砌體抗震驗(yàn)算處理

1、1.3.7多層砌體房屋結(jié)構(gòu)抗震抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算時(shí)，當(dāng)某層或某些墻段不能滿足截面強(qiáng)度要求時(shí)，未采取有效措施加強(qiáng)。改進(jìn)措施：多層砌體房屋中的部分墻段抗震抗剪強(qiáng)度不能滿足要求時(shí)，一般可以有五種辦法來(lái)加強(qiáng)：(1)增加墻厚?？拐鹂辜魪?qiáng)度與截面大小有關(guān)，增加墻厚可以提高抗剪能力，同時(shí)，外墻可以提高保溫隔熱效果，有利于節(jié)能。不利的是增加墻厚會(huì)增大結(jié)構(gòu)自重，加大了地震作用，同時(shí)材料上當(dāng)然也會(huì)增加。所以不是一種最好的辦法，只在某些情況下能適用。(2)提高砌體強(qiáng)度。磚和砂漿強(qiáng)度的提高，直接會(huì)增大截面抗震抗剪能力。但是，目前砌體規(guī)范中對(duì)砂漿強(qiáng)度只給出M10砂漿時(shí)的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，而且明確大于M10的砂漿強(qiáng)度也只取到M1

2、0砂漿時(shí)的強(qiáng)度。在目前一些磚或混凝土砌塊的強(qiáng)度有明顯提高的情況下，完全有條件采用與之配套的高標(biāo)號(hào)砂漿，提高砌體的抗震抗剪強(qiáng)度，滿足截面的強(qiáng)度驗(yàn)算要求。但目前因無(wú)這方面的數(shù)據(jù)，規(guī)范又無(wú)規(guī)定，所以只有進(jìn)行相關(guān)的試驗(yàn)來(lái)求得數(shù)據(jù)，用于強(qiáng)度驗(yàn)算。(3)配置水平鋼筋。這也是抗震規(guī)范GB 50011第7.2.9條提出的一項(xiàng)措施。在砌體水平灰縫中配置一定數(shù)量的鋼筋，可以提高砌體墻段的抗剪能力，這是在大量試驗(yàn)研究基礎(chǔ)上提出的辦法。規(guī)范規(guī)定，灰縫中的配筋率應(yīng)不小于0.07%且不大于0.17%。試驗(yàn)證明，當(dāng)水平配筋的數(shù)量小于截面配筋率的 0.07%時(shí)，此時(shí)雖有水平筋，但對(duì)提高抗剪能力并不明顯，因此不能考慮其作用。同

3、時(shí)，試驗(yàn)也證明，當(dāng)在水平灰縫中配置的鋼筋過(guò)多(過(guò)密或過(guò)粗)，其間的水平鋼筋也不能完全發(fā)揮提高抗剪能力的作用。因此由試驗(yàn)確定的配筋率上限值為0.17%?？拐鹨?guī)范第7.2.9條的說(shuō)明還指出，采用水平配筋措施時(shí)，抗震能力的大小與墻體的高寬比有關(guān)，這也是使水平鋼筋能夠發(fā)揮作用大小的重要因素。(4)增加設(shè)置構(gòu)造柱或芯柱。在墻段兩端設(shè)置構(gòu)造柱是一種抗御地震時(shí)突然倒塌的有效措施。一般的構(gòu)造柱都設(shè)置在墻段的邊端或墻體和墻體的交接處，它與為了提高抗震抗剪能力而在墻段中部設(shè)構(gòu)造柱的要求和目的不同?？拐鹨?guī)范第7.2.8條第2款就是為了解決在驗(yàn)算截面抗震受剪能力時(shí)不能滿足承載力要求，作為一項(xiàng)新措施而提出的。抗震規(guī)范公

4、式7.2.8-2中：V1/REcfVE(A-Ac)f1Ac0.08fyAs第一項(xiàng)為砌體截面本身能夠承擔(dān)的受剪承載力；第二項(xiàng)為構(gòu)造柱的混凝土部分承擔(dān)的受剪承載力；第三項(xiàng)為構(gòu)造柱內(nèi)的鋼筋所能承擔(dān)的受剪承載力。這是一個(gè)主要以試驗(yàn)數(shù)據(jù)為主得到的經(jīng)驗(yàn)公式。試驗(yàn)證明，在一個(gè)墻段中，構(gòu)造柱包括鋼筋和混凝土所能承擔(dān)的受剪能力應(yīng)有所限制。規(guī)范對(duì)墻段中部設(shè)置的構(gòu)造柱在縱橫墻截面中所占的比例作出了限制，同時(shí)對(duì)中部構(gòu)造柱中的鋼筋也作了限制，主要是為了既保持多層砌體墻的特性，同時(shí)又解決墻段受剪承載力的不足。(5)采用配筋混凝土小型空心砌體。只能用于混凝土小型空心砌塊建筑中，不能在磚砌體房屋中出現(xiàn)局部的配筋混凝土小型空心

