浅谈砌体结构的抗震设计

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发布时间：2011-02-26 13:38:53  更新时间：2011-02-26 13:38:53

内容摘要：本文主要叙述我国砌体结构抗震设计的现状及发展,着重从砌体结构的抗震设计和构造措施方面来对我国砌体结构抗震薄弱原因进行简要分析；通过对砌体结构抗震薄弱原因的分析,从技术和管理两个方面提出了相应的防范措施,以保证砌体结构房屋的安全，最大限度减少人民的经济损失。
　　关键词：抗震；结构设计；砌体结构
　　1.1砌体结构发展现状
　　砌体结构的发展与我国的国情息息相关，在房地产的不断发展，砖的年产量达到世界其它各国同水平砖年产量的总和，且90%以上的墙体均采用砌体材料。我国已从过去用砖石建造低矮的民房，发展到现在建造大量的多层住宅、办公楼等民用建筑和中小型单层工业厂房、多层轻工业厂房以及影剧院、食堂等建筑。20世纪60年代以来．我国小型空心砌块和多孔砖生产及应用有较大发展，近十年砌块与砌块建筑的年递增量均在20%左右。2O世纪60年代末我国已提出墙体材料革新，1988年至今我国墙体材料革新已迈人第三个重要阶段。2000年我国新型墙体材料占墙体材料总量的28%，新型墙体材料达到2100亿块标准砖，共完成新型墙体材料建筑面积3.3亿平方米。20世纪9O年代以来，在吸收和消化国外配筋砌体结构成果的基础上，建立了具有我国特点的钢筋混凝土砌块砌体剪力墙结构体系，大大地拓宽了砌体结构在高层房屋及其在抗震设防地区的应用。还应指出20世纪60年代初至今，在有关部门的领导和组织下，在全国范围内对砌体结构作了较为系统的试验研究和理论探讨，总结了一套具有我国特色、比较先进的砌体结构理论、计算方法和应用经验。2008年5.12四川汶川大地震又一次造成了巨大的人员伤亡及经济损失，震后各科研部门组织人员对震害进行现场调研，随后规范组根据调研的震害情况对《建筑抗震设计规范》进行了局部的修订，进一步提高了结构的抗震性能。中小学校等教育用房的抗震设防类别的提高和大量的砌体结构应用，研究探讨砌体结构的抗震设计就显得尤为重要。
　　2砌体结构的一般构造措施
　　2.1整体性措施
　　砌体结构房屋的整体性取决于砌体、砌体构件的整体稳定性及其与非砌体构件连接的可靠程度。砌体和砌体构件的整体稳定性与非砌体构件主要由其间的传力、连接构造，如设置圈梁、梁垫或垫梁，以及锚固连接等措施保证。
　　2.2耐久性措施
　　为保证砌体结构各部分具有较均衡的耐久性等级，因此对处于受力较大或不利环境条件下的砌体材料，规定了比一般条件下较高的材料等级低限，对使用年限大于50年的砌体结构，其材料耐久性等级应更高。国外发达国家的砌体材料强度等级比我国高得多，自然相应的耐久性等级也高。这两条和原规范的相应条文的要求相比虽然高了一些，但限于国情，提高幅度也不大，这和新规范适当提高砌体结构可靠度的耐久性和可靠度、促进砌体材料向高强发展都是有利的。另外，当多孔块体用于有冻胀的环境时，应采取相应的措施,当蒸压粉煤灰砖用于地面以下或基础时，其强度等级不应低于MU15，并应选用一等砖；蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖不宜用于有侵蚀介质的地基。
　　3砌体结构的抗震设计
