多層磚混結(jié)構(gòu)房屋的抗震設(shè)計探討

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磚混結(jié)構(gòu)由于選材方便、施工簡單、工期短、造價低等特點,多年來磚混房屋是我國當前建筑中使用最廣范的一種建筑形式;其中民用住宅建筑中約占90%以上。磚混結(jié)構(gòu)多采用粘土磚和混合砂漿砌筑,通過內(nèi)外磚墻的咬砌達到具有一定整體連接性的目的。在地震設(shè)防地區(qū),多層磚混砌體房屋由于組成的基本材料和連接方式?jīng)Q定了其脆性性質(zhì),變形能力小,導致房屋的抗震性能較差;因此改善砌體結(jié)構(gòu)延性,提高房屋的抗震性能具有極其重要意義。根據(jù)現(xiàn)行建筑抗震設(shè)計規(guī)范、砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范,結(jié)合自身設(shè)計的實踐經(jīng)驗,我認為,在多層磚混房屋抗震設(shè)計上應(yīng)注意以下幾方面。
    一、科學布局建筑平面和立面
    建筑平面和立面的規(guī)整性是整個結(jié)構(gòu)設(shè)計中一個十分基礎(chǔ)、重要的內(nèi)容??拐鹪O(shè)計中,建筑平面、立面宜盡可能簡潔、規(guī)則,結(jié)構(gòu)質(zhì)量中心與剛度中心相一致。對于結(jié)構(gòu)平面布置不規(guī)則的房屋質(zhì)心與剛度中心往往不容易重合,在地震作用下會產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng),大大加劇地震的破壞力度;對體型不規(guī)則的房屋應(yīng)注意偏離結(jié)構(gòu)剛心遠端墻段的抗震驗算。建筑立面應(yīng)避免頭重腳輕,房屋重心盡可能降低,避免采用錯落的立面,突出屋面建筑部分的高度不應(yīng)過高,以免地震時發(fā)生鞭梢效應(yīng),同時應(yīng)控制好結(jié)構(gòu)豎向強度和剛度的均勻性。
    建筑設(shè)計應(yīng)符合抗震概念設(shè)計的要求,不應(yīng)采用嚴重不規(guī)則的設(shè)計方案,即使不可避免時,也應(yīng)盡量在適當部位設(shè)置防震縫,將體型復(fù)雜,平面特別不規(guī)則的建筑布局分割成幾個相對規(guī)則的獨立單元。在實際工程設(shè)計中,應(yīng)盡可能兼顧建筑造型,又滿足使用功能要求的前提下,將平面布置、立面外觀造型設(shè)計得較為規(guī)整、簡潔、美觀大方;同時又能有效地提高工程的抗震性能。
    二、砌體房屋的總層數(shù)及總高度不應(yīng)該超限值
    歷次震害證明,砌體房屋的層數(shù)越多,高度越高,它的地震破壞程度越大,所以控制磚砌體房屋的總高度及總層數(shù)對減少地震時帶來的震害有很大的作用?,F(xiàn)行建筑抗震設(shè)計規(guī)范(GB50011—2001)對多層砌體房屋的總高度和總層數(shù)有了強制性規(guī)定:多層砌體房屋的總高度及層數(shù)應(yīng)滿足表1中的限值。
    表1房屋的層數(shù)和高度限值(m)
    (注:室內(nèi)外高差大于0.6m時,房屋總高度應(yīng)允許比表中數(shù)據(jù)適當增加,但不應(yīng)多于1.0m)
    在設(shè)計中房屋總高度及總層數(shù)應(yīng)同時滿足上標的限值,因為樓蓋重量占房屋總重的一半左右,房屋總高度相同,多一層樓蓋就意味著增加半層樓的側(cè)向地震作用,同時加大對底部的傾覆力矩。在中、強地震作用下,因傾覆力矩過大,使得底部墻體產(chǎn)生過大的壓力或剪刀而被破壞,故此減輕自重、減少層數(shù)、降低層高是削弱地震影響的有效途徑之一。