砌体结构房屋如何做到“大震不倒”.doc

砌体结构房屋如何做到“大震不倒” 专业班级： 土木工程0701班 学生姓名： 指导教师： 职 称： 工 程 师 砌体结构房屋如何做到“大震不倒”摘要：砌体结构作为在我国应用最为广泛的结构形式，其抗震性能的好坏直接影响着人民的生命财产安全。砌体房屋的合理抗震结构体系，对于提高其整体抗震能力是非常重要的。本文围绕“大震不倒”为主题，对砌体结构房屋特大地震震害中常见的问题进行分析，整理和归纳了地震中多层砌体结构破坏的主要特点，分析了各种破坏现象发生的原因，探讨了增强砌体结构房屋的抗震能力的方法及措施。最后对砌体结构的发展进行了展望。关键词：砌体结构；大震不倒；抗震设计；抗震措施How do “houses of masonry structure under said”Abstract：Masonry structure as in the structure of Chinas most widely used form of the seismic performance of a direct impact on peoples lives and property. Reasonable Seismic Masonry structure system, for improving the overall seismic capacity is very important. This paper around the earthquake does not fall is the theme of the earthquake damage masonry structure housing a common problem in the analysis, summarized on the earthquake damage in multistory masonry structure of the main features of the various failure phenomena occurring causes of enhanced seismic capacity of masonry structure methods and measures. Finally the development of masonry structures are discussed.Keywords：masonry structure; undeniable relativity; seismic design; aseismatic measures1 绪论 多层砌体结构房屋由于其材料的地方性，平面布置灵活，造价低廉，施工速度快等优点，目前是我国建筑设计中应用最广泛的结构形式但又是抵抗变形能力小，抗震性能差的结构形式。为满足砌体结构抗震性能的要求，需要提高砌体结构的抗震性能。引起地震损失的直接原因是房屋倒塌，若能做到房屋“大震不倒”，就能从根本上减少地震损失。因此设计能够抵御地震作用，经济合理的工程结构系统，事关建筑工程与生命财产的安全，责任重大。2 砌体结构房屋特点2.1块材类型及特点 砌体结构用的块体材料一般分为天然石材和人工砖石两大类。人工砖石有经过焙烧的烧结普通砖、烧结多孔砖以及不经过焙烧的硅酸盐砖、混凝土小型空心砌块、石材等。2.1.1烧结类砖以粘土、页岩、煤矸石、粉煤灰等为主要原料，经过焙烧而成的实心砖以及孔洞率不大于15%的砖称为烧结普通砖。其中实心粘土砖石主要品种，也是目前应用最广泛的块体材料。其外观尺寸为240mm115mm53mm。2.1.2非烧结类硅酸盐砖 以硅质材料和石灰为主要原料压制成坯并经高压釜蒸汽养护而成的实心砖称为非烧结硅酸盐砖。常用的非烧结硅酸盐砖有蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖、矿渣砖、炉渣砖等，其规格尺寸与实心粘土砖相同。2.1.3混凝土空心砌块 混凝土空心砌块包括普通混凝土和轻骨料混凝土两大类型，空心率在25%50%，主规格尺寸为390mm190mm190mm；混凝土砌块应具有较系统的规格系列（主规格砌块、附规格砌块及各种功能砌块），以满足砌块建筑墙体的组砌要求。