摘要:砌體結(jié)構(gòu)是用磚、石或砌塊,用砂漿等膠結(jié)材料砌筑而成的結(jié)構(gòu)。因其所使用的建筑材料具有耐久性好、耐火性好、易就地取材等優(yōu)點(diǎn), 而具有廣泛的應(yīng)用空間。但因砌體結(jié)構(gòu)的整體性能和延展性存在著固有缺點(diǎn),導(dǎo)致其抗震性能差。因此,如何提高砌體結(jié)構(gòu)的抗震性成為建筑行業(yè)亟待解決的技術(shù)難題之一。本文分析了多層砌體結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)的要點(diǎn),對(duì)多層砌體結(jié)構(gòu)的抗震措施進(jìn)行了有益探討。
關(guān)鍵詞:多層砌體結(jié)構(gòu) 抗震概念設(shè)計(jì) 抗震措施
時(shí)至今日,伴隨著鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)等技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,城市面貌日新月異,大量高層建筑拔地而起,高聳林立。但是在中、小城市,砌體結(jié)構(gòu)仍廣泛的應(yīng)用于低層和多層建筑,根據(jù)最新統(tǒng)計(jì)其約占該類建筑70%以上的建造面積。預(yù)計(jì)在今后,多層砌體結(jié)構(gòu)仍將是一種主要的建筑形式,所以提高砌體結(jié)構(gòu)抗震性的任務(wù),任重而道遠(yuǎn)。
一、多層砌體結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)
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多層砌體結(jié)構(gòu)的墻體具有脆性性質(zhì),地震時(shí)容易產(chǎn)生裂縫,在地震作用下,開裂的墻體會(huì)產(chǎn)生平面錯(cuò)動(dòng),從而會(huì)大幅度降低墻體的豎向承載力。當(dāng)房屋的層數(shù)過(guò)多、自重過(guò)大時(shí),破裂和錯(cuò)位的墻體就可能被壓垮,因此對(duì)房屋的層數(shù)和高度要給予一定的限制。我國(guó)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010)對(duì)砌體結(jié)構(gòu)房屋的總高度和層數(shù)的做出限制,廣大的工程設(shè)計(jì)人員和審圖人員應(yīng)予以足夠的重視。
。ǘ┙Y(jié)構(gòu)體系
根據(jù)豎向荷載傳遞路線的不同,多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的墻體結(jié)構(gòu)布置方案按可以分為橫墻承重方案、縱墻承重方案,縱橫墻承重方案和內(nèi)框架承重方案。
布置方案應(yīng)優(yōu)先選用橫墻承重方案或縱橫墻承重方案。對(duì)于同一結(jié)構(gòu)單元,宜選用相同的結(jié)構(gòu)類型,墻體的布置應(yīng)考慮地震作用的傳力途徑,縱橫向應(yīng)具有一定的強(qiáng)度和剛度, 避免因局部削弱或截面突變?cè)斐杀∪醪课坏膽?yīng)力集中。對(duì)于可能出現(xiàn)的薄弱部位, 應(yīng)采取措施提高其抗震能力。
(三)平、立面布置
砌體結(jié)構(gòu)的平面布置應(yīng)規(guī)則、對(duì)稱,縱橫墻應(yīng)各自拉通對(duì)齊,樓梯間不宜設(shè)置在房屋的轉(zhuǎn)角和盡端。砌體結(jié)構(gòu)的立面布置力求規(guī)則, 應(yīng)避免上重下輕的建筑布局,房屋內(nèi)橫墻的布置應(yīng)盡可能做到上下貫通,使地震作用的傳遞路線最短。
(四)抗震縫的設(shè)置
