淺談砌體結構抗震方法

【摘 要】砌體結構是我國傳統(tǒng)的建筑結構，有著悠久的歷史，占我國建筑結構的78%以上，有著非常重要的地位。但是在長期的使用過程中暴露了許多問題，如何提高砌體結構的抗震性能也是值得思考的。隨著技術的發(fā)展砌體結構也涌現(xiàn)出了很多新型材料，也促進了砌體結構抗震的發(fā)展。本文通過分析不同材料的特點，綜合闡述了砌體結構抗震的方法。

【關鍵詞】砌體結構；抗震；新型材料

1.砌體結構材料的特點

1.1新型材料特點

砌體材料作為一種地方性材料，具有取材容易、加工簡單、砌筑工藝易于掌握，因而被廣泛采用。并且經過長時間的改進和發(fā)展，形成了具有各地特色的傳統(tǒng)制作方式和砌筑方法，是一種生命力極強、應用最廣泛的建筑材料。砌體材料在我國大體可分為粘土類制品、蒸壓類制品、混凝土類制品和以各類工業(yè)廢料制成的墻體材料等。目前常見的新型材料主要有：陶粒砌塊、小型混凝土空心砌塊、加氣混凝土砌塊等。

當前各地除沿用傳統(tǒng)材料粘土制品以外，也相繼制成以頁巖、煤矸石和粉煤灰為主要原料的燒結磚；以白灰砂、粉煤灰為主要原料的蒸壓磚；以及以細石砼（或輕質骨料）為材料的砼小型空心砌塊等墻體材料。大部分地區(qū)有逐步替代粘土制品的趨勢。

1.2蒸壓粉煤灰磚和蒸壓砂磚的特點

蒸壓粉煤灰磚和蒸壓砂磚在生產上采用了不同的原料，其中蒸壓粉煤灰磚主要以電廠的工業(yè)廢料粉煤灰為主，而蒸壓灰砂磚主要以砂和石灰為主，然后再經過機械壓制和高壓蒸汽養(yǎng)護制成的砌體材料，通過這種特別的制作和養(yǎng)護過程，提高了砌體材料的抗壓強度、表面光滑度和收縮比。但是也出現(xiàn)了因表面光、收縮率大等因素引發(fā)的一系列不利于抗震的問題，比如摩擦系數(shù)小，與砂漿的粘結性差；受溫度影響大，墻體容易出現(xiàn)變形和裂縫。

1.3混凝土砌塊墻體材料的特點

砼砌塊墻體材料是利用自然和蒸汽養(yǎng)護，在經過機械運動把細石、輕骨料以及水泥等材料壓制而成的的砌體材料。砼砌塊墻體材料制作有比較節(jié)能的制作過程，取材優(yōu)勢也比較明顯，其中輕骨料可以就地取材，水泥又具有普遍性，可以根據(jù)不同的的標準來配置不同強度的砼砌塊墻體材料，其中的孔洞又為鋼筋等材料的配置提供了得天獨厚的條件，這不僅是提高砌體結構抗震性的有效途徑，也是一種使砌體結構走向整體結構的良好方式。

2.砌體結構抗震的發(fā)展

我國是一個多地震國家，六度及六度以區(qū)地震區(qū)占全國面積的三分之二以上，歷次地震表明，砌體結構的震害比較嚴重，砌體結構技術的發(fā)展主要就是抗震技術的發(fā)展，必須改進砌體結構的抗震性能，包括延性性能和抗倒塌能力。

從提高砌體結構抗震性能的角度來看，大致可將砌體結構形式劃分為三類：

無筋砌體：這類結構的墻體配筋率在0.07%以下，抗震性能較差，不宜在地震區(qū)建造。 約束砌體：墻體配筋率在0.07%以上，0.2%以下，這類砌體結構抗震性能較好，適于在地震區(qū)建造多層砌體結構。在這類結構體系中，大家較為熟悉的就是構造柱體系。

構造柱的試驗研究表明：砌體中的構造柱對初裂荷載影響不大，提高不多；對砌體的剛度增加也很少；對提高承載能力約在10%-30%左右；但對延性的提高十分明顯，可比無構造柱墻體提高3-5倍；特別是對防止房屋突然塌落起到決定性作用。

實踐經驗也證明：按照唐山地震以后的抗震規(guī)范設計的，砌體中帶有構造柱做法的房屋，己在多次地震中得到了考驗，烈度最高時達到9度，震后墻體有開裂，但無一倒塌。因此，宏觀震害調查表明：鑰筋硅構造柱，對減輕砌體結構震害，防止房屋倒塌具有明顯的抗震作用。