2.1.4石材石材一般采用重质天然石，如花岗岩、砂岩、石灰岩等，重力密度大于18kNm3。天然石材具有强度高、抗冻性及耐火性能好等优点，因此常用于建筑物的基础、挡土墙等，在石材产地也可用于砌筑承重墙体。2.2其他材料 砌体结构用的材料除了上述提的块体材料，其他材料主要还有砌筑砂浆和灌孔混凝土及钢筋。2.2.1砌筑砂浆 砂浆是由砂子和无机胶凝材料按一定比例加水搅拌而成的粘结材料。砂浆的作用是将单个块体连成整体，并抹平块体表面使其应力分布均匀。同时，砂浆填满了块体间缝隙，减少了砌体的透气性，从而提高砌体的隔热、防水和抗冻性能。2.2.2灌孔混凝土及钢筋 在混凝土小型砌块建筑中，为了提高房屋的整体性、承载力和抗震性能，常在砌块竖向孔洞中设置钢筋并浇筑灌孔混凝土，使其形成钢筋混凝土芯柱。混凝土砌块砌体应具有高流态，坍落度应控制在200mm250mm，微膨胀或收缩补偿和高强度的灌孔混凝土，其强度等级为Cb20、Cb25、Cb30、Cb35、Cb40。2.3砌体结构房屋的特点 目前，多层错层砌体住宅主要有两种基本形式：一种是一个单元两户的进户门分别设于楼梯(一梯二户)的两个休息平台，两户相互错层1.40m，层高2.80m；另一种形式是一个单元两户的进户门设于楼梯的同一平台，但各户的一部分居住空间与另一部分居住空间之间有1.40m的高差，丰富了室内空间层次。多层错层砌体条式住宅的特点是：错层部位较多；不便设防震缝。3 砌体结构房屋地震中出现的问题砌体结构房屋的震害，在宏观上存在以下规律：刚性楼盖房屋，上层破坏轻、下层破坏重；柔性楼盖房屋，上层破坏重、下层破坏轻；横墙承重房屋的震害轻于纵墙承重房屋；坚实地基上的房屋震害轻于软弱地基和非均匀地基上的震害；预制楼板结构比现浇楼板结构破坏重；外廊式房屋往往地震破坏较重；房屋两端、转角、楼梯间、附属结构等震害较重。其震害情况大致如下:3.1整体或局部倒塌当房屋底层墙体的强度不足时易出现底部倒塌，进而造成房屋整体塌跨；当局部及上层墙体强度不足或个别部位构件连接较差时，易发生局部倒塌。3.2墙体开裂破坏 墙体裂缝形式主要是斜裂缝、交叉裂缝、水平裂缝和竖向裂缝。当砌体抗剪强度不足，墙体高宽比较小，其内部主拉应变超过材料的极限拉应变时，墙体易出现斜裂缝；在地震的反复作用下形成交叉裂缝，多出现在房屋的山墙上；当横墙间距过大时，水平地震作用引起纵墙平面外受弯，在纵墙窗口上下截面处出现水平裂缝；当纵横墙交接处没有很好地咬槎连接时，在双向地震作用下易出现竖向裂缝。3.3楼盖与屋盖破坏主要是由于楼板本身整体性较差、墙上及梁上支撑长度不足或是其下部的支撑墙体破坏倒塌，引起楼、屋盖倒塌。3.4附属构件的破坏 主要是由于这些构件与建筑物本身连接较差等原因，地震时往往因为“鞭端效应”等原因造成大量破坏。如：突出屋面的烟囱、女儿墙、门脸的倒塌，隔墙等非结构构件、室内外装饰等开裂、倒塌。4 砌体结构的抗震措施 砌体结构房屋抗震设计的一般规定砌体结构房屋的平面、立面及结构抗震体系的选择与布置，属于结构抗震概念设计范畴，对整个结构的抗震性能具有全局性的影响。4.1对地基和基础设计严格要求同一结构单元宜采用同一类型的基础，基础底面宜埋置同一标高上，不然因地面运动传递到基础不同标高处而造成破害。如设置在同一标高有困难时，则应设置基础圈梁，并应按l2的台阶逐步放坡过渡，高差不宜有过大的突变。4.2砌体房屋的高度、宽度及横墙间距的限制4.2.1房屋总高度和层数的限制 随着房屋高度的增加，地震作用也将增大，房屋的破坏程度将加重。震害调查表明，房屋的破坏程度随层数的增多而加重，基于砌体材料的脆性性能和震害经验，限制其层数和高度是主要的抗震措施。4.2.2房屋高宽比的限制 随着房屋高宽比的增大，地震作用效应将增大，由整体弯曲在墙体中产生的附加应力也将增大，房屋的破坏将加重。因此砌体房屋总高度与总宽度的最大比值宜符合建筑抗震设计规范要求。4.3对结构进行合理布置4.3.1结构平、立面布置多层砌体房屋在平面和立面上纵横墙布置均匀对称、力求简单、规整，最好为矩形，尽量减少平、立面上的局部突出，各自贯通、对齐，同一轴线上窗间墙宜均匀。这样可避免水平地震作用下的扭转影响。4.3.2墙体的布置 墙体是承担地震作用的主要构件，墙体的布置和间距对房屋的空间刚度和整体性影响很大。因而，对建筑物的抗震性能有重大影响。