砌体结构抗震概念设计

砌体结构抗震概念设计（共12篇）

砌体结构抗震概念设计 篇1

砌体结构在建筑中的应用已有上千年的历史。但由于材料性质和结构特性的研究较少, 因而如何能提高砌体结构抗震性的问题始终未能得到很好解决。一旦发生地震, 即使是低强度地震, 也会使部分砌体结构的房屋开裂、破坏, 甚至倒塌。因此, 对砌体结构的抗震设计进行深入研究是十分必要的, 也是十分迫切的。

一、砌体结构抗震设计

砌体是一种脆性结构, 其抗拉和抗剪能力均较低, 在强烈地震作用下, 砌体结构易发生脆性剪切破坏, 从而导致房屋的破坏和倒塌。在多层砌体建筑的设计中, 如果过度追求大开间、大门洞、大悬挑、通窗效果等设计形式, 必将大大削弱建筑的抗震能力。

砌体结构的抗震设计应包括两方面的内容。一是对砌体结构的抗震强度进行验算。这部分主要是根据现已掌握的地震作用规律, 将地震动力学的问题简化为静力作用, 然后对砌体结构的抗震强度进行验算。二是砌体结构的抗震设计要求。要想使砌体结构达到预期的抗震要求, 就有必要了解一下砌体结构在地震作用下所受到的震害及抗震设计的基本要求。

1. 砌体结构震害。

在强烈地震作用下, 多层砌体房屋的破坏部位主要集中在墙身和构件连接处, 楼盖、屋盖结构本身的破坏较少。

(1) 墙体的破坏。在砌体房屋中, 与水平地震作用方向平行的墙体是承担地震作用力的主要构件。在地震中, 这类墙体往往因为抗拉强度不足而产生斜裂缝。而水平地震反复作用会使两个方向的斜裂缝组成交叉型裂缝, 这种裂缝在多层砌体房屋中的表现规律一般是下重上轻。这是因为在多层房屋的墙体下部, 地震剪力相对较大。

(2) 墙体转角处的破坏。由于墙角位于房屋尽端, 房屋对其约束作用减弱, 因而其抗震能力相对降低, 比较容易遭受破坏。

(3) 楼梯间墙体的破坏。标准层的楼梯间墙体计算高度比房屋其他部位小, 因而其刚度较大, 此处分配的地震剪力也相应较大, 所以易遭受震害;顶层楼梯间的墙体计算高度较其他部位大, 因而稳定性差, 所以也易发生破坏。

(4) 内外墙连接处的破坏。内外墙连接处是砌体房屋的薄弱部位, 特别是有些建筑物的内外墙为分别砌筑, 这些部位在地震中极易被拉开, 造成外纵墙和山墙外闪、倒塌。

(5) 楼盖预制板的破坏。预制板整体性较差时、搭接长度不足或无可靠拉接时, 在强烈地震中, 楼盖极易塌落, 并造成墙体倒塌。

(6) 突出屋顶的房屋等附属结构的破坏。突出屋顶的屋顶间、烟囱、女儿墙等房屋附属结构, 因为受地震“鞭端效应”的影响, 所以一般比下部主体结构损坏严重。

2. 抗震设计的基本要求。

在抗震设计中, 首先要明确的是设防标准问题。根据当前的社会经济条件, 我国提出的设防标准为“既能合理使用投资, 又能保证结构抗震安全”, 概括来说, 即“小震不坏, 中震可修, 大震不倒”。

二、多层砌体房屋的抗震构造设计

1. 设置钢筋混凝土构造柱。

在地震中, 要杜绝多层砌体在地震中形成裂缝是很难做到的。因此, 为了削弱砌体结构的脆性性质, 应当寻找一种即使在砌体结构开裂后仍能保持其承受垂直荷载的能力而不致突然倒塌的方法。在1976年唐山大地震的调查中发现, 地震中有8幢带有钢筋混凝土柱的砌体房屋没有一塌到底。此后30年的实践应用充分证明了在砌体建筑中设置构造柱的抗震效果。从概念上讲, 不能将钢筋混凝土构造柱理解为柱, 它其实是一种约束砌体的边缘构件。在多层砌体结构中, 应在下列位置设置构造柱:墙体和墙体的交接部位、洞口两侧墙体的端部、楼梯间两侧墙、大房间两侧墙、局部墙跺等。

2. 设置抗震圈梁。

抗震圈梁是一种水平约束构件, 它在砌体房屋中的重要性与构造柱一样。抗震圈梁既是水平楼、屋盖的约束边缘构件, 又是加强墙体与墙体、楼盖与墙体间连接的重要构件。抗震圈梁作为加强房屋整体性、提高建筑抗震性能的重要构件, 已经在工程实践中得到广泛应用, 其抗震效果也被历次地震灾害所验证。除了每层楼、屋盖标高处之外, 还应在墙段上所有的承重墙和自承重墙体上设置抗震圈梁。

3. 连接要求。

多层砌体结构的各个部分要通过相互连接来达到加强整体性、发挥整体功能、满足房屋抗震性能的要求。

(1) 楼板与墙、楼板与楼板的连接。楼板与墙的连接主要靠支承长度来保证。相关规范规定, 楼板伸入墙内的长度应不小于120mm, 以免地震时的水平变位使楼板从墙体上滑脱。当板跨大于4.8m时, 应将与板跨平行的外墙和预制板进行拉结。现浇钢筋混凝土楼板, 可不另设置圈梁, 但应在外墙支承面上增设加强楼板、屋面板边缘强度的措施。

(2) 其他部位的连接。楼盖、屋盖中的钢筋混凝土梁或屋架, 应与墙或构造柱及圈梁相连接。

三、结论

综上, 只有加强对多层砌体房屋的抗震设计, 重视抗震措施中的各个环节, 才能将多层砖房在地震中的破坏降到最低。

砌体结构抗震概念设计 篇2

出现红字如果有（*+数字）必须改结构构造 如果只是数字（数字）最简单的办法就是把这段墙做配筋砖砌体 红字是配筋的面积 我也刚做了不久 下面是网上找的 希望能给你点启发

PKPM在计算砖混结构时的抗震验算结果中经常出现红字的问题 相关搜索: 砖混, PKPM, 结构, 验算, 抗震

PKPM在计算砖混结构时的抗震验算结果中经常出现红字的问题

关键词：PKPM，砖混结构，抗震抗剪承载力，墙的刚度，配筋砌体钢筋参与工作系数，抗剪承载力与所分得的地震剪力比

在实际工程中运用中国建筑科学研究院开发的建筑结构计算系列软件PKPM计算砖混结构时，如果运行到PMCAD中的第8项“砖混结构抗震及其他计算”对于某些结构可能会出现“红字”的现象。具体地说，在“砖混结构抗震及其他计算”选项时，其结果图中将会出现建筑物的各纵墙和横墙、构造柱以及门窗洞口等图形，还有左下角标注的一些建筑材料等有关参数，另外还有分布在各纵墙和横墙图形中与墙平行或垂直的数字。垂直于墙的数字是该整道墙的沿阶梯形截面破坏的抗震抗剪承载力与所分得的整楼层地震剪力之比，数字为黄色；平行于墙的数字是该整道墙中的由于洞口分割而开的各墙段的沿阶梯形截面破坏的抗震抗剪承载力与所分得的该整道墙地震剪力之比，数字为蓝色；但是无论整道墙或各墙段抗震抗剪承载力与所分得的地震剪力之比小于1时，则平行或垂直于墙的数字呈红色，也就是所谓“红字”现象。

对于“红字”现象，有的工程师没有仔细研究原因，只认为抗力不够，盲目的加构造柱，有的工程师仅从概念上分析上认为纵墙或横墙较少，提出增加墙。总之众说纷纭。如果闲暇之时，认真研究一下会发现，绝大部分红字出现在平行于墙的数字，也即该整道纵墙中的各墙段的抗震抗剪承载力与所分得的地震剪力之比小于1。具体一点就是洞口两侧墙段承载力小于所分得的地震剪力。在这个问题的基础上如果微微调一下洞口的位置，墙承载力与地震剪力之比将会有非常大的令人吃惊的变化。一般0.8以上的红字都会“变色”即大于1。另外如果一道纵墙连续的话，抗力比将有较大增长。对于这些问题不再赘述。通过仔细参阅软件PKPM砖混部分技术条件会发现，其软件的核心是几乎完全按照GB50003—2001即《砌体结构设计规范》编制而成的，而且既然该软件能通过国家建设部的验收，说明软件本身没有问题，那这种现象发生根本必源于规范之中。

说到此必须得明确一点：GB50003—2001中规定 1.墙段承载力设计值为V V=S*fve fve=ζn*fv

其中，S为墙的截面面积，fve为沿阶梯形截面破坏的抗震抗剪承载力，fv为沿阶梯形截面破坏的抗剪承载力，当砂浆大于M10时取0.17Mpa，ζn为砌体强度正应力影响系数，与 σo/fv有关，按GB50011—2001中表7.2.7取用。2.所分得的地震剪力为V 按各墙段的刚度分配，当墙的高宽比h/b<1时仅考虑剪切变形；当墙的高宽比1<4时考虑剪切变形和弯曲变形；当墙的高宽比h/b>4时，可认为该墙刚度为0（事实上应该是仅考虑弯曲变形）下面举例说明：

如附图所示一片墙中间一个洞口，尺寸、位置见图。图一与图二的区别仅在于图一中窗口位置移动100mm。假定墙厚为240mm(实际上同墙厚对计算结果无任何影响)σo/fv=5 ζn=1.5并假定分配到这片墙上的地震剪力为60Kn。砌体弹性模量E, 砌体剪变模量G,且G=0.4E，I为墙段截面惯性距，ζ为剪应变不均匀系数。取1.2。计算结果如下：(1)图一中

对于墙段a，h/b =1500/700=2.14即1<4 同时考虑剪切变形和弯曲变形：

δa=h^3/12*E*I+ζ*h/G*A

=1.5^3/12*1/12*0.24*0.7^3*E+1.2*1.5/0.4*E*0.24*0.7=67.785/E 对于墙段b，h/b =1500/500=3.00即1<4 同时考虑剪切变形和弯曲变形：

δa=h^3/12 *I*E +ζ*h/G*A

=1.5^3/12*1/12*0.24*0.5^3*E+1.2*1.5/0.4*E*0.24*0.5=150.000/E 墙段a的刚度Ka=E/67.785 墙段b的刚度Kb=E/150.000(2)图二中，墙段a与墙段b完全相等，对于墙段（a）（b），h/b =1500/600=2.50即1<4 同时考虑剪切变形和弯曲变形：

δa=h^3/12 *I*E +ζ*h/G*A

=1.5^3/12*1/12*0.24*0.6^3*E+1.2*1.5/0.4*E*0.24*0.6=96.356/E 墙段a的刚度Ka=E/96.356 墙段b的刚度Kb=E/96.356 按国标公式计算：

