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【摘要】随着近些年来地震的发生频率不断的增加,砌体结构房屋的抗震性设计也受到广大人们的重视,砌体结构由于建筑材料的来源广泛,从而易于取材、易于生产和建设施工,并且与其他结构相比价格较低,具有良好的耐火性、耐热性、隔音性和耐久性,从而在房屋的建设中得到了广泛的应用。在砌体结构房屋的设计过程中,还应重视房屋抗震设计,本文基于多年的建筑经验,主要探讨砌体结构房屋的抗震设计和施工。
【关键词】砌体结构房屋,抗震设计,抗震施工
中图分类号:U452.2+8 文献标识码:A 文章编号:
一.前言
地震是具有随机性的,目前的抗震计算设计仍处在较低水平,尚未达到科学的严密程度。因此,在目前要使建筑物具有尽可能好的抗震性能,首先应从大的方面入手,做好抗震概念设计,从根本上消除建筑物种薄弱环节,然后再辅以必要的抗震计算。这样才能保证人们的生命财产安全。
二.建筑工程施工抗震的具体影响因素
1.最主要的就是住宅建筑的结构是否合理,整体建筑结构是否符合规则,在特性方面是否呈现出均匀、对称等特点,在上述特点之下,住宅建筑的抗震性能会比较强大。反之,那种不规则的住宅建筑,甚至头重脚轻式的住宅建筑,扭转的不规则住宅建筑,等等此类情况,其建筑的抗震性能都比较差。这里需要修正一个近年来通常认为的误区,那就是随着生活水平的提升,人们对于跃层、错层和复式等类型的住宅建筑情有独钟,诚然此类结构的住宅建筑在提升居住舒适度等方面有着不可比拟的优势,但是从增强住宅建筑抗震性能的角度上来讲,平层的住宅建筑的抗震性能更胜一筹。
2.还需要考虑住宅建筑施工技术及应用的时间长短,有的住宅建筑虽然符合建筑规则,但是因为建造的时间较长,以往的住宅建筑的施工过程中虽然考虑抗震性能,但是由于技术水平等方面的限制,当时的住宅建筑抗震标准相对较低,导致住宅建筑的抗震性能相对较弱。而且随着人们对于自然灾害的认识越来越深刻,因此在住宅建筑抗震标准上也会随着实际情况的变化而进行相应的调整,总起来说,住宅建筑的抗震标准越来越严格,标准越来越高。
3.住宅建筑的抗震施工技术及应用受到当地的建筑材料及施工质量的影响。有的住宅建筑抗震标准要求较高,因此对于建筑材料的标准、型号等要求也相对较高,比如建材质量的好坏,混凝土标号是否合理,钢筋是否合格等诸多因素,都能够在一定程度上影响抗震施工技术及应用。施工队伍的施工技术的高低也是影响施工技术及应用的重要因素,有的施工队伍技术高超,因此建造的房屋质量就高,抗震性能相应的就好。
三、探讨建筑抗震概念设计的重要性
抗震概念设计是指利用抗震经验通过合理的定性判断对建筑场地选择、建筑平(立)面和结构体系、抗震构造措施等重要问题进行抗震设计处理。由于地震本身的随机性、各种结构之间的差异以及结构本身的复杂性、在遭受地震作用后其破坏机理和破坏过程的复杂性,目前的抗震计算设计仍处在较低水平,尚未达到科学的严密程度。因此,在目前要使建筑物具有尽可能好的抗震性能,首先应从大的方面入手,作好抗震概念设计,从根本上消除建筑物中的抗震薄弱环节,然后再辅以必要的抗震计算。如果整体的概念设计没有作好,计算工作再细致,也很难有效地控制抗震薄弱环节,从而也难免在地震时建筑物不发生严重破坏,甚至倒塌。所以我们应该重视房屋震害的实地考察,找出房屋抗震的薄弱环节,总结出有益的抗震措施,作好建筑结构的抗震概念设计。对砌体结构这种脆性材料来说,建筑抗震概念设计更为重要。
与水平地震作用平行地墙体是承受地震作用的主要抗侧力构件,从以往的地震调查资料可以看出,承重横墙地破坏主要是剪切破坏,并且一般是底层比上层严重。纵墙地破坏往往时因为横墙间距过大或者楼(屋)盖刚度较差而在平面外受弯受剪,在窗口上下截面处出现水平裂缝。
