多层砖混结构房屋的抗震设计探讨

2013-04-04徐华春邱征辉陈兰英

建筑设计管理 2013年3期

徐华春，邱征辉，陈兰英

(中天路桥有限公司，武汉 430015)

1 多层砖混结构房屋在目前的抗震设计中存在的问题

目前大多数设计人员只是对下部基层的房屋进行抗震结构的设计，在进行抗震结构设计的时候，不重视顶层房屋的抗震结构设计。一些局部突出的顶层和楼梯间在多层砖混结构房屋的里面上会存在，这些部位的砂浆强度如果比较低就会在地震发生时造成比较严重的破坏和损坏。

在某些实际建筑工程中的多层砖混结构房屋建筑设计中为了追求大客厅的房屋功能，通常设计有大开间和大门洞，有些大门洞间的墙宽仅仅有240mm，而阳台的挑出长度却大于2m，砖混房屋设计中限于场地和造型的条件，在一些工程设计中往往布置成复杂的平面，导致在平面设计中纵横墙的平面布置无法对齐，有些设计中还存在墙体在竖向上无法连续的设计情况。

在一些砖混房屋的抗震设计中，缺少对房屋的结构进行抗震承载力的验算和复核，只是依据设计中的经验进行设计，导致砖混结构房屋的砌体强度等级相距较大，不符合抗震结构设计的要求和规范。实际工程中，多层砖混结构房屋的抗震设计存在的问题还不止这些，对于在抗震设计中存在的问题需要我们设计人员在工作中认真分析和对待并做出合理的抗震设计。

2 多层砖混结构房屋的抗震设计探讨

2.1 科学布置多层砖混结构房屋建筑的平面和立面

整个结构设计过程中非常基本和重要的内容是多层砖混结构房屋的建筑平面和立面布置。在多层房屋砖混结构设计的抗震设计中，多层砖混结构房屋建筑的平面、立面要做到尽量简洁、正式、规则，结构的质量中心和刚度中心应该保持一致。在多层砖混结构房屋的结构布置中经常出现房屋的不重合。地震作用会导致房屋产生扭转作用。对于形状不规则的多层砖混结构房屋应该注意偏离结构刚心远端的墙段的抗震计算和验算。建筑的重心应尽可能在建筑物的低端，建筑立面应避免头重脚轻，突出的屋顶部分的建筑高度不宜太高，避免使用错落的立面形式，避免多层砖混结构房屋在地震作用下产生鞭梢效应。同时对于竖向结构的墙体结构要控制好墙体的强度和刚度的均匀性。

2.2 砌体房屋的总层数及总高度不应该超限值

多层砖混结构房屋建筑在历年来的地震资料中证明，层数越高，其破坏程度就会越大，因此，降低多层砖混结构房屋在地震中的破坏强度的措施之一就是减少房屋的总高度和总层数。现行建筑抗震设计规范(GB50011—2010)的总高度和总层数的强制性规定：多层砌体房屋的总高度和层数应满足表1中的限制。因为房屋的屋顶的总重量约占房屋总重的一半，多一层楼盖就会导致地震作用增加半层楼的作用，在房屋的总层数相同的情况下，同时对房屋的底部凿沉了很大的抗震倾覆力矩。由于倾覆力矩过大，在中等和较强的地震作用下，使底部产生过大的压力或剪刀而破坏房屋，因此，减轻重量，降低层数，以降低高度对于减弱地震的影响是最有效的方法之一。

3 增强砌体房屋的刚度及整体性

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，结构的空间整体刚度和整体稳定性决定了其抗震能力的强弱，这就是砖混结构房屋的特性。

表1 多层砌体房屋的总高度和层数应满足中的限制

水平刚度大、整体性好是现浇钢筋混凝土楼板及屋盖的特点，刚性楼盖是按各自侧移刚度分配地震作用的保证，可以增加房屋的整体性，消除滑移、散落问题，增大楼板的刚度，抗震作用明显。屋盖和楼板的水平刚度大，可以很好地传递水平荷载，平面上当上下墙体对齐时能起到一定的传递水平力的作用，而屋盖和楼层增加了对墙体的约束作用。在多层砖混结构房屋建筑中采用现浇的屋盖能够很好地增强房屋的整体刚度和稳定性。

4 合理的布置房屋的纵墙和横墙

多层砖混结构房屋的纵向的和横向的墙体在地震的作用下会产生裂缝、倾斜、错动、倒塌等现象。因此在多层砖混结构房屋的抗震设计中应该注重墙体的纵向和横向的布置。采用纵横墙共同来承重的方式在多层砖混结构房屋建筑中能起到很好的抗震作用。同时墙体的布置应上下对齐，沿平面均匀合理，应连续均匀，同一根轴线上的窗间墙应该对称布置，平面应均匀，上下连续对齐。因此纵横向上应该合理布置墙体已达到抗震的目的。

5 适当增加墙体面积与合理提高砂浆强度

历次地震灾害表明，多层砖混建筑抗震能力的砂浆强度等级和墙体面积大小与砂浆强度等级成正相关的，提高多层砖混房屋建筑的砂浆强度等级对有效的提高墙体的抗震能力具有重要的作用。在多层砖混结构的房屋建筑的抗震设计中，由于上面几层的房屋在地震的作用下影响小，因此很容易满足抗震设计的要求。在地震作用的情况下，第一层或者是第二层很容易成为薄弱层，在地震作用下很难满足抗震的要求，在实际的工程中改变墙体的承载面积和提高砂浆的强度等级基本能够满足抗震结构设计的要求。由此可知，在多层砖混房屋建筑的抗震计算中，适当增加1～2层的墙体面积或提高砂浆的强度可以有效地提高整个砖混结构房屋建筑的抗震能力。

6 有效设置房屋圈梁和构造柱

许多次震害调查显示，在多层砖混结构建筑房屋中设置圈梁是一种经济有效的抗震措施，对减少地震的损失，提高砖混结构房屋建筑的抗震能力很有作用。在多层砖混结构房屋中设置沿楼板水平面的圈梁可以加强房屋的整体性和稳定性，加强内外墙体的连接和整体性。在多层砖混结构房屋建筑的圈梁的约束作用下可以使楼板和布置的纵横墙有机的组成箱体的结构。对于约束楼板的分开，平面内外墙的倒塌具有重要的作用，能够最大限度的发挥墙体的抗震能力。在竖向的平面内的构造柱和墙体的共同的约束作用下，对于限制了墙体裂缝的发展和超越两个圈与墙之间的裂缝与水平面夹角，降低墙体的变形能力，提高墙体的抗剪切能力，保证墙体的完整性具有重要的作用。设置圈梁可以减少地面裂缝的出现以及在地震作用下的非均匀沉降对房屋的影响，尤其是屋顶和基础顶的圈梁是提高房屋竖向刚度和抵抗多层砖混结构房屋不均匀沉降的最好结构构造。