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多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震設(shè)計(jì)
多層磚混房屋的抗震能力與墻體材料，面積大小及砂漿強(qiáng)度等級(jí)高低成正比。
多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震設(shè)計(jì)【1】
【摘 要】砌體結(jié)構(gòu)多采用磚和砂漿砌筑，通過內(nèi)外磚墻的咬砌達(dá)到整體連接性，這種組成材料和連接方式?jīng)Q定了其脆性性質(zhì)，變形能力小，雖經(jīng)幾次規(guī)范修改，加強(qiáng)措施，但抗震性能，抗拉和抗剪能力均低，結(jié)構(gòu)易于發(fā)生脆性的剪切破壞，從而導(dǎo)致房屋的破壞和倒塌，因此在震設(shè)防地區(qū)多層磚混砌體房屋改善結(jié)構(gòu)延性，提高抗震性能意義極其重要。
【關(guān)鍵詞】砌體結(jié)構(gòu) 抗震設(shè)計(jì)
由于選材方便、施工簡(jiǎn)單、工期短、造價(jià)低等特點(diǎn)，砌體結(jié)構(gòu)房屋在我國(guó)當(dāng)前城鎮(zhèn)民用建筑中使用廣泛，近年來隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展雖然比例有所減少，但仍有不少應(yīng)用。
不少地方的廉租房，棚戶區(qū)改造工程即以砌體結(jié)構(gòu)為主。
我認(rèn)為，結(jié)合自身設(shè)計(jì)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在滿足現(xiàn)行建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范、砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的前提下，多層磚混房屋抗震設(shè)計(jì)上應(yīng)注意以下幾方面。
一、建筑平面和立面的科學(xué)布局
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中一個(gè)十分基礎(chǔ)、重要的內(nèi)容是建筑平面、立面的規(guī)整性。
平面布置不規(guī)則的房屋，質(zhì)心與剛度中心不易重合，地震作用下產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，加劇地震的破壞力度;立面不規(guī)則的房屋，錯(cuò)落的立面，突出的結(jié)構(gòu)，則容易發(fā)生鞭梢效應(yīng)。
因此抗震設(shè)計(jì)中，建筑平面宜盡可能簡(jiǎn)潔、規(guī)則，結(jié)構(gòu)質(zhì)量中心與剛度中心相一致，平面形狀應(yīng)具有良好的整體作用;建筑的立面和豎向剖面力求規(guī)則，結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度宜均勻變化，墻體沿豎向布置上下應(yīng)連續(xù)，避免剛度突變;豎向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的截面和材料強(qiáng)度等級(jí)自下而上宜逐漸減小，避免抗側(cè)力構(gòu)件的承載力突變。
建筑設(shè)計(jì)應(yīng)符合抗震概念設(shè)計(jì)的要求，不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的設(shè)計(jì)方案，這就要求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在建筑方案設(shè)計(jì)階段即參與進(jìn)來，提出相應(yīng)的建議，比如在適當(dāng)部位設(shè)置防震縫，將體型復(fù)雜，平面特別不規(guī)則的建筑布局分割成幾個(gè)相對(duì)規(guī)則的獨(dú)立單元，房屋的頂層不建議設(shè)置空曠大房間，房屋的底層不宜設(shè)鋪面等通敞開大門洞等等。
當(dāng)確需設(shè)置時(shí)，應(yīng)采取彌補(bǔ)薄弱部位的加強(qiáng)型措施或進(jìn)行專門研究。
二、材料的采用
砌體房屋通常采用燒結(jié)普通粘土磚、燒結(jié)多孔粘土磚、混凝土小型空心砌塊等砌體承重。
采用其他燒結(jié)磚、蒸壓磚的砌體房屋，塊體的材料性能應(yīng)有可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù);當(dāng)砌體抗剪強(qiáng)度不低于粘土磚砌體時(shí)，可按粘土磚房屋的相應(yīng)規(guī)定執(zhí)行。
多層磚混房屋的抗震能力與墻體材料，面積大小及砂漿強(qiáng)度等級(jí)高低成正比。
砌體是由塊體和砂漿組砌而成的，砌體的強(qiáng)度通過塊體和砂漿的共同工作實(shí)現(xiàn)。
墻體材料、面積、砂漿強(qiáng)度等級(jí)制約了房屋的抗震能力。
