摘要:我国属于多地震区域,因此处于地震高发区的抗震设计尤为重要,我国民用建筑多以多层的砌体结构和多层的砖混结构和钢筋混凝土结构为主,本文主要介绍了多层砖混房屋的主要震害特征、建筑结构布置和抗震构造要求,对影响砌体房屋抗震性能的因素进行了分析,了解更合理的进行多层砖混结构房屋的抗震设计,结合现行规范及自身设计经验,对其在设计上的探讨研究。
关键词:砌体结构;抗震性能;构造要求;砖混结构;抗震设计
前言:
多层砌体结构和砖混结构由于选材方便、施工简单、工期短、造价低等特点,多年来是我国当前建筑中使用最广泛的一种建筑形式。目前主要为黏土砖、砌块、石块通过砂浆砌成承重墙体和各种混凝土楼板组成的结构。由于墙体材料为脆性材料,结构整体性较差,使得砌体房屋的抗震性能相对较低。因此,我国设计人员和科研工作者对砌体房屋的抗震性能进行了大量的试验和理论研究。
一﹑多层砌体房屋抗震设计中有关问题的探讨
1 多层砖房的主要震害特征
1)墙体的破坏。2)窗间墙和墙垛的破坏。3)纵横墙的连接破坏。4)墙体刚度变化和应力集中的部位,如楼梯间、墙角等削弱的墙体易破坏和倒塌。5)少量房屋产生整体弯曲破坏,表现为底层窗台上产生水平裂缝和横墙门洞过梁裂缝。6)整体稳定性不好的附属物,如女儿墙等也容易破坏和坍塌。
2 建筑结构布置和抗震构造要求
1)平、立面布置要规则;2)房屋高度要限制、高宽比要控制。房屋结构体系要合理,应优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系,纵横墙的布置宜均匀对称,沿平面内宜对齐,沿竖向应上下连续,同一轴线上的窗间墙宽度宜均匀,防震缝的设置要合理,楼梯问不宜设置在房屋的尽端和转角处;3)抗震横墙间距要控制。由于砖墙在平面内的受剪承载力较大,而平面外的受弯承载力很低。当横墙间距很大时房屋的相当一部分地震作用需要楼盖传至横墙,纵向砖墙就会产生出平面的弯曲破坏。
二、多层砖混结构房屋的抗震设计探讨
1砌体房屋的总层数及总高度不应该超限值
历次震害证明,砌体房屋的层数越多,高度越高,它的地震破坏程度越大,所以控制砖砌体房屋的总高度及总层数对减少地震时带来的震害有很大的作用。现行建筑抗震设计规范(GB50011—200J)对多层砌体房屋的总高度和总层数有了强制性规定:多层砌体房屋
的总高度及层数应满足表1中的限值。
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表1 房屋的层数和高度限值(m)
房屋类别最小厚度6
高度 层数7
高度 层数8
高度 层数9
高度 层数
普通砖24024 821 718 812 4
多孔砖24021 721 718 712 4
多层砌体 多孔砖19021 718 615 7
小砌砖19021 721 718 7
底部框架抗震墙24022 722 719 7
多排柱内框架24016 516 513 5
(注:室内外高差大于0.6m时,房屋总高度应允许比表中数据适当增加,但不应多于1.0m)
2合理布置纵墙和横墙
多层砖混房屋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.进而使房屋造到破坏;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。多层砖混房屋应优先采用横墙承重或
纵横墙共同承重的结构体系.纵、横墙的布置宜均匀对称.沿平面内宜对齐,沿竖向应上下连续,同时一轴线上的窗间墙宽度宜均匀。而在两个方向适当布置纵横、墙混合承重的房屋,由于其限制了纵、横墙的侧向变形,增强了空间刚度和整体性,对承受纵、横两个方向的水平地震怍用及抗弯、抗剪都非常有利。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如2?6@500,以加强房屋整体性,防止纵、横墙交接处被拉开。