建筑砌體結(jié)構(gòu)中的抗震性能探析

張成華

摘 要：砌體結(jié)構(gòu)是采用砌塊和砂漿砌筑而成的墻、柱作為建筑物主要受力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)。其是通過砌塊和砂漿的互相作用及縱橫墻的拉結(jié)而達到具有一定整體性和承重能力。但砌體的抗拉、彎、剪的強度又較其抗壓強度低，導致建筑變形能力小，抗震性能差等缺點，使砌體結(jié)構(gòu)的應用受到一定限制。因此改善砌體的延性，提高建筑物的整體穩(wěn)定性和抗震性能具有重要意義。砌體結(jié)構(gòu)有選材方便、施工簡單、工期短、造價低等特點，是符合我國現(xiàn)有國情的民用建筑中使用最廣范的一種結(jié)構(gòu)形式。其中民用住宅建筑中約占90%以上。砌體結(jié)構(gòu)多采用粘土磚和混合砂漿砌筑，近年來又有混凝土多孔磚（本地采用較多）等新型墻體材料的廣泛使用。在地震設(shè)防地區(qū)，多層砌體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)，變形能力小，導致房屋的抗震性能較差。

關(guān)鍵詞：建筑；砌體結(jié)構(gòu)；抗震

1 前言

建筑砌體結(jié)構(gòu)在地震中不能夠承受地震作用，而產(chǎn)生嚴重的破壞和倒塌，其主要原因是其整體性及延性不足所造成的。所謂整體性是結(jié)構(gòu)在整個承受地震作用的過程中各結(jié)構(gòu)構(gòu)件都可以協(xié)同工作，保持對豎向荷載的支撐作用。各種類型結(jié)構(gòu)均可以根據(jù)組成材料的性質(zhì)及其構(gòu)造上的特點來采取不同增加延性與整體性的措施。

2 建筑平面和立面的規(guī)整性

抗震設(shè)計中，建筑平面、立面宜盡可能簡潔、規(guī)則，結(jié)構(gòu)質(zhì)量中心與剛度中心相一致。對于結(jié)構(gòu)平面布置不規(guī)則的房屋質(zhì)心與剛度中心往往不容易重合，在地震作用下會產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)效應，大大加劇地震的破壞力度。對體型不規(guī)則的房屋應注意偏離結(jié)構(gòu)剛心遠端墻段的抗震驗算。建筑立面應避免頭重腳輕，房屋重心盡可能降低，避免采用錯落的立面，突出屋面建筑部分的高度不應過高，以免地震時發(fā)生鞭梢效應，同時應控制好結(jié)構(gòu)豎向強度和剛度的均勻性。建筑設(shè)計應符合抗震概念設(shè)計的要求，不應采用嚴重不規(guī)則的設(shè)計方案，即使不可避免時，也應盡量在適當部位設(shè)置防震縫，將體型復雜，平面特別不規(guī)則的建筑布局分割成幾個相對規(guī)則的獨立單元。在實際工程設(shè)計中，應盡可能兼顧建筑造型，又滿足使用功能要求的前提下，將平面布置、立面外觀造型設(shè)計得較為規(guī)整、簡潔、美觀大方；同時又能有效地提高工程的抗震性能。

3 砌體房屋的總層數(shù)及總高度不應該超限值

在設(shè)計中房屋總高度及總層數(shù)應同時滿足規(guī)范限值，因為樓蓋重量占房屋總重的一半左右，房屋總高度相同，多一層樓蓋就意味著增加半層樓的側(cè)向地震作用，同時加大對底部的傾覆力矩。在中、強地震作用下，因傾覆力矩過大，使得底部墻體產(chǎn)生過大的壓力或剪力而被破壞，故此減輕自重、減少層數(shù)、降低層高是削弱地震影響的有效途徑之一。

