多层砌体结构房屋设计要点及常见问题

【关键词】多层砌体；设计；问题；措施 　 

　　多层砌体房屋建筑以剪切变形为主，纵横墙布置应基本均匀、对称以体现规则性原则；结构的基本周期一般在0.3S以内，结构的初裂水平侧移约为1/4000，大震时的破坏主要依靠抗震构造措施来抗御。 

　　1 一般规定 

　　砌体结构的材料指烧结普通砖、多孔砖、蒸压类的实心砖、标准的混凝土小型砌块，其他如：非蒸压粉煤灰混凝土标砖、多孔砖、蒸压类的空心或多孔砖在地震区不能采用[1]。 

　　横墙指大于4.2m开间的房间占该层面积的80％以上者，如：全为教室的教学楼或食堂、俱乐部和会议楼等。 

　　关于嵌固条件好的半地下室：指埋深较多或形成扩大半地下室底盘，对半地下室作为上部结构的嵌固端有利，抗震验算可不计作一层[2]。 

　　不论全地下室或半地下室，抗震强度验算时均应当作一层并应满足墙体承载要求。凡有质量就有地震作用，楼层集中了各层的主要质量，不论房屋高度如何变化，有多少楼盖也就有多少个计算质点，一个质点只考虑一个自由度，这是底部剪力法计算的基本前提。 

　　坡屋面的最低处高度≤1.5m时，可与顶板合并成一层计算；当阁楼层面积≤1/2顶层楼面积、最低处高度≤1.8m时，阁楼层可不作一层计算，高度不计入总高度之内。将其作为局部突出构件（荷载并放大）进行抗震强度验算（抗规5.2.4条），除轻钢、木屋盖外，放大亦可将阁楼层当作普通楼层输入验算做比较（面积比≤0.714时PMCAD程序判定为屋顶间，自动放大地震作用）。 

　　横墙错位：现浇楼盖≤500mm，预制板≤300mm以内可以认为是连续的横墙。 

　　计算房屋宽度：单面悬挑走廊、局部突出楼梯间不计入。 

　　转角窗：转角窗的设置使砌体墙的连续性和封闭性中断，地震作用不能传递；鉴于低层房屋其震害与平面规则性的差异不明显，8度区≤3层，6、7度区≤4层时，在采取加强措施后可设置转角窗。 

　　现浇板沿外墙（含内墙楼梯间）楼板支座宽度内设置2ф12的加强筋。 

　　房屋错层：现浇楼板高度大于750mm预制楼板大于600时，宜设缝。复式结构房屋原则上应按楼板标高作为集中质点计算层数[3]。 

　　局部地下室不宜采用，地基土质较好时（稍密砂砾地基土、中密砂土），若不便分开，两者基底差不宜过大且按1:2放坡。 

　　2 多层砌体设计 

　　砌体结构房屋原则上不能设局部内框架（结构动力特性不同，不同材料的结构处于同一结构单元内的变形、刚度不一致，地震时易造成连接部位的破坏）。仅限于在门厅部位设置一、二层的梁柱结构，可不认为是“内框架”，但在构造上应予以重视，尽量不使其承载过大，加强门厅侧边墙体的布置及两者连接处的节点构造。 

　　纵横墙在结构平面布置中不能分别对齐时，应采取措施: 

　　2.1 横墙不对齐：一般一个五开间的住宅结构单元内，有3～4道对齐贯通的横墙即可满足要求；现浇板两段墙体相对错位约500mm、预制板为300mm左右时可认为连续贯通，但应于两墙段间的楼板内增设暗梁[4]。 

　　2.2 纵墙不对齐：除两道外墙外，一般内纵墙1～2道，设计时允许将纵墙均匀分段对齐，且尽量使各段纵墙长度大致相近。 

　　抗震设计不宜采用砌体墙增加局部（楼梯间）剪力墙的结构体系，施工图审查要点3.7.1条（6）款，允许按国标97G329（五）的相关部分采用，此在03G329（五）中已被删除，则无标准依据。 

