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摘要:近几年来,我国经济飞速发展,城市化水平进一步提高,对建筑抗震要求及整体性能的要求越来越高。墙体及抗震构造是建筑的重要组成部分,其施工质量直接关系到建筑物的质量和使用寿命,关系到人们的生命安全,其重要性不言而喻。砌体是一种传统的墙体材料,在我国建筑史上占据着非常重要的地位。随着建筑业的发展及技术水平的提高,新型墙体材料不断涌现,提高了建筑的整体性能,满足了现代建筑的需要。但从目前形式上看,一些砌体结构建筑与施工仍存在诸多问题,包括施工质量差、抗震构造不合理等,对建筑抗震能力及整体性能产生了严重影响。为解决这些问题,本文对砌体结构建筑与施工抗震构造措施进行深入研究。
关键词:砌体结构;建筑抗震;构造措施
前言
所谓砌体结构,主要是由块材和砂浆砌筑而成的墙,其主要承受力构件结构是柱子。作为传统墙体材料,砌体结构在我国各类建筑物中占据一定的比例,具有非常悠久的历史。砌体结构具有就地取材、耐久性好、稳定性强、保温隔热性能好等优点,在我国应用非常广泛。但砌体结构抗拉、抗弯及抗剪强度都比较低,抗震性能很差,因而在多层砌体结构抗震设计时,需要采用构造柱、圈梁及其它拉结等构造措施,实现其延性和抗倒塌能力的提高[1]。随着科技的不断进步,墙体材料随之不断改革,尤其是近几年来,新型墙体材料不断涌现,为现代建筑业的繁荣和发展提供了强有力的保障。
1.砌体结构的类型
根据砌体中配筋率的大小,砌体结构类型主要有:(1)无筋砌体结构。砌体构成中只有少量的拉结钢筋,含筋量小于0.07%。在实际工程中,无筋砌体大都用于受压构件。(2)约束砌体。砌体构成中的含筋量在0.07%~0.17%范围内,特点为:在砌体周边均有钢筯混凝土约束构件。约束砌体在地震设防地区比较适用。例如:在墙段边缘设置钢筯混凝土構造柱、墙段上下设置有圈梁等等。(3)配筋砌体。其含筯率为0.2%左右,接近于现浇混凝土剪力墙结构。在高层建筑中应用广泛,尤其是10层以上的高层建筑。例如:配筋混凝土空心小砌块的实质为一种砌筑成型的剪力墙结构。
2.建筑抗震构造的注意事项
2.1平面、立面布置方面
以汶川地震中建筑的超强度破坏和体结构的摧毁为参照,若施工中过于追求立面效果而忽视房屋的规则性,建筑平面的凹凸变化极易造成应力过度集中,受到外力作用时将引起各个击破,从而产生严重破坏,甚至倒塌。因而,在建筑内,应将平面凹凸尺寸严格控制在典型尺寸的50%范围内,超过25%时,房屋转角应采取必要措施进行加强处理[2]。
较之于平面不规则,立面不规则所受的震害更为严重。地震发生时,立面上的局部突出小建筑物,或各部位高度相差较大,更容易受到影响而产生严重破坏。因而,在设计时应确保质量和刚度均匀分布,并沿高度对称,达到纵横向砌体抗震墙布置沿竖向上下连续的抗震设计要求。为确保房屋纵横墙的竖向连续贯通性,房屋错层楼板的高度应严格控制在一定范围内,当楼板高差>500mm时,应以两层为计算标准,并采取有效措施进行加强处理。
2.2横墙间距限制方面
地震发生时,砌体结构是平面内主要的受剪承载力,而横墙承担着多层砌体结构的横向地震力,若横墙间距大小不合理,将加剧房屋的倒塌程度。因而,多层砌体建筑应根据当地实际,并结合建筑楼层盖的类型进行设计,确保横墙的合理间距。值得注意的是,规范要求中的建筑抗震横墙最大间距主要是尽可能减少平面破坏,但并不意味着横墙间距满足要求时,横向横载力可满足验算要求。因而,施工过程中,要进行具体问题具体分析,在建筑横墙间距满足要求,但建筑各层横墙少,存在空旷的多层房屋时,还须适当调整建筑的高度。
