1、多层砌体结构的抗震设计初探摘要：本文鉴于近期地震情况，阐述多层砌体房屋的抗震设计措施，总结多层砌体结构房屋的震害形式，发挥砌体结构房屋的最大抗震防灾能力，可供工程设计人员借鉴和参考。 关键词：砌体结构；震害；抗震设计；抗震措施；防震缝 中图分类号：TU973+.31 文献标识码：A 0 引言 我们已经处于一个强震活动的频发时代，自 2013 开年以来，全球各大地震板块地震频发，有关专家认为，目前的地球已经进入了地震多发期。 建筑是人类的基本实践活动，也是人类文化的一个组成部分。一座出色的建筑,一种流行的建筑风格,它所代表的是人类对某种生活和人生境界的追求.可以这么说,建筑是对生活方式作出的某一
2、种解释.建筑的实用性是它最重要的功能,其抵抗地震等自然灾害的能力是我们工程设计人员在地震发生后应该深入探讨的一个重要方面。 1 砌体结构概况 砌体结构用砖砌筑而成的，这种材料任何地区都有，便于就地取材。墙体既是围护和分隔的需要，又可作为承重结构，一举两得。多层房屋的纵横墙体布置一般很容易达到刚性方案的构造要求，故砌体结构的刚度较大。施工比较简单，进度快，技术要求低，施工设备简单。它是由烧结普通粘土砖、烧结多孔粘土砖或混凝土普通（空心）砖等块材，通过砂浆砌筑而成的。但是，砌体强度比混凝土强度低得多，故建造房屋的层数有限，一般不超过 7 层。砌体是脆性材料，抗压能力尚可，抗拉、抗剪强度都很低，因此
3、抗震性能较差。多层砌体房屋一般宜采用刚性方案，故其横墙间距受到限制，因此不可能获得较大的空间，故一般只能用于住宅、普通办公楼、学校、小型医院等民用建筑以及中小型工业建筑。 2 多层砌体结构房屋的主要震害破坏形式 根据震后灾害调查情况，多层砌体结构房屋的震害破坏形式主要有以下几种。 2.1 房屋局部及整体倒塌 多层砌体结构房屋在地震来临时，当结构底部一层或二层墙体刚度及强度不足时，就会造成底层倒塌；当结构平、立面复杂、平面及侧向刚度不均匀而且在结构概念设计中又没有有目的性的加强时，就会造成局部倒塌；当结构上部墙体刚度及强度不足时，造成上部结构倒塌，并将下部结构砸坏，从而形成“多米诺效应” ，连锁
4、整体破坏。这主要归结砌体结构以墙体为主要承重及抗震构件，但是砌体墙体材料具有脆性性质。 2.2 外纵墙破坏 砌体结构外纵墙总墙长及开洞率较大造成其受力情况复杂，易造成应力集中。且当横墙间距较大，对外纵墙的支撑较弱或纵横墙交接处连接不好时，易出现竖向裂缝，情况严重时甚至出现外纵墙外整体倒塌。 2.3 外纵墙洞口间墙体 X 型裂缝 当砌体结构的外纵墙在反复地震的作用下，墙体会受到同一个方向的平面内地震剪力的作用，当该墙体内的主拉应力超过砌体强度时，墙体就会产生斜裂缝或 X 型交叉斜裂缝，尤其容易在外纵墙洞口间墙体出现，当洞口设置规则且上下对齐时，这种破坏形态更加明显。 2.4 楼梯间墙体破坏 砌体
5、结构的楼梯间为沿房屋全高的刚性构件,在地震作用下,其破坏主要来自于与其相连接的墙体的破坏。位于这些部位的墙体往往由于受到嵌入墙内楼梯段的削弱,所以其破坏程度一般比其他部位的墙体更严重。楼梯间的本身特点决定了此处有大量墙体的存在,构件集中,因而其水平方向的刚度相对较大,这样,它分配到的水平力也就较大;而且,由于在这里的墙体沿高度方向缺乏强劲的支撑,所以空间的刚度较差;加上顶层休息平台以上的外纵墙常常达一层半高,其稳定性较差。所有这些都是造成楼梯间的震害比其他部位严重的原因。 3 多层砌体结构房屋的抗震措施 工程人员在设计中要采取一定的措施，结合砌体结构本身特点以及其震害的多样性和严重性，加强砌体
6、结构的整体性，提高其抗震性能。多层砌体结构房屋的抗震措施主要有以下几点： 3.1 选取正确的承重体系 当多层砌体房屋有抗震设防要求时，宜优先选用横墙承重及纵横墙承重体系。根据传递荷载的路线不同，砌体结构的墙体承重体系可分为横墙承重、纵墙承重和纵横墙承重三种形式。横墙承重体系的特点是横墙间距较小，数量较多且开洞较少，又有纵墙作为侧向支承，其横向刚度大，整体性好，所以横墙承重的多层砌体结构具有较好的传递和抵抗地震作用的能力。 3.2 进行科学的结构布置 在日常的结构设计中由于建筑功能要求和设备安装的需要，经常要在墙体上留设洞口。洞口的存在使其两侧的墙体易形成应力集中，成为地震破坏的隐患。这就要求设
