孫小燕

0 引言

2008年我國四川汶川8.0級大地震以后，青海玉樹縣、云南盈江縣又發(fā)生了里氏7.1級、5.8級大地震，地震給人類社會帶來災(zāi)難，造成不同程度的人身傷亡和經(jīng)濟損失，地震專家對歷次地震的分析顯示，地震中人員傷亡總數(shù)的95%以上是由房屋倒塌造成的。如何防止或減少建筑物由于地震而造成的破壞，建筑結(jié)構(gòu)的防震標準設(shè)計是很重要的一環(huán)。

1 地震震級與烈度、抗震設(shè)防目標

地殼內(nèi)部存在極大的能量，地殼中的巖層在這些能量所產(chǎn)生的巨大作用下發(fā)生變形、彎曲、褶皺，當(dāng)最脆弱部分的巖層承受不了這種作用力時，巖層就開始斷裂、錯動，這種運動傳至地面，就表現(xiàn)為地震。地下巖層斷裂和錯動的地方稱為震源，震源正上方地面稱為震中。地震的強烈程度稱為震級，一般稱里氏震級，它取決于一次地震釋放的能量大小。地震烈度是指某一地區(qū)地面和建筑遭受地震影響的強烈程度，它不僅與震級有關(guān)，且與震源的深度、距震中的距離、場地土質(zhì)類型等因素有關(guān)。一次地震只有一個震級，但卻有不同的烈度區(qū)。我國地震烈度表中將烈度分為12度。7度時，一般建筑物多數(shù)有輕微損壞;8度～9度時，大多數(shù)建筑物損壞至破壞，少數(shù)傾倒;10度時，則多數(shù)傾倒?，F(xiàn)行建筑抗震規(guī)范規(guī)定以6度作為設(shè)防起點，6度～9度地區(qū)的建筑物要進行抗震設(shè)計。我國抗震設(shè)計規(guī)范的抗震設(shè)防目標是要求建筑物在使用期間，對不同頻率和強度的地震應(yīng)具有不同的抵抗能力，即“小震不壞，中震可修，大震不倒”。

2 工程結(jié)構(gòu)的破壞情況分析

工程結(jié)構(gòu)在地震時所遭遇的破壞是造成人民生命財產(chǎn)損失的主要原因，其破壞情況與結(jié)構(gòu)類型和抗震措施等有關(guān)。結(jié)構(gòu)破壞情況主要有以下幾種。

2.1 承重結(jié)構(gòu)承載力不足或變形過大而造成的破壞

地震時，地震作用附加于建筑物或構(gòu)筑物上，使其內(nèi)力和變形增大較多，并且往往要改變其受力形式。如墻體出現(xiàn)裂縫，鋼筋混凝土柱剪斷或混凝土被壓酥裂，房屋倒塌等。

2.2 結(jié)構(gòu)喪失整體性而造成的破壞

結(jié)構(gòu)構(gòu)件的共同工作主要是依靠各構(gòu)件之間的連接及各構(gòu)件之間的支撐來保證的。在地震作用下，若節(jié)點強度不足、延性不夠、錨固質(zhì)量差等就會使結(jié)構(gòu)喪失整體性而造成破壞。

2.3 地基失效引起的破壞

在強烈地震作用下，一些建筑物上部結(jié)構(gòu)本身無損壞，但由于地基承載能力的下降或地基土液化造成建筑物傾斜、倒塌而破壞。因此，在房屋設(shè)計時應(yīng)按抗震設(shè)計的原則和要求選擇建筑場地。

3 多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震設(shè)計要點

在砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震設(shè)計中，應(yīng)用計算理論對結(jié)構(gòu)進行強度驗算是一個重要的方面。此外，還應(yīng)對房屋的體型、平面布置、材料、結(jié)構(gòu)形式等進行合理選擇，對構(gòu)件間的連接采取加強措施，從而獲得整個房屋的最大抗震能力。