根據(jù)多次對(duì)地震災(zāi)害的統(tǒng)計(jì),房屋轉(zhuǎn)角的破壞程度往往比其他部位嚴(yán)重。當(dāng)房屋的立面高差較大、錯(cuò)層較大和質(zhì)量及剛度截然不同時(shí), 應(yīng)采用防震縫將結(jié)構(gòu)分成若干體型簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)剛度均勻的獨(dú)立單元。根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010)[1]的要求,有下列情況之一時(shí)宜設(shè)置防震縫:
1、 房屋立面高差在6m以上;
2、 房屋有錯(cuò)層,且樓板高差大于層高的1/4;
3、 各部分結(jié)構(gòu)剛度、質(zhì)量截然不同。
防震縫還應(yīng)沿房屋的全高設(shè)置,兩側(cè)均應(yīng)設(shè)置墻體或柱。防震縫的寬度可根據(jù)房屋的高度和設(shè)防烈度而定,一般可在70~100mm的范圍內(nèi)取值。此外,防震縫可與沉降縫、伸縮縫統(tǒng)一考慮,但沉降縫和伸縮縫應(yīng)符合防震縫的要求。
二、多層砌體結(jié)構(gòu)的抗震措施
。ㄒ唬┤α旱脑O(shè)置
圈梁是指沿建筑物外墻四周及部分內(nèi)橫墻設(shè)置的連續(xù)封閉的梁。在抗震設(shè)防地區(qū),利用圈梁加固墻身實(shí)乃必要。圈梁將房屋的縱橫墻連接起來(lái),增強(qiáng)了墻身的穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)的整體剛度;圈梁與構(gòu)造柱共同作用時(shí),能有效地限制墻體裂縫的開展;圈梁還可以有效地減少由較大振動(dòng)荷載對(duì)建筑物的不利影響或地震引起的地基不均勻沉降。
對(duì)于多層砌體結(jié)構(gòu)的現(xiàn)澆鋼筋混凝土圈梁,設(shè)置應(yīng)符合下列要求:
1、裝配式鋼筋混凝土樓、屋蓋或木屋蓋應(yīng)根據(jù)墻體的類別和設(shè)防烈度設(shè)置圈梁,當(dāng)采用縱墻承重時(shí),抗震橫墻上的圈梁間距應(yīng)適當(dāng)加密。
2、現(xiàn)澆或裝配整體式鋼筋混凝土樓、屋蓋與墻體有可靠連接的房屋,應(yīng)允許不另設(shè)圈梁,但樓板沿抗震墻體周邊均應(yīng)加強(qiáng)配筋并應(yīng)與相應(yīng)的構(gòu)造柱鋼筋有可靠連接。
。ǘ╀摻罨炷翗(gòu)造柱的設(shè)置
鋼筋混凝土構(gòu)造柱是一種約束砌體的邊緣構(gòu)件,它能夠有效的改善多層砌體結(jié)構(gòu)的抗震性能。在墻體中設(shè)置構(gòu)造柱,可以提高墻體的受剪承載力10%~30%,提高幅度與墻體高寬比、豎向壓力和開洞情況有關(guān),構(gòu)造柱還可以對(duì)砌體產(chǎn)生約束,使之有較高的抗變形能力。此外,構(gòu)造柱與各層縱橫墻的圈梁所形成的體系還可以加強(qiáng)墻體的約束和抗倒塌能力。
鋼筋混凝土構(gòu)造柱的作用在于對(duì)墻體的約束,因此構(gòu)造柱不必使用過(guò)大的截面或配置過(guò)多的鋼筋。此外,構(gòu)造柱的間距設(shè)置不能過(guò)大,否則將會(huì)削弱對(duì)墻段砌體的約束作用。根據(jù)多層砌體結(jié)構(gòu)抗震的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn), 構(gòu)造柱通常設(shè)置在震害較重、連接構(gòu)造較為薄弱和易于產(chǎn)生應(yīng)力集中的部位。
。ㄈ恰⑽萆w的設(shè)置
樓、屋蓋是房屋水平方向的分隔構(gòu)件,也是承重構(gòu)件,應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度。設(shè)置應(yīng)滿足以下要求:
