谈砌体抗震研究

朱德平

摘 要：提高砌体的抗震能力，混凝土多孔砖作为一种新型墙体材料，自生产应用以来去得良好的经济与使用效果。该产品是以水泥为胶结材料，与砂、石（轻集料）等经加水搅拌、成型和养护而制成的一种具有多排小孔的混凝土制品。

关键词：砌体；抗震；研究

我国大多数地区都处于地震破坏的威胁之中。特别是1976年唐山大地震和2008年5月12日的汶川大地震给我们惨重的教训。地震后摆在我们面前有两条出路：一是淘汰砖砌体，一律使用其他材料建造房屋。但是，显然不符合我国国情。因此，只能走另一途径，即改进砌体的抗震性能，提高它的延性和抗倒塌能力，使之能满足裂而不倒的要求。

一、砌体抗震在工程中存在的问题

1、施工方面存在的问题。纵向钢筋上下错位，由于柱筋定位放线时偏离设计位置或砖砌体预留柱位时上下楼层位置偏差，其结果是构造柱上下轴心不对位，违反了规范要求，严重影响了抗震功能；钢筋搭接不规范，很多工程的柱筋搭接随意；箍筋施工存在问题较多，如绑扎间距过大或大小间距不等。在砌体施工期间，由于成品保护不好，造成严重滑移、歪斜、松散、合模板前也未修理；不按规定加密箍筋，按规范要求，柱与圈梁相交时，节点处一定范围内应加密箍筋。而造成了质量隐患，还有箍筋弯钩长度及角度不规范及拉结筋的摆放问题等。

2、混凝土施工存在的问题。在骨料级配，许多施工现场对骨料选配很不认真，往往由于骨料过大而出现不密实和断条情况；坍落度上施工中因混凝土坍落度过小，流动性不好，加之振捣不良，造成混凝土内部出现孔洞，表面出现蜂窝、麻面，特别是根部易出现烂根情况；根部清理不净，很多施工现场不留清扫口或清理不净，结果是层层柱根隔层，整个构造柱实质是一个多处断条的钢筋连体柱，且断点又均在楼面上钢筋搭接处，这样柱子不但无法起抗震作用；新老混凝土结合不良，施工时这道工序往往被取消，致使新老混凝土界面结合不良，形成暗缝内伤。

3、砌体施工存在的问题。马牙槎留设不规范，先进后退，槎口高度、深度不一，遇内外墙丁字砌体节点时，内墙只留直槎，个别工程干脆取消马牙槎；砌体施工时，挤揉出的砂浆挂在砖口上，往往不清理。由于每行砖或大或小都有砂浆挤出，相当于减小了构造柱的有效断面尺寸。

4、圈梁施工存在问题。圈梁浇筑不久，强度未达到规范要求，而进行预制板的安装，出现圈梁被踏酥和压裂现象，影响圈梁质量；圈梁在转角处，钢筋搭接方式错误，出现“浮筋”或不满足锚固长度要求；圈梁在楼面或屋面与预制混凝土梁相交处，钢筋和圈梁截面均发生变化（钢筋数量减少和圈梁截面尺寸减少）或出现圈梁断开；圈梁箍筋间距大于规范要求的箍筋间距，错误理解保护层厚度为箍筋外皮到混凝土外皮的距离，导致保护层过大，截面变些保护层应从主筋外皮算起；圈梁在楼梯间窗洞口等部位出现截断，但未构造要求设置搭接圈梁，使圈梁不闭合；未按设计要求施工，出现漏加圈梁或加大圈梁布置间距，超出规范规定的圈梁间距要求。

二、 砌体抗震设计的基本理论

砌体是脆性材料，变形能力差，抗震潜力小，在地震作用下墙体容易产生开裂。墙体开裂后，持续的地面运动就可能使破裂的墙体发生平面错动，因而大幅度地降低墙体的竖向承载力。当上部的层数多且重量大时，已破碎的墙体可能被压垮，导致房屋整体倒塌。

根据国内外地震震害调查，多层砌体房屋的抗震能力与房屋的总高度和层数有直接联系，房屋的破坏程度随高度的增大和层数的增多而加重，其倒塌率几乎与房屋的高度与层数成正比，因此限制多层砌体房屋的高度和层数是减轻地震的灾害经济而有效的措施。多层砌体房屋，总高度的层数的限制。

砌体结构的抗剪强度较低，抗弯能力更差，因此房屋在地震作用下的破坏应是剪切型，以墙体的受剪承载力来抵抗水平地震作用，不得出现过大的整体弯曲变形。为了简化计算，在多层砌体房屋不做整体弯曲验算条件下，为了保证房屋的整体稳定性，减轻弯曲造成的破坏，对房屋的高度和总宽度的比值应有所限制。

混凝土多孔砖是一种新型墙体材料，是以水泥为胶结材料，以砂、石等为主要集料，加水搅拌、成型、养护制成的一种多排小孔的混凝土砖。也就是说，混凝土多孔砖外形特征是烧结多孔砖，而材料性能应归于普通混凝土小型空心砌块。用混凝土多孔砖代替实心黏土砖、烧结多孔砖，可以不占耕地，节省黏土；不用焙烧设备、节省能耗；制作工艺简单，施工方便。

混凝土多孔砖的适用范围，该产品兼具粘土砖和砼小砌块的特点，外形特征属于烧结多孔砖，材料与砼小砌块类同，符合砖砌体施工习惯，各项物理、力学和砌体性能均可具备烧结粘土砖的条件。其使用范围、设计方法、施工和工程验收等可参照现行砌体标准，可直接替代烧结粘土砖用于各类承重、保温承重和框架填充等不同建筑墙体结构中，具有广泛的推广应用前景。

三、有限元理论及其在工程中的应用

随着计算技术的发展，早就用于建筑工程的复杂刚架和航空工程的蒙皮骨架等结构的分析。但这些结构本身都是明显地由元件组成，元件的特征可通过经典的分析来建立。虽然整个分析方法和步骤都与有限单元法相似，也有用矩阵来表达、用计算机来求解，但它与目前广泛应用的有限单元法是有区别的。目前只能分析杆系结构，而不能分析本身没有明显元件的连续体。

有限单元法由解决具体工程问题开始，但很快就认识到它是弹性力学中变分问题里兹（Ritz）解决的一种特殊应用。在里兹法中因为要在整个求解域中建立试函数，因此只能解决规则区域的少量简单问题。而有限单元法是通过分片插值建立整个求解域的分片连续函数，所以具有广泛的适用性。也正因为此，有限元法迅速地被推广应用于由辩分原理控制的各种连续域求解问题。

随着有点单元法理论的发展与完善，以开发了许多大型通用有限程序、他们一般包括结构的静、动力分析和稳定、非线性分析等功能，有的还包括热传导、热应力、流体分析等功能、有齐全的单元库。利用通用程序，一般的工程问题均可获得解决。但这些通用程序常常需要在大型机上或工作站上运行，掌握其应用比较困难，某些新研究内容可能还不能解决。因此针对某一特定内容开发各种特殊问题的专用软件，在充分考虑“可重用性”的前提下，积累与组成有限单元法分析程序库和可重用“构件”库，对工程应用和加快软件开发时很有实际意义的。