对砌体结构房屋的抗震设计方法探讨

邢晓东

秦皇岛广泽工程项目管理有限公司，河北秦皇岛 066000

1 地震对砌体结构房屋的破坏

在地震作用（主要是水平地震作用的影响）下，抗震措施和结构类型的不同往往是造成多层砌体结构房屋破坏情况不同的原因。主要有如下两种。

1） 由结构或构件承载力不足而引起的破坏

当房屋受到水平地震的横向影响时，水平地震作用主要通过楼盖传至横墙，再传至基础和地基，这时震力主要由横墙承受，当砌体抗震承载力远远小于地震作用所产生的震力时，墙体就会产生交叉裂缝或斜裂缝；当房屋受到水平地震的纵向影响时，水平地震作用主要通过楼盖传至纵墙，再传至基础和地基。如果窗间墙很窄，纵墙就会产生压弯破坏；如果窗间墙很宽，纵墙将以震力破坏为主。

2） 由构件间连接不牢而引起的破坏

一些砌体结构的房屋承载力很好，构件的尺寸也不小，可往往由于连接不牢、支撑系统不完善，整体性差而导致破坏。这种现象在地震时也是常见的，如纵横墙连接不牢以及楼板与墙体之间缺乏可靠的连接都可能造成纵墙外闪，甚至成片塌落。

2 多层砌体结构房屋抗震设计中的常见问题

1）在许多办公楼往往为追求局部大空间，而在底层或顶层局部采用钢筋砼框架结构，从而导致砖混和框架的“混杂”结构体系；

2）住宅砖房建设中，房屋层高和总高超过规范限值，尤其是底层为商店的砖房此种情况更为普遍；

3）住宅砖房中为追求大客厅，布置大客厅和大门洞，使得窗间墙的局部尺寸往往不如人愿，并将阳台设计到客厅内，仅采用增大截面及配筋的构造柱替代砖墙肢，甚至有的不采取加强措施；住宅砖房的设计中平面布置通常过于复杂，纵、横墙沿平面布置多数不能对齐，墙体沿竖向布置上下不连续。这些原因基本均限于场地过小或过度的追求造型；

4）抗震构造措施不到位。常出现“一本图集打天下”的作法，不管具体作法是否合理、是否适用，全都按照图集照扒下来。

3 规范多层砌体结构房屋抗震设计方法

针对以上存在的主要问题，多层砖房抗震设计时应注意以下问题。

1）砌体房屋的总层数及总高度限值

历次震害表明，砌体结构房屋的楼层数越高其所受的震害就越严重。《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）在总结国内外历次震害经验的基础上，结合我国的国情，并考虑到加设构造柱防倒塌的抗震效果，制定出了我国在不同设防限度下的砖混房屋层数和总高数限值。设计中房屋层数和总高度限值应同时满足，因为楼盖重量占到房屋总重的一半左右，房屋总高度相同，多一层楼盖就意味着增加半层楼的地震作用。

2）合理的平面、立面布置

平面布置应均匀、简单、规则，尽量避免凹凸形状。平面布置过于复杂，会致使刚度中心与质量中心不重合，而产生扭转效应，大大加剧地震的破坏作用。对不规则型平面砌体房屋，应缩短其伸出的部位，转角或交叉部分墙体应拉通，使水平地震作用能通过贯通的墙体传递到相连的另一侧，否则应当考虑设置抗震缝将其分离，缝宽为50mm～100mm，这样可以避免地震时建筑物的两侧如凹凸部位应力过大，以及房屋因质量中心与刚度中心不重合产生扭转效应。所以多采用一字型平面布置，以利于抗震。对于房屋的门、窗设计应多的选用尺寸大小相等且对齐的。立面布置应力求体型平整规则，承重墙体上下对齐，连续贯通，尽量避免局部突出。通常情况下表明：砌体结构式房屋的层数越多高度越高，其地震时的破坏能力和受损率也就越高。因此，对这类结构房屋的总层数和高度等方面做出规定，是一种既经济又有效地抗震措施，对保证多层砌体结构房屋不致因整体弯曲而破坏也是有利的。对于那些现实中我们无法避免的不规则的房屋，应注意偏离结构刚心远端的抗震验算，立面应尽量将房屋的重力降低，避免头重脚轻的建筑布局。为防止地震时发生鞭稍效应，应避免采用错落的立面，即使要突出屋面建筑部分的高度也不应过高，同时应控制好结构竖向强度和刚度的均匀性。

3）合理确定圈梁和构造柱的位置

砌体结构的抗震性能也可从设置圈梁和构造柱方面得到改善。据研究，若配筋墙体梁端设置构造柱，由于水平钢筋锚固于柱中，使钢筋的效应发挥得更为充分，则可比无构造柱的同样配筋率的墙体的承载能力提高13%左右，而且设置了构造柱和圈梁的砌体结构可形成两道防御：第一道是砌体裂缝大幅度的发展，靠构造柱及圈梁对砌体约束使墙体大变形消耗输入的地震能量。第二道是砌体墙只会出现宽度不大的裂缝，层间变形不大，构造柱不能开裂。试验研究发现，砖墙增设构造柱后，位移延性系数增大很多，可达4～6。构造柱的作用不仅体现在约束墙体的变形、提高砌体的抗震强度，还能增强墙体之间的连接，这些对砌体的抗震都是十分有利的。它们位置的确定是直接影响构造柱和圈梁能否有效地发挥其作用的重要因素。所以我们一定要严格执行建筑抗震规范对此提出的比较具体的规定。另外，圈梁应封闭连续，尽可能形成一个个近似矩形或圆形的箍。

4）其它方面可采用的措施

多层砖混房屋的低层往往满足不了抗震验算的要求。即使有时在适当部位加设构造柱也不能完全满足抗震承载力验算。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，从而提高墙体的抗震能力。多层砖混结构房屋的楼梯间不宜设在房屋尽端靠近外墙处，而应尽量选择每个单元的中部；为突出屋顶的楼梯间，构造柱应伸到顶部与顶部圈梁连接。

4 结论

综上所述，多层砌体房屋可通过科学选址、控制房屋层数和高度、合理布局。设置构造柱和圈粱，适当提高砂浆标准，加强楼梯间的构造，优先采用横墙承重或纵横墙共同承重以及现浇楼屋盖等抗震措施，从而提高砌体房屋的抗震能力，达到“大震不倒、中震可修、小震不坏”的设防目标。

[1]GB 50011.2001建筑抗震设计规范(2008年版)[S].

[2]GB 50003.2001砌体结构设计规范[S].

[3]GB 50223.2008建筑工程抗震设防分类标准[S].