村镇砖混房屋结构抗震设计思考

赵宝琴

摘 要:本文介绍了村镇多层砖混砖房中抗震缺陷,分析了砖房抗震设计中存在的问题。在执行国家标准和结合实际工作的基础上,提出了多层砖房抗震设计、建造中应注意的问题。

关键字:抗震;砌体;结构设计

四川汶川地震又一次以沉重代价告诉人们地震给人民生命财产造成的损失无可挽回,做好抗震设防区建设工程的抗震设计,是降低未来地震灾害损失最积极、最根本也是最有效的方法。

据文献记载,我国城镇民用建筑中以砖砌体作为墙体材料的占90%以上,所以砖房是我国房屋建筑的主体。同时砖房在历次地震中的震害又是严重的。主要原因是砖砌体是一种脆性构件,其抗拉和抗剪能力均低,在强烈地震作用下,砖结构易于发生脆性的剪切破坏,从而导致房屋的破坏和倒塌。如果在多层砖房的设计中再过度追求大开间、大洞口、大悬挑,甚至通窗效果等,必将大大削弱房屋的抗震能力。

目前本地区多层砖房中存在的主要问题有:

对抗震危害认识不足,存在侥幸心理。特别是村民自建房,大多不进行抗震设计,根据已有经验进行施工,抗震措施不合理,任意加大圈梁构造柱配筋。

超限问题。村镇住宅砖房建设中,房屋高度超或层高超高时有发生,尤其是底层为门市的砖房,高度超过限值近1m。

结构体系不明确。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。

住宅砖房中为追求大客厅,布置大开间和大洞口,有的大洞口间墙宽仅有240mm,部分“局部尺寸”不满足要求时,有的不采取加强措施如大洞口两侧未设构造柱,有的采用增大截面及配筋的构造柱替代砖墙肢;砖房住宅布置平面复杂,纵或横墙沿平面布置多数不能贯通,或墙体沿竖向布置上下不连续等等。

我国建筑抗震设防目标是:“小震不坏”, “中震可修”, “大震不倒”。多层砖房可通过设计达到下列要求:满足抗震承载力要求,房屋可“小震不坏”;满足结构体系、平立面布置等要求,房屋可符合“中震可修”;满足房屋高度和层数及构造柱和圈梁和抗震措施等要求,房屋可做到“大震不倒”。

围绕我国建筑抗震设防的目标,确保多层砖房抗震设计质量,主要从以下三个方面抓起:

1 房屋的高度和层数及构造柱和圈梁等抗震构造措施。

1.1 房屋的高度和层数:

普通砖及多孔砖的多层砖房,墙体最小厚度240mm,总层数不应超过文献[1]表7.1.2的规定,总高度不宜超过表7.1.2的规定,高度允许稍有选择的范围应不大于1m。需要特别指明的是:表7.1.2是适用于横墙较多的多层砖房。(横墙较多是指同一层内开间大于4.2m的房间占该层总面积的1/4以内)。对于医院、教学楼等横墙较少的多层砖房总高度,应比表7.1.2的规定降低3m,层数相应减少一层。对横墙很少的多层砖房,应根据具体情况,在横墙较少的基础上,再适当降低总高度和减少层数。对抗震横墙最大间距超过文献[1]表7.1.5要求的多层砖房,已不属于侧力作用下的刚性房屋,不能按多层砖房设计,应按空旷房屋进行抗震设计。多层砖房的层高不宜超过3.6m。多层砖房高宽比,不宜超过文献[1]表7.1.4的要求。

1.2 抗震构造措施

多层砖房的抗震措施是保障多层砖房“大震不倒”的关键。多层砖房的抗震构造措施内容较多,概括起来,可分为二部分。

构造柱和圈梁的设置。对横墙较多的多层砖房,应按文献[1]表7.3.1的要求设置构造柱;对横墙较少或横墙很少的多层砖房,应根据房屋增加一层或二层后的层数,按表7.3.1的要求设置构造柱。

值得注意的是,圈梁的截面和配筋不宜过大,通常按文献[1]第7.3.6条要求的数值或提高一个等级采用就可以了,不宜无限提高。同理,圈梁的作用也是有限的。

构件间的连接。多层砖房各构件间的抗震构造连接是多层砖房抗震的关键。抗震构造连接的部位较多,重要部位的连接措施主要有下列几项:

a.构造柱与楼、屋盖连接;b.构造柱与砖墙连接;c.墙与墙的连接;d.屋顶间的连接;e.后砌体的连接;f.构造柱底端连接;g.臂构件的连接,主要包括女儿墙的稳定措施和悬挑构件。

2 结构体系和平、立面布置

2.1 结构体系

应优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系。同一结构单元中应采用相同的结构类型,不应采用砖房与底框砖房或内框架砖房或框架结构等“混杂”的结构类型。墙体布置应满足地震作用有合理的传递途径。纵横向应具有合理的刚度和强度分布,应避免因局部削弱或突变造成薄弱部位,产生应力集中或塑性变形集中;对可能出现的薄弱部位,应采取措施提高其抗震能力。

2.2平、立面布置

房屋纵、横承重墙体在平面上的布置宜均匀、对称,平面形状应具有良好的整体作用。纵、横墙沿平面布置不能对齐的墙体较少;楼梯间不宜设在房屋的尽端和转角处;建筑的立面和竖向剖面力求规则,结构的竖向刚度宜均匀变化,纵、横承重墙体沿竖向布置上下应连续,避免刚度突变;竖向抗侧力结构的截面和材料强度等级自下而上宜逐渐减小,避免抗侧力构件的承载力突变。房屋的顶层不宜设置大会议室、舞厅等空旷大房间,房屋的底层不宜设铺面等通长开大门洞。当确需设置时,应采取弥补薄弱部位的加强型措施或进行专门研究。

值得指出的是,近几年在多层砖房的抗震设计中,较普遍存在为了客厅开大门洞,不惜牺牲门间墙宽度的现象。这是个对局部尺寸认识不足的概念设计问题,一是认为部分不满足局部尺寸要求关系不大;二是认为只要用扩大了的构造柱替代门间墙就没有问题了,在设计中将构造柱当作“灵丹妙药”到处使用。应当明白,砖砌体和砼的变形模量差别很大,虽然砖砌体与构造柱和圈梁可以协同工作,增加房屋的延性,但是它们不能同时段进入工作状态,在“中震”阶段的抗震承载力主要由砖砌体承担。因此,砌体结构中过多配置砼的构件,其作用的发挥是有限的。

3 抗震计算

抗震计算是抗震设计的重要组成部分,是保证满足抗震承载力的基础。多层砖房的抗震计算,可采用底部剪力法。对平面不规则和竖向不规则的多层砖房,宜采用考虑地震扭转影响的分析程序。目前,多层砖房大多进行抗震验算,而城郊居民的自建房屋(层数也不少),不作抗震验算是较普遍的现象,这样就必然存在抗震隐患的问题。

多层砖房在城乡建设中量大面广,又是人类活动和生活的主要场所。因此加强多层砖房抗震设计,重视多层砖房抗震设计中的各个环节,普及抗震知识,就能使多层砖房的地震破坏降低到最低限度。

参考文献

[1] 建筑抗震设计规范(GB50011-2001)(2008年版).

[2]全国民用建筑工程设计技术措施(结构),建设部工程质量安全监督与行业发展公司 2003.