浅论砌体结构房屋的抗震设计

摘要：随着城市建设迅速发展，建筑物以飞快的速度矗立于城市的各个角落，以至于房屋的结构设计及抗震性能受到人们的关注。本文主要讨论了砌体结构房屋的抗震设计，在此仅供参考。

关键词:抗震性能；砌体结构；设计分析；验算

Abstract: with the rapid development of city construction, building to a dizzying pace stands in every corner of the city, so that the structure of the building design and seismic performance got the attention of people. This paper mainly discusses the seismic design of brick masonry structure housing, in this is only for reference.

Keywords: seismic performance; Masonry structure; Design analysis; checking

中图分类号：U452.2+8文献标识码：A 文章编号：

前言

我国是一个地震多发国家，在地震的震后调查发现，造成人员伤亡的直接原因是地震中建筑物倒塌。然而砌体结构因其经济实用性的特点在现阶段住宅设计中仍然被广泛采用，成为我国多层住宅采用的主要结构体系形式之一。因此，做好砌体结构房屋抗震设计是关乎人民生命安全的重大事情，必须高度重视。

1、砌体结构抗震的一般规定

1.1房屋总高度、层数

为保证建筑的抗震能力，通过限定房屋的层数和总高度，是较为有效手段之一。

①通常情况下，层数和总高度要那种建筑行业的相关规定来确定。②对横墙较少的多层砌体房屋，如医院、教学楼等，在总高度的控制上，要比其他房屋的规定降低3m，在层数上则需要相应减少一层；各层横墙很少，即同一楼层内开间大于4.2m的房间占该层总面积的40％以上的多层砌体房屋，就需要按照具体情况，对总高度和层数进行适当的调整。③横墙较少的多层砖砌体住宅楼，如果根据规定采取加强措施，而且能够满足抗震承载力要求时，其高度和层数允许就按一般的规定采用。

1.2房屋的层高

普通砖、多孔砖和小砌块砌体承重房屋的层高，要控制在3.6m之内；底部框架一抗震墙房屋的底部和内框架房屋的层高，则应该控制在4.5m之内。

1.3结构布置

（1）单向板屋盖时承重方案

如果是单向板楼盖屋盖，那就应该尽可能的选用横墙承重，或者纵横墙共同承重的方案；纵横墙的布置需要保持均匀对称，而且需要保证沿平面内宜对齐，沿竖向应上下连续；在同一轴线上窗间墙宽度，也必须是均匀的。

（2）平立面布置与防震缝

如果房屋的平面和立面布置都是不规则的，也就是出现平面上凹凸曲折、立面上高低错落时，其震害通常是比较严重的；即使平面和立面布置规则，假如质量中心和刚度中心不重合，那也同样会大大的加重震害。这主要是由两方面的原因造成的：一方面是因为各部分会产生较大的变形差异，这就很可能在各部分连接处产生较强的应力集中；另一方面是因为质量中心偏离刚度中心，在地震时房屋发生扭转，进而进一步加剧了地震的破坏作用。对于突出屋面的部分，因为鞭鞘效应这会造成地震作用增大，这就意味这突出部位愈细长，地震作用愈大，而震害一般就会显得更为严重。

所以，在设计中，应该尽可能的保证房屋的平、立面布置规则、对称，保证房屋的质量分布和刚度变化均匀。在平面布置方面，则应该尽可能的避免墙体局部突出和凹进，如果是L形或槽形，那就必须把转角交叉部位的墙体拉通，保证水平地震作用，能够顺利的通过贯通的墙体传到相连的另一侧。另外，还要尽可能的避免将大房间布置在单元的两端。在立面布置方面，则应该尽量应避免局部的突出的现象出现。假如工程的实际情况要求布置局部突出的建筑物，那就需要根据相关的要求采取措施，如在变截面处加强连接，或者可以考虑采用刚度较小的结构并减轻突出部分的结构自重。楼层错层处墙体往往震害较重，故楼层不宜有错层，否则应采取特别加强措施。假如遇到更大的问题，即整个建筑必须不规则布置，那就需要设置防震缝将其分割成若干独立单元，通过保证每个单元达到规则，保证抗震功能。如果工程出现下列情况之一，就需要及时的设置防震缝：①房屋立面高差在6m以上；②房屋有错层，且楼板高差较大；③各部分结构的刚度、质量截然不同。防震缝应贯通房屋上部结构，缝两侧应布置墙体。缝宽应根据地震烈度和房屋高度采用50 ～ 100mm；基础可不设防震缝。

（3）抗震横墙间距

一般来说，矩形平面多层砌体房屋，其横向的抗力问题较突出，这就需要抗震横墙要有够强的承载力，同时也需要楼盖必须具有传递地震力给横墙的水平刚度。所以，在设计中为了满足楼盖对传递水平地震力所需的刚度要求，房屋抗震横墙的间距，必须要得到很好的控制，以便报抗震设计的科学性和可行性。

