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【摘 要】本文论述了砖混结构构造柱设置的重要性,分析了施工中构造柱设置的常见问题,对地震区砖混结构房屋中构造柱设置的探讨。
【关键词】砖混结构;抗震构造柱;设置
地震灾害因其发生突然破坏惨重被认为是威胁人类生存和发展的最大自然灾害之一。全世界平均每年发生破坏性地震近千次,其中震级大道7级以上的大地震十多次。据统计,历史上各种自然灾害曾毁灭了世界各地52个城市,其中因地震而毁灭的城市有27个。地震之外的其它各种灾害,如水灾、火灾、火山喷发、风灾、沙灾、旱灾等毁灭的城市为25座。因此,地震占灾害总数的52%。可见地震灾害确系“群害之首”。研究表明,在地震中造成人员伤亡和经济损失最主要的因素就是房屋倒塌及其引发的次生灾害(约占95%)。无数次的震害告诉我们,抗震设防是防御和减轻地震灾害最有效、最根本的措施。
我国是一个多地震国家。地震分布范围广,抗震设防的国土面积约占全国国土面积的79%,地震频度高,强度大,20世纪以来已发生7级以上地震逾百次;地震震源浅,绝大多数地震都是浅缘地震,震源深度在30km以内,因而人员伤亡惨重,经济损失巨大。另一方面,我国作为发展中国家,人口稠密,建筑物抗震能力低。因此,我国的地震灾害可谓全球之最。上个世纪,全球因地震而死亡的人数为110万人,其中我国就占55万人之多,为全球的一半。因此,粗略地说,我国的国土面积占全球的1/14,人口占1/4,地震占1/3,地震灾害占1/2。因此,建筑物的抗震设防问题是我国减轻自然灾害、保障国民经济建设和社会持续发展,特别是保障人民群众生命安全的一个重要问题。
1.构造柱设置的重要性
在地震设防地区,多层砖混砌体房屋由于组成的基本材料和连接方式决定了其脆性性质,变形能力小,导致房屋的抗震性能较差。而构造柱作为多层砖混房屋提高抗震能力的一种有效手段已被普遍采用。在实际施工中,由于构造柱的诸多抗震构造给施工带来一定的难度,再加上一些施工管理人员对构造柱的重要作用认识不清,对构造柱的设置要点缺乏了解,施工中存在多方面的问题,致使质量通病频频发生,结构的抗震性能受到削弱,必须引起重视。那么,何为构造柱呢?建筑力学上说,在多层砌体房屋墙体的规定部位,按构造配筋,并按先砌墙后浇灌混凝土柱的施工顺序制成的混凝土柱,通常称为混凝土构造柱,简称构造柱。构造柱通常设置在楼梯间的休息平台处,纵横墙交接处,墙的转角处,墙长达到五米的中间部位要设构造柱。近年来为提高砌体结构的承载能力或稳定性而又不增大截面尺寸,墙中的构造柱已不仅仅设置在房屋墙体转角、边缘部位,而按需要设置在墙体的中间部位,圈梁必须设置成封闭状。从施工角度讲,构造柱要与圈梁地梁、基础梁整体浇筑。与砖墙体要在结构工程有水平拉接筋连接。如果构造柱在建筑物、构筑物中间位置,要与分布筋做连接。
由于砖砌体材料的脆性性质,其抗拉、抗弯、抗剪强度很低,结构的变形耗能能力较差,在国内外历次地震中,砖混结构的破坏率相当高。为了解决这种结构形式在工程中抗御地震等水平力的作用,防止房屋倒塌,在砖混房墙体中设置了构造柱。构造柱的重要作用主要有以下几方面:
(1)构造柱与混凝土圈梁形成一种“弱框架”对墙体起到了约束作用,墙体的四周处于双向受力状态,使墙体横向变形减小,改善墙体受压的稳定性能,从而提高墙体的抗剪承载力(约12%~17%)。
