淺析配筋磚砌體與磚房抗震能力提高機理

鄭 江

震害表明，砌體房屋的抗震性能差，故改善砌體結構的延性，保證結構在規定的設計基準期內能夠抵御出現的各種作用，并在偶然事件發生時及發生后仍能保持必需的整體性，對提高房屋的抗震能力具有重要意義。

經過國內多家科研、高校的試驗研究，通過對底框結構抗震性能作較為深入的分析，新規范在原規范基礎上，對底部框架承托上部磚部的層數限制，各相應烈度均放寬了一層，同時，根據試驗，將底部框架擴展為底部兩層框架，以適應建設的需要。在砌體中配置鋼筋或鋼筋混凝土構件的配筋砌體，以其有利于砌體結構受力變形的約束和承載力的提高，而在工程上得到了廣泛應用，我國目前主要采用網狀配筋磚砌體和組合磚砌體作為砌體結構的主要承力構件。

組合砌體能充分發揮各組成材料的特點，讓鋼筋混凝土柱主要抗彎，砌體材料主要承壓，從而彌補了砌體材料抗彎，抗剪性能差的缺點，讓鋼筋混凝土柱和砌體材料同時抵抗水平地震剪力和房屋在垂直荷載下的壓力，試驗研究表明:配筋砌體由于砌體中壓筋帶及圈梁，鋼筋混凝土柱等抗彎能力較好的構件的存在，使其延性也能達到一般的抗震要求，并且該結構物造價分析在價格上占優，因此配筋組合砌體在現在以至將來都會是一種優選的結構體系。

1 網狀配筋磚砌體對房屋抗震能力的提高機理

網狀配筋砌體和無筋砌體在受壓性能上之所以有較大區別，主要是因為配置在砌體內鋼筋網的作用，當砌體受壓時不僅產生縱向壓縮變形，同時還產生橫向變形，而鋼筋網與灰縫砂漿之間的摩擦力和粘結力能承受較大的橫向拉應力，使鋼筋參與砌體共同工作，力和粘結力能承受較大的橫向拉應力，使鋼筋參與砌體共同工作，而且鋼筋的彈性模量較砌體的高得多，從而約束了砌體的橫向變形，使縱向裂縫與分開的小柱體不致過早失穩破壞，導致間接提高了砌體的抗壓強度。表1為試驗的無筋和配筋磚砌體軸主受壓從開始直至破壞裂縫出現，發展等特點的比較。

為使網狀配筋磚砌體安全而可靠地工作，除保證其承載力外，構造要求是必不可少的，我們常說“三分計算，七分構造”其實不無道理:《山西省陽泉市底部框墻磚房和配筋砌體房屋試點工程抗震設計與施工暫行規定》4.2.3～4.2.9有七條就是關于總層數為八層的配筋砌體磚房設置水平網狀配筋的構造措施，通過分析可得如下結論:

1)配筋墻體水平鋼筋在端部采取錨固措施后，對墻體的延性、承載力和破壞都有影響，錨固鋼筋主要表現在:a.墻體開裂后，由于端部錨固筋鉤住墻體，可以進一步發揮水平筋承受側向荷載的作用;b.約束開裂墻體，減少側向位移的擴展，延緩墻體破壞過程，盡管《規定》只要求第一層的水平配筋宜設備為網片形式，但我認為一般墻體的長寬比對主要承重橫墻，就普通住宅按進深4.2 m，墻厚240。對抗震能力好的鋼筋混凝土結構規范和構造還要求簡支梁的高度尺寸為(1/8，1/12)L，更何況對抗震、抗彎性能均差的磚砌體，應采用細而密的措施即沿墻高@250，240墻設5φ4，370墻設6φ4，沿水平@250～300設 φ4鋼筋并點焊成網(采用綁扎會加厚砌體內水平灰縫，使砂漿橫向交形太大，在磚內產生較大橫向拉應力，加劇砌體內的復雜應力狀態，而降低砌體強度)。在施工中水平灰縫厚度應控制在8mm～12mm之間，并應保證在鋼筋上下至少各有2mm厚的砂漿層，這樣240墻設5φ4@52.5，370墻設6φ4@68灰縫砂漿密實度不受影響，而增加了鋼筋的橫向約束。

