張雅妮

（西安交通大學(xué)建筑設(shè)計(jì)室  710048 西安）

    砌體房屋以其取材方便，造價(jià)低廉在建設(shè)工程中占有相當(dāng)大的比重，在我國(guó)的北方尤以磚混結(jié)構(gòu)的房屋居多。《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)砌體房屋尤其對(duì)磚混房屋抗震設(shè)計(jì)有較細(xì)致規(guī)定。然而在以往的震害中，許許多多的磚混房屋仍然受到了嚴(yán)重的破壞，有的甚至是毀滅性的。磚混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)，導(dǎo)致抗震性能較差。為此磚混房屋抗震設(shè)計(jì)體系尤為重要。

 

    建筑平面、立面布置應(yīng)盡可能簡(jiǎn)潔、規(guī)則，結(jié)構(gòu)質(zhì)量和剛度布置均勻。平面布置復(fù)雜，會(huì)導(dǎo)致質(zhì)量中心與剛度中心不重合，在地震力作用下產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，大大加劇地震的破壞作用，唐山地震和汶川地震中有不少這樣的震害事例。因此，對(duì)體形不規(guī)則的房屋應(yīng)注意偏離結(jié)構(gòu)剛心遠(yuǎn)端墻段的抗震驗(yàn)算。建筑立面應(yīng)避免頭重腳輕，房屋重心盡可能降低，避免采用錯(cuò)落的立面，出屋面建筑部分的高度不應(yīng)過(guò)高，以免地震時(shí)發(fā)生鞭梢效應(yīng)。新修訂的《抗規(guī)》3.4.1規(guī)定“…不規(guī)則的建筑方案應(yīng)按規(guī)定采取加強(qiáng)措施；特別不規(guī)則的建筑方案應(yīng)進(jìn)行專(zhuān)門(mén)研究和論證，采取特別的加強(qiáng)措施；…”同時(shí)，《抗規(guī)》在3.4.3中規(guī)定：不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)按不同的要求進(jìn)行水平地震作用力計(jì)算和內(nèi)力調(diào)整，并應(yīng)對(duì)薄弱部位采取有效的抗震構(gòu)造措施。

 

    歷次震害表明，磚混房屋的震害隨著樓層數(shù)的增加而加劇。《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》2008年（修訂）版，在總結(jié)國(guó)內(nèi)外歷次震害特別是5.12汶川地震經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)國(guó)情，并考慮到加設(shè)構(gòu)造柱防倒塌的抗震效果,制定出了我國(guó)在不同設(shè)防烈度下的磚混房屋層數(shù)和總高度限值，設(shè)計(jì)時(shí)房屋總高度和層數(shù)限值應(yīng)同時(shí)滿(mǎn)足。磚混房屋高度和層數(shù)不同,其薄弱樓層位置也有差異,一般情況下，四層以下房屋薄弱樓層多發(fā)生在底層;五~六層以上房屋,底部?jī)蓪訅�體抗力較為接近,部分底層墻體的抗力大于二層墻體的抗力,使薄弱樓層位置上移。可見(jiàn),設(shè)計(jì)中只增加底層墻體面積或提高砂漿強(qiáng)度等級(jí)并不能提高房屋的整體抗震能力。因此,在進(jìn)行五~六層以上房屋抗震設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)適當(dāng)增加底部一～三層墻體面積及砂漿強(qiáng)度等級(jí),在變化處注意抗震驗(yàn)算。《抗規(guī)》除對(duì)房屋層數(shù)和總高度限值外，并在注釋3中新增乙類(lèi)多層砌體“…層數(shù)應(yīng)減少一層且總高度應(yīng)降低3m”的規(guī)定；《抗規(guī)》7.1.3中新增“…采用約束砌體等加強(qiáng)措施的普通磚體的層高不應(yīng)超過(guò)3.9m”。

 