以我自身設(shè)計(jì)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在磚混房屋的抗震驗(yàn)算中，通常底部一-三兩特別是第一層的地震作用力較大，是薄弱層，因此往往通過改變部分墻體的承載面積或適當(dāng)提高砌塊，砂漿的強(qiáng)度等級(jí)，如將部分240mm寬的承重墻加寬為370mm寬的墻(以樓梯間最為常見)，或?qū)⑸皾{強(qiáng)度等級(jí)由M5提高到M7.5，M10(通常以第一層為常見)，使之滿足抗震要求，從而提高整體抗震能力。
新版砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 Gb50003-20010規(guī)定了砌體結(jié)構(gòu)的材料計(jì)算指標(biāo)。
當(dāng)施工質(zhì)量控制等級(jí)為B級(jí)時(shí)，齡期為28天的以毛截面計(jì)算的普通磚和燒結(jié)多孔磚砌體的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，蒸壓灰砂磚和蒸壓粉煤灰磚砌體的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，及砌體的軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，彎曲抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值和拉剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按規(guī)定采用。
對(duì)于相同類別的砌體，燒結(jié)普通磚或燒結(jié)多孔磚用不同強(qiáng)度等級(jí)的砂漿砌筑，其抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值、軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值、彎曲抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值和抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值是不同的，隨著砂漿強(qiáng)度等級(jí)的提高，同類別砌體以上各設(shè)計(jì)強(qiáng)度也相應(yīng)提高，可見提高砂漿強(qiáng)度等級(jí)，能有效提高砌體的強(qiáng)度，增加砌體的承載力，從而提高磚混房屋抗震性能。
三、控制砌體房屋的總層數(shù)及總高度
砌體房屋的層數(shù)越多，高度越高，地震破壞程度越大，所以控制砌體房屋的總層數(shù)及總高度對(duì)減少地震震害有很大的作用。
建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50011—2010)對(duì)多層砌體房屋的總高度和總層數(shù)有強(qiáng)制性規(guī)定，比舊版規(guī)范更為嚴(yán)格。
一般多層砌體房屋的總高度及層數(shù)應(yīng)滿足規(guī)范(GB50011—2010)中的限值，對(duì)醫(yī)院、教學(xué)樓等及橫墻較少的多層砌體房屋，總高度應(yīng)比規(guī)定降低3m，層數(shù)相應(yīng)減少一層;各層橫墻很少的多層砌體房屋，還應(yīng)根據(jù)具體情況再適當(dāng)降低總高度和減少層數(shù)。
橫墻最大間距超過要求的多層磚房，已不屬于側(cè)力作用下的剛性房屋，不能按多層磚房設(shè)計(jì)，應(yīng)按空曠房屋進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。
普通磚、多孔磚和小砌塊砌體承重房屋的單層層高，不應(yīng)超過3.6m;底部框架-抗震墻房屋的底部和內(nèi)框架房屋的單層層高，不應(yīng)超過4.5m。
房屋總高度相同，多一層就意味著多增加側(cè)向地震作用，同時(shí)加大底部的傾覆力矩。
在中、強(qiáng)地震作用下，因傾覆力矩過大，底部會(huì)墻體產(chǎn)生過大的壓力或剪刀而被破壞，故此減輕自重、減少層數(shù)、降低層高是削弱地震影響的有效途徑之一。
四、增強(qiáng)砌體房屋的剛度及整體性
房屋是縱、橫向承重構(gòu)件和樓蓋組成的一個(gè)具有空間剛度的結(jié)構(gòu)體系，其抗震能力的強(qiáng)弱取決于結(jié)構(gòu)的空間整體剛度和整體穩(wěn)定性。
剛性樓蓋是各抗側(cè)力構(gòu)件按各自側(cè)移剛度分配地震作用的保證。
施工中多采用整體性好、水平剛度大的現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板，不但可消除滑移、散落問題，增加房屋的整體性及樓板的剛度，而且對(duì)平面上墻體對(duì)齊的要求也可予以適當(dāng)放寬。
因?yàn)楝F(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板較強(qiáng)的樓板水平剛度使荷載傳遞具有良好的條件，平面上，當(dāng)上下墻體不對(duì)齊時(shí)，能起到一定的傳遞水平力的作用，同時(shí)增加了樓板對(duì)墻體的約束。
因此采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板可以較好的增強(qiáng)樓房結(jié)構(gòu)空間剛度和整體穩(wěn)定性。
