二級結構之砌體結構抗震的發展
發布時間：2010-01-14 共1頁
砌體的結構是一種傳統的墻體材料，在我國的各類建筑中仍占80%以上的比例。近些年來，隨著建筑業的蓬勃發展，新型墻體材料也不斷涌現，如從歐美引進的混凝土小型空心砌塊就是其中的一種。另外，結合就地取材的原則生產的各種地方性砌體材料，如蒸壓類和燒結類的非粘土多孔磚和實心磚。這都為砌體結構的應用擴大了領域和范圍。
現代砌體結構已與傳統的砌體有許多區別。按照砌體中的配筋率大小可將其分為無筋砌體結構、約束砌體和配筋砌體三類，它們的界限定義為：僅有少量的拉結鋼筋，含筋量在0.07%以下時為無筋砌體；約束砌體適用于地震設防地區的砌體結構，如在墻段邊緣設置邊緣構件（鋼筋混凝土構造柱），同時墻段上下設置有圈梁，此類砌體結構的特點是在砌體周邊均有鋼筋混凝土約束構件，砌體配筋量在0.07%-0.17%左右；配筋砌體適用于10層以上的中高層建筑，如配筋混凝土空心砌塊，其實就是一種砌筑成型的剪力墻結構，其配筋率也接近于現澆鋼筋混凝土剪力墻結構，即在0.2%左右。
1966年的邢臺地震和1976年的唐山地震等數十次破壞性大地震，以及1923年日本關東大地震等，幾乎無一例外的表明無筋砌體結構不能承受大地震的考驗。因此目前國外抗震規范一般只允許建造3層及三層以下的砌體結構。
盡管砌體結構的抗震性能如此之差，然而在城鎮建設中，由于我國人口集中，土地有限，所以我們不可能把砌體結構限制過嚴，而是要適應發展的需要，在研究和總結震害的基礎上，改進砌體的抗震性能，提高它的建造層數和高度，滿足業主需要。
約束砌體
砌體結構的脆性性質可以通過配筋或加強邊緣約束來改善。1976年唐山大地震后，總結地震中八棟裂而不倒的砌體房屋的經驗，提出了在承重墻體中設置||邊緣約束構件的規定。經過二十多年的實踐考驗證明，設有構造柱的砌體房屋，在經受九度地震后未發現有倒塌的實例，此種做法是安全的。但應注意以下幾點
1、約束墻體的構造柱截面不宜過大，配筋不宜過多。且必須是先于墻后澆構造柱混凝土，使柱與墻體能夠緊密結合，共同工作。此類構造柱在墻體受水平地震作用初期應力極小，剛度也不大。但當墻體開裂后柱內應力逐步增大，直到裂縫貫通墻體，構造柱才明顯受力直到鋼筋屈服。此時的墻體已破碎，構造柱的約束使得墻體破碎而不至于倒塌，從而達到“裂而不到”的目標。如果構造柱截面和配筋過大，由于混凝土剛度遠大于砌體墻體，所以構造柱會吸收大多數的地震力，結果構造柱先于墻體破壞，起不到約束墻體的作用。
2、構造柱的設置不能改變砌體剛性的性質。墻體在豎向和水平地震作用下首先沿45°主拉應力的軌跡開裂，并逐步延伸，形成對角的“x”形裂縫；如果墻段的高寬比||較大，則在墻體中段會出現水平裂縫段。因此構造柱的間距不能過大，否則將會消弱對墻段砌體的約束作用，基本上是縱墻內每開間均設，橫墻內間距不大于層高的兩倍。
3、構造柱必須依靠樓層上下樓蓋圈梁的拉結。構造柱作為一種豎向構件，一般沿墻截面不變，配筋也少有變化。因此，在各樓層柱高處必須有圈梁作為錨固點，以形成上下和左右墻段的約束作用。
4、樓蓋圈梁在多層結構中很難準確計算，它的作用是多方面的，如增強拉接，提高結構的整體性，抵御地基的不均勻沉降，加強樓板與墻體的連接等。而構造柱的作用也是如此，它在加強墻體之間的連接方面是明顯的，但它的約束作用一般要在墻體開裂以后才能發揮，這是構造柱的特點之一。
