本文選自國家級期刊《城市建設(shè)理論研究》，《城市建設(shè)理論研究》雜志是經(jīng)新聞出版總署批準(zhǔn)，中國商業(yè)聯(lián)合會主管、商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)建設(shè)開發(fā)中心主辦，聯(lián)合國全人類發(fā)展中國協(xié)會、科技部科學(xué)技術(shù)進(jìn)步研究所、 中國社會科學(xué)院城市發(fā)展與環(huán)境研究中心指導(dǎo)，面向國內(nèi)外公開發(fā)行的國家級科技類期刊。國內(nèi)統(tǒng)一刊號：CN11-9313/TU;國際標(biāo)準(zhǔn)刊 號：ISSN2095-2104,《城市建設(shè)理論研究》ISSN刊號可登錄國家圖書館中心查詢!《城市建設(shè)理論研究》為旬刊，上旬為時(shí)政綜合概要;中旬為 學(xué)術(shù)交流;下旬為城市建設(shè)深度報(bào)道。
　　摘要：本文從抗震角度詮釋了多層砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的抗震設(shè)計(jì)，在現(xiàn)行抗震規(guī)范采用的“三水準(zhǔn)兩階段”設(shè)計(jì)法下如何做好多層砌體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。

　　關(guān)鍵詞：砌體結(jié)構(gòu),抗震概念設(shè)計(jì)

　　多層砌體結(jié)構(gòu)因其工程造價(jià)較低在我國目前是應(yīng)用較為廣泛的結(jié)構(gòu)形式，在整個建筑業(yè)中占著很大的比重。從節(jié)能和減排的角度，砌體結(jié)構(gòu)仍有發(fā)展的余地。從國內(nèi)外歷次大地震來看，砌體結(jié)構(gòu)在強(qiáng)烈地震作用下的破壞是極其嚴(yán)重的。無論我國1966年河北邢臺邢臺地震，1970年的云南通海地震，1976年河北唐山地震、2008年汶川地震等，還是國外如1923年日本關(guān)東地震，印度、墨西哥、希臘、俄羅斯、智利、印尼等國發(fā)生的大地震，都使砌體結(jié)構(gòu)房屋大量破壞倒塌，造成人員和財(cái)產(chǎn)的巨大損失，教訓(xùn)是十分沉痛的。因此，作好砌體結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防設(shè)計(jì)，具有十分重要的意義。

　　砌體結(jié)構(gòu)因其構(gòu)件組成和連接方式的內(nèi)在原因，具有脆性性質(zhì)，其抗剪、抗拉、抗彎強(qiáng)度都很低，如再不進(jìn)行合理的抗震設(shè)計(jì)，其抗震性能及抗破壞能力就更低了。但地震災(zāi)害中也有少數(shù)的房屋震害較輕。這說明經(jīng)過合理的設(shè)計(jì)和采取必要的抗震措施，再加上精心施工，仍可在地震區(qū)采用。我們在經(jīng)過幾十年的抗震科學(xué)研究，已經(jīng)有一套適合我國國情的抗震理論和抗震方法來實(shí)現(xiàn)砌體結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)。

　　首先注重抗震計(jì)算理論和方法。

　　抗震計(jì)算即是進(jìn)行地震作用和房屋各構(gòu)件的地震作用效應(yīng)計(jì)算，包括各墻柱梁板承載力和變形計(jì)算。具體來講，我國現(xiàn)行抗震規(guī)范采用的是“三水準(zhǔn)二階段”設(shè)計(jì)法：第一階段通過多遇地震烈度地震作用的結(jié)構(gòu)截面承載力驗(yàn)算，使同設(shè)計(jì)規(guī)范的強(qiáng)度和變形能力水平大體相當(dāng)，保證小震不壞和中震可修；第二階段通過罕遇地震烈度地震作用下的結(jié)構(gòu)薄弱層彈塑性變形驗(yàn)算，并采取相應(yīng)的構(gòu)造保證措施保證大震不倒。

　　小震下彈性理論的計(jì)算主要包括地震作用計(jì)算和結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析，而結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面抗震驗(yàn)算仍然采用靜力設(shè)計(jì)規(guī)范的方法和基本指標(biāo)。大震下結(jié)構(gòu)彈塑性變形計(jì)算是為了保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全，對于延性結(jié)構(gòu)要進(jìn)行結(jié)構(gòu)薄弱層的彈塑性變形計(jì)算，使之不超過允許限值以防止倒塌；砌體結(jié)構(gòu)（無筋砌體）屬于脆性結(jié)構(gòu)，我們現(xiàn)階段主要從抗震措施上考慮加強(qiáng)。

　　多層砌體房屋的地震作用計(jì)算一般是采用底部剪力法，以防震縫所劃分的結(jié)構(gòu)單元作為計(jì)算單元。計(jì)算出各樓層的水平地震剪力，然后按樓蓋的剛度和墻體的層間抗側(cè)力等效剛度分配到該方向的各抗側(cè)力墻體上。

