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试论多层砌体结构的抗震分析及加固技术措施

2015-08-15山西太钢工程技术有限公司山西太原030009

江西建材 2015年1期
关键词:圈梁砌体抗震

■杨 梅 ■山西太钢工程技术有限公司,山西 太原 030009

多层砌体结构建筑本身具有脆性的性质,这是由它本身连接方式和使用的材料决定的,因此这类结构的抗震性能较差,提高多层砌体结构建筑的抗震性能有着重要意义。

1 多层砌体结构建筑的相关知识

1.1 砌体结构的应用

我国很多地区都存在砌体结构建筑物,这类结构之所以广泛存在,是因为它使用的原材料简单,可以就地取材而且具有良好的保温隔热性能以及耐久性、化学稳定性等。和同样广泛使用的钢筋混凝土结构相比,砌体结构建筑物在施工过程中不需要模版,可以节约木材、钢材以及水泥等。

1.2 砌体结构的分类

砌体结构建筑物从原材料使用上可以分为配筋砌体结构以及无筋砌体结构,其中约束配筋砌体和均匀配筋砌体又共同构成了配筋砌体结构。无筋砌体结构建筑物抗震性能较差,容易出现开裂、倒塌等情况,造成这种问题的原因是无筋砌体结构抗剪、抗拉、抗弯的强度较低。所以为了提高多层砌体结构的抗震性能,可以在多层砌体结构中使用圈梁或者采取其他构造措施,最终达到实现多层砌体结构建筑物抗倒塌以及提高延性的能力。

2 多层砌体结构地震损坏方式

2.1 扭转破坏

刚度分布会因为建筑物平面布置不对称而出现不均匀的情况,比如典型的L形布置建筑物,当地震产生时就会出现很大的扭转效应,结构薄弱的环节就容易遭到破坏。处于建筑物尽端的转角处墙体受到整体建筑物的约束力较小,当地震发生时,建筑物出现扭转变形,转角处墙体出现的位移较大,因此相比于其他部分更容易遭到破坏。

2.2 刚度突变

当多层砌体结构建筑物底层框架上部砖混结构存在较大的立面高度变化,或者是同一楼层出现高差过大的情况时,当地震突然降临,刚度结构较小的楼层或者刚度突然变小的楼层会在地震作用下,在水平方向出现大的变形,严重的甚至会出现建筑物倒塌的情况。

2.3 拉应力不足

斜裂缝破坏是因为承受地震作用和水平地震作用方向的墙体的主拉应力强度不足。墙体反复承受水平地震的作用,在两个方向上的斜裂缝组长上轻下重的交叉型裂缝。地震持续时间过久的话,这些裂缝会不断扩大,最终引起墙体倾斜或者是倒塌的后果。

3 多层砌体结构常用加固技术措施

3.1 合理规划布局

保证多层砌体结构建筑物美观安全的最好办法,就是保证结构的简单和合理规划布局。在进行设计的时候,为了确保结构刚度以及质量中心一致,就需要让建筑平面、立面整洁简单;降低建筑物的重心可以避免建筑立面出现头重脚轻的情况;为了规避地震发生时的鞭梢效应,建筑物对于错落凹凸的立面应该规避,同时结构竖向强度和刚度的均匀性也应该控制好。如果实际施工中对于上述情况无法避免,应该使用抗震缝对复杂不规则的建筑进行分割,形成几个相对独立的单元。承重的结构体系最好选择横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系。

3.2 限制建筑高度

相关统计显示,地震破坏的程度是和砌体建筑的层数成正比的。也就是说,气体建筑物的层数越高,当地震来临时受到的破坏就越大。这是因为建筑底部的倾覆力矩受到建筑层数和高度的影响。所以在进行砌体建筑设计时,需要严格按照国家的《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)标准进行。在该标准中,对砌体建筑的高度以及层数都做出了明确的规定,对是否将地下室以及阁楼计算进建筑的总高度中也有着规定。

3.3 提升砂浆等级

统计多次地震后建筑物的受损情况进行分析,发现多层砌体结构的墙体截面积大小和砂浆等级高低与建筑的抗震能力成正比,也就是说,墙体截面积越大,砂浆等级越高,建筑结构的抗震性能就越好,越不容易受到地震的影响。在对多层砌体建筑进行的抗震验算中发现,多层砌体结构的底部两层因为受到的地震作用力较大,是整个结构中最容易受到破坏的地方,称之为结构薄弱层。这时候最佳的处理方式就是对墙体承载面积进行改变并提升砂浆的等级,这样可以明显提高砌体结构的抗震能力。

4 设置新的建筑结构

4.1 设置构造柱

为了提高砌体建筑的延性,可以在砖墙中设置构造柱。这样做的目的是为了将砖墙砌体侧向挤出塌落的约束作用发挥出来,进而大幅度地提高砌体的抗剪承载能力,最终实现砌体结构变形能力提高的目的。当然,在建筑中设置构造柱的作用不仅仅只有上面一种,构造柱设置在建筑中可以将建筑物的整体性进一步提高,地震发生时,产生的能量可以利用其塑性变形和滑移摩擦来消耗地震能量,最终也可以实现建筑抗震能力提高的目的。

4.2 设置水平圈梁

将水平圈梁设置在多层砌体结构中的目的是为了在加强内外墙连接的基础上,将建筑的整体性进一步提高。为了增强建筑的抗震性能,就需要加强建筑竖向刚度以及抵御不均匀沉降的能力。为了达到这个目的,就可以将圈梁设置在基础顶和屋盖上。当地震发生时,圈梁的约束作用可以有效阻止装配板材的散落,降低砖墙发生倒塌的几率,进而将各片墙体的抗震能力充分发挥。墙体在竖向平面内受到圈梁和构造柱的约束,这样可以限制墙体裂缝的开展,水平面和裂缝间的夹角因此减小,对墙体的整体性以及变形能力提供了保证。因为水平圈梁和构造柱的成本低廉,但是作用效果明显,所以在砌体结构中被广泛使用,是一种经济有效的抗震措施。

4.3 设置伸缩缝

砌体结构抗震设计中一项重要的构造措施就是伸缩缝。通常情况下,为了预防正常使用条件下砌体构建物的墙体上,因为温差和墙体干缩出现竖向裂缝,可以将伸缩缝设置在砌体墙体最可能出现裂缝的地方,一般这些地方位于建筑体型变化处、平面出现转折的地方的等。设置伸缩缝也是一种有效提高砌体结构抗震性能的措施。

5 强化砌体结构施工技术管理

技术管理的关键就在于施工人员的技术水平,加强施工技术人员的选拔培养,强化技术人员的准入制度,完善施工单位技术人员聘用标准。为了保证施工人员的工作热情和专业素质,可以优先选用那些责任心强、工作积极以及技术水平过硬的人员。当然在具体施工过程中,这些技术人员还需要进行技术培训,经过反复技术考核等。

4 结束语

我国很多地方都在使用砌体结构进行房屋建设,因此提高砌体结构的抗震性能尤为重要。换句话说,地震给人们造成生命财产损失的一个重要途径,就是通过损坏建筑物实现的,因此保障多层砌体结构在地震时候安全的关键就是抗震设计,要想实现抗震设计就需要把好质量关。通关提高抗震设计增加砌体结构的抗震性能,最大程度降低地震灾害给人们造成的损失。

[1]郭昊.浅谈混合结构房屋的抗震设计[J].甘肃科技.2012(08):123-124.

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