地基上建造多层砌体结构,应在承重墙和外墙下设置基础圈梁,这样不仅可以抵抗房屋的不均匀沉降,还能增强房屋基础部分的整体性.

2、多层砌体结构的同一结构单元不宜设置在土体性质不同的地基上.

3、对于多层砌体结构的同一独立单元,基础底面宜处于同一标高,否则会因地面运动传递到基础不同标高处而造成震害[3].当设置在同一标高有困难时,应设置基础圈梁并放坡逐步过渡,高差不宜有过大突变.