　　對于無筋砌體截面抗震承載力的驗(yàn)算，目前主要有兩種計(jì)算理論：剪摩理論和主拉應(yīng)力理論。它們有各自的適用范圍：磚砌體一般采用主拉應(yīng)力理論，而砌塊結(jié)構(gòu)可采用剪摩理論。

　　在砌體墻內(nèi)配置橫向鋼筋，在一定程度上可提高砌體的抗剪強(qiáng)度。研究表明，配置水平鋼筋的墻體，當(dāng)配筋率為０．０３％～０．１7%時(shí)，極限承載能力較無筋砌體可提高５％～２５％。另一方面，配筋砌體受力后的裂縫分布均勻，變形能力大大增加。配筋墻體極限變形為無筋墻體的２～３倍。試驗(yàn)表明：配筋量過多，并不能發(fā)揮其有效作用；配筋量過少，則對提高砌體的抗剪強(qiáng)度和改善砌體的延性起不到作用。一般配筋率在０．０７％～０．１７％較合適。

　　關(guān)于砌體房屋地震作用及墻體截面的抗震驗(yàn)算的具體過程，《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》做了比較詳盡地介紹。

　　其次注重建筑抗震概念設(shè)計(jì)。

　　抗震概念設(shè)計(jì)是指利用抗震經(jīng)驗(yàn)通過合理的定性判斷對建筑場地選擇、建筑平（立）面和結(jié)構(gòu)體系、抗震構(gòu)造措施等重要問題進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)處理。由于地震本身的隨機(jī)性、各種結(jié)構(gòu)之間的差異以及結(jié)構(gòu)本身的復(fù)雜性、在遭受地震作用后其破壞機(jī)理和破壞過程的復(fù)雜性，目前的抗震計(jì)算設(shè)計(jì)仍處在較低水平，尚未達(dá)到科學(xué)的嚴(yán)密程度。因此，在目前要使建筑物具有盡可能好的抗震性能，首先應(yīng)從大的方面入手，作好抗震概念設(shè)計(jì)，從根本上消除建筑物中的抗震薄弱環(huán)節(jié)，然后再輔以必要的抗震計(jì)算。如果整體的概念設(shè)計(jì)沒有作好，計(jì)算工作再細(xì)致，也很難有效地控制抗震薄弱環(huán)節(jié)，從而也難免在地震時(shí)建筑物不發(fā)生嚴(yán)重破壞，甚至倒塌。所以我們應(yīng)該重視房屋震害的實(shí)地考察，找出房屋抗震的薄弱環(huán)節(jié)，總結(jié)出有益的抗震措施，作好建筑結(jié)構(gòu)的抗震概念設(shè)計(jì)。對砌體結(jié)構(gòu)這種脆性材料來說，建筑抗震概念設(shè)計(jì)更為重要。

　　與水平地震作用平行地墻體是承受地震作用的主要抗側(cè)力構(gòu)件，從以往的地震調(diào)查資料可以看出，承重橫墻地破壞主要是剪切破壞，并且一般是底層比上層嚴(yán)重。縱墻地破壞往往時(shí)因?yàn)闄M墻間距過大或者樓（屋）蓋剛度較差而在平面外受彎受剪，在窗口上下截面處出現(xiàn)水平裂縫。

　　建筑物墻角的破壞也是很常見的，主要是因?yàn)閼?yīng)力集中和地震的扭轉(zhuǎn)作用造成的；樓梯間的破壞一般是比較重的，原因是樓梯間缺少各層樓板的側(cè)向支承，有時(shí)還因?yàn)闃翘蓍g踏步消弱樓梯間的墻體，尤其是樓梯間頂層，墻體有一層半樓層高度，穩(wěn)定性較差；縱橫墻的連接處，因?yàn)槭艿絻蓚�方向地震力地作用受力復(fù)雜，容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，若施工時(shí)縱橫墻不同時(shí)咬槎砌筑，又缺乏足夠的拉結(jié)，則地震時(shí)連接處容易產(chǎn)生縱向裂縫，嚴(yán)重時(shí)縱橫墻拉脫，出現(xiàn)中墻外閃以至倒塌。

　　分析地震時(shí)砌體結(jié)構(gòu)的種種破壞，我們可以從構(gòu)造上對這些容易破壞的地方采取一些加強(qiáng)措施，提高建筑物的抗震能力。這些措施，抗震規(guī)范已經(jīng)作出了一系列的規(guī)定，此處不再贅述，只是想強(qiáng)調(diào)幾個問題：

　�。保�采用簡單規(guī)整的平面立面布局

　　結(jié)構(gòu)的總體布置是影響建筑抗震性能的關(guān)鍵問題。建筑抗震計(jì)算本來就是復(fù)雜而且不是非常成熟的科學(xué)，只有結(jié)構(gòu)布局簡單規(guī)整，才能盡量準(zhǔn)確地確定結(jié)構(gòu)地計(jì)算簡圖并計(jì)算和分配地震作用。盡量采用橫墻承重體系或者縱橫墻共同承重體系。而且縱橫墻宜均勻?qū)ΨQ，在平面內(nèi)盡量連續(xù)對齊，錯位墻體不宜過多，縱橫向墻體數(shù)量不宜相差過大。