5、砌塊墻段。當(dāng)在多層混凝土小型空心砌塊建筑中出現(xiàn)整層或某些墻段的受剪承載能力不足時(shí)，首先應(yīng)采取增加構(gòu)造柱和芯柱數(shù)量等措施，在不足以解決其承載力時(shí)，可采用在混凝土小型空心砌塊墻段中，按配筋砌塊的要求增加豎向和水平配筋等措施，來(lái)提高整層或某些墻段的受剪承載能力。1.3.8磚墻中的水平配筋在墻體兩端沒(méi)有錨固。原因分析：水平配筋在提高墻段的抗剪承載力時(shí)，通過(guò)砌筑砂漿與磚及鋼筋的握裹力，對(duì)墻段起抗剪作用。鋼筋在墻段中抗剪作用的發(fā)揮，由鋼筋在墻的兩盡端的錨固措施保證。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，鋼筋端部有無(wú)錨固對(duì)抗剪承載力的影響約占總的承載力提高值的13%左右。因此，要求水平鋼筋配置后宜有錨固措施。改進(jìn)措施：當(dāng)墻段兩端有

6、構(gòu)造柱時(shí)，應(yīng)將水平鋼筋錨入柱內(nèi)，按受拉筋的錨固長(zhǎng)度設(shè)置；當(dāng)墻段兩端無(wú)構(gòu)造柱或僅有一端有構(gòu)造柱時(shí)，可采用將無(wú)構(gòu)造柱端的水平筋彎折成直勾等措施。1.4多層磚房的抗震構(gòu)造措施1.4.1在多層砌體房屋設(shè)計(jì)中，因不甚了解構(gòu)造柱的破壞機(jī)理，忽視構(gòu)造柱作為主要的抗震構(gòu)造措施的作用，未按規(guī)范要求設(shè)置構(gòu)造柱。原因分析：多層砌體房屋在歷次地震中破壞都是最嚴(yán)重的。1976年唐山地震之前，始終沒(méi)有切實(shí)可行的辦法防止多層砌體房屋在地震中突然倒塌。唐山地震時(shí)全城幾乎所有的多層砌體房屋都嚴(yán)重破壞和倒塌，造成生命和財(cái)產(chǎn)的巨大損失。但是，在調(diào)查過(guò)程中，也偶爾發(fā)現(xiàn)有的砌體房屋雖然有局部破壞，但卻未倒塌。這樣的建筑共有八幢，包括學(xué)

7、校，辦公樓，招待所，藏書(shū)庫(kù)等。這些房屋雖為磚墻承重，但在墻體中均設(shè)有不同大小截面且與周邊的墻體結(jié)合得非常好的鋼筋混凝土柱。在結(jié)束調(diào)查之后的一年內(nèi)北京市建筑設(shè)計(jì)研究院進(jìn)行了三幢不同構(gòu)造的整體房屋模型試驗(yàn)，模型比例按1/4，利用激振設(shè)備模擬地震作用。三幢模型的設(shè)計(jì)是：一幢為普通的磚砌體結(jié)構(gòu)，除了有圈梁之外，沒(méi)有其他措施；第二幢是在所有內(nèi)外墻交接處均設(shè)置一個(gè)與墻同厚的鋼筋混凝土柱，同時(shí)還設(shè)有圈梁；第三幢是在所有磚砌體墻的外側(cè)，后加鋼筋混凝土柱，部位均在外墻轉(zhuǎn)角及內(nèi)外墻延伸的交接處，表示對(duì)磚房的加固。我們?cè)囼?yàn)的結(jié)果得出如下結(jié)論：設(shè)有鋼筋混凝土柱的多層砌體房屋，在墻體開(kāi)裂后沒(méi)有進(jìn)一步倒塌破壞。即使在外柱

