1、多层砖混结构房屋抗震设计的几点总结摘要:在地震设防地区,多层砖混砌体房屋由于组成的基本材料和连接方式决定了其脆性性质,变形能力小,导致房屋的抗震性能较差;因此改善砌体结构延性,提高房屋的抗震性能具有极其重要意义。根据现行建筑抗震设计规范、砌体结构设计规范,结合自身设计的实践经验,我认为,在多层砖混房屋抗震设计上应注意以下几方面。 摘要:砖混结构;抗震设计; 中图分类号:TU973+.31 文献标识码:A 一、科学布局建筑平面和立面 建筑平面和立面的规整性是整个结构设计中一个十分基础、重要的内容。抗震设计中,建筑平面、立面宜尽可能简洁、规则,结构质量中心与刚度中心相一致。对于结构平面布置不规则的
2、房屋质心与刚度中心往往不容易重合,在地震作用下会产生扭转效应,大大加剧地震的破坏力度;对体型不规则的房屋应注意偏离结构刚心远端墙段的抗震验算。建筑立面应避免头重脚轻,房屋重心尽可能降低,避免采用错落的立面,突出屋面建筑部分的高度不应过高,以免地震时发生鞭梢效应,同时应控制好结构竖向强度和刚度的均匀性。 二、砌体房屋的总层数及总高度不应该超限值 历次震害证明,砌体房屋的层数越多,高度越高,它的地震破坏程度越大,所以控制砖砌体房屋的总高度及总层数对减少地震时带来的震害有很大的作用。现行建筑抗震设计规范(GB500112010)对多层砌体房屋的总高度和总层数有了强制性规定。室内外高差大于 0.6M
3、时,房屋总高度允许适当增加,但不应多于 1.0M,因已将总高适当增加了,故此时不应再四舍五入使增加值多于 1M. 在设计中房屋总高度及总层数应同时满足限值,因为楼盖重量占房屋总重的一半左右,房屋总高度相同,多一层楼盖就意味着增加半层楼的側向地震作用,同时加大对底部的倾覆力矩。在中、强地震作用下,因倾覆力矩过大,使得底部墙体产生过大的压力或剪刀而被破坏,故此减轻自重、减少层数、降低层高是削弱地震影响的有效途径之一。 三、增强砌体房屋的刚度及整体性 房屋是纵、横向承重构件和楼盖组成的一个具有空间刚度的结构体系,其抗震能力的强弱取决于结构的空间整体刚度和整体稳定性。刚性楼盖是各抗侧力构件按各自侧移刚
4、度分配地震作用的保证。现浇钢筋混凝土楼板及屋盖具有整体性好、水平刚度大的优点,是较理想的抗震构件,不但可消除滑移、散落问题,增加房屋的整体性,增大楼板的刚度,而且对平面上墙体对齐的要求也可予以适当放宽,因作为以剪切变形为主的砌体结构,层间变形是可控制的。较强的楼板及屋盖水平刚度使荷载传递具有良好的条件,平面上,当上下墙体不对齐时,现浇楼板及屋盖能起到一定的传递水平力的作用,同时楼、屋盖现浇增加了楼板对墙体的约束。因此,采现浇楼、屋盖是一种较好的增强楼房结构空间刚度和整体稳定性的方法,在适当的部位增设构造柱,并配置些构造钢筋,也能达到增强结构整体性的作用;另外,设置配筋圈梁可限制散落问题,增强空
5、间刚度,提高结构整体稳定性,从而提高房屋的抗震性能。按规范要求,地震区的砌体结构必须有完整的圈梁构造柱体系,才能对脆性砖砌墙体构成完整的围箍约束,遇地震时,才能使其具有一定的延性而避免倒塌。 四、合理布置纵墙和横墙 多层砖混房屋的主要承重构件是纵、横墙体,在地震中主要由于承重纵、横墙在地震力作用下产生裂缝,严重者会出现倾斜、错动、倒塌等现象,进而使房屋造到破坏;所以合理布置纵、横墙对提高房屋抗震性能起到很大的作用。多层砖混房屋应优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系,纵、横墙的布置宜均匀对称,沿平面内宜对齐,沿竖向应上下连续,同时一轴线上的窗间墙宽度宜均匀。房屋的空间整体刚度和整体稳定性决
