引言

砌體結(jié)構(gòu)因其材料選擇及施工的方便性,長(zhǎng)期以來(lái)是我國(guó)應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)形式之一,其抗震性能的好壞直接影響著人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。然而,無(wú)論是從稍遠(yuǎn)時(shí)期的唐山大地震,還是幾年前的汶川、玉樹震后統(tǒng)計(jì)來(lái)看,受破壞最嚴(yán)重的無(wú)一例外均是砌體結(jié)構(gòu),而且遙遙領(lǐng)先于其他結(jié)構(gòu)形式。究其原因,由于砌體材料本身的脆性以及砌塊與砂漿間的粘結(jié)力較弱,砌體結(jié)構(gòu)抗拉、抗彎、抗剪強(qiáng)度均較低,只有合理設(shè)計(jì),采取有效的抗震措施,才能保證結(jié)構(gòu)的抗震性能,抵抗突如其來(lái)的地震作用。

一、砌體結(jié)構(gòu)主要震害形態(tài)

1.整體或局部倒塌

地震作用下,底層墻體受剪最大,如若強(qiáng)度不足,底層會(huì)先倒塌而使整個(gè)結(jié)構(gòu)倒塌。地基不均勻時(shí),可能會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)一端倒塌而另一端不倒;屋面為預(yù)制板的結(jié)構(gòu),混凝土梁與橫向承重墻體振動(dòng)不一致,搭在上面的預(yù)制板容易脫落;樓梯間、女兒墻以及其它平立面上的突變部位,在地震作用下也容易發(fā)生倒塌。

2.裂縫

在水平地震力作用下,砌體房屋縱向窗間墻部位較易發(fā)生剪切破壞而出現(xiàn)斜裂縫,之后在地震的反復(fù)作用下,墻體同時(shí)還受到拉壓、扭轉(zhuǎn)、彎折作用而產(chǎn)生交叉裂縫。當(dāng)房屋采用縱墻承重,橫墻間距過(guò)大而屋蓋剛度又較弱時(shí),垂直于縱墻方向的地震力會(huì)迫使縱墻在剛度小的方向上發(fā)生橫向彎曲,使得縱墻窗戶的上、下皮磚砌體處產(chǎn)生水平裂縫。墻體豎向裂縫主要發(fā)生在縱橫墻交接處,在豎向地震作用下,縱橫墻體因荷載不同引起豎向變形,使墻體在連接處產(chǎn)生剪應(yīng)力,當(dāng)剪應(yīng)力超過(guò)砌體強(qiáng)度時(shí)產(chǎn)生豎向裂縫。

3.變形縫處墻體破壞

在較強(qiáng)的水平地震作用下,墻體的水平振幅較大,設(shè)計(jì)中變形縫的縫距太小或者其被建筑垃圾等封堵住時(shí),兩側(cè)墻體較易因互相碰撞、擠壓而受到破壞。

二、砌體結(jié)構(gòu)抗震措施

1.合理布置建筑平立面

研究表明,簡(jiǎn)單規(guī)則的建筑物在地震中最不容易發(fā)生破壞。因此,無(wú)論在建筑平面還是立面上,均應(yīng)力求質(zhì)量、剛度均勻、對(duì)稱分布,避免剛度突變或開設(shè)過(guò)大洞口。建筑平面上宜規(guī)則、簡(jiǎn)潔,使房屋質(zhì)量中心與剛度中心盡可能一致,保證在地震作用下不發(fā)生較大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。立面上應(yīng)盡量降低房屋中心,避免頭重腳輕,突出屋面部分不宜過(guò)高,避免發(fā)生鞭梢效應(yīng)。

2.嚴(yán)格控制總層數(shù)及總高度

砌體結(jié)構(gòu)中樓板重量近乎占到房屋總重量的一半,房屋總高度一定的情況下,多一層樓板意味著增加半層樓的地震作用。歷次震害結(jié)果顯示,砌體結(jié)構(gòu)房屋層數(shù)越多,高度越高,地震中破壞程度越大,因此,有必要對(duì)砌體房屋總層數(shù)及總高度進(jìn)行嚴(yán)格控制�！督ㄖ�抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010)中7.1.2條規(guī)定了我國(guó)在不同砌體材料、不同抗震烈度下的總高度和層數(shù)限值。同時(shí),橫墻較少的多層砌體房屋,總高度應(yīng)比規(guī)定降低3m,層數(shù)相應(yīng)減少1層各層橫墻很少的多層砌體房屋,還應(yīng)再較少一層。