2、多层砌体结构房屋的地震作用及地震作用效应

2.1水平地震作用计算

普通的砌体结构房屋，只要求进行水平地震作用下的抗震计算，也就是分别沿房屋的两个主轴方向进行，保证每个方向的水平地震作用，能够全部由该方向的墙体承受，即横向和纵向分别进行验算。在设计中，包括多层砌体房屋、底部框架房屋和多排柱内框架房屋，在内的砌体房屋，应该选择底部剪力法计算水平地震作用。一般而言，多层砌体房屋水平地震作用时的计算简图，与框架结构时的图大致相当。这是一个结构单元的计算简图，不是一个开间的计算简图；结构抗震分析时应取整个建筑物作为计算单元，有防震缝时取整个防震缝区段作为计算单元。下图中

各质点的计算高度H，通常可以取楼盖上皮至结构底部的距离。结构底部位置，则需要按照下列原则确定：①如果没有地下室，而且基础埋深较小，那就需要取基础顶面；基础埋深较大时，取室外地坪下0.5m；②如果有整体刚度很大的全地下室，那就需要取地下室顶板上皮；③当地下室整体刚度较小或半地下室时，取地下室室内地坪。上图中集中于各质点的重力荷载代表值Gt，其实际上是上下各半层的墙、计算单元各层楼面梁板、柱等自重标准值和各可变荷载组合值之和。

2.2底部剪力法

这种方法必须要先计算总水平地震作用标准值FEk，也就是底部剪力，然后再分配给各层。FEk＝α1Geq式中：α1是相应于结构基本自振周期的水平地震影响系数，如果所设计的是多层内框架砖房和多层砌体房屋、底部框架，那就应该取水平地震影响系数最大值αmax，当单质点时取重力荷载代表值G1时，多质点时就必须要取各质点重力荷载代表值之和的85％。

2.3楼层地震剪力在本层各墙体间的分配

在把各楼层的地震剪力Vi求出后，可以把Vi在本层墙体间进行分配，接着按照各墙体分得的水平地震剪力验算截面抗震承载力。大量实践表明，在多层砌体房屋中，楼盖水平构件对楼层地震剪力在本层各墙体间的分配，有着至关重要的影响。根据楼盖水平刚度的不同，分别按以下方法分配。

（1）横向水平地震剪力的分配

如果是刚性楼盖，那现浇和装配整体式钢筋混凝土楼（屋）盖，水平刚度将会很大。这种刚性楼盖的楼层，层间各横墙所承受的水平地震剪力与其刚度成比例，或者说，楼层的地震剪力，是根据各横墙的刚度比例分配给各横墙。这就决定了设计过程中，需要先讨论层间各横墙的抗侧移刚度。

（2）纵向水平地震剪力的分配

内外纵墙主要承受由纵向水平地震作用求得的楼层纵向地震剪力。一般会因为纵向墙体的间距比较小，而楼（屋）盖水平刚度较大，所以，在进行楼层纵向地震剪力向各纵墙分配的过程中，需要根据刚性楼盖的规律来进行合理的设计和施工。由于纵墙往往较长，通常可以按纵墙净截面面积与全部纵墙总净截面面积的比值进行分配。

3、墙体截面抗震承载力验算

砌体房屋的砌体构件抗震承载力验算，一般表现为砌体墙的截面抗震受剪验算，当然，底部框架房屋和多排柱内框架房屋的框架部分另当别论。砌体墙的截面抗震受剪验算式，与前面的式颇相似，也是砌体墙剪力V与受剪抗力相比较；不过现在的砌体墙剪力V是地震作用引起的，即墙段分得的剪力；对多层砌体房屋，不考虑风荷载与地震作用效应的组合，现在的受剪抗力是抗震受剪抗力。在砌体的抗震抗剪强度设计值的选择上，设计人员需要从多个角度去探讨，比如说从砌体沿阶梯形截面破坏的抗震抗剪强度设计值，也就是按照各类砌体沿阶梯形截面破坏的抗震抗剪强度取设计值。

4、结语

对于砌体结构房屋抗震设计而言，需要设计人员根据砌体建筑的特点和当地抗震的需要，结合楼高的限制，在设计的过程中，严格按照规定进行设计，同时需要对设计的要点进行充分的探究，保证设计的可行性。

参考文献：

［1］熊立红，杜修力，陆鸣等.5.12汶川地震中多层房屋典型震害规律研究[J].北京工业大学学报，2008年11期

［2］郑山锁，杨勇.底部两层框架-抗震墙砖房抗震能力的分析方法与设计控制[J].工业建筑，2002年03期

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。