摘 要：本文主要對常見農(nóng)村地區(qū)自建多層砌體房屋簡易抗震技術(shù)進(jìn)行了簡要分析，文章總結(jié)了過去幾十年來砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震技術(shù)在我國的發(fā)展情況以及農(nóng)村自建多層砌體結(jié)構(gòu)常規(guī)抗震技術(shù)，最后探討了摩擦滑移隔震技術(shù)的應(yīng)用，希望能為相關(guān)單位提供一點參考。

關(guān)鍵詞：砌體；房屋；抗震

中圖分類號：TU352.1

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1008-0422（2012）07-0143-02

1 引言

我國是一個多地震頻繁發(fā)生的國家，地震給人民帶來的傷害非常大，不僅是財產(chǎn)損失，更有親人失去的悲痛。距離2008年的汶川大地震才剛剛不到四年時間，留在人們心頭陰影仍未散去。在那場浩劫中，全國人民包括全世界人民都感受到了地震的無情，所以房屋的抗震必須引起足夠的重視。在我國廣大農(nóng)村地區(qū)，房屋建筑多為自建，所受到的沖擊也最大，因此研究農(nóng)村自建多層砌體房屋簡易抗震技術(shù)對農(nóng)村地區(qū)居民的生命財產(chǎn)安全來說具有重要的意義。

2 砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震技術(shù)的發(fā)展

砌體結(jié)構(gòu)自身具有抗剪強度低、抗震性能差等特點，加之農(nóng)村自建砌體房屋存在的諸多設(shè)計、施工問題，導(dǎo)致農(nóng)村自建多層砌體房屋抗震性能更差。所以，對砌體結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)的研究成為砌體結(jié)構(gòu)研究的重點之一。我國早在上世紀(jì)60年代即開始詳細(xì)的研究砌體結(jié)構(gòu)的抗震技術(shù)。

從1966年邢臺地震以后，我國抗震研究工作逐步展開。一直到唐山地震之前的十年中，我國陸續(xù)發(fā)生了一些破壞性地震，如1969年的渤海煙臺地震和廣東陽江地震，1970年的通海地震等。但總的來說這幾次地震中磚結(jié)構(gòu)房屋在地震中破壞的不少，而倒塌的不多。1975年海城地震時一棟三層磚結(jié)構(gòu)招待所在XI度區(qū)倒塌，引起人們的關(guān)注。但是真正引起普遍重視和震動的是1976年的唐山大地震，大面積房屋破壞倒塌，尤其是磚結(jié)構(gòu)承重房屋，幾乎是很少幸免，倒塌率達(dá)80%以上。這之后在多層磚結(jié)構(gòu)房屋方面進(jìn)行了大量抗震研究工作，在總結(jié)唐山地震中八棟裂而不倒的砌體房屋的經(jīng)驗，提出了在承重砌體中設(shè)置邊緣約束構(gòu)件規(guī)定。即用構(gòu)造柱加圈梁使砌體結(jié)構(gòu)成為“約束砌體”，并于1978年正式納入了我國抗震設(shè)計規(guī)范，在全國得到推廣應(yīng)用。

綜上，鋼筋混凝土圈梁和構(gòu)造柱成為我國磚砌體房屋最早采用的抗震技術(shù)來減輕房屋的震害，經(jīng)過近三十多年來國內(nèi)發(fā)生的多次大地震中證明，凡是在砌體結(jié)構(gòu)中采用了規(guī)范中規(guī)定的這些帶構(gòu)造柱等構(gòu)造措施的砌體結(jié)構(gòu)，經(jīng)過了XI度地震的實際考驗，還很少發(fā)現(xiàn)有倒塌的例子。

除了圈梁、構(gòu)造柱這兩種常用的抗震構(gòu)造措施之外，常見的還有水平墻體加筋，即在墻體灰縫中配置水平鋼筋的墻體。

除了采用約束砌體提高砌體結(jié)構(gòu)的抗震性能以外，我國還積極開展砌體結(jié)構(gòu)抗震新技術(shù)。20世紀(jì)中后期以來，結(jié)構(gòu)減震與振動控制技術(shù)得到較快發(fā)展。國內(nèi)學(xué)者提出了很多工程結(jié)構(gòu)減震控制新體系，包括隔震體系、消能減震體系、結(jié)構(gòu)被動和主動控制體系。隔震、消能和各種減震控制體系具有傳統(tǒng)抗震技術(shù)難以比擬的優(yōu)越性，能使結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)衰減至40%-10%或更低，其明顯的有效減震、安全、簡單、經(jīng)濟(jì)、實用性廣等特點，已經(jīng)成為一種嶄新的抗震體系和理論，而這其中隔震技術(shù)得到了較快的發(fā)展。在國內(nèi)隔震技術(shù)的研究和應(yīng)用大致分為兩個階段，第一階段為1993年以前，是以摩擦滑移隔震體系為主，1993年以后逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐韵鹉z隔震體系為主。