7、计人员尽可能在满足使用的前提下“少开洞，开小洞” 。横向墙体一般不要设置大洞口，如果设置的洞口大于1000mm 时应该在洞口两侧附加贯通本层的构造柱。纵向墙体应该尽量控制开洞率（一般可以控制在 55%左右） ，避免开大洞造成纵向墙体的中断。多层砌体房屋的平、立面布置力求简单、规则、避免由于布置不规则（如：平面上墙体较大的局部突出和凹进，立面上局部的突出和错层）使结构各部分的质量和刚度分布不均匀、质量中心和刚度中心不重合而导致的震害加重。 3.3 设置准确的防震缝 防震缝可以把平面或立面形状复杂的多层砌体房屋分成若干个规则简单的体系的组合。大量的震害表明，由于地震作用的复杂性，体形不对称的结构遭
8、受的破坏较体形均匀对称的结构物要重一些. 对于多层砌体房屋，当有下列情况之一时宜设置防震缝: 房屋的立面高差在 6 m以上; 房屋有错层，且楼板高差较大; 各部分结构刚度、质量截然不同。防震缝应沿房屋全高设置，两侧均应设置墙体，基础可不分开，缝宽应根据地震烈度和房屋高度确定，一般取 70100mm。 3.4 严格设置构造柱和圈梁 在多层砌体结构房屋中设置钢筋混凝土构造柱是一项非有效的抗震措施。构造柱的主要作用是对砌体起约束作用,在多层房屋墙体中设置钢筋砼构造柱,加强房屋整体刚度,增大结构的延性,提高墙体的抗震能力,是砖砌体房屋抗震设计的重要内容。根据多层砌体砖房震害经验，构造柱一般应设置在震害
9、较重、连接构造比较薄弱和易于应力集中的部位。 钢筋混凝土圈梁的设置可以加强多层砖房纵横向墙体间连接，增强房屋的刚度和整体性；圈梁可箍住楼盖，减小墙体的自由长度，增强墙体的稳定性；可提高房屋的抗剪强度，约束墙体裂缝的开展；抵抗地基不均匀沉降，减小构造柱计算长度。圈梁连同构造柱一起强化了对砌体的约束以及砌体和楼、屋盖的连接，增强了结构的整体性稳定性，从而形成了约束砌体，使之有较高的变形能力，有效提高了房屋的抗震性能。因此，设置构造柱和圈梁是多层砖砌体结构房抗震的重要措施。 3.5 有目的性的加强楼梯间构造 楼梯间作为地震疏散通道，而且地震时受力比较复杂，容易造成破坏。楼梯间在楼（屋）面处无板，空间
10、刚度较差，不宜设在房屋的尽端或平面转角处。而且楼梯间比较空敞，顶层外墙的无支承高度为建筑层高的 1.5 倍，在地震中的破坏比较严重，尤其是当楼梯间设置在房屋尽端或房屋转角部位时其震害更为剧烈。这就要求设计人员对楼梯间采取加强措施，从而有目的性的加强楼梯间连接构造。例如顶层楼梯间横墙及外墙宜沿墙高每隔 500mm 设 26 通长钢筋,9 度时其它楼梯间可在休息平台或楼层半高处设置 60mm 厚的配筋砂浆带,砂浆强度等级不宜低于M7.5,钢筋不少于 210。楼梯间及门厅内墙阳角处的大梁支承长度不应小于 500mm,并应与圈梁连接。 综上所述，一个结构形式的合理与否，主要取决于结构的选型和布置。对于
11、多层砌体而言，如果可以做到正确选择承重体系、科学进行结构布置、合理选择楼（屋）盖形式、准确设置防震缝等等的话，就会大大提高建筑的抗震能力。 4 结语 现代建筑物中砌体结构的房屋占的比例较大,分布较广,而砌体结构被认为是较简单的结构形式，容易受到轻视，虽然有抗震性能较差的弱点，但是目前而言它在建筑结构形式中还是具有不可替代的位置。因此，我们必须引起足够重视，精心细心做好每一步设计，更进一步地研究和探索这种结构，提高它的抗震能力。 砌体结构的抗震需要在结构构造的设计和施工中不断完善,来达到抗震的要求。特别是在多次地震灾害以后,对于砌体结构抗震更加需要完善和提高。在抗震设计时为了达到“小震不坏,中震可修,大震不倒”的目标,我们要在设计和施工质量以及设防要求这三方面进行改进,才能确保工程质量。 参考文献: 1GB 500112001 建筑抗震设计规范(2008 年修订版)S. 2GB 5000322001砌体结构设计规范S. 3 陈楚贤.砌体结构M.北京：中国建筑工业出版社，2003 4 郭继武.建筑抗震设计M.北京：中国建筑工业出版社，2002