8、鋼筋屈服的情況下仍能保持裂而不倒；由于柱的截面較小，對(duì)房屋和墻體的剛度并不增加，其初裂荷載也無(wú)明顯的提高；整體結(jié)構(gòu)的變形能力和延性有很明顯的增大。在試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，向抗震規(guī)范編制組提出建議：在所有多層砌體房屋中設(shè)置鋼筋混凝土柱，并取名為“構(gòu)造柱”。此后許多單位的試驗(yàn)也都進(jìn)一步證明了上述結(jié)果，使構(gòu)造柱做法得到廣泛推廣應(yīng)用。改進(jìn)措施：多年來(lái)的實(shí)踐證明，構(gòu)造柱是一種良好的抗震構(gòu)造措施，能夠使多層砌體房屋減輕和避免突然倒塌的危險(xiǎn)，是保證多層砌體房屋大震不倒的重要措施，應(yīng)該明確，構(gòu)造柱不是一般意義上的柱而是墻體的約束構(gòu)件。構(gòu)造柱的作用主要是約束一旦在地震中開(kāi)裂破壞了的墻體，使之不進(jìn)一步倒塌。從這一點(diǎn)出

9、發(fā)，我們能夠更好地來(lái)理解和運(yùn)用構(gòu)造柱而不致出現(xiàn)誤導(dǎo)。構(gòu)造柱雖不能阻止墻體出現(xiàn)的一般裂縫的發(fā)展，但是在墻體沿對(duì)角線的剪切裂縫較大并貫通整個(gè)墻面，使墻體分為四大塊后，構(gòu)造柱能夠約束墻體的進(jìn)一步倒塌。1.4.2多層砌體房屋超過(guò)規(guī)范規(guī)定的層數(shù)和高度，誤用增加構(gòu)造柱來(lái)解決。原因分析：設(shè)置構(gòu)造柱的目的是約束墻體，既不是增強(qiáng)抗剪能力，也不是為了解決超高和超層的問(wèn)題。提出此類問(wèn)題的原因可能是受1978年抗震規(guī)范的影響。當(dāng)時(shí)由于唐山地震剛過(guò)，對(duì)構(gòu)造柱的認(rèn)識(shí)還是初步的，因此在78規(guī)范中構(gòu)造柱作為一種超高建筑的加強(qiáng)措施，即一般多層砌體房屋沒(méi)有設(shè)置構(gòu)造柱的要求，僅當(dāng)不同設(shè)防烈度的房屋達(dá)到一定層數(shù)和高度時(shí)，才要求設(shè)置構(gòu)

10、造柱，這是對(duì)構(gòu)造柱作用的初始認(rèn)識(shí)階段。改進(jìn)措施：現(xiàn)行抗震規(guī)范已普遍提高了不同設(shè)防烈度區(qū)允許建造房屋的高度。因此，構(gòu)造柱的設(shè)置是普遍的要求和基本的構(gòu)造措施，不是解決房屋超高或超層的手段。1.4.3單層砌體房屋不應(yīng)按多層房屋的要求設(shè)置構(gòu)造柱。改進(jìn)措施：?jiǎn)螌臃课菀话悴话ㄔ诙鄬悠鲶w房屋之列，規(guī)范對(duì)此亦無(wú)明確規(guī)定。對(duì)不同設(shè)防烈度的單層砌體房屋，可根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)情況區(qū)別對(duì)待。比如，對(duì)一些高烈度區(qū)的重要建筑，至少應(yīng)在房屋的四角墻體內(nèi)設(shè)置構(gòu)造柱，也可以在相隔一定距離的橫墻內(nèi)設(shè)置構(gòu)造柱。對(duì)一般的單層砌體房屋，只要求有頂部圈梁和內(nèi)外墻的拉結(jié)措施，1.4.4隨意將構(gòu)造柱沿房屋高度方向逐層減少或改變截面及配筋。改進(jìn)措

