农村自建多层砌体房屋简易抗震技术研究

摘 要：本文主要对常见农村地区自建多层砌体房屋简易抗震技术进行了简要分析，文章总结了过去几十年来砌体结构房屋抗震技术在我国的发展情况以及农村自建多层砌体结构常规抗震技术，最后探讨了摩擦滑移隔震技术的应用，希望能为相关单位提供一点参考。

关键词：砌体；房屋；抗震

中图分类号：TU352.1

文献标识码：B

文章编号：1008-0422（2012）07-0143-02

1 引言

我国是一个多地震频繁发生的国家，地震给人民带来的伤害非常大，不仅是财产损失，更有亲人失去的悲痛。距离2008年的汶川大地震才刚刚不到四年时间，留在人们心头阴影仍未散去。在那场浩劫中，全国人民包括全世界人民都感受到了地震的无情，所以房屋的抗震必须引起足够的重视。在我国广大农村地区，房屋建筑多为自建，所受到的冲击也最大，因此研究农村自建多层砌体房屋简易抗震技术对农村地区居民的生命财产安全来说具有重要的意义。

2 砌体结构房屋抗震技术的发展

砌体结构自身具有抗剪强度低、抗震性能差等特点，加之农村自建砌体房屋存在的诸多设计、施工问题，导致农村自建多层砌体房屋抗震性能更差。所以，对砌体结构抗震技术的研究成为砌体结构研究的重点之一。我国早在上世纪60年代即开始详细的研究砌体结构的抗震技术。

从1966年邢台地震以后，我国抗震研究工作逐步展开。一直到唐山地震之前的十年中，我国陆续发生了一些破坏性地震，如1969年的渤海烟台地震和广东阳江地震，1970年的通海地震等。但总的来说这几次地震中砖结构房屋在地震中破坏的不少，而倒塌的不多。1975年海城地震时一栋三层砖结构招待所在XI度区倒塌，引起人们的关注。但是真正引起普遍重视和震动的是1976年的唐山大地震，大面积房屋破坏倒塌，尤其是砖结构承重房屋，几乎是很少幸免，倒塌率达80%以上。这之后在多层砖结构房屋方面进行了大量抗震研究工作，在总结唐山地震中八栋裂而不倒的砌体房屋的经验，提出了在承重砌体中设置边缘约束构件规定。即用构造柱加圈梁使砌体结构成为“约束砌体”，并于1978年正式纳入了我国抗震设计规范，在全国得到推广应用。

综上，钢筋混凝土圈梁和构造柱成为我国砖砌体房屋最早采用的抗震技术来减轻房屋的震害，经过近三十多年来国内发生的多次大地震中证明，凡是在砌体结构中采用了规范中规定的这些带构造柱等构造措施的砌体结构，经过了XI度地震的实际考验，还很少发现有倒塌的例子。

除了圈梁、构造柱这两种常用的抗震构造措施之外，常见的还有水平墙体加筋，即在墙体灰缝中配置水平钢筋的墙体。

除了采用约束砌体提高砌体结构的抗震性能以外，我国还积极开展砌体结构抗震新技术。20世纪中后期以来，结构减震与振动控制技术得到较快发展。国内学者提出了很多工程结构减震控制新体系，包括隔震体系、消能减震体系、结构被动和主动控制体系。隔震、消能和各种减震控制体系具有传统抗震技术难以比拟的优越性，能使结构地震反应衰减至40%-10%或更低，其明显的有效减震、安全、简单、经济、实用性广等特点，已经成为一种崭新的抗震体系和理论，而这其中隔震技术得到了较快的发展。在国内隔震技术的研究和应用大致分为两个阶段，第一阶段为1993年以前，是以摩擦滑移隔震体系为主，1993年以后逐渐转变为以橡胶隔震体系为主。

摩擦阻尼支座隔震技术，即摩擦滑移隔震技术在我国很早就有发展。比如，我国古代早就有关于基础隔震的记载，例如在房屋下铺设软垫层，木柱下设滑动支墩等。1966年前后我国学者李立提出隔震思想，并以砂砾层力摩擦材料进行了试验研究和理论分析。进入80年代，隔震研究逐渐在国内得到重视。针对我国国情，国内的研究重点开始时集中在以砖混结构为主要应用对象的价格较低的摩擦滑移隔震技术。总体来看，摩擦滑移隔震研究在80年代的特点是主要以应用低造价材料的摩擦滑移隔震为研究重点，主要内容涉及材料选择、分析方法探讨、模型试验等内容。随着我国经济和技术的发展，80年代以后，我国学者开始关注橡胶支座隔震技术。进入90年代以后，橡胶支座隔震技术的研究逐渐趋于成熟并成为工程应用的主流。

