砖砌体结构房屋抗震构造设计的问题探析

马恩品

阜阳市建筑设计研究院，安徽阜阳 236010

1 砖砌体结构房屋的抗震能力

汶川地震后总结的经验教训表明，凡严格执行抗震规范，由正规设计院设计、正规施工单位施工的多层砌体房屋基本经受住了设防烈度的考验，即使在高于设防烈度的“大震”情况下，也有70%～80%的房屋实现了“大震不倒”。这就证明了我国多层砖砌体房屋具有较强的抗震能力，但在遭遇强地震时，仍有少部分砌体结构房屋破坏和倒塌。

地震中经受住考验的多层砌体房屋，均采取了有效的抗震构造措施，如合理设置圈梁、构造柱，采取配筋和约束砌体等。震害证明，砌体结构的抗震构造措施对提高砌体结构房屋的抗震性能至关重要。

地震中破坏严重的薄弱部位，如楼梯间墙、房屋底部墙体、底框过渡层和底部框架柱等，新规范GB 50011—2010均采取了进一步的加强措施。

2 楼梯间墙的抗震构造措施

楼梯间墙体缺少各层楼板的侧向支承，楼梯间顶层墙体相当于一层半高，属抗震薄弱部位。汶川地震中，砖砌体结构楼梯间破坏严重。楼梯间作为主要的逃生通道，必须保证安全，楼梯间应符合以下要求：

（1）楼梯间不宜布置在房屋的尽端或转角处。功能需要布置在端部时，须采取专门的加强措施。

（2）楼梯间除在四角设置构造柱外，还要求在楼梯斜段上下端对应墙体处增设四根构造柱，即楼梯间一般需设置八根构造柱。

（3）在楼梯间顶层加强配筋约束，在楼层半高处设置钢筋混凝土带，与八根构造柱连接，组成应急逃生安全岛。新抗震规范第7.3.8条对顶层和其他各层楼梯间墙体通长配置钢筋网片及钢筋混凝土板带分别作出相应规定，用以加强对砖砌体的约束。

（4）突出屋顶的楼电梯间，由于鞭稍效应，地震中受到较大的地震作用，构造措施上需要特别加强。突出屋顶的楼梯间的抗震加强措施除要求构造柱伸至顶部并与圈梁连接外，墙体拉结筋加强做法与楼梯间顶层做法基本一致。

3 房屋底部构造柱和拉结筋设置要求

震害经验表明，超过设防烈度时，多层砌体房屋底部墙体连同构造柱发生破坏，通常发生在房屋底层和底部数层、尽端转角处等部位。原因是房屋底部剪力过大，同时也说明了底部构造柱间距过大对墙体缺乏足够的约束。为增强配筋对墙体的约束作用，提高构造柱作为墙体约束边缘构件的作用，新规范第7.3.2条对房屋底部各层构造柱间距和拉结钢筋网片设置作出下列规定：

（1）6、7度时底部1/3楼层，8度时底部1/2楼层，墙体与构造柱之间的拉结钢筋网片应沿墙体水平通常设置。

（2）当房屋高度和层数接近限值时，横墙内的构造柱间距不宜大于层高的两倍，下部1/3楼层的构造柱间距适当减小；当外纵墙开间大于3.9m时，应另设加强措施。内纵墙的构造柱间距不宜大于4.2m。

4 单面走廊房屋不再允许采用悬挑梁式结构

汶川地震以前，由于气候原因，我国南方地区多层办公楼、教学楼等房屋常采用悬挑南向外廊的结构布置，只设两道抗震纵墙，类似于框架结构中的单跨框架，且纵墙开洞率较大，抗震十分不利。

《建筑抗震设计规范》GB 50011—2010第7.1.7-6款规定：在房屋宽度方向的中部应设置内纵墙，其累计长度不宜小于房屋总长度的60%（高宽比大于4的墙段不计入）。该条款也是根据本规范第3.5.3条结构在两个主轴方向震动特性不宜相差过大的要求作出此相应规定。

这就表明，单面悬挑外廊结构房屋不再允许采用，建议采用设纵墙封闭外廊或钢筋混凝土柱外廊，使纵向有三道墙（或柱）承担地震作用，虽然三道纵墙（或柱）可能刚度有所差异从而引起扭转，可从墙柱布置上适当调整加以平衡。同时也考虑到纵向墙体一般较长，纵向的扭转不大，不会因此造成破坏。