图一中，墙段a分配得的剪力60*150/（150+67.785）=41.32kN 抗力V=S*fve=1.5*0.17*0.24*0.7=37.8 Kn 承载力与所分得的地震剪力之比37.8/41.3=0.91(红字)墙段b分配得的剪力60*67.785/（150+67.785）=18.68kN 抗力V=S*fve=1.5*0.17*0.24*0.5=27.00 Kn 承载力与所分得的地震剪力之比18.86/27.00=1.45(兰字)图二中，墙段a（b）分配得的剪力60*96.36/（96.36+96.36）=30.00kN 抗力V=S*fve=1.5*0.17*0.24*0.6=32.4 Kn 承载力与所分得的地震剪力之比30.0/32.4=1.08(都为兰字)结论：之所以差距这么大，是因为抗力与墙截面大小成线性关系，而与分配多少剪力有关的刚度却与墙截面大小成超线性关系。因此，当墙截面增大一点儿时，抗力也增大一点儿，而刚度增大很多，地震力也增大很多，因而抗震抗剪承载力与所分得的地震剪力之比相对增大很小。同时如上例所述，图一中总刚度K=Ka+Kb=E/67.785+ E/150= 0.02142E,图二中总刚度K=Ka+Kb=E/96.356+ E/96.356= 0.02076E吸引的地震力也稍小。

下面再讨论点与此有关的几个问题，1.关于“红字”现象，有些工程师们对此深恶痛绝，但上述例子忠实按规范计算，也会有如此大的差距，首先必须认识一点，（1）砌体结构是我国几千年来应用最成熟也最广泛的结构形式之一。计算软件PKPM开发之前，国家规范编制之前，甚至唐山地震之前，可以说即使构造柱在广大的工程师思维里都是个很遥远的概念。更不用说完美的设计理论了。10~20年前的老一辈结构工程师设计的砌体结构如果用PKPM试算一下，可能“万里江山一片红”。然而根据上述例子在建筑布局时移动门窗洞口几公分，就会发生房倒屋塌的事故？（2）GB50003—2001是由中国建筑东北设计研究院苑振芳先生领头编写的，如果参阅苑振芳先生主编的《砌体结构设计手册》其中有一段话“抗震设计在很程度上还是一种经验设计，尤其是对砌体结构而言……抗震构造措施在一定程度上，其重要性甚至超过具体计算。”（3）从建国初期的“规定”到74系列、89系列、2002系列国家规范。对于各地区基本烈度一直有较大的调整，一方面顾计各地经济发展，另者也有科学发展的原因。但对于砌体结构来说基本烈度是对地震作用影响的唯一参数，场地、分组对砌体结构地震作用无丝毫影响，而规范中各地区基本烈度的较大变动也应引起我们的思考。第四点，如果不发生地震的话，任何砌体结构剪力为0，（不计风荷载），更不用说“红字”了，然而发生相当于基本烈度的地震超越概率又是多少呢？

2.“红字”问题的解决，不论上述讨论如何，我们还是尽量遵守规范来进行设计工作。但红字问题解决有多种方法。

一、建筑专业做方案时应尽量征求结构工程师的意见。

二、传统方法即多加构造柱。

三、在建筑专业同意的前提下修改洞口位置，既能“算得过去”谁都没话说，又能心安理得得到安慰“我干的活很安全”。具体方法是明确有红字的有关墙或墙段（必须确信知道哪道墙或墙段有红字），加大洞口宽度；把洞口往有红字的有关墙或墙段移动；尽量使有关墙或墙段截面减小即可。

四、加筋砌体，一些工程师尤其是资格较老的工程师可能对加筋砌体不太熟悉，因而极不赞成采用加筋砌体。但是如果对软件PKPM十分遵从的话，则应该仔细阅读一下PKPM系列S-1(2)PMCAD用户手册及技术条件（2002.8）第114页20~22行的话“…….此时括号内给出的该墙的层间竖向截面中所需水平钢筋的总截面积，单位mm，用户可根据各墙段的配筋面积进行适当归并后设计配筋砌体”而GB50003-2001和GB50011-2001对此也有十分明确的规定。

GB50003-2001中10.3.1节配筋砌体构件

V<1/γre*(fvE+ζs*fy*ρs)*A(10.3.1)V考虑地震作用组和的墙体剪力设计值，γre承载力抗震调整系数，ζs钢筋参与工作系数按表10.3.1采用，fy钢筋抗拉强度设计值，ρs层间竖向截面中所需水平钢筋配筋率。

GB50011-2001中7.2.9公式（7.2.9）与GB50003-2001中公式(10.3.1)除形式稍有区别外，内容完全一致。ζs钢筋参与工作系数按GB50011-2001中表7.2.9采用 GB50011-2001表7.2.9（GB50003-2001表10.3.1）墙体高宽比 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 ζs 0.10 0.12 0.14 0.16 0.12 对此又派生出两个问题：

1．仔细看一下上表，墙体高宽比为1.2时，ζs值为0.12。为什么当墙体高宽比小于1时，ζs成线性关系增长，而大于1时反而减小？难道墙体高宽比等于1达到最大值。如果这样，其函数图像应是一个有极值的闭区间函数。缘于以下几点对于此问题有待更加深入的研究：（1）规范没有依惯例而明确提出当高宽比介于某数之间时，ζs值按线性插入（2）参阅很多书籍,即使是有关此方面的专题也对此问题都避而不谈（3）89系规范GBJ11-89 5.2.6规定ζs值直接为0.15没有任何关系式。而GBJ3-88对此根本没有记述。GB50003-2001条文说明称详见GB500011-2001，而GB500011-2001称ζs值由试验确定，但根据GBJ129-90《砌体基本力学性能力学方法标准》第四章的沿阶梯形截面破坏的抗剪承载力试验方法，乃用九块砖组成的双剪试件试验，具体请参见GBJ129-90 4.0.1，当试验砌体的沿阶梯形截面破坏的抗震抗剪承载力且需得含墙高厚比这一参数时的实验方法一直没有查询到。（4）从直觉的角度来看，墙体高宽比越小时，钢筋与墙体结合牢固可靠，钢筋参与工作性能应该更趋于稳定。

试论砌体结构建筑抗震施工技术 篇3

摘 要：近年来，我国多数地区地震频发，无论是在人员还是财产方面都造成了巨大损失，尤其是对多数房屋都造成了不同程度的损毁，据调查显示，我国传统房屋构建多数为砌体结构，在住宅建筑中高达80%以上，然而，砌体结构的房屋建筑抗震性能较差，缺乏合理的设防措施，因此本文将通过对砌体结构建筑的震害特点以及砌体结构抗震施工的问题进行分析，来提出几点增强砌体结构抗震的措施。

关键词：砌体结构建筑;抗震;施工技术

砌体结构是我国在建筑行业里较为常见的一种建筑结构，在整个建筑业中高达70%以上，然而传统的砌体结构抗震性能较差，而对于近年来地震频发的我国来说，无疑使一种威胁。除了砌体结构本身抗震能力较弱外，在建筑施工中往往还会出现工作不达标准，抗震承受力计算不准确以及结构设计不合理等现象，这都需要相关施工单位给予高度重视。与此同时，本文还将对增强砌体结构建筑抗震效果提出几点改进办法，主要包括对建筑平面与立面的科学布局、结构体系的合理设计以及对砌体房屋的整体性与刚性的合理要求等。

1.砌体结构建筑的震害特点

砌体结构的损坏程度与震级有关，而震害的原因则是由两方面造成，其一是内部因素，主要指由于砌体建筑结构自身的脆性以及各个部件与基础构件的连接不当等造成，从而导致砌体结构建筑局部或整体倒塌或砌体结构建筑墙体出现裂缝等不同程度的震害;其二是外部因素，地震波分为纵波和横波，纵波会产生垂直力，横波则会产生水平以及扭转力，正是由于各种力的相互作用，使得房屋出现积压受损等现象，更严重者甚至坍塌。

2.砌体结构建筑抗震施工中的问题

砌体结构建筑在抗震设防中存在很多问题，首先在设计施工中，设计工作不达标准，不能准确计算砌体结构建筑的抗震承受力，缺乏基本的抗震意识与建筑经验，使得结构设计不合理;其次是设计施工人员过于注重理论知识，不够灵活，缺乏具体情况具体分析的能力，导致存在抗震的薄弱环节上仍遗留很多问题;另外由于设计施工中在材料的选择上质量不过关以及搭接不规范，造成了砌体结构抗震能力较差;最后是施工单位自身在对抗震设防标准以及措施上了解不够，在对砌体结构的抗剪与抗弯强度上判断错误，可能会造成在地震中房屋楼梯间的损坏以及撞击破坏等现象。

3.增强砌体结构建筑抗震要点

3.1科学布局建筑平面与立面

在房屋设计中，设计单位为了扩大朝阳的室内面积，会扩大建筑物平面凹凸部分尺寸，这不仅会造成房屋建筑的平面不规则，同时还违背了抗震设计的要求，因此追求建筑平面与立面的规整性，是科学布局建筑的必然选择。

3.2合理构建结构体系

为了使砌体结构更具抗震特点，除了建筑上的科学布局外还要注重对结构体系的合理构建。

首先是在横墙与纵墙的利用方面。其主要有三类，一是纵墙承重的砌体结构，这种砌体结构主要是通过加大横墙间的距离来扩大房屋空间，同时满足空间刚度与整体性的需要，方便住户对房屋的灵活布置，但此种结构由于横墙并不承重，因此总体承重能力较弱，容易受到破坏。二是横墙承重的砌体结构，由于横墙的承重，纵墙的纵向拉结，增强了房屋的整体刚度，同时使得建筑的整体性较好，并且抗震能力也有一定提高。

其次应注意纵横墙的布置。由于墙体是在地震时起主要作用的构件，因此墙体的布置对建筑物的抗震性起着绝对性的作用，具有良好抗震作用的建筑物所布置的墙体应该是均匀对称，同时竖向应上下连续，保持同一轴线上的窗间墙宽度的均匀。

然后是防震缝的设置方面。有些房屋由于立面高差、错层以及各部分结构刚度和质量有很大差异，尤其是抗震设防烈度高的地区，防震缝的设置是尤为必要的，它将房屋不规则处分割成若干规则的独立单元，大大加强了防震作用。

再者是对房屋高度与高宽比的限制。调差表明房屋越高，震感越明显，震害也越严重。同时房屋过高，会使砌体截面增大，从而导致结构自重增大，由此产生的地震后果会更不堪设想，因此无论是从技术的角度还是从经济的角度看，对房屋高度的限制是极其有必要的。另外房屋高宽比也与震感有一定联系，由于房屋过大的高宽比，使得房屋整体弯曲的附加应力增大，从而加重了对房屋的破坏，因此，房屋的高宽比也应给予一定的限制。

最后是楼梯间的设置。由于楼梯间刚度较大，因此地震作用的部位也较大，而且楼层越高的楼梯，嵌入墙体的楼梯段则越多，从而削弱了墙体的承重，使得楼梯间易受到较为严重的震害。因此要注意尽量不要将楼梯间设在房屋的近端或拐角处，同时也不宜设过大的窗洞，要注意增加楼梯间顶层强的稳定性。

3.3增强砌体房屋整体性与刚度

为增强砌体房屋整体性与刚度，首先要采用现浇钢筋砼楼板及屋盖，采用纵横墙共同承重的房屋，其抗震能力取决于结构的空间整体刚度与整体稳定性，同时还要保证楼盖与墙体的可靠连接，这样有利于地震作用的传递。现浇钢筋砼楼板及屋盖是较为有效的抗震构件，一方面可以解决预制楼板的滑移、散落现象，另一方面还可以增加房屋整体性、刚性以及楼板对墙体的约束力。其次是合理设置圈梁与构造柱。纵观1976年的唐山大地震和2008年的汶川大地震，可以发现，两次砌体结构遭到严重破坏的原因都出自于构造柱与圈梁的问题。因此若能在建筑物中合理设置圈梁与构造柱，不仅能使墙体抗震能力达到10%以上，同时还可大大增加墙体的变形与延性能力。构造柱与圈梁是不容拆分的，因为作为竖向构件的构造柱，在楼层柱高处必须要有圈梁作为锚固点，通过二者之间的拉结作用，从而形成对上下左右墙段的约束作用，来防止墙体开裂，避免裂缝与水平面夹角过大，保证了整个墙体的整体性与抗震能力。圈梁的另一作用是加强墙体间以及墙体与楼盖间的连接，从而使装配式楼屋盖在水平方向上形成一个统一的整体，来达到房屋裂而不倒的目的。

参考文献：

[1]叶晓霞.砌体结构建筑的震害及抗震措施[J].中华民居，2011， （6）：58-59.