　　２．合理確定圈梁和構(gòu)造柱的位置

　　設(shè)置圈梁和構(gòu)造柱，砌體結(jié)構(gòu)的抗震性能可以大大改善。據(jù)研究，若配筋墻體兩端設(shè)置構(gòu)造柱，由于水平鋼筋錨固于柱中，使鋼筋的效應(yīng)發(fā)揮得更為充分，則可比無構(gòu)造柱同樣配筋率的墻體的承載能力可提高１３％左右。而且設(shè)置了構(gòu)造柱和圈梁的砌體結(jié)構(gòu)形成兩道防御：第一道時(shí)砌體墻只出現(xiàn)寬度不大的裂縫，層間變形不大，構(gòu)造柱尚未開裂；第二道是砌體裂縫大幅度地發(fā)展，靠構(gòu)造柱及圈梁對砌體約束使墻體大變形消耗輸入的地震能量。試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，磚墻增設(shè)構(gòu)造柱后，位移延性系數(shù)增大很多，可達(dá)４～６。構(gòu)造柱除了能夠約束墻體的變形，提高砌體的抗剪強(qiáng)度之外，還能增強(qiáng)墻體之間的連接。這些對砌體的抗震都是十分有利的。應(yīng)當(dāng)指出：局部小墻垛絕不可以采用混凝土或鋼筋混凝土柱來取代。

　　要確保構(gòu)造柱和圈梁有效地發(fā)揮他們的作用，合理確定它們的位置是至關(guān)重要的。建筑抗震規(guī)范對此已經(jīng)作了比較具體的規(guī)定，我們一定要嚴(yán)格按規(guī)范執(zhí)行。另外，圈梁應(yīng)封閉連續(xù)，盡可能形成一個個近似矩形或圓形的箍，同時(shí)應(yīng)重視外墻周圈圈梁的加強(qiáng)。

　　3．設(shè)置墻體配筋

　　設(shè)置墻體水平配筋能夠有效提高墻體水平抗剪能力約30%左右；當(dāng)水平配筋兩端加以錨固時(shí)效果將更為突出。歷次震害調(diào)查表明，多層砌體房屋墻體的破壞多數(shù)發(fā)生在房屋的下部，尤其是底層。理論和和實(shí)踐表明，底部由于地震剪力較大而導(dǎo)致首先破壞和開裂。應(yīng)當(dāng)指出：此項(xiàng)對不同設(shè)防地區(qū)設(shè)置通長水平拉結(jié)筋的要求是一種抗震構(gòu)造措施，即凡地震區(qū)的多層砌體房屋中，均應(yīng)設(shè)置通長水平筋，但一般不計(jì)入強(qiáng)度驗(yàn)算之列。

　�。常�作好各構(gòu)件之間的拉結(jié)

　　多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的整體性要靠各種構(gòu)件之間的連接構(gòu)造加以保證。包括砌體墻與墻之間，圈梁構(gòu)造柱與墻體，樓屋蓋與圈梁墻體以及其他混凝土構(gòu)件與墻體之間均應(yīng)設(shè)置可靠連接。

　　最后在設(shè)計(jì)砌體結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)遵循下列抗震設(shè)計(jì)基本要求。

　　1．控制多層砌體房屋的層數(shù)和高度、高寬比、抗震橫墻的最大間距；

　　2.選擇有利于抗震的結(jié)構(gòu)體系，結(jié)構(gòu)宜有多道設(shè)防功能，且有明確的計(jì)算簡圖和合理的地震作用傳力途徑；

　　3．建筑物平立面布置宜規(guī)則、對稱，沿建筑物高度的質(zhì)量分布和剛度變化宜均勻，樓層不宜錯層；

　　4．建筑物所在場地宜選擇有利于抗震設(shè)防的場地，穩(wěn)定的地基土，遠(yuǎn)離發(fā)震斷裂等；

　　5．抗震構(gòu)件應(yīng)有必要的承載能力和變形能力外，還必須保證構(gòu)件間具有可靠的連接；

　　6．應(yīng)按規(guī)定設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱和圈梁；

　　7．處理好非結(jié)構(gòu)構(gòu)件；

　　8．合理選用材料，保證施工質(zhì)量。

　　綜上所述，以上希望能給設(shè)計(jì)人員提供參考。作好砌體結(jié)構(gòu)地抗震設(shè)計(jì)是十分重要的，希望能引起有關(guān)技術(shù)人員的重視。

　　參考文獻(xiàn)：

　　1.國家標(biāo)準(zhǔn)《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50003-2011.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011

　　2.國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010

　　3.唐岱新、龔紹熙、周炳章.砌體結(jié)構(gòu)規(guī)范理解與應(yīng)用（第二版）.北京.中國建筑工業(yè)出版社

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