砌體結(jié)構(gòu)抗震的新動向

陳鑫

（邯鄲市大友建筑設(shè)計有限公司，河北 邯鄲 056000）

1 引言

砌體結(jié)構(gòu)是一種傳統(tǒng)的墻體材料，在我國的廣大中西部縣域城鎮(zhèn)中仍占有85%以上的比例。近些年來，隨著建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展，新型墻體材料也不斷涌現(xiàn)，如混凝土小型空心砌塊就是其中的一種。另外，結(jié)合就地取材的原則生產(chǎn)的各種地方性砌體材料，如蒸壓類和燒結(jié)類的非粘土多孔磚及實(shí)心磚。這都為砌體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用擴(kuò)大了領(lǐng)域和范圍。[1]

現(xiàn)代砌體結(jié)構(gòu)已與傳統(tǒng)的磚砌體有許多區(qū)別。按照砌體中的配筋率大小可將其分為無筋砌體、約束砌體和配筋砌體三類，它們的界限定義為：僅有少量的拉結(jié)鋼筋，含筋量在0.07%以下時，可稱為無筋砌體；約束砌體適用于地震設(shè)防地區(qū)的砌體結(jié)構(gòu)，如在墻段邊緣設(shè)置邊緣構(gòu)件（鋼筋混凝土構(gòu)造柱），同時，墻段上下設(shè)置有圈梁，此類砌體的特點(diǎn)是在砌體周邊均有鋼筋混凝土約束構(gòu)件，砌體的配筋量為0.10%～0.2%左右；配筋砌體適用于10層以上的中高層建筑，如配筋混凝土空心小砌塊，其實(shí)質(zhì)是一種砌筑成型的剪力墻結(jié)構(gòu)，其配筋率也接近于現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，即在0.25%左右。[2]

1966年的邢臺地震和1976年的唐山地震等數(shù)十次破壞性大地震，以及2008年的汶川地震等，幾乎無一例外地表明無筋砌體結(jié)構(gòu)不能經(jīng)受大地震的考驗(yàn)。盡管砌體結(jié)構(gòu)的抗震性能是如此之差，然而，在城鎮(zhèn)建設(shè)中，由于人口集中，土地有限，規(guī)范限制了一些傳統(tǒng)材料的砌體結(jié)構(gòu)高度，但又不可能把砌體結(jié)構(gòu)限制過嚴(yán)，而是要適應(yīng)發(fā)展的需要，在研究和總結(jié)震害的基礎(chǔ)上，改進(jìn)砌體結(jié)構(gòu)的抗震性能，嚴(yán)格要求了小砌塊的建造層數(shù)和高度，滿足業(yè)主的需要。新修訂的《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2010）就適應(yīng)了這種要求，提供了建造較高層數(shù)的砌體結(jié)構(gòu)的安全性和適用性。同時相對于現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)而言，其較低的工程造價也是顯而易見的。

2 約束砌體的設(shè)計計算

砌體結(jié)構(gòu)的脆性性質(zhì)可以通過配筋或加強(qiáng)邊緣約束來改善。2008年汶川大地震以后，總結(jié)汶川地震中裂而不倒的砌體房屋的經(jīng)驗(yàn)，提出了在承重墻體中在原有規(guī)范基礎(chǔ)上增加設(shè)置邊緣約束構(gòu)件和砌體配筋率的規(guī)定，此種做法是安全的。

新抗震設(shè)計規(guī)范中考慮到諸多特點(diǎn)和結(jié)論，并繼續(xù)貫徹到有關(guān)各項措施中。與此同時，更考慮到砌體結(jié)構(gòu)抗震性能的進(jìn)一步加強(qiáng)和安全性進(jìn)一步提高的要求。修訂中新增訂了關(guān)于構(gòu)造柱在墻段中的最大間距和構(gòu)造柱的計算問題均進(jìn)一步嚴(yán)格。

3 配筋砌體結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算

砌體結(jié)構(gòu)要改變傳統(tǒng)概念上的脆性性質(zhì)，突破現(xiàn)有條件下的層數(shù)和高度限制，以及使之更有效地應(yīng)用于抗震設(shè)防地區(qū)，應(yīng)該采用配筋砌體。實(shí)心粘土磚及多孔磚、蒸壓類磚等強(qiáng)度僅能達(dá)到MU10抗壓強(qiáng)度10MPa），且孔洞率較小，不適宜砌筑配筋砌體?；炷列⌒涂招钠鰤K的孔洞率可達(dá)50%(左右，強(qiáng)度可達(dá)MU20，是配筋砌體的理想材料。經(jīng)過了多年時間考驗(yàn)證明，國內(nèi)如上海、沈陽、撫順等地也相繼建成一批12～18層的試點(diǎn)工程，說明配筋砌塊砌體結(jié)構(gòu)有一定的市場[4]。配筋砌塊砌體墻的力學(xué)性能與鋼筋混凝土墻的非常接近，因?yàn)橥瑢僖环N材料，僅在構(gòu)造上有所區(qū)別。因此，如正截面承載力的計算，配筋砌塊可采用與鋼筋混凝土完全相同的基本假定和計算模式，僅是砌塊墻中灌芯砌體的極限壓應(yīng)變應(yīng)有所區(qū)別。