砌体结构抗震概念设计 篇4

墙体材料以往采用普通粘土砖, 60至70年代后, 新的墙体材料有较大的发展, 混凝土小型空心, 砌块具有生产工艺简单施工方便, 节约良田和造价较低等特点, 已在我国推广应用逐步积累了较系统的试验研究资料和较成熟的设计施工经验, 并有了专门的设计与施工规程。

由于墙体材料为脆性和整体性能差, 使得砌体房屋的抗震性能相对较低。在历次大地震中, 未经合理抗震设计的多层砌体房屋遭到了不同程度的破坏, 我国抗震设计和科研工作者对砌体房屋的抗震性能进行了大量的试验和理论研究, 深入探讨了砌体房屋的抗震性能, 提出了改善这类房屋抗震情能和增加抗震能力的有效措施形成了多层砌体屋实现“小震不坏, 中震可修, 大震不倒”的抗震设计方法。

在总结国内外历次地震灾害以及广泛深入的科学研究基础上, 我国在砌体结构抗震设计领域已取得显著进步。但是, 随着社会经济的发展和认识的进一步深入, 也暴露出这一领域诸多亟待改进和完善的问题, 笔者对当前砌体结构抗震设计的几点看法和建议。

1 平、立面布置要规则

大量的震害表明, 房屋为简单的长方体的各部位受力比较均匀, 薄弱环节比较少, 震害程序要轻一些。对于不规则平面, 由于扭转和应力集中等影响而加重震害, 复杂的立面造成的附加震害更为严重, 比如局部突出的小建筑, 在六级区房屋的主体结构无明显破坏的情况下, 有不少发生相当严重的破坏。

2 房屋高度要限制, 高宽比要控制

大量的震害表明砌体房屋总高度超高和层数越多, 破坏就越严重。《建筑抗震设计规范》 (GB50011-2001) 根据震害经验的总结和对多层砌体结构抗震性能的分析研究, 对多层砌体房屋采用总高度与层数双控, 砖和砌块承重房屋的层高不应超过3.6m, 当使用功能确有需要时, 采用约束砌体等加强措施的普通砖墙体的层高不应超过3.9m。对于医院、教学楼等横墙较少的砌体房屋, 总高度应降低3m, 总层数应减少一层, 对各横墙间距虽满足最大间距要求, 但横墙很少的房屋, 应根据具体情况, 再适当降低房屋的总高度和总层数。

3 房屋结构体系要合理

3.1 应优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构

体系地震震害经验表明, 由于横墙洞口少, 又有纵墙作为侧向支承, 所以横墙承重的多层砌体结构, 具有较好的传递地震作用的能力。

纵横墙共同承重的多层砌体房屋可分为两种, 一种是采用现浇板, 另一种为采用预制短向板的大房间。其纵横共同承重的房屋能比较直接地传递横向地震作用, 也能直接或通纵横墙的连接传递纵向地震作用。

3.2纵横墙的布置宜均匀对称, 沿平面内宜对齐, 沿竖向应上、下连续, 同一轴线上的窗间墙宽度宜均匀。

多层砌体房屋的平、立面布置应规则对乐, 最好为矩形, 这样可避免水平地震作用下的扭转影响。然而对于避免水平地震作用下的扭转仅房屋平面布置规则还是不够的, 还应做到纵横墙均匀对称, 从房屋纵横墙的对称要求来看, 大房间宜布置在房屋的中部, 而不宜布置在端头。砖墙沿平面内对齐、贯通, 能减少砖墙、楼板等受力构件的中间传力环节, 使震害部位减少、震害程度减轻;同时由于地震作用传力路线简单, 中间不间断, 构件受力明确, 其简化的地震作用分析能较好地符合地震作用实际。

3.3 楼梯间不宜设置在房屋的尽端和转角处

由于水平地震作用力横向和纵向两个方向, 所以在多层砌体房屋转角处纵横两个墙面常出现斜裂缝。不仅房屋两端的四个外墙角容易发生破坏, 而且平面上的其他凸出部位的外墙阳角同样容易破坏。

楼梯间比较空敞和顶层外墙的无支约束高度为一层半, 在地震中的破坏比较严重。尤其是楼梯间设置在房屋尽端或房屋转角部位时, 其震害更为加剧。

3.4 防震缝的设置

大量的震害表明, 由于地震作用复杂性、体形不对称的结构破坏较体型均匀对称的结构重要一些。但是, 由于防震缝在不同程度上影响建筑立面的效果和增加工程造价等, 应根据建筑类型、结构体学以及不同的地震裂度等区别对待。当建筑形状复杂而又不设防震缝时, 应选取符合实际的结构计算模型, 进行精确抗震分析, 估计局部应力和变形集中及扭转影响判别易损部位, 并采用加强措施;当设置防震缝时, 应将建筑分成规则的结构单元。

4 主要抗震构造措施

4.1设置钢筋混凝土构造柱和圈梁加强对砌体墙体的约束

无数震害经验表明, 仅由砂浆和砌体砌筑而成的砌体结构, 其抗震性能是很差的, 即使在中等裂度地震作用下, 砌体结构也会遭受严重破坏, 强裂地震作用下则可能发生大面积倒塌的毁灭性灾害。造成这一现象的根据原因在于砌体墙的抗剪强度很低, 在地震作用下易于出现交叉斜裂缝以及沿灰缝的水平裂缝。被这些裂缝分割成若干块体的砌体墙由于缺乏约束, 在水平地震以及竖向地震的反复作用下, 容易散碎脱落, 造成房屋的整体坍塌;即使没有整体坍塌, 破坏程度也十分严重或留下过大的残余变形, 不可能继续使用。

从大量的震害经验中, 我国提出了设置构造柱及圈梁提高砌体结构抗震性能的方法, 并得到普遍采用, 构造柱及圈梁主要通过对开裂墙体的约束提高砌体结构的抗倒塌能力。

4.2 加强楼盖结构的整体刚度和承载能力

在我国, 砌体结构房屋的楼盖采用预制装配或铺板结构的情况十分普遍。众所周知, 这种楼盖的整体性和平面内刚度是很差的, 在地震作用下不能起到协调各抗侧结构单元的作用, 在强烈地震作用下, 这些铺板, 甚至可能层层塌落, 造成掺重的人员伤死亡, 这在汶川大地震有惨痛教训的。

虽然现行规范对房屋结构平面凹进凸出以平面上的转角尺寸上有所规定, 但是由于建筑立面造型、户内功能要求以及采光通风等要求, 有时处理得非常复杂。这种情况下, 虽然有构造柱及圈梁对砌体进行约束, 但结构整体性仍难保证, 也不可能有好的抗震性能。

综上所述, 笔者建议砌体结构楼屋盖均应优先采用现浇钢筋混凝土结构, 如果采用预制装配楼屋盖, 应在板顶现浇钢筋混凝土叠合层, 并适当拉大板与板之间的间距, 其内配置钢筋使其与叠合层连为一体。这样, 不仅可以提高结构的整体性, 提高楼屋盖结构的刚度, 协调结构各部分在水平地震作用下的变形, 还可以从根本上解决在大震作用下铺板散落的不良后果。

4.3 楼梯间的抗震构造要求

楼梯间的横墙, 由于楼梯踏步板的斜撑作用而引起较大的水平地震作用, 破坏程度常比其他横墙稍重一些。横墙与纵墙相接处的内墙阳角, 如同外墙阳角一样, 纵横墙因两个方向地面运动的作用都出现斜向裂缝。另外, 楼梯踏步斜板因钢筋伸入休息平台梁内的长度很短, 而在相接处拉裂或拉断。为了保证楼梯间在地震时能作为安全疏散通道, 《建筑抗震设计规范》 (GB50011-2001) , 提出了抗震设计时, 楼梯间四角, 以及不规则平面的外墙对应转角处设置构造柱的要求, 楼梯段上、下端对应墙体外增加四根构造柱, 与在楼梯间四角设置的构造柱合计共有八根构造柱可构成楼梯间应急疏散安全岛。

参考文献

[1]建筑抗震设计规范 (GB5001-2001) (2008年版)

[2]中华人民共和国国家标准2008

[3]砌体结构设计规范 (GB5003-2001) (2008年版)

[4]中华人民共和国国家标准2001

[5]汶川地震建筑震害调查与灾后重建分析报告

[6]中国建筑工业出版社2008

[7]高小旺、龚思礼等, 建筑抗震设计规范理解与应用

砌体结构抗震概念设计 篇5

圈梁是砖墙承重房屋的一种经济有效的抗震措施，圈梁在抗震方面有如下几项功能：

1. 增强房屋的整体性，由于圈梁的约束，预制板散开以及砖墙出平面倒塌的危险性大大减小了。使纵、横墙能保持一个整体的箱形结构，充分地发挥各片砖墙的平面内抗剪强度，有效地抵抗来自任何方向的水平地震作用。

2. 作为楼盖的边缘构件，提高了楼盖的水平刚度，使局部地震作用能够均分给较多的砖墙来承担，也减轻大房间纵、横墙平面外破坏的危险性。

3. 限制墙体斜裂缝的开展和延伸，使砖墙裂缝仅在两道圈梁之间的墙段内发生，斜裂缝的水平夹角减小，砖墙抗剪承载力得以更充分地发挥和提高，

4. 可以减轻地震时地基不均匀沉降对房屋的影响。各层圈梁，特别是屋盖处和基础处的圈梁，能提高房屋的竖向刚度和抗御不均匀沉陷的能力。

5. 可以减轻和防止地震时的地表裂隙将房屋撕裂。

砌体结构抗震概念设计 篇6

文献标识码：B文章编号：1008-925X(2012)07-0119-01

摘要：

对多层砌体建筑地震破坏情况及其产生的原因进行了分析和讨论，特别强调了进行建筑抗震概念设计的重要性，提出了建筑抗震概念结构设计步骤和设计要点。

关键词：砌体建筑；结构抗震；震害破坏；概念设计

由于多层砖混砌体建筑砌体材料的脆性性质，抗剪、抗拉、抗弯强度都很低，因此，砖混结构抵御地震的能力较差。造成砖混结构在地震中破坏的原因是多方面的，但最主要的是砌体材料的脆性性质。所以，从根本上说，提高砖混结构抗震性能必须从改进材料着手。同时，无论从发生地点、时间和强度来说，地震都具有很大的不确定性。要做到准确预测建筑将遇到的地震特性和参数，以目前的科学发展水平來看，是非常困难的。大量的抗震调查资料和破坏试验显示，静力作用下合理的结构，在地震作用下未必合理。从结构动力计算、材料的时效性及阻尼变化等因素考虑，单靠“计算设计”是很难设计出具有良好抗震性能的结构。因此，结构抗震设计的首要问题是要提高结构总体抗震性能，也就是本文笔者所强调的“抗震概念设计”。下面，通过对多层砌体建筑结构震害的破坏情况加以分析，论述有关多层砌体建筑抗震概念设计的设计要点和设计步骤。