    房屋抗震能力的高低主要取決于房屋的空間整體剛度和整體穩(wěn)定性。多層磚混房屋是由縱、橫墻和剛性樓蓋組成的一個(gè)具有空間剛度的結(jié)構(gòu)體系,多層磚混房屋一般采用橫墻承重,縱墻成為非承重墻，而外縱墻往往又開(kāi)洞較大，參與抗震的實(shí)墻面積較小，該方向的約束墻體少、間距大,因而房屋該方向的剛度較弱,空間剛度和整體性均較差,抗震能力低。在強(qiáng)地震時(shí),墻體由于平面外的失穩(wěn)而先行破壞,進(jìn)而引起整個(gè)房屋倒塌（汶川地震中就有不少這樣的震害實(shí)例）。而在兩個(gè)方向布置適當(dāng)?shù)目v橫墻混合承重房屋,由于其限制了縱墻的側(cè)向變形,增強(qiáng)了空間剛度和整體性,對(duì)承受縱橫兩個(gè)方向的水平地震作用及抗彎、抗剪都非常有利。墻體布置時(shí)應(yīng)盡量采用縱墻貫通的平面布置,當(dāng)縱墻不能貫通布置時(shí),可在縱橫墻交接處采取加強(qiáng)措施,亦可在縱橫墻交接處增設(shè)鋼筋混凝土構(gòu)造柱,并適當(dāng)加強(qiáng)構(gòu)造配筋,必要時(shí)還可以每隔一定高度放置水平鋼筋,以加強(qiáng)整體性,防止縱橫墻交接處裂開(kāi)。

  

    多層磚混房屋的抗震能力與墻體面積大小和砂漿強(qiáng)度等級(jí)高低成正比,提高墻體面積和砂漿強(qiáng)度等級(jí)是減輕震害的有效途徑。對(duì)于6、7度抗震設(shè)防地區(qū),設(shè)計(jì)中宜保證磚混房屋的層墻體面積率不低于10%,六層以上房屋層墻體面積率不宜低于12%;砂漿強(qiáng)度等級(jí)不宜低于M5。對(duì)于剛性和剛彈性房屋，橫墻洞口的水平截面面積不宜超過(guò)墻截面面積的50%，墻厚不小于180mm，單層房屋墻長(zhǎng)不小于墻高，多層房屋不小于墻體高度的二分之一。對(duì)截面較小的構(gòu)件要考慮強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的調(diào)整（Ya），同時(shí)，采用水泥砂漿砌筑的磚墻，由于砂漿的保水性、和易性差，強(qiáng)度也會(huì)有所降低。

 

    樓蓋及屋蓋布置，墻體與樓、屋蓋的連接是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。采用現(xiàn)澆樓蓋及屋蓋,不僅可消除滑移、散落問(wèn)題,增加房屋的整體性,增大樓板的剛度,對(duì)于橫墻較少、跨度較大的房屋，應(yīng)加強(qiáng)樓、屋蓋的整體性和平面剛度，確保將地震力準(zhǔn)確的傳到設(shè)計(jì)的墻體上。新修訂的《抗規(guī)》在7.1.7條第六款規(guī)定：教學(xué)樓、醫(yī)院等橫墻較少、跨度較大的房屋宜采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓、屋蓋。

 

    在多層磚混房屋中設(shè)置沿樓板標(biāo)高的水平圈梁,加強(qiáng)內(nèi)外墻的連接,增強(qiáng)房屋的整體性。圈梁能夠有效地約束預(yù)制板的散落,使磚墻出平面倒塌的可能性大大降低;圈梁作為邊緣構(gòu)件,可提高樓蓋、屋蓋的水平剛度。在地震作用下,限制墻體斜裂縫的開(kāi)展與延伸,減輕基礎(chǔ)不均勻沉降對(duì)房屋的影響。構(gòu)造柱設(shè)置合理,方能起到增強(qiáng)房屋整體性、改善結(jié)構(gòu)脆性、增加延性的作用。每開(kāi)間設(shè)置構(gòu)造柱的墻體可增強(qiáng)變形能力,即使墻體開(kāi)裂后,還可以利用其塑性變形和滑移、摩擦來(lái)消耗地震能量。但是,設(shè)置圈梁和構(gòu)造柱后,多層磚混房屋的抗裂能力并未有較大改善,難以保證多層磚混房屋實(shí)現(xiàn)“小震不壞”的目標(biāo),設(shè)計(jì)中應(yīng)加以注意。

 

    如何提高地震區(qū)多層磚混房屋抗震能力，一直是設(shè)計(jì)人員關(guān)心的問(wèn)題，本文結(jié)合新修訂的《抗規(guī)》以及個(gè)人從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，就如何提高磚混房屋整體抗震能力，加強(qiáng)房屋抗震設(shè)計(jì)中的薄弱環(huán)節(jié)談了一些觀(guān)點(diǎn)，希望通過(guò)本文能對(duì)磚混房屋抗震設(shè)計(jì)體系的認(rèn)識(shí)有所提高。