2.3建筑局部尺寸方面
在汶川地震中,一些房屋布局构造遭到破坏,但并未引起整体结构的倒塌,这主要是房屋多采用了砌体墙和混合土墙混合承重的结构引起的。对此,建筑局部尺寸的重要性尤为突出,局部的破坏必然给建筑整体抗震能力带来诸多不利影响。因而,建筑设计在承重窗间墙、承重外墙尽端至门窗洞边、非承重外墙尽端至门窗洞边及内墙阳角至门窗洞边等反面,都有严格限制。对建筑砌体结构局部尺寸的严格限定,最终是为了避免墙体受力分布和抗力分布严重失衡,导致一些重要局部遭到破坏而影响整体砌体结构破坏,进而引起建筑倒塌。
3.砌体结构建筑与施工抗震构造措施
3.1构造柱的设置
不同目的的构造柱,其设置的部分也会不同,但必须根据提高墙段的抗剪强度要求进行。由于构造柱对墙体的约束作用是有限的,因而在设计过程中要对砌体横墙或纵墙中的间距提出明确要求,并注意以下两个方面:(1)对一般住宅,建筑高度接近或达到砌体结构限定高度时。纵墙内大致每开间均应设置一根构造柱,具体间距规范为:外纵墙控制在3.9m内,内纵墙控制在4.2m内。横墙内的构造柱间距应控制在层高的2倍左右,即在5.4m范围内。(2)对开间较大、横墙较少的多层住宅,建筑高度接近或达到砌体高度限定高度时,构造柱的间距要求更高。具体为:纵墙内的柱间距控制在4.2m内,横墙内的柱间距要比层高低,且纵横墙交接处及横墙的中部也要设置构造柱,以达到约束相应墙段砌体的目的。
3.2圈梁设置
砌体结构建筑中,在砌体内沿水平方向设置圈梁,能够提高房屋空间的刚度,增加建筑物的整体性,并提高砖石砌体的抗剪、抗拉强度,有效避免由于地基不均匀沉降、地震等外界因素对建筑造成的破坏。圈梁构件要求,具体为:(1)在同水平面上连续设置,且在纵横墙方向形成封闭状。若门窗洞口阶段圈梁,则应在截断面设置相同的附加圈梁,确保附加圈梁的长度与搭接长度在1m以上,且大于其中垂直间距的2倍。(2)圈梁宽度应与墙体厚度一致。墙体厚度在h≥240mm以上时,钢筋混凝土圈梁的宽度应在2h/3以上,高度在120mm以上。圈梁应保证与屋架、大梁等构件的可靠连接。(3)多层砌体结构采用现浇楼(屋)盖,层数在5层以上时,应根据相关要求和标准,将梁板和圈梁一起现浇。
3.3砌体结构的加固与连接
对砌体结构的抗震加固与连接,其实质是改善受力途径,提高主要抗震侧力构件的承载力和延性,使结构构件之间的连接线增强,从而加强建筑整体抗震强度,避免局部构件的加强引发其他构件刚度突然变化而转移结构脆弱部位[3]。建筑砌体结构的加固与连接,主要方法包括:(1)高强钢丝网片抹压聚合物砂浆法。墙体两侧出现裂缝时,应垂直于裂缝方向或构件开裂表面铺设高强钢丝网片,并抹压聚合物砂浆至规定厚度。(2)钢筋混凝土面层加固法。主要是为了增强墙体的抗压、抗剪承载力,大幅度提高其刚度和抗震性能。具体做法是在楼板处以高于加固钢筋两个级别以上的钢筋进行连接,并将间距控制在1000mm。但混凝土与砖砌体弹性模量相差较大,为确保钢筋混凝土面层有效加固强度,要控制好混凝土强度等级。
4.小结
我国各类建筑中,砌体结构所占的比例高达80%,可见砌体结构的地位和重要性。近几年来,新型墙体材料的出现及其在建筑中的广泛应用,为我国建筑行业注入了活力,墙体材料面临改革。但不管采用何种墙体材料,都须遵循“小震无碍,中震可修,大震不倒”的总体思想,并采取相应的抗震构造措施以保障建筑的整体质量及使用性能,满足人们的需要,在自然灾害来临之时保障国家和人民的生命财产安全。
参考文献:
[1]赵玉娟.村镇砌体结构住宅抗震加固改造技术[J].经济生活文摘(下半月),2012,(05):297-298.
