試論多層砌體結構的抗震分析及加固技術措施

■楊 梅 ■山西太鋼工程技術有限公司，山西 太原 030009

多層砌體結構建筑本身具有脆性的性質，這是由它本身連接方式和使用的材料決定的，因此這類結構的抗震性能較差，提高多層砌體結構建筑的抗震性能有著重要意義。

1 多層砌體結構建筑的相關知識

1．1 砌體結構的應用

我國很多地區(qū)都存在砌體結構建筑物，這類結構之所以廣泛存在，是因為它使用的原材料簡單，可以就地取材而且具有良好的保溫隔熱性能以及耐久性、化學穩(wěn)定性等。和同樣廣泛使用的鋼筋混凝土結構相比，砌體結構建筑物在施工過程中不需要模版，可以節(jié)約木材、鋼材以及水泥等。

1．2 砌體結構的分類

砌體結構建筑物從原材料使用上可以分為配筋砌體結構以及無筋砌體結構，其中約束配筋砌體和均勻配筋砌體又共同構成了配筋砌體結構。無筋砌體結構建筑物抗震性能較差，容易出現(xiàn)開裂、倒塌等情況，造成這種問題的原因是無筋砌體結構抗剪、抗拉、抗彎的強度較低。所以為了提高多層砌體結構的抗震性能，可以在多層砌體結構中使用圈梁或者采取其他構造措施，最終達到實現(xiàn)多層砌體結構建筑物抗倒塌以及提高延性的能力。

2 多層砌體結構地震損壞方式

2．1 扭轉破壞

剛度分布會因為建筑物平面布置不對稱而出現(xiàn)不均勻的情況，比如典型的L形布置建筑物，當?shù)卣甬a(chǎn)生時就會出現(xiàn)很大的扭轉效應，結構薄弱的環(huán)節(jié)就容易遭到破壞。處于建筑物盡端的轉角處墻體受到整體建筑物的約束力較小，當?shù)卣鸢l(fā)生時，建筑物出現(xiàn)扭轉變形，轉角處墻體出現(xiàn)的位移較大，因此相比于其他部分更容易遭到破壞。

2．2 剛度突變

當多層砌體結構建筑物底層框架上部磚混結構存在較大的立面高度變化，或者是同一樓層出現(xiàn)高差過大的情況時，當?shù)卣鹜蝗唤蹬R，剛度結構較小的樓層或者剛度突然變小的樓層會在地震作用下，在水平方向出現(xiàn)大的變形，嚴重的甚至會出現(xiàn)建筑物倒塌的情況。

2．3 拉應力不足

斜裂縫破壞是因為承受地震作用和水平地震作用方向的墻體的主拉應力強度不足。墻體反復承受水平地震的作用，在兩個方向上的斜裂縫組長上輕下重的交叉型裂縫。地震持續(xù)時間過久的話，這些裂縫會不斷擴大，最終引起墻體傾斜或者是倒塌的后果。

3 多層砌體結構常用加固技術措施

3．1 合理規(guī)劃布局

保證多層砌體結構建筑物美觀安全的最好辦法，就是保證結構的簡單和合理規(guī)劃布局。在進行設計的時候，為了確保結構剛度以及質量中心一致，就需要讓建筑平面、立面整潔簡單;降低建筑物的重心可以避免建筑立面出現(xiàn)頭重腳輕的情況;為了規(guī)避地震發(fā)生時的鞭梢效應，建筑物對于錯落凹凸的立面應該規(guī)避，同時結構豎向強度和剛度的均勻性也應該控制好。如果實際施工中對于上述情況無法避免，應該使用抗震縫對復雜不規(guī)則的建筑進行分割，形成幾個相對獨立的單元。承重的結構體系最好選擇橫墻承重或縱橫墻共同承重的結構體系。

3．2 限制建筑高度

相關統(tǒng)計顯示，地震破壞的程度是和砌體建筑的層數(shù)成正比的。也就是說，氣體建筑物的層數(shù)越高，當?shù)卣饋砼R時受到的破壞就越大。這是因為建筑底部的傾覆力矩受到建筑層數(shù)和高度的影響。所以在進行砌體建筑設計時，需要嚴格按照國家的《建筑抗震設計規(guī)范》(GB50011-2010)標準進行。在該標準中，對砌體建筑的高度以及層數(shù)都做出了明確的規(guī)定，對是否將地下室以及閣樓計算進建筑的總高度中也有著規(guī)定。

