閱讀 9871 次 從《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》修訂談磚混房屋抗震設(shè)計體系

 

 

張雅妮

（西安交通大學(xué)建筑設(shè)計室  710048 西安）

    砌體房屋以其取材方便，造價低廉在建設(shè)工程中占有相當大的比重，在我國的北方尤以磚混結(jié)構(gòu)的房屋居多。《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》對砌體房屋尤其對磚混房屋抗震設(shè)計有較細致規(guī)定。然而在以往的震害中，許許多多的磚混房屋仍然受到了嚴重的破壞，有的甚至是毀滅性的。磚混房屋由于組成的基本材料和連接方式?jīng)Q定了其脆性性質(zhì)，導(dǎo)致抗震性能較差。為此磚混房屋抗震設(shè)計體系尤為重要。

 

    建筑平面、立面布置應(yīng)盡可能簡潔、規(guī)則，結(jié)構(gòu)質(zhì)量和剛度布置均勻。平面布置復(fù)雜，會導(dǎo)致質(zhì)量中心與剛度中心不重合，在地震力作用下產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，大大加劇地震的破壞作用，唐山地震和汶川地震中有不少這樣的震害事例。因此，對體形不規(guī)則的房屋應(yīng)注意偏離結(jié)構(gòu)剛心遠端墻段的抗震驗算。建筑立面應(yīng)避免頭重腳輕，房屋重心盡可能降低，避免采用錯落的立面，出屋面建筑部分的高度不應(yīng)過高，以免地震時發(fā)生鞭梢效應(yīng)。新修訂的《抗規(guī)》3.4.1規(guī)定“…不規(guī)則的建筑方案應(yīng)按規(guī)定采取加強措施；特別不規(guī)則的建筑方案應(yīng)進行專門研究和論證，采取特別的加強措施；…”同時，《抗規(guī)》在3.4.3中規(guī)定：不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)按不同的要求進行水平地震作用力計算和內(nèi)力調(diào)整，并應(yīng)對薄弱部位采取有效的抗震構(gòu)造措施。

 

    歷次震害表明，磚混房屋的震害隨著樓層數(shù)的增加而加劇。《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》2008年（修訂）版，在總結(jié)國內(nèi)外歷次震害特別是5.12汶川地震經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國國情，并考慮到加設(shè)構(gòu)造柱防倒塌的抗震效果,制定出了我國在不同設(shè)防烈度下的磚混房屋層數(shù)和總高度限值，設(shè)計時房屋總高度和層數(shù)限值應(yīng)同時滿足。磚混房屋高度和層數(shù)不同,其薄弱樓層位置也有差異,一般情況下，四層以下房屋薄弱樓層多發(fā)生在底層;五~六層以上房屋,底部兩層墻體抗力較為接近,部分底層墻體的抗力大于二層墻體的抗力,使薄弱樓層位置上移。可見,設(shè)計中只增加底層墻體面積或提高砂漿強度等級并不能提高房屋的整體抗震能力。因此,在進行五~六層以上房屋抗震設(shè)計時,應(yīng)適當增加底部一～三層墻體面積及砂漿強度等級,在變化處注意抗震驗算。《抗規(guī)》除對房屋層數(shù)和總高度限值外，并在注釋3中新增乙類多層砌體“…層數(shù)應(yīng)減少一層且總高度應(yīng)降低3m”的規(guī)定；《抗規(guī)》7.1.3中新增“…采用約束砌體等加強措施的普通磚體的層高不應(yīng)超過3.9m”。

 