　　抗震概念设计是指利用抗震经验通过合理的定性判断对建筑场地选择、建筑平面和结构体系、抗震构造措施等重要问题进行抗震设计处理。由于地震本身的随机性、各种结构之间的差异以及结构本身的复杂性、在遭受地震作用后其破坏机理和破坏过程的复杂性，目前的抗震计算设计仍处在较低水平，尚未达到科学的严密程度。因此，在目前要使建筑物具有尽可能好的抗震性能，首先应从大的方面入手，作好抗震概念设计，从根本上消除建筑物中的抗震薄弱环节，然后再辅以必要的抗震计算。如果整体的概念设计没有作好，计算工作再细致，也很难有效地控制抗震薄弱环节，从而也难免在地震时建筑物不发生严重破坏，甚至倒塌。所以我们应该重视房屋震害的实地考察和分析，找出房屋抗震的薄弱环节，总结出有益的抗震措施，作好建筑结构的抗震概念设计。对砌体结构这种脆性材料来说，建筑抗震概念设计更为重要。
　　4抗震的具体方法及措施
　　4.1注重方案设计
　　砌体房屋的抗震性能好坏首先在于该房屋所建的场地的特性，其次就是房屋的平面布局是不是规整，上下层结构是否对齐。再次要控制房屋的总高度和高宽比。
　　4.2适当增加墙体面积或采用配筋砌体
　　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，适当增加墙体面积、提高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。
　　国外的研究和工程实践表明，配筋砌体具有强度高、延性好、抗震性能好的特点，在砌体抗震设计中可以优先采用。
　　4.3正确选择承重体系
　　砌体结构的墙体承重体系有横墙承重、纵墙承重和纵横墙承重。横墙承重体系，房屋开问较小，横墙多且开洞较少，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。纵墙承重体系，横墙数量少，横墙问距大，形成大空间，使得房屋的整体刚度差。楼板的侧边一般不嵌入横墙内，横向地震作用有很少部分通过板的侧边直接传至横墙，而大部分通过纵墙经由纵横墙交接面传至横墙。因而，地震时外纵墙因板与墙体的拉结不良而成片向外倒塌，楼板也随之坠落。横墙由于为非承重墙受剪承载能力较低，如遇地震其破坏程度也比较重。纵横墙共同承重的多层砌体结构房屋可分为两种：一种是采用现浇板，另一种为采用预制短向板的大房间。其纵横墙共同承重的多层砌体结构房屋既能比较直接地传递横向地震作用，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，有抗震设防时，宜优先选用横墙承重及纵横墙承重的现浇楼板体系。
　　5砌体结构抗震设计发展及展望
　　砌体是包括多种材料的块体砌筑而成的，其中砖石是最古老的建筑材料，几千年来由于其良好的物理力学性能、易于取材、生产和施工，造价低廉，致今仍成为我国主导的建筑材料。但是我国的砌体材料普遍存在着自重大、强度低、生产能耗高、毁田严重、施工机械化水平较低，和耐久性、抗震性能较差等弊病。
　　第一次国际材料研究会议上首次提出“绿色建材”的概念，巴西里约热内卢环境和发展世界各国首脑会议，通过了“21世纪议程”宣言，确认了“可持续发展”的战略方针，其目标是：依据环境再生、协调共生、持续自然的原则，尽量减少自然资源的消耗，尽可能对废弃物的再利用和净化。保护生态环境以确保人类社会的可持续发展。
　　我国虽已初步建立了配筋砌体结构体系，但需研制和定型生产砌块建筑施工用的机具，如铺砂浆器、小直径振捣棒(ф≤25)、小型灌孔砼浇注泵、小型钢筋焊机、灌孔砼检测仪等。这些机具对配筋砌块结构的质量至关重要。人们比较关心钢筋在砌体灌空砼中锚固的可靠性，沈阳建工学院和北京建工学院为此作了专门锚固试验，证实了其比钢筋在一般砼中的锚固条件要好。
　　参考文献：
　　1. 《砌体结构设计规范》GB50003-2001，北京：中国建筑工业出版社，2002
　　2. 《建筑抗震设计规范》GB50011-2001（1008版），北京：中国建筑工业出版社，2008
　　3. 唐岱新，龚绍熙，周炳章.砌体结构设计规范理解与应用.北京:中国建筑工业出版社,2002