(2)通过混凝土构造柱与墙体的刚度差异、变形协调和内力重分布,分担了作用于墙体上的荷载,使混凝土构造柱和圈梁形成的“框”约束墙体的裂缝发展和变形过大,使整个结构的延性大大提高。
(3)加强房屋的整体性,提高房屋的耗能能力和抗倒塌能力,改善房屋的倒塌形态。
(4)由构造柱在基础中的锚固作用,减轻房屋发生水平滑移的可能性和滑移时的破坏程度。构造柱的重要作用已得到模型试验、工程实践、理论计算等多方面的验证,在工程应用中必须加以重视。但在目前的施工中,由于对有关构造柱的构造要求不够重视、操作不熟练,致使砌体的整体性受到削弱,达不到抗震目的,影响结构的安全性。
2.施工中的常见问题
2.1 构造柱钢筋施工存在的问题
(1)由于砖砌体预留柱位时上下楼层位置没有对中或柱筋放线偏差,往往会造成柱筋上下错位,以致于不得不采取强行弯折措施以“复位”。结果造成构造柱上下轴心不对齐,传力不顺畅,严重影响构造柱作用的发挥。
(2)构造柱中的纵向钢筋的搭接长度应满足35倍钢筋直径的要求,在许多工程中,柱纵筋搭接长度不满足上述要求,甚至出现1级钢筋单端弯钩或两端都不弯钩的现象。
(3)墙与构造柱应沿墙高每500mm设置2Φ6水平拉接筋连接,每边伸出墙内不应少于1 000mm。但在有些施工中,由于拉结筋影响后砌墙体的砌筑,施工中拉接筋往往随意弯曲,更有甚者将纵横墙拐角拉结筋切断,既不焊接也不绑扎,从而造成拉结筋锚固长度不足,拉结筋形同虚设,直接影响构造柱与墙体的共同工作,使构造柱的作用得不到发挥,留下严重的工程隐患。
(4)箍筋是构造柱发挥其抑制裂缝出现、发展的主要受力筋,试验表明对提高墙体的抗剪承载力而言,适当加密箍筋是一种有效措施。而在工程中,箍筋的施工却比较困难,这就造成箍筋的施工存在许多问题。主要表现为:绑扎间距过大或大小间距参差不齐;箍筋绑扎歪斜、松散。
(5)对于地震区,规范规定:构造柱在楼层处上下一定范围内应加密(原理同框架柱),加密区范围为:楼层上下各1/6层高或450mm,加密区间距不宜小于100mm,在纵筋搭接范围内的箍筋间距不应大于200mm。在实际工程中,由于对箍筋的重要作用不了解,箍筋往往不能按上述要求加密,造成极大的工程隐患。
(6)《混凝土结构工程施工及验收规范》(GB50204-92)规定:箍筋的弯钩长度不应小于箍筋直径的10倍,弯钩的角度为135°。但在实际工程中,这一点往往不能满足,弯钩长度很小,弯钩常为直钩。 2.2 构造柱混凝土施工中的问题
(1)构造柱的截面尺寸较小(一般为240mm×240mm),混凝土浇筑高度一般都超过2.5m。对于这样较小的截面尺寸,为了保证混凝土浇筑密实,规范规定:骨料粒径不宜大于20mm,但一些施工人员对骨料选配不认真,往往由于骨料过大,造成混凝土不密实乃至出现狗洞的现象。
(2)规范要求构造柱根部应预留清理口,以便清除砌筑时的落地灰、碎砖块等杂物。但在许多施工现场未预留清理孔、根部清理不干净。结果是层层柱根隔层,整个构造柱实质上是一个多处截断的钢筋连柱体,且断点又均在楼面上钢筋搭接处,这样构造柱不但不能起到抗震的作用,反而破坏了墙体节点处的整体性。
(3)砌体施工时,挤揉出的砂浆挂在砖口上,往往不清理。由于每行砖都有砂浆挤出,相当于减少了构造柱的有效截面尺寸。另外,由于砂浆的阻碍,浇筑混凝土时易出现蜂窝、麻面、空洞。
