砖混结构中钢筋混凝土构造柱_圈梁对抗震的作用 (1)

《砖混结构中钢筋混凝土构造柱_圈梁对抗震的作用 (1)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《砖混结构中钢筋混凝土构造柱_圈梁对抗震的作用 (1)（3页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、2009年第 7期 总第 133期福? 建 ? ? 建? 筑 FujianA rchitecture 当圈梁被门窗洞口截断时, 应在洞 口上部增设相同截面的附加圈梁。附加圈梁与圈梁的搭接长 度不应小于其中到中垂直间距的二倍, 且不得小于 1m; ( 2)纵横墙交接处的圈梁应有可靠的连接。刚弹性和弹性方案房屋,圈梁应与屋架、 大梁等构件可靠连接。 1?2? 参考文献 3对构造柱及圈梁的构造规定对多层普通砖、 多孔砖房设置现浇钢筋混凝土构造柱的要 求主要有: ( 1)构造柱设置部位, 一般情况下应符合下表 1的要求。 ( 2)外廊式和单面走廊式的多层房屋, 应根据房屋增加 一层后的层数, 按表 1

2、的要求设置构造柱, 且单面走廊两侧的纵墙均应按外墙处理。 ( 3)教学楼、 医院等横墙较少的房屋, 应根据房屋增加一层后的层数, 按表 1的要求设置构造柱; 当教学楼、 医院等横墙较少的房屋为外廊式或单面走廊式时, 应 按 2款要求设置构造柱, 但 6度不超过四层、 7度不超过三层和 8度不超过二层时, 应按增加二层后的层数对待。 以上列举的规范规定仅仅是其中的一部分, 规范中对砖混结构的钢筋混凝土构造柱及圈梁的规定有其相当严格的规定, 按规范进行设计是可以满足建筑结构安全性的基本要求。表 1? 砖房构造柱设置要求房屋层数6度7度8度9度设置部位四、 五三、 四二、 三六、 七五四三八六、 七

3、五、 六三、 四外墙四角, 错层部位 横墙与外 纵墙交接 处,大房间 内外墙交 接处,较大 洞口两侧7 、 8度时: 楼、 电梯间的四角; 隔 15m或单元横墙与外纵墙 交接处 隔开间横墙 (轴线 )与外墙交 接处;山墙与内纵墙交接处; 7 9度时,楼、 电梯间的四角 内墙(轴线)与外墙交接处, 内 墙的局部较小墙垛处; 7 9度 时,楼、 电梯间的四角; 9度时 内纵墙与横墙(轴线 )交接处2009年 7期 总第 133期黄传刚等? 砖混结构中钢筋混凝土构造柱、 圈梁对抗震的作用? 48? ? ?2? 钢筋混凝土构造柱及圈梁的构造措施在砖混结构 抗震中的作用 砖混结构主要由于整体强度较低,

4、因而墙、 柱的截面尺寸 大材料用量大, 结构的自重大, 使运输和施工的工作量加大; 无 筋砌体的抗拉、 抗弯和抗剪强度较低, 砌体自重大引起的地震 作用较大, 加之基于手工砌筑的砌体结构, 砌体整体性较差, 所 以无筋砌体结构的抗震性能差1。由于砖混结构有着以上抗震性能较差的危险性存在, 因而在砌体砌筑时需要加入适当的 钢筋进行拉结, 并在纵横墙交接处适当设置钢筋混凝土构造 柱, 在楼层处对应不同的抗震等级进行钢筋混凝土圈梁的设 置, 以增强砖混结构的整体刚度、 稳定性、 抗震性能。 2?1? 构造柱 为提高多层建筑砌体结构的抗震性能, 规范要求应在房屋 的砌体内适宜部位设置钢筋混凝土柱并与圈

5、梁连接, 共同加强 建筑物的稳定性, 这种钢筋混凝土柱通常就被称为构造柱。构 造柱不是用来承担竖向荷载的受力柱, 而是主要用于抗击剪 力、 抗击地震等横向荷载的。 砖混结构房屋的钢筋混凝土构造柱主要起约束墙体的作 用, 不依靠其增加墙体的受剪承载力, 其截面不必过大、 配筋也 不必过多。?建筑抗震设计规范?中对多层普通砖、 多孔砖房 屋的构造柱规定有 3: ( 1)构造柱最小截面可采用 240mm ?180mm, 纵向钢筋宜采用 4? 12, 箍筋间距不宜大于 250mm, 且 在柱上下端宜适当加密; 7度时超过六层、8度时超过五层和 9 度时, 构造 柱纵向 钢筋 宜采用 4? 14 , 箍