1 震害破坏情况及原因分析

从许多有关震害破坏实例、破坏试验和有关资料分析研究中，可以发现，多层砖砌体建筑震害破坏的主要情况有以下几方面。

1.1 承重横墙。承重横墙破坏情况主要表现在由剪切变形引起的剪切破坏，一般呈斜向交叉的X型，也即通常所说的交叉裂缝。其产生的主要原因是由于砌体抗拉应力不足，在地震力的反复作用下而形成的，其变形特点表现为剪切变形，也是震害破坏的主要形式。当墙体高宽比不同时，裂缝的变形形式也有所不同。多层砌体建筑的承重横墙破坏具有以下特点：一般表现为底层比上层严重且大部分发生在底层，特别是当上层结构无大开间时尤为严重；与圈梁设置有重要联系。实践表明，地震破坏时，在上下圈梁间墙体往往会发现锯齿形塌落破坏，说明圈梁设置对墙体有显著的约束作用；增强了纵横墙连接，增加了建筑整体性及整体刚度，增加了墙体稳定性，提高了墙体抗剪能力，约束了墙面裂缝开展，抵抗了建筑不均匀沉降对建筑造成破坏等等；横墙门洞大小及布置的影响。横墙墙肢是以其抗侧移刚度的比例来分别承担水平地震作用的。因此，砖墙开洞比例要适当控制且洞口位置尽量上下对齐，保持一致。开洞位置不能影响纵横墙体整体连接，不要在砖墙上任意预留施工洞。

1.2 纵墙。纵墙破坏形式有以下几种情况：外纵墙整片倒塌。主要起因是施工中内外墙没有同时咬槎砌筑，交接处留有直缝或马牙槎；外纵墙窗间墙剪切破坏。其破坏情况与承重横墙破坏情况相似且多发生在底部1~2层墙体，主要起因是窗间墙抗剪能力较差；外纵墙受内横墙项推破坏。主要起因是由于内横墙在地震力作用下开裂而产生较大的层间位移，顶推两侧外纵墙而使得外纵墙发生破坏；内纵墙墙肢出现斜裂缝或交叉裂缝。这种破坏往往在内纵墙开有规则门洞且洞口间距较小时发生，其变形属于剪切变形。

1.3 墙角。这种破坏形式也经常出现。主要起因是地震对建筑扭转作用在墙角容易产生应力集中，加之墙角们于建筑尽端，建筑对它的约束作用相对偏弱，其破坏形式按墙肢高宽比不同而不同。特别当建筑端部存在楼梯或大开间建筑，由于其整体刚度相对较弱，墙角破坏更为严重，甚至会出现天面墙角被局部抛出，也即通常所说的“鞭端效应”的现象，危害特别严重。

1.4 楼梯间墙体。大量震害调查表明，楼梯间部位的墙体破坏往往比其它部位墙体破坏严重的多，而楼梯构件本身则很少破坏。其主要原因是由于该部位墙体横向支撑较少，其整体刚度相对较弱，从而导致该部位容易产生较大变形而破坏。特别是当楼梯设置在建筑端部时，这种破坏更为明显。

1.5 其它部位。除了上面介绍的几种破坏情况外，还有建筑附属结构破坏、山墙破坏、楼盖与屋盖破坏、施工质量影响以及伸缩缝太窄而引起的撞坏等其它破坏情况，这里就不再一一叙述了。

2 多层砌体建筑进行抗震概念设计的意义

我国建筑设计的总原则为“小震不坏，中震可修，大震不倒”，也即“多遇地震下不坏，设防裂度下可修，罕遇地震下不倒”的原则。对于多层砌体建筑的抗震设计，为了保证实现我国建筑设计总原则，必须首先进行抗震概念设计。

2.1 前面已经讲过，提高砖混结构抗震性能，从根本上讲，必须从改进砌体材料着手。在我国目前的情况下，全面改进砌体材料还不太可能，只有通过抗震概念设计，才可以尽量避免由砌体材料脆性性质而引起的地震破坏；

2.2 第二：对于多层建筑砌体结构静力设计，设计人员比较容易控制。但大量震害表明，单靠静力计算设计是不可能设计出具有良好抗震概念设计思想，许多规定来自于震害经验的宝贵总结，并吸取了试验研究的成果。

3 多层砌体建筑进行抗震概念设计的步骤

多层砌体建筑抗震概念设计是在抗震设计基础上再进行静力计算设计，其具体设计步骤可按如下进行：

收集基本资料和数据→选择结构体系（对于6度区建筑，直接采用静力设计及抗震构造措施）→确定结构布置和构件尺寸→计算基本参数→多遇地震作用下的内力分析（底部剪力法）→构件抗震承载力验算（及必要时的变形验算）→是否满足规范要求（若不满足要求，需相应调整结构布置或构件尺寸重新计算基本参数或者调整材料强度等级或采用配筋砌体等）→抗震构造措施→施工图设计。

4 多层砌体建筑进行抗震概念设计的要点

4.1 结构选型和布置的一般要求。建筑物形状力求简单规则、布置均匀、对称和上下对齐；词语平面突出部分长度和宽度必须符合规范要求；长宽比不宜过大；建筑物立面刚度和质量分布力求对称均匀。布置时尽量减小刚度偏心，尽量避免楼梯单独布置在建筑的端部；在选择结构体系时，应优先采用横墙承重体系或纵横墙壁承重体系；对体型复杂的建筑物，宜采用防震缝，缝宽建议取80~120mm；

4.2严格按照抗震技术规范要求进行工程设计。控制建筑高度、层高和层数，限制建筑局部尺寸，这里特别要强调的是，对建筑总高度要用高度和层数两项指标来进行双控。有些设计人员经常疏忽这个问题；限制总度和总宽度比值。其目的是为了保证建筑整体稳定性；限制抗震墙最大间距。一方面可以起到加强纵墙横向支撑作用，另一方面起到控制横向地震力作用。

4.3 改善结构和构件变形能力和耗能能力。主要措施有：设置钢筋砼构造柱；合理布置钢筋砼现浇圈梁；采用配筋砌体等。主要目的是为了防止墙体发生剪切破坏。此外，对于软弱地基采用砖墙条基础时，还应在基础相应部位设置闭合圈梁一道且该处圈梁高度宜适当加大。

4.4 加强墙体纵横墙交接处的拉接。主要包括：纵横墙交接处要同时咬槎筑或留坡槎，不应预留直缝槎和马牙槎；严格按规范要求设置纵横墙交接处及构造柱与后砌墙体间的拉结钢筋。

4.5 其它构造措施。如在阳台转角处和女儿墙每隔半开间设置一后浇钢筋砼小柱；突出墙外的小烟囱配置双向构造钢筋；门窗洞口最好采用钢筋砼过梁等等。

综上所述，对于多层砌体建筑的抗震设计，熟悉静力设计的技术人员，必须把握并较深入地理解抗震概念设计要点，并结合实际工程不断进行实践、分析、总结。这样，设计抗震结构的能力必定会有一个切实的提高。

参考文献

多层砌体结构房屋抗震设计 篇7

砌体结构是当前建筑工程中常用的结构形式之一。由于其原材料来源广泛, 易于取材、生产和施工, 造价低廉, 具有良好的耐火性、耐热性、隔音性和耐久性, 在城乡建筑中得到比较广泛的应用。因此, 如何提高砌体结构房屋的抗震能力, 将是建筑抗震设计中一个重要课题。在已有的震害调查结果表明, 不仅在7、8度区, 甚至在9度区, 砖混结构房屋经历震害后受到轻微损坏, 或者基本完好的例子也是不少的。通过这些砌体房屋的调查分析, 得到这样一个结论:只要经过合理的抗震设计, 构造得当, 保证施工质量, 则在中、强地震区, 砖混房屋是具有一定抗震能力的。

2 多层砌体结构房屋的震害破坏形式

根据四川地震灾区的震后灾害调查情况, 多层砌体结构房屋的震害形式主要有以下几种。 (1) 房屋局部及整体倒塌; (2) 预制板楼、屋盖破坏; (3) 楼梯间墙体破坏; (4) 外纵墙破坏; (5) 纵墙在室外地坪处产生水平裂缝; (6) 外纵墙洞口间墙体X型裂缝; (7) 其它破坏。

3 砌体抗震措施

基于砌体结构本身特点以及其震害的多样性和严重性, 工程人员在设计中要采取一定的措施, 以加强砌体结构的整体性提高其抗震性能。

3.1 结构的选型与布置

对于多层砌体而言, 如果可以做到正确选择承重体系、科学进行结构布置、合理选择楼 (屋) 盖形式、正确设置防震缝等等的话, 就会大大提高结构的抗震能力。

3.1.1 正确选择承重体系

根据传递荷载的路线不同, 砌体结构的墙体承重体系可分为横墙承重、纵墙承重和纵横墙承重三种形式。横墙承重体系一般横墙间距较小, 数量较多且开洞较少又有纵墙作为侧向支承, 其横向刚度大, 整体性好, 所以横墙承重的多层砌体结构具有较好的传递和抵抗地震作用的能力;纵墙承重体系, 横墙数量少且自承重, 横墙间距大, 形成大空间, 使得房屋的横向刚度差。楼板又直接搁置在纵墙上或搁置在梁上而梁搁置于纵墙上, 造成横墙与楼盖的联结较差, 横向地震作用很少能够直接通过楼 (屋) 盖传至横墙, 而大部分通过纵墙经由纵横墙交接面传至横墙。因此, 地震发生时外纵墙因板与墙体的拉结不力而成片向外倒塌, 楼板也随之坠落;纵横墙共同承重体系, 纵横墙体都可以传递竖向荷载, 沿纵、横向刚度均较大且砌体应力较均匀, 能比较直接地通过楼 (屋) 盖向横墙传递横向地震作用, 也能直接或通过纵横墙的连结传递纵向地震作用。通过以上分析可知, 当多层砌体房屋有抗震设防要求时, 宜优先选用横墙承重及纵横墙承重体系。

3.1.2 科学进行结构布置

多层砌体房屋的平、立面布置力求简单、规则、避免由于布置不规则 (如:平面上墙体较大的局部突出和凹进, 立面上局部的突出和错层) 使结构各部分的质量和刚度分布不均匀、质量中心和刚度中心不重合而导致的震害加重。

承重墙体的布置要规则、对称。横向墙体间距不宜过大, 纵向墙体平面布置尽量不少于三道, 且宜沿各自轴线对齐贯通, 尽量避免断开和转折。这样可以减少地震剪力传递的中间环节, 使可能的震害部位减少, 避免局部破坏, 使震害程度减轻。

从墙体立面布置而言, 房屋的纵横墙沿上下连续贯通。建筑物底层不应设置车库、营业等需要大开间的建筑功能。灾区遭到震害破坏的多层砌体建筑有很多存在以下情况:底部一层甚至两层为大开间, 仅有楼梯间墙体及少量的分隔墙体下落, 而且还在正门大开洞, 造成一面无墙, 三面有墙。这样的结构布置造成的后果就是建筑平面刚度不均匀, 立面形成了严重的“上刚下柔”的情况, 底部仅有的少量墙体远远不能抵抗地震力的作用, 及通常说的“鸡腿结构”, 抗震严重不利。

由于建筑功能要求和设备安装的需要, 往往要在墙体上留设洞口。洞口的存在使其两侧的墙体易形成应力集中, 成为地震破坏的隐患。这就要求设计人员尽可能在满足使用的前提下“少开洞, 开小洞”。横向墙体一般不要设置大洞口, 如果设置的洞口大于1000mm时应该在洞口两侧附加贯通本层的构造柱。纵向墙体应该尽量控制开洞率 (一般可以控制在55%左右) , 避免开大洞造成纵向墙体的中断。