3.合理布置樓梯間

樓梯間作為人員疏散通道,在緊急情況發(fā)生時(shí),大量人員集中,如果在地震時(shí)破壞,極有可能造成傷亡,也使救援工作無(wú)法順利進(jìn)行。建筑物的四角是保證結(jié)構(gòu)整體性的重要部位,地震時(shí)水平兩個(gè)方向地震作用通過(guò)墻體傳遞,在角部形成合力,造成應(yīng)力集中,故不宜在房屋的盡端和轉(zhuǎn)角處設(shè)置樓梯間。

4.合理設(shè)置伸縮縫

砌體材料與鋼筋混凝土的線膨脹系數(shù)不同,墻體和屋蓋的剛度不同,當(dāng)溫度變化時(shí),砌體墻體與鋼筋混凝土屋蓋將產(chǎn)生不同的變形。由于墻體變形受屋蓋變形的制約,墻體中會(huì)產(chǎn)生溫度應(yīng)力,一定程度下會(huì)生成斜裂縫和水平裂縫。為防止砌體由溫差和墻體干縮引起的裂縫,可在產(chǎn)生裂縫可能性較大的地方設(shè)置伸縮縫,如房屋平面轉(zhuǎn)折處、體型變化處及錯(cuò)層處等。此外在屋蓋上設(shè)置保溫隔熱層,或在屋面與墻體相接觸的部位設(shè)置滑動(dòng)層,也可有效防止溫度裂縫。

5.重視構(gòu)造柱與圈梁的設(shè)置

在多層砌體房屋中設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱,能約束墻體變形,提高砌體抗剪強(qiáng)度,更重要的作用是增強(qiáng)墻體之間的連接,增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性,提高砌體結(jié)構(gòu)的抗震性能,防止房屋在大震時(shí)的突然倒塌。構(gòu)造柱須與各層縱橫墻的圈梁或現(xiàn)澆樓板連接,才能發(fā)揮約束作用。構(gòu)造柱的設(shè)置部位因地震烈度和房屋高度的不同而異,具體可見(jiàn)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010)7.3.1條的規(guī)定。

圈梁也是多層砌體房屋中重要的抗震構(gòu)造措施,圈梁的設(shè)置可以防止因地基不均勻沉降或較大振動(dòng)荷載對(duì)結(jié)構(gòu)的不利影響。圈梁與構(gòu)造柱相結(jié)合,對(duì)各層構(gòu)造柱起到支撐點(diǎn)的作用,共同作為多層砌體房屋的約束構(gòu)件,限制開裂后砌體裂縫的延伸和砌體的錯(cuò)位,使磚墻有較大的延性和變形能力,繼續(xù)吸收地震能量,避免墻體倒塌。

6.采用隔震結(jié)構(gòu)

砌體結(jié)構(gòu)中采用隔震措施可以有效抗震,即在建筑物上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)之間設(shè)置隔震層,延長(zhǎng)整個(gè)結(jié)構(gòu)體系的自振周期,增大阻尼,減小傳到上部結(jié)構(gòu)的地震作用。從抗震性和經(jīng)濟(jì)性考慮,建在高烈度區(qū)的建筑更適合采用隔震結(jié)構(gòu)。

結(jié)論

砌體結(jié)構(gòu)是我國(guó)歷史較長(zhǎng),應(yīng)用普遍的結(jié)構(gòu)形式,并且必將在今后很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)仍然廣泛使用。由于砌體材料的抗拉和抗剪強(qiáng)度都很低,抗震性能較差,在抵御側(cè)向水平地震作用時(shí)在變形極小的情況就會(huì)開裂,進(jìn)而倒塌,造成巨大損失。加強(qiáng)砌體結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì),對(duì)保障人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)具有十分重要的意義。

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