建筑物墙角的破坏也是很常见的,主要是因为应力集中和地震的扭转作用造成的;楼梯间的破坏一般是比较重的,原因是楼梯间没有一般房间的楼盖形成空间的盒子结构而空间刚度较差,且顶层休息平台以上外纵墙为一层半高,稳定性较差;纵横墙的连接处,因为受到两个方向地震力地作用受力复杂,容易产生应力集中,若施工时纵横墙不同时咬槎砌筑,又缺乏足够的拉结,则地震时连接处容易产生纵向裂缝,严重时纵横墙拉脱,出现中墙外闪以至倒塌。
四.建筑结构抗震设计的基本对策
1.选择的建筑场地和地基有利于抗震
(一)场地选择
在不同工程地质条件的场地上, 地震对建筑物的破坏程度是截然不同的。因此,进行建筑场地选择时,设计者必须综合评价工程地质的有关资料和地震活动情况,并结合工程的实际需要。首先,建筑宜避开对建筑抗震不利的地段,选择对建筑抗震有利的地段,例如平坦、开阔的坚硬场地土。其次,当没有办法避开时, 适当的抗震加强措施应被采用。
(二)地基处理
基础设计时应注意:a.当地基有新近填土、液化土、软弱黏性土时,基础的刚性、整体性应得到加强;b.天然地基与桩基不宜混用在同一结构单元上;c.性质差异较大的地基上不宜设置同一结构单元;d.地圈梁应设置在墙下, 以加强上部结构与基础的整体性,以抵抗不均匀沉降。
2.增强砌体房屋的刚度及整体性
房屋是纵、 横向承重构件和楼盖组成的一个具有空间刚度的结构体系,其抗震能力的强弱取决于结构的空间整体刚度和整体稳定性。刚性楼盖是各抗侧力构件按各自侧移刚度分配地震作用的保证。现浇钢筋混凝土楼板及屋盖对抗震非常有利, 楼盖及屋盖现浇以后,平面上墙体对齐的要求也可以放宽, 因为作为以剪切变形为主的砌体结构, 层间变形是控制性的, 较强的楼盖及屋盖水平刚度使荷载传递具有良好的条件。
3.有效设置房屋圈梁和构造柱
多次震害调查表明, 圈梁是多层砖房的一种经济有效的措施,可提高房屋的抗震能力, 减轻震害。钢筋混凝土圈梁在砌体房屋抗震中起到了较重要的作用。圈梁与构造柱共同作用,对墙体在竖向平面内进行约束, 限制墙体裂缝的开展, 且不延伸超出两道圈梁之间的墙体,并减小裂缝与水平面的夹角,保证墙体的整体性和变形能力, 提高墙体的抗剪能力。多次实验表明, 砖墙增设构造柱后能提高砖混房屋的延性,发挥防止砖砌体侧向挤出塌落的约束作用;设置钢筋混凝土构造柱能使砌体的抗剪承载力提高10%-30%, 提高砌体的变形能力, 是有效的抗倒塌措施。
4.在合理位置的墙段内设置水平钢筋
在抗震验算中,多层砖混房屋底层往往不容易满足抗震要求,即使有时在适当部位加设构造柱也不能完全满足抗震承力验算 。为了提高墙体的抗震能力,可在抗震力不够的承重墙段内配置水平钢筋,使地震力由砌体及水平钢筋共同承担。
5.设计合理的建筑结构参数
计算分析,就是进行建筑各构件的地震响应和地震作用计算,以及墙柱梁板变形及承载力计算,计算结果应满足抗震设计标准。把正确的计算模型建立在建筑结构的实际工作状况基础上,并根据概念设计做适当的简化处理、计算。罕遇地震作用下的复杂结构进行变形、内力分析时, 应采用的力学模型不少于两个,且各不相同。应认真分析判断计算机的计算结果,确认其合理、有效后,才能用于工程设计。结构的位移、剪重比、自振周期、周期比等是结构计算控制的主要计算结果。
五.结束语
房屋的砌体结构在一定程度上被认为是较为简单的结构形式,并且在相应的建筑设计领域得到了广泛的应用。房屋的砌体结构的抗震设计具有一定的普遍性。地震给房屋结构带来了灾难性的破坏,由此更应从房屋建设和设计中注重抗震的设计。所以,我们应该重视房屋震害的实地考察,找出房屋抗震的薄弱环节,总结出有益的抗震措施,做好建筑结构的抗震概念设计,对砌体结构这种脆性材料来说,建筑抗震概念设计更为重要。
参考文献:
[1] 黄浙青, 朱小德. 浅谈结构设计中的抗震设计[J]. 科技创新导报, 2008,(28)
[2] 陈天镭, 谈力洲. 汶川地震的经验与结构设计的反思[J]. 甘肃冶金, 2009,(03)
[3] 朱春华. 砖混结构抗震性能分析[J]. 中国高新技术企业, 2010,(09) .
[4] 李瑞鹏. 多层砖混结构抗震设计探讨[J]. 科技风, 2010,(12) .