多層磚混房屋的主要承重構(gòu)件是縱、橫墻體，在地震中由于承重縱、橫墻在地震力作用下產(chǎn)生裂縫，嚴(yán)重者會(huì)出現(xiàn)傾斜、錯(cuò)動(dòng)、倒塌等現(xiàn)象，使房屋造到破壞。
合理布置縱、橫墻對(duì)提高房屋抗震性能起到很大的作用。
橫墻間距界定了房屋的靜力計(jì)算為剛性方案、剛彈性方案和彈性方案。
應(yīng)優(yōu)先采用橫墻承重或縱橫墻共同承重的結(jié)構(gòu)體系。
墻體布置應(yīng)滿足地震作用有合理的傳遞途徑。
墻體縱橫向應(yīng)具有合理的剛度和強(qiáng)度分布，避免因局部削弱或突變?cè)斐杀∪醪课�，產(chǎn)生應(yīng)力集中或塑性變形集中;對(duì)可能出現(xiàn)的薄弱部位，應(yīng)采取措施提高其抗震能力。
多層磚混房屋一般采用縱墻或橫墻承重，由于非承重方向的約束墻體少，間距大，因而房屋該方向剛度較弱，空間剛度和整體性均較差，拉震能力低;在高烈度地區(qū)，墻體由于平面外的失穩(wěn)而先行破壞，進(jìn)而引起整個(gè)房屋倒塌。
在兩個(gè)方向適當(dāng)布置縱橫、墻混合承重，限制其縱、橫墻的側(cè)向變形，增強(qiáng)空間剛度和整體性，對(duì)承受縱、橫兩個(gè)方向的水平地震作用及抗彎、抗剪都非常有利。
墻體布置時(shí)盡量采用縱墻貫通的平面布置，當(dāng)縱墻不能貫通布置時(shí)，可采取加強(qiáng)措施，一般是縱、橫墻交接處增設(shè)鋼筋混凝土構(gòu)造柱，以加強(qiáng)房屋整體性，防止縱、橫墻交接處被拉開。
此外在適當(dāng)?shù)牟课辉鲈O(shè)構(gòu)造柱，也可以增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性;而設(shè)置配筋圈梁可限制散落問題，增強(qiáng)空間剛度及結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性，提高房屋的抗震性能。
五、有效設(shè)置房屋圈梁和構(gòu)造柱
多次震害調(diào)查表明，圈梁可提高房屋的抗震能力，減輕震害，增強(qiáng)房屋的整體剛度，防止由于地基的不均勻沉降或較大振動(dòng)荷載等對(duì)房屋引起的不利影響，是多層磚房的一種經(jīng)濟(jì)有效的措施。
在多層磚混房屋中設(shè)置沿樓板標(biāo)高的水平圈梁，可加強(qiáng)內(nèi)外墻的連接，增強(qiáng)房屋的整體性。
圈梁作為邊緣構(gòu)件，對(duì)樓、屋蓋在水平面內(nèi)進(jìn)行約束，可提高樓蓋，屋蓋的水平剛度。
圈梁與構(gòu)造柱一起對(duì)墻體在豎向平面內(nèi)進(jìn)行約束，限制墻體裂縫的開展，使之不沿伸超出兩道圈梁之間的墻體，并減小其與水平面的夾角，從而保證墻體的整體性和變形能力，提高墻體的抗剪能力。
圈梁還可以減輕地震時(shí)地基不均勻沉陷與地表裂縫對(duì)房屋的影響，特別是屋蓋和基礎(chǔ)頂面處的圈梁具有提高房屋的豎向剛度和抗御一定不均勻沉陷的能力。
基于上述幾點(diǎn)，抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定了圈梁的設(shè)置要求，這里就不列出了。
實(shí)驗(yàn)表明，磚墻增設(shè)構(gòu)造柱后能提高磚混房屋的延性，發(fā)揮防止磚砌體側(cè)向擠出塌落的約束作用。
另外，在多層磚混房屋中合理地設(shè)置構(gòu)造柱，能起到增強(qiáng)房屋整體性的作用，還可以利用其塑性變形和滑移摩擦來消耗地震能量，從而大大提高抗震能力。
現(xiàn)澆鋼筋混凝土構(gòu)造的設(shè)置部位應(yīng)符合建筑抗震規(guī)范的要求。
構(gòu)造柱最小截面可采取240×180mm，通常為240×240 ，超過五層時(shí)，構(gòu)造柱縱向鋼筋宜采用4Ф14，箍筋間距不應(yīng)大于200mm，且在柱上、下端宜適當(dāng)加密。
房屋四角的構(gòu)造可適當(dāng)加大截面及配筋，構(gòu)造柱與墻體連接處應(yīng)砌成馬牙槎，并應(yīng)沿墻高每隔500毫米設(shè)Ф6拉結(jié)鋼筋，每邊伸入墻內(nèi)不宜小于1m。
構(gòu)造柱與圈梁連接處，構(gòu)造柱的縱筋應(yīng)穿過圈梁，保證構(gòu)造柱縱筋上下貫通。
構(gòu)造柱可不單獨(dú)設(shè)置基礎(chǔ)，但應(yīng)伸入室外地面下500mm，或與埋深小于500mm的基礎(chǔ)圈梁相連。
抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定了構(gòu)造柱的設(shè)置要求設(shè)置部位，這里就不列出了。
砌體磚房在城鄉(xiāng)建設(shè)中，量大面廣。
因此，設(shè)計(jì)中要加強(qiáng)多層砌體抗震設(shè)計(jì)，重視多層抗震設(shè)計(jì)中的幾個(gè)環(huán)節(jié)， 牢牢把握“小震不壞，中震可修，大震不倒” 設(shè)計(jì)思想，通過建筑上的合理布局，結(jié)構(gòu)上的構(gòu)造措施等多種方法來彌補(bǔ)砌體房屋脆性材料在抗震方面的不足，從而滿足抗震要求，使多層磚房的地震破壞降低到最低限度，確保建筑工程具備合理的抗御地震的能力。
參考文獻(xiàn)：