5、設置構造柱之后，墻體的抗剪能力一般提高20%左右，因此應當認為提高砌體抗剪強度不是在墻兩端設置構造柱的主要目的，構造柱的主要作用在于較大幅度的增大墻體的變形能力，特別是對墻段塑性變形后的約束作用。墻段兩端的構造柱既不能阻止墻體裂縫的出現，也不能大幅度的提高墻段的抗剪能力，但它使墻段和房屋取得了較大的延性，從而減小了突然發生倒塌的危險性。
6、構造柱間距應該分兩種情況區別對待。一種是單一作為約束邊緣構件的構造柱，此類構造柱的設置主要考慮約束墻段的長度需要，以往抗震規范中尚不明確，無論在砌體橫墻或縱墻中均為提出間距的要求。事實證明構造柱的約束作用是有限的。例如在以往的縱墻中設置構造柱時只要求在兩端設構造柱，數十米長的構造柱難以約束墻段的破壞此時構造柱的數量是遠遠不夠的。即使橫墻中的構造柱間距一般可能達到11~12米，構造柱作用也難以完全發揮。
根據工程實踐經驗和有關試驗研究資料分析結果，新規范對此做了補充和完善：
a） 當層數和房屋高度接近或者達到砌體結構限定高度時橫墻內的構造柱間距不宜大于層高的2倍，即一般不宜超過5.4米；縱墻內的構造柱一般不超過3.9米（外縱墻）和4.2米（內縱墻），即大致每開間均應設置一根構造柱。如此要求是十分必要的，實驗證明墻段的寬高比超過2時，構造柱的約束作用降低。
b） 在開間較大、橫墻較少的多層住宅中，當層數和房屋高度接近和達到砌體高度限定高度時對構造柱的設置間距要求更高。在橫墻內的柱間距不宜大于層高，在縱墻內的柱間距不宜大于4.2米；同時在所有縱橫墻交接處及橫墻的中部也均應設有構造柱以約束相應墻段的砌體。
通過上面規定可以看出構造柱作為一種約束邊緣構件限定其最大間距是十分必要的，否則將難以發揮其應有的作用，新規范完善了對多層砌體結構構造柱設置的規定，在一定程度上也提高了砌體結構的抗震安全性，有效的保證了大震不倒的抗震設防的總目標的實現。
7、構造柱的計算
按照提高墻段的抗剪強度要求，設置構造柱是對構造柱作用的一種新發展。設置構造柱的目的不同因此設置部位也不同，此類構造柱一般均布置在墻段中段。當房屋的設防烈度要求較高或橫墻較少，墻段不能承受所承擔的地震作用時可采用增設構造柱的做法來提高墻段的抗剪強度，滿足抗震設防地區對多層砌體結構的抗剪要求，因此中段構造柱的作用不同與設置在墻段邊緣的約束構造柱，兩者從概念上不能混為一談。
對于配筋砌體，主要是對于當房屋層數比較高時應用，對于大量的民用建筑中，應用還不是很廣泛，在此我們就不多談了。但對于青島地區而言，氣候潮濕、抗震設防六度，住宅建設中的通常做法是在地面設架空層或半地下室，坡屋頂，實際層數達到8層，已超出規范限值。規范中的用詞為“不宜”超過7層，也就是說只要采取合理有效的措施，還是可以實現的。具體做法是：
（1）樓層圈梁層層設置，截面適當加大；
（2）墻體交接處均設置構造柱；
（3）構造柱間距不大于4米
（4）大于米的洞口兩側設構造柱；
這樣處理的中心意思就是按組合砌體來考慮這類情況。但這樣處理后，因為現在的住宅設計要求較高，平面一般情況下都比較復雜，縱墻很少有連通的，所以墻體內的構造柱數量較大，對砌體本身而言是不利的，所以構造柱的截面不能過大，否則達不到我們要求的結果。