[5] 刘刚.对砖混结构房屋抗震设计的理论分析[J].科技资讯,2007,10(9):103-104.
[6] 蘇明辉,张欣.砌体结构的抗震论述[J].陕西建筑,2006,(132):1-3.
【关键词】砌体结构房屋,抗震设计,抗震施工
中图分类号:U452.2+8 文献标识码:A 文章编号:
一.前言
地震是具有随机性的,目前的抗震计算设计仍处在较低水平,尚未达到科学的严密程度。因此,在目前要使建筑物具有尽可能好的抗震性能,首先应从大的方面入手,做好抗震概念设计,从根本上消除建筑物种薄弱环节,然后再辅以必要的抗震计算。这样才能保证人们的生命财产安全。
二.建筑工程施工抗震的具体影响因素
1.最主要的就是住宅建筑的结构是否合理,整体建筑结构是否符合规则,在特性方面是否呈现出均匀、对称等特点,在上述特点之下,住宅建筑的抗震性能会比较强大。反之,那种不规则的住宅建筑,甚至头重脚轻式的住宅建筑,扭转的不规则住宅建筑,等等此类情况,其建筑的抗震性能都比较差。这里需要修正一个近年来通常认为的误区,那就是随着生活水平的提升,人们对于跃层、错层和复式等类型的住宅建筑情有独钟,诚然此类结构的住宅建筑在提升居住舒适度等方面有着不可比拟的优势,但是从增强住宅建筑抗震性能的角度上来讲,平层的住宅建筑的抗震性能更胜一筹。
2.还需要考虑住宅建筑施工技术及应用的时间长短,有的住宅建筑虽然符合建筑规则,但是因为建造的时间较长,以往的住宅建筑的施工过程中虽然考虑抗震性能,但是由于技术水平等方面的限制,当时的住宅建筑抗震标准相对较低,导致住宅建筑的抗震性能相对较弱。而且随着人们对于自然灾害的认识越来越深刻,因此在住宅建筑抗震标准上也会随着实际情况的变化而进行相应的调整,总起来说,住宅建筑的抗震标准越来越严格,标准越来越高。
3.住宅建筑的抗震施工技术及应用受到当地的建筑材料及施工质量的影响。有的住宅建筑抗震标准要求较高,因此对于建筑材料的标准、型号等要求也相对较高,比如建材质量的好坏,混凝土标号是否合理,钢筋是否合格等诸多因素,都能够在一定程度上影响抗震施工技术及应用。施工队伍的施工技术的高低也是影响施工技术及应用的重要因素,有的施工队伍技术高超,因此建造的房屋质量就高,抗震性能相应的就好。
三、探讨建筑抗震概念设计的重要性
抗震概念设计是指利用抗震经验通过合理的定性判断对建筑场地选择、建筑平(立)面和结构体系、抗震构造措施等重要问题进行抗震设计处理。由于地震本身的随机性、各种结构之间的差异以及结构本身的复杂性、在遭受地震作用后其破坏机理和破坏过程的复杂性,目前的抗震计算设计仍处在较低水平,尚未达到科学的严密程度。因此,在目前要使建筑物具有尽可能好的抗震性能,首先应从大的方面入手,作好抗震概念设计,从根本上消除建筑物中的抗震薄弱环节,然后再辅以必要的抗震计算。如果整体的概念设计没有作好,计算工作再细致,也很难有效地控制抗震薄弱环节,从而也难免在地震时建筑物不发生严重破坏,甚至倒塌。所以我们应该重视房屋震害的实地考察,找出房屋抗震的薄弱环节,总结出有益的抗震措施,作好建筑结构的抗震概念设计。对砌体结构这种脆性材料来说,建筑抗震概念设计更为重要。
与水平地震作用平行地墙体是承受地震作用的主要抗侧力构件,从以往的地震调查资料可以看出,承重横墙地破坏主要是剪切破坏,并且一般是底层比上层严重。纵墙地破坏往往时因为横墙间距过大或者楼(屋)盖刚度较差而在平面外受弯受剪,在窗口上下截面处出现水平裂缝。
建筑物墙角的破坏也是很常见的,主要是因为应力集中和地震的扭转作用造成的;楼梯间的破坏一般是比较重的,原因是楼梯间没有一般房间的楼盖形成空间的盒子结构而空间刚度较差,且顶层休息平台以上外纵墙为一层半高,稳定性较差;纵横墙的连接处,因为受到两个方向地震力地作用受力复杂,容易产生应力集中,若施工时纵横墙不同时咬槎砌筑,又缺乏足够的拉结,则地震时连接处容易产生纵向裂缝,严重时纵横墙拉脱,出现中墙外闪以至倒塌。
