砌体结构抗震措施
砌体结构抗震措施
砌体结构抗震措施
[摘 要]砌体结构作为我国最普遍的结构形式，在抗震性能方面存在诸多不足，通过分析砌体结构的主要震害形态，论述了增强砌体结构抗震性能的几点措施。
[关键词]砌体结构 抗震措施 构造柱 圈梁
引言
砌体结构因其材料选择及施工的方便性，长期以来是我国应用最广泛的结构形式之一，其抗震性能的好坏直接影响着人民的生命财产安全。
然而，无论是从稍远时期的唐山大地震，还是几年前的汶川、玉树震后统计来看，受破坏最严重的无一例外均是砌体结构，而且遥遥领先于其他结构形式。究其原因，由于砌体材料本身的脆性以及砌块与砂浆间的粘结力较弱，砌体结构抗拉、抗弯、抗剪强度均较低，只有合理设计，采取有效的抗震措施，才能保证结构的抗震性能，抵抗突如其来的地震作用。
1 砌体结构主要震害形态
1.1 整体或局部倒塌
地震作用下，底层墙体受剪最大，如若强度不足，底层会先倒塌而使整个结构倒塌。地基不均匀时，可能会发生结构一端倒塌而另一端不倒;屋面为预制板的结构，混凝土梁与横向承重墙体振动不一致，搭在上面的预制板容易脱落;楼梯间、女儿墙以及其它平立面上的突变部位，在地震作用下也容易发生倒塌。
1.2 裂缝
在水平地震力作用下，砌体房屋纵向窗间墙部位较易发生剪切破坏而出现斜裂缝，之后在地震的反复作用下，墙体同时还受到拉压、扭转、弯折作用而产生交叉裂缝。
当房屋采用纵墙承重，横墙间距过大而屋盖刚度又较弱时，垂直于纵墙方向的地震力会迫使纵墙在刚度小的方向上发生横向弯曲，使得纵墙窗户的上、下皮砖砌体处产生水平裂缝。墙体竖向裂缝主要发生在纵横墙交接处，在竖向地震作用下，纵横墙体因荷载不同引起竖向变形差，使墙体在连接处产生剪应力，当剪应力超过砌体强度时产生竖向裂缝。
1.3 变形缝处墙体破坏
在较强的水平地震作用下，墙体的水平振幅较大，设计中变形缝的缝距太小或者其被建筑垃圾等封堵住时，两侧墙体较易因互相碰撞、挤压而受到破坏。
2 砌体结构抗震措施
2.1 合理布置建筑平立面
研究表明，简单规则的建筑物在地震中最不容易发生破坏。因此，无论在建筑平面还是立面上，均应力求质量、刚度均匀、对称分布，避免刚度突变或开设过大洞口。建筑平面上宜规则、简洁，使房屋质量中心与刚度中心尽可能一致，保证在地震作用下不发生较大的扭转效应。立面上应尽量降低房屋中心，避免头重脚轻。突出屋面部分不宜过高，避免发生鞭梢效应。
2.2 严格控制总层数及总高度
砌体结构中楼板重量近乎占到房屋总重量的一半，房屋总高度一定的情况下，多一层楼板意味着增加半层楼的地震作用。历次震害结果显示，砌体结构房屋层数越多，高度越高，地震中破坏程度越大，因此，有必要对砌体房屋总层数及总高度进行严格控制。
《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)中7.1.2条规定了我国在不同砌体材料、不同抗震烈度下的总高度和层数限值。同时，横墙较少的多层砌体房屋，总高度应比规定降低3m，层数相应减少1层;各层横墙很少的多层砌体房屋，还应再较少一层。
2.3 合理布置楼梯间
楼梯间作为人员疏散通道，在紧急情况发生时，大量人员集中，如果在地震时破坏，极有可能造成伤亡，也使救援工作无法顺利进行。建筑物的四角是保证结构整体性的重要部位，地震时水平两个方向地震作用通过墙体传递，在角部形成合力，造成应力集中，故不宜在房屋的尽端和转角处设置楼梯间。
2.4 合理设置伸缩缝
砌体材料与钢筋混凝土的线膨胀系数不同，墙体和屋盖的刚度不同，当温度变化时，砌体墙体与钢筋混凝土屋盖将产生不同的变形。由于墙体变形受屋盖变形的制约，墙体中会产生温度应力，一定程度下会生成斜裂缝和水平裂缝。
为防止砌体由温差和墙体干缩引起的裂缝，可在产生裂缝可能性较大的地方设置伸缩缝，如房屋平面转折处、体型变化处及错层处等。此外，在屋盖上设置保温、隔热层，或在屋面与墙体相接触的部位设置滑动层，也可有效防止温度裂缝。
2.5 重视构造柱与圈梁的设置
在多层砌体房屋中设置钢筋混凝土构造柱，能约束墙体变形，提高砌体抗剪强度，更重要的作用是增强墙体之间的连接，增强结构的整体性，提高砌体结构的.抗震性能，防止房屋在大震时的突然倒塌。
构造柱须与各层纵横墙的圈梁或现浇楼板连接，才能发挥约束作用。构造柱的设置部位因地震烈度、房屋高度的不同而异，具体可见《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)7.3.1条的规定。
圈梁也是多层砌体房屋中重要的抗震构造措施，圈梁的设置可以防止因地基不均匀沉降或较大振动荷载对结构的不利影响。圈梁与构造柱相结合，对各层构造柱起到支撑点的作用，共同作为多层砌块房屋的约束边缘构件，限制开裂后砌体裂缝的延伸和砌体的错位，使砖墙有较大的延性和变形能力，继续吸收地震能量，避免墙体倒塌。
2.6 采用隔震结构
砌体结构中采用隔震措施可以有效抗震，即在建筑物上部结构与基础之间设置隔震层，延长整个结构体系的自振周期，增大阻尼，减小传到上部结构的地震作用。从抗震性和经济性考虑，建在高烈度区的建筑更适合采用隔震结构。
结论
砌体结构是我国历史较长、应用普遍的结构形式，并且必将在今后很长一段时间内仍然广泛使用。由于砌体材料的抗拉和抗剪强度都很低，抗震性能较差，在抵御侧向水平地震作用时，在变形极小的情况就会开裂，进而倒塌，造成巨大损失。加强砌体结构的抗震设计，对保障人民群众的生命财产具有十分重要的意义。