关于砌体结构建筑抗震设计的分析

本文分析了砌体机构房屋容易倒塌的原因，指出了砌体结构建筑在抗震设计中存在的问题，提出了砌体结构建筑设计和施工时的注意事项。



地震的教训是深刻的，建筑物质量的好坏直接关系到人类的生命及财产的安全。因此在设计中我们要切实贯彻抗震设防的要求，在施工中要严把质量关。把“小震不坏，中震可修，大震不倒”这三句箴言落到实处。近年来，地震活动日益频繁，某些砌体房屋在地震中经受着极大的挑战。本文从各方面报道及震区倒塌房屋的实际情况简单分析了一下砌体结构房屋在抗震设计及施工中存在的几点问题。
1 砌体结构房屋容易倒塌原因分析
1.1 很多房屋采用了预制空心板，预制板不能形成良好的空间刚度，抗震能力很差，如果设计上采用加强措施，建筑应该是发生严重开裂而不至于倒塌，但是因为施工质量的问题，也导致大量预制板房屋的倒塌。
1.2 部分倒塌房屋上下层的隔墙位置不对齐，下层倒塌的隔墙整齐的被切掉说明：该承重横墙在施工时不符合施工缝的留设规定，不符合施工规范，应该有施工责任，由于是纵横向混合承重的结构，估计部分墙体倒塌是罪魁祸首。
1.3 倒塌的房屋有 370 墙变成了两个 120 墙的。在建筑设计中，120 墙是不允许作为承重墙使用的，在抗震验算时，120 墙的抗震性能是忽略不计的，也就是当作“零”来计算，那么用这样的墙来承重和抗震，该建筑物的抗震能力几乎为零，那么在地震中坍塌也就是必然的了。
1.4 部分房屋采用扶壁柱加强，某种程度上保证了结构不倒塌。
2 从大量砌体结构房屋倒塌看目前砌体结构房屋在抗震设计中存在的主要问题
2.1 城市住宅砖房建设中，房屋超高或超层时有发生，尤其是底层为“家带店”的砖房，高度超过限值 1m 以上。
2.2 在“综合楼”砖房中，底层或顶层有采用“混杂”结构体系的，即为满足部分大空间需要，在底层或顶层局部采用钢筋砼内框架结构。有的仅将构造柱和圈梁局部加大，当作框架结构。
2.3 住宅砖房中为追求大客厅，布置大开间和大门洞，有的大门洞间墙宽仅有 240mm，并将阳台作成大悬挑(悬挑长度大于2m)延扩客厅面积；部分“局部尺寸”不满足要求时，有的不采取加强措施，有的采用增大截面及配筋的构造柱替代砖墙肢；住宅砖房中限于场地或“造型”，布置成复杂平面，或纵、横墙沿平面布置多数不能对齐，或墙体沿竖向布置上下不连续等等。
2.4 多层砖房抗震设计中，未作抗震承载力计算的占多数，加之缺乏工程经验，使相近的多层砖房采用的砌体强度等级相距甚远。
2.5 多层砖房抗震设计中，所采取的抗震措施区别较大。构造柱和圈梁的设置：多数设计富余较大，部分设计设置不足(含大洞口两侧未设构造柱)；抗震连接措施：多数设计不完整或未交待清楚，有的设计还采用“一本图集打天下”的做法，不管具体作法和适用与否，全包在“图集”身上。
3 砌体结构在抗震设计及施工中几点注意事项
3.1 科学布局建筑平面和立面。对于结构平面布置不规则的房屋质心与刚度中心往往不容易重合，在地震作用下会产生扭转效应，大大加剧地震的破坏力度；对体型不规则的房屋应注意偏离结构刚心远端墙段的抗震验算。
3.2 砌体房屋的总层数及总高度不应该超限值。我国现行建筑抗震设计规范（GB50011-2010）对多层砌体房屋的总高度和总层数有了强制性规定。在抗震设计中砌体房屋的总层数及总高度不应该超限值。
3.3 增强砌体房屋的刚度及整体性。房屋是纵、横向承重构件和楼盖组成的一个具有空间刚度的结构体系，其抗震能力的强弱取决于结构的空间整体刚度和整体稳定性。刚性楼盖是各抗侧力构件按各自侧移刚度分配地震作用的保证。现浇钢筋混凝土楼板及屋盖具有整体性好、水平刚度大的优点。另外在适当的部位增设构造柱，并配置些构造钢筋，也能达到增强结构整体性的作用。
3.4 合理布置纵墙和横墙。砌体结构的主要承重构件是纵、横墙体，在地震中主要由于承重纵、横墙在地震力作用下产生裂缝，严重者会出现倾斜、错动、倒塌等现象，进而使房屋遭到破坏；所以合理布置纵、横墙对提高房屋抗震性能起到很大的作用。墙体布置时，应尽量采用纵墙贯通的平面布置，当纵墙不能贯通布置时，可在纵横墙交接处采取加强措施，也可在纵、横墙交接处增设钢筋混凝土构造柱，并适当加强构造配筋；必要时还可以每隔一定高度放置水平拉结构筋，以加强房屋整体性，防止纵、横墙交接处被拉开。
3.5 适当增加墙体面积与合理提高砂浆强度。砌体结构的抗震能力与墙体面积大小及砂浆强度等级高低成正比，提高墙体面积、砂浆强度等级能有效地提高房屋的抗震能力，是减轻震害的有效途径之一。
3.6 有效设置房屋圈梁和构造柱。多次震害调查表明，圈梁和构造柱可提砌体结构的抗震能力，减轻震害。在砌体结构房屋中设置沿楼板标高的水平圈梁，可加强内外墙的连接，增强房屋的整体性。圈梁作为边缘构件，对装配式楼、屋盖在水平面内进行约束，可提高楼盖，屋盖的水平刚度，同时能保证楼盖起一整体横隔板的作用。在砖墙增设构造柱后能提高砖混房屋的延性，发挥防止砖砌体侧向挤出塌落的约束作用；设置钢筋混凝土构造柱能使砌体的抗剪承载力提高 10~30%，提高砌体的变形能力，是有效的抗倒塌措施。另外，在多层砖混房屋中合理地设置构造柱，能起到增强房屋整体性的作用，还可以利用其塑性变形和滑移摩擦来消耗地震能量，从而大大提高抗震能力。我国现行建筑抗震设计规范（GB50011-2010）对圈梁和构造柱的设计要求做了详细规定。
3.7 在合理位置的墙段内设置水平钢筋。在抗震验算中，砌体结构房屋底层往往不容易满足抗震要求，即使有时在适当部位加设构造柱也不能完全满足抗震承力验算。为了提高墙体的抗震能力，可在抗震力不够的承重墙段内配置水平钢筋，使地震力由砌体及水平钢筋共同承担。
4 结束语
砌体结构由于材料来源广泛，施工设备和施工工艺比较简单，可以不用大型机械就能连续施工，再加上造价低廉，因而在房屋建筑工程中被广泛采用。但是由于砌体的抗拉、抗弯、抗剪性能较差，加上施工管理人员对进料把关不严，还有设计、施工等方面的原因造成工程质量问题严重。我国大陆地震活动目前正处于本世纪以来的第五个活跃期。在 5.12 四川汶川 8.0 级地震中，很多倒塌的房屋基本都成了一片废墟，严重违背了我国抗震规范关于“小震不坏、中震可修、大震不倒”的设计原则。本文结合各方面报道及倒塌房屋实例简单分析了一下砌体结构房屋在抗震设计及施工中存在的几点问题。