综上所述, 合理的墙体布置, 避免对墙体的无谓削弱, 可以使建筑物整体形成空间受力体系, 增加房屋的空间刚度, 进而提高结构的抗震能力。

3.1.3 合理选择楼 (屋) 盖形式

多层砌体结构楼、屋盖宜优先采用整体性强的现浇混凝土板。

3.1.4 正确设置防震缝

当多层砌体房屋平面或立面形状复杂时, 可用防震缝把房屋分成若干个规则简单的体系的组合。大量的震害表明, 由于地震作用的复杂性, 体形不对称的结构遭受的破坏较体形均匀对称的结构要重一些.对于多层砌体房屋, 当有下列情况之一时宜设置防震缝: (1) 房屋的立面高差在6m以上; (2) 房屋有错层, 且楼板高差较大; (3) 各部分结构刚度、质量截然不同。防震缝应沿房屋全高设置, 两侧均应设置墙体, 基础可不分开, 缝宽应根据地震烈度和房屋高度确定, 一般取60mm~100mm。

3.2 楼梯间的设置

楼梯间作为地震疏散通道, 而且地震时受力比较复杂, 容易造成破坏。楼梯间在楼 (屋) 面处无板, 空间刚度较差, 不宜设在房屋的尽端或平面转角处。而且楼梯间比较空敞, 顶层外墙的无支承高度为建筑层高的1.5倍, 在地震中的破坏比较严重, 尤其是当楼梯间设置在房屋尽端或房屋转角部位时其震害更为剧烈。这就要求设计人员对楼梯间采取下列加强措施: (1) 顶层楼梯间横墙和外墙应沿墙高每隔500mm设2φ6通长钢筋;7~9度时其它各层楼梯间墙体应在休息平台或楼层半高处设置60mm厚的钢筋混凝土带或配筋砖带, 其砂浆强度等级不应低于M7.5, 纵向钢筋不应少于2φ10; (2) 楼梯间及门厅内墙阳角处的大梁支承长度不应小于500mm, 并应与圈梁连接; (3) 突出屋顶的楼、电梯间, 构造柱应伸到顶部, 并与顶部圈梁连接, 内外墙交接处应沿墙高每隔500mm设2φ6通长拉结钢筋。

4 结语

探讨砌体结构的抗震概念设计 篇8

关键词：砌体结构,抗震性能,概念设计,构造措施

0 引言

我国属地震多发国家,需要考虑抗震设防的地域辽阔。在1976年的唐山大地震和2008年的汶川大地震中,人民的生命和财产遭受了巨大的损失,这对建筑物的抗震设防提出了更高的要求。因此,建筑物在设计时应该严格遵循“小震不坏,中震可修,大震不倒”的抗震设防目标[1]。

多层砌体房屋由于构造简单,施工方便,造价低廉并可就地取材等优点,是我国民用建筑(如旅馆、病房、办公楼、教学楼,尤其是住宅等)的主要结构形式之一。多年来砌体结构房屋是我国当前建筑中使用较广泛的一种结构形式,是由块体和砂浆砌筑而成的墙作为建筑物主要竖向受力构件的结构[2]。在抗震设防地区,多层砌体房屋由于其组成的基本材料和连接方式决定了其脆性性质,变形能力较小,抗震性能较差。因此改善砌体结构延性,提高房屋的抗震性能具有极其重要的意义。

1 砌体结构抗震概念设计

根据《建筑抗震设计规范》(2008年版)《砌体结构设计规范》,并结合设计的实践经验,砌体结构抗震概念设计要点如下。

1.1 建筑设计方案合理

建筑平面和立面的规整性是整个结构设计中一个十分基础的内容。建筑设计应符合抗震概念设计的要求,不应采用严重不规则的设计方案,即使不可避免时,也应尽量在适当部位设置防震缝,将体形复杂、平面特别不规则的建筑布局分割成几个相对规则的独立单元。在实际工程设计中,应尽可能在满足建筑造型和使用功能的前提下,将平面布置、立面外观设计得较为规整、简洁,这样能有效地提高工程的抗震性能。建筑平面、立面宜尽可能简洁、规则,质量中心与刚度中心相一致。对于结构平面布置不规则的结构,质心与刚度中心往往不容易重合,在地震作用下会产生扭转,大大加剧地震的破坏力度。建筑立面应避免头重脚轻,房屋重心尽可能降低,避免采用错落的立面,凸出屋面建筑部分的高度不应过高,以免地震时发生鞭梢效应,同时应控制好结构竖向强度和刚度的均匀性。

1.2 限制房屋的层数和总高度

砌体房屋高度的限制是十分敏感且深受关注的规定。基于砌体材料的脆性性质和震害经验,限制其层数和高度是主要的抗震措施。砌体房屋的层数越多,高度越高,它的地震破坏程度越大,所以限制砖砌体房屋的总高度及总层数对减少震害有很大作用。文献[1]对多层砌体房屋的总高度和总层数做了强制性规定。在设计中房屋总高度及总层数应同时满足规范规定的限值,在中、强地震作用下,因倾覆力矩过大,使得底部墙体产生过大的压力或剪力而破坏,因此减轻自重、减少层数、降低层高是削弱地震影响的有效途径之一。在2008年版抗震规范中特别强调,乙类的多层砌体房屋应该允许按本地区的抗震设防烈度查表,但层数应该减少一层,总高度应该降低3 m。多层砌体房屋总高度与总宽度的最大比值应满足文献[1]的要求。

1.3 限制抗震横墙间距

多层砌体房屋的横向地震作用主要由横墙承担,不仅横墙须有足够的承载力,而且楼盖须具有传递地震力给横墙的刚度。因此要严格限制砌体结构抗震横墙的间距。

由于墙体在平面内的受剪承载力较大,平面外受弯承载力较低,当多层砌体房屋横墙间距较大时,房屋的相当一部分地震作用需要通过楼盖传至横墙,纵向砖墙就会产生平面外的弯曲破坏。可见抗震横墙的设置、抗震横墙间距的大小,对提高砌体结构的抗震能力,减小震害是非常重要的。

1.4 优化结构体系

砌体结构应优先采用横墙承重体系或纵横墙共同承重的结构体系。纵横墙的布置宜均匀对称,沿平面内宜对齐,沿竖向应上下连续,同一轴线上的窗间墙宽度宜均匀。当房屋立面高差在6 m以上,房屋有错层且楼板高差较大或者各部分结构刚度、质量截然不同时最好按要求设置防震缝。

楼梯间墙体缺少各层楼板的侧向支撑,有时还因为楼梯踏步削弱楼梯间的墙体,尤其是楼梯间顶层,墙体有一层半楼层的高度,震害加重。因此,在建筑布置时楼梯间尽量不设在尽端,或对尽端开间采取特殊措施。

教学楼、医院等横墙较少、跨度较大的房屋,宜采用现浇钢筋混凝土楼、屋盖。

2 抗震构造措施

2.1 设置现浇钢筋混凝土构造柱和圈梁

在多层砌体房屋中合理地设置钢筋混凝土构造柱能使砌体的抗剪承载力提高10%～30%。另外,在多层砌体房屋中合理地设置构造柱,能起到增强房屋整体性的作用,还可以利用其塑性变形和滑移摩擦来消耗地震能量,从而大大提高抗震能力。现浇钢筋混凝土构造柱的设置部位和构造要求应符合现行建筑抗震设计规范的要求。

设置圈梁是多层砖房的一种经济有效的抗震措施,可提高房屋的抗震能力,减轻震害。在多层砌体房屋中设置沿楼板标高的水平圈梁,可加强内外墙的连接,增强房屋的整体性。由于圈梁的约束作用使楼盖与纵、横墙构成整体的箱形结构,能有效地约束预制板的散落,使砖墙出现平面倒塌的可能性大大降低,以充分发挥各片墙体的抗震能力。圈梁作为边缘构件,对装配式楼、屋盖在水平面内进行约束,可提高楼盖、屋盖的水平刚度。圈梁与构造柱一起对墙体在竖向平面内进行约束,限制墙体裂缝的开展,保证墙体的整体性和变形能力,提高墙体的抗剪能力。屋盖和基础顶面处的圈梁具有提高房屋竖向刚度和抵抗不均匀沉陷的能力。现浇钢筋混凝土圈梁的设置及构造应符合现行建筑抗震设计规范的要求。

2.2 限制砌体墙段的局部尺寸

在砌体结构房屋中,由于门窗洞口的设置,出现了窗间墙、门间墙、尽端墙等。虽然房屋局部尺寸的影响有时仅造成局部破坏,并未造成结构整体性倒塌,但是,房屋局部破坏必然影响房屋的整体抗震能力。而且某些重要部位的局部破坏还会带来连锁反应,形成墙体各个击破的破坏甚至倒塌。1976年河北唐山地震和2008年四川汶川地震已有了惨痛的教训。所以在文献[1]中第7.1.6条规定了房屋的不同部位,不同设防烈度情况下房屋局部尺寸的限值。在注解中,也提到“局部尺寸不足时应采取局部加强措施弥补”。在砌体结构房屋设计中,特别是在多层砌体结构住宅设计中,房地产开发商为了追求市场卖点,在楼盘户型、外立面效果上标新立异。建筑设计师迎合开发商的意愿,大开间、大门窗洞口、悬墙、飘窗齐上阵,导致房屋的局部尺寸很多不能满足局部尺寸限值。宏观震害表明,房屋尽端是震害较为严重的部位,这是因为房屋结构上的不对称或地震本身的扭转分量造成的,同时也有“端部效应”动力放大的影响。由于砌体结构房屋的楼屋盖一般为现浇混凝土结构,山墙、外纵墙均为承重墙,尽端最好不开窗或开小窗,因为这一部分的地震反应敏感,破坏普遍,承重山墙的局部破坏可能导致第一开间的倒塌。大飘窗上的梁处于弯剪扭受力状态,也易造成混凝土板开裂。在实际设计中,外纵墙尽端至门窗洞边的最小距离不能满足要求,此时可采用加强的构造柱或增加水平配筋措施,以放宽局部尺寸限制,但不能认为要求有局部尺寸处可以用构造柱来代替。像前面所述在外墙尽端设大飘窗,采用加大的构造柱来代替必要的墙段,就会使砌体结构改变其结构体系,这对房屋抗震是非常不利的。为了保证砌体结构房屋的抗震能力,减小震害,建议规范对局部尺寸的限制应以强制条文来规定;对局部尺寸不足时应采取局部加强措施加以具体规定或严格限制;审图部门要严格审查局部尺寸是否满足规范要求,增强设计人员的抗震减灾意识。

2.3 加强各构件间的连接

1)构造柱与砖墙。

构造柱与砖墙连接处应砌成马牙槎,并应沿墙高每隔500 mm设2ϕ6拉结钢筋,每边伸入墙内不宜小于1 m。

2)构造柱与圈梁。

构造柱与圈梁连接处,构造柱的纵筋应穿过圈梁,保证构造柱纵筋上下贯通。

3)屋架与圈梁。

楼屋盖的钢筋混凝土梁或屋架应与墙(柱)或圈梁可靠连接;6度时梁与砖柱连接不应削弱柱截面,独立砖柱顶部在两个方向均有可靠连接;7度以上不得采用独立砖柱。

4)墙与墙的连接。

7度时层高超过3.6 m或长度大于7.2 m的大房间,以及8度或9度时外墙转角或内外墙交接处,当未设构造柱时应沿墙高每隔500 mm设2ϕ6拉结钢筋,每边伸入墙内不宜小于1 m。

5)后砌墙体的连接。

后砌的非承重砌体隔墙,应沿墙高每隔500 mm设2ϕ6拉结钢筋与承重墙连接,每边伸入承重墙内不宜小于0.5 m。

6)附属构件的连接。

栏板的连接:砖砌栏板应配水平钢筋,且压顶卧梁应与混凝土立柱相连,压顶卧梁宜锚入房屋的主体构造柱。

3 结语

砌体结构应用范围广泛,但是变形能力和抗震性能较差。结构设计人员如何发挥其优势,并通过相应的措施来弥补砌体房屋脆性材料在抗震性能方面的不足是关键。笔者旨在通过本文的抗震概念设计研究,改善砌体结构的抗震变形能力,从而达到“小震不坏、中震可修、大震不倒”的三水准抗震设防目标。

参考文献

[1]GB 50011-2001,建筑抗震设计规范[S].

