對砌體結構房屋的抗震設計方法探討

邢曉東

秦皇島廣澤工程項目管理有限公司，河北秦皇島 066000

1 地震對砌體結構房屋的破壞

在地震作用（主要是水平地震作用的影響）下，抗震措施和結構類型的不同往往是造成多層砌體結構房屋破壞情況不同的原因。主要有如下兩種。

1） 由結構或構件承載力不足而引起的破壞

當房屋受到水平地震的橫向影響時，水平地震作用主要通過樓蓋傳至橫墻，再傳至基礎和地基，這時震力主要由橫墻承受，當砌體抗震承載力遠遠小于地震作用所產生的震力時，墻體就會產生交叉裂縫或斜裂縫；當房屋受到水平地震的縱向影響時，水平地震作用主要通過樓蓋傳至縱墻，再傳至基礎和地基。如果窗間墻很窄，縱墻就會產生壓彎破壞；如果窗間墻很寬，縱墻將以震力破壞為主。

2） 由構件間連接不牢而引起的破壞

一些砌體結構的房屋承載力很好，構件的尺寸也不小，可往往由于連接不牢、支撐系統不完善，整體性差而導致破壞。這種現象在地震時也是常見的，如縱橫墻連接不牢以及樓板與墻體之間缺乏可靠的連接都可能造成縱墻外閃，甚至成片塌落。

2 多層砌體結構房屋抗震設計中的常見問題

1）在許多辦公樓往往為追求局部大空間，而在底層或頂層局部采用鋼筋砼框架結構，從而導致磚混和框架的“混雜”結構體系；

2）住宅磚房建設中，房屋層高和總高超過規范限值，尤其是底層為商店的磚房此種情況更為普遍；

3）住宅磚房中為追求大客廳，布置大客廳和大門洞，使得窗間墻的局部尺寸往往不如人愿，并將陽臺設計到客廳內，僅采用增大截面及配筋的構造柱替代磚墻肢，甚至有的不采取加強措施；住宅磚房的設計中平面布置通常過于復雜，縱、橫墻沿平面布置多數不能對齊，墻體沿豎向布置上下不連續。這些原因基本均限于場地過小或過度的追求造型；

4）抗震構造措施不到位。常出現“一本圖集打天下”的作法，不管具體作法是否合理、是否適用，全都按照圖集照扒下來。

3 規范多層砌體結構房屋抗震設計方法

針對以上存在的主要問題，多層磚房抗震設計時應注意以下問題。

1）砌體房屋的總層數及總高度限值

歷次震害表明，砌體結構房屋的樓層數越高其所受的震害就越嚴重。《建筑抗震設計規范》（GB50011-2001）在總結國內外歷次震害經驗的基礎上，結合我國的國情，并考慮到加設構造柱防倒塌的抗震效果，制定出了我國在不同設防限度下的磚混房屋層數和總高數限值。設計中房屋層數和總高度限值應同時滿足，因為樓蓋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。

2）合理的平面、立面布置

平面布置應均勻、簡單、規則，盡量避免凹凸形狀。平面布置過于復雜，會致使剛度中心與質量中心不重合，而產生扭轉效應，大大加劇地震的破壞作用。對不規則型平面砌體房屋，應縮短其伸出的部位，轉角或交叉部分墻體應拉通，使水平地震作用能通過貫通的墻體傳遞到相連的另一側，否則應當考慮設置抗震縫將其分離，縫寬為50mm～100mm，這樣可以避免地震時建筑物的兩側如凹凸部位應力過大，以及房屋因質量中心與剛度中心不重合產生扭轉效應。所以多采用一字型平面布置，以利于抗震。對于房屋的門、窗設計應多的選用尺寸大小相等且對齊的。立面布置應力求體型平整規則，承重墻體上下對齊，連續貫通，盡量避免局部突出。通常情況下表明：砌體結構式房屋的層數越多高度越高，其地震時的破壞能力和受損率也就越高。因此，對這類結構房屋的總層數和高度等方面做出規定，是一種既經濟又有效地抗震措施，對保證多層砌體結構房屋不致因整體彎曲而破壞也是有利的。對于那些現實中我們無法避免的不規則的房屋，應注意偏離結構剛心遠端的抗震驗算，立面應盡量將房屋的重力降低，避免頭重腳輕的建筑布局。為防止地震時發生鞭稍效應，應避免采用錯落的立面，即使要突出屋面建筑部分的高度也不應過高，同時應控制好結構豎向強度和剛度的均勻性。

3）合理確定圈梁和構造柱的位置

砌體結構的抗震性能也可從設置圈梁和構造柱方面得到改善。據研究，若配筋墻體梁端設置構造柱，由于水平鋼筋錨固于柱中，使鋼筋的效應發揮得更為充分，則可比無構造柱的同樣配筋率的墻體的承載能力提高13%左右，而且設置了構造柱和圈梁的砌體結構可形成兩道防御：第一道是砌體裂縫大幅度的發展，靠構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。第二道是砌體墻只會出現寬度不大的裂縫，層間變形不大，構造柱不能開裂。試驗研究發現，磚墻增設構造柱后，位移延性系數增大很多，可達4～6。構造柱的作用不僅體現在約束墻體的變形、提高砌體的抗震強度，還能增強墻體之間的連接，這些對砌體的抗震都是十分有利的。它們位置的確定是直接影響構造柱和圈梁能否有效地發揮其作用的重要因素。所以我們一定要嚴格執行建筑抗震規范對此提出的比較具體的規定。另外，圈梁應封閉連續，盡可能形成一個個近似矩形或圓形的箍。

4）其它方面可采用的措施

多層磚混房屋的低層往往滿足不了抗震驗算的要求。即使有時在適當部位加設構造柱也不能完全滿足抗震承載力驗算。可在抗震力不夠的承重墻段內配置水平鋼筋，使地震力由砌體及水平鋼筋共同承擔，從而提高墻體的抗震能力。多層磚混結構房屋的樓梯間不宜設在房屋盡端靠近外墻處，而應盡量選擇每個單元的中部；為突出屋頂的樓梯間，構造柱應伸到頂部與頂部圈梁連接。

4 結論

綜上所述，多層砌體房屋可通過科學選址、控制房屋層數和高度、合理布局。設置構造柱和圈粱，適當提高砂漿標準，加強樓梯間的構造，優先采用橫墻承重或縱橫墻共同承重以及現澆樓屋蓋等抗震措施，從而提高砌體房屋的抗震能力，達到“大震不倒、中震可修、小震不壞”的設防目標。

[1]GB 50011.2001建筑抗震設計規范(2008年版)[S].

[2]GB 50003.2001砌體結構設計規范[S].

[3]GB 50223.2008建筑工程抗震設防分類標準[S].