6、筋间 距不 应大于 200mm; 房屋四角的构造柱可适当加大截面及配筋。 ( 2)构造 柱与墙连接处应砌成马牙槎, 并应沿墙高每隔 500mm 设 2? 6 拉结钢筋, 每边伸入墙内不宜小于 1m。 规范中规定构造柱的构造设置措施是为加强房屋整体性 能而设的, 由于构造柱的钢筋混凝土材料弹性模量 Ec比砌体 弹性模量 Eq大, 故在均布压荷载作用下构造柱的压变形比砌 体墙的压变形小。在构造柱和墙体的联结作用下, 变形小的构 造柱要约束变形大的砌体墙, 对边构造柱的有效约束范围为 1?2m、 中构造柱的有效约束范围为 1?0m 4。 设置构造柱的砖混砌体墙的破坏过程和普通砌体墙有所 不同。当达到

7、极限荷载时, 墙面裂缝延伸至柱的上下端, 出现 较平缓的斜裂缝, 柱中部有细微的水平裂缝, 接近柱端处混凝 土破碎, 墙体亦呈现剪切破坏。国内外的模型试验和大量的设 置钢筋混凝土构造柱的砖墙墙片试验表明, 钢筋混凝土构造柱 虽然对提高砖墙的受剪承载力作用有限, 大体提高 10 20% , 但是对墙体的约束和防止墙体开裂后砖的散落能起非常显著 的作用。而这种约束作用需要钢筋混凝土构造柱与各层圈梁 一起形成, 即通过钢筋混凝土构造柱与圈梁把墙体分片包围, 当墙体开裂后, 能使裂缝不致进一步发展, 限制开裂后砌体的 错位, 使砖墙能维持竖向承载能力, 并能继续吸收地震的能量, 避免墙体倒塌。 因此,

8、 砖混结构房屋中设置构造柱的主要作用有: ( 1)可 以大大提高砌体墙的极限变形能力, 使砌体墙在遭遇强烈的地 震作用时, 虽然开裂严重但不至于突然倒塌; ( 2)构造柱虽然 对于提高砌体墙的初裂和极限承载能力有一定的帮助, 但其主 要作用是在墙体开裂以后特别是墙体破坏分成四大块以后, 能 够约束破碎的三角形砌体脱落坍塌, 即使在构造柱自身上下端 出现塑性铰后, 也能阻止破碎砌体的倒塌; ( 3)钢筋混凝土构 造柱不仅增强了内外墙联接的整体性, 而且形成了一个由圈梁和构造柱组成的带钢筋混凝土边框的抗侧力体系, 大大增强了 砌体结构的整体作用 5。2?2? 圈梁 砖混结构房屋中, 在砌体内沿水平

9、方向设置封闭的钢筋混 凝土梁, 以提高房屋空间刚度、 增加建筑物的整体性, 提高砖石 砌体的抗剪、 抗拉强度, 防止由于地基不均匀沉降, 地震或其他 较大振动荷载对房屋的破坏。在基础以上墙体, 紧挨楼板设置 具有这种作用的钢筋混凝土梁为圈梁。 在?建筑抗震设计规范?中对多层普通砖、 多孔砖房屋的 圈梁规定有: 横墙承重的多层砖房中的外墙和内纵墙的屋盖及 每层楼盖处均布置, 对于屋盖处的内横墙的圈梁间距不应大于 7m, 且在 8 、 9度时要在各横墙拉通; 楼盖处内纵墙的圈梁间 距, 在 6、 7度时不应大于 15m, 在 8度时不应大于 7m, 9度时要 在各横墙拉通。对于内横墙圈梁的设计还特

10、别强调设置在钢 筋混凝土构造柱对应部位; 对于纵墙承重的多层砖房中圈梁沿 抗震横墙上的间距应比横墙承重多层砖房中的圈梁间距要求 适当加密。现浇或装配整体式钢筋混凝土楼、 屋盖与墙体可靠 连接的房屋可不另设圈梁, 但楼板沿墙体周边应加强配筋并应 与相应构造柱钢筋可靠连接。 钢筋混凝土圈梁是砖混结构房屋有效的抗震措施之一, 其 主要作用有 5: ( 1)增强房屋的整体性, 由于圈梁的约束, 预制板散开以及砖墙出平面倒塌的危险性大大减小, 使纵、 横墙能 够保持一个整体的箱形结构, 充分地发挥各片砖墙在平面内抗 剪承载力; ( 2)作为楼盖的边缘构件, 提高了楼盖的水平刚度, 使局部地震作用分布给较

11、多的砖墙来承担, 也减轻了大房间 纵、 横墙平面外破坏的危险性; ( 3)圈梁还能限制墙体斜裂缝 的开展和延伸, 使砖墙裂缝仅在两道圈梁之间的墙段内发生, 斜裂缝的水平夹角减小, 砖墙抗剪承载力得以充分的发挥和提 高; ( 4)可以减轻地震时地基不均匀沉降对房屋的影响。各层 圈梁, 特别是屋盖处和基础处的圈梁, 能提高房屋的竖向刚度 和抵御不均匀沉降的能力; ( 5)在墙体中加设圈梁, 可以达到 降低墙体计算高度 H0的效果, 减小计算高厚比 ?。对于设有 钢筋混凝土圈梁的带壁柱墙或带构造柱墙, 当 b/s?1/30时, 圈梁可视作壁柱间墙或构造柱间的不动铰支点, 圈梁应有足够 的水平刚度,

