陜西關(guān)中地區(qū)典型村鎮(zhèn)住宅抗震性能分析

劉彩玲

劉杰②

（①楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程學(xué)院，楊凌712100；②中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院光電（建筑）設(shè)計(jì)分院，西安710065）

0 引言[1]

陜西是歷史強(qiáng)震活躍，地震災(zāi)害嚴(yán)重的省份之一，全省10個(gè)市均發(fā)生過(guò)5級(jí)以上破壞性地震。其中1556年華縣8級(jí)特大地震造成83萬(wàn)人死亡，是有史記載的世界上人員死亡最多的一次大地震。同時(shí)，省內(nèi)發(fā)生的中等地震也造成一定的經(jīng)濟(jì)損失和很大的社會(huì)影響，鄰省發(fā)生的特大地震也經(jīng)常在我省形成災(zāi)害。關(guān)中位于陜西省中部地區(qū)，是陜西經(jīng)濟(jì)、政治、文化中心，該地區(qū)村鎮(zhèn)住宅在整個(gè)產(chǎn)業(yè)中所占比例較大。據(jù)專家分析，未來(lái)關(guān)中西北部和東部區(qū)域均存在發(fā)生中強(qiáng)震的可能，因此，對(duì)該地區(qū)村鎮(zhèn)房屋的抗震性能分析研究有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 陜西關(guān)中地區(qū)典型村鎮(zhèn)房屋抗震性能分析

為了對(duì)該地區(qū)村鎮(zhèn)房屋的抗震性能有一個(gè)較深入的了解，選擇位于西安市附近某典型村鎮(zhèn)住宅進(jìn)行具體分析研究。

1.1 房屋設(shè)計(jì)概況 該房屋建于1995年，采用條形磚基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深為0.80m，地基采用素土夯實(shí)；室內(nèi)外高差為0.75m，首層層高為4.5m，二層層高為3.6m；屋頂設(shè)置鋼筋混凝土圈梁；內(nèi)、外墻體均采用240mm實(shí)心粘土磚墻砌筑。房屋四角設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱，其截面尺寸為240mm×240mm；房屋設(shè)室外樓梯，樓蓋選用預(yù)制樓板體：板厚130mm，板寬600mm。房屋平面布置如圖1所示。

圖1 典型村鎮(zhèn)住宅平面圖

圖2 典型村鎮(zhèn)住宅模型圖

1.2 典型村鎮(zhèn)房屋有限元模型建立 本文采用有限元軟件PKPM（2010版）對(duì)該典型村鎮(zhèn)住宅進(jìn)行實(shí)體模型建立和計(jì)算分析，建立的整樓模型如圖2所示。

1.3 典型房屋抗震性能分析 根據(jù)現(xiàn)行的《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》[2]（GB50003-2011），《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010）[3]確定設(shè)計(jì)參數(shù)，地震動(dòng)參數(shù)按西安市抗震設(shè)防區(qū)劃取用，具體所選參數(shù)為：關(guān)中地區(qū)抗震設(shè)防為8度區(qū)，地震影響系數(shù)最大值為0.16；設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.2g；特征周期為0.35s；場(chǎng)地類別為Ⅱ類?？拐痱?yàn)算結(jié)果如圖3所示。

圖3 典型村鎮(zhèn)房屋抗震驗(yàn)算結(jié)果

圖3中垂直墻體的較大數(shù)據(jù)為整片墻的抗震驗(yàn)算結(jié)果，數(shù)值為抗力與荷載效應(yīng)的比值。若比值小于1，則表明該片墻體整體不滿足抗震強(qiáng)度要求。門窗間墻段的注寫數(shù)據(jù)為該段墻體的驗(yàn)算結(jié)果，標(biāo)注方向與該墻段平行。若不滿足則用紅色顯示。從圖3的計(jì)算結(jié)果可以得出以下結(jié)論：

①該結(jié)構(gòu)橫墻基本能夠滿足抗震要求，而縱墻卻有多處墻體不滿足抗震設(shè)計(jì)要求。

②從（a）圖可以看出，B、D軸墻體整體不滿足抗震要求（括號(hào)內(nèi)效應(yīng)/抗力小于1的數(shù)據(jù)），主要因?yàn)檫@些縱墻設(shè)有多處較大洞口，削弱了墻體的整體剛度。同時(shí)還有多處小墻段抗震能力不足，這主要是由于在該軸處設(shè)有多個(gè)洞口，且開洞較大，使該洞口兩側(cè)窗間墻寬度不滿足設(shè)計(jì)要求，加之又未在洞口兩側(cè)設(shè)置構(gòu)造柱加強(qiáng)，致使這些墻段的承載能力嚴(yán)重不足，無(wú)法滿足抗震要求。從（b）圖可以看出，二層的B軸線處，雖然墻體整體滿足抗震要求，但門窗洞口之間的窗間墻段抗震能力不足，主要也是因?yàn)槎纯诘脑O(shè)置使該洞口兩側(cè)墻段的高度相對(duì)較小，又沒(méi)有構(gòu)造柱加強(qiáng)，所以不能滿足抗震要求。

③從（c）圖可以看出，在首層一些門洞口部位，墻體受壓承載力不滿足要求。

④從（d）圖可以看出，在②-④/B-C軸部位，由于首層未設(shè)置墻體，又沒(méi)有設(shè)置梁墊，致使一些部位局壓承載力不夠，而且高厚比也較大，安全儲(chǔ)備較小。

2 結(jié)語(yǔ)[4]

通過(guò)對(duì)關(guān)中地區(qū)典型村鎮(zhèn)住宅的抗震性能分析表明：該地區(qū)村鎮(zhèn)房屋存在較多問(wèn)題，僅在小震作用下房屋的承載力就有多處不滿足規(guī)范要求。而房屋構(gòu)造措施方面也有很大缺失，如墻體的端部和縱橫墻連接處沒(méi)有設(shè)置構(gòu)造柱，房屋樓、屋蓋處沒(méi)有設(shè)置閉合圈梁進(jìn)行加強(qiáng)，縱橫墻之間沒(méi)有設(shè)置拉結(jié)鋼筋或網(wǎng)片進(jìn)行咬槎，梁端集中荷載作用下沒(méi)有設(shè)置梁墊加強(qiáng)，預(yù)制樓板間也沒(méi)有進(jìn)行相應(yīng)的拉接措施等等，另外結(jié)構(gòu)的平面布置也存在不足，墻體的設(shè)置上下不連續(xù)，層高尺寸過(guò)大，窗間墻體較窄等，再加上建筑材料的強(qiáng)度是否達(dá)標(biāo)也無(wú)從考證。多個(gè)方面的問(wèn)題致使該地區(qū)村鎮(zhèn)房屋抗震能力較差。

[1]姚濤.陜西關(guān)中地區(qū)農(nóng)村住宅抗震性能現(xiàn)狀分析與對(duì)策研究[D].西安建筑科技大學(xué)工程碩士論文，2009，12.

[2]GB 50003-2001，砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2001.

[3]中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).GB50011-2010，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010.

[4]李國(guó)強(qiáng)，李杰等.建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版，2001.