表1 無筋砌體與網狀配筋砌體比較結果

2)網狀配筋砌體所選用砌體材料強度等級不宜過低，磚不應低于MU10，砂漿不應低于M5，采用高強砂漿，砂漿與鋼筋有較大粘結力，對鋼筋的保護也有利，因此在設計工作中，我們除滿足砌體抗壓承載力要求，對底部三層砂漿的要求提高到M10就基于這個原因。

3)增加樓板水平方向配筋現澆帶數量，是我們在小陽泉住宅小區推廣應用的又一項抗震舉措，在預制空心樓板間增設120厚，110～150 寬，開間 3.0 m 內配 2φ10@110，開間 3.3 m 內配2φ10@110，開間3.6 m內配2φ12@H10鋼筋混凝土現澆板帶，不僅加強了樓板的整體剛度，也提高了房屋空間工作功能系數，這是一項安全儲備的提高，在建筑結構作為特殊商品的時代，我們對城區房地產開發商，對其出售建筑物的安全質量負責，在影響售價不多的情況下盡可能提高安全度，特別是看不見摸不著的抗震能力給予了高度的評價。

2 組合砌體對房屋抗震能力的提高機理

這是由磚砌體和鋼筋混凝土或鋼筋砂漿構成的砌體結構，通常將鋼筋混凝土或鋼筋砂漿作面層，這種砌體可用作承受偏心壓力的墻、柱，在墻體轉角和交接處設置鋼筋混凝土結構柱也是一種組合磚砌體。

構造柱不但使砌體結構房屋承受變形的性能大為改善，而且使已開裂的墻體位移受到限制，從而提高房屋的抗震性能。

磚砌體是脆性材料，震害和試驗都表明，在水平地震剪力作用下，通常墻面的中部會突然出現裂縫，隨著地震作用的加大，裂縫快速沿灰縫呈階梯形斜向延伸，直至貫通整個墻體，交叉的裂縫將墻面分割成上、下、左、右四塊對頂三角形塊體，在反復的水平力作用下，兩側的三角形塊體不斷地左右晃動而破壞。當上下兩邊設置鋼筋混凝土圈梁時，雖然破壞過程和上述相同，但由構造混凝土與圈梁形成的閉合框架，猶如對墻體加以豎向和橫向的箍一樣，對破裂后的墻體起約束的作用，使墻體不致散落解體，仍然具有相當的承受豎向荷載的能力和承受水平地震作用的抗震能力，只要構造柱的縱筋不斷裂的墻體就依舊能夠在原來的平面內來回滑移、摩擦變形，從而耗散大量的地震能量，達到大震時保持房屋裂而不倒的目的，在這個意義上說，構造柱對在地震區建造磚砌體結構房屋所起的作用是重大的。

若無筋砌體受壓構件截面尺寸受限制，以及當軸向力偏距超過e＞0.7y(為截面重心至軸向力所在偏心方向截面邊緣的距離)，為控制截面受拉區邊緣拉應力不超過砌體彎曲抗拉強度限值，可采用磚砌體和鋼筋混凝土面層或鋼筋砂漿面層組成的組合砌體，這種組合砌體中，磚能吸收混凝土或(鋼筋砂漿面層中)混凝土及砂漿多余的水分，使組合砌體中的混凝土(砂漿面層)較一般情況下的混凝土(砂漿)能提前發揮受力作用，在軸向力作用下，兩側的鋼筋混凝土(或鋼筋砂漿)對磚砌體有橫向約束作用，從而使砌體內裂縫的發展較為緩慢，由于環箍效應，使砌體和面層混凝土(面層砂漿)具有良好的整體性和共同工作的能力，從而提高整個砌體結構的抗震能力，實際工程中，我們采用鋼筋砂漿面層來加固砌體的工程設計，具體做法是將原砌體表面抹灰層鏟除，剔鑿砌體水平灰縫約10mm～15mm，并清洗干凈，在墻體中設置貫通構件，或膨脹螺栓，然后采用在砌體兩側外掛鋼筋網片并將其固定，最后做不低于M7.5水泥砂漿面層30厚，效果甚好。

無論是網狀配筋，還是組合磚砌體，對多層磚房抗震能力的提高有明顯作用和效果，提高抗震設計水平，加強自己對工程技術標準，規范和新技術學習，通過分析結構受力性能與力學性質，對不斷提高房屋建筑自身抗震能力具有現實的意義。

［1］ 馮 波.既有砌體結構的抗震缺陷與加固方法綜述［J］.山西建筑，2010，36(21):57-58.