12、即满足圈梁的宽度 b与壁柱间的距离 s之比 b/s ? 1/30 1。构造柱与圈梁连接起到类似框架结构的作用, 其作 用效果非常明显。 3? 钢筋混凝土构造柱及圈梁的构造措施存在的问题 及解决的方法 从施工制作看, 砖混结构工程多为小型块材经人工砌筑而 成, 且新砌筑的砖混即可承受一定荷载, 天寒地冻季节还可用 冻结法进行操作, 可以连续施工。但由砖混结构从抗震性能方 面来看, 材料呈脆性, 其抗剪、 抗拉和抗弯强度较低, 因此抗震 性能较差, 破坏呈脆性破坏。设有圈梁、 构造柱等抗震措施, 可 以大大提高砖混结构的延性, 在强烈地震作用下, 虽然也会破 坏, 但由于具有一定的延性, 不至于突

13、然倒塌。? 5?12?汶川特 大地震中受灾房屋的震害结果表明, 砖混结构中有的未设置圈 梁、 构造柱, 有的甚至用砖垛代替构造柱, 其抗震性能差, 在地 震力作用下呈明显的脆性破坏, 房屋损坏相当严重。从图 1 3中的受损砖混结构房屋中可以看出, 未在关键部位设置构造 柱和有效的圈梁拉结, 纵横墙交接处、 楼梯间四角、 外墙转角处 等未设置构造柱、 楼层处未设置圈梁等, 未能有效延缓地震时 的变形, 使结构出现开裂或垮塌。2009年 7期 总第 133期黄传刚等? 砖混结构中钢筋混凝土构造柱、 圈梁对抗震的作用? 49? ? ?图 4、 5中构造柱与墙体交接处未砌筑成马牙槎形式, 构造 柱与墙

14、体间连接不够密实, 不能形成整体有效的抗震构造, 构 造柱箍筋间距过大; 以及构造柱与墙体间未设置钢筋拉结, 墙 体未砌筑成马牙槎形式与构造柱间不能形成有效的整体抗震 结构, 其构造柱对墙体的约束范围将大大缩小, 在地震时不能 起到有效缓冲耗能作用, 造成的结果很严重; 过梁与构造柱间 连接不符合规范要求, 部分混凝土强度不足, 在地震时会导致 在关键部位出现薄弱环节, 造成重要结构部位损坏, 甚至会使 结构在瞬间垮塌。图 5过梁与构造柱连接不密实? 图 6墙角构造柱基础处水平断裂图 6中伸缩缝处墙角构造柱在基础圈梁上部发生水平断 裂, 且上下墙体发生竖向裂缝, 基础圈梁也出现竖向断裂缝。 图

15、 7中墙角构造柱一层顶处发生破坏, 两侧墙体出现较长的斜 向裂缝。从上述两幅图中显示, 由于在墙角处设置有构造柱、 楼地面处设置有圈梁, 地震才不致使两侧的外墙体产生更大的 破坏或脆性破坏, 构造柱和圈梁有效的限制开裂后砌体的错位, 使砖墙能继续维持竖向承载能力, 并能继续吸收地震的能 量, 避免墙体的进一步开裂或倒塌。 从这次地震的砖混结构震害结果调查中分析, 主要存在未 按规范要求设置钢筋混凝土构造柱和圈梁, 使结构没有形成一 个有效的整体来抵御地震力, 在地震到来时耗能结构部分未能图 7? 墙角构造柱一层处破坏发挥到耗能作用。在废墟 中可以找到用于砌墙的红 砖, 表面大多完整、 平滑,

16、说 明问题主要有: 当时砌砖的 砂浆用的少, 饱满度不够, 或水泥标号有问题, 粘结度 不够, 再或就是施工不符合 规范要求, 施工时砖未进行 浸泡, 造成砂浆失水, 导致 砂浆与砖之间粘结性差 6。此外, 砖混结构的楼板 现有建筑大多采用预制空心板, 但并没有对预制空心 板进行严格进场检验, 使不合格的空心板进入施工现场; 在施 工时, 预制空心板没有按规范要求进行拉结, 胡子筋被敲平, 且 未能有效设置圈梁进行预制板间的拉结, 导致建筑整体性差, 地震中预制空心板脱落, 引起房屋垮塌。 因此, 在进行砖混结构设计时要十分注意提出对块材和砂 浆的质量要求, 应严格按建筑设计规范要求进行设计; 在砖混 结构施工中必须对块材和砂浆的材料质量以及砌体的砌筑质 量进行严格检查, 并应严格按图纸和规范要求进行构造柱和圈 梁的施工。从设计源头和施工过程中保证砖混结构中的构造柱和圈梁满足规范的要求, 这样才能保证工程结构的质量安 全。 4? 对今后的工程设计、 施工中应注意的细节建议 砖混结构有着许多的优点, 主要有原材料来源广泛, 易于 就地取