11、施：構(gòu)造柱的設(shè)置目的既然是約束墻體的構(gòu)件，因此就一般要求而言，各層均應(yīng)連續(xù)設(shè)置。除符合抗震規(guī)范GB 50011第7.3.2條第5款規(guī)定，需在房屋下部l/3樓層增設(shè)的構(gòu)造柱，當(dāng)延伸到上層的墻體時(shí)，可適當(dāng)減少或改變配筋及截面。構(gòu)造柱在多層砌體中除有約束構(gòu)件功能之外，同時(shí)還能夠增強(qiáng)內(nèi)外墻、墻與墻的連接功能。這些也不能忽視。因此，如果沿高度方向要減少構(gòu)造柱的數(shù)量時(shí)，一定要強(qiáng)調(diào)墻相互間的拉結(jié)措施，否則是危險(xiǎn)的。1.4.5誤將構(gòu)造柱伸入房屋基礎(chǔ)的大放腳或基底。原因分析：抗震規(guī)范GB 50011要求，構(gòu)造柱可不單獨(dú)設(shè)置基礎(chǔ)，但應(yīng)伸入室外地面下500mm，或與埋深小于500mm的基礎(chǔ)圈梁相連，構(gòu)造柱作為整個(gè)墻

12、體的一部分，構(gòu)造柱的作用不是柱，它所承擔(dān)的作用主要是對(duì)墻體起水平約束，因此不必要有基礎(chǔ)。改進(jìn)措施：構(gòu)造柱是墻體的一部分，它不是承重柱，因此也不單獨(dú)承擔(dān)豎向荷載。其主要作用是對(duì)墻體起水平約束作用。不需要有單獨(dú)的基礎(chǔ)。規(guī)范規(guī)定構(gòu)造柱可不單獨(dú)設(shè)置基礎(chǔ)，但應(yīng)伸入室外地面下500mm，或與埋深小于500mm的基礎(chǔ)圈梁相連，遇有管溝時(shí)，應(yīng)伸到溝底。如圖1.4.5所示。 5房屋抗震橫墻的最大間距滿足建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（gb5011- 2001）第7.1.5條和建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)（gb50023-95）第5.2.1條7度抗震設(shè)防要求。 6墻體的砂漿強(qiáng)度等級(jí)滿足建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)（gb50023- 95）第5.2.2

13、條7度抗震設(shè)防要求“7度時(shí)超過(guò)三層時(shí)磚砌體不應(yīng)低于m1”。 7房屋每層的縱橫墻均設(shè)置閉合圈梁，圈梁截面高度符合建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（gb5011-2001）第7.3.4條要求。 8承重的門(mén)窗間墻最小寬度為0.5m，外墻盡端至門(mén)窗洞邊的距離，不滿足建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)（gb50023-95）第5.2.4條7度抗震設(shè)防時(shí)不小于0.8m的要求，但外墻盡端設(shè)有構(gòu)造柱。 9辦公樓（1-9）軸一至三層抗震橫墻的間距不滿足建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)（gb50023-95）第5.2.5條7度抗震設(shè)防、砂漿強(qiáng)度等級(jí)m5的要求；（1-9）軸四層及（10-14）軸抗震橫墻的間距滿足建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)（gb50023-95）第5.2.5

14、條7度抗震設(shè)防、砂漿強(qiáng)度等級(jí)m5的要求。 （二）第二級(jí)鑒定 第二級(jí)鑒定以抗震驗(yàn)算為主結(jié)合構(gòu)造影響進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。本工程采用中國(guó)建筑科學(xué)研究院的pkpm系列結(jié)構(gòu)軟件中pmcad對(duì)該樓墻體進(jìn)行承載力驗(yàn)算。計(jì)算時(shí)，實(shí)心磚墻砌筑砂漿抗壓強(qiáng)度一至三層均取為m5.0，四、五層取為m2.5，磚抗壓強(qiáng)度取為mu7.5，震設(shè)防烈度為7度，地震分組為第二組，基本地震加速度為0.10g。 房屋整體依據(jù)砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范根據(jù)樓、屋蓋類別及橫墻間距按剛性方案計(jì)算內(nèi)力，樓屋面荷載按設(shè)計(jì)要求和建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范取值。驗(yàn)算結(jié)果表明沿軸線縱橫墻體大片墻抗震驗(yàn)算均滿足要求。一至三層（e）-（2-9）軸縱橫墻交接處和一層（b）-（12-

