2011年一级注册建造师水利水电工程:多层砖混结构房屋的抗震设计探讨_第2页
房屋是纵、横向承重构件和楼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。刚性楼盖是各抗侧力构件按各自侧移刚度分配地震作用的保证。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,不但可消除滑移、散落问题,增加房屋的整体性,增大楼板的刚度,而且对平面上墙体对齐的要求也可予以适当放宽,因作为以剪切变形为主的砌体结构,层间变形是可控制的。较强的楼板及屋盖水平刚度使荷载传递具有良好的条件,平面上,当上下墙体不对齐时,现浇楼板及屋盖能起到一定的传递水平力的作用,同时楼、屋盖现浇增加了楼板对墙体的约束。因此,采现浇楼、屋盖是一种较好的增强楼房结构空间刚度和整体稳定性的方法,在适当的部位增设构造柱,并配置些构造钢筋,也能达到增强结构整体性的作用;另外,设置配筋圈梁可限制散落问题,增强空间刚度,提高结构整体稳定性,从而提高房屋的抗震性能。
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,以加强房屋整体性,防止纵、横墙交接处被拉开。
在地震中多层砖混房屋的横向地震力主要由横墙承担,不仅要求横墙有足够的承载力,而且楼盖必须具有能将地震力传给横墙的水平。
刚度;对抗震横墙最大间距的构造规定就是为了满足楼盖对传递水平地震力所需的刚度要求。现行建筑抗震设计规范(GB50011-2001)规定:房屋抗震横墙的间距不应超过规范中表决7.1.5的要求,其中,8度设防时,现浇或装配整体式钢筋混凝土楼、屋盖的多层砖混房屋抗震横墙最大间距为15m.当横墙间距过大时,纵向砖墙会因过大的层间变形而产生出平面的弯曲破坏,使楼盖失去传递水平地震力的能力,从而导致地震力还未传到横墙,纵墙就已先破坏;所以有效地控制横墙间距能提高房屋的抗震能力。
五、适当增加墙体面积与合理提高砂浆强度
历次震害表明,多层砖混房屋的抗震能力与墙体面积大小及砂浆强度等级高低成正比,提高墙体面积、砂浆强度等级能有效地提高房屋的抗震能力,是减轻震害的有效途径之一。在6层砖混房屋的抗震验算中,上面几层的地震作用较小,容易满足抗震承载力的要求,而底部一、二两特别是第一层的地震作用力较大,是薄弱层,往往不容易满足要求;但若改变部分墙体的承载面积或适当提高砂浆的强度等级,如将部分240mm宽的承重墙改为360mm宽的墙,或将砂浆强度等级由M5体高到M10,则在抗震结果中显示满足抗震要求。可见在进行6层砖混房屋的抗震验算时,适当增加底部1~2层墙体面积或提高砂浆强度能有效地提高房屋的整体抗震能力。
当施工质量控制等级为B级时,龄期为28天的以毛截面计算的普通砖和烧结多孔砖砌体的抗压强度设计值应按表2采用;砌体的轴心抗拉强度设计值,弯曲抗拉强度设计值和拉剪强度设计值应按表3采用。
表2 烧结普通砖和烧结多孔砖砌体的抗压强度设计值(Mpa)
砖强度等级 |
砂浆强度等级 |
砂浆强度 | ||||
M15 |
M10 |
M7.5 |
M5 |
M2.5 |
0 | |
MU30 |
3.94 |
3.27 |
2.93 |
2.59 |
2.26 |
1.15 |
MU25 |
3.60 |
2.98 |
2.68 |
2.37 |
2.06 |
1.05 |
MU20 |
3.22 |
2.67 |
2.39 |
2.12 |
1.84 |
0.94 |
MU15 |
2.79 |
2.31 |
2.07 |
1.83 |
1.60 |
0.82 |
MU10 |
_ |
1.89 |
1.69 |
1.50 |
1.30 |
0.67 |
表3 强度设计值和抗剪强度设计值(Mpa)
砌体类别 |
强度类别 |
破坏特征 |
砂浆强度等级 | |||
≥M10 |
M7.5 |
M5 |
M2.5 | |||
烧结普 通砖, 烧结 多孔砖 |
轴心抗拉 |
沿齿缝 |
0.19 |
0.16 |
0.13 |
0.09 |
弯曲抗拉 |
沿齿缝 |
0.33 |
0.29 |
0.23 |
0.17 | |
沿通缝 |
0.17 |
0.14 |
0.11 |
0.08 | ||
抗剪 |
_ |
0.17 |
0.14 |
0.11 |
0.08 |
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