    房屋抗震能力的高低主要取決于房屋的空間整體剛度和整體穩(wěn)定性。多層磚混房屋是由縱、橫墻和剛性樓蓋組成的一個具有空間剛度的結(jié)構(gòu)體系,多層磚混房屋一般采用橫墻承重,縱墻成為非承重墻，而外縱墻往往又開洞較大，參與抗震的實墻面積較小，該方向的約束墻體少、間距大,因而房屋該方向的剛度較弱,空間剛度和整體性均較差,抗震能力低。在強地震時,墻體由于平面外的失穩(wěn)而先行破壞,進而引起整個房屋倒塌（汶川地震中就有不少這樣的震害實例）。而在兩個方向布置適當?shù)目v橫墻混合承重房屋,由于其限制了縱墻的側(cè)向變形,增強了空間剛度和整體性,對承受縱橫兩個方向的水平地震作用及抗彎、抗剪都非常有利。墻體布置時應(yīng)盡量采用縱墻貫通的平面布置,當縱墻不能貫通布置時,可在縱橫墻交接處采取加強措施,亦可在縱橫墻交接處增設(shè)鋼筋混凝土構(gòu)造柱,并適當加強構(gòu)造配筋,必要時還可以每隔一定高度放置水平鋼筋,以加強整體性,防止縱橫墻交接處裂開。

  

    多層磚混房屋的抗震能力與墻體面積大小和砂漿強度等級高低成正比,提高墻體面積和砂漿強度等級是減輕震害的有效途徑。對于6、7度抗震設(shè)防地區(qū),設(shè)計中宜保證磚混房屋的層墻體面積率不低于10%,六層以上房屋層墻體面積率不宜低于12%;砂漿強度等級不宜低于M5。對于剛性和剛彈性房屋，橫墻洞口的水平截面面積不宜超過墻截面面積的50%，墻厚不小于180mm，單層房屋墻長不小于墻高，多層房屋不小于墻體高度的二分之一。對截面較小的構(gòu)件要考慮強度設(shè)計值的調(diào)整（Ya），同時，采用水泥砂漿砌筑的磚墻，由于砂漿的保水性、和易性差，強度也會有所降低。

 

    樓蓋及屋蓋布置，墻體與樓、屋蓋的連接是一個重要的環(huán)節(jié)。采用現(xiàn)澆樓蓋及屋蓋,不僅可消除滑移、散落問題,增加房屋的整體性,增大樓板的剛度,對于橫墻較少、跨度較大的房屋，應(yīng)加強樓、屋蓋的整體性和平面剛度，確保將地震力準確的傳到設(shè)計的墻體上。新修訂的《抗規(guī)》在7.1.7條第六款規(guī)定：教學(xué)樓、醫(yī)院等橫墻較少、跨度較大的房屋宜采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓、屋蓋。

 

    在多層磚混房屋中設(shè)置沿樓板標高的水平圈梁,加強內(nèi)外墻的連接,增強房屋的整體性。圈梁能夠有效地約束預(yù)制板的散落,使磚墻出平面倒塌的可能性大大降低;圈梁作為邊緣構(gòu)件,可提高樓蓋、屋蓋的水平剛度。在地震作用下,限制墻體斜裂縫的開展與延伸,減輕基礎(chǔ)不均勻沉降對房屋的影響。構(gòu)造柱設(shè)置合理,方能起到增強房屋整體性、改善結(jié)構(gòu)脆性、增加延性的作用。每開間設(shè)置構(gòu)造柱的墻體可增強變形能力,即使墻體開裂后,還可以利用其塑性變形和滑移、摩擦來消耗地震能量。但是,設(shè)置圈梁和構(gòu)造柱后,多層磚混房屋的抗裂能力并未有較大改善,難以保證多層磚混房屋實現(xiàn)“小震不壞”的目標,設(shè)計中應(yīng)加以注意。

 

    如何提高地震區(qū)多層磚混房屋抗震能力，一直是設(shè)計人員關(guān)心的問題，本文結(jié)合新修訂的《抗規(guī)》以及個人從事結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)驗，就如何提高磚混房屋整體抗震能力，加強房屋抗震設(shè)計中的薄弱環(huán)節(jié)談了一些觀點，希望通過本文能對磚混房屋抗震設(shè)計體系的認識有所提高。