墙体布置时应注意以下几点：、合理确定墙体的主要承重体系；、横墙间距；墙段的局部尺寸。4.3.3防震缝的布置当房屋平面或立面形状复杂时，可用防震缝把房屋分成若干个规则简单的体系的组合。大量的震害表明，由于地震作用的复杂性，体形不对称的结构遭受的破坏较体形均匀对称的结构要重一些。所以合理设置防震缝合，减少由于结构复杂而引起的震害。4.3.4楼梯间的布置楼梯间空间刚度较差，不宜设在房屋的尽端或平面转角处。由于水平地震作用为横向和纵向两个方向，所以在多层砌体房屋转角处纵横两个墙面常出现斜裂缝。不楼梯间比较空敞，顶层外墙的无支撑高度为一层半，在地震中的破坏比较严重,尤其是楼梯间设置在房屋尽端或房屋转角部位时其震害更为剧烈。4.3.5烟道、风道、垃圾道及配电箱洞口等的布置 墙体是多层砌体房屋承重和抗侧力的主要构件。局部削弱的墙体，不仅在削弱处率先开裂，还将产生内力重分布。因此，规范规定烟道、风道、垃圾道和配电箱洞口不应削弱墙体；如不能避免时，应对墙体采取水平配筋等加强措施，对附墙烟囱及出屋面烟囱采用竖向配筋。4.4钢筋混凝土构造柱、芯柱的布置构造柱是一种约束砌体的边缘构件，它不单独承受垂直荷载。在墙体受水平地震作用的初期，构造柱的应力极小，刚度也不大，但当墙体开裂后，柱内应力逐步增大，直到裂缝贯通墙体，构造柱才明显受力直到钢筋屈服。此时的墙体已破碎，构造柱不但使砌体结构房屋承受变形的性能大为改善，而且由于其约束作用使已开裂墙体的位移受到限制，使得墙体虽破碎而不至于倒塌，达到“裂而不倒”的目标，提高房屋抗震性能。4.5钢筋混凝土圈粱的布置构造柱作为一种竖向构件，一般沿墙高截面不变，配筋也少有变化。因此，在各楼层柱高处必须有圈梁作为锚固点，在二者的拉结作用下，才能形成上下和左右墙段的约束作用，从而限制墙体开裂的发展，并减小裂缝与水平面的夹角，保证墙体的整体性和变形能力，提高墙体的抗剪能力。4.6现浇钢筋混凝土楼板及屋盖的布置房屋是纵、横向承重构件和楼、屋盖组成的一个具有空间刚度的结构体系，其抗震能力的强弱取决于结构的空间整体刚度和整体稳定性。现浇钢筋混凝土楼板及屋盖具有整体性好、水平刚度大的优点，是较理想的抗震构件，不但可消除预制楼板所产生的滑移、散落问题，还可以增加房屋的整体性，增大楼板的刚度，同时楼、屋盖现浇增加了楼板对墙体的约束。5 结束语 总之，多层砌体结构房屋可以通过建筑上的合理布局，结构上的构造措施等多种方法来弥补砌体结构脆性材料在抗震方面的不足，从而满足抗震要求，在抗震设计时体现以预防为主的设计思想，达到“小震不坏，中震可修，大震不倒”的设防目标，从而有效避免在地震发生过程中所造成的巨大人身伤亡和财产损失，更好的服务于社会。参考文献1中华人民共和国建设部,国家质量监督检验检疫局.砌体结构设计规范 (GB 50003-2001)S.北京：中国建筑工业出版社,2002.2GB500112001建筑抗震设计规范S.3胡乃军.砌体结构M.高等教育出版社,2003.4丁大钧.砌体结构M北京：中国建筑工业出版社,2004.5王亚勇.汶川地震建筑震害启示抗震概念设计J.建筑结构学报,2008,29(4)：20-256清华大学,西南交通大学,北京交通大学土木学院土木结构专家组.汶川地震建筑震害分析J建筑结构学报,2008,29(4)：l-97陈翠荣.关于工程抗震设计中应注意的问题J.山西建筑,2007,33(3)：44-45.8胡庆昌.建筑结构抗震设计与研究M.北京：中国建筑工业出版社,1999：1-6.9苏经宇.建筑抗震设计规范理解与应用M.北京：中国建筑工业出版设,2002：151-152.10周炳章.砌体结构设计规范理解与应用M.北京：中国建筑工业出社,2002：237-240.11张兆恩.砖混结构房屋抗震概念设计J.青海大学学报,2003,21(4)：63-64.12杨玉成,杨柳,高云学.多层砖房的地震破坏和抗裂抗倒设计,北京：地震出版社,1986.13马宝民.分析汶川512震害探求大震不倒途径C第八届中日建筑结构技术交流会论文集,2008.14于海英,杨永强,王栋等,汶川地震强震动加速度记录的初步分析处理.中国地震局工程力学研究所,2008.15王奇,钱稼茹,马宝民,胡庆昌,冯葆莼.保温砌模混凝土网格墙抗震性能的试验研究.建筑结构学报,2004,25(4)：15