4 增強砌體房屋的剛度及整體性

房屋是縱、橫向承重構(gòu)件和樓蓋組成的一個具有空間剛度的結(jié)構(gòu)體系，其抗震能力的強弱取決于結(jié)構(gòu)的空間整體剛度和整體穩(wěn)定性。剛性樓蓋是各抗側(cè)力構(gòu)件按各自側(cè)移剛度分配地震作用的保證?，F(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板及屋蓋具有整體性好、水平剛度大的優(yōu)點，是較理想的抗震構(gòu)件，不但可消除滑移、散落問題，增加房屋的整體性，增大樓板的剛度，而且對平面上墻體對齊的要求也可予以適當放寬，因作為以剪切變形為主的砌體結(jié)構(gòu)，層間變形是可控制的。較強的樓板及屋蓋水平剛度使荷載傳遞具有良好的條件，平面上，當上下墻體不對齊時，現(xiàn)澆樓板及屋蓋能起到一定的傳遞水平力的作用，同時樓、屋蓋現(xiàn)澆增加了樓板對墻體的約束。

5 合理布置縱墻和橫墻

多層砌體房屋的主要承重構(gòu)件是縱、橫墻體，在地震中主要由于承重縱、橫墻在地震力作用下產(chǎn)生裂縫，嚴重者會出現(xiàn)傾斜、錯動、倒塌等現(xiàn)象，進而使房屋造到破壞；所以合理布置縱、橫墻對提高房屋抗震性能起到很大的作用。多層磚混房屋應優(yōu)先采用橫墻承重或縱橫墻共同承重的結(jié)構(gòu)體系，縱、橫墻的布置宜均勻?qū)ΨQ，沿平面內(nèi)宜對齊，沿豎向應上下連續(xù)，同時一軸線上的窗間墻寬度宜均勻。房屋的空間整體剛度和整體穩(wěn)定性決定著房屋抗震能力的高低，多層磚混房屋一般采用縱墻或橫墻承重，由于非承重方向的約束墻體少，間距大，因而房屋該方向剛度較弱，空間剛度和整體性均較差，拉震能力低；在高烈度地區(qū)，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。

而在兩個方向適當布置縱橫、墻混合承重的房屋，由于其限制了縱、橫墻的側(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，也可在縱、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拉結(jié)構(gòu)筋如2Φ6@500，以加強房屋整體性，防止縱、橫墻交接處被拉開。在地震中多層磚混房屋的橫向地震力主要由橫墻承擔，不僅要求橫墻有足夠的承載力，而且樓蓋必須具有能將地震力傳給橫墻的水平剛度；對抗震橫墻最大間距的構(gòu)造規(guī)定就是為了滿足樓蓋對傳遞水平地震力所需的剛度要求。

6 適當增加墻體面積與合理提高砂漿強度

歷次震害表明，多層磚混房屋的抗震能力與墻體面積大小及砂漿強度等級高低成正比，提高墻體面積、砂漿強度等級能有效地提高房屋的抗震能力，是減輕震害的有效途徑之一。在6層磚混房屋的抗震驗算中，上面幾層的地震作用較小，容易滿足抗震承載力的要求，而底部一、二兩特別是第一層的地震作用力較大，是薄弱層，往往不容易滿足要求；但若改變部分墻體的承載面積或適當提高砂漿的強度等級，如將部分240mm寬的承重墻改為360mm寬的墻，或?qū)⑸皾{強度等級由M5體高到M10，則在抗震結(jié)果中顯示滿足抗震要求?？梢娫谶M行6層磚混房屋的抗震驗算時，適當增加底部1～2層墻體面積或提高砂漿強度能有效地提高房屋的整體抗震能力。

對于相同類別的砌體，燒結(jié)普通磚或燒結(jié)多孔磚用不同強度等級的砂漿砌筑，其抗壓強度設(shè)計值、軸心抗拉強度設(shè)計值、彎曲抗拉強度設(shè)計值和抗剪強度設(shè)計值是不同的，隨著砂漿強度等級的提高，同類別砌體的以上各設(shè)計強度也相應提高，所以可見提高砂漿強度等級，能有效提高砌體的強度，增加砌體的承載力，從而達到提高磚混房屋抗震性能的目的。