目前在我國，構造柱的構造做法為一種有效、經濟而成功的抗震措施已廣泛用于各類砌體結構。七十年代開始被列入抗震設計規(guī)范，八、九十年代進一步得到充實和發(fā)展。如組合柱體系，即在砌體墻中段設置鋼筋砼組合柱，在墻體平面內每間隔一定距離設置鋼筋混凝土組合柱，其寬度一般同墻厚、長度和間距根據(jù)設計要求。此類設置有組合柱的墻體一般在兩端均有按規(guī)定設置的構造柱。以這類組合柱組成的墻體稱為組合墻體，其抗震性能，特別是墻體的抗剪能力有較大幅度的提高，并對整個建筑的整體彎曲十分有利，是較多層數(shù)的砌體結構的一種較好的做法。

在提高砌體結構抗震性能、改善砌體脆性性質方面，我國還進行了大量的試驗研究工作和試點實踐。砌體墻中配置水平鋼筋，利用實心或多孔磚中沿墻的高度方向相隔60-300mm配置水平鋼筋，砌體墻中設置混凝土水平條帶。即在沿砌體墻每隔一定高度上，以現(xiàn)澆細石混凝土60-100mm厚并配置若干根細鋼筋或鋼筋網(wǎng)。這種做法可以改善磚砌體的脆性性質，使砌體墻裂縫不出現(xiàn)對角主拉應力軌跡的主裂縫，并且使裂縫比較均勻地分布在整個墻面。這樣，對砌體墻的抗剪強度可提高15%-30%左右，延性的改善方面也很明顯。水平配筋作用的發(fā)揮與鋼筋兩端的錨固程度有直接關系，錨固可靠時，其抗剪性能可比無錨固再提高13%左右。

約束砌體結構體系主要用于多層結構，當需要突破抗震設計規(guī)范對砌體結構高度的限制時，可以采用配筋砌體體系，從墻體配筋率來衡量，在0.2%以上。近年來以混凝土小型空心砌塊為代表的配筋砌體結構發(fā)展迅速，在北京、上海、遼寧等地建成了層數(shù)達18層的中高層建筑。此類結構從墻體材料、配筋情況來看，完全可納入鋼筋混凝土結構之列，只是從塊材型式及砌筑方式，仍將其看作砌體結構。

幾年來的工程實踐表明，采用配筋砌塊砌體，同現(xiàn)澆混凝土剪力墻結構相比具有更多的優(yōu)越性。一是降低配筋率，節(jié)約鋼材近一半；二是在一定程度上減輕結構自重（15%）；三是降低造價（工程造價可減少10～20%、工效提高50%）；四是改善了變形和延性性能。因此，是一種可供推廣應用的新結構體系。

對于中高層配筋砌塊結構，其地震作用計算及結構抗震驗算同以往砌體結構均有所不同。由于高度增加，其計算模型也不能再沿用以剪切變形為主的多層砌體結構，而必須考慮結構的彎曲影響。同時，由于高度增加，結構的自振周期變長，也不能再按多層砌塊結構一律假設其基頻處于反應譜平臺段，應通過計算確定。在內力和位移計算時，如果房屋高度不超過40m，以剪切變形為主，且質量和剛度沿高度分布比較均勻時，可采用底部剪力法進行地震作用的簡化計算，反之就應該采用振型分解反應譜法。

在配筋混凝土砌塊結構的承載力計算時，也不單是計算砌塊墻的受剪承載力，而應按剪力墻結構計算在偏心受壓和偏心受拉時砌塊砌體剪力墻的斜截面受剪承載能力；配筋砌塊砌體剪力墻過梁的斜截面受剪承載能力等。同時，對配筋砌體剪力墻結構中的構造措施，也有了更高的要求。

3.砌體結構抗震發(fā)展展望

在我國當前和今后的發(fā)展趨勢中，砌體結構仍將是一種重要的結構形式，砌體材料也將仍為我國建筑的主要墻體材料，并且在以下幾方面可作進一步深入的研發(fā)：

砌體結構材料方面：開展高強材料（如高強砌塊（下轉第197頁）（上接第114頁）及塊型）、高性能砂漿和注芯混凝土的基本材料研究。

在砌體結構體系方面：開展砌體結構構件力學性能試驗、整體結構動力性能研究、房屋抗震性能包括彈塑性性能研究。

完善標準體系：在上述研究的基礎上編制出有關砌塊結構的材料標準，配筋砌塊建筑結構設計及施工規(guī)范，還必須編制配筋砌塊建筑設計計算及繪圖軟件，以及配筋砌塊結構設計構造圖集等。

科技投入方面：建議政府部門加大科技投入。

4.結語

砌體結構作為建筑中最普遍的一種結構形式，在抗震性能上仍存在諸多不足，需要我們不斷賦予新的內容、新的理念，對地震進行深入的研究，能夠更好地提高砌體的抗震性和安全性，我們對砌體結構的特點和發(fā)展需要不斷突破與創(chuàng)新。 [科]

【參考文獻】

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