尽管橡胶隔震系统己经成为隔震技术应用的主流，目前国内80%以上的隔震建筑均采用橡胶垫作为隔震元件。但是，这种隔震技术应用的造价较高，不适用于我国广大的农村和集镇推广和应用。所以，研发造价低的在地震中不坏不倒的农村隔震房屋就成为工程技术人员的工作目标。根据我国农村中、底层砌体结构房屋的实际经济技术情况，能够应用到农村房屋的隔震技术主要有三种可行的方法，即砂垫层隔震技术、石墨垫层隔震技术和改良沥青隔震垫的隔震技术。上述三种方法无论是从经济上，还是在农村建筑中推广的可行性上都是可行的。

综上所述，目前我国在砌体结构的抗震技术应用上是在广泛推行传统的构造柱、圈梁等抗震构造措施的基础上，积极开展新型减震、隔震和振动控制技术的研究和应用，并且鼓励新成果和新技术的转化和应用。在经济允许的条件下，提倡农村房屋建设中采用新型减隔震技术的应用。

3 农村自建多层砌体结构常规抗震技术

就我国目前农村地区经济发展不均衡的现状而言，经济发展较快的农村地区修房基本能够按照现行的抗震规范进行，其中尤以新农村建设和汉川地震之后四川、陕西和甘肃灾后重建为代表。而对于经济稍差的农村地区农民自建房屋仍然受到经济因素的制约不能修建抗震规范上规定的抗震房屋，那么开展适用于农村地区的经济、安全的抗震技术是很有意义的。目前，农村自建房屋中应用最多的两种能够提高房屋抗震性能的方法是采用砖垛和扶壁。

3.1砖垛、扶壁

3.1.1砖垛

砖垛又称为附墙柱、壁柱。砖垛其实是对砖墙的局部加厚，以增强承重能力，主要用于梁下及墙角。砖垛本身的抗震能力不是很强，但是通过增强局部的承载力可以防止墙体一特别是梁下和墙角的破坏，从而起到提高房屋抗震能力的作用。

砖垛断面根据墙厚的不同及垛的大小有多种型式，一般采用矩形断面的垛，垛突出墙面至少120mm，垛宽至少240mm。砌筑砖垛所用的砖的强度等级不应低于MU7.5，砂浆强度等级不应低于M2.5。

砖垛的砌法主要根据墙厚度及垛的大小而定，但必须都应使垛与墙身逐皮搭接并同时砌筑，切不可分离砌筑。搭接长度至少为1/2砖长，因错缝需要加砌3/4砖或半砖。砖垛根据错缝需要，可加砌七分头砖或半砖。砖垛砌筑应与墙体同时砌起，不能先砌墙后砌垛或先砌垛后砌墙。并且竖向灰缝不得出现透明缝、瞎缝和假缝。

3.1.2扶壁

扶壁形似墙垛，主要的不同之处在于，扶壁主要是增加墙的稳定作用，不承担上部荷载，而在外形上常为梯形。对于较长的纵墙或者缺乏足够加固措施的墙体，扶壁能起到一定的抗震作用。此外，对于既有砌体结构墙体的加固扶壁也是一种有效的方法。

砖垛和扶壁都是国际地震工程学会对非工程结构推荐的抗震措施，其最大的优点是造价低、施工方便、简单易行，适合土墙和砖墙。

3.2“隐形构造柱”及“捆绑法”抗震技术

“隐形构造柱”及“捆绑法”抗震技术是广州大学周云等人提出的提高砌体抗震性能的新方法。砌体根据配置的配筋率的不同，可以分为无筋砌体和配筋砌体。上述两种抗震技术即属于配筋砌体范畴口“隐形构造柱”和“捆绑法”与现有的钢筋混凝土构造柱在砌体结构中所起的作用相同，虽然对提高砌体的强度和水平刚度作用不大，但由于钢筋的套箍作用而增加了墙体的整体性，提高砌体的变形能力，从而增强了其耗能能力，并且可以防止和控制裂缝的出现和发育。作为钢筋混凝土构造柱的变体形式，“隐形构造柱”和“捆绑法”抗震技术构造简单、施工方便、节约材料，不失为烈度较低农村地区有效的抗震措施。此外，如果这两种方法能与钢筋混凝土构造柱配合使用，将可以进一步增加房屋的整体性，从而应用于更高烈度地区。

