多层砖房的抗震设计和施工技术要点的探讨

　　摘要：多层砖房结构(砖混结构)主要用于居住、办公、学校、医院等民用或公用建筑。多层砖房结构仍将被长期广泛应用，仍将是民用住宅建筑的主要结构类型。
　　关键词：结构抗震，施工处理
　　前言
　　地震造成人民生命财产损失的主要原因，是由地震引起的建筑物(绝大部分是砖房)和工程设施的破坏，以及次生灾害。国内外历次地震的经验告诉我们：抓好抗震设防地区建设工程的抗震设计，是减轻未来地震灾害损失最积极、最有效和最根本的措施。在我国，多层砖房结构(砖混结构)房屋修建数量最多分布最广，约占80%，尤其在民用住宅建筑中更占到90%以上。虽然目前有高层剪力墙和异型小框架砌体结构、钢结构、CL结构体系等新型推广的结构形式，但按我国的实际经济状况，多层砖房结构仍将被长期广泛应用，仍将是民用住宅建筑的主要结构类型。多层砖房的传统做法是用粘土实心砖和混合空心砖砌筑，由于砌体材料的脆性,这种结构抗塑性变形能力差，抗震能力不足，到强震时破坏严重，造成极大的经济损失和人员伤亡。因此在多层砖房的设计施工中，必须严格按照国家抗震规范的要求，采取各种防范措施，尽量减轻地震灾害，减少损失。另外：在多层砖房的设计中再过度追求大开间、大门洞、大悬挑,甚至通窗效果等，必将大大削弱房屋的抗震能力。现就多层砖房的抗震设计和施工技术进行探讨，具体如下：
　　一、设计中存在问题与设计理念的探讨
　　1设计中存在的主要问题
　　(1)城市住宅砖房建设中，房屋超高或超层时有发生，尤其是底层为“家带店”的砖房，高度超过限值1m以上。
　　(2)在“综合楼”砖房中，底层或顶层有采用“混杂”结构体系的，即为满足部分大空间需要，在底层或顶层局部采用钢筋砼内框架结构。有的仅将构造柱和圈梁局部加大，当作框架结构。
　　(3)住宅砖房中为追求大客厅，布置大开间和大门洞,有的大门洞间墙宽仅有240mm，并将阳台作成大悬挑(悬挑长度大于2m)延扩客厅面积；部分“局部尺寸”不满足要求时，有的不采取加强措施，有的采用增大截面及配筋的构造柱替代砖墙肢；住宅砖房中限于场地或“造型”，布置成复杂平面，或纵、横墙沿平面布置多数不能对齐，或墙体沿竖向布置上下不连续等等。
　　(4)多层砖房抗震设计中，未作抗震承载力计算的占多数，加之缺乏工程经验，使相近的多层砖房采用的砌体强度等级相距甚远。
　　(5)多层砖房抗震设计中，所采取的抗震措施区别较大。构造柱和圈梁的设置：多数设计富余较大,部分设计设置不足(含大洞口两侧未设构造柱)；抗震连接措施：多数设计不完整或未交待清楚，有的设计还采用“一本图集打天下”的作法，不管具体作法和适用与否，全包在“图集”身上。
　　2基本设计理念
　　我国建筑抗震设防的目标是三个水准。多层砖房可通过一阶段设计达到下列要求：满足抗震承载力要求，房屋可“小震不裂”，房屋可符合“中震可修”；满足房屋高度和层数及构造柱和圈梁等要求，房屋可做到“大震不倒”。从震害分析表明,合理的抗震布置和构造措施对提高多层砖房结构抗震能力效果明显，在某种程度上，抗震设计中概念设计比强度计算更重要。
　　二、设计的一般要求探讨
　　1、建设场地的选择。为达到减轻建筑物震害的目的，应根据掌握的工程地质资料、地震活动情况、建设项目的要求等,合理选择建筑场地。应选择对抗震有利的地段，避开不利的地段,无法避开的应采取有效措施。不应在危险地段建造甲、乙、丙类建筑。有利地段指坚硬土或开阔平坦均匀密实的中硬土等。不利地段指软弱土、液化土、突出孤立的山嘴山丘、非岩质的陡坡、河岸和边坡边缘，平面分布上成因、岩性、状态明显不均匀的土层等；危险地段指可能震发滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等的部位。
