基于砌体结构的选型布局论其抗震设计

郭俊

摘要: 房屋建筑中,多层砌体房屋的应用比较广泛。因为它可以采用地方材料,造价经济,而且施工简单。但由于砌体的强度低,砂浆与块材之间的粘结力较弱,其抗拉、抗弯和抗剪的强度很低,对承受水平地震力极为不利,地震烈度加大时,容易开裂,甚至倒塌,破坏率较高。但是，经过合理的抗震设计,加强抗震构造措施,可提高其抗震能力。

关键词: 砌体结构；选型；原则；抗震设计；荷载

Abstract: housing construction, the application of multi-story masonry buildings is more extensive. Because it can use local materials, cost the economy, and the construction is simple. But because of the masonry low intensity, and mortar and piece of material of the bond between is weak, the tensile and shear, bending strength of the very low, under horizontal earthquake force to very adverse, seismic intensity increase, easy craze, or even collapse, damage rate is higher. But, after the reasonable seismic design, strengthening seismic structural measures, it can improve the seismic capability.

Keywords: masonry structure; Selection; Principle; Seismic design; load

中图分类号: TU973+.31 文献标识码：A 文章编号：

在不可抗拒的自然灾害——地震，其对砌体结构房屋的破坏主要反应在下列部位:房屋的墙角部位,纵横墙连接处,房屋平面凹凸变化处,楼梯间墙体,房屋的变形缝,钢筋混凝土预制楼板及房屋的附属物,如女儿墙及突出房屋的烟囱等。

经验表明,只要经过合理的抗震设计,加强抗震构造措施,保证施工质量,砌体结构的房屋还是具有相当的抗震能力的。

1结构的选型和布局原则

1.1多层砌体房屋的层高和高度应符合《建筑抗震设计规范》GB50011-2001第7.1.2及7.1.3条的规定。

1.2横墙数量多、间距小,房屋的空间刚度就大,抗震性能就好,因此地震区的砌体房屋宜采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系。

1.3纵横墙的布置宜均匀对称,沿平面内尽量对齐,沿竖向应上下连续,避免在平立面上有突然变化和不规则形状；同一轴线上的窗间墙宽度应力求等宽均匀布置。

1.4同一楼层应尽量设计成同一标高。有特殊要求时,错层高度不宜过大,否则应考虑用抗震缝分割成独立单元。

1.5空间刚度较差的楼梯间不宜设置在房屋的尽端和转角处。否则应在构造上予以加强,如增设楼梯间休息板标高处的圈梁等。应注意保障顶层楼梯间墙的稳定性。

1.6烟道、风道、垃圾道等不应削弱墙体；当墙体被削弱时,应对墙体采取加强措施；不宜采用无竖向配筋的附墙烟囱及出屋面的烟囱。

1.7当需要设置构造柱时, 应按照《抗震规范》GB50011-2001表7.3.1规定设置。

1.8构造柱可不单独设置基础,但应伸入室外地坪下500mm,或与埋深小于500mm的基础圈梁相连。构造柱与楼盖屋盖的圈梁相连。房屋四角处的构造柱可适当加大截面和配筋。

1.9构造柱应先砌墙后浇柱,墙与柱连接处宜成马牙槎,并沿墙高每隔500 mm设2Φ6拉结钢筋,每边伸入墙内不小于1m,以增强整体连接。

1.10应按照规范要求设置足够的抗震圈梁。

1.11当房屋有下列情况之一时,宜设置抗震缝将房屋分成若干体形简单、结构刚度均匀的独立单元:

1) 房屋立面高差在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,其两侧均应设置墙体或柱,基础可不设防震缝。防震缝的宽度应根据设计烈度和房屋高度确定,一般取50～100mm,防震缝可与沉降缝、伸缩缝统一考虑,但沉降缝、伸缩缝应符合抗震缝的要求。

2设计要点

2.1 计算多层砌体结构的地震荷载时,结构底部总剪力为V0 = Cα1W，α1=αm ax ，C=0.45，并沿房屋的两个主轴方向分别验算抗震强度。

2.2多层砌体结构的强度验算,主要针对平行于地震荷载方向的墙体进行剪切强度验算。一般不对墙体作整体弯曲的核算。

2.3产生地震荷载的质量假设集中在各楼层标高处,每层的质点重量包括上、下各半层的恒载、活载及设备荷载,顶层应包括雪荷载。如有全地下室时,可不作一层考虑;当为半地下室且每间开有窗井时,应按一层考虑,此时计算高度应算至地下室地面。

2.4可选择不利的墙段进行墙体的抗震验算,不利墙段一般是承受地震荷载面积较大或垂直压应力较小的墙段。

2.5多层砌体结构一般可不必验算地基的抗震强度。如遇持力层为可液化的饱和砂土或轻亚粘土时,必须采取相应的措施。

2.6验算非承重墙体时,砌体抗剪强度可提高1/3。

2.7 验算突出屋顶的楼、电梯井时,其水平地震荷载可取楼层地震荷载的η倍。

A：局部突出部分的平面面积

A ：下部建筑面积

3抗震验算

3.1地震荷载的确定

多层砌体结构的纵、横向地震剪力可取同一数值。作用在第i 层的地震剪力Vi 即为i层以上各层地震荷载之和,即

突出屋面的水箱间,楼、电梯间,其地震剪力为:

Vn + 1 = 3F n + 1或Vn + 1 =ηF n + 1

3.2楼层地震剪力在各墙体间的分配

各楼层的地震剪力Vi 假定由各层与Vi 方向一致的各抗震砖墙共同承担。因此, 在抗震设计中当抗震横墙间距不超过规定的限值时, 横向地震荷载全部由横墙来承担,而不考虑纵墙的作用。同样, 纵向地震荷载全部由纵墙来承担, 而不考虑横墙的作用。

楼层地震剪力Vi 在各墙体间的分配取决于楼盖的水平刚度及各墙体的抗剪刚度。

3.3横向楼层地震剪力Vi的分配

1) 刚性楼盖

当楼盖为现浇或装配整体式钢筋混凝土楼盖,地震剪力按各墙体的刚度比例进行分配:

式中: Kij ，Kij—— i层第j, m 道抗震横墙的抗侧移刚度；

Vi —第i 层横向水平地震剪力。

2) 柔性楼盖

对于木楼盖、轻钢楼盖及开洞率较大的平面刚度较差的柔性楼盖, 各横墙所承担的地震剪力即可按各墙承受的重力荷载代表值的比例进行分配:

式中: Gim —第i 层第m 道横墙从属面积上重力荷载代表值；

Gi —第i层楼(屋)盖总重力荷载代表值。

3) 中等刚度楼盖

当楼盖为装配式钢筋混凝土预制板, 各墙所承担的地震剪力, 可近似按上述两种分配方法所得结果的平均值:

3. 4纵向楼层地震剪力Vi 的分配

一般房屋纵向尺寸较大, 且纵向间距较小, 无论何种类型楼(屋)盖,其纵向水平变形均很小,可以忽略不计。因此, 纵向地震剪力分配时, 均按刚性楼(屋)盖考虑。即纵向抗震墙分担的地震剪力按纵墙的抗侧移刚度比例进行分配。

参考文献:

[1] 砌体结构设计规范GB50003 - 2001. 中国建筑工业出版社, 2002

[2] 建筑抗震设计规范GB50011 - 2001. 中国建筑工业出版社, 2001

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