淺談多層砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震

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1、淺談多層砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震［摘要］去年在四川發(fā)生的汶川8級地震造成了巨大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。使得人們對日常生活和居住的建筑的安全性有了更高的關(guān)注。據(jù)統(tǒng)計(jì)，砌體結(jié)構(gòu)在整個(gè)建筑工程中,占80%以上。由于砌體結(jié)構(gòu)材料的脆性性質(zhì)，其抗剪、抗拉和抗彎強(qiáng)度很低，所以砌體房屋的抗震能力較差。在國內(nèi)外歷次強(qiáng)烈地震中，砌體結(jié)構(gòu)破壞率是相當(dāng)高的。如何提髙砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震能力，將是建筑抗震設(shè)計(jì)中一個(gè)重要課題。［關(guān)鍵詞］砌體結(jié)構(gòu)；抗震設(shè)計(jì);震害砌體房屋是指用普通黏土磚、承重黏土空心磚、混凝土中小型砌塊、粉煤灰中小型砌塊和毛石等塊材，通過砂漿砌筑而

2、成的房屋。砌體結(jié)構(gòu)在我國建筑工程中，特別是在住宅、辦公樓、學(xué)校、醫(yī)院、商店等建筑中，獲得了廣泛的應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，砌體結(jié)構(gòu)在整個(gè)建筑工程中，占80%以上。由于砌體結(jié)構(gòu)材料的脆性性質(zhì)，其抗剪、抗拉和抗彎強(qiáng)度很低，所以砌體房屋的抗震能力較差。在國內(nèi)外歷次強(qiáng)烈地震中，砌體結(jié)構(gòu)破壞率是相當(dāng)高的。1923年日本關(guān)東大地震，東京約有7000幢磚石房屋,大部分遭到嚴(yán)重破壞，其中僅有1000余幢平房可修復(fù)使用。又如,1948年蘇聯(lián)阿什哈巴地震，磚石房屋破壞率達(dá)70%?80%。我國近年來發(fā)生的一些破壞性地震，特別是1976年的唐山大地震，磚石結(jié)構(gòu)

3、的破壞率也是相當(dāng)高的。據(jù)對唐山烈度為10度及11度區(qū)123幢2?8層的磚石結(jié)構(gòu)房屋的調(diào)查，倒塌率為63.2%；嚴(yán)重破壞的為23.6%,尚可修復(fù)使用的為4.2%,實(shí)際破壞率，高達(dá)91%o另外根據(jù)調(diào)查,該次唐山地震9度區(qū)的漢沽和寧河，住宅的破壞率分別為93.8%和83.5%；8度區(qū)的天津市區(qū)及塘沽區(qū)，僅市房管局管理的住宅中，受到不同程度損壞占62.5%；6?7度區(qū)的北京，磚混結(jié)構(gòu)也遭到不同程度的損壞。另去年在我國四川汶川發(fā)生的歷史罕見的大地震，震級達(dá)到里氏8級，最大烈度達(dá)到11度。據(jù)報(bào)道，受災(zāi)特別嚴(yán)重的北川縣老縣城的80%、新縣

4、城60%以上建筑垮塌，北川縣城基本已經(jīng)被夷為平地。在此次地震災(zāi)區(qū)完全垮塌的房屋中，砌體結(jié)構(gòu)占了絕大多數(shù)。從我國國情出發(fā)，在今后一定時(shí)間，砌體結(jié)構(gòu)仍然將是城鄉(xiāng)建筑中的主要結(jié)構(gòu)形式之一。因此，如何提高砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震能力，將是建筑抗震設(shè)計(jì)中一個(gè)重要課題。一、震害及其分析人們常說，地震來襲時(shí)地動山搖，房屋隨之倒塌。確實(shí),由于建筑物依附在地球表面，建筑物受地震破壞的方式主要受地震波的傳播方式影響。地震波傳播方式有縱波、橫波、面波。縱波使建筑物上下顛簸，力量非常大，建筑物來不及跟著運(yùn)動，使底層柱子和墻突然增加很大的動荷載，疊加建筑物

5、上部的自重壓力，若超出底層柱、墻的承載能力，柱、墻就會垮掉。底層垮掉后，上面幾層建筑的重量就像錘子砸下來一樣，又使第二層壓壞，發(fā)生連續(xù)倒塌，整個(gè)建筑直接“坐”下來，原來的第三層瞬間變?yōu)?‘第一層”。橫波使建筑物水平搖擺，相當(dāng)于對建筑物沿水平方向施加了一個(gè)來回反復(fù)的作用力，若底部柱、墻的強(qiáng)度或變形能力不夠，就會使整棟建筑物向同一方向歪斜或傾倒，在震區(qū)常?？吹竭@種現(xiàn)象。面波使建筑物扭轉(zhuǎn)。引起扭轉(zhuǎn)的原因是有的地震波本身就是打著"旋兒”過來的，也有的情況是因?yàn)槊娌ǖ竭_(dá)建筑物兩端早晚的時(shí)間差引起的。這種情況引起建筑物扭動。建筑物一般抗

6、扭能力較差，很容易扭壞。震區(qū)有的房子角部坍塌，多屬這種情況。一旦碰到上下顛、左右搖、扭轉(zhuǎn)，三種方式共同發(fā)生，破壞力就更加可怕。在離震中較近的范圍，往往三種方式交織作用，所以破壞力很大。此外，每個(gè)建筑物都有自己特定的自振頻率，如果這個(gè)頻率與地震作用的頻率接近，還會引起類似共振的效應(yīng)，那樣帶來的破壞力就更可怕了。在強(qiáng)烈地震作用下，多層砌體房屋的破壞部位，主要是墻身和構(gòu)件的連接處，樓蓋、屋蓋結(jié)構(gòu)本身的破壞較少。下面根據(jù)歷次地震的宏觀調(diào)查結(jié)果，對多層房屋的破壞規(guī)律及其原因作一簡要說明。1.墻體的破壞。在砌體房屋中，與水平地震作用方向

7、平行的墻體是主要承擔(dān)地震作用的構(gòu)建。這類墻體往往因?yàn)橹骼瓚?yīng)力強(qiáng)度不足而引起斜裂縫破壞。由于水平地震反復(fù)作用,兩個(gè)方向的斜裂縫組成交叉型裂縫。這種裂縫在多層砌體房屋中一般規(guī)律是下重上輕。這是因?yàn)槎鄬臃课輭w下部地震剪力大的緣故。2?墻體轉(zhuǎn)角處的破壞。由于墻角位于房屋近端，房屋對它的約束作用減弱，使該處抗震能力相對降低，因此較易破壞。此外，在地震過程中當(dāng)房屋發(fā)生扭轉(zhuǎn)時(shí)，墻角處位移反應(yīng)較房屋其它部位大，這也是造成墻角破壞的原因。3?樓梯間墻角的破壞。樓梯間除頂層外，一般層墻體計(jì)算髙度較房屋其他部位墻體小，其剛度較大，因而該處分配的

8、地震剪力大，故容易造成震害。而頂層墻體的計(jì)算高度又較其他部位大，其穩(wěn)定性差，所以也易發(fā)生破壞。4?內(nèi)外墻連接處的破壞。內(nèi)外墻連接處是房屋的薄弱部位，特別是有些建筑內(nèi)外墻分別砌筑，以直槎或馬牙槎連接，這些部位在地震中極易拉開。造成外縱墻和山墻外閃、倒塌等現(xiàn)象。5?樓蓋預(yù)制板的破壞。由于預(yù)制板