[1] 北京市建筑設(shè)計(jì)研究院，結(jié)構(gòu)專業(yè)技術(shù)措施[m]， 中國(guó)建筑工業(yè)出版社2006
[2]國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范修訂編制組，砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 Gb50003-2010[m]， 中國(guó)建筑工業(yè)出版社 2010
增強(qiáng)多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震能力的方法及措施【2】
【摘要】多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的施工設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)布置的具體做法，以及結(jié)構(gòu)構(gòu)件的具體選擇對(duì)建筑物的抗震性能關(guān)系重大，文章主要對(duì)鋼筋混凝土構(gòu)造柱的設(shè)置與功能、鋼筋混凝土圈梁、樓(屋)蓋結(jié)構(gòu)及其連接技術(shù)等方法及措施來增強(qiáng)其抗震能力進(jìn)行討論的。
【關(guān)鍵詞】多層砌體;房屋;抗震能力;設(shè)計(jì)方法
一、多層砌體結(jié)構(gòu)房屋在地震中常見的問題分析
砌體結(jié)構(gòu)，通常是指由混凝土砌塊、黏土磚等砌成的結(jié)構(gòu)，由于砌體是一種脆性材料，其抗拉、抗剪、抗彎強(qiáng)度均較低，因而砌體房屋的抗震性能相對(duì)較差。
在國(guó)內(nèi)外歷次強(qiáng)烈地震中，砌體結(jié)構(gòu)的破壞率相當(dāng)高，據(jù)多次的地震調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在地震中，最容易損壞的就是墻體，因?yàn)閴w是砌體結(jié)構(gòu)房屋的主要承重構(gòu)件，它不僅承受豎直方向的荷載，也承受水平和豎直方向的地震作用，受力復(fù)雜，加之砌體本身的脆性性質(zhì)，地震時(shí)在墻體上很容易產(chǎn)生裂縫。
在反復(fù)地震作用下，裂縫將不斷發(fā)展、增多、加寬，最后導(dǎo)致墻體崩塌，樓蓋塌落，房屋破壞。
其震害情況大致如下：
(1)房屋的倒塌：當(dāng)房屋局部或上層墻體抗震強(qiáng)度不足時(shí)或者個(gè)別部位構(gòu)件間連接強(qiáng)度不足時(shí)，就會(huì)很容易造成房屋的局部倒塌;當(dāng)房屋墻體特別是底層墻體整體抗震強(qiáng)度不足時(shí)，就會(huì)造成房屋的整體倒塌。
(2)墻體出現(xiàn)裂縫：墻體出現(xiàn)斜裂縫的主要原因是抗剪強(qiáng)度不足，高寬比較小的墻片易出現(xiàn)斜裂縫;當(dāng)縱橫墻交接處連接不好時(shí)，易出現(xiàn)豎向裂縫;當(dāng)墻片平面外受彎時(shí)，易出現(xiàn)水平裂縫;高寬比較大的窗間墻易出現(xiàn)水平偏斜裂縫。
(3)墻角破壞：墻角為縱橫墻的交匯點(diǎn)，地震作用下其應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜，因而其破壞形態(tài)多種多樣，有受剪斜裂縫、受壓豎向裂縫、塊材被壓碎或墻角脫落。
(4)縱橫墻連接破壞：一般是因?yàn)槭┕r(shí)縱橫墻沒有很好的連接槎，加之地震時(shí)兩個(gè)方向的地震作用使連接處受力復(fù)雜，應(yīng)力集中，這種破壞將導(dǎo)致整片縱墻外閃甚至倒塌。
(5) 樓蓋與屋蓋破壞：主要是因?yàn)闃前逯С虚L(zhǎng)度不足，引起局部倒塌，或是因其下部的支承墻體破壞而倒塌。
(6) 樓梯間破壞：主要是因?yàn)閴w受到了破壞，而樓梯本身很少被破壞，這是因?yàn)闃翘菰谒椒较騽偠却螅灰灼茐�，而墻體在高度方向缺乏有力支撐，空間剛度小，且高厚比較大，穩(wěn)定性差，容易造成破壞。
二、增強(qiáng)多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震能力的方法及措施
對(duì)于多層砌體結(jié)構(gòu)房屋而言，可以通過采取以下幾個(gè)方法及措施來增強(qiáng)其抗震能力：
1、鋼筋混凝土構(gòu)造柱的設(shè)置與功能
經(jīng)過多年來國(guó)內(nèi)外的模型試驗(yàn)和大量的設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱的磚墻墻片試驗(yàn)證明，鋼筋混凝土構(gòu)造柱雖然對(duì)于提高磚墻的受剪承載力作用有限，大體提高10%～20%，但是對(duì)墻體的約束和防止墻體開裂后磚的散落能起到非常顯著的作用。
要形成這種約束作用，就需要鋼筋混凝土構(gòu)造柱與各層圈梁一起形成合力，就是說，通過鋼筋混凝士構(gòu)造柱與圈梁把墻體分片包圍，就可以有效地限制墻體開裂后裂縫的延伸和砌體的錯(cuò)位，使得磚墻能夠維持豎向承載能力，并且能繼續(xù)吸收地震的能量，很大程度上避免了房屋墻體的倒塌。
鋼筋混凝土構(gòu)造柱的設(shè)置部位、截面尺寸和配筋，依地震的烈度、房屋的高度和結(jié)構(gòu)類型的不同而異，從鋼筋混凝土構(gòu)造柱的設(shè)置部位來看，大致分為三種：