由于我國現在正處在墻體材料改革的時期，不同的地區都會有一些適合本地材料，但我們的總體思想“小震無礙，中震可修，大震不倒”是不變的，無論哪種材料，都要采取相應的抗震構造措施來保證工程的安全性，保證國家、人民的財產不受到損失。
現代砌體結構已與傳統的砌體有許多區別。按照砌體中的配筋率大小可將其分為無筋砌體結構、約束砌體和配筋砌體三類，它們的界限定義為：僅有少量的拉結鋼筋，含筋量在0.07%以下時為無筋砌體；約束砌體適用于地震設防地區的砌體結構，如在墻段邊緣設置邊緣構件（鋼筋混凝土構造柱），同時墻段上下設置有圈梁，此類砌體結構的特點是在砌體周邊均有鋼筋混凝土約束構件，砌體配筋量在0.07%-0.17%左右；配筋砌體適用于10層以上的中高層建筑，如配筋混凝土空心砌塊，其實就是一種砌筑成型的剪力墻結構，其配筋率也接近于現澆鋼筋混凝土剪力墻結構，即在0.2%左右。
1966年的邢臺地震和1976年的唐山地震等數十次破壞性大地震，以及1923年日本關東大地震等，幾乎無一例外的表明無筋砌體結構不能承受大地震的考驗。因此目前國外抗震規范一般只允許建造3層及三層以下的砌體結構。
盡管砌體結構的抗震性能如此之差，然而在城鎮建設中，由于我國人口集中，土地有限，所以我們不可能把砌體結構限制過嚴，而是要適應發展的需要，在研究和總結震害的基礎上，改進砌體的抗震性能，提高它的建造層數和高度，滿足業主需要。
約束砌體
砌體結構的脆性性質可以通過配筋或加強邊緣約束來改善。1976年唐山大地震后，總結地震中八棟裂而不倒的砌體房屋的經驗，提出了在承重墻體中設置||邊緣約束構件的規定。經過二十多年的實踐考驗證明，設有構造柱的砌體房屋，在經受九度地震后未發現有倒塌的實例，此種做法是安全的。但應注意以下幾點
1、約束墻體的構造柱截面不宜過大，配筋不宜過多。且必須是先于墻后澆構造柱混凝土，使柱與墻體能夠緊密結合，共同工作。此類構造柱在墻體受水平地震作用初期應力極小，剛度也不大。但當墻體開裂后柱內應力逐步增大，直到裂縫貫通墻體，構造柱才明顯受力直到鋼筋屈服。此時的墻體已破碎，構造柱的約束使得墻體破碎而不至于倒塌，從而達到“裂而不到”的目標。如果構造柱截面和配筋過大，由于混凝土剛度遠大于砌體墻體，所以構造柱會吸收大多數的地震力，結果構造柱先于墻體破壞，起不到約束墻體的作用。
2、構造柱的設置不能改變砌體剛性的性質。墻體在豎向和水平地震作用下首先沿45°主拉應力的軌跡開裂，并逐步延伸，形成對角的“x”形裂縫；如果墻段的高寬比||較大，則在墻體中段會出現水平裂縫段。因此構造柱的間距不能過大，否則將會消弱對墻段砌體的約束作用，基本上是縱墻內每開間均設，橫墻內間距不大于層高的兩倍。
3、構造柱必須依靠樓層上下樓蓋圈梁的拉結。構造柱作為一種豎向構件，一般沿墻截面不變，配筋也少有變化。因此，在各樓層柱高處必須有圈梁作為錨固點，以形成上下和左右墻段的約束作用。
4、樓蓋圈梁在多層結構中很難準確計算，它的作用是多方面的，如增強拉接，提高結構的整體性，抵御地基的不均勻沉降，加強樓板與墻體的連接等。而構造柱的作用也是如此，它在加強墻體之間的連接方面是明顯的，但它的約束作用一般要在墻體開裂以后才能發揮，這是構造柱的特點之一。