摩擦阻尼支座隔震技術(shù)，即摩擦滑移隔震技術(shù)在我國很早就有發(fā)展。比如，我國古代早就有關(guān)于基礎(chǔ)隔震的記載，例如在房屋下鋪設(shè)軟墊層，木柱下設(shè)滑動支墩等。1966年前后我國學(xué)者李立提出隔震思想，并以砂礫層力摩擦材料進(jìn)行了試驗研究和理論分析。進(jìn)入80年代，隔震研究逐漸在國內(nèi)得到重視。針對我國國情，國內(nèi)的研究重點開始時集中在以磚混結(jié)構(gòu)為主要應(yīng)用對象的價格較低的摩擦滑移隔震技術(shù)?？傮w來看，摩擦滑移隔震研究在80年代的特點是主要以應(yīng)用低造價材料的摩擦滑移隔震為研究重點，主要內(nèi)容涉及材料選擇、分析方法探討、模型試驗等內(nèi)容。隨著我國經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的發(fā)展，80年代以后，我國學(xué)者開始關(guān)注橡膠支座隔震技術(shù)。進(jìn)入90年代以后，橡膠支座隔震技術(shù)的研究逐漸趨于成熟并成為工程應(yīng)用的主流。

盡管橡膠隔震系統(tǒng)己經(jīng)成為隔震技術(shù)應(yīng)用的主流，目前國內(nèi)80%以上的隔震建筑均采用橡膠墊作為隔震元件。但是，這種隔震技術(shù)應(yīng)用的造價較高，不適用于我國廣大的農(nóng)村和集鎮(zhèn)推廣和應(yīng)用。所以，研發(fā)造價低的在地震中不壞不倒的農(nóng)村隔震房屋就成為工程技術(shù)人員的工作目標(biāo)。根據(jù)我國農(nóng)村中、底層砌體結(jié)構(gòu)房屋的實際經(jīng)濟(jì)技術(shù)情況，能夠應(yīng)用到農(nóng)村房屋的隔震技術(shù)主要有三種可行的方法，即砂墊層隔震技術(shù)、石墨墊層隔震技術(shù)和改良瀝青隔震墊的隔震技術(shù)。上述三種方法無論是從經(jīng)濟(jì)上，還是在農(nóng)村建筑中推廣的可行性上都是可行的。

綜上所述，目前我國在砌體結(jié)構(gòu)的抗震技術(shù)應(yīng)用上是在廣泛推行傳統(tǒng)的構(gòu)造柱、圈梁等抗震構(gòu)造措施的基礎(chǔ)上，積極開展新型減震、隔震和振動控制技術(shù)的研究和應(yīng)用，并且鼓勵新成果和新技術(shù)的轉(zhuǎn)化和應(yīng)用。在經(jīng)濟(jì)允許的條件下，提倡農(nóng)村房屋建設(shè)中采用新型減隔震技術(shù)的應(yīng)用。

3 農(nóng)村自建多層砌體結(jié)構(gòu)常規(guī)抗震技術(shù)

就我國目前農(nóng)村地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不均衡的現(xiàn)狀而言，經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快的農(nóng)村地區(qū)修房基本能夠按照現(xiàn)行的抗震規(guī)范進(jìn)行，其中尤以新農(nóng)村建設(shè)和漢川地震之后四川、陜西和甘肅災(zāi)后重建為代表。而對于經(jīng)濟(jì)稍差的農(nóng)村地區(qū)農(nóng)民自建房屋仍然受到經(jīng)濟(jì)因素的制約不能修建抗震規(guī)范上規(guī)定的抗震房屋，那么開展適用于農(nóng)村地區(qū)的經(jīng)濟(jì)、安全的抗震技術(shù)是很有意義的。目前，農(nóng)村自建房屋中應(yīng)用最多的兩種能夠提高房屋抗震性能的方法是采用磚垛和扶壁。