1、樓、屋蓋的鋼筋混凝土梁或屋架應(yīng)與墻體、柱或圈梁有可靠連接;不得采用獨(dú)立磚柱。對(duì)于跨度不小于6m的大梁支承構(gòu)件,應(yīng)采用組合砌體等加強(qiáng)措施,并滿足承載力的要求。
2、坡屋頂房屋的屋架應(yīng)與頂層圈梁有可靠連接,檁條或屋面板應(yīng)與屋架有可靠連接,房屋出入口處的檐口瓦應(yīng)與屋面構(gòu)件錨固。
(四)構(gòu)件間的連接措施
多層砌體結(jié)構(gòu)中各構(gòu)件的連接是抗震的關(guān)鍵,抗震構(gòu)造連接的部位較多,重要部位的連接措施應(yīng)符合下列要求:
1、構(gòu)造柱與墻連接處應(yīng)砌成馬牙槎,沿墻高每隔500mm設(shè)置2Φ6mm水平鋼筋和Φ4分布短筋平面內(nèi)點(diǎn)焊組成的拉結(jié)網(wǎng)片或Φ4點(diǎn)焊鋼筋網(wǎng)片, 每邊伸入墻內(nèi)不小于1m。
2、在構(gòu)造柱與圈梁的連接處,構(gòu)造柱的縱筋應(yīng)在圈梁縱筋內(nèi)側(cè)穿過(guò),保證構(gòu)造柱縱筋上下貫通[2]。
3、地震烈度為6、7度時(shí), 長(zhǎng)度大于7.2m的大房間,以及8、9度時(shí)外墻轉(zhuǎn)角及內(nèi)外墻交接處, 應(yīng)沿墻高每隔500mm配置2Φ6mm的通常鋼筋和Φ4分布短筋平面內(nèi)點(diǎn)焊組成的拉結(jié)網(wǎng)片或Φ4點(diǎn)焊網(wǎng)片。
。ㄎ澹翘蓍g的設(shè)置
樓梯間的設(shè)置應(yīng)符合下列要求:
1、裝配式樓梯段應(yīng)與平臺(tái)板的梁可靠連接;不應(yīng)采用墻中懸挑式踏步或踏步豎肋插入墻體的樓梯,不應(yīng)采用無(wú)筋磚砌欄板。
2、突出屋頂?shù)臉、電梯間,構(gòu)造柱應(yīng)伸到頂部,并與頂部圈梁連接,所有墻體應(yīng)沿墻高每隔500mm設(shè)置2Φ6通長(zhǎng)鋼筋和Φ4分布短筋平面內(nèi)點(diǎn)焊組成的拉結(jié)網(wǎng)片或Φ4點(diǎn)焊網(wǎng)片 。
3、樓梯間及門廳內(nèi)墻陽(yáng)角處的大梁支承長(zhǎng)度不應(yīng)小于500mm,并應(yīng)與圈梁連接。
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基礎(chǔ)的設(shè)置應(yīng)滿足以下要求:
1、同一結(jié)構(gòu)單元的基礎(chǔ)(或樁承臺(tái))宜采用同一類型的基礎(chǔ),底面宜埋置在同一標(biāo)高上,否則應(yīng)增設(shè)基礎(chǔ)圈梁并應(yīng)按1:2的臺(tái)階逐步放坡[3]。
2、在軟土地基上建造多層砌體結(jié)構(gòu),應(yīng)在外墻下和承重墻下設(shè)置基礎(chǔ)圈梁,這樣不僅可以增強(qiáng)房屋的整體性,還能抵抗不均勻沉降。
【參考文獻(xiàn)】
[1]GB50011—2010 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S]北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2010
[2]苑振芳. 砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京;中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2002.
[3]唐岱新,等.砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范理解與應(yīng)用[M]北京: 中國(guó)建筑工業(yè)出版社, 2002