另外，新规范规定，外廊式和单面走廊式多层房屋，应根据房屋增加一层的层数设置构造柱，且单面走廊两侧的纵墙，均应按外墙处理，对这类房屋采取了加强抗震构造措施。

5 乙类横墙很少房屋的高度和层数限值

《建筑抗震设计规范》GB 50011—2010第7.1.2条对房屋的层数和总高度规定了限值。同时规定：乙类的多层砌体房屋其层数应减少一层，且总高度应降低3m；对横墙较少的多层砌体房屋总高度降低3m，层数相应减少一层；各层横墙很少的多层砌体房屋，层数还应再减少一层。

值得注意的是，对于各层横墙很少的砌体房屋，规范要求层数再减少一层，但未要求总高度再减少3m，实际上，由于层高的限值，总高度也有所降低。

根据以上规定，对于中小学教学楼等属于乙类、横墙又很少的房屋高度和层数按表1确定。

从表1中看出，中小学教学楼等横墙很少的房屋层数，6、7度区一般不应超过四层（采用多孔砖、基本地震加速度0.15g时为三层），而8度区不应超过三层。

另外，新规范规定：对各层横墙很少的房屋，应按增加二层的层数设置构造柱。

6 一、二层房屋层高超限处理

公共厕所、配电房、社区活动用房等一、二层低层建筑，由于功能和造型需要，这类房屋层高较大，且很多采用现浇钢筋混凝土坡屋面，建筑层高应计算至坡屋面山尖墙的1/2高度处，一般均在4.0m以上，超过抗震规范规定的层高3.6m和采取约束砌体等加强措施后的3.9m。这类房屋采用砌体结构是否能做，设计人员经常产生疑问。

《建筑抗震设计规范》GB 50011—2010第7.1.3条规定：多层砌体承重房屋的层高，不应超过3.6m，当使用功能有需要时，采用约束砌体（水平配筋、增设构造柱）等加强措施的普通砖房屋，层高不应超过3.9m。但抗震规范中的规定的砌体结构，一般适用于三层及以上房屋。对于一二层砌体结构房屋，抗规未作明确规定。笔者认为，可参照《镇（村）乡建筑抗震技术规程》JGJ 161—2008执行。

规程JGJ 161—2008第1.0.2条规定：该规程适用于村镇建筑中层数为一、二层的一般民用建筑。其中第5.1.2条规定：房屋的层高，单层房屋层高不应大于4.0m；两层房屋其各层层高不应大于3.6m。但该规程中未提及采用约束砌体等加强措施后的适用层高。

笔者认为，对于一、二层的低层房屋，历次地震的宏观调查资料说明，相对于多层房屋震害明显轻得多，虽然由于功能需要，层高超过4.0m，但通过增设圈梁、构造柱、配筋砌体等约束加强措施，仍可采用砌体结构。一、二层房屋的层高，可在单层房屋层高4.0m；两层房屋各层层高3.6m的基础上适当放宽。

7 底部框架砌体房屋结构布置及抗震构造要求

汶川地震中，大量底部框架-抗震墙砌体房屋倒塌破坏，有的是底层框架薄弱倒塌，还有的是底部框架加强后，薄弱层转移上一层，上一层倒塌。主要原因是上下刚度不均匀。

底部框架-抗震墙砖砌体房屋在纵横两个方向上的上部砌体过渡层计入构造柱影响的侧向刚度与下一层框架的侧向刚度之比不应小于1.0，底部一层框架时也不应大于2.5（6、7度）和2.0（8度）、底部两层框架时则不应大于2.0（6、7度）和1.5（8度），且底层和底部第二层框架的侧向刚度应接近。

对于底部框架-抗震墙砖砌体房屋，底部侧向刚度既不能过柔，形成薄弱底层，也不能过刚，刚度过大会吸引过多的地震力而造成破坏。

托墙梁抗震构造措施可参照GB 50011—2010第7.5.8条，特别要求梁的纵向受力钢筋和腰筋应按受拉钢筋的要求锚固在柱内，且支座上部的纵向钢筋在柱内的锚固长度应符合钢筋混凝土框支梁的有关要求。

8 结语

砌体结构的抗震构造措施，主要是严格控制总高度和层数，合理设置圈梁、构造柱等。对抗震薄弱部位，如楼梯间墙、房屋底部墙体、底框过渡层和底部框架柱等，通过加强砌体配筋和约束，控制上下层侧向刚度比值，使多层砌体房屋和底部框架砌体房屋的整体抗震能力显著增强，实现“小震不坏，中震可修、大震不倒”的最终目标。