摘要:多層磚混房屋是我國當前建筑中最廣泛的一種建筑結構形式,它具有選材方便、施工簡單、工期短、造價低等特點?拐鹦允欠课萁ㄖO計時應該考慮的重要因素,本文主要探討了多層磚混房屋結構在抗震設計過程中應該注意的問題。

關鍵字:磚混房屋結構;抗震;設計

Abstract: The multi-storey brick masonry is the most widely used of building a building structure; it has a selection of convenient, simple construction, short construction period and low cost. Shock resistance are the important factors should be considered when the housing and construction design, this paper explores the multi-storey brick and concrete housing structure should be noted that in the seismic design process.Key words: brick masonry structure; earthquake; design

中圖分類號:TU973+.31文獻標識碼: A 文章編號:

磚混房屋結構是目前我國多層建筑中應用最廣泛的建筑形式,據統(tǒng)計,我國民用住宅建筑中大量采用這種形式。磚混結構是指采用磚(包括普通磚、多孔磚、混凝土小型空心砌塊等)和混合砂漿砌筑而成的建筑結構。多層磚混房屋的建筑材料及連接方式是決定建筑抗震性能的主要因素。汶川地震是我國近年來破壞性最強的地震災害,汶川地震中倒塌的學校大都是磚混結構,砌體結構材料的整體性差是導致校舍坍塌的主要原因。因此,在房屋的抗震設計過程中,我們主要是考慮建筑的整體性、抗剪能力以及結構的延性。根據現(xiàn)行建筑抗震設計規(guī)范、砌體結構設計規(guī)范,從建筑結構設計角度出發(fā),多層磚混房屋抗震設計應注意以下幾個方面。

一、控制砌體房屋的層數(shù)及總高度

實踐證明,砌體房屋的層數(shù)與它的地震程度成正比關系,即房屋的總高度越高,那么發(fā)生地震時,它的破壞性也越大。因此,在建筑的設計過程中,我們要適當控制建筑的高度設計。我國多層砌體房屋的總高度及層數(shù)應滿足現(xiàn)行建筑抗震設計規(guī)范(GB50011—2010),見表7.1.2:

建筑房屋底部的傾覆力隨層數(shù)及高度的增加而增大,當傾覆力矩增大到一定程度,就會使底部墻體產生過大的壓力或剪切力而被破壞。因此,減少房屋層數(shù)是改善其抗震性設計的一個有效途徑。

二、合理布置建筑平面和立面

建筑平面和立面的設計是房屋設計中的主要內容?拐鹪O計中,應盡量遵循建筑平面規(guī)則、立面簡潔的原則,使得結構質量中心和剛度中心一致。如果房屋的平面和立面設計不規(guī)則,那么建筑的結構質量中心和剛度中心不重合。一旦發(fā)生地震,由于地震產生的扭轉效應,這樣會加大地震的破壞力度。結構設計時,對于體型不規(guī)則的房屋,我們要注意偏離結構剛心遠端墻段的抗震驗算。房屋平面布置時輪廓凹凸尺寸及樓板局部開洞口均不應過大,具體規(guī)范有要求,另外設計的時候,應該盡可能的降低房屋的重心,不采用錯落的立面。雖然按照人們的習慣,建設設計的造型應該力求新穎,但是考慮到抗震設計要求,通常建筑設計不應采用嚴重不規(guī)則的設計方案。對于體型復雜,平面又特別不規(guī)則的建筑,我們通常將建筑布局分割成幾個相對規(guī)則的小單元,然后在適當?shù)牟课辉O置防震縫。在實際的建筑設計中,在滿足使用功能要求的前提下,設計師應盡可能的兼顧建筑造型,使建筑的平面和立面盡可能設計得比較規(guī)則、簡潔,從而提高房屋建筑的抗震性。

三、合理布置縱墻和橫墻

縱、橫墻體是多層磚混房屋的主要承重構件,合理布置縱、墻體能有效提高房屋抗震性能。多層磚混房屋的縱、橫墻體布置應力求均勻,使得縱橫墻共同承擔房屋荷載 。我們看到在農村地區(qū)的許多多層磚混房屋采用縱墻或橫墻承重,非承重方向的約束墻體少,這樣的房屋空間剛度和整體性較差,抗震能力大大降低低。墻體布置時,我們應在兩個方向適當布置縱橫墻混合承重,這樣一來限制了縱、橫墻的側向變形,增強房屋整體性和空間剛度,對抗彎、抗剪都非常有利。我們通常采用縱墻貫通的平面布置方式,某些特殊情況下,縱墻不能貫通布置時,我們可以采用在縱、橫墻交接的地方適當增設構造配筋,必要的時候還可以每隔一定高度放置水平拉結構筋。另外應注意房屋縱橫墻上不宜開設大洞口。

