多层砌体结构建筑的抗震探讨工学论文

多层砌体结构建筑的抗震探讨工学论文

　　摘要:根据目前国家地震专*预测及分析，目前我国仍处于第五个地震活跃期，特别是在四川发生的汶川8度地震造成了巨大的人员伤亡和财产损失。使得人们对日常生活和居住的建筑的安全性有了更高的关注。对此国家也对建筑抗震规范进行了及时的修改，同时也要求我们工程技术人员对地震灾害的预防措施的研究应有更深的认识。

　　关键词:砌体结构;抗震;技术措施

　　地震的危害性非常大，建筑物的抗震性能就显尤为重要。目前我国抗震设计的目标是：当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时，一般不受损坏或不需修理可继续使用，当遭受本地区抗震设防烈度的地震影响时，可能损坏，经一般修理或不需修理仍可继续使用，当遭受高于本地区抗震设防烈度预估的早遇地震影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。目前房屋建筑的结构形式主要有：砌体结构、框架结构、剪力墙结构、钢结构等。其中砌体结构由于选材方便、施工简单、工期短、造价低等特点。多年来是我国多层住宅和多层小型公建使用最广泛的一种建筑形式。

　　一、多层砌体建筑抗震常用处理措施

　　砌体结构是采用砌块和砂浆砌筑而成的墙、柱作为建筑物主要受力构件的结构。其是通过砌块和砂浆的互相作用及纵横墙的拉结而达到具有一定整体性和承重能力。但砌体的抗拉、弯、剪的强度又较其抗压强度低，导致建筑变形能力小，抗震性能差等缺点，使砌体结构的应用受到一定限制。因此改善砌体的延性，提高建筑物的整体稳定性和抗震性能具有重要意义。

　　常用的砌体建筑抗震处理措施，应注意以下几类。

　　（一）合理布局。建筑平面、立面应尽可能简洁、规整，使结构质量中心与刚度中心相一致。建筑立面应避免头重脚轻，房屋的重心尽可能降低，避免采用错落凹凸的立面，突出建筑屋面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。如在实际工程中，在不可避免的情况下，应尽量在适当部位设置抗震缝，将体型复杂、平面不规则的建筑分割成几个相对规整的独立单元。

　　（二）控制建筑高度及层数。历次震害证明，砌体建筑的层数越多，高度越高，其地震破坏就越大。因为建筑层数及高度值越大就意味着侧向地震作用就越大，同时也加大了建筑底部的倾覆力距。因此在地震中，倾覆力矩过大使得底部墙体产生过大的压力和剪力而被破坏。所以控制砌体结构高度及层数对减少地震灾害有很大的作用。在国家新修改的《建筑抗震设计规范》（GB50011-2008）也对多层砌体建筑的总高度和层数有强制性的规定。

　　（三）增强砌体结构的整体性及刚度。有效增强砌体结构的整体性及刚度的措施有许多种，一般常见及在实践证明的方法有纵、横墙的合理布置，建筑的楼盖为现浇，增加墙体面积及提高砂浆的强度，设置圈梁及构造柱等。在地震中多层砌体结构的纵、横向地震作用主要由相应墙体承担。因此，纵、横墙的合理布置且控制横墙的间距，可控制纵、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，而当纵墙不能贯通布置时，则应在墙体交接处采取加强措施。而横墙最大间距就是为了满足楼盖对传递水平地震所需的刚度要求。其中，在8度设防时，现浇或装配整体钢筋混凝土楼盖板的多层砌体建筑的横墙最大间距为15米。如横墙间距过大时，纵墙会因过大的层间变形而产生平面的弯曲破坏。

　　根据历次地震后建筑受害情况分析，多层砌体结构的抗震能力与墙体的截面积大小及砂浆等级高低成正比。在多层砌体建筑的抗震验算中，底部两层的地震作用力较大，是结构的薄弱层。此时改变部分墙体的承载面积和适当提高砂浆的强度等级可提高抗震能力，实践证明提高砂浆的强度能同时提高建筑的抗拉、抗压、抗弯、抗剪能力，从而达到提高砌体建筑的抗震性能力的目的。