四.建筑结构抗震设计的基本对策
1.选择的建筑场地和地基有利于抗震
(一)场地选择
在不同工程地质条件的场地上, 地震对建筑物的破坏程度是截然不同的。因此,进行建筑场地选择时,设计者必须综合评价工程地质的有关资料和地震活动情况,并结合工程的实际需要。首先,建筑宜避开对建筑抗震不利的地段,选择对建筑抗震有利的地段,例如平坦、开阔的坚硬场地土。其次,当没有办法避开时, 适当的抗震加强措施应被采用。
(二)地基处理
基础设计时应注意:a.当地基有新近填土、液化土、软弱黏性土时,基础的刚性、整体性应得到加强;b.天然地基与桩基不宜混用在同一结构单元上;c.性质差异较大的地基上不宜设置同一结构单元;d.地圈梁应设置在墙下, 以加强上部结构与基础的整体性,以抵抗不均匀沉降。
2.增强砌体房屋的刚度及整体性
房屋是纵、 横向承重构件和楼盖组成的一个具有空间刚度的结构体系,其抗震能力的强弱取决于结构的空间整体刚度和整体稳定性。刚性楼盖是各抗侧力构件按各自侧移刚度分配地震作用的保证。现浇钢筋混凝土楼板及屋盖对抗震非常有利, 楼盖及屋盖现浇以后,平面上墙体对齐的要求也可以放宽, 因为作为以剪切变形为主的砌体结构, 层间变形是控制性的, 较强的楼盖及屋盖水平刚度使荷载传递具有良好的条件。
3.有效设置房屋圈梁和构造柱
多次震害调查表明, 圈梁是多层砖房的一种经济有效的措施,可提高房屋的抗震能力, 减轻震害。钢筋混凝土圈梁在砌体房屋抗震中起到了较重要的作用。圈梁与构造柱共同作用,对墙体在竖向平面内进行约束, 限制墙体裂缝的开展, 且不延伸超出两道圈梁之间的墙体,并减小裂缝与水平面的夹角,保证墙体的整体性和变形能力, 提高墙体的抗剪能力。多次实验表明, 砖墙增设构造柱后能提高砖混房屋的延性,发挥防止砖砌体侧向挤出塌落的约束作用;设置钢筋混凝土构造柱能使砌体的抗剪承载力提高10%-30%, 提高砌体的变形能力, 是有效的抗倒塌措施。
4.在合理位置的墙段内设置水平钢筋
在抗震验算中,多层砖混房屋底层往往不容易满足抗震要求,即使有时在适当部位加设构造柱也不能完全满足抗震承力验算 。为了提高墙体的抗震能力,可在抗震力不够的承重墙段内配置水平钢筋,使地震力由砌体及水平钢筋共同承担。
5.设计合理的建筑结构参数
计算分析,就是进行建筑各构件的地震响应和地震作用计算,以及墙柱梁板变形及承载力计算,计算结果应满足抗震设计标准。把正确的计算模型建立在建筑结构的实际工作状况基础上,并根据概念设计做适当的简化处理、计算。罕遇地震作用下的复杂结构进行变形、内力分析时, 应采用的力学模型不少于两个,且各不相同。应认真分析判断计算机的计算结果,确认其合理、有效后,才能用于工程设计。结构的位移、剪重比、自振周期、周期比等是结构计算控制的主要计算结果。
五.结束语
房屋的砌体结构在一定程度上被认为是较为简单的结构形式,并且在相应的建筑设计领域得到了广泛的应用。房屋的砌体结构的抗震设计具有一定的普遍性。地震给房屋结构带来了灾难性的破坏,由此更应从房屋建设和设计中注重抗震的设计。所以,我们应该重视房屋震害的实地考察,找出房屋抗震的薄弱环节,总结出有益的抗震措施,做好建筑结构的抗震概念设计,对砌体结构这种脆性材料来说,建筑抗震概念设计更为重要。
参考文献:
[1] 黄浙青, 朱小德. 浅谈结构设计中的抗震设计[J]. 科技创新导报, 2008,(28)
[2] 陈天镭, 谈力洲. 汶川地震的经验与结构设计的反思[J]. 甘肃冶金, 2009,(03)
[3] 朱春华. 砖混结构抗震性能分析[J]. 中国高新技术企业, 2010,(09) .
[4] 李瑞鹏. 多层砖混结构抗震设计探讨[J]. 科技风, 2010,(12) .
[5] 刘刚.对砖混结构房屋抗震设计的理论分析[J].科技资讯,2007,10(9):103-104.
[6] 蘇明辉,张欣.砌体结构的抗震论述[J].陕西建筑,2006,(132):1-3.