目前，根據(jù)修訂后的規(guī)范，多層砌塊也允許建造高度與一般砌體相同，造價亦相當(dāng)接近。其抗震性能經(jīng)過近十余年的研究，只要采取適當(dāng)措施，抗震性能有可能超過一般砌體結(jié)構(gòu)。多層砌塊砌體結(jié)構(gòu)有二種構(gòu)造做法：一種是傳統(tǒng)的芯柱做法，即利用砌塊的孔洞，在部分孔洞中插入鋼筋并灌實(shí)混凝土，形成芯柱體系；另一種做法是芯柱加構(gòu)造柱體系，即在墻體連接部位采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土構(gòu)造柱，在門窗洞口或墻段中段做芯柱。多層砌塊砌體結(jié)構(gòu)仍屬剛性結(jié)構(gòu)，其抗震特性與一般砌體結(jié)構(gòu)十分相似。因此，除結(jié)合材料本身的特點(diǎn)外，其它各項抗震措施均適用。而底部框架-抗震墻房屋，地震震害表明此類結(jié)構(gòu)倒塌破壞較多，考慮到目前新規(guī)范的對它的諸多限制要求，采用框架-抗震墻結(jié)構(gòu)從經(jīng)濟(jì)上是不合理的，造價會有相當(dāng)?shù)脑黾?。因此，從?jīng)濟(jì)效益和使用方面考慮，暫時不建議采用此類結(jié)構(gòu)形式。

4 抗震措施

抗震設(shè)計應(yīng)該包括兩部分內(nèi)容：一是抗震驗(yàn)算；二是抗震措施。兩者不可偏廢；在某種程度上，抗震措施的重要性甚至更應(yīng)突出。砌體結(jié)構(gòu)的抗震措施可分為兩部分，一部分是共性的規(guī)律，如抗震設(shè)計的基本要求中列舉的條款。如不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的方案；應(yīng)使平面布置規(guī)則、對稱；立面和豎向設(shè)計應(yīng)規(guī)則，結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度應(yīng)均勻變化，避免有突變（特別提出砌體結(jié)構(gòu)中不應(yīng)設(shè)置角窗問題）；盡量選擇有多道設(shè)防的結(jié)構(gòu)體系；保證結(jié)構(gòu)有良好的整體性，以及在結(jié)構(gòu)材料、場地地基方面的選擇等諸如此類與概念設(shè)計有關(guān)的原則，仍將繼續(xù)遵守和沿用。此外，在砌體結(jié)構(gòu)抗震構(gòu)造措施方面，新規(guī)范提出了若干新的改進(jìn)措施，此次就不詳細(xì)列舉（規(guī)范講解很詳細(xì)）。

5 結(jié)語

砌體結(jié)構(gòu)既是一種量大面廣的結(jié)構(gòu)形式，又是一種抗震性能較差的結(jié)構(gòu)形式。我們不可能徹底淘汰它，摒棄它，只有面對現(xiàn)實(shí)。由于我國現(xiàn)在正處在墻體材料改革的時期，不同的地區(qū)都會有一些適合本地材料，但我們的總體思想"小震不壞，中震可修，大震不倒"是不變的，無論哪種材料，都要采取相應(yīng)的抗震措施來保證工程的安全性，保證國家、保證人民的財產(chǎn)和生命不受損失。提高砌體結(jié)構(gòu)的抗震性能，使它具有更好的抗震性能和安全性，這就是我們不斷深入學(xué)習(xí)和執(zhí)行新抗震規(guī)范的目的。

[1]丁大鈞.砌體結(jié)構(gòu)[J].教學(xué)芻議.建筑結(jié)構(gòu)，1999.(3).

[2]周炳章.砌體結(jié)構(gòu)抗震的新發(fā)展[J].教學(xué)芻議.建筑結(jié)構(gòu).2002.(5).

[3]施楚賢主編.砌體結(jié)構(gòu)理論與設(shè)計[M].中國建筑工業(yè)出版社，1992.

[4]苑振芳.15層配筋砌塊住宅試點(diǎn)工程簡介[J].施工技術(shù)，1998.(7).

[5]苑振芳.國際標(biāo)準(zhǔn)《配筋砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)范》簡介.工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化.1995.(5).