多层砌体结构抗震设计之我见

程伟

吐哈油田工程技术研究院新疆哈密市839000

摘要：近年来，我国国内经历过数次地震，比如四川、云南、甘肃、新疆等地发生的地震，当然地震是人为不可控制的因素，但是我们能做的就是做好地震地区的抗震设计工作，以此来最大限度的降低因地震带来的各种损失。本文主要针对目前大多数的多层砌体结构，其最大的弊端就是在发生地震时容易发生脆性的剪切破坏，这是造成房屋建筑坍塌的主要原因，所以在无法避免使用多层砌体结构的前提下，必须做出合理的抗震设计，达到抵御地震发生带来的破坏。

关键词：多层；砌体结构；抗震设计

一、砌体结构房屋抗震设计一般规定

1、合理选址，正确选用基础形式

地基不均匀或地基承载力过低，会产生不均匀沉降，造成上部墙体开裂，影响正常使用；高填方地区，在土壤尚未固结时进行基础施工，会造成新建房屋地面沉陷；新建房屋应选在场地稳定、土壤完成固结、土质均匀的场地建房；基础埋置深度应在本地区冻土层以下，对于不满足上述要求的，可采用地基处理，比如对基底以下土层采用三七灰土局部换填，以满足上部荷载的要求，其次，宜增加上部结构刚度，增设地圈梁。

2、多层砌体房屋的层数和高度控制

根据国内震害调查统计并参考国内有关规范，作为砌体结构的重要抗震措施之一就是限制房屋建造的层高及高度。根据不同的烈度区的同类结构震害统计，房屋的层数与震害程度成正比。对于房屋高度与震害程度并不十分明确，但是，一般砌体结构房屋的层高较规律，因此，以3m为基准的层高作为高度的控制是恰当的。不同种类的砌体材料，在限制高度上也是有所区别的。多孔砖在相同的烈度下，较实心砖在层数与高度上有一定的减小，这是由于多孔砖砌体房屋具有比实心砖砌体更大的脆性，进而会发展成突然破坏倒塌，这是我们要求避免的。即使多孔砖砌体在砌筑时进行灌孔，能够提高砌体的抗剪强度有利于抗震，但砌筑时灰浆不易饱和，对于多孔砖砌体也是不利的一面。因此对于多孔砖砌体的层数和高度限制，比实心砖有所降低是合适的。

3、多层砌体房屋的高宽比的控制

多层砌体房屋的层高和高度受到限制后，基本是剪切型的刚性建筑，因此其破坏模式呈剪切型。但是当高宽比过大时，其破坏模式可能会呈现弯曲型破坏，甚至出现整体倾覆的可能。例如单面走廊的学校教学楼、办公楼等，或单边挑廊的建筑，其房屋进深较小而高度则较高时，地震时极易发生整体倾覆破坏，而这是我们最不愿意出现的震害破坏。因此，为了保证砌体结构在水平地震作用时不产生弯曲破坏，甚至整体倾覆破坏的现象，必须严格的控制房屋的最大高度比。

4、抗震横墙的最大间距限制

多层砌体房屋的承重墙体为抗侧力构件，地震作用下两个主轴方向上的水平地震作用，分别由两个主轴方向上的墙体来承担。一般情况下，房屋的纵向墙体间距不会过大，因此对于纵墙的间距没有加以限制。但是横墙的间距有时可能较大，在整个横向水平地震作用下，可能无法满足强度要求，或产生较大的震害。因此多层砌体房屋的横墙间距应当由两个因素控制即强度与抗震措施，强度要求一般情况下均能满足，抗震措施对与横墙的间距限制是由从地震区的震害调研结果中得出的。研究结果表明：多层砌体房屋横墙的多少，间距的大小，直接会影响砌体房屋的抗侧力能力及震害的严重性。一般住宅建筑的横墙间距较小，其震害相对表现较小；而一些公共建筑的横墙间距较大，其震害相对表现较重。因此，对于多层砌体房屋必须限制其横墙的最大间距，以保证地震作用下的安全。

