地震带民用建筑由砖混向框架发展的必要趋势

徐渊

摘 要：中国地处环太平洋板块、欧亚板块和印度洋板块的交接区域，地壳活动相对剧烈，沿着板块的接触面平行或近平行分布若干条地震带，对我国的西南、西北和华北地区造成极大的地震威胁，如1976年的唐山地震、2008年的汶川地震等，造成严重的经济损失和人员伤亡。根据分析，建筑结构失稳是造成人员伤亡和经济损失的主要原因。所以，应该对当前主流的砖混结构和框架结构进行对比，分析其结构性能，特别是抗震性能的优劣，探讨地震带民用建筑的合理建筑结构类型。

关键词：地震带；民用建筑；砖混结构；框架结构

中图分类号： U445 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2017）04-70-2

1 地震造成的房屋结构的主要破坏类型

当前的理论界将震级大于五级的地震称为破坏性地震，将会造成建筑物的严重破坏或人员的重大伤亡。根据对地震破坏形式的分析，其对房屋结构的破坏类型如下：

1.1 地基失效

所谓地基失效是指由于地震活动导致地面出现裂缝、山体滑坡等地质灾害，对建筑物的地基造成直接破坏，导致其承载力部分或全部丧失，进行难以承受上部的建筑物载荷，造成建筑物的破坏[1]。该种破坏形式是大区域破坏，在地震造成的房屋破坏中相对较少，从建筑结构的角度难以实现有效的预防和处理，应该从建筑物的选址等方面进行预防，本文不做详细论述。

1.2 震动作用

顾名思义，震动作用就是地震发生时，因其力学释放产生的纵、横波对地面建筑物造成的震动影响，这是地震中建筑物的主要破坏形式，造成大量房屋的倒塌，是地震造成的人员伤亡和财产损失的主要原因[2]。此方面，可以通过合理的房屋建筑结构设计进行建筑物的减震处理，增强对震动作用的抵御能力。

2 当前民用建筑的主要结构类型介绍

2.1 砖混结构

砖混结构是砖块、混凝土、钢筋组合而成的建筑结构形式。在结构当中，通过砖块构筑整个建筑物的竖向墙体，起到垂向的力学传递和支撑作用[3]，混凝土、钢筋等构成建筑物的屋面等平面构件，实现对横向受力的承载。该种结构形式是较为传统的建筑结构，大多适应于低楼层建筑的施工中，能够大幅提升施工的效率，降低施工成本，因而在先进的建筑领域仍然有其应用市场，是重要的民用建筑结构类型。然而，砖混结构的抗震性能低于框架结构，需要进行特殊的设计和处理才能满足抗震需要。此外，砖混结构的部分墙体为承重墙，进行装修或建筑物内部空间重新划分时应该加以注意，避免因触及承重墙的修改導致建筑物的结构受到影响。

2.2 框架结构

所谓框架结构是指通过梁柱、楼板等构成建筑物的承载主体，实现对建筑物自重和使用中的载荷的负担的结构类型。它通过铰接或焊接等形式将梁、柱和楼板连接在一起，形成统一的力学整体，能够较好的抵御垂向和横向的力学作用。在构成框架之后，通过砖块等进行墙体的施工，起到空间隔绝和防护的效果。由于建筑结构的主体是框架，因而，砖墙不具备支撑作用，能够进行较大幅度的调整而无需考虑承重因素，所以，框架结构在建筑施工中的应用日渐广泛，成为重要的工程结构类型。当前，主要的框架结构根据材料的不同可以细分为混凝土框架结构和钢框架结构两种，在具体的材料选择、施工工艺上有一定的区别，但是其建筑结构没有发生本质变化。

3 砖混结构和框架结构两者之间的对比分析

3.1 负荷承载方面的比较

当前，砖混结构的承重主要依靠砖墙进行，混凝土楼板与砖墙的连接性较弱，导致结构的整体性相对较差，对于侧向负荷的承载能力相对较低，受到侧向力学作用时，容易发生结构的失稳。与之相比，框架结构采用铰接或焊接手段进行梁、柱和楼板等连接，形成连接较为紧密的统一结构体，能够对垂向和侧向的负荷给予较好的承载[4]。由此可见，就结构特性而言，框架结构的负载能力要优于砖混结构。

3.2 力学传递方面的比较

就力学传递而言，两种结构的传递形式大致相似，砖混结构是通过楼板将建筑物上部的载荷传递到承重墙上，由其向下垂直传递到地基。框架结构则是通过楼板将力作用到结构梁上面，之后通过与梁铰接或焊接的柱进行力学传递，最终传送到建筑物基础。