3．3 提升砂漿等級

統(tǒng)計多次地震后建筑物的受損情況進行分析，發(fā)現(xiàn)多層砌體結構的墻體截面積大小和砂漿等級高低與建筑的抗震能力成正比，也就是說，墻體截面積越大，砂漿等級越高，建筑結構的抗震性能就越好，越不容易受到地震的影響。在對多層砌體建筑進行的抗震驗算中發(fā)現(xiàn)，多層砌體結構的底部兩層因為受到的地震作用力較大，是整個結構中最容易受到破壞的地方，稱之為結構薄弱層。這時候最佳的處理方式就是對墻體承載面積進行改變并提升砂漿的等級，這樣可以明顯提高砌體結構的抗震能力。

4 設置新的建筑結構

4．1 設置構造柱

為了提高砌體建筑的延性，可以在磚墻中設置構造柱。這樣做的目的是為了將磚墻砌體側向擠出塌落的約束作用發(fā)揮出來，進而大幅度地提高砌體的抗剪承載能力，最終實現(xiàn)砌體結構變形能力提高的目的。當然，在建筑中設置構造柱的作用不僅僅只有上面一種，構造柱設置在建筑中可以將建筑物的整體性進一步提高，地震發(fā)生時，產(chǎn)生的能量可以利用其塑性變形和滑移摩擦來消耗地震能量，最終也可以實現(xiàn)建筑抗震能力提高的目的。

4．2 設置水平圈梁

將水平圈梁設置在多層砌體結構中的目的是為了在加強內外墻連接的基礎上，將建筑的整體性進一步提高。為了增強建筑的抗震性能，就需要加強建筑豎向剛度以及抵御不均勻沉降的能力。為了達到這個目的，就可以將圈梁設置在基礎頂和屋蓋上。當?shù)卣鸢l(fā)生時，圈梁的約束作用可以有效阻止裝配板材的散落，降低磚墻發(fā)生倒塌的幾率，進而將各片墻體的抗震能力充分發(fā)揮。墻體在豎向平面內受到圈梁和構造柱的約束，這樣可以限制墻體裂縫的開展，水平面和裂縫間的夾角因此減小，對墻體的整體性以及變形能力提供了保證。因為水平圈梁和構造柱的成本低廉，但是作用效果明顯，所以在砌體結構中被廣泛使用，是一種經(jīng)濟有效的抗震措施。

4．3 設置伸縮縫

砌體結構抗震設計中一項重要的構造措施就是伸縮縫。通常情況下，為了預防正常使用條件下砌體構建物的墻體上，因為溫差和墻體干縮出現(xiàn)豎向裂縫，可以將伸縮縫設置在砌體墻體最可能出現(xiàn)裂縫的地方，一般這些地方位于建筑體型變化處、平面出現(xiàn)轉折的地方的等。設置伸縮縫也是一種有效提高砌體結構抗震性能的措施。

5 強化砌體結構施工技術管理

技術管理的關鍵就在于施工人員的技術水平，加強施工技術人員的選拔培養(yǎng)，強化技術人員的準入制度，完善施工單位技術人員聘用標準。為了保證施工人員的工作熱情和專業(yè)素質，可以優(yōu)先選用那些責任心強、工作積極以及技術水平過硬的人員。當然在具體施工過程中，這些技術人員還需要進行技術培訓，經(jīng)過反復技術考核等。

4 結束語

我國很多地方都在使用砌體結構進行房屋建設，因此提高砌體結構的抗震性能尤為重要。換句話說，地震給人們造成生命財產(chǎn)損失的一個重要途徑，就是通過損壞建筑物實現(xiàn)的，因此保障多層砌體結構在地震時候安全的關鍵就是抗震設計，要想實現(xiàn)抗震設計就需要把好質量關。通關提高抗震設計增加砌體結構的抗震性能，最大程度降低地震災害給人們造成的損失。

［1］郭昊．淺談混合結構房屋的抗震設計［J］．甘肅科技．2012(08):123-124．