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摘要:在建设社会主义新农村进程中,改善人们的居住条件已成为当务之急。当前新农村建筑结构的设计不仅需要满足基本的安全要求,还要满足节能要求,因此,抗震、节能成为设计的要点。本文从抗震与节能两方面入手分析了新农村建筑结构。
关键词:新农村;抗震;节能;结构设计
一、新农村抗震建筑结构设计
当前全国各地都在推进新农村建设,农村新建民房大多数还是以砖混结构为主。砖混结构是由砖墙支撑和现浇、预制钢筋混凝土板盖成的建筑。由于建材质量和施工质量的不同,抗震性能悬殊。砖的抗压性强,但韧性差,一但遇到地震破坏就会局部开裂和散落,稳定性差的甚至会倒塌。但施工质量确实好,砖的形状规则,砂浆的强度高,灰缝均匀,这类房屋只有在较大地震时才会被严重破坏或倒塌。通常这种结构房屋易发生问题的部位和构件有:跨度大的横梁、楼梯间墙体和开有较大洞口的墙体等。地震发生时,住户应避开这些部位和构件进入结构稳定并具有小空间的部位,如厕所、小厨房等较安全。为了保障人民的生命财产的安全,抗震设防的目标是:当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时,主体结构不受损坏或不需修理可继续使用;当遇到相当于本地区抗震设防烈度的设防地震影响时,可能发生损坏,但经一般修理仍可继续使用;当遭受高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震影响时,不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。以下笔者就砖混结构在设计方面进行分析。
(一)设构造柱
在楼电梯四角,楼梯斜梯段上下端对应的墙体处;外墙四角及对应转角;错层部位横墙与外纵墙交接处;大房间内外墙交接处及较大洞口两侧等部位砖混结构中,应设构造柱,构造柱不但能够提高墙体的抗剪能力,而且构造柱与圈梁联结在一起形成对砌体的约束,形成内骨架,这对于限制墙体开裂后裂缝的发展保持竖向承载力,提高结构的抗震性能有着重要的作用,构造柱本身截面不必很大,一般情况下,最小的截面240*180,也可采用墙厚等宽的正方形截面,箍筋间距不宜大于250mm,且在柱的上下端部适当加密,构造柱不单独承重,因此构造柱可不单独设置基础,其下端应伸入室外地面下500mm,或与埋深不小于500mm的基础圈梁相连。在施工时必须先砌墙,构造柱与墙连接处应砌成马牙槎,沿墙高每隔500mm设2Φ6水平钢筋和Φ4分布短筋平面内点焊组成的拉结网片或Φ4点焊钢筋网片,每边伸入墙内不宜小于1m。
(二)设圈梁
在多次地震震害调查表明,设圈梁是农村小三层砖混结构楼房的一种经济有效的措施,可以提高房屋的抗震能力,减轻震害。设置沿楼板标高的水平圈梁,可加强内外墙的连接,增强房屋的整体性。由于圈梁的约束作用,使得纵横墙和楼盖构成整体,能有效的约束预制板的散落,使砖墙出平面倒塌大大减小,以充分发挥整体抗震能力。圈梁可以约束水平构件成一个整体,以提高整体刚度。根据现行建筑抗震设计规范的要求。现浇钢筋混凝土圈梁应闭合,遇有洞口要上下搭接,尽量与预制板在同一标高。圈梁的截面高度不应小于120mm,配筋应符合上表的要求。
(三)合理布置纵墙和横墙
多层砖混房屋的主要承重构件是纵、横墙体,在地震中主要由于承重纵、横墙在地震力作用下产生裂缝,严重者会出现倾斜、错动、倒塌等现象,使房屋破坏,所以合理布置纵、横墙对提高房屋抗震性能起很大的作用。多层砖混房屋应优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系,纵、横墙的布置宜均匀对称,沿平面内宜对齐,沿竖向应上下连续,同时轴线上的窗间墙宽度宜均匀。墙体布置时,应尽量采用纵墙贯通的平面布置,当纵墙不能贯通布置时,可在纵横墙交接处采取加强措施,也可在纵、横墙交接处增设钢筋混凝土构造柱,并适当加强构造配筋;必要时还可以每隔一定高度放置水平拉结筋如2φ6@500,以加强房屋整体性,防止纵、横墙交接处被拉开。在地震中多层砖混房屋的横向地震力主要由横墙承担,不仅要求横墙有足够的承载力,而且楼盖必须具有能将地震力传给横墙的能力。当横墙间距过大时,纵向砖墙会因过大的层间变形而产生平面的弯曲破坏,使楼盖失去传递水平地震力的能力,从而导致地震力还未传到横墙,纵墙就已先破坏,所以有效地控制横墙间距能提高房屋的抗震能力。