15、14）軸縱橫墻交接處，局部墻片由于相對(duì)側(cè)移剛度較大，產(chǎn)生水平地震剪力集中現(xiàn)象，導(dǎo)致抗震驗(yàn)算不滿足要求。 三、抗震加固技術(shù)措施對(duì)抗震驗(yàn)算不滿足要求的一至三層（e）-（2-9）軸縱橫墻交接處和一層（b）-（12-14）軸縱橫墻交接處的局部墻片，通過(guò)調(diào)整墻段兩側(cè)洞口尺寸及位置，以調(diào)整墻段相對(duì)剛度來(lái)改變墻段承擔(dān)的地震剪力的處理方法，上述墻片抗震鑒定系數(shù)可達(dá)到要求。即將抗震驗(yàn)算不滿足要求的一至三層（e）-（2-9）軸縱橫墻交接處的局部墻段兩側(cè)窗戶增高，從而改變墻段相對(duì)剛度來(lái)改變墻段承擔(dān)的地震剪力，達(dá)到抗震鑒定要求；在窗邊設(shè)置欄桿，以滿足安全要求；對(duì)一層（b）-（12-14）軸縱橫墻交接處抗震驗(yàn)算不滿足要

16、求的局部墻片，通過(guò)調(diào)整門(mén)位置，來(lái)改變墻段相對(duì)剛度來(lái)改變墻段承擔(dān)的地震剪力，達(dá)到抗震鑒定要求；對(duì)四、五層樓梯（e）軸縱墻端部增設(shè)混凝土構(gòu)造柱，對(duì)樓梯間懸挑梁端部增設(shè)混凝土柱。 四、結(jié)語(yǔ)本文以瑞金市某辦公樓為例，通過(guò)調(diào)整墻段兩側(cè)洞口尺寸及位置，以調(diào)整墻段相對(duì)剛度來(lái)改變墻段承擔(dān)的地震剪力的處理方法，來(lái)滿足抗震承載力驗(yàn)算要求。在不影響外觀及功能的基礎(chǔ)上，提高了教室的采光率，而采用常規(guī)加固方案投入較大，加固后對(duì)外觀及功能上造成影響，且在增加結(jié)構(gòu)剛度的同時(shí)增加了地震作用。因此該方法可作為采用砌體結(jié)構(gòu)的學(xué)校等對(duì)建筑功能要求較高的建筑物抗震加固的優(yōu)選方案。 8度區(qū)七層磚混住宅的結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算抗震規(guī)范規(guī)定，房屋的

17、抗震設(shè)計(jì)必須滿足“三個(gè)烈度水準(zhǔn)、兩個(gè)階段設(shè)計(jì)、一個(gè)指導(dǎo)思想”的設(shè)防要求。第一階段設(shè)計(jì)就是在第一水準(zhǔn)烈度即比基本烈度低1. 55度左右的多遇眾值烈度地震作用下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面抗震驗(yàn)算，這樣，既保證了在第一水準(zhǔn)烈度下具有必要強(qiáng)度可靠度，結(jié)構(gòu)處于正常使用的彈性工作狀態(tài)，又滿足了第二水準(zhǔn)烈度(基本烈度)的設(shè)防要求，結(jié)構(gòu)非彈性變形或房屋的損壞控制在經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用的范圍，從而達(dá)到“小震不壞、設(shè)防烈度可修”的抗震設(shè)防目標(biāo)；對(duì)多層砌體房屋來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算可只進(jìn)行第一階段設(shè)計(jì)(強(qiáng)度驗(yàn)算)，而通過(guò)概念設(shè)計(jì)和抗震構(gòu)造措施來(lái)最終實(shí)現(xiàn)第三烈度水準(zhǔn)(預(yù)估的罕遇地震)的設(shè)計(jì)要求和“大震不倒”的設(shè)防目標(biāo)。

18、其截面抗震須作抗剪承載力驗(yàn)算。(1)計(jì)算原則隨著地震烈度和房屋高度的增加，砌體結(jié)構(gòu)在水平地震作用下有可能改變其以剪切變形為主的受力性質(zhì)，8度七層條件下的磚混住宅，應(yīng)沒(méi)有超出以剪切變形為主的范圍，且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻，其水平地震作用大致按倒三角形分布，近似于單質(zhì)點(diǎn)體系，各樓層可僅考慮一個(gè)自由度，可采用底部剪力法和樓層水平地震剪力法計(jì)算地震作用和樓層水平地震剪力。因此，8度七層磚混住宅可以按照抗震規(guī)范確定的原則，考慮水平地震作用和結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算，并進(jìn)行樓層水平地震剪力的分配和墻段層間抗側(cè)力等效剛度的確定。(2)承載力不足時(shí)的調(diào)整方法與措旌一般來(lái)說(shuō)，隨著房屋高度和層數(shù)的增加，地震作用增大，磚砌體的抗震能力相應(yīng)降低。樓蓋