　　在多层砌体建筑中设置水平圈梁，可加强内外墙的连接，增强建筑的整体性。特别是屋盖和基础顶两处的圈梁的设置具有提高建筑的竖向刚度和抗御不均匀的沉降能力。由于圈梁的约束作用使楼盖与纵、横墙构成箱形结构，能有效地约束装配板材的散落，使砖墙发生平面倒塌可能性大为降低，以充分发挥各片墙体的抗震能力。

　　在砖墙设构造柱能提高砌体建筑的延性，发挥砖墙砌体侧向挤出塌落的约束作用，使砌体的抗剪承载能力提高10~30%，提高了砌体结构的变形能力。另外在建筑中设置构造柱能提高建筑物的整体性，利用其塑性变形和滑移摩擦来消耗地震能量，从而提高建筑的抗震能力，且圈梁与构造柱一起对墙体在竖向平面内进行约束，可限制墙体裂缝的开展，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，提高了墙体的抗剪能力，因此构造柱与圈梁的设置是一种经济有效的抗震措施。

　　二、隔震技术及消能减震技术应用

　　隔震技术是国际上热门的工程抗震新技术，它通过把隔震消耗装置〈如橡胶隔震垫〉安放在结构底部和基础或底部柱顶之间，把上部结构和基础隔开，这样改变了结构的动力特性和动力作用，明显地减轻结构的地震作用，以达到“以柔克刚”的效果。国内外大量的实验和工程时间证明，隔震体系一般可使结构水平地震加速度下降60%左右，从而消除或有效的减轻结构的地震损坏，提高建筑物及人员的安全性。隔震体系是有很大的垂直承载里（50T-2000T）及很大的垂直压缩刚度，而其水平变形刚度较小〈0.25KN/mm-1.8KN/mm〉,水平及限变位值较大（10-50cm），因此具有足够大的初始刚度，以抵抗风荷载和轻微地震，当强地震发生时，又能自由内柔性滑动，而变形过大时，刚度就回升，具有保护和限制作用。钢板夹层橡胶隔震垫具有较大的复位能力，在多次的地震实践中都是后动瞬时复位。同时，它面抗性能好，一段使用寿命可在70年以上，远远超过一般民用建筑物的50年使用年限的要求。根据其特性，一般来讲隔震技术主要适用于多层建筑及低层建筑中。

　　建筑结构消能减震技术的方法指在结构的某些部位〈如支撑、剪力墙、节点、连接缝或连接件等〉设置消能阻尼装置或元件，通过消能装置产生摩擦非线性滞回变形耗能来耗散或吸收地震能量以减小主体结构的水平和竖向地震反应，从而避免结构产生破坏或倒塌，以达到减震、抗震的目的。但此种方法主要使用于高层或超高层。

　　隔震和消能减震技术虽然能够大幅度提高建筑结构的抗震性能，并且新的抗震设计规范已给出了隔震和消能减震技术工程应用的指导性意见，但目前建造成本较高，且该技术从设计到构造，施工复杂。正确合理地掌握和实施尚存在一些问题，因此新技术距离大规模推广和应用还需要一定时间的准备。

　　三、结束语

　　对建筑结构来说，良好的抗震性能一定来自于相对简单的体形，来自简单而直接的传力体系及地震作用下结构的多道设防线，在地基和基础的设计中也应充分考虑到地基的变形对建筑的安全影响。另外也应高度重视由地震引发的次生灾害。因此在今后的建筑设计中有必要增强建筑的防火设计。

　　为了最大限度地减轻震害，建筑工程技术人员应努力在抗震设防、抗震设计和施工质量三方面都提高到一个新的水平，才能确保建筑工程具备合理的抗御地震的能力。

　　参考文献：

　　（1）施楚贤主编《砌体结构》武汉工业大学出版社

　　（2）中华人民共和国建设部《建筑抗震设计规范》中国建筑工业出版社

　　（3）周德源主编《砌体结构抗震设计》武汉理工大学出版社

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