3.3 空间改造方面的比较

两者相比，主要的区别在于砖墙的作用，砖混结构中，砖墙是重要的力学传递载体；而框架结构中，砖墙仅仅起到空间隔断和围砌的作用，不参与主要的负荷承载。这导致进行空间改造时，砖混结构的建筑物需要考虑墙体的承重需要，不能进行随意改造，否则将影响建筑物的结构，造成结构破坏。该方面，框架结构具有极强的灵活性，能够对大多数的砖墙进行灵活改造，无需考虑承重问题。因而，就空间改造的灵活性而言，框架结构要好于砖混结构。

3.4 材料方面的比较

砖混结构的材料主体为砖块，辅助以混凝土和钢筋等，其主体仍然为最为常见的红砖。近些年，随着制砖工艺的改进，空心砖、黏土砖等新型砖材的问世，但是仍然没有改变砖块的形态和基础性质。而框架结构的主要材料可以分为两类，传统的框架结构为钢筋和混凝土，通过不同的浇筑方法形成形状、性能各异的建筑构件。近些年，随着钢材冶炼技术的发展，各类耐候钢材、特性钢材相继面世，推动了钢框架结构的发展，导致框架结构的材料除了常规的混凝土以外，还包含相应的钢材。

3.5 空间结构方面的比较

整体来看，受到承载力的限制，砖混结构的空间高度应该维持在5m以下，跨度也应该相对缩小，不能超过楼板的承载能力，这导致空间结构受到限制，房屋空间相对较小。该方面，框架结构具有一定的优势，高度能够达到6m，其开间进深也有所拓展，实现房建的空间拓展，能够较好的体现建筑的设计意图。

3.6 适用建筑范围的比较

一般来说，砖混结构以6层及以下的低楼层建筑为主，框架结构则应用于高层建筑。总体来说，框架结构的适应性好于砖混结构，具有较为广阔的应用和发展前景。

3.7 抗震性能方面的比较

抗震性能是地震带范围内民用建筑应该重点考虑的方面，直接关系到建筑住户的生命和财产安全，必须高度重视，从建筑物的结构入手，选择高抗震性能的結构作为建筑的主要结构类型。具体到砖混结构和框架结构，砖混结构的承载主体为墙体，与楼板通过上层自重进行结合，能够较好的抵御垂向压力，但是对侧向震动的抵御能力不足，在地震中极易受到冲击而发生结构破坏。与之相比，框架结构的抗震性能则相对较好，它通过铰接或焊接方式将梁、柱和楼板进行连接，形成较为紧密的连接体，能够实现垂向和侧向的力学抵抗。通过对地震中遭受破坏的建筑进行分析也得出同样的结论：砖混结构的房屋楼板破坏最为严重，出现承重墙斜裂缝问题；框架结构仅发现大梁开裂和墙体裂缝问题，由于大多数墙体不参与承载，因而对结构的力学性能影响不大。综上可知，框架结构在抗震性能方面要优于砖混结构。

4 民用建筑结构从砖混向框架发展分析

民用建筑是人们日常生活的主要场所，其首要功能是安全性，应该给予人们应有的安全保护。如果建筑结构的设计不合理，类型选择不当，将导致民用建筑在抵御外部冲击时发生结构失稳，造成严重的继发性灾害，非但起不到应有的防护作用，反而成为人们逃生和救援的主要阻碍。具体到地震带的民用建筑，其最大的安全威胁来自随时有可能发生的地震，应该从建筑物力学性能，特别是抗震性能入手，选择合适的建筑结构，实现对地震的有效抵御。根据上文叙述可知，在该方面，框架结构要优于砖混结构。砖混结构受到材料脆性和砌筑形式的影响，在抗剪、抗拉及抗弯等方面表现较差，难以实现同等条件下的有效抗震[5]。而且，随着社会的发展，建筑物的层数增加，向着高层建筑方向发展，对支撑力和抗震性能的要求大幅提升。综合上述方面的考虑，砖混向着框架发展已经成为地震带民用建筑的结构发展趋势，具有发展的必要性。

5 结束语

总体来说，作为相对先进的建筑结构形式，框架结构在适用范围、力学性能和抗震能力等方面都优于砖混结构，能够更好的满足社会的发展和人们的安全需求，因而，建筑结构从砖混向框架发展是行业发展的必然结果。

参 考 文 献

[1] 王永亮，杨巧红，何忠茂，等.7·22地震农村混合结构和砖混结构抗震性能分析[J].四川建筑科学研究，2015，41（4）：66-69.

[2] 闫培雷，孙柏涛，王明振.芦山7.0级地震芦阳镇的建筑物震害[J].土木工程学报，2014（11）：39-44.

[3] 杨永强，公茂盛，谢礼立，等.芦山M7.0级地震中砖混结构民居震害特征分析[J].建筑结构，2014（18）：68-70.

[4] 陈志城.5.12汶川大地震砖混结构震害调查及分析[J].江苏商报·建筑界，2013（15）：7-9.

[5] 张颖博.汶川地震建筑震害特征分析及设计建议[J].山西建筑，2011，37（4）：38-39.