5、設置構造柱之后，墻體的抗剪能力一般提高20%左右，因此應當認為提高砌體抗剪強度不是在墻兩端設置構造柱的主要目的，構造柱的主要作用在于較大幅度的增大墻體的變形能力，特別是對墻段塑性變形后的約束作用。墻段兩端的構造柱既不能阻止墻體裂縫的出現，也不能大幅度的提高墻段的抗剪能力，但它使墻段和房屋取得了較大的延性，從而減小了突然發生倒塌的危險性。
6、構造柱間距應該分兩種情況區別對待。一種是單一作為約束邊緣構件的構造柱，此類構造柱的設置主要考慮約束墻段的長度需要，以往抗震規范中尚不明確，無論在砌體橫墻或縱墻中均為提出間距的要求。事實證明構造柱的約束作用是有限的。例如在以往的縱墻中設置構造柱時只要求在兩端設構造柱，數十米長的構造柱難以約束墻段的破壞此時構造柱的數量是遠遠不夠的。即使橫墻中的構造柱間距一般可能達到11~12米，構造柱作用也難以完全發揮。
根據工程實踐經驗和有關試驗研究資料分析結果，新規范對此做了補充和完善：
a） 當層數和房屋高度接近或者達到砌體結構限定高度時橫墻內的構造柱間距不宜大于層高的2倍，即一般不宜超過5.4米；縱墻內的構造柱一般不超過3.9米（外縱墻）和4.2米（內縱墻），即大致每開間均應設置一根構造柱。如此要求是十分必要的，實驗證明墻段的寬高比超過2時，構造柱的約束作用降低。
b） 在開間較大、橫墻較少的多層住宅中，當層數和房屋高度接近和達到砌體高度限定高度時對構造柱的設置間距要求更高。在橫墻內的柱間距不宜大于層高，在縱墻內的柱間距不宜大于4.2米；同時在所有縱橫墻交接處及橫墻的中部也均應設有構造柱以約束相應墻段的砌體。
通過上面規定可以看出構造柱作為一種約束邊緣構件限定其最大間距是十分必要的，否則將難以發揮其應有的作用，新規范完善了對多層砌體結構構造柱設置的規定，在一定程度上也提高了砌體結構的抗震安全性，有效的保證了大震不倒的抗震設防的總目標的實現。
7、構造柱的計算
按照提高墻段的抗剪強度要求，設置構造柱是對構造柱作用的一種新發展。設置構造柱的目的不同因此設置部位也不同，此類構造柱一般均布置在墻段中段。當房屋的設防烈度要求較高或橫墻較少，墻段不能承受所承擔的地震作用時可采用增設構造柱的做法來提高墻段的抗剪強度，滿足抗震設防地區對多層砌體結構的抗剪要求，因此中段構造柱的作用不同與設置在墻段邊緣的約束構造柱，兩者從概念上不能混為一談。
對于配筋砌體，主要是對于當房屋層數比較高時應用，對于大量的民用建筑中，應用還不是很廣泛，在此我們就不多談了。但對于青島地區而言，氣候潮濕、抗震設防六度，住宅建設中的通常做法是在地面設架空層或半地下室，坡屋頂，實際層數達到8層，已超出規范限值。規范中的用詞為“不宜”超過7層，也就是說只要采取合理有效的措施，還是可以實現的。具體做法是：
（1）樓層圈梁層層設置，截面適當加大；
（2）墻體交接處均設置構造柱；
（3）構造柱間距不大于4米
（4）大于米的洞口兩側設構造柱；
這樣處理的中心意思就是按組合砌體來考慮這類情況。但這樣處理后，因為現在的住宅設計要求較高，平面一般情況下都比較復雜，縱墻很少有連通的，所以墻體內的構造柱數量較大，對砌體本身而言是不利的，所以構造柱的截面不能過大，否則達不到我們要求的結果。
由于我國現在正處在墻體材料改革的時期，不同的地區都會有一些適合本地材料，但我們的總體思想“小震無礙，中震可修，大震不倒”是不變的，無論哪種材料，都要采取相應的抗震構造措施來保證工程的安全性，保證國家、人民的財產不受到損失。