第一種：在容易損壞的部位，例如在房屋外墻四角、洞口寬度大于2.0m的較大洞口和大房間內(nèi)外墻交接處、錯(cuò)層部位的橫墻與外縱墻交接處，每隔15m左右的橫墻與外縱墻交接處，六度區(qū)四、五層以下，7度區(qū)三、四層以下，8度區(qū)二、三層就要按此要求設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱，還有樓、電梯間的橫墻與內(nèi)外墻交接處在7、8度時(shí)均要設(shè)計(jì)鋼筋混凝土構(gòu)造柱。
第二種是：隔開間的設(shè)置，這是根據(jù)烈度和層數(shù)不同區(qū)別對(duì)待設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱的要求。
例如六度六、七層，7度五層，8度四層，9度二層，其鋼筋混凝土構(gòu)造柱的設(shè)置除滿足必須設(shè)置部位外，還要在房屋隔開間的橫墻與外縱墻交接處，山墻與內(nèi)縱墻的交接處設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱。
第三種是：每開間設(shè)置，當(dāng)房屋層數(shù)較多時(shí)，鋼筋混凝土構(gòu)造柱設(shè)置應(yīng)適當(dāng)增加，如6度八層，7度六、七層，8度五、六層，9度三、四層的內(nèi)墻(軸線)與外墻交接處設(shè)置，還有內(nèi)墻局部較小墻垛處設(shè)置，9度三、四層還有內(nèi)縱墻與橫墻交接處設(shè)置，具體規(guī)定見抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB50011—2001第7.3.1條。
對(duì)于外廊式、單面走廊式的多層磚房，應(yīng)根據(jù)房屋增加一層的層數(shù)，按抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的要求設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱，且單面走廊兩側(cè)的縱墻均要按外墻的要求設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱。
2、鋼筋混凝土圈梁
設(shè)置鋼筋混凝土圈梁是多層磚房有效的抗震措施之一，鋼筋混凝土圈梁有如下功能：
�、僭鰪�(qiáng)房屋的整體性，由于圈梁的約束，預(yù)制板散開以及磚墻出平面倒塌的可能性大大減小了，使縱橫墻能夠保持一個(gè)整體的箱形結(jié)構(gòu)，充分地發(fā)揮各片磚墻在平面內(nèi)抗剪承載力。
�、谧鳛闃�(屋)蓋的邊緣構(gòu)件，提高了樓蓋的水平剛度，使局部地震作用能夠分配給較多的磚墻來承擔(dān)，也減輕了大房間縱、橫墻平面外破壞的危險(xiǎn)性。
�、廴α哼�能限制墻體斜裂縫的開展和延伸，使磚墻裂縫僅在兩道圈梁之間的墻段內(nèi)發(fā)生，斜裂縫的水平夾角減小，磚墻抗剪承載力得以充分的發(fā)揮和提高。
3、樓(屋)蓋結(jié)構(gòu)及其連接技術(shù)
樓(屋)蓋的鋼筋混凝土梁或屋架應(yīng)與墻、柱(包括構(gòu)造柱)或圈梁可靠連接，梁與磚柱的連接不應(yīng)削弱柱截面，各層獨(dú)立磚柱頂部應(yīng)在兩個(gè)方向均有可靠連接。
橫墻較少的多層黏土磚、多孔磚住宅樓房屋的最大開間尺寸不宜大于6.6 m;房屋端部大房間的樓蓋，8度時(shí)房屋的屋蓋和9度時(shí)房屋的樓(屋)蓋，當(dāng)圈梁設(shè)在板底時(shí)，鋼筋混凝土預(yù)制板應(yīng)相互拉結(jié)，并應(yīng)與梁、墻或圈梁拉結(jié);現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板或屋面板伸進(jìn)縱、橫墻內(nèi)的長(zhǎng)度，不應(yīng)小于120 mm。
裝配式鋼筋混凝土樓板或屋面板，當(dāng)圈梁未設(shè)在板的同一標(biāo)高時(shí)，板端伸進(jìn)外墻的長(zhǎng)度不應(yīng)小于120 mm，伸進(jìn)內(nèi)墻的長(zhǎng)度不應(yīng)小于100 mm。
在梁上不應(yīng)小于80 mm;當(dāng)板的跨度大于4.8 m并與外墻平行時(shí)，靠外墻的預(yù)制板側(cè)邊應(yīng)與墻或圈梁拉結(jié);一個(gè)結(jié)構(gòu)單元內(nèi)橫墻錯(cuò)位數(shù)量不宜超過總墻數(shù)的三分之一，而且連續(xù)錯(cuò)位不宜多于兩道;橫墻和內(nèi)縱墻上洞口的寬度不宜大于1.5 m外縱墻上洞口的寬度不宜大于2.1 m或開間尺寸的一半;錯(cuò)位的墻體交接處均應(yīng)增設(shè)構(gòu)造柱，且樓(屋)面板應(yīng)采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土板。
內(nèi)外墻上洞口位置不應(yīng)影響外縱墻和橫墻的整體連接;所有縱橫墻均應(yīng)在樓(屋)蓋標(biāo)高處設(shè)置加強(qiáng)的現(xiàn)澆鋼筋混凝土圈梁;所有縱橫墻交接處及橫墻的中部，均應(yīng)增設(shè)滿足下列要求的構(gòu)造柱：圈梁的截面高度不宜小于150 mm，上下縱筋各不應(yīng)少于3Ф10，箍筋不小于Ф6，間距不大于300 mm;在橫墻內(nèi)的柱距不宜大于層高，在縱墻內(nèi)的柱距不宜大于4.2 m，最小截面尺寸不宜小于240 mm× 240 mm。
