砌體結構抗震的新動向

陳鑫

（邯鄲市大友建筑設計有限公司，河北 邯鄲 056000）

1 引言

砌體結構是一種傳統的墻體材料，在我國的廣大中西部縣域城鎮中仍占有85%以上的比例。近些年來，隨著建筑業的蓬勃發展，新型墻體材料也不斷涌現，如混凝土小型空心砌塊就是其中的一種。另外，結合就地取材的原則生產的各種地方性砌體材料，如蒸壓類和燒結類的非粘土多孔磚及實心磚。這都為砌體結構的應用擴大了領域和范圍。[1]

現代砌體結構已與傳統的磚砌體有許多區別。按照砌體中的配筋率大小可將其分為無筋砌體、約束砌體和配筋砌體三類，它們的界限定義為：僅有少量的拉結鋼筋，含筋量在0.07%以下時，可稱為無筋砌體；約束砌體適用于地震設防地區的砌體結構，如在墻段邊緣設置邊緣構件（鋼筋混凝土構造柱），同時，墻段上下設置有圈梁，此類砌體的特點是在砌體周邊均有鋼筋混凝土約束構件，砌體的配筋量為0.10%～0.2%左右；配筋砌體適用于10層以上的中高層建筑，如配筋混凝土空心小砌塊，其實質是一種砌筑成型的剪力墻結構，其配筋率也接近于現澆鋼筋混凝土剪力墻結構，即在0.25%左右。[2]

1966年的邢臺地震和1976年的唐山地震等數十次破壞性大地震，以及2008年的汶川地震等，幾乎無一例外地表明無筋砌體結構不能經受大地震的考驗。盡管砌體結構的抗震性能是如此之差，然而，在城鎮建設中，由于人口集中，土地有限，規范限制了一些傳統材料的砌體結構高度，但又不可能把砌體結構限制過嚴，而是要適應發展的需要，在研究和總結震害的基礎上，改進砌體結構的抗震性能，嚴格要求了小砌塊的建造層數和高度，滿足業主的需要。新修訂的《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）就適應了這種要求，提供了建造較高層數的砌體結構的安全性和適用性。同時相對于現澆鋼筋混凝土剪力墻結構而言，其較低的工程造價也是顯而易見的。

2 約束砌體的設計計算

砌體結構的脆性性質可以通過配筋或加強邊緣約束來改善。2008年汶川大地震以后，總結汶川地震中裂而不倒的砌體房屋的經驗，提出了在承重墻體中在原有規范基礎上增加設置邊緣約束構件和砌體配筋率的規定，此種做法是安全的。

新抗震設計規范中考慮到諸多特點和結論，并繼續貫徹到有關各項措施中。與此同時，更考慮到砌體結構抗震性能的進一步加強和安全性進一步提高的要求。修訂中新增訂了關于構造柱在墻段中的最大間距和構造柱的計算問題均進一步嚴格。

3 配筋砌體結構的設計計算

砌體結構要改變傳統概念上的脆性性質，突破現有條件下的層數和高度限制，以及使之更有效地應用于抗震設防地區，應該采用配筋砌體。實心粘土磚及多孔磚、蒸壓類磚等強度僅能達到MU10抗壓強度10MPa），且孔洞率較小，不適宜砌筑配筋砌體。混凝土小型空心砌塊的孔洞率可達50%(左右，強度可達MU20，是配筋砌體的理想材料。經過了多年時間考驗證明，國內如上海、沈陽、撫順等地也相繼建成一批12～18層的試點工程，說明配筋砌塊砌體結構有一定的市場[4]。配筋砌塊砌體墻的力學性能與鋼筋混凝土墻的非常接近，因為同屬一種材料，僅在構造上有所區別。因此，如正截面承載力的計算，配筋砌塊可采用與鋼筋混凝土完全相同的基本假定和計算模式，僅是砌塊墻中灌芯砌體的極限壓應變應有所區別。

目前，根據修訂后的規范，多層砌塊也允許建造高度與一般砌體相同，造價亦相當接近。其抗震性能經過近十余年的研究，只要采取適當措施，抗震性能有可能超過一般砌體結構。多層砌塊砌體結構有二種構造做法：一種是傳統的芯柱做法，即利用砌塊的孔洞，在部分孔洞中插入鋼筋并灌實混凝土，形成芯柱體系；另一種做法是芯柱加構造柱體系，即在墻體連接部位采用現澆鋼筋混凝土構造柱，在門窗洞口或墻段中段做芯柱。多層砌塊砌體結構仍屬剛性結構，其抗震特性與一般砌體結構十分相似。因此，除結合材料本身的特點外，其它各項抗震措施均適用。而底部框架-抗震墻房屋，地震震害表明此類結構倒塌破壞較多，考慮到目前新規范的對它的諸多限制要求，采用框架-抗震墻結構從經濟上是不合理的，造價會有相當的增加。因此，從經濟效益和使用方面考慮，暫時不建議采用此類結構形式。

4 抗震措施

抗震設計應該包括兩部分內容：一是抗震驗算；二是抗震措施。兩者不可偏廢；在某種程度上，抗震措施的重要性甚至更應突出。砌體結構的抗震措施可分為兩部分，一部分是共性的規律，如抗震設計的基本要求中列舉的條款。如不應采用嚴重不規則的方案；應使平面布置規則、對稱；立面和豎向設計應規則，結構的側向剛度應均勻變化，避免有突變（特別提出砌體結構中不應設置角窗問題）；盡量選擇有多道設防的結構體系；保證結構有良好的整體性，以及在結構材料、場地地基方面的選擇等諸如此類與概念設計有關的原則，仍將繼續遵守和沿用。此外，在砌體結構抗震構造措施方面，新規范提出了若干新的改進措施，此次就不詳細列舉（規范講解很詳細）。

5 結語

砌體結構既是一種量大面廣的結構形式，又是一種抗震性能較差的結構形式。我們不可能徹底淘汰它，摒棄它，只有面對現實。由于我國現在正處在墻體材料改革的時期，不同的地區都會有一些適合本地材料，但我們的總體思想"小震不壞，中震可修，大震不倒"是不變的，無論哪種材料，都要采取相應的抗震措施來保證工程的安全性，保證國家、保證人民的財產和生命不受損失。提高砌體結構的抗震性能，使它具有更好的抗震性能和安全性，這就是我們不斷深入學習和執行新抗震規范的目的。

[1]丁大鈞.砌體結構[J].教學芻議.建筑結構，1999.(3).

[2]周炳章.砌體結構抗震的新發展[J].教學芻議.建筑結構.2002.(5).

[3]施楚賢主編.砌體結構理論與設計[M].中國建筑工業出版社，1992.

[4]苑振芳.15層配筋砌塊住宅試點工程簡介[J].施工技術，1998.(7).

[5]苑振芳.國際標準《配筋砌體結構設計與施工規范》簡介.工程建設標準化.1995.(5).