理工论文浅谈多层砌体结构房屋的抗震

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2、构在我国建筑工程中,特别是在住宅、办公楼、学校、医院、商店等建筑中,获得了广泛的应用。据统计,砌体结构在整个建筑工程中,占80%以上。由于砌体结构材料的脆性性质,其抗剪、抗拉和抗弯强度很低,所以砌体房屋的抗震能力较差。在国内外历次强烈地震中,砌体结构破坏率是相当高的。1923年日本关东大地震,东京约有7000幢砖石房屋,大部分遭到严重破坏,其中仅有1000余幢平房可修复使用。又如,1948年苏联阿什哈巴地震,砖石房屋破坏率达70%～80%。我国近年来发生的一些破坏性地震,特别是1976年的唐山大地震,砖石结构的破坏率也是相当高的

3、。据对唐山烈度为10度及11度区123幢2～8层的砖石结构房屋的调查,倒塌率为63.2%;严重破坏的为23.6%,尚可修复使用的为4.2%,实际破坏率,高达91%。另外根据调查,该次唐山地震9度区的汉沽和宁河,住宅的破坏率分别为93.8%和83.5%;8度区的天津市区及塘沽区,仅市房管局管理的住宅中,受到不同程度损坏占62.5%;6～7度区的北京,砖混结构也遭到不同程度的损坏。另去年在我国四川汶川发生的历史罕见的大地震,震级达到里氏8级,最大烈度达到11度。据报道,受灾特别严重的北川县老县城的80%、新县城60%以上建筑垮塌,北

4、川县城基本已经被夷为平地。在此次地震灾区完全垮塌的房屋中,砌体结构占了绝大多数。　　从我国国情出发,在今后一定时间,砌体结构仍然将是城乡建筑中的主要结构形式之一。因此,如何提高砌体结构房屋的抗震能力,将是建筑抗震设计中一个重要课题。　　　　一、震害及其分析　　　　人们常说,地震来袭时地动山摇,房屋随之倒塌。确实,由于建筑物依附在地球表面,建筑物受地震破坏的方式主要受地震波的传播方式影响。地震波传播方式有纵波、横波、面波。　　纵波使建筑物上下颠簸,力量非常大,建筑物来不及跟着运动,使底层柱子和墙突然增加很大的动荷载,叠加建筑物上部

5、的自重压力,若超出底层柱、墙的承载能力,柱、墙就会垮掉。底层垮掉后,上面几层建筑的重量就像锤子砸下来一样,又使第二层压坏,发生连续倒塌,整个建筑直接坐下来,原来的第三层瞬间变为第一层。　　横波使建筑物水平摇摆,相当于对建筑物沿水平方向施加了一个来回反复的作用力,若底部柱、墙的强度或变形能力不够,就会使整栋建筑物向同一方向歪斜或倾倒,在震区常常看到这种现象。　　面波使建筑物扭转。引起扭转的原因是有的地震波本身就是打着旋儿过来的,也有的情况是因为面波到达建筑物两端早晚的时间差引起的。这种情况引起建筑物扭动。建筑物一般抗扭能力较差,很

6、容易扭坏。震区有的房子角部坍塌,多属这种情况。　　一旦碰到上下颠、左右摇、扭转,三种方式共同发生,破坏力就更加可怕。在离震中较近的范围,往往三种方式交织作用,所以破坏力很大。此外,每个建筑物都有自己特定的自振频率,如果这个频率与地震作用的频率接近,还会引起类似共振的效应,那样带来的破坏力就更可怕了。　　在强烈地震作用下,多层砌体房屋的破坏部位,主要是墙身和构件的连接处,楼盖、屋盖结构本身的破坏较少。下面根据历次地震的宏观调查结果,对多层房屋的破坏规律及其原因作一简要说明。　　1.墙体的破坏。在砌体房屋中,与水平地震作用方向平行的

7、墙体是主要承担地震作用的构建。这类墙体往往因为主拉应力强度不足而引起斜裂缝破坏。由于水平地震反复作用,两个方向的斜裂缝组成交叉型裂缝。这种裂缝在多层砌体房屋中一般规律是下重上轻。这是因为多层房屋墙体下部地震剪力大的缘故。　　2.墙体转角处的破坏。由于墙角位于房屋近端,房屋对它的约束作用减弱,使该处抗震能力相对降低,因此较易破坏。此外,在地震过程中当房屋发生扭转时,墙角处位移反应较房屋其它部位大,这也是造成墙角破坏的原因。　　3.楼梯间墙角的破坏。楼梯间除顶层外,一般层墙体计算高度较房屋其他部位墙体小,其刚度较大,因而该处分配的地

8、震剪力大,故容易造成震害。而顶层墙体的计算高度又较其他部位大,其稳定性差,所以也易发生破坏。　　4.内外墙连接处的破坏。内外墙连接处是房屋的薄弱部位,特别是有些建筑内外墙分别砌筑,以直槎或马牙槎连接,这些部位在地震中极易拉开。造成外纵墙和山墙外闪、倒塌等现象。