　　目前，抗震设计中存在的主要问题有： 

　　2.2.1 砌体与钢筋混凝土墙协同工作的问题没有解决（破坏不同步）； 

　　2.2.2 两者刚度差别较大，结构不均匀造成平面刚度、侧移刚度突变。 

　　2.2.3 试验研究少、无震害经验，目前不应用于地震区。 

　　2.2.4《PMCAD》软件提供了上述组合结构地震剪力分配的近似方法（弹塑性模量比），容易满足抗震要求，尚在延续采用此类结构体系。 

　　3 多层砌体提高抗剪强度的途径 

　　3.1 增加墙厚，外墙减少至240厚，墙体抗剪强度不满足要求，应视设防烈度及工程具体情况选择； 

　　3.2 提高砌体强度等级，选用高强度砖和砂浆（≥MU15M15）； 

　　3.3 配水平钢筋（ρ＝0.07％～0.17％）提高抗剪强度30％，一般可在240墙中配2ф6～2ф8； 

　　3.4 增设构造柱，其截面应限制（规范7.2.8条）； 

　　3.5 采用配筋混凝土小型空心砌体（不能应用于砖砌体房屋的局部墙段）。 

　　多层砌体住宅单体长度应当控制在55m以内，超过时必须采取有效技术措施消除地基不均匀沉降、温度变化、材料收缩等因素引起的裂缝[5]。 

　　横墙较少的房屋按《抗规》7.3.14条规定，采取措施弥补可不降低层数和高度的要求，工程设计中其类型已不仅限于住宅楼。“横墙很少”的房屋抗震能力更差，若采取了措施，横墙布置达到了横墙较少的条件时可按横墙较少来对待，也可少降一层和适当降低高度。 

　　4 底部框架-抗震墙 

　　上部砌体墙与底部框架梁或抗震墙不能完全对齐时，在一个独立的结构单元抗震墙之内允许1/3可不对齐，同时不对齐的墙不能连续超过二道（规范规定“基本对齐”的原则是：大部分上部承重墙应落在框架梁或墙上）。 

　　当上部砌体墙与底部框架梁或抗震墙不对齐时，应在过渡层设置托墙次梁，承托各层的荷载包括地震作用效应，可采取下列措施： 

　　4.1 对次梁两端支座应当加强； 

　　4.2 地震作用采用1.25～1.50增大系数，以考虑竖向抗侧力构件不连续的影响。 

　　4.3 对过渡层支承在次梁上的墙体段配置水平钢筋，增强刚度减少裂缝。 

　　底框—抗震墙房屋是上下层材料不同、上下层刚度差异较大的结构；亦是一种不利于抗震的结构体系。因此，抗震等级取钢筋混凝土框—剪结构的高限值，6、7、8度框架和抗震墙分别取三、二、一级。 

　　抗震墙应设置条形基础、筏式基础，以减少基础变形。 

　　5 结构分析与计算要点 

　　墙高H计算值的规定： 

　　5.1 底层外墙，首层顶板底到室外地坪下500mm或管沟底； 

　　5.2 底层内墙按楼层高度计算（或从楼板底算到管沟底）； 

　　5.3 中间楼层按层高计算； 

　　5.4 顶层坡顶层高算到山墙1/2高度； 

　　5.5 单层空旷房屋：外墙高度自大梁底（或屋架端支点）算到室外地坪下500mm（或外墙管沟底），计算稳定时自板底算起。 

　　多层砌体、底框－抗震墙房屋不进行天然地基及基础的抗震承载力验算，6度时不进行截面抗震验算。 

　　受水平力最大的墙段不一定是受竖向力最大的墙段。按《抗规》7.2.2条只选择从属地震荷载面积较大（地震作用楼面荷载对墙体单向传力，静力作用现浇板则双向传递）；竖向应力较小，即承担垂直荷载较小的墙段（轴压力越小，相对抗剪强度越低）。 

　　《抗规》第7.2.5条2款未明确是否必须考虑梁与上部墙体组合作用按组合构件设计；条文说明指出可采用折减荷载的方法。PMCAD软件提供3种方法设计墙梁，承托四层以上时，采用部分荷载法中的四墙五板法（取Q2＝0.8）及调整M、N系数等计算参数的规范算法均可，承托四层以下时选择全部荷载法。 

　　水平配筋在墙体的尽端应有锚固，有构造柱时按受拉筋的锚固长度设置（约la＝30d）,无构造柱端的水平筋可弯折成直勾，以利钢筋在墙段中抗剪作用的发挥。 

　　多层砌体结构房屋还会在中小城镇、广大农村，尤其是广大民居建筑中还将广泛采用。因此，设计人员必须严格执行规范和相应的构造要求只有这样才能有效消除设计质量隐患，保护人民生命财产安全。 

　　参考文献 

　　[1]邓中亚. 多层砌体结构房屋设计要点及常见问题[J]. 中国勘察设计, 2010,(03) 

　　[2]吴家辉. 论城市建设中高层建筑设计要点的探讨[J]. 科技致富向导, 2011,(08) 

　　[3]黄俊彦, 朱婷婷. 纸浆模塑制品的结构形式及其设计[J]. 湖南工业大学学报, 2008,(02) 

　　[4]宋力, 朱炳寅. 福建广播电视中心候播楼结构设计与控制[J]. 建筑结构, 2009,(S2) 

　　[5]陈国军. 浅议多层砌体房屋结构体系的合理性[J]. 商业文化(学术版), 2008,(10)