3.2.1“隐形构造柱”

对于宽度较大的墙体，施工时在基础梁或楼盖梁里插入两根或多根Φ8-Φ10竖向钢筋，砌墙时墙体将钢筋夹住，墙体被分为两段或多段，并沿墙体竖向每隔约500mm在水平向放置拉结筋，这种组合构件称之为“隐形构造柱”。如图1所示分别为隐形构造柱的立面和平面。

由图1看出“隐形构造柱”的构造方法与构造柱的构造方法大体相同，伸入墙体的纵筋要锚固于基础圈梁和楼板圈梁中，并且沿墙体一定高度设置水平拉结钢筋。而不同的是施工更加方便，“隐形构造柱”采用水泥砂浆代替钢筋混凝土，截面的宽度只比灰缝厚度略大一些，大约只有30-45mm。

“隐形构造柱”施工方法可以参考组合砖砌体的施工方法。砌筑“隐形构造柱”的砖墙所用砖的强度等级不宜低于 MU10，砌筑砂浆的强度等级不得低于M5。浇注“隐形构造柱”的水泥砂浆强度等级不得低于M7.5。竖向钢筋净间距不应小于30mm。

3.2.2“捆绑法”

对宽度较小的墙体，可在墙体两侧沿竖向放置两根或三根Φ6-Φ10钢筋，具体数量可根据墙体厚度来定，再沿竖向每隔1.0m-1.5m在砖块之间放置水平向拉结筋，将竖向钢筋拉结，对墙体形成约束，以增加其延性耗能能力，如图2所示，这种方法称为“捆绑法”。

“捆绑法”的施工方法也可以参考组合砖砌体的施工方法。砌筑砖墙所用砖的强度等级不宜低于MU10，砌筑砂浆的强度等级不得低于M5。墙体两侧竖向钢筋部位面层可以采用混凝土抹平，也可用水泥砂浆。面层混凝土强度等级一般采用C15或C20。面层水泥砂浆强度等级不得低于M7.5。砂浆面层厚度可采用40mm-45rnm。当面层厚度大于45mm时其面层宜采用混凝土。竖向钢筋净间距同样不应小于30mm。

4 农村自建砌体房屋摩擦滑移隔震技术的应用

纯摩擦力滑移隔震系统适用于农村自建砌体房屋。目前常用的滑移隔震方案主要有砂垫层、油毡加滑石粉或油毡石墨互层、柔性石墨板、不锈钢板(或表面涂膜)、聚四氟乙烯板。砂砾、石墨都是适合于农村使用的低成本隔震措施。砂砾作为低摩阻滑移材料，其造价低，耐久性好，干湿滑移性能不变。

换填法作为处理浅层软弱地基及不均匀地基常用的一种方法，在农村农民也常用该方法处理地基。砂砾垫层具有压实性好、透水性强、填筑密度大、沉降变形小、承载力高等优点，而使其成为常用的一种垫层类型。这样，砂垫层不仅起到提高基础承载力、较少建筑物沉降的作用，同时如果采用合理的施工方法也能起到效能减震的作用。这种一举两得的方法既方便了农民的施工和减轻其经济负担，同时也能修建具有简易隔震基础的抗震房屋。所以，砂垫层隔震是各种摩擦滑移隔震技术中最适合与农村地区使用的一种方式。

石墨也是一种较为理想的低摩阻滑移材料。同时也具有造价低、耐久性好，多次滑动性能不变，耐压力大，干湿滑移性能不变等特点。辽宁省建筑科学研究院最早开始研究采用石墨滑移隔震的砌体结构抗震性能，1996年开始在全省重点推广。并且证明采用石墨做滑移层的滑移隔震房屋减震效果明显，且成本低。采用石墨滑移隔震层的房屋每平方米的造价仅增加12-20元。所以，石墨隔震也是摩擦滑移隔震技术中适合于农村地区使用的一种方法。

5 结束语

综上，作为钢筋混凝土构造柱的变体形式，“隐形构造柱”和“捆绑法”抗震技术构造简单、施工方便、节约材料，可以考虑作为烈度较低农村地区自建砌体房屋选用的抗震措施。此外，如果与钢筋混凝土构造柱配合使用，上述两方法可以考虑应用于更高烈度地区。适合于农村自建砌体房屋使用的简易滑移隔震技术可以采用砂垫层隔震、石墨隔震及改性沥青隔震三种方法，尤其砂垫层隔震最为方便。

参考文献：

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