在地震中多层砖混房屋的横向地震力主要由横墙承担,不仅要求横墙有足够的承载力,而且楼盖必须具有能将地震力传给横墙的水平刚度;对抗震横墙最大间距的构造规定就是为了满足楼盖对传递水平地震力所需的刚度要求。现行建筑抗震设计规范(CB50011—2001)规定:房屋抗震横墙的间距不应超过规范中表决7.1.5的要求.其中,8度设防时,现浇或装配整体式钢筋混凝土楼、屋盖的多层砖混房屋抗震横墙最大间距为15m。当横墙间距过大时,纵向砖墙会因过大的层问变形而产生出平面的弯曲破坏,使楼盖失去传递水平地震力的能力.从而导致地震力还未传到横墙,纵墙就已先破坏;所以有效地控制横墙间距能提高房屋的抗震能力。
3适当增加墙体面积与合理提高砂浆强度
历次震害表明,多层砖混房屋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。在6层砖混房屋的抗震验算中,上面几层的地震作用较小,容易满足抗震承载力的要求,而底部一、二两特别是第一层的地震作用力较大,是薄弱层.往往不容易满足要求;但若改变部分墙体的承载面积或适当提高砂浆的强度等级,如将部分240mm宽的承重墙改为370mm宽的墙,或将砂浆强度
等级由M5体高到M10,则在抗震结果中显示满足抗震要求。可见在进行6层砖混房屋的抗震验算时,适当增加底部12层墙体面积或提高砂浆强度能有效地提高房屋的整体抗震能力。
4有效设置房屋圈梁和构造柱
圈梁是多层砖房的一种经济有效的措施,可提高房屋的抗震能力,减轻震害。在多层砖混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。由于圈梁的约束作用使楼盖与纵、横墙构成整体的箱形结构,能有效地约束预制板的散落,使砖墙出平面倒塌的可能性大大降低,以充分发挥各片墙体的抗震能力。设置圈梁还可以减轻地震时地基不均匀沉陷与地表裂缝对房屋的影响,特别是屋盖和基础顶面处的圈梁具有提高房屋的竖向刚度和抗御不均匀沉陷的能力。现浇钢筋混凝土圈梁的设置应符合现行建筑抗震设计规范的要求。现浇钢筋混凝土圈梁应闭合,遇有洞口应上下搭接,圈梁宜与预制板设在同一标高处或紧靠板底。圈梁的截面高度不应小于120mm。多次实验表明,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1030%。现浇钢筋混凝土构造的设置部位应符合建筑抗震规范的要求。构造柱最小截面可采取240×180mm,8度超过五层时.构造柱纵向钢筋宜采用4 14,箍筋间距不应大于200mm,且在柱上、下端宜适当加密。房屋四角的构造可适当加大截面及配筋.构造柱与墙体连接处应砌成马牙槎,并应沿墙高每隔500毫米设铂拉结钢筋,每边伸入墙内不宜小于lm。
结束语
目前,在我国大部分民用和工业建筑中,多层砖混结构量大﹑面广。多层混合结构房屋抗震设计的指导思想主要是小震不坏、大震不倒、并且中震可修。一般在6—9度范围内进行抗震设防。6度设防时,不必计算地震作用,只考虑采取必要的抗震措施;7—9度设防时要计算地震作用,按计算设计。加强多层砖混结构抗震设计,重视多层砖混结构抗震设计中的三个环节,就能有效降低多层砖混结构建筑在地震过程中的破坏程度,将地震灾害损失降到最低限度。
参考文献:
[1]周炳章.砌体房屋抗震设计[M].北京:地震出版社,1991.
[2]GB 50011—2001,建筑抗震设计规范[s].
[3]建筑结构设计手册丛书编委会.建筑抗震设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1994.
[4]张大伟,郭立英,于学智.建筑结构抗震设计中的概念设计[J].山西建筑,2008,34(13):77—78
论文作者:赵巍
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第29期
论文发表时间:2018/3/2
标签:房屋论文; 多层论文; 圈梁论文; 砖混论文; 墙体论文; 结构论文; 砌体论文; 《建筑学研究前沿》2017年第29期论文;