3.1磚垛、扶壁

3.1.1磚垛

磚垛又稱為附墻柱、壁柱。磚垛其實是對磚墻的局部加厚，以增強承重能力，主要用于梁下及墻角。磚垛本身的抗震能力不是很強，但是通過增強局部的承載力可以防止墻體一特別是梁下和墻角的破壞，從而起到提高房屋抗震能力的作用。

磚垛斷面根據(jù)墻厚的不同及垛的大小有多種型式，一般采用矩形斷面的垛，垛突出墻面至少120mm，垛寬至少240mm。砌筑磚垛所用的磚的強度等級不應(yīng)低于MU7.5，砂漿強度等級不應(yīng)低于M2.5。

磚垛的砌法主要根據(jù)墻厚度及垛的大小而定，但必須都應(yīng)使垛與墻身逐皮搭接并同時砌筑，切不可分離砌筑。搭接長度至少為1/2磚長，因錯縫需要加砌3/4磚或半磚。磚垛根據(jù)錯縫需要，可加砌七分頭磚或半磚。磚垛砌筑應(yīng)與墻體同時砌起，不能先砌墻后砌垛或先砌垛后砌墻。并且豎向灰縫不得出現(xiàn)透明縫、瞎縫和假縫。

3.1.2扶壁

扶壁形似墻垛，主要的不同之處在于，扶壁主要是增加墻的穩(wěn)定作用，不承擔(dān)上部荷載，而在外形上常為梯形。對于較長的縱墻或者缺乏足夠加固措施的墻體，扶壁能起到一定的抗震作用。此外，對于既有砌體結(jié)構(gòu)墻體的加固扶壁也是一種有效的方法。

磚垛和扶壁都是國際地震工程學(xué)會對非工程結(jié)構(gòu)推薦的抗震措施，其最大的優(yōu)點是造價低、施工方便、簡單易行，適合土墻和磚墻。

3.2“隱形構(gòu)造柱”及“捆綁法”抗震技術(shù)

“隱形構(gòu)造柱”及“捆綁法”抗震技術(shù)是廣州大學(xué)周云等人提出的提高砌體抗震性能的新方法。砌體根據(jù)配置的配筋率的不同，可以分為無筋砌體和配筋砌體。上述兩種抗震技術(shù)即屬于配筋砌體范疇口“隱形構(gòu)造柱”和“捆綁法”與現(xiàn)有的鋼筋混凝土構(gòu)造柱在砌體結(jié)構(gòu)中所起的作用相同，雖然對提高砌體的強度和水平剛度作用不大，但由于鋼筋的套箍作用而增加了墻體的整體性，提高砌體的變形能力，從而增強了其耗能能力，并且可以防止和控制裂縫的出現(xiàn)和發(fā)育。作為鋼筋混凝土構(gòu)造柱的變體形式，“隱形構(gòu)造柱”和“捆綁法”抗震技術(shù)構(gòu)造簡單、施工方便、節(jié)約材料，不失為烈度較低農(nóng)村地區(qū)有效的抗震措施。此外，如果這兩種方法能與鋼筋混凝土構(gòu)造柱配合使用，將可以進(jìn)一步增加房屋的整體性，從而應(yīng)用于更高烈度地區(qū)。

3.2.1“隱形構(gòu)造柱”

對于寬度較大的墻體，施工時在基礎(chǔ)梁或樓蓋梁里插入兩根或多根Φ8-Φ10豎向鋼筋，砌墻時墻體將鋼筋夾住，墻體被分為兩段或多段，并沿墻體豎向每隔約500mm在水平向放置拉結(jié)筋，這種組合構(gòu)件稱之為“隱形構(gòu)造柱”。如圖1所示分別為隱形構(gòu)造柱的立面和平面。

由圖1看出“隱形構(gòu)造柱”的構(gòu)造方法與構(gòu)造柱的構(gòu)造方法大體相同，伸入墻體的縱筋要錨固于基礎(chǔ)圈梁和樓板圈梁中，并且沿墻體一定高度設(shè)置水平拉結(jié)鋼筋。而不同的是施工更加方便，“隱形構(gòu)造柱”采用水泥砂漿代替鋼筋混凝土，截面的寬度只比灰縫厚度略大一些，大約只有30-45mm。