[2]GB 50003-2001,砌体结构设计规范[S].

砌体结构抗震概念设计 篇9

1 抗震墙平面布置的基本原则

高层建筑应有较好的空间工作性能,为了适应任何方向的地震作用,对于底部抗震墙结构均应在纵横双向均匀布置,应避免单向布置抗震墙并宜使两个方向刚度和动力特性接近。抗震墙在x方向,y方向分布不均匀可能使结构在这一层产生平面柔弱层效应(见图1左图)。该结构由于y方向填充墙的加入,而使得y方向的强度、刚度都大大增加,而y方向的位移则减小很多。这样使得结构在x方向,y方向的动力特性差距很大,与抗震规范要求结构在x方向,y方向动力特性接近的要求背道而驰。结构在x方向的抗震性能必将进一步降低,从而形成平面薄弱层。图1右图在结构的x方向增加了几道填充墙,使得x方向,y方向动力性能接近,从而避免了平面薄弱层的出现。

2 抗震横墙的最大间距限值

抗震墙是结构的主要抗侧力构件,为保证结构的空间刚度和协调变形,规范对抗震横墙最大间距作了明确规定。底框部分抗震横墙最大间距应满足表1的要求。底部框架—抗震墙砌体房屋抗震墙的间距分别为底层或底部两层和上部砌体房屋两部分,上部砌体房屋各层的横墙间距要求应和多层砌体房屋的要求一样;底部框架—抗震墙部分,由于上面几层的地震作用要通过底层或第二层的楼盖传至抗震墙,楼盖产生的水平变形将比一般框架抗震墙房屋分层传送地震作用的楼盖水平变形要大。因此,该结构对抗震横墙最大间距有严格要求。

3 底部框架—抗震墙结构中抗震墙数量控制

底部框架—抗震墙房屋的抗震墙数量由纵横两个方向间刚度比决定。根据《建筑抗震设计规范》,底部框架—抗震墙房屋的纵横两个方向,第二层与底层侧向刚度的比值,6度,7度时不应大于2.5,8度不大于1.5,且均不应小于1.0。底部两层框架—抗震墙房屋的纵横两个方向,底部与底部第二层侧向刚度应接近,第三层与底部第二层侧向刚度的比值,6度,7度时不应大于2.0,8度不大于1.5,且均不应小于1.5。

4 底部抗震墙的构造措施

1)底部框架—抗震墙砌体房屋的底部砌体墙应满足下列构造要求:a.砖抗震墙墙厚不应小于240 mm,砌筑砂浆强度等级不应低于M10,应先砌墙后浇框架。墙长大于5 m时,应在墙内增设钢筋混凝土构造柱。b.沿框架柱每隔500 mm配置26拉结钢筋,并沿砖墙全长设置;在墙体半高处尚应设置与框架柱相连的钢筋混凝土水平系梁。c.墙长大于5 m时,应在墙内增设钢筋混凝土构造柱。

2)底部框架—抗震墙房屋的底部钢筋混凝土抗震墙应满足下列构造要求:a.抗震墙墙板的厚度不宜小于160 mm,且不应小于墙板净高的1/20;抗震墙宜开设洞口形成若干墙段,各墙段的高度比不宜小于2。b.抗震墙的竖向和横向分布钢筋不应小于0.25%,并应采用双排布置;双排分布钢筋间拉筋的间距不应大于600 mm,直径不应小于6 mm。c.抗震墙两端和洞口两侧应设置满足一般部位(非底部加强部位)规定的构造边缘构件。d.底部抗震墙采用钢筋混凝土抗震墙时,其混凝土强度等级不应低于C30。

3)底部框架—抗震墙砌体房屋的底部钢筋混凝土抗震墙建议采取以下措施:对底层钢筋混凝土墙而言,一般为高宽比小于1.0的低矮墙,其破坏状态为剪切破坏。试验结果表明,带边框开竖缝钢筋混凝土墙的变形能力和耗能能力有很大提高,抗震性能明显优于整体钢筋混凝土低矮抗震墙。因此,宜设置为带边框竖缝的钢筋混凝土墙。这种墙水平钢筋在竖缝处断开。

5 底部钢筋混凝土剪力墙墙段的高宽比

底部钢筋混凝土剪力墙墙段高宽比小于2将易产生脆性的剪切破坏,变形性能差。

在实际工程中,其钢筋混凝土抗震墙的高宽比往往小于1,通常称为低矮抗震墙。

高宽比小于1.0的低矮钢筋混凝土墙是以受剪为主,由剪力引起的斜裂缝控制其受力性能,其破坏状态为剪切破坏,它是一种脆性破坏,延性很差。试验结果表明:放入砂浆板和钢筋混凝土板的带边框开竖缝钢筋混凝土墙的抗震性能明显优于整体钢筋混凝土低矮抗震墙,这种开竖缝的抗震墙具有弹性刚度较大,后期刚度较稳定;达到最大荷载后,其承载力没有明显降低,其变形能力和耗能能力有较大提高,达到了改善低矮墙抗震性能的目的。

底部两层框架—抗震墙砌体房屋中底部两层钢筋混凝土墙的高宽比一般已不再是小于1.0的低矮墙。但由于使用功能的要求,在底部两层中往往设置为较大的柱网,致使有些钢筋混凝土墙的宽度为6.0 m～7.2 m左右,使得这类钢筋混凝土墙的高宽比小于1.5。

试验表明,剪力墙的高宽比越小,承受水平地震力的能力越大,但其变形性能越差。我国抗震规范为了保证底部剪力墙合理的破坏形态(不出现剪切破坏),并具有良好的延性变形性能,抗震墙的高宽比应该不小于2。当高宽比大于2时,可采取在抗震墙上开洞或者采用带边框开竖缝的钢筋混凝土墙的措施来解决。

底部两层框架—抗震墙砌体房屋中的底部两层钢筋混凝土抗震墙,其高宽比一般不再是小于1.0的低矮墙,但为增强其变形和耗能能力,应把它设置为带边框柱的钢筋混凝土墙。边框柱的配筋不宜小于其他榀框架柱的配筋。对于宽度小于1.0的个别情况,可采取开门窗洞口等方式进行分隔,以增强其抗震性能。

6底框部分的抗震墙长度控制

底部抗震墙过长一方面易造成该墙肢受力过于集中,不符合设置多道抗震防线的概念抗震设计要求。另一方面底部抗震墙过长会使剪力墙的延性大大降低,脆性增加,易出现脆性的剪切破坏,不利于墙体本身和整体房屋的抗震。

建议对于高层建筑抗震墙不宜超过8 m,而对于高度矮很多的底框房屋墙更不应过长,墙肢的长度应严格控制在8 m以内。如果墙长超过8 m,应采取一些措施。如把抗震墙分成两部分,用连梁连接,如建筑要求封闭,则在中部洞口处用普通砌体墙后砌。

7结语

本文从抗震墙平面布置的基本原则、抗震横墙的最大间距限值、抗震墙数量控制、底部抗震墙的构造措施、底部钢筋混凝土剪力墙墙段的高宽比、底框部分的抗震墙长度控制6个方面对这种底部框架—抗震墙砌体房屋的底部抗震墙设计进行了探讨,总结和提出了一些有价值的具体设计措施和方法。

参考文献

[1]孙立红.底层框架—抗震墙房屋的墙体设计探讨[J].山西建筑,2007,33(16):87-88.

[2]高小旺,龚思礼.建筑抗震设计规范理解与应用[M].北京:中国建筑工业出版社,2002.

砌体结构抗震概念设计 篇10

关键词：砌体结构,抗震设计,构造措施

2008年的汶川地震给我国人民造成了巨大的生命和财产损失。震后的资料照片显示,中小城市、城镇中多层砌体结构房屋的大面积破坏、倒塌造成的损失尤其惨重(见图1、图2)。砌体结构成为抗震性能差、不抗震建筑的代名词,加强砌体结构的工程设计和施工监管成为必然。

1 抗震计算中应注意的问题

1.1 地下室结构嵌固高度

砌体结构的高度限制,是十分敏感且深受关注的规定,基于砌体材料的脆性性质和震害经验,限制其层数和高度是主要的抗震措施。地下室结构嵌固高度直接影响了房屋的层数和总高度,区分为全地下和半地下两种情况。

全地下室:全部地下室埋置在室外地坪以下,或有部分结构露于地表而无窗洞口时,可视为全地下室。计算总层数时可以不作为一层考虑。但应保证地下室结构的整体性和与上部结构的连续性。

半地下室:分三种情况:

第一种,半地下室作为一层使用,开有门窗洞口采光和通风。半地下室的层高中有大部分或部分埋置于室外地面下。此类半地下室应算作一层计算,总高度从地下室室内地面算起。

第二种,半地下室层高较小,一般在2.2m左右,地下室外墙无窗洞口或仅有较小的通气窗口,对半地下室墙的截面消弱很少。半地下室层高大部埋置于室外地面以下,或高出地面部分不超过1.0m。此类半地下室可以不算作一层,房屋总高度从室外地面算起。

第三种,嵌固条件好的半地下室。当半地下室开有门窗洞口且作为一层使用时,而且层高亦与上部结构相当时,一般应按一层计算其层数和总高度。为了争取层数和高度,当采取下列措施后,可以认为是嵌固条件好的半地下室而不作为一层对待。

具体措施举例:当半地下室外窗设有窗井时,每开间的窗井两侧墙与半地下室的横墙相贯通,并使窗井周边墙体形成封闭空间,由此使外窗井形成扩大半地下室底盘的结构,对半地下室作为上部结构的锚固端有利。因此,可以认为是嵌固条件好的半地下室而不计作一层。

不论是全地下室或半地下室,抗震强度验算时均应当作一层并应满足墙体承载力的要求。

对有地下室或半地下室的砌体房屋,结构建模时可把地下室作为结构层输入,结构嵌固高度取地下室埋入室外地面下的深度;由于抗震规范对砌体结构层数和总高度限制比较严格,设计时尽量把地下室做成全地下室或嵌固条件较好的半地下室,这样计算总层数时地下室就可不作为一层考虑,为上部住宅争取了层数。

1.2 水平配筋砖砌体的截面抗震受剪承载力验算

砌体结构的抗震计算主要体现在承重墙体的抗剪承载力验算,承重墙体的破坏主要表现为斜裂缝(见图3、图4),在地震力反复作用下砖墙更多表现为斜向交叉裂缝,如果墙体的高宽比接近1,则墙体呈现X形交叉裂缝;若墙体的高宽比更小,则在墙体中间部位出现水平裂缝。如墙体破坏加重,丧失承受竖向荷载的能力,将导致楼(屋)盖坍落。