同一結(jié)構(gòu)單元的樓(屋)面板應(yīng)設(shè)置在同一標(biāo)高處;房屋的底層和頂層在窗臺(tái)板處宜設(shè)置沿縱橫墻通長(zhǎng)的水平現(xiàn)澆鋼筋混凝土帶，其厚度不小于60 mm，寬度不小于240 mm，縱向鋼筋不少于3Ф6，7度時(shí)或長(zhǎng)度大于7.2 m的大房間及8度和9度時(shí)外墻轉(zhuǎn)角及內(nèi)外墻交接處，應(yīng)沿墻高每隔500 mm配置2Ф6拉結(jié)鋼筋，并每邊伸入墻內(nèi)不宜小于1 m。
4、對(duì)樓梯間的要求
樓梯間是發(fā)生地震時(shí)的疏散通道，同時(shí)，歷次地震震害表明，由于樓梯間比較空曠常常破壞嚴(yán)重，在9度及9度以上地區(qū)曾多次發(fā)生樓梯間的局部倒塌，當(dāng)樓梯間設(shè)置在房屋盡端時(shí)破壞尤為嚴(yán)重。
因此，要求8度和9度時(shí)，頂層樓梯間橫墻和外墻應(yīng)沿墻高每隔500 mm設(shè)2Ф6通長(zhǎng)鋼筋，9度時(shí)其他各層樓梯間應(yīng)在休息平臺(tái)或樓層半高處設(shè)置60 mm厚的配筋混凝土帶或配筋磚帶，縱向鋼筋不應(yīng)少于2Ф10，其砂漿強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于M7.5;8度和9度時(shí)，樓梯間及門廳內(nèi)墻陽角處的大梁支承長(zhǎng)度不應(yīng)小于500 mm，并應(yīng)與圈梁連接。
裝配式樓梯段應(yīng)與平臺(tái)板的梁可靠連接;突出屋頂?shù)臉?電)梯間，構(gòu)造柱應(yīng)伸到頂部，并與頂部圈梁連接，內(nèi)外墻交接處應(yīng)沿墻高每隔500 mm設(shè)2Ф6拉結(jié)鋼筋，且每邊伸入墻內(nèi)不應(yīng)小于1 m，不能采用墻中懸挑式踏步或踏步豎肋插入墻體的樓梯，不應(yīng)采用無筋磚砌欄板。
三、結(jié)束語
綜上所述，多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的施工設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)布置的具體做法，以及結(jié)構(gòu)構(gòu)件的具體選擇對(duì)建筑物的抗震性能關(guān)系重大，因此，在具體進(jìn)行建筑平面、立面以及結(jié)構(gòu)抗震體系的布置與選擇方面，利用鋼筋混凝土構(gòu)造柱和鋼筋混凝土圈梁的設(shè)置，嚴(yán)格按照樓(屋)蓋連接技術(shù)和對(duì)樓梯間的要求來進(jìn)行設(shè)計(jì)，才能更好地提高多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震能力。
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多層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計(jì)淺析【3】
摘要：隨著我國(guó)建筑業(yè)和鋼材的發(fā)展，多層鋼結(jié)構(gòu)房屋也越來越多。
近幾年來我國(guó)地震頻發(fā)，做好鋼結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)變得越來越重要。
對(duì)于多層鋼結(jié)構(gòu)房屋而言抗震設(shè)計(jì)是其設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一環(huán)，本文就多層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震結(jié)構(gòu)體系、震害、鋼結(jié)構(gòu)房屋的破壞形式、以及設(shè)計(jì)的一般規(guī)定做了簡(jiǎn)要的說明，希望能為以后類似的多層鋼結(jié)構(gòu)房屋設(shè)計(jì)提供參考。
關(guān)鍵字：多層;鋼結(jié)構(gòu);抗震;結(jié)構(gòu)體系;破壞形式
1 前言
鋼結(jié)構(gòu)有很多優(yōu)點(diǎn)，便于運(yùn)輸、抗震性能高、施工周期短、延展性好、施工速度快等，而且與傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、韌性高，節(jié)能環(huán)保，特別是鋼結(jié)構(gòu)具有良好的延展性可以衰減地震波，減少地震時(shí)地震波的影響，因此在工業(yè)化生產(chǎn)中鋼結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于多層房屋建筑中。
但是，如果多層鋼結(jié)構(gòu)房屋在材料選用、設(shè)計(jì)以及施工維護(hù)和制作上稍有不妥，就難以發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)自身所具有的優(yōu)越性，在地震作用下就難以減輕地震對(duì)房屋的破壞性。