(四)确保结构的整体性
结构的整体性是保证结构各部件在地震作用下协调工作的必要条件。要确保结构具有足够的抗震可靠度,就要使结构在地震作用下不丧失整体性。结构抗震能力的强弱取决于结构的空间整体刚度和整体稳定性。施工质量良好的现浇钢筋混凝土结构和型钢混凝土结构具有整体性好、水平刚度大的优点,是比较理想的抗震构件,使用这种结构不但可消除滑移、散落问题,增加结构的整体性,增大楼板的刚度,而且由于以剪切变形为主的砌体结构,层间变形是可控制的,所以对平面上墙体对齐的要求也可以适当放宽。较强的楼板及屋盖水平刚度使荷载传递具有良好的条件,平面上,当上下墙体不对齐时,现浇楼板及屋盖能起到一定的传递水平力的作用,同时楼、屋盖现浇增加了楼板对墙体的约束。在适当的部位增设构造柱,并配置些构造钢筋,也能达到增强结构整体性的作用;另外,设置配筋圈梁可限制散落问题,增强空间刚度,提高结构整体稳定性,从而提高房屋的抗震性能。
二、新农村节能建筑结构设计
随着农村经济的发展,人们生活水平的提高,住宅建设进入了一个蓬勃发展的时期。我国农村每年新增住宅约8亿平方米,且绝大多数为高耗能建筑。在未来10年,全国农村住宅将达到60亿平方米,其中地处严寒、寒冷及夏热冬冷地区的住宅占50亿平方米。目前农村建筑节能意识还比较淡薄。农村建房时很少考虑使用科学的保温技术,冬季采暖达不到良好的效果。因实心砖维护结构,木质或单层钢门窗,门窗单薄、缝隙不严、门窗及空气渗透耗热量很大,大量的热量损失在外墙、屋面,存在建造方式传统、建筑材料陈旧、结构节能设计不合理、能源利用率低等问题。要达到真正改善农村住房条件,提高居住舒适性,必须充分利用建筑节能技术,要从墙体隔热、屋面隔热等方面大力推广建筑节能技术。合理布置建筑物的位置,优化建筑外墙、窗、门、屋顶等的结构形式,选用节能建筑材料,并采取合理的构造措施,使建筑的围护结构在满足节能标准的同时,保证自身的构造合理,以及与主体结构的连接安全。这里重点介绍新农村建筑维护结构的节能设计。
(一)采用单一的新型墙体材料以及在墙体中夹芯保温材料可在很大程度上提高建筑物墙体的保温隔热性能。技术上比较成熟,且适应于新农村住宅建设的主体墙墙体材料主要有:轻集料小型混凝土空心砌块、模数(KP1)多孔砖、加气混凝土砌块、非蒸压粉煤灰空心砌块等几种。这几种墙体材料的材质自身或砖块内的孔洞加大了热阻值,以及可在孔洞内或芯孔内填加保温材料,因而有效地提高了保温隔热性能。
(二)随着农村经济生活水平的提高,对居住空间的热环境质量要求也越来越高,农村建筑墙体正向高效保温节能的复合保温墙体发展。较为经济的、技术上比较成熟,适应于新农村住宅建设的外墙保温材料主要有:纤维增强聚苯板或水泥聚苯板、钢丝网水泥岩棉板、钢丝网水泥聚苯板、胶粉聚苯颗粒、硬泡聚氨酯等,这几种保温隔热材料都是以主体墙墙体为依托,在内侧或外侧贴(或机械固定)等高效保温材料。外保温构造时,最外层贴增强耐候饰面层,节能效果比内保温构造要好。
(三)技术上比较成熟,且适应于村镇住宅建设的屋面保温材料有防水珍珠岩保温块,其块型设计新颖,带排气孔,表观密度轻,不含水,憎水率高,强度高,施工方便,冷作业,不污染环境,保温性能好,9cm厚的防水珍珠岩屋面保温块则相对于25cm厚的加气混凝土块的保温性能。其次,现喷硬质聚氨酯泡沫塑料、聚苯乙烯泡沫塑料等新型保温材料因其保温性能好、施工方便,同时结合屋面防水层可设计施工成倒置式屋面等使屋面保温隔热层保护了防水层的功能。越来越广泛地应用在屋面工程中。另外,架空屋面、蓄水屋面、种植屋面等应用也越来越多。
参考文献:
[1]孙振文.新型抗震节能系列建筑结构[j].粉煤灰综合利用, 2010年4期.