　　2、房屋高度的限制。震害调查表明，在同样的地基条件下，砖房层数越多、高度越大，震害程度越严重，破坏比例也越高。这是由于作用于多层砖房的水平地震力随房屋层数、高度增大而增加所致。因此对房屋总高度和层数进行双控制，是既经济又有效的抗震措施，目前有些设计只注重满足甲方要求，满足单一控制，而忽视抗震规范对房屋高度的双控制，这种做法是不可取的。新规范特别指出对医院、教学楼等及横墙较少的多层砌体房屋应比一般规定降低3m，层数降低一层。
　　3、房屋高宽比的限制。如果房屋的宽度太窄，在地震倾覆力矩的作用下，墙体水平截面产生的弯曲应力超过砖砌体的抗拉强度，底层外墙可能出现水平裂缝。抗震规范不要求对一般砌体房屋进行整体弯曲验算，但明确提出了房屋高宽比的限制。
　　4、结构选型和布置。多层砖房要注意平、立面规则的体型，应优先采用抗震性能较好的横墙承重或纵横墙共同承重方案，一般纵墙承重必然造成横墙间距较大的情况，对抗震不利；抗震横墙间距要符合规范要求，间距过大时，纵向砖墙会因过大的层间变形而产生出平面的弯曲破坏，应加以防止；纵横墙特别是承重墙体应沿竖向对直，宜在平面内也对齐；墙体平面布置要求均匀和大体对称，这样可使地震作用能匀称地分配到各个墙段，避免出现应力集中和局部墙段扭转破坏。
　　5、对设防烈度8度以上地区,房屋立面高差6m以上、房屋有错层且楼板高差大、各部分刚度与质量截然不同等情况宜设防震缝。
　　三、截面抗震计算简式的探讨
　　国家《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)给出的普通砖、多孔砖墙体的截面抗震承载力验算采用底部剪力法，公式如下式(1)、(2),详解见规范第7.2.8条。一般情况下，应按下式计算。V≤fvEA/γRE(1)当按(1)式验算不满足要求时，可计入设置于墙段中部、截面不小于240mmX240mm且间距不大于4m的构造柱对受剪承载力的提高作用,按下列简化方法计算
　　V≤[ηcfvE(A-AC)+ζftAC+0.08fyAs]/γRE(2)
　　四、抗震构造措施的探讨
　　1、加强墙体、楼屋盖连接的措施。现浇钢混楼板或屋面板伸进纵、横墙内的长度均不应小于120mm；装配式钢筋混凝土楼板或屋面板，当圈梁未设在板的同一标高时，板端伸进外墙的长度不应小于120mm，伸进内墙的长度不应小于100mm，在梁上不应小于80mm；当板的跨度大于4.8m并与外墙平行时，靠外墙的预制板侧边应与墙或圈梁拉结；房屋端部大房间的楼盖，8度时房屋的屋盖和9度时房屋的楼屋盖，当圈梁设在板底时钢筋混凝土预制板应相互拉结，并应与梁、墙或圈梁拉结。预制板端部宜留锚固钢筋，以与其它构件拉结。现有的地区禁止使用预制空心板作楼屋盖，而必须用现浇钢筋混凝土楼板，这是加强房屋整体性、增强其抗震性能有利措施。
　　2、设置钢筋混凝土圈梁。圈梁在多层砖房结构中有多方面的作用，它可以增强纵横墙体的连接，增强房屋的整体性和稳定性；与构造柱协同作用，它可提高整个建筑物的空间刚度和整体性，加强墙体的抗弯、抗剪能力，约束墙面裂缝的开展；抵抗由于地震或其他原因引起的地基不均匀沉降对房屋的破坏等。规范对不同设防烈度下圈梁的设置和内横墙间距有明确的要求。圈梁应交圈闭合设置，不在同一标高时应有可靠搭接。圈梁宜设于楼板同一标高处、或紧靠楼板的位置。
　　3、设置钢筋混凝土构造柱。通过系统的实验研究和工程实践，设置构造柱已被公认为多层砖房结构最有效的抗震措施，可以明显地提高多层砖房的抗震性能，使砖混结构的强度特别是变形能力得到提高。墙体即使开裂，在构造柱的约束作用下，以其塑性变形和滑移、摩擦来消耗地震能量，而且只要构造柱主筋不全部断裂，破碎的墙体被约束在其自身的平面内滑移，摩擦作用继续存在，墙体仍能承担竖向压力和一定的水平地震力。这就使结构达到了“裂而不倒”的目标。新规范表7.3.1列出了不同设防烈度的多层砖房构造柱的设置要求。