摘要:本文概括了砖混结构的优缺点,倡导注重砖混结构建筑的抗震概念设计与必要的数值计算相结合。
关键词:砖混结构抗震概念设计
1.砖混结构的优缺点
砖混结构是指建筑物中竖向承重结构的墙、附壁柱等采用砖或砌块砌筑,柱、梁、楼、板、屋面板、桁架等采用钢筋混凝土结构其优点主要表现在:①砖是最小的标准化构件,对施工场地和施工技术要求低;②砖具有很好的耐久性、化学稳定性和大气稳定性;③节省水泥钢材和木材不需模板,造价较低;④施工技术与施工设备简单;⑤砖的隔音和保温隔热性要优于混凝土和其他墙体材料。因此,被广泛用于住宅建设中。
2.砖混结构的抗震概念设计
2.1合理设计建筑平面和立面
砖混房屋的平、立面设计从整体上决定了建筑物的抗震能力,合理布置是抗震的关键。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。建筑的立面和竖向剖面宜规则,结构的侧向刚度应均匀变化,竖向抗侧力构建的界面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减少,避免抗测力结构的侧向刚度和承载力突变。避免建筑立面的头重脚轻,并尽可能降低房屋重心,避免采用错落的立面,突出房屋建筑部分的高度不应过高,以免地震时发生鞭梢效应。
2.2严格控制房屋总层数,防止总高度超出限值
根据历次震害情况显示表明,砌体砖混房屋的层数越多,高度越高,其地震破坏程度越大,因此,砖砌体房屋的总高度及总层数应予以严格控制以减少地震时带来的震害。现行建筑抗震设计规范(GB50011―2001)对多层砌体房屋的总高度和总层数有了强制性规定。但特别值得注意的是,该规定适用于横墙较多的多层砖砌体房屋,对横墙较少的多层砖砌体房屋,则应根据实际情况,在横墙较少的基础上,再适当降低总高度和减少层数。而对于抗震横墙最大间距超过多层砖房要求的,已不属于侧力作用下的刚性房屋,因此,不能按多层砖砌体房进行抗震设汁,应按空旷房屋设汁。
2.3增强砌体房屋的刚度和整体性
房屋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。为了加强墙体的强度、刚度和稳定性,砖混结构房屋的房间尺寸不宜过大;砖墙的开洞率适当控制;开洞位置不影响纵横墙体的整体联结;注意墙体的砌筑质量;砂浆应有较好的和易性和保水性,其底层标号应≥M5.0:不应在砖墙上任意留施工洞,必要时应在洞的周围加设钢筋混凝土框予以补强等。
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。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。
2. 4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,进而使房屋遭到破坏。因此,合理布置纵、横墙对提高房屋抗震性起到极为重要的作用。
在地震中多层砖混房屋的横向地震力主要由横轴承担,不仅要求其有足够的承载力,而且要求楼盖必须具有能将地震力传给横墙的水平高度。对抗震墙最大间距的构造规定就是为了满足楼盖列传递水平地震力所需的刚度要求。如果横墙间距过大,纵向墙便会因为过大的层间变形而产生平面的弯曲破坏,使楼盖失去传递水平地震力的能力,从而导致地震力害未传到横墙,纵墙已先破坏。多层砖混房屋则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。
2.5其它措施
构造柱和圈梁的设置能加强结构的整体性,提高墙体的变形能力,形成约束砌体,墙体在反复地震力作用下出现裂缝后,构造柱和圈梁能有效阻止裂缝的延伸,从而达到大震时裂而不倒的设防目标。圈梁能有效地约束预制板的散开,使砖墙出平面外倒塌的可能性大大降低;圈梁作为边缘构件,可以提高楼、屋盖的水平刚度,把地震作用分给墙体,既能限制墙体斜裂缝的开展与延伸,又能减轻地震时地基的不均匀沉降对‘房屋的影响。
3.房屋高度计算及层高限值
3 .1结构计算简图的底部嵌固位置按以下确定
(1)无地下室或符合现行建筑抗震设计规范要求的全地下室,在室外地面下500mm,或沿外墙的管沟底部;
(2)符合规定的地下室及全地下室,当其地下室承重砌体墙厚度不小于底层厚度的1.5倍,地下室现浇钢筋混凝土顶板厚度不小于150mm,并采用双层双向通长配筋,每层每个方向配筋率不小于0.25%时,地下室顶板可作为嵌固端。
3.2砌体承重房屋顶层大房间,当屋盖采用肋形梁板结构
梁支承处砌体顶部有截面高不小于梁高度的卧梁时,承重砌体计算层高的时候允许计算到卧梁底,但不应小于3.6。砌体承重房屋的底层,当内纵端、内横墙厚度比上层增加半砖厚,或设置间距不大于2m的构造柱时,底层砌体承重墙层高允许放大到4.2m。教学楼的教室应使用现浇钢筋混凝土平板或现浇钢筋混凝土空心楼板,以保证教学楼层高不应小于3.4m(中学)、3.lm(小学),当现浇板、屋盖板沿全部承重墙设置高度不小于240mm圈梁时,层高允许放大到3.7m。
4.结语
砖混结构的抗震设计重在概念设计,在加强概念设计的基础上,辅之以必要的数值计算,是搞好抗震设计的必要手段。设计时体现以预防为主的设计思想达到“小震不坏,中震可修,大震不倒”的设防目标。通过建筑上的合理布局,结构上的构造措施等多种方法来弥补砌体房屋脆性材料在抗震方面的不足,从而满足抗震要求。