四、增強砌體房屋的剛度及整體性

前面已經提到增強房屋整體性和空間剛度能夠改善房屋抗震性能,多層磚混房屋結構的抗震性設計主要是加強空間剛度結構體系的整體剛度和整體穩(wěn)定性。樓板要有較大的水平剛度,采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板能夠大大增加房屋水平剛度,F(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板及屋蓋是目前應用最廣泛的抗震構件,具有整體性好、水平剛度大的優(yōu)點,而且可以消除滑移、散落等問題。采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板及屋蓋設計后,不僅房屋的整體性和剛度得到很大加強,而且對平面上墻體對齊的要求也可以適當放寬。因為砌體結構是以剪切變形為主的,這種情況下,層間變形是我們可以控制的。較強的樓板及屋蓋還是良好的荷載傳遞的良好構件,當上下墻體不對齊時,現(xiàn)澆樓板及屋蓋能起到一定的傳遞水平力的作用?傊,現(xiàn)澆樓板及屋蓋是一種較理想的抗震構件,而且在適當?shù)牟课辉鲈O構造柱,配置些構造鋼筋,能夠提高房屋結構整體的穩(wěn)定性,從而提高房屋抗震能力。

五、適當位置布置房屋圈梁和構造柱

圈梁的布置是多層混轉房屋抗震設計中一種有效的抗震措施。在多層磚混房屋中設置水平圈梁,可增加內外墻的連接,從而提高房屋的整體性。設置圈梁以后,可以使樓蓋與縱、橫墻構成整體的箱形結構,這樣可以增加預制板的穩(wěn)定性,防止預制板的散落,使磚墻出平面倒塌的可能性大大降低,以充分發(fā)揮各片墻體的抗震能力。設計的時候,圈梁一般作為邊緣構件,它對裝配式樓、屋蓋在水平面內有約束作用,可以提高樓蓋、屋面的水平剛度。圈梁和構造柱一起可以限制墻體裂縫的開展,提高墻體的抗剪能力。另外圈梁的設計還可以減輕地震時地基不均勻沉陷造成的地表裂縫的影響。

五、增加墻體面積與提高砂漿強度

震害調查表明,墻體面積越大,砂漿強度等級越高,多層磚混房屋的抗震能力就越強,因此,提高墻體面積和砂漿強度能夠減輕地震的破壞程度。實驗證明,若是6層磚混房屋,上面幾層的地震作用較小,底下一層、二層的地震影響比較大,抗震計算不滿足要求,如果改變墻體的承載面積,如將部分的240mm寬的承重墻改為360mm,提高砂漿的強度等級,如將砂漿等級從M5體高到M10,則能夠使抗震滿足要求。同樣的,高層建筑也可以通過增加底部墻體面積和提高砂漿強度提高房屋的抗震性能。

七、墻段內設置水平鋼筋

在抗震演算過程中,多層磚混房屋的底層往往不容易滿足抗震要求,因此,我們要采取適當?shù)拇胧┰鰪姷撞康目拐鹉芰Α?/p>

我們常采用的方法是在抗震力不夠的承重墻內配置水平鋼筋,使得地震力由砌體和水平筋共同承擔。而且在墻內設置水平筋可以減少墻體的脆性,增加延性,從而提高抗震能力。實驗表明,水平鋼筋宜采用HPB235、HRB335鋼筋,配筋率不應小于0.07%,也不宜大于0.17%,間距不應大于400mm;鋼筋錨固長度不宜小于180mm。

八.其他措施

以上內容是多層磚混房屋建筑抗震設計總體時應該注意的總體方向,下面再介紹一些設計過程中要注意的細節(jié)問題。例如,控制房屋的高寬比;多層磚混房屋的樓梯間應設置在每個單元中部,不能靠近山墻處,對于突出屋頂?shù)臉翘蓍g設計,構造柱應延伸到頂部與頂部圈梁連接。如果需要設置電梯,電梯對樓板有較大的削弱作用,布置時應盡量避開端角和凹角。如果是純框架結構,那么電梯井不應采用鋼筋混凝土井筒。房屋的局部尺寸應滿足抗震規(guī)范的限值要求。對于高層建筑,設計的時候不能錯層,即不能將層高不同的兩部分結合在一座建筑中,這樣抗震效果很差。我們應采用防震縫分開為兩座單獨的建筑,主樓和裙樓的關系要鮮明的表達出來,而且要聯(lián)合得牢固。

總之,地震是破壞程度極大的自然災害,給國家和人民帶來巨大的損失,我們要吸取汶川地震的教訓,防患于未然,建筑設計必須考慮房屋的抗震性。本文從八個方面,對多層磚混房屋結構抗震設計過程中應該注意的問題進行了總結,僅供同行參考。

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