浅谈建筑砌体墙的抗震和隔震分析

浅谈建筑砌体墙的抗震和隔震分析

李冬平

海南亿隆城建投资有限公司 海南 文昌 571333

摘要：伴随经济快速的发展，人们生活水平的提高，不同类型的建筑、高楼拔地而起，建筑内的分隔常用砌体结构，与此同时砌体结构得到十分广泛的应用，随着人们对建筑居住舒适度的需求提高，对建筑的品质和舒适度也随之提升，砌体结构的抗震和隔振性能的分析和应用得到快速推广。本文概括地总结了近年来砌体结构的抗震、隔震方面的研究成果，分别论述了在地震区采用抗震、隔震等思想进行砌体房屋设计分析。

关键词：建筑工程；砌体结构；抗震和隔振分析；注意事项

一、概述

砌体结构应用历史较长，取材方便，工艺成熟，简单经济，应用广泛。在我国的各类建筑中仍占有相当的比例。从世界范围地震灾害统计来看，传统民建砌体结构遭受较大地震后破坏严重，而过精心设计，采用合理抗震措施，施工质量良好的砌体建筑即使在中、强地震区也可不同程度抵御地震破坏。近些年来，征对砌体结构性能的研究逐渐深人，新型墙体材料和新的结构方法不断涌现，尤其征对传统砌体结构房屋抗震性能较差进行的抗震、隔震研究倍受关注。我国砌体抗震研究已经取得了较多有价值的成果，为了防止房屋遭遇地震后破坏与倒塌，采用较高的地区设防烈度，增强房屋结构刚度、强度以增强房屋抗震能力是一条途径;另一条途径是采用隔震、减振措施，减少地震对结构内能的输入，从而减轻对结构刚度强度要求做到安全经济。下文将分析抗震砌体和隔震砌体分别论述其发展现状。

二、抗震砌体分析

根据砌体中不同的配筋率可分为无筋砌体、约束砌体和配筋砌体。其中砌体含筋量＜0.07%称为无筋砌体[1]；配筋量为0.07%~0.17m%左右称为约束砌体[2]，其特点是砌体周边均有构造柱约束，该砌体可在地震设防地区设计，如在墙段边缘设置钢筋混凝土构造柱，墙体上下设圈梁；配筋砌体是一种砌筑成型的剪力墙结构，其通过增强砌体抗拉、弯、剪能力和结构整体性，属于刚性“抗震”，配筋率在0.2%左右接近于现浇钢筋混凝土剪力墙结构[3]，适用于10层以上的中高层建筑，如配筋混凝土空心砌块。

刚性抗震的概念得到广泛认同，在建筑设计中，不应采用严重不规则的方案；应使则、对称布置规；竖向和横向设计应规则，结构避免突变，应均匀变化；结构应保证整体性，以及在地基、主体、外墙、材料选型等方面的选择都应遵循。此外，新规在砌体结构抗震方面提出若干改进措施[4]，具体如下:

1.规范了钢筋混凝土构造柱和圈梁的设置和连接规定，隔层设圈梁的要求被取消[5]。

2.对外墙、屋面与墙体连接的要求，需加强相互之间的边缘构件，即使在现浇钢筋混凝土楼板中，周边应增加配筋，以保证相互之间的可靠连接。

3.对于商场、学校等大开间、隔墙少的砌体建筑，层数和层高应降低，或采取补强措施，以弥补由此带来的不足。

三、隔震砌体分析

在高烈度地区，采用隔震、减振措施来限制对结构内能的输入，既可减轻对结构刚度强度要求，又可防止房屋遭遇地震后突然脆性破坏而倒塌。对于砌体结构，一个简单易行的作法是采用基础摩擦滑移隔震，隔震原理是在地震期间，造成房屋震害的主要原因是地震的地面水平运动。一般房屋都是通过基础固定在地面上的，如果房屋是刚体的，它就会与地面作完全相同的运动，也就是说，二者的加速度相同。但房屋不但不会是刚体，而且，一般来说，砌体结构房屋的自振动加以放大，建筑楼层的加速度反应又会随高度的增加而增大。由此产生的力及变形，可导致承重构件的损坏，有的建筑物在地震作用下，主体结构虽然没有出现震害，但是内部设施如内部装修、家具、家电等会产生损坏。当然，通过增大建筑物水平刚度的方法，可以使建筑物对地面运动的放大效率降低，甚至当建筑物是刚体时，它的反应速度就不会放大。但是这种做法造价高，实际上也不可能作到。何况对于一些大地震而言，地面加速度无须放大，就足以造成建筑设施的破坏。为此，人们就有了把房屋支撑起来，使它离开地面，从而尽可能脱离地面运动的影响，以减轻震害的思想。

四、隔震砌体的设计注意要点

1.隔震设计应保证地震时隔震建筑物在产生破坏前，首先在隔震缝处产生滑移，而不会产生倾覆，这就要求上部结构具有良好整体性，必须限制房屋整体高宽比。太高的建筑物或底盘小的建筑物，在地震时，倾覆力矩均可能大于稳定力矩，因此，设计时要进行这方面的验算。高宽比限值可根据当地设防烈度对应地面加速度和拟建建筑物结构动力安全系数进行计算确定。高宽比小于2的建筑可不必验算。

2.不同地震烈度下的基础滑移量，可设计对应构造措施，各单体建筑之间做好留缝处理，以保证房屋滑移时不产生碰撞。

3.可运用石墨。通过模型模拟，一个为未设减震缝的普通楼，另一个为底部设置了一道石墨减震楼。通过不同频率、不同加速度的正弦波振动台试验得到:频率大于10HZ时不易滑动，在5HZ以下的低频振动时易滑动，这频率与一般多层砖房的自振频率接近，有利于减震作用。减震楼较普通楼明显的降低了加速度反应及墙体的裂缝破坏。1997年辽宁省建设科学研究院已做过这方面的试验研究，并已有试建建筑，他们认为以石墨

[6]为滑移层材料建造多层砖混结构房屋安全可靠，经济实用，具有良好推广前景，它的动、静摩擦系数在0.5~0.23之间，性能耐久、稳定、耐压、成本低、干湿滑移性能和多次滑动性能不变。另外，经过精选的砾砂也是一种摩擦系数较低而耐久的材料，它的动、静摩擦系数在0.25~0.40之间。地震发生时，上部结构可看成一个整体性好的刚性单质点，其地震反应惯性力超过最大摩擦阻力时房屋整体将沿水平断离面产生与地面的相对滑移。

最后，设有减震缝的砌体建筑，由于地震时建筑底部减震措施的减震作用，使通过减震缝传入上部结构的地震动加速度得到限制，就能避免建筑在地震时避免严重破坏与倒塌，从而可确保人民生命财产的安全。由于此种构造施工方便、成本低，因此在我国目前以砌体结构为主要建筑形式的广大城乡容易推广运用。随着地震实践的教训与宣传的深人，减震与隔震建筑结构被推广后将持续发挥其贡献。

参考文献

[1]周昌贤,张燕芬.砌体结构抗震发展探讨 .中华民居期刊,2011

[2]石磊,黄苏宁.浅谈砌体结构抗震.林业科技情报期刊,2006

[3]陈鑫,砌体结构抗震的新动向.中国新技术新产品期刊,2011

[4]《建筑抗震设计规范》(GB50011)

[5]唐斌.浅析建筑工程中的砖混结构设计 .科技资讯期刊.2011

[6]贺晓晖.特种结构基底隔震与抗震性能分析.同济大学土木工程学院硕士论文,2009