一种村镇住宅的减震新方法

王东炜,刘喜中

(1.郑州大学土木工程学院,河南郑州 450002;2.郑州大学土木工程学院,河南郑州 450002)

汶川大地震造成了重大的人民生命财产的损失,数万间房屋在地震中遭受了不同程度的破坏,尤其村镇房屋的破坏最为严重。

我国现有的抗震措施主要包括隔震和减震两种,根据隔震装置所处的位置,将隔震结构特性分为地基隔震、基础隔震和层间隔震三大类。通过隔震层的大变形吸收地震能量,减少地震施加给上部结构的地震作用,从而降低上部结构的地震反应,达到对上部结构预期的防震要求。减震措施主要包括增加减震装置和加强构造措施减震,增加装置减震即在建筑结构的一定部位设置消能部件,通过消能部件的局部变形吸收地震能量,减少地震施加给主体结构其余部分的地震能量,从而降低结构的地震位移反应,达到对整个结构预期的防震要求。构造措施减震主要是按《建筑抗震设计规范GB50011-2001》13.3.3条中规定,砌体墙应采取措施减少对主体结构的不利影响,并应设置拉结筋、水平系梁、圈梁、构造柱等与主体结构可靠拉结。

现有的隔震措施通常造价较昂贵,而且施工技术要求较高,因此在村镇住宅中使用先进的隔震措施难以实行。规范规定的构造减震措施,相对隔震措施价格稍低。但通过调查得出村镇房屋中设置构造柱的比例不足10%,这在地震时村镇房屋的抗震能力将大大降低,其经济和地震发生的侥幸心理是不设置抗震措施的主要原因。由于现有的抗震隔震措施造价较高,村镇所建的房屋大多不进行抗震设防,所以对村镇住宅的抗震技术研究非常有必要。

结合我国村镇住宅的实际情况,并研究了砖混结构的减震构造措施,现在提出较为实用经济的减震设计方法:对地震中易发生破坏的墙体转角处中加入碳纤维布。其方案布置如下图所示。

碳纤维布布置方案

在砌体结构中,其主要的由墙体来承重,墙体虽具有一定的抗压承载能力,但其抗拉、抗剪、抗弯能力均较差,尤其是无筋砌体整体性较差,承载力较低,极易在地震荷载作用下产生裂缝,主要为斜裂缝和水平裂缝。在砌体结构的墙体上加入碳纤维布,是利用碳纤维布和专用结构胶对墙体进行抗震加固处理。其具有轻度高、重量轻、耐腐蚀性和耐久性强等优点。可以较好的增大墙体的抗压、抗剪能力,以及砌体结构开裂荷载和极限承载力均有较明显的提高,延性明显改善,抗震耗能能力增强。

本文采用ANSYS软件对上图模型的砌体结构进行抗震分析,以验算新型抗震方案的可行性。通过分析可以得出加入碳纤维布的房屋,其整体刚度和层间位移与加构造柱时相差不多,且满足规范的要求,但其造价相比构造柱要少很多。因此在没有构造柱的房屋,运用该种抗震方法在很大程度上可以提高房屋的整体性。考虑村镇房屋实际状况下,在村镇房屋是一种较好的抗震方法。