墙体抗震受剪承载力不足时,可以通过增加墙体水平截面配筋提高受剪承载力。为增加墙体的整体性,提高砌体的延性,配筋砌体两端应设置构造柱;根据试验测定,在体积配筋率为0.07%～0.17%范围内,配筋砌体可提高砌体的抗剪强度30%左右,其变形能力也随之得到显著提高。一些试验结果表明其变形能力比无筋砌体墙提高一倍以上,带构造柱的水平配筋砌体墙比带构造柱的无筋砌体墙的变形能力提高50%左右。

实际设计中,应避免采用整段的混凝土墙体替代砖砌体墙段,这样就会使砌体结构改变了其结构体系,对房屋抗震是不利的。

在用PKPM计算时,程序给出的配筋为墙段在层间竖向截面中所需水平钢筋的总截面积,单位为mm2,钢筋规格为HPB235。当然配置过多的钢筋是无效的,而太少的钢筋也无作用。配置钢筋时,直径不宜太大,以不超过φ6mm为宜,以免灰缝过大,也可采用φ4mm配筋及其的冷扎带肋钢筋网片,强度高,成品使用方便。为方便读者使用,现把用φ6mm钢筋计算的配筋及其配筋率见图5及表1。

注:1.墙体砌筑砂浆强度不应低于M7.5。2.Ps为墙体竖向截面计算的水平钢筋面积配筋率。

2 构造上需注意的问题

地震除了给我们留下伤痛之外,还应给我们留下经验和教训。唐山地震后,我国的工程师和科研人员创造性的提出并推广了在砌体结构中设置构造柱和圈梁的构造措施。这次汶川地震的震害也表明,只要严格地按规范进行设计、施工和使用的建筑,在遭遇比当地设防烈度高一度的地震作用下,没有出现倒塌破坏,有效地保护了人民的生命安全。由于砌体材料本身是脆性材料,而且是靠砂浆砌起来的,整体性差,如果抗震构造没有做好,砌体结构是非常危险的。

2.1 构造柱的设置

在多层砌体房屋中设置钢筋混凝土构造柱的主要作用是加强砌体结构的抗震性能,提高砌体结构的延性和变形能力,防止房屋在大震时的突然倒塌。确切的说它是墙体的一种约束构件,目的在于对开裂以后的墙体进行约束,不使之进一步坍落倒塌。约束型的构造柱主要设置在墙体两端、墙与墙的交接处。因为它不是柱,因此不必设置单独的基础。同时,也不主要是为了抗剪要求,因此柱截面及配筋均不宜过大;根据《建筑抗震设计规范》7.3.2条,不论用直径12mm或14mm的钢筋,一般均可用HRB335钢筋,但须与各层纵横墙的圈梁或现浇楼板连接,才能发挥约束作用。

构造柱的设置部位因地震烈度、房屋高度的不同而异,具体可见《建筑抗震设计规范》7.3.1条之规定。该规范的2008修订版中,要求楼梯段上下端对应墙体处增加四根构造柱,与在楼梯间四角设置的构造柱合计有八根构造柱(见图6),再与7.3.8条规定楼层半高的钢筋混凝土带等可构成应急疏散安全岛。

构造柱沿房屋高度方向应连续贯通布置,使房屋的竖向刚度变化均匀,当然构造柱在沿高度方向也可以逐层减少,但应避免刚度突变。构造柱的箍筋直径没有特别要求,一般取φ6mm,间距不大于250mm,在柱上下端箍筋宜适当加密,可采用φ6mm@100 mm,具体加密长度、构造做法等见图7。

2.2 圈梁的构造

多层砌体房屋中的抗震圈梁也是重要的抗震构造措施之一,尤其是它与构造柱的结合,对各层构造柱起到支撑点的作用,共同作为多层砌块房屋的约束边缘构件,限制开裂后砌体裂缝的延伸和砌体的错位,使砖墙有较大的变形和延性,能维持竖向承载能力,并能继续吸收地震的能量,避免墙体倒塌,在抗御大地震中起到重要的作用;另外还起到加强楼盖的水平刚度、增强房屋整体性、减轻地震时地基不均匀沉陷等作用。

圈梁截面,宽度一般同墙厚,遇有较厚外墙时,亦可薄于墙厚,如360mm外墙,圈梁可以做到240mm宽,一般圈梁同墙里皮齐,圈梁高度不应小于120mm,须符合选用砌块的模数(见图8)。圈梁一般应封闭、交圈,尽量设置在同一标高上,遇有不同标高的圈梁时,应使圈梁交错搭接。圈梁截面及配筋构造见表2所示。

2.3 楼梯间的构造措施

《建筑抗震设计规范》强调了整体性的重要性,建筑物的四角是保证结构整体性的重要部位,地震时水平两个方向地震作用通过墙体传递,在角部形成合力,因此是应力集中的部位,不宜在房屋的尽端和转角处设置楼梯间。

楼梯间作为人员疏散通道,紧急情况发生时,大量人员集中在此,如果在地震时破坏,极有可能造成伤亡,也使救援工作无法顺利进行。作为强条,《建筑抗震设计规范》提出了如下的构造措施:

1)顶层楼梯间横墙和外墙应沿墙高每隔500mm设2φ6mm通长钢筋和φ4mm分布短钢筋平面内点焊组成的拉结网片或φ4mm点焊网片;7度～9度时其他各层楼梯间墙体应在休息平台或楼层半高处设置60mm厚、纵向钢筋不应少于2φ10mm的钢筋混凝土带或配筋砖带,配筋砖带不少于3皮,每皮的配筋不少于2φ6mm,砂浆强度等级不应低于M7.5且不低于同层墙体的砂浆强度等级。

2)楼梯间及门厅内墙阳角处的大梁支承长度不应小于500mm,并应与圈梁连接。

3)装配式楼梯段应与平台板的梁可靠连接,8度、9度时不应采用装配式楼梯段;不应采用墙中悬挑式踏步或踏步竖肋插入墙体的楼梯,不应采用无筋砖砌栏板。

4)突出屋顶的楼、电梯间,构造柱应伸到顶部,并与顶部圈梁连接,所有墙体应沿墙高每隔500mm设2φ6mm通长钢筋和φ4mm分布短筋平面内点焊组成的拉结网片或φ4mm点焊网片。汶川地震的震害也表明,楼梯间因楼板错层、梯板的斜向受力(刚度很大),受力复杂,存在很大的不确定性,而设计中又没有考虑楼梯的作用,所以在当前没有有效的计算方法情况下,楼梯间的构造措施尤其要加强,应引起重视。

3 其他需注意的问题

新修订的《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)(2008年版)及《建筑工程抗震设防分类标准》(GB50223-2008)(2008年版)中需注意的问题

汶川地震后,我国的工程技术人员立即行动起来,进行震害调研、分析震害原因,总结经验教训。相关规范也得到及时修订,为灾后重建起到重要的指导作用。其中除了对四川、陕西、甘肃部分地区的抗震设防烈度进行了调整外,有以下两点需要引起我们的注意。

1)对结构的规则性、整体性提出了更严格的要求,对于砌体结构的楼、屋盖宜优先采用现浇混凝土板;计算中应考虑楼梯构件的影响。

2)对教育类建筑中,幼儿园、小学、中学的教学用房以及学生宿舍和食堂,抗震设防类别应不低于重点设防类(乙类)。对于乙类的多层砌体房屋,其限制层数应减少一层,且总高度应降低3m。

4 结语

由于砌体结构具有就地取材、施工方便、造价低廉、良好的保温性能等优点,结合我国的基本国情,砌体结构仍是近期或相当一段时期内被广泛使用的结构形式。实践证明,按照国家规范正规设计、施工的砌体房屋同样具有良好的抗震性能。

参考文献

[1]GB50011-2001建筑抗震设计规范(2008年版)[S].

[2]GB50003-2001砌体结构设计规范[S].

[3]GB50223-2008建筑工程抗震设防分类标准[S].

[4]苑振芳.对汶川地震灾后重建的思考及对砌体结构的建议[J].建筑结构,2008(7).

[5]黄士敏,杨沈,等.建筑震害与设计对策[M].北京:中国计划出版社,2009.

砌体结构抗震概念设计 篇11

的核心课程，教师应以学校的办学特色、本专业人才培养方案、学生自身基本素质及行业需要为导向，在教学理念、教学内容和教学方式等方面进行改革，从而更好地提高教学效果、加强学生的专业素质培养，使《混凝土结构与砌体结构设计》教学质量进一步提高。

关键词：混凝土结构与砌体结构设计教学改革专业素质应用型

0 引言

榆林学院的前身是创建于1958年的绥德师范学院，在2003年经教育部批准升格为本科院校。为了适应社会的发展，当前榆林学院正在处于由传统师范院校全面转型为一所具有地方特色的高水平应用型大学的重要时期。但类似于榆林学院等的新建地方院校土建类专业受师资、实验、学术水平的影响，定位于培养生产一线的高级应用型人才，这就要求在教学过程中，必须转变传统教育观念[1]，注重基础教育的同时加强实践教学，构建重基础、强应用的实践教学体系。

《混凝土结构与砌体结构设计》是高等院校土木工程专业学生必修的一门专业课，该课程按结构材料和类型分为“钢筋混凝土结构”和“砌体结构”二部分，课程内容由混凝土结构设计的一般原则和方法、楼盖、单层厂房、多层框架结构和砌体结构等五个部分组成[2]。主要讲授混凝土结构的设计原则，混凝土梁板结构、单层工业厂房、钢筋混凝土多层框架结构的结构形式、组成和布置，计算模型、简化假定、内力计算、内力组合及截面配筋，构造要求等；砌体结构构件计算的基础理论和砌体结构的有关知识等。主要目的是使学生经过本课程的学习之后拥有从事建筑工程中多层框架结构和砌体结构的设计、施工等相关工作的基本素质和能力。

1 教学改革

为适应培养土木工程专业高素质应用型本科人才的要求，文章在《混凝土结构与砌体结构设计》原教学基础上，结合课程目前面临的现状和存在的问题，从教学理念、教学内容和教学方式等方面进行教学改革，突出以学生为本，就业为导向的重基础、强应用的实践教学改革思路：

1.1 通过提升自身实践能力、改变学生认识革新教学理念

目前该课程授课教师基本上是高校毕业后又直接进入另一所高校里从教，期间没有工程实践机会，不能把教材里所学的理论知识运用到实践中，造成教师所具备的教学理念基本上偏重于教材中理论知识的阐述，与实践脱产。再加上近几年，土建类专业的人才市场逐渐趋于饱和，设计单位的招聘要求较高，一般院校土木工程专业毕业的学生受聘于建筑施工一线企业的较多，市场需求会使学生们产生错觉，认为只要把《建筑施工技术与管理》这类有关工程施工和组织管理的课程掌握到位就可以了，对《混凝土结构与砌体结构设计》注重于结构设计类的课程的重要性认识不足。基于以上因素等，导致学生对老师所讲授的内容提不起兴趣，而老师对学生所讲授的内容又比较空洞，缺乏实践没有说服力，得不到学生的关注。

