工程论文房屋建筑结构抗震设计问题

　　摘要：砖混房屋是我国当前建筑中使用最广范的一种建筑形式，由于在砖混房屋的抗震设计存在着许多问题，从而降低了建筑物抵御地震灾害的能力，给建筑物的抗震和安全埋下隐患。本文作者从抗震设计的问题出发，就实际工程设计过程中所采取的一系列措施进行了分析，以供参考。

　　关键词：砖混房屋,建筑结构,抗震设计,应对措施

　　一、砖混结构建筑物抗震设计方面存在的问题

　　1、平面不规则

　　对于结构平面布置不规则的砖混结构，建筑物质心与刚度中心往往不易重合，在地震作用下会产生扭转效应，大大加剧地震的破坏力度;平面布局凹凸不齐，局部突出的尺寸太大，外墙拐角过多，地震时产生应力集中现象，结构易受破坏;平面刚度不均匀。建筑设计要求虚实对比，使窗间墙宽窄不一，使窗间墙刚度分布不均，地震时变形不协调，宽墙段因刚度大而容易受剪破坏，窄墙段则易发生弯曲破坏，致使薄弱部位提前破坏引起结构整体破坏。

　　2、竖向刚度不均匀

　　由于建筑使用功能的需要，局部设置大空间房屋，造成竖向墙体不连续，产生刚度突变和出现薄弱层。转换承重梁过多，传力复杂，对抗震极为不利;建筑立面设计过分追求立面效果，出现“头重脚轻”造成房屋重心过高。有些建筑物采用错落的立面，突出屋面建筑部分的高度过高，地震时发生鞭梢效应而造成结构竖向强度和刚度的不均匀。外墙窗尺寸越来越大，而窗间墙尺寸则越来越小，有的开间甚至取消整门外墙，在外墙上设带形通窗、玻璃幕墙，使外纵墙几乎完全丧失抗震能力。地震时变形不协调，薄弱部门提前破坏引起结构整体破坏。

　　3、砖混结构建筑物设计中构造柱设置过多，抗震砖墙不足资料表明，砖墙增设构造柱后能提高砖混结构建筑物体侧向挤出塌落的约束作用，设置钢筋混凝土构造柱能使砌体的抗剪承载力显著提高，提高砌体的变形能力，是有效的抗倒塌措施。但构造柱对墙体的抗裂效果不明显，一些砖混结构在墙体数量少，抗震不足时，往往以增加构造柱来弥补，造成构造柱两侧的砖砌体长度不足，致使构造柱不能有效地与砖砌体协同工作，形成了“头重脚轻”的结构体系，对抗震极为不利。

　　二、科学合理的布局建筑平面和立面

　　建筑平面和立面的规整性是整个结构设计中一个十分基础、重要的内容。抗震设计中，建筑平面、立面宜尽可能简洁、规则，结构质量中心与刚度中心相一致。对于结构平面布置不规则的房屋质心与刚度中心往往不容易重合，在地震作用下会产生扭转效应，大大加剧地震的破坏力度；对体型不规则的房屋应注意偏离结构刚心远端墙段的抗震验算。建筑立面应避免头重脚轻，房屋重心尽可能降低，避免采用错落的立面，突出屋面建筑部分的高度不应过高，以免地震时发生鞭梢效应，同时应控制好结构竖向强度和刚度的均匀性。建筑设计应符合抗震概念设计的要求，不应采用严重不规则的设计方案，即使不可避免时，也应尽量在适当部位设置防震缝，将体型复杂，平面特别不规则的建筑布局分割成几个相对规则的独立单元。在实际工程设计中，应尽可能兼顾建筑造型，又满足使用功能要求的前提下，将平面布置、立面外观造型设计得较为规整、简洁、美观大方；同时又能有效地提高工程的抗震性能。

　　三、建筑物总高度和总层数不应超过规范限值

　　新规范对建筑物总高度和总层数的限值有很明确的要求，设计人员在设计时应注意总高度的计算方法和坡屋面时顶层高度的取值。通过近几年的实际工程的抗震电算文件结果分析比较感觉到，砖混砌体房屋层数越多，高度越高，结构抗震越难合格。建筑高度和层数越接近规范限值，地震造成的破坏越严重。所以控制房屋的总高度和总层数对减小地震危害作用很大。楼盖重量约占建筑物总总量的一半左右，多一层楼盖即意味着增加半层楼的地震作用，而且增大了地震侵覆力矩，在中强地震下，因地震侵覆力矩过大，可能导致建筑底部墙体的压力或剪力超过材料容许值而被破坏。所以应尽量减少层数，降低层高，采用轻质建筑材料以减轻建筑物自重。