如今，鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)普遍應(yīng)用于各種類型的民用建筑、工業(yè)建筑中，如果不合理正確應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)，會(huì)造成建筑物結(jié)構(gòu)局部破壞甚至整體倒塌等更嚴(yán)重的后果。
基于鋼結(jié)構(gòu)建筑的突出優(yōu)點(diǎn)，美國(guó)、韓國(guó)等國(guó)的鋼結(jié)構(gòu)建筑已占到總量的50%左右。
日本是多地震的國(guó)家，鋼結(jié)構(gòu)建筑在日本的占有率更是達(dá)到了65%左右，據(jù)日本阪神地震后資料顯示，鋼結(jié)構(gòu)建筑在地震中的受損率遠(yuǎn)低于混凝土結(jié)構(gòu)建筑。
無獨(dú)有偶，四川汶川地震，同樣是鋼結(jié)構(gòu)建筑的綿陽體育館受到損壞極小，成為了安置災(zāi)民的主要地點(diǎn)。
2 多層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震結(jié)構(gòu)體系
鋼結(jié)構(gòu)房屋的結(jié)構(gòu)類型直接影響著多層鋼結(jié)構(gòu)房屋的抗震性能，因此在進(jìn)行實(shí)際工程設(shè)計(jì)時(shí)，必須綜合考慮幾種因素，對(duì)方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，然后在優(yōu)化過程中確定最適合本房屋的結(jié)構(gòu)體系。
多層鋼結(jié)構(gòu)體系有純鋼框架體系、鋼框架剪力墻體系、鋼框架支撐體系等，它們各有特點(diǎn)，在鋼結(jié)構(gòu)建筑領(lǐng)域中被廣泛的應(yīng)用。
3 鋼結(jié)構(gòu)的破壞形式
多層鋼結(jié)構(gòu)房屋具有很多優(yōu)點(diǎn)，它受到震害的影響要比混凝土結(jié)構(gòu)的房屋要小很多，但設(shè)計(jì)和施工的要求卻同樣重要，如果連接、冷加工、焊接不合理，后期維護(hù)不當(dāng)以及受到外部環(huán)境、工藝技術(shù)的不良影響，很可能會(huì)造成鋼結(jié)構(gòu)的破壞。
根據(jù)多層鋼結(jié)構(gòu)房屋在歷次地震中的破壞形式可以歸納為以下幾類。
1、框架節(jié)點(diǎn)區(qū)的梁柱焊接連接破壞：豎向支撐的整體失穩(wěn)和局部失穩(wěn)，柱腳焊縫破壞及錨栓失效。
2、構(gòu)件的破壞：翼緣的屈曲、拼接處的裂縫、節(jié)點(diǎn)焊縫處裂縫引起的柱翼緣層狀撕裂、框架柱的脆性斷裂、腹板屈曲和截面扭轉(zhuǎn)屈曲。
3、構(gòu)件的局部屈曲破壞：框架梁或柱的局部屈曲是因?yàn)榱夯蛑诘卣鹱饔孟路磸?fù)受彎，以及構(gòu)件的截面尺寸和局部構(gòu)造如細(xì)長(zhǎng)比、板件寬厚比設(shè)計(jì)不合理造成的，柱的水平斷裂是因?yàn)榈卣鹪斐傻膬A覆拉力較大、動(dòng)應(yīng)變速率較高、材性變脆引起的。
4、支撐的破壞：支撐構(gòu)件為鋼結(jié)構(gòu)提供了較大的側(cè)向剛度，當(dāng)?shù)卣饛?qiáng)度較大時(shí)，承受的軸向力(反復(fù)拉壓)增加，如果支撐的長(zhǎng)度、局部加勁板構(gòu)造與主體結(jié)構(gòu)的連接構(gòu)造等出現(xiàn)問題，就會(huì)出現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)的破壞或失穩(wěn)。
5、節(jié)點(diǎn)破壞：由于節(jié)點(diǎn)傳力集中、施工難度大、構(gòu)造復(fù)雜，容易造成應(yīng)力集中、強(qiáng)度不均衡現(xiàn)象，再加上可能出現(xiàn)的構(gòu)造缺陷、焊縫缺陷，就更容易出現(xiàn)節(jié)點(diǎn)破壞。
節(jié)點(diǎn)域的破壞形式比較復(fù)雜，主要有加勁板的屈曲和開裂、加勁板焊縫出現(xiàn)裂縫、腹板的屈曲和裂縫。
4 設(shè)計(jì)的一般規(guī)定
盡管多層鋼結(jié)構(gòu)房屋的抗震性能較好，但是在強(qiáng)烈地震的作用下，也會(huì)出現(xiàn)不同程度的損害。
在地震作用下，建筑物的破壞過程和破壞機(jī)理十分復(fù)雜，所以需要對(duì)多層鋼結(jié)構(gòu)房屋進(jìn)行嚴(yán)密的抗震設(shè)計(jì)，從而減輕地震災(zāi)害帶來的損失。
1、多層鋼結(jié)構(gòu)房屋結(jié)構(gòu)布置的一般原則。
多層鋼結(jié)構(gòu)房屋的結(jié)構(gòu)布置和結(jié)構(gòu)體系的選擇關(guān)系到整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性、適用性以及安全性。
這和其他類型的建筑結(jié)構(gòu)是一樣，多層鋼結(jié)構(gòu)房屋應(yīng)該盡量采用規(guī)則的建筑方案，當(dāng)平立面不規(guī)則和結(jié)構(gòu)體型復(fù)雜時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際情況在適當(dāng)部位設(shè)置抗震縫，從而形成多個(gè)規(guī)則的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)單元。