“隱形構(gòu)造柱”施工方法可以參考組合磚砌體的施工方法。砌筑“隱形構(gòu)造柱”的磚墻所用磚的強度等級不宜低于 MU10，砌筑砂漿的強度等級不得低于M5。澆注“隱形構(gòu)造柱”的水泥砂漿強度等級不得低于M7.5。豎向鋼筋凈間距不應(yīng)小于30mm。

3.2.2“捆綁法”

對寬度較小的墻體，可在墻體兩側(cè)沿豎向放置兩根或三根Φ6-Φ10鋼筋，具體數(shù)量可根據(jù)墻體厚度來定，再沿豎向每隔1.0m-1.5m在磚塊之間放置水平向拉結(jié)筋，將豎向鋼筋拉結(jié)，對墻體形成約束，以增加其延性耗能能力，如圖2所示，這種方法稱為“捆綁法”。

“捆綁法”的施工方法也可以參考組合磚砌體的施工方法。砌筑磚墻所用磚的強度等級不宜低于MU10，砌筑砂漿的強度等級不得低于M5。墻體兩側(cè)豎向鋼筋部位面層可以采用混凝土抹平，也可用水泥砂漿。面層混凝土強度等級一般采用C15或C20。面層水泥砂漿強度等級不得低于M7.5。砂漿面層厚度可采用40mm-45rnm。當(dāng)面層厚度大于45mm時其面層宜采用混凝土。豎向鋼筋凈間距同樣不應(yīng)小于30mm。

4 農(nóng)村自建砌體房屋摩擦滑移隔震技術(shù)的應(yīng)用

純摩擦力滑移隔震系統(tǒng)適用于農(nóng)村自建砌體房屋。目前常用的滑移隔震方案主要有砂墊層、油氈加滑石粉或油氈石墨互層、柔性石墨板、不銹鋼板(或表面涂膜)、聚四氟乙烯板。砂礫、石墨都是適合于農(nóng)村使用的低成本隔震措施。砂礫作為低摩阻滑移材料，其造價低，耐久性好，干濕滑移性能不變。

換填法作為處理淺層軟弱地基及不均勻地基常用的一種方法，在農(nóng)村農(nóng)民也常用該方法處理地基。砂礫墊層具有壓實性好、透水性強、填筑密度大、沉降變形小、承載力高等優(yōu)點，而使其成為常用的一種墊層類型。這樣，砂墊層不僅起到提高基礎(chǔ)承載力、較少建筑物沉降的作用，同時如果采用合理的施工方法也能起到效能減震的作用。這種一舉兩得的方法既方便了農(nóng)民的施工和減輕其經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，同時也能修建具有簡易隔震基礎(chǔ)的抗震房屋。所以，砂墊層隔震是各種摩擦滑移隔震技術(shù)中最適合與農(nóng)村地區(qū)使用的一種方式。

石墨也是一種較為理想的低摩阻滑移材料。同時也具有造價低、耐久性好，多次滑動性能不變，耐壓力大，干濕滑移性能不變等特點。遼寧省建筑科學(xué)研究院最早開始研究采用石墨滑移隔震的砌體結(jié)構(gòu)抗震性能，1996年開始在全省重點推廣。并且證明采用石墨做滑移層的滑移隔震房屋減震效果明顯，且成本低。采用石墨滑移隔震層的房屋每平方米的造價僅增加12-20元。所以，石墨隔震也是摩擦滑移隔震技術(shù)中適合于農(nóng)村地區(qū)使用的一種方法。

5 結(jié)束語

綜上，作為鋼筋混凝土構(gòu)造柱的變體形式，“隱形構(gòu)造柱”和“捆綁法”抗震技術(shù)構(gòu)造簡單、施工方便、節(jié)約材料，可以考慮作為烈度較低農(nóng)村地區(qū)自建砌體房屋選用的抗震措施。此外，如果與鋼筋混凝土構(gòu)造柱配合使用，上述兩方法可以考慮應(yīng)用于更高烈度地區(qū)。適合于農(nóng)村自建砌體房屋使用的簡易滑移隔震技術(shù)可以采用砂墊層隔震、石墨隔震及改性瀝青隔震三種方法，尤其砂墊層隔震最為方便。

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