[2]李进.节能抗震建筑的发展现状[j].建材发展导向(下),2013年5期.
关键词:新农村;抗震;节能;结构设计
一、新农村抗震建筑结构设计
当前全国各地都在推进新农村建设,农村新建民房大多数还是以砖混结构为主。砖混结构是由砖墙支撑和现浇、预制钢筋混凝土板盖成的建筑。由于建材质量和施工质量的不同,抗震性能悬殊。砖的抗压性强,但韧性差,一但遇到地震破坏就会局部开裂和散落,稳定性差的甚至会倒塌。但施工质量确实好,砖的形状规则,砂浆的强度高,灰缝均匀,这类房屋只有在较大地震时才会被严重破坏或倒塌。通常这种结构房屋易发生问题的部位和构件有:跨度大的横梁、楼梯间墙体和开有较大洞口的墙体等。地震发生时,住户应避开这些部位和构件进入结构稳定并具有小空间的部位,如厕所、小厨房等较安全。为了保障人民的生命财产的安全,抗震设防的目标是:当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时,主体结构不受损坏或不需修理可继续使用;当遇到相当于本地区抗震设防烈度的设防地震影响时,可能发生损坏,但经一般修理仍可继续使用;当遭受高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震影响时,不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。以下笔者就砖混结构在设计方面进行分析。
(一)设构造柱
在楼电梯四角,楼梯斜梯段上下端对应的墙体处;外墙四角及对应转角;错层部位横墙与外纵墙交接处;大房间内外墙交接处及较大洞口两侧等部位砖混结构中,应设构造柱,构造柱不但能够提高墙体的抗剪能力,而且构造柱与圈梁联结在一起形成对砌体的约束,形成内骨架,这对于限制墙体开裂后裂缝的发展保持竖向承载力,提高结构的抗震性能有着重要的作用,构造柱本身截面不必很大,一般情况下,最小的截面240*180,也可采用墙厚等宽的正方形截面,箍筋间距不宜大于250mm,且在柱的上下端部适当加密,构造柱不单独承重,因此构造柱可不单独设置基础,其下端应伸入室外地面下500mm,或与埋深不小于500mm的基础圈梁相连。在施工时必须先砌墙,构造柱与墙连接处应砌成马牙槎,沿墙高每隔500mm设2Φ6水平钢筋和Φ4分布短筋平面内点焊组成的拉结网片或Φ4点焊钢筋网片,每边伸入墙内不宜小于1m。
(二)设圈梁
在多次地震震害调查表明,设圈梁是农村小三层砖混结构楼房的一种经济有效的措施,可以提高房屋的抗震能力,减轻震害。设置沿楼板标高的水平圈梁,可加强内外墙的连接,增强房屋的整体性。由于圈梁的约束作用,使得纵横墙和楼盖构成整体,能有效的约束预制板的散落,使砖墙出平面倒塌大大减小,以充分发挥整体抗震能力。圈梁可以约束水平构件成一个整体,以提高整体刚度。根据现行建筑抗震设计规范的要求。现浇钢筋混凝土圈梁应闭合,遇有洞口要上下搭接,尽量与预制板在同一标高。圈梁的截面高度不应小于120mm,配筋应符合上表的要求。
(三)合理布置纵墙和横墙
多层砖混房屋的主要承重构件是纵、横墙体,在地震中主要由于承重纵、横墙在地震力作用下产生裂缝,严重者会出现倾斜、错动、倒塌等现象,使房屋破坏,所以合理布置纵、横墙对提高房屋抗震性能起很大的作用。多层砖混房屋应优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系,纵、横墙的布置宜均匀对称,沿平面内宜对齐,沿竖向应上下连续,同时轴线上的窗间墙宽度宜均匀。墙体布置时,应尽量采用纵墙贯通的平面布置,当纵墙不能贯通布置时,可在纵横墙交接处采取加强措施,也可在纵、横墙交接处增设钢筋混凝土构造柱,并适当加强构造配筋;必要时还可以每隔一定高度放置水平拉结筋如2φ6@500,以加强房屋整体性,防止纵、横墙交接处被拉开。在地震中多层砖混房屋的横向地震力主要由横墙承担,不仅要求横墙有足够的承载力,而且楼盖必须具有能将地震力传给横墙的能力。当横墙间距过大时,纵向砖墙会因过大的层间变形而产生平面的弯曲破坏,使楼盖失去传递水平地震力的能力,从而导致地震力还未传到横墙,纵墙就已先破坏,所以有效地控制横墙间距能提高房屋的抗震能力。