　　四、合理布置纵墙和横墙

　　多层砖混房屋的主要承重构件是纵、横墙体，在地震中主要由于承重纵、横墙在地震力作用下产生裂缝，严重者会出现倾斜、错动、倒塌等现象，进而使房屋造到破坏；所以合理布置纵、横墙对提高房屋抗震性能起到很大的作用。多层砖混房屋应优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系，纵、横墙的布置宜均匀对称，沿平面内宜对齐，沿竖向应上下连续，同时一轴线上的窗间墙宽度宜均匀。房屋的空间整体刚度和整体稳定性决

　　定着房屋抗震能力的高低，多层砖混房屋一般采用纵墙或横墙承重，由于非承重方向的约束墙体少，间距大，因而房屋该方向刚度较弱，空间刚度和整体性均较差，拉震能力低；在高烈度地区，墙体由于平面外的失稳而先行破坏，进而引起整个房屋倒塌。而在两个方向适当布置纵横、墙混合承重的房屋，由于其限制了纵、横墙的侧向变形，增强了空间刚度和整体性，对承受纵、横两个方向的水平地震作用及抗弯、抗剪都非常有利。墙体布置

　　时，应尽量采用纵墙贯通的平面布置，当纵墙不能贯通布置时，可在纵横墙交接处采取加强措施，也可在纵、横墙交接处增设钢筋混凝土构造柱，并适当加强构造配筋；必要时还可以每隔一定高度放置水平拉结构筋如2Φ6@500，以加强房屋整体性，防止纵、横墙交接处被拉开。

　　五、有效设置圈梁与构造柱

　　砌体房屋中设置构造柱和圈梁，共同组成砖混结构的“弱框架”，使结构在遭遇“大震”时可有较大的非弹性变形，这种变形应控制在规定范围内，使结构不致发生倒塌，遭遇设防地震时，结构部分进入非弹性变形，损坏控制在可修范围内。

　　多次震害调查表明，圈梁是提高多层砖房抗震性能的一种经济有效的措施，有利于减轻震害。在多层砌体结构中设置沿楼板标高的水平圈梁，可以加强内外墙的连接，增强房屋的整体性。由于圈梁的约束作用使楼板与纵横墙构成整体的箱形结构，能有效约束板，使砖墙平面外倒塌的可能性大大减小，可以充分发挥各片墙体的抗震能力。圈梁作为边缘构件，对楼屋盖进行平面内约束，可以提高楼屋盖的水平刚度，同时能保证楼盖能起到整体横隔板的作用。圈梁与构造柱一起对墙体在竖向平面内进行约束，限制墙体裂缝的开展，且不延伸出两道圈梁间的墙体，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，提高墙体抗剪能力。设置圈梁还可以有效减轻地基不均匀沉降对房屋的影响，特别是屋盖和基础顶面处的圈梁具有提高房屋竖向刚度和抵御不均匀沉陷的作用。新抗震规范规定：现浇钢筋混凝土圈梁应闭合，遇到洞口应上下搭接，圈梁宜与板设在同一标高处，断面高度大于等于120mm，配筋应符合规范规定。砖混结构设置构造柱能提高房屋的延性，可使砌体的抗剪承载力提高百分之十到三十。

　　六、在合理位置的墙段内设置水平钢筋

　　在抗震验算中，多层砖混房屋底层往往不容易满足抗震要求，即使有时在适当部位加设构造柱也不能完全满足抗震承力验算。为了提高墙体的抗震能力，可在抗震力不够的承重墙段内配置水平钢筋，使地震力由砌体及水平钢筋共同承担。一些试验表明，配筋多孔砖墙体可以有效地提高墙段的抗震性能，减少脆性，增加延性，增强砖混房屋的抗震性能。水平配筋砖砌体的砌筑砂浆强度等级不应低于M7.5，水平钢筋宜采用HPB235、HRB335钢筋，配筋率不应小于0.07%，也不宜大于0.17%，间距不应大于400mm；钢筋锚固长度不宜小于180mm。

　　参考文献：

　　【1】黄文哲.浅谈砌体结构房屋抗震措施[J].中国新技术新产品,2009,(07).

　　【2】牛桂平.砖混结构房屋施工质量和安全要点分析[J].中国新技术新产品,2009,(13).

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