3.1 房屋總高度和層數(shù)的限制

隨著房屋高度的增大，地震作用也將增大，因而房屋的破壞將加重。震害調(diào)查表明，房屋的破壞程度隨層數(shù)的增多而加重，基于砌體材料的脆性性能和震害經(jīng)驗，限制其層數(shù)和高度是主要的抗震措施。1)一般情況下，多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的層數(shù)和總高度不應(yīng)超過《砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計》規(guī)范的規(guī)定。2)磚和砌塊砌體承重房屋的層高不應(yīng)超過3.6 m。3)橫墻較少的多層住宅樓，當(dāng)采取加強措施并滿足抗震承載力要求時，其高度和層數(shù)可仍按上述規(guī)范的規(guī)定采用。

3.2 房屋高寬比的限制

隨著房屋高寬比(總高度與總寬度之比)的增大，地震作用效應(yīng)將增大，由整體彎曲在墻體中產(chǎn)生的附加應(yīng)力也將增大，房屋的破壞將加重。因此，多層砌體房屋總高度與總寬度的最大比值宜符合表1要求。

表1 多層砌體房屋的最大高寬比

3.3 墻體的布置

3.3.1 結(jié)構(gòu)布置

結(jié)構(gòu)布置應(yīng)優(yōu)先選用橫墻承重或縱橫墻共同承重的方案，縱橫墻的布置應(yīng)均勻?qū)ΨQ，沿平面內(nèi)宜對齊，沿豎向應(yīng)上下連續(xù)，同一軸線上的窗間墻寬度宜均勻。

3.3.2 橫墻間距

橫墻除了必須具有足夠的抗震能力外，還必須使其間距能滿足樓蓋對傳遞水平地震作用所需的水平剛度的要求。多層砌體房屋抗震橫墻的間距，不應(yīng)超過房屋抗震橫墻最大間距的要求。

3.3.3 墻段的局部尺寸

隨著地震烈度的增高，地震荷載成倍地增長，窗間墻的破壞程度也越重。按地震烈度控制墻面開洞率是必要的。地震期間由于沿房屋縱橫兩個方向地面運動的結(jié)果，轉(zhuǎn)角處縱橫兩個墻面常出現(xiàn)斜裂縫，房屋兩端的四個外墻轉(zhuǎn)角容易發(fā)生破壞，平面上其他凸出部位的外墻陽角同樣易發(fā)生破壞，因此，房屋中砌體墻段的局部尺寸宜符合房屋砌體墻段的局部尺寸限值的要求。

3.4 平立面布置和防震縫的設(shè)置

當(dāng)房屋的平面和立面布置不規(guī)則，震害往往比較嚴重。這一方面是由于各部分的質(zhì)量和剛度分布不均勻，使各部分連接處的變形突然變化產(chǎn)生應(yīng)力集中。另一方面是由于房屋的質(zhì)量中心和剛度中心不重合，地震時，不僅使房屋產(chǎn)生剪切和彎曲，而且還使房屋產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，從而大大加劇了地震的破壞作用。因此，房屋的平立面布置力求勻稱、規(guī)整，盡可能簡單。當(dāng)房屋立面高差在6m以上;房屋有錯層，且樓板高差較大;各部分結(jié)構(gòu)剛度、質(zhì)量截然不同時，宜設(shè)防震縫。防震縫應(yīng)沿房屋全高設(shè)置，兩側(cè)應(yīng)布置墻體，基礎(chǔ)可不設(shè)防震縫。此外樓梯間不宜設(shè)置在房屋的盡端和轉(zhuǎn)角處。煙道、風(fēng)道、垃圾道等不應(yīng)削弱墻體，當(dāng)墻體被削弱時，應(yīng)對墻體采取加強措施，不宜采用無豎向配筋的附墻煙囪及出屋面的煙囪。

3.5 材料及截面尺寸要求

砌體材料、砌體剪力墻的截面應(yīng)符合砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計規(guī)范的要求。

4 結(jié)語

如果嚴格依照防震標準設(shè)計和施工，當(dāng)建筑物遭遇到極少發(fā)生的高于本地區(qū)烈度的罕遇地震時，是不致倒塌和發(fā)生危及生命的嚴重破壞的。

［1］ 劉立新.砌體結(jié)構(gòu)［M］.第3版.武漢:武漢理工大學(xué)出版社，2009.

［2］ 王萬江，金少蓉，周振倫.房屋建筑學(xué)［M］.重慶:重慶大學(xué)出版社，2008.

［3］ 王社良.抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計［M］.第3版.武漢:武漢理工大學(xué)出版社，2009.