(4)对于前后浇筑的混凝土接槎处,规范规定须用水冲洗、湿润,再铺10mm~20mm厚水泥砂浆后方可继续浇筑混凝土,而实际施工时这道工序往往被取消,致使新老混凝土结合不好,在受力以前就形成内部损伤。
3.构造柱施工技术要点
在构造柱施工时,应在充分认识构造柱重要作用的基础上,针对上述常见问题,分工序采取对策,严格按规范、规程的有关要求执行。
(1)钢筋施工:控制垂直度,准确下料,按规范放置。
(2)混凝土施工:严格控制骨料粒径,清理构造柱底部杂物。
(3)砖的砌筑:控制垂直度,不留直槎,保持砖表面清洁。加房屋的整体性,从而提高多层砖房的抗震性。
4.结语
我国是地震多发性国家,地层构造复杂,地震经常发生,大部分地区受地震灾害的影响。多层砖房是我国目前房屋建筑的主要结构类型之一,一般作为居住、办公、学校、医院等民用与公用建筑。自20世纪50年代以来,在我国许多城镇中这类房屋修建数量最多,分布最广,在今后相当长一段时间内多层砖房仍将是民用建筑的主要结构形式。多层砖房最大的缺陷就是抗震性能较差,而地震特别是破坏性地震给人民生命财产和国民经济带来的损失是十分惊人的。在多层砖房中设置构造柱,可以有效地提高砖砌体的承载能力,改善结构的延性,增加房屋的整体性,从而提高多层砖房的抗震性。广大的建筑工程监理和施工人员必须对多层砖房设置构造柱的重要性予以足够的重视,并在施工过程中,采取切实有效的管理和技术措施,确保多层砖房达到设计的抗震能力。
参考文献:
[1]宋天齐.关于8度区多层砖房最多层数的商榷[J].工程抗震,1998,(1).
[2]高小旺,建筑抗震设计规范理解与应用,2005年
作者简介:
任瑜州(1990.5-),男,湖北荆州人,湖北工程学院新技术学院城市建设系土木工程专业学生。
【关键词】砖混结构;抗震构造柱;设置
地震灾害因其发生突然破坏惨重被认为是威胁人类生存和发展的最大自然灾害之一。全世界平均每年发生破坏性地震近千次,其中震级大道7级以上的大地震十多次。据统计,历史上各种自然灾害曾毁灭了世界各地52个城市,其中因地震而毁灭的城市有27个。地震之外的其它各种灾害,如水灾、火灾、火山喷发、风灾、沙灾、旱灾等毁灭的城市为25座。因此,地震占灾害总数的52%。可见地震灾害确系“群害之首”。研究表明,在地震中造成人员伤亡和经济损失最主要的因素就是房屋倒塌及其引发的次生灾害(约占95%)。无数次的震害告诉我们,抗震设防是防御和减轻地震灾害最有效、最根本的措施。
我国是一个多地震国家。地震分布范围广,抗震设防的国土面积约占全国国土面积的79%,地震频度高,强度大,20世纪以来已发生7级以上地震逾百次;地震震源浅,绝大多数地震都是浅缘地震,震源深度在30km以内,因而人员伤亡惨重,经济损失巨大。另一方面,我国作为发展中国家,人口稠密,建筑物抗震能力低。因此,我国的地震灾害可谓全球之最。上个世纪,全球因地震而死亡的人数为110万人,其中我国就占55万人之多,为全球的一半。因此,粗略地说,我国的国土面积占全球的1/14,人口占1/4,地震占1/3,地震灾害占1/2。因此,建筑物的抗震设防问题是我国减轻自然灾害、保障国民经济建设和社会持续发展,特别是保障人民群众生命安全的一个重要问题。
1.构造柱设置的重要性