6、定着房屋抗震能力的高低,多层砖混房屋一般采用纵墙或横墙承重,由于非承重方向的约束墙体少,间距大,因而房屋该方向刚度较弱,空间刚度和整体性均较差,抗震能力低;在高烈度地区,墙体由于平面外的失稳而先行破坏,进而引起整个房屋倒塌。而在两个方向适当布置纵横、墙混合承重的房屋,由于其限制了纵、横墙的侧向变形,增强了空间刚度和整体性,对承受纵、横两个方向的水平地震作用及抗弯、抗剪都非常有利。墙体布置时,应尽量采用纵墙贯通的平面布置,当纵墙不能贯通布置时,可在纵横墙交接处采取加强措施,也可在纵、横墙交接处增设钢筋混凝土构造柱,并适当加强构造配筋;必要时还可以每隔一定高度放置水平拉结构筋如 26500,以加强
7、房屋整体性,防止纵、横墙交接处被拉开。在地震区进行混合结构的结构布置时,不但要考虑平面形状的均衡性,还要考虑到承重墙的均衡性。若平面形状和承重墙布置不均衡,在水平地震力作用下,会使房屋产生扭转地震力分配不均匀,因此在适当的地方设置抗震缝,以保证水平荷载的传递。有时只重视横墙布置而忽视纵墙,纵墙被掏空也是不容忽视的。 五、适当增加墙体面积与合理提高砂浆强度 历次震害表明,多层砖混房屋的抗震能力与墙体面积大小及砂浆强度等级高低成正比,提高墙体面积、砂浆强度等级能有效地提高房屋的抗震能力,是减轻震害的有效途径之一。在 6 层砖混房屋的抗震验算中,上面几层的地震作用较小,容易满足抗震承载力的要求,而底
8、部一、二两特别是第一层的地震作用力较大,是薄弱层,往往不容易满足要求;但若改变部分墙体的承载面积或适当提高砂浆的强度等级,如将部分240mm 宽的承重墙改为 370mm 宽的墙,或将砂浆强度等级由 M7.5 体高到M10,则在抗震结果中显示满足抗震要求。可见在进行 6 层砖混房屋的抗震验算时,适当增加底部 12 层墙体面积或提高砂浆强度能有效地提高房屋的整体抗震能力。除了抗震要求外,顶层的砂浆也不能过低,顶层地震力很小,很容易满足,还要考虑顶层温度应力,标号不易低。 六、有效设置房屋圈梁和构造柱 砌体房屋采用设置圈梁是一种既经济又有效的措施,可提高房屋的抗震能力,减轻震害。在多层砖混房屋中设置
9、沿楼板标高的水平圈梁,可加强内外墙的连接,增强房屋的整体性。由于圈梁的约束作用使楼盖与纵、横墙构成整体的箱形结构,能有效地约束预制板的散落,使砖墙出平面倒塌的可能性大大降低,以充分发挥各片墙体的抗震能力。圈梁作为边缘构件,对装配式楼、屋盖在水平面内进行约束,可提高楼盖,屋盖的水平刚度,同时能保证楼盖起到整体横隔板的作用。圈梁与构造柱一起对墙体在竖向平面内进行约束,限制墙体裂缝的开展,且不沿伸超出两道圈梁之间的墙体,并减小裂缝与水平面的夹角,保证墙体的整体性和变形能力,提高墙体的抗剪能力。设置圈梁还可以减轻地震时地基不均匀沉陷与地表裂缝对房屋的影响。 砖墙增设构造柱后能提高砖混房屋的延性,发挥防
10、止砖砌体侧向挤出塌落的约束作用;设置钢筋混凝土构造柱能使砌体的抗剪承载力提高1030%,提高砌体的变形能力,是有效的抗倒塌措施。另外,在多层砖混房屋中合理地设置构造柱,能起到增强房屋整体性的作用,还可以利用其塑性变形和滑移摩擦来消耗地震能量,从而大大提高抗震能力。现浇钢筋混凝土构造的设置部位应符合建筑抗震规范的要求。构造柱最小截面可采取 240180mm,在多层砌体结构房屋的墙体中,设置钢筋混凝土构造柱,不但能直接参与墙体的受压和受剪,也是改善墙体抗震性能的一项重要措施。他们与钢筋混凝土圈梁共同约束墙体,尤其是墙体开裂后,墙体以其塑性变形和滑移摩擦来消耗地震能,增加了结构的延性,对控制墙体和坍
11、塌有显著作用。 七、在合理位置的墙段内设置水平钢筋 在抗震验算中,多层砖混房屋底层往往不容易满足抗震要求,即使有时在适当部位加设构造柱也不能完全满足抗震承力验算。为了提高墙体的抗震能力,可在抗震力不够的承重墙段内配置水平钢筋,使地震力由砌体及水平钢筋共同承担。一些试验表明,配筋多孔砖墙体可以有效地提高墙段的抗震性能,减少脆性,增加延性,增强砖混房屋的抗震性能。水平配筋砖砌体的砌筑砂浆强度等级不应低于 M7.5,水平钢筋宜采用 HPB235、HRB335 钢筋,配筋率不应小于 0.1% ,也不宜大于 1%,间距不应大于 400mm。通过配置水平钢筋,使其在抵抗水平作用时增加墙体的极限水平位移,从而提高了墙体的延性。