砌體結構房屋抗震設計

胡樂涵

(鄭州大學 土木工程學院，河南 鄭州 450001)

砌體結構是指用磚、石或砌塊為塊材，用砂漿砌筑的結構，具有材料來源廣泛，保溫隔熱性能好等優(yōu)點，因此應用范圍廣泛[1]。然而，其存在的缺陷導致它在某些特定場合具有一定的弱勢。無筋砌體抗裂抗震性能較差，尤其是地震設防區(qū)采用砌體結構，應采取必要的抗震措施。盡管砌體結構抗震性能談不上優(yōu)良，但是在我國的城鎮(zhèn)化建設中，考慮到人口密集程度與土地使用面積，為適應發(fā)展的需要，進行了相關的抗震設計。

1 砌體結構房屋的震害

地震波在土中傳播引起強烈的地面運動，包括橫波與縱波，是造成建筑破壞的主要原因。在水平地震作用下，房屋受到直接沖擊而導致整體破壞，是地震破壞的主要原因。砌體結構房屋的破壞情況與抗震構造措施和結構類型施緊密相關，結構損壞的類型可以分為兩種：一種是由于結構對上部荷載的承載能力不足而造成的破壞。當地震波沿房屋縱向傳導時，它首先從屋蓋傳到縱向墻體，然后傳導到地基。第二種破壞是建筑整體布局不完善或是在結構構造上具有一定的誤差而導致的破壞。

由此可見，在砌體結構房屋的抗震設計階段中，利用既有的建筑規(guī)范對建筑整體進行初步驗核是一個重要的步驟。除此之外，還應當對房屋的平面布局、結構類型、材料類型等進行全方面檢查，對各個構件間的交接處采取強度提高措施，使整體布局較為合理，從而使整體建筑最大限度的抗震水平得到提高。

2 多層砌體結構房屋抗震設計

2.1 總高度和層數的限制

以往的地震災害研究表明，建筑的破壞在高層房屋中尤為明顯，相比之下低層房屋所受影響較小。以砌體材料的剛體性能和抗震能力為基礎，提出了限制高度的措施，對建筑一般有以下要求。

①正常情況下，多層砌體結構的總高度和層數不能超過國家標準規(guī)定。

②對大型民用公共建筑等跨度較大的多層砌體房屋，總高度要比標準所規(guī)定的降低3m，建筑層數減少一層。橫墻較少的建筑，還應在此基礎上再減少一層。

③磚和砌塊砌體承重房屋的層高不應超過3.6m。

2.2 墻體布置

墻體是承擔地震作用的主要構件，墻體的結構體系和間距對房屋的空間剛度和整體性影響很大，因而對建筑物的抗震性能有重大作用[2]。

2.2.1 橫墻間距

震害調查表明，在地震橫波的影響下，當樓蓋的剛度滿足要求時，并且橫墻疏密程度較密，則縱向墻體所承受的地震荷載是較小的，在正常情況下不會產生水平裂縫。由此可知，橫向墻體在具有足夠的抗震能力的基礎上，還要使樓蓋能夠滿足具有抵抗地震橫波的剛度要求。

2.2.2 墻段的局部尺寸

建筑墻體的局部尺寸存在較小的誤差，有時僅會造成墻面的局部破壞，對房屋的整體安全影響看似不大，但是實際上，它對房屋整體的承載能力具有較大的負面影響。而且某些關鍵部分的結構局部破壞往往牽一發(fā)而動全身，將引起房屋建筑的倒塌。

2.3 平、立面布置和防震縫的設置

當平面和立面兩者的設置并非規(guī)則時，平面形狀不規(guī)整，立面存在一定的高度差，所受震害就會比較大。因為在地震發(fā)生時，房屋各部分產生不同的變形連接件之間由于平面與立面不規(guī)則而產生應力集中現象。另一方面是由于房屋的質量中心和剛度中心不重合，地震時，地震作用對剛度中心有較大的偏心距，因而不僅使房屋產生剪切和彎曲，而且還使房屋產生扭矩，從而大大加劇了地震的破壞作用[3]。建筑結構抗震墻體的設置應滿足以下要求。

①墻體布置應當均勻對稱，橫向與縱向墻體的數量不宜過多。

②不能在墻體兩側開洞口，并且樓板洞口不宜過大。

③在房屋寬度方向的中部應設內縱墻，其累計長度不宜小于房屋總長度的60%[4]。

3 砌體結構房屋抗震預防經驗

在地震災害中，房屋內的圈梁與構造柱往往發(fā)揮極大的作用，能夠有效抵抗地震力。但未設置圈梁構造柱的房屋在地震來臨時，房屋下層所受破壞極大，將導致其整體傾倒與開裂。圈梁與構造柱應當具有符合規(guī)定的尺寸，否則在地震來臨時會因受拉而失去其應有的功能。

橫墻承重體系房屋空間剛度較大，整體性較好，立面處理比較靈活，因此，適用于有大量房間面積較小的建筑，其傳力路線為：板-橫墻-基礎-地基。縱墻承重體系可以根據需要改變橫向隔斷的位置，以調整使用房間面積的大小，但是剛度差，其傳力路線為：板-梁-縱墻-基礎-地基。因此在地震頻發(fā)區(qū)應適當避免大跨度空間設計。

4 結 語

在我國大部分地區(qū)，砌體結構房屋是主要的房屋建筑類型，雖然砌體結構的抗震能力并不強，但是它出色的結構特性使其依舊使用廣泛，因此如何提高抗震水平是建筑領域中十分重要的問題。在建筑設計中，應保證建筑物小震不壞，中震可修，大震不倒，并且要吸取以往地震災害的經驗教訓，嚴格遵守抗震設計要求，將每一項工作規(guī)范落實到位。隨著時代的發(fā)展，我們應當提出更加優(yōu)秀的新理論，完善對砌體結構的抗震能力的設計，這是我們研究的最終目的。