提高砖混结构房屋抗震能力的有效方法

【摘要】砖混结构由于具有选材方便、施工简单、工期短、造价低等特点，在民用住宅建筑设计中约占90％以上。本文探讨了提高砖混结构房屋抗震能力的有效方法。

【关键词】砖混 结构 抗震

中图分类号：TU973文献标识码： A

前言

砖混结构房屋是我国民用建筑的主要结构形式之一。传统的砖混结构房屋，主要是用粘土砖或灰砂砖和混合砂浆砌筑，并通过内外墙砌体咬搓及和圈粱、构造柱的作用，以达到具有较好地连接整体效果。但是，就整个建筑物而言，由于其组成的基本材料和连接方式决定了它的胞生性质，抗震性能较差。历次破坏性地震中，砖混结构房屋遭到不同程度的破坏。所以，研究砖混结构房屋抗震设计中应注意的一些问题显得尤为重要，是砖混结构房屋安全使用的保证。

一、砖混结构抗震设计存在的不利因素

1、设计中存在的不利因素

（1）建筑结构设计

建筑结构设计方面：建筑平面和立面的规整性是整个结构设计中的一个十分重要的内容。近年来，建筑单体在形态设计中片面追求“形式美”、“造型美”，使建筑体系日趋复杂，未考虑结构抗震的复杂性，其不利因素主要表现在建筑设计及结构设计两个方面，见表1、表2所列。

（2）相关专业设计

其它相关专业与建筑结构专业在设计中不沟通、不协调。近年来，为满足墙体表面的观感要求，强弱电设计一般采用暗敷管线。施工单位在预埋管线时不免会凿墙、开槽，尤其是管线比较集中的部位，更会造成墙体严重削弱；有的竖向管线会使墙体形成通缝，横向管线会造成墙体截面尺寸严重不足。虽然目前没有研究资料表明，暗敷管线对砖混结构抗震的影响程度究竟有多大，但其影响是不言而喻的。此外，部分电气设计人员在设计中未与建筑结构专业设计人员充分沟通，仅考虑用户要求及使用方便，未考虑砖混结构墙体的整体抗震能力。

2、施工中存在的抗震不利因素

施工中存在的诸多抗震不利因素，见表3所列。

二、方法及抗震性能分析

目前，多层砖混结构房屋的抗震方法，主要是在房屋结构竖向及水平规定部位设置构造柱和圈梁；建筑材料及砂浆强度等级适当提高。这一构造措施虽对房屋整体抗震能力有所提高，但其整体结构抗震性能提高的幅值并不大，大约是结构抗震能力的10％ ～20％ ，再由于当前抗震措施的局限性及受施工质量特别是柱脚施工缝等的影响，柱脚抗滑移剪切能力有限，对房屋结构抗扭转能力和两主轴方向的抗侧力提高不大。面对相应抗震设防烈度的特大地震，结构破坏和倒塌的可能性较大。针对上述普通存在的震害情况及原因，较大程度地提高多层砖混结构房屋的抗震能力很有必要，继承和保留现行砖混结构抗震规范的局部优势，完善和提高现有抗震措施的不足，其方法应从以下几方面人手：

1、加强基础与构造柱的连接强度，提高柱节点和塑性区的抗弯刚度

竖向钢筋混凝土构件即构造柱的设置，按现行规范要求设置，其形状，按墙体结构特点，充分考虑所受地震力情况，可针对不同的墙体结构部位，设置成如图1所示5种类型。

I型用在纵横无交叉的墙体结构上；II型用在有枞横交叉的墙体结构上；III型用在内纵横墙体结构相交的转角处；IV型用在纵横墙体结构的交叉处；V型用在房屋外墙阴阳角位置。根据以上5种类型，以首层I型为例，其剖面构造如图2所示。

以I型构造柱为例，在构造柱上下塑性区各h／6或500mm高度范围之内，墙体纵向或横向每边加宽240mm或等于墙厚，加宽后该柱塑性区宽度约为750mm，其纵向配筋及横向配筋按设计或规范要求具体设置。新增加塑性区高度纵筋不应小于构造柱纵向钢筋直径，且不应小于14mm，其数量每边不少于2根。加宽后构造柱上、下塑性区之间柱中部砌筑形状及砌体拉墙筋设置，均按规范要求设置。经加宽后构造柱上、下两塑性区对应高度墙体刚度、强度增大，并在两塑性区之间形成新的塑性区且向柱中转移，紧靠原塑性区位置，其高度近似为h／6或300mm。通过以上有针对性的构造柱形状变化设置，使构造柱柱脚与基础地梁或地圈梁连接面积加大、连接强度提高，使柱节点强度和原塑性区抗弯刚度大大增加，理论上降低了层间抗震计算高度。