在房屋四大角、错层部位的横墙两端、较大洞口和大房间两侧墙处均应设置构造柱；构造柱必须是先砌墙后浇筑柱混凝土，并有马牙槎和拉结钢筋使墙和柱连接，拉结钢筋沿墙高每500mm设2φ6，伸入每边墙体不宜小于1m。以上构造措施最主要的是使结构的整体性、变形能力得到提高，从而使其脆性得以改善，极大提高结构吸收、消耗地震能量的能力和抗倒塌能力，从而增强多层砖房结构的抗震性能。新规范强调甲、乙类建筑的抗震措施应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求，并把上面三条作为多层砖房设计的强制性措施，必须严格执行。
　　五施工技术要点的探讨
　　在多层砖房结构的实际施工中，由于施工企业对抗震规范、操作规程等不够重视，建筑队伍、施工操作人员水平参差不齐和施工技术掌握不熟练等原因，致使按规范要求设计的抗震构造措施受到削弱。因此严格按抗震构造措施要求施工，是一项非常重要和复杂的工作。现以抗震设防烈度为6-8度的一般多层砖房(砖混结构)为例，简述其抗震构造施工技术要求和应注意的问题。
　　1无构造柱处的内外墙(纵横墙)要求同时咬槎砌筑；并根据设防烈度要求设置拉结钢筋，沿墙高每500mm设2φ6拉结筋，伸入每边墙体内至少1000mm。后砌承重墙应放坡留斜槎，不得留直槎。2与构造柱相邻的砖墙应砌筑成马牙槎；在墙体砌筑时，应根据马牙槎的尺寸要求，从每层柱脚开始，先退后进，保证柱脚为大截面。相邻马牙槎的最小间距须满足构造柱的设计截面尺寸。3墙体与构造柱应沿墙高每500mm设置2φ6水平拉结钢筋联结，每边伸入墙内不应少于1000mm。后砌的非承重墙与承重墙交接处，除应在承重墙留阳槎外，尚应沿墙高每500mm配置2φ6钢筋互相拉结，钢筋伸入每边墙内的长度不应小于500mm。4构造柱必须与圈梁连接，在柱与圈梁相交节点处，构造柱的纵筋应穿过圈梁，保证构造柱纵筋上下贯通。节点处柱箍筋应加密，加密范围在圈梁上下，取六分之一层高或500mm中的较大值，箍筋间距不宜大于100mm。5构造柱、圈梁的箍筋一般用φ6，箍筋端部应做成135。弯钩，弯钩的平直长度不应小于10倍箍筋直径。构造柱、圈梁的纵向钢筋的锚固长度和搭接长度为35倍钢筋直径，采用Ⅰ级钢筋的钢筋末端应加弯钩。构造柱纵向钢筋的搭接应从每层圈梁顶面开始,钢筋的保护层厚度为30mm。6在浇筑混凝土前，必须将砌体和模板浇水湿润，并将模板内的落地灰、砖渣和其他杂物清除干净。柱模板宜在柱脚和二次浇灌段的下端位置留出清扫口。构造柱的混凝土可分段浇筑，每段高度不宜大于2m或每层分两次浇筑。在施工条件较好并能确保浇灌质量时，亦可每层一次浇灌。浇筑柱混凝土宜用插入式振捣棒分层捣实，振捣棒应随振随拔，每次振捣层的厚度不应超过振捣棒有效长度的1.25倍。振捣时，应避免振捣棒触碰墙身或柱钢筋。7构造柱、圈梁的混凝土强度等级一般为C20，其骨料最大粒径不大于20mm，其坍落度以50-70mm为宜。新老混凝土结合处须先用水冲洗湿润,再铺20-30mm厚的水泥砂浆(砼配比去掉石子)，然后浇筑新的混凝土。8构造柱从基础到顶必须垂直，对准轴线，其层间错位和垂直度必须符合施工规范要求。在每层放线和安装模板时，必须根据柱轴线随时校正竖筋位置和垂直度，浇注柱混凝土前应校核柱筋位置并采取措施固定钢筋。
　　六结语
　　我国是地震的多发性国家,地震区(基本烈度6度及以上地区)的面积占全部国土面积的60%以上。在目前无法准确预报、无法消除地震的情况下，抗震防灾工作是减轻地震灾害的根本措施。因此，广大建筑工程的规划设计、监理、施工人员必须对多层砖房设置抗震构造的重要性予以高度重视，以高度的责任感和紧迫感，认真学习钻研有关规范规程、技术标准、构造图集手册,采取有效的技术和管理措施，积极采用国家推广的对房屋抗震有利的新工艺、新材料、新方法，确保多层砖房达到抗震设防标准，减少地震损失。