实际上，框架结构梁、板、柱的布置和设计是一般民用建筑中上部结构最基础、最重要、最核心的部分。土建类专业毕业生工作在建筑施工一线时，作为高素质应用型人才，不但要看得懂图纸、放了线，还要有扎实的设计理论基础，知其然知其所以然。例如，钢筋混凝土雨棚属于悬壁板结构，在板面荷载作用下，雨棚板根部受到最大负弯矩，所以在雨棚板的配筋图中，受力钢筋布置在板面而不是板底。据调查历年来大型建筑工程施工事故大都是由于施工现场技术负责人缺乏宏观结构设计理念，乱堆载、乱开挖，擅自改变施工顺序造成的，授课教师通过相关工程案例的讲解，使学生对《混凝土结构与砌体结构设计》课程的重要性有深刻的认识，激发学生的学习兴趣。

《混凝土结构与砌体结构设计》课程实践性强的特点，授课教师应抓住一切机会，利用课余时间和寒暑假在设计单位和施工现场积极实习，努力提高自身实践能力的同时加强理论知识和实践应用相结合，提升授课质量，改变重理论、轻实践的教学理念。

1.2 结合学生自身特点革新教学内容

根据近几届学生在课堂中的表现、考试成绩、课程设计和毕业设计中遇到的问题等，综合反映出新建地方院校土建类专业学生整体底子较薄，尤其高数、力学等基础理论知识不扎实，在该课程讲授过程中涉及到相关计算原理时，学生理解起来较吃力，因此在教学中应和本专业其他基础课程老师及公共课老师加强沟通和交流，从各个方面加强学生基础知识的讲授，使学生学习知识系统化，增强综合运用能力。

另外在授课过程中，要突破教材的束缚，一方面根据学生特点及时补充高数、结构力学、材料力学里等基础知识，例如在讲授框架结构在竖向荷载作用下的内力计算的分层法时，引入结构力学中的弯矩分配法，使学生对教材内容能较好的吸收同时巩固前期基础知识；另一方面，注重学生对学习专业基础知识的宏观把握，适当减少理论公式推导的讲授，例如在讲授“改进后柱的侧向刚度”时，重点介绍柱子侧向刚度的影响因素及侧向刚度降低系数的实际应用，关于改进后柱的侧向刚度其复杂计算过程属于课下内容，这样既保证了课堂教学效果又激发了学生课下思考兴趣。

1.3 通过多方面途径革新教学方式

①在课堂教学过程中，采用多媒体和板书相结合的教学方法。例如讲解结构和结构构件形式、组成与布置时，通过多媒体课件为学生提供大量的实际工程图片，同时通过板书提问与学生共同探讨图片中的柱网布置，梁、板、柱截面尺寸的选取是否合理，其优缺点及是否有更好的改进措施，既活跃课堂气氛又启发学生的思考能力。

②学术交流。与一些兄弟院校、设计院和施工单位等的工作人员进行交流，探讨混凝土结构与砌体结构设计和施工过程中遇到的实际问题、注意事项，增强课堂内容的实践性。

③课程设计。钢筋混凝土肋梁楼盖课程设计、单层工业厂房课程设计是《混凝土结构与砌体结构设计》课程实践教学的一个重要环节，它能使学生通过混凝土结构设计过程中诸如确定结构方案、建立结构计算简图、结构受力分析、结构配筋计算、结构施工图绘制等各个环节的训练，使学生全面消化、吸收和运用在课堂教学中已学到的理论知识，培养学生综合分析和处理实际工程问题的能力，培养学生查找和使用设计规范、设计手册等专业资料的能力，这对综合提高学生的专业素质很有帮助[3]。

④强化学生的规范意识。建筑结构设计规范是保证结构安全性、适用性以及耐久性的重要依据和保障。作为一门实践性强的课程，教学内容涉及到多部规范，如GB500010-2010《混凝土结构设计规范》、GB5003-2011《砌体结构设计规范》等。上课过程中，要把规范的相关条文融入到教学内容之中，让学生理解和掌握强制性条文和技术术语、技术符号等，加强和引导学生树立技术规范意识，养成使用规范、遵守规范的良好习惯。

2 结论

教学改革过程是不断探索、不断完善的过程，今后，对《混凝土结构与砌体结构设计》课程坚持以学生为本，就业为导向的重基础、强应用的实践教学改革思路进行不断地探索和实践，提升课堂教学质量，实现高素质应用型人才培养目标。

参考文献：

[1]袁飞云，彭军，张新库.新建地方院校土建类专业工程实践能力培养的探索[J].价值工程，2012(05):270-272.

[2]程文瀼，王铁成.混凝土结构与砌体结构设计（第五版）[M]. 北京:中国建筑工业出版社，2012.

[3]李佰寿，金松浩，刘相秋.《混凝土结构设计》课程教学改革探讨[J].延边大学学报（自然科学版），2004，30(3):227-230.

砌体结构抗震概念设计 篇12

砌体结构多采用砌块和混合砂浆砌筑,通过内外砖墙的咬砌达到具有一定整体连接性的目的。在地震设防地区,多层砖混砌体房屋由于组成的基本材料和连接方式决定了其脆性性质,变形能力小,导致房屋的抗震性能较差;另外,以目前实践中多层砖房设计来看,追求大开间、大门洞、大悬挑,甚至通窗效果等现象屡见不鲜,这些都必将大大削弱房屋的抗震能力。

针对以上存在的问题,提出确保多层砌体结构抗震设计质量的具体意见。

1 多层砌体结构抗震设计意见

1.1 抗震概念设计

1.1.1 房屋高度和层数不应该超限值

历次震害证明,砌体房屋层数越多,高度越高,它的地震破坏程度越大,所以控制砖砌体房屋的总高度及总层数对减少地震时带来的震害有很大的作用。DB13(J)05-2002(河北省建筑结构设计统一技术措施)表4.1.5对多层砌体房屋的总高度及总层数有了强制性规定。高度允许稍有选择的范围应不大于0.5 m,对于医院、教学楼等横墙较少的多层砖房总高度应比表4.1.5的规定降低3 m,层数相应减少一层;对横墙很少的多层砖房,应根据具体情况,在横墙较少的基础上,再适当降低总高度和减少层数;对抗震横墙最大间距超过要求的多层砖房,已不属于侧力作用下的刚性房屋,不能按多层砖房设计,应按空旷房屋进行抗震设计。

1.1.2 结构体系力求合理

1)合理布置纵墙和横墙。

纵横墙的布置宜均匀对称,沿平面内宜对齐,沿竖向应上下连续,同时一轴线上的窗间墙宽度宜均匀。

2)增强砌体房屋的刚度及整体性。

房屋是纵、横向承重构件和楼盖组成的一个具有空间刚度的结构体系,其抗震能力的强弱取决于结构的空间整体刚度和整体稳定性。采用现浇楼板和屋盖是一种较好地增强房屋结构空间刚度和整体稳定性的办法。

1.2 抗震计算

抗震计算是抗震设计的重要组成部分,是保证满足抗震承载力的基础。多层砌体房屋的抗震计算可采用底部剪力法。对平面不规则和竖向不规则的多层砌体房屋宜采用考虑地震扭转影响的分析程序。在抗震计算中,抗震验算是比较重要的环节,是衡量结构是否安全与浪费的标尺。

1.3 抗震措施

保障多层砌体房屋的抗震措施是做到“大震不倒”的关键。

1.3.1 适当增加墙体面积,合理提高砂浆强度

多层砌体房屋的抗震能力与墙体面积大小及砂浆强度等级成正比,提高墙体面积、砂浆强度等级能有效地提高房屋的抗震能力,是减轻震害的有效途径之一。

1.3.2 有效设置构造柱与圈梁

砖墙增设构造柱后能提高房屋的延性,发挥防止砖砌体侧向挤出塌落的约束作用;还能使砌体的抗剪承载力提高10%～30%,提高砌体的变形能力,是有效的抗倒塌措施。另外,合理设置构造柱能有效提高房屋整体性,利用其塑性变形和滑移摩擦来消耗地震能量,从而大大提高抗震能力。

设置圈梁是提高抗震能力的一种经济有效的措施,在多层砌体房屋中设置沿楼板标高的水平圈梁,可加强内外墙的连接,增强房屋整体性。由于圈梁的约束作用使楼盖与纵、横墙构成整体的箱形结构,使砖墙出平面倒塌的可能性大大降低,以充分发挥各片墙体的抗震能力。

1.3.3 在合理位置的墙段内设置水平钢筋

在抗震验算中,多层砌体房屋底层往往不容易满足抗震要求,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。为了提高墙体的抗震能力,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。一些实验表明,配筋多孔砖墙体可以有效地提高墙段的抗震性能,减少脆性,增加延性,增强多层砌体房屋的抗震性能。水平配筋砖砌体的砌筑砂浆强度等级不应低于M7.5,水平钢筋易采用HPB235,HRB335钢筋,配筋率不应小于0.07%,也不宜大于0.17%,间距不应大于400 mm,钢筋锚固长度不宜小于180 mm。

1.3.4 构件间的连接措施

1)构造柱与楼、屋盖的连接。

当为装配式楼、屋盖时,构造柱应与每层圈梁连接(多层砖房宜每层设圈梁);当为现浇楼、屋盖时,在楼、屋盖处设240 mm×120 mm拉梁(配4ϕ10纵筋)与构造柱连接。

2)构造柱与砖墙的连接。

构造柱与砖墙的连接处应砌成马牙槎,并沿墙高每隔500 mm设2ϕ6拉结钢筋,每边伸入墙内不小于1 m。

3)砖墙与砖墙的连接。

7度时层高超过3.6 m或长度大于7.2 m的大房间,以及8度和9度时,外墙转角及内外墙交接处,当未设构造柱时,应沿墙高每隔500 mm设2ϕ6拉结钢筋。

4)屋顶间的连接。

凸出屋面的楼梯间等,构造柱应从下一层伸到屋顶间顶部,并与顶部圈梁可靠连接。屋顶间的构造柱与砖墙以及砖墙与砖墙的连接,可按上述抗震措施处理。

5)后砌体的连接。

后砌的非承重砌体隔墙,应沿墙高每隔500 mm设2 6拉结钢筋与承重墙连接,每边伸入墙内不小于0.5 m8度和9度时,长度大于5.1 m的后砌墙顶应与楼、屋面板或梁连接。

6)阳台栏板的连接。

砖砌栏板应配水平钢筋,且压顶卧梁应与混凝土芯柱相连,压顶卧梁钢筋应锚入房屋主体构造柱。

7)构造柱底端连接。

构造柱可不单独设基础(承重构造柱除外),但应伸入室外地面下500 mm或锚入室外地面下不小于300 mm的地圈梁。

8)悬臂构件的连接。

6度～8度时,240 mm厚无锚固女儿墙(非出入口处)的高度不宜超过0.5 m,当超过时女儿墙应按抗震构造图集要求采取稳定措施。女儿墙的计算高度可从屋盖的圈梁顶面算起,当屋面板周边与女儿墙有钢筋拉结时,计算高度可从板面算起;悬臂阳台挑梁的最大外挑长度不宜小于1.8 m,不应大于2 m。另外,不应采用墙中悬挑式踏步或竖肋插入墙体的楼梯。

2结语

多层砌体结构房屋在城乡建设中量大面广,又是人们活动和生活的主要场所。因此,加强抗震设计势在必行。多层砌体结构房屋可以通过建筑上的合理布局、结构上的构造措施等多种方法来弥补砌体房屋脆性材料在抗震方面的不足,从而满足抗震要求。在抗震设计时体现以预防为主的设计思想达到“小震不坏中震可修,大震不倒”的设防目标。对于建设工程只有在抗震设防、抗震设计和施工质量这三方面都符合要求,才能确保建筑工程具备合理的抗御地震的能力。

参考文献

[1]赵丽清.砌体结构房屋抗震设计[J].山西建筑,2007,33(5):82-83.