(四)确保结构的整体性
结构的整体性是保证结构各部件在地震作用下协调工作的必要条件。要确保结构具有足够的抗震可靠度,就要使结构在地震作用下不丧失整体性。结构抗震能力的强弱取决于结构的空间整体刚度和整体稳定性。施工质量良好的现浇钢筋混凝土结构和型钢混凝土结构具有整体性好、水平刚度大的优点,是比较理想的抗震构件,使用这种结构不但可消除滑移、散落问题,增加结构的整体性,增大楼板的刚度,而且由于以剪切变形为主的砌体结构,层间变形是可控制的,所以对平面上墙体对齐的要求也可以适当放宽。较强的楼板及屋盖水平刚度使荷载传递具有良好的条件,平面上,当上下墙体不对齐时,现浇楼板及屋盖能起到一定的传递水平力的作用,同时楼、屋盖现浇增加了楼板对墙体的约束。在适当的部位增设构造柱,并配置些构造钢筋,也能达到增强结构整体性的作用;另外,设置配筋圈梁可限制散落问题,增强空间刚度,提高结构整体稳定性,从而提高房屋的抗震性能。
二、新农村节能建筑结构设计
随着农村经济的发展,人们生活水平的提高,住宅建设进入了一个蓬勃发展的时期。我国农村每年新增住宅约8亿平方米,且绝大多数为高耗能建筑。在未来10年,全国农村住宅将达到60亿平方米,其中地处严寒、寒冷及夏热冬冷地区的住宅占50亿平方米。目前农村建筑节能意识还比较淡薄。农村建房时很少考虑使用科学的保温技术,冬季采暖达不到良好的效果。因实心砖维护结构,木质或单层钢门窗,门窗单薄、缝隙不严、门窗及空气渗透耗热量很大,大量的热量损失在外墙、屋面,存在建造方式传统、建筑材料陈旧、结构节能设计不合理、能源利用率低等问题。要达到真正改善农村住房条件,提高居住舒适性,必须充分利用建筑节能技术,要从墙体隔热、屋面隔热等方面大力推广建筑节能技术。合理布置建筑物的位置,优化建筑外墙、窗、门、屋顶等的结构形式,选用节能建筑材料,并采取合理的构造措施,使建筑的围护结构在满足节能标准的同时,保证自身的构造合理,以及与主体结构的连接安全。这里重点介绍新农村建筑维护结构的节能设计。
(一)采用单一的新型墙体材料以及在墙体中夹芯保温材料可在很大程度上提高建筑物墙体的保温隔热性能。技术上比较成熟,且适应于新农村住宅建设的主体墙墙体材料主要有:轻集料小型混凝土空心砌块、模数(KP1)多孔砖、加气混凝土砌块、非蒸压粉煤灰空心砌块等几种。这几种墙体材料的材质自身或砖块内的孔洞加大了热阻值,以及可在孔洞内或芯孔内填加保温材料,因而有效地提高了保温隔热性能。
(二)随着农村经济生活水平的提高,对居住空间的热环境质量要求也越来越高,农村建筑墙体正向高效保温节能的复合保温墙体发展。较为经济的、技术上比较成熟,适应于新农村住宅建设的外墙保温材料主要有:纤维增强聚苯板或水泥聚苯板、钢丝网水泥岩棉板、钢丝网水泥聚苯板、胶粉聚苯颗粒、硬泡聚氨酯等,这几种保温隔热材料都是以主体墙墙体为依托,在内侧或外侧贴(或机械固定)等高效保温材料。外保温构造时,最外层贴增强耐候饰面层,节能效果比内保温构造要好。
(三)技术上比较成熟,且适应于村镇住宅建设的屋面保温材料有防水珍珠岩保温块,其块型设计新颖,带排气孔,表观密度轻,不含水,憎水率高,强度高,施工方便,冷作业,不污染环境,保温性能好,9cm厚的防水珍珠岩屋面保温块则相对于25cm厚的加气混凝土块的保温性能。其次,现喷硬质聚氨酯泡沫塑料、聚苯乙烯泡沫塑料等新型保温材料因其保温性能好、施工方便,同时结合屋面防水层可设计施工成倒置式屋面等使屋面保温隔热层保护了防水层的功能。越来越广泛地应用在屋面工程中。另外,架空屋面、蓄水屋面、种植屋面等应用也越来越多。
参考文献:
[1]孙振文.新型抗震节能系列建筑结构[j].粉煤灰综合利用, 2010年4期.
[2]李进.节能抗震建筑的发展现状[j].建材发展导向(下),2013年5期.