5、多层砌体房屋结构体系的选择

多层砌体房屋结构体系包括：横墙承重、纵墙承重和纵横墙混合承重。在这三种结构体系中，纵墙承重的结构体系在地震时破坏比较严重，这是因为地震水平力主要是由横墙来承担，纵墙承重其横墙必然较少，故抗侧力能力较差；纵墙承重的结构体系其抗震能力较好，横墙直接承担地震水平作用力，且满足横墙最大间距限制，横墙承重的结构布置是最有利于抗震的；纵横墙混合承重的结构体系，是目前广泛采用的结构布置方式，楼板多采用现浇板，现浇板使纵向和横向墙体能够联合承重，从墙体受力的均匀性上是有利于抗震的，因此可以采用。无论采用哪种结构布置形式，抗侧力的主要构件均为墙体，故墙体必须同时满足强度及抗震构造措施的要求。

二、多层砌体房屋抗震设计措施

1、多层砌体房屋抗震计算

有关多层砌体结构的抗震计算需要与结构图纸进行结合，具体需要注意以下几个方面：首先，在发生地震的情况下，砌体结构会发生剪切型的形变，在进行抗震计算时，对水平地震作用下的两个主轴方向分别计算。其次，在同个楼层高度上，不同的抗侧力件的高处侧移是一样的，这是由于每层楼的水平刚度大，运动方向为平移。另外，在进行计算时的质点选择上，应该按防震缝所划分的结构单元为计算单元，采用底部剪力法进行抗震计算时，选择楼顶、屋顶的标高位置取为一个自由度，每一楼层的质点重力荷载具体涉及到：楼、屋盖上的重力荷载代表值和墙体上、下层各半的重力荷载，然后根据《抗规》公式计算各层水平剪力，水平剪力必须满足抗震要求。

2、多层砌体房屋墙体的布置

（1）结构布置

首先就是房屋的承重选择方面，最优化的方案是将横轴承重与纵轴承重相结合来进行结构布置，而且横轴与纵轴的结构上应该彼此均匀，相互对称，纵向来说上下连续，横平面上相互对齐，同一轴线上的窗间墙宽度也应该均匀。除此之外，对于横墙间距也有着相应的要求。一般情况下来说，在多层砌体结构的抗震设计中，横墙之间的距离是不可以大于房屋抗震横墙最大间距的要求，这是为了横墙在满足基本的抗震功效的基础之上，还满足其间距可以使楼盖对传递水平地震作用所需的水平刚度的要求。

（2）墙段的局部尺寸

之所以强调墙段处的合理尺寸，这是由于地震运动发生时，房屋会发生两个维度方向的运动，即横向与纵向，这样就会导致在横纵情面的拐角处出现裂缝，破坏四个墙角，并且随着地震的烈度越大，所产生的地震负荷也越来越大，窗间墙也会受到一定程度的破坏，所以按地震烈度控制墙面开洞率必须要做的。所以，在多层砌体墙段的局部尺寸也必须达到房屋砌体墙段的局部尺寸限值的要求。

3、圈梁和构造柱的合理设置

圈梁和构造柱的合理设置可很大程度上降低地震带来的破坏，相关研究资料表明，如果将构造柱设置在配筋墙体的两侧，也为了最大限度的发挥钢筋的作用，将水平钢筋固定在构造柱之间，这样結构的墙体比普通墙体在抗震承载能力上就会增加10%-30%左右。构造柱主要是对砌体起约束作用，使之有较高的变形能力，构造柱应当设置在震害较重、连接构造比较薄弱和易于应力集中的部位；构造柱截面不必很大，但必须与各层纵横墙的圈梁和现浇板连接，才能发挥约束作用。所以，构造柱和圈梁能增强房屋的整体性，提高房屋的抗震能力，是抗震的有效措施。

结束语

根据调查统计，在2008年5月12日的汶川地震中，经过抗震设计的砌体结构房屋发生严重破坏和倒塌的比例约为20%～30%，由此不难看出，虽然砌体结构的抗震性能较差，但是经过抗震设防，可大大地减轻地震对砌体结构带来的破坏。在我国，划定抗震设防烈度为6度及6度以上地区占到国土面积的2/3以上，所以各类砌体结构材料在各地震区均有应用的可能性，因此，必须重视砌体结构房屋的抗震设计，应严格按照《建筑抗震设计规范》要求进行合理的结构体系布置与抗震验算和采取可靠地抗震措施，提高砌体结构房屋的抗震能力，降低震害。

参考文献：

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑抗震设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部.砌体结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.