在地震设防地区,多层砖混砌体房屋由于组成的基本材料和连接方式决定了其脆性性质,变形能力小,导致房屋的抗震性能较差。而构造柱作为多层砖混房屋提高抗震能力的一种有效手段已被普遍采用。在实际施工中,由于构造柱的诸多抗震构造给施工带来一定的难度,再加上一些施工管理人员对构造柱的重要作用认识不清,对构造柱的设置要点缺乏了解,施工中存在多方面的问题,致使质量通病频频发生,结构的抗震性能受到削弱,必须引起重视。那么,何为构造柱呢?建筑力学上说,在多层砌体房屋墙体的规定部位,按构造配筋,并按先砌墙后浇灌混凝土柱的施工顺序制成的混凝土柱,通常称为混凝土构造柱,简称构造柱。构造柱通常设置在楼梯间的休息平台处,纵横墙交接处,墙的转角处,墙长达到五米的中间部位要设构造柱。近年来为提高砌体结构的承载能力或稳定性而又不增大截面尺寸,墙中的构造柱已不仅仅设置在房屋墙体转角、边缘部位,而按需要设置在墙体的中间部位,圈梁必须设置成封闭状。从施工角度讲,构造柱要与圈梁地梁、基础梁整体浇筑。与砖墙体要在结构工程有水平拉接筋连接。如果构造柱在建筑物、构筑物中间位置,要与分布筋做连接。
由于砖砌体材料的脆性性质,其抗拉、抗弯、抗剪强度很低,结构的变形耗能能力较差,在国内外历次地震中,砖混结构的破坏率相当高。为了解决这种结构形式在工程中抗御地震等水平力的作用,防止房屋倒塌,在砖混房墙体中设置了构造柱。构造柱的重要作用主要有以下几方面:
(1)构造柱与混凝土圈梁形成一种“弱框架”对墙体起到了约束作用,墙体的四周处于双向受力状态,使墙体横向变形减小,改善墙体受压的稳定性能,从而提高墙体的抗剪承载力(约12%~17%)。
(2)通过混凝土构造柱与墙体的刚度差异、变形协调和内力重分布,分担了作用于墙体上的荷载,使混凝土构造柱和圈梁形成的“框”约束墙体的裂缝发展和变形过大,使整个结构的延性大大提高。
(3)加强房屋的整体性,提高房屋的耗能能力和抗倒塌能力,改善房屋的倒塌形态。
(4)由构造柱在基础中的锚固作用,减轻房屋发生水平滑移的可能性和滑移时的破坏程度。构造柱的重要作用已得到模型试验、工程实践、理论计算等多方面的验证,在工程应用中必须加以重视。但在目前的施工中,由于对有关构造柱的构造要求不够重视、操作不熟练,致使砌体的整体性受到削弱,达不到抗震目的,影响结构的安全性。
2.施工中的常见问题
2.1 构造柱钢筋施工存在的问题
(1)由于砖砌体预留柱位时上下楼层位置没有对中或柱筋放线偏差,往往会造成柱筋上下错位,以致于不得不采取强行弯折措施以“复位”。结果造成构造柱上下轴心不对齐,传力不顺畅,严重影响构造柱作用的发挥。
(2)构造柱中的纵向钢筋的搭接长度应满足35倍钢筋直径的要求,在许多工程中,柱纵筋搭接长度不满足上述要求,甚至出现1级钢筋单端弯钩或两端都不弯钩的现象。
(3)墙与构造柱应沿墙高每500mm设置2Φ6水平拉接筋连接,每边伸出墙内不应少于1 000mm。但在有些施工中,由于拉结筋影响后砌墙体的砌筑,施工中拉接筋往往随意弯曲,更有甚者将纵横墙拐角拉结筋切断,既不焊接也不绑扎,从而造成拉结筋锚固长度不足,拉结筋形同虚设,直接影响构造柱与墙体的共同工作,使构造柱的作用得不到发挥,留下严重的工程隐患。
(4)箍筋是构造柱发挥其抑制裂缝出现、发展的主要受力筋,试验表明对提高墙体的抗剪承载力而言,适当加密箍筋是一种有效措施。而在工程中,箍筋的施工却比较困难,这就造成箍筋的施工存在许多问题。主要表现为:绑扎间距过大或大小间距参差不齐;箍筋绑扎歪斜、松散。