當(dāng)混凝土和鋼結(jié)構(gòu)并用時(shí)，由于混凝土結(jié)構(gòu)的變形小于鋼結(jié)構(gòu)，一般來說是不宜設(shè)抗震縫，如果是必須設(shè)置時(shí)，就應(yīng)該將建筑物分割成規(guī)則的結(jié)構(gòu)單元。
2、鋼結(jié)構(gòu)平面的布置應(yīng)該遵循對(duì)稱、規(guī)則和簡(jiǎn)單的原則，使結(jié)構(gòu)能具有良好的整體性。
這樣可以防止在遭遇地震的情況下多層鋼結(jié)構(gòu)房屋由于應(yīng)力集中和發(fā)生鋼結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)、突變或者因局部削弱和塑性變形使得應(yīng)力集中在薄弱部位，破壞鋼結(jié)構(gòu)。
為了有效地減小扭轉(zhuǎn)作用對(duì)建筑物的影響，還應(yīng)該使各層的質(zhì)心和剛心盡可能處于同一豎直線上。
另外，還需要注意多層鋼結(jié)構(gòu)房屋的樓蓋應(yīng)該采用非組合樓板或者是壓型鋼板現(xiàn)澆混凝土組合樓板。
有效地提高多層鋼結(jié)構(gòu)的房屋的穩(wěn)定性，增加結(jié)構(gòu)下部整體性以及增強(qiáng)其抗傾覆能力，減小沉降，提升整個(gè)多層房屋的抗震性能。
3、多層鋼結(jié)構(gòu)房屋適用的高寬比和最大高度。
房屋總高度與平面較小寬度之比就是高寬比。
在抗震結(jié)構(gòu)體系中，最大適用高度和結(jié)構(gòu)類型是根據(jù)抗震設(shè)防烈度和結(jié)構(gòu)總體高度確定的。
影響鋼結(jié)構(gòu)抗震性能和整體穩(wěn)定性重要參數(shù)是鋼結(jié)構(gòu)的高寬比，它直接影響著鋼結(jié)構(gòu)的側(cè)移、振動(dòng)形式以及結(jié)構(gòu)剛度。
如果要使鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的水平位移，就增大高寬比值，并且傾覆力矩使支撐柱產(chǎn)生很大的軸向力。
因此，鋼結(jié)構(gòu)房屋的最大高寬比必須要限定，使其保持在一個(gè)合理范圍內(nèi)，超過時(shí)應(yīng)該進(jìn)行專項(xiàng)研究，采取必要的抗震措施。
4、在多層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計(jì)中必須體現(xiàn)強(qiáng)柱弱梁的原則，因?yàn)檫@樣可以有效地避免了在地震作用下支撐柱先進(jìn)入塑性區(qū)破壞鋼結(jié)構(gòu)導(dǎo)致整個(gè)房屋的倒塌。
這就要求我們通過不同構(gòu)件的內(nèi)力設(shè)計(jì)值或者調(diào)整剛結(jié)構(gòu)中不同部位受到的地震效應(yīng)，使整體框架和鋼結(jié)構(gòu)具有消耗地震能量和較大的內(nèi)力重分布能力。
5、多層鋼結(jié)構(gòu)房屋的設(shè)計(jì)應(yīng)遵照專門設(shè)計(jì)規(guī)程“高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程”進(jìn)行，應(yīng)嚴(yán)格要求合理的結(jié)構(gòu)布置與結(jié)構(gòu)體系的選用，以及合理的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能。
鋼結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)應(yīng)進(jìn)行兩階段設(shè)計(jì)：第一階段按多遇地震計(jì)算地震作用設(shè)計(jì);第二階段按罕遇地震作用設(shè)計(jì)，并分別驗(yàn)算其位移限值及層間側(cè)移延性比等限值的要求。
5 結(jié)束語
隨著近幾年來自然災(zāi)害的頻發(fā)，尤其是不斷地發(fā)生地震災(zāi)害。
為了盡可能的減小地震造成的經(jīng)濟(jì)損失以及人員傷亡，多層鋼結(jié)構(gòu)房屋的抗震性能的要求就更高了。
我國(guó)的多層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震的技術(shù)與發(fā)達(dá)國(guó)家的水平還有一定的差距，我們應(yīng)該積極努力的學(xué)習(xí)國(guó)外的多層鋼結(jié)構(gòu)知識(shí)，借鑒國(guó)外在多層鋼結(jié)構(gòu)上運(yùn)用的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)多層鋼結(jié)構(gòu)房屋的抗震進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，從設(shè)計(jì)理念入手對(duì)多層鋼結(jié)構(gòu)房屋結(jié)構(gòu)抗震的具體要求，制定科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方案，從而確保實(shí)現(xiàn)多層鋼結(jié)構(gòu)房屋的抗震設(shè)計(jì)目標(biāo)。
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