2、增加墙体水平钢筋混凝土构件对墙体及柱的约束

为提高多层砖混房屋结构的抗震能力，现行规范对圈梁的设置要求，在现行抗震措施中已经承担了很重要的角色，但要使房屋结构做到“大震不倒”还明显存在不足。墙体在水平地震力作用下，上、下圈梁间的墙体和楼梯段等上、下端对应的墙体，特别位置设防震缝，严格控制房屋高宽比等。但对不同的场地、岩土情况及基础类型等，其震害和预防措施有所不同，有待进一步研究。另外，附着于楼、屋面结构上的非结构构件及楼梯间的非承重墙体与主体结构的连接等，按现行抗震规范要求处理。房屋平面设计应尽量规则，造型布置合理，按规定设防震缝等。

3、抗震性能分析

根据以上抗震方法，对构造柱形状进行改进并在砌体墙中设置水平梁后，多层砖混结构房屋在往复水平地震力作用下的计算结果分析表明：房屋相关部位抗震能力均在满足原相应抗震设防烈度的基础上提高许多，进一步验证了该抗震方法与原结构抗震的破坏机理和抗震性能等的差别。经以上抗震方法改进后在设防烈度为8度时的水平地震力作用下，结构未发生破坏，仍处于弹性工作状态。新抗震构造房屋模型如图3所示。图4所示为经该方法改进后构造柱的荷载一位移滞回曲线，由于房屋刚度较大，可完全吸收水平地震力。根据计算结果，可近似绘出荷载．位移滞回曲线，荷载与位移关系近似于直线，滞回曲线包络面积非常小，刚度无明显下降，结构处于弹性工作状态。

四、施工技术要求

1、钢筋网水泥砂浆面层加固砌体墙

首先挖开基础周围的土至500 mm 的深度，清除基础表面，点焊6@ 150 的钢筋网片，并使之与上部墙体的钢筋网片连成一体，用C20 细石混凝土灌实加固基础，端部厚度不小于150 mm，上部不小于200mm。对于主体的原墙体，先铲除抹灰层，对原墙损坏和疏松严重的部位，进行局部清除，并用1∶ 3水泥砂浆抹面修补; 坏砖用环氧砂浆修补或剔除; 墙面裂缝处用压力灌浆修补，绑扎墙体钢筋网片前先对下部预留竖筋拉通线校正，之后再接上部竖筋，水平筋绑扎时拉通线绑扎，保证水平一条线，竖向钢筋搭接处在中心和两端用铁丝扎牢，保证原墙体与钢筋间的正确位置。钢筋网片竖向钢筋与原结构楼板通过植筋连接，钢筋网片水平钢筋与墙也通过植筋连接，植筋穿过楼板和墙后用植筋胶封堵洞口。

2、叠合层做法

为加强新、旧混凝土的粘结强度，先剔凿原楼面面层，使之表面凹凸毛糙，再在原楼板中栽埋直径为6 mm 的Ⅰ级钢筋作为拉结筋，然后绑扎钢筋网片，在浇筑新混凝土前，在原混凝土结合面上涂一层粘结强度较高的界面结合剂，浇筑混凝土。由于原结构混凝土的收缩早已完成，新浇筑的混凝土会由于收缩而造成开裂或浇层龟裂，因此，要在浇筑后的12 h 内开始做饱水养护，定期浇水，养护2 周。

3、植筋技术

先按技术要求的孔位、孔径、孔深钻孔，用吹风机与刷子清理孔道至孔内无浮尘水渍为止，钢筋在植筋前对其进行除锈，采用粘胶灌注器边注胶边缓缓拔出灌注器，将处理好的钢筋旋转缓速插入孔道内，使植筋胶均匀附着在钢筋表面及螺纹缝隙中。

结论

不论从设计角度，还是从施工角度；不论是钢筋混凝土框架结构还是砖混结构，都要抱着“预防为主”的原则，保证小震不坏，中震可修，大震不倒的目标。只有建筑工程在抗震设计、设防和施工质量3方面都符合规范要求，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] 赵统，张新培，田志鹏. 汶川地震中小学砖混结构教学楼震害特征分析[J]. 世界地震工程，2010，25（3）.

[2] 谭皓，祝启坤. 砖混结构房屋抗震概念设计的分析[J]. 施工技术，2010，36（S1）.