(5)对于地震区,规范规定:构造柱在楼层处上下一定范围内应加密(原理同框架柱),加密区范围为:楼层上下各1/6层高或450mm,加密区间距不宜小于100mm,在纵筋搭接范围内的箍筋间距不应大于200mm。在实际工程中,由于对箍筋的重要作用不了解,箍筋往往不能按上述要求加密,造成极大的工程隐患。
(6)《混凝土结构工程施工及验收规范》(GB50204-92)规定:箍筋的弯钩长度不应小于箍筋直径的10倍,弯钩的角度为135°。但在实际工程中,这一点往往不能满足,弯钩长度很小,弯钩常为直钩。 2.2 构造柱混凝土施工中的问题
(1)构造柱的截面尺寸较小(一般为240mm×240mm),混凝土浇筑高度一般都超过2.5m。对于这样较小的截面尺寸,为了保证混凝土浇筑密实,规范规定:骨料粒径不宜大于20mm,但一些施工人员对骨料选配不认真,往往由于骨料过大,造成混凝土不密实乃至出现狗洞的现象。
(2)规范要求构造柱根部应预留清理口,以便清除砌筑时的落地灰、碎砖块等杂物。但在许多施工现场未预留清理孔、根部清理不干净。结果是层层柱根隔层,整个构造柱实质上是一个多处截断的钢筋连柱体,且断点又均在楼面上钢筋搭接处,这样构造柱不但不能起到抗震的作用,反而破坏了墙体节点处的整体性。
(3)砌体施工时,挤揉出的砂浆挂在砖口上,往往不清理。由于每行砖都有砂浆挤出,相当于减少了构造柱的有效截面尺寸。另外,由于砂浆的阻碍,浇筑混凝土时易出现蜂窝、麻面、空洞。
(4)对于前后浇筑的混凝土接槎处,规范规定须用水冲洗、湿润,再铺10mm~20mm厚水泥砂浆后方可继续浇筑混凝土,而实际施工时这道工序往往被取消,致使新老混凝土结合不好,在受力以前就形成内部损伤。
3.构造柱施工技术要点
在构造柱施工时,应在充分认识构造柱重要作用的基础上,针对上述常见问题,分工序采取对策,严格按规范、规程的有关要求执行。
(1)钢筋施工:控制垂直度,准确下料,按规范放置。
(2)混凝土施工:严格控制骨料粒径,清理构造柱底部杂物。
(3)砖的砌筑:控制垂直度,不留直槎,保持砖表面清洁。加房屋的整体性,从而提高多层砖房的抗震性。
4.结语
我国是地震多发性国家,地层构造复杂,地震经常发生,大部分地区受地震灾害的影响。多层砖房是我国目前房屋建筑的主要结构类型之一,一般作为居住、办公、学校、医院等民用与公用建筑。自20世纪50年代以来,在我国许多城镇中这类房屋修建数量最多,分布最广,在今后相当长一段时间内多层砖房仍将是民用建筑的主要结构形式。多层砖房最大的缺陷就是抗震性能较差,而地震特别是破坏性地震给人民生命财产和国民经济带来的损失是十分惊人的。在多层砖房中设置构造柱,可以有效地提高砖砌体的承载能力,改善结构的延性,增加房屋的整体性,从而提高多层砖房的抗震性。广大的建筑工程监理和施工人员必须对多层砖房设置构造柱的重要性予以足够的重视,并在施工过程中,采取切实有效的管理和技术措施,确保多层砖房达到设计的抗震能力。
参考文献:
[1]宋天齐.关于8度区多层砖房最多层数的商榷[J].工程抗震,1998,(1).
[2]高小旺,建筑抗震设计规范理解与应用,2005年
作者简介:
任瑜州(1990.5-),男,湖北荆州人,湖北工程学院新技术学院城市建设系土木工程专业学生。