[2]洪艳,陈胜,程亮.某底部框架-抗震墙砌体结构隔震施工技术[J].城市建筑,2013,(14):88+94.
[3]苏迎社,陈林.中小学多层砌体结构房屋典型抗震加固设计[J].工程抗震与加固改造,2011,33(03):88-91+95.
关键词:砌体结构;建筑抗震;构造措施
前言
所谓砌体结构,主要是由块材和砂浆砌筑而成的墙,其主要承受力构件结构是柱子。作为传统墙体材料,砌体结构在我国各类建筑物中占据一定的比例,具有非常悠久的历史。砌体结构具有就地取材、耐久性好、稳定性强、保温隔热性能好等优点,在我国应用非常广泛。但砌体结构抗拉、抗弯及抗剪强度都比较低,抗震性能很差,因而在多层砌体结构抗震设计时,需要采用构造柱、圈梁及其它拉结等构造措施,实现其延性和抗倒塌能力的提高[1]。随着科技的不断进步,墙体材料随之不断改革,尤其是近几年来,新型墙体材料不断涌现,为现代建筑业的繁荣和发展提供了强有力的保障。
1.砌体结构的类型
根据砌体中配筋率的大小,砌体结构类型主要有:(1)无筋砌体结构。砌体构成中只有少量的拉结钢筋,含筋量小于0.07%。在实际工程中,无筋砌体大都用于受压构件。(2)约束砌体。砌体构成中的含筋量在0.07%~0.17%范围内,特点为:在砌体周边均有钢筯混凝土约束构件。约束砌体在地震设防地区比较适用。例如:在墙段边缘设置钢筯混凝土構造柱、墙段上下设置有圈梁等等。(3)配筋砌体。其含筯率为0.2%左右,接近于现浇混凝土剪力墙结构。在高层建筑中应用广泛,尤其是10层以上的高层建筑。例如:配筋混凝土空心小砌块的实质为一种砌筑成型的剪力墙结构。
2.建筑抗震构造的注意事项
2.1平面、立面布置方面
以汶川地震中建筑的超强度破坏和体结构的摧毁为参照,若施工中过于追求立面效果而忽视房屋的规则性,建筑平面的凹凸变化极易造成应力过度集中,受到外力作用时将引起各个击破,从而产生严重破坏,甚至倒塌。因而,在建筑内,应将平面凹凸尺寸严格控制在典型尺寸的50%范围内,超过25%时,房屋转角应采取必要措施进行加强处理[2]。
较之于平面不规则,立面不规则所受的震害更为严重。地震发生时,立面上的局部突出小建筑物,或各部位高度相差较大,更容易受到影响而产生严重破坏。因而,在设计时应确保质量和刚度均匀分布,并沿高度对称,达到纵横向砌体抗震墙布置沿竖向上下连续的抗震设计要求。为确保房屋纵横墙的竖向连续贯通性,房屋错层楼板的高度应严格控制在一定范围内,当楼板高差>500mm时,应以两层为计算标准,并采取有效措施进行加强处理。
2.2横墙间距限制方面
地震发生时,砌体结构是平面内主要的受剪承载力,而横墙承担着多层砌体结构的横向地震力,若横墙间距大小不合理,将加剧房屋的倒塌程度。因而,多层砌体建筑应根据当地实际,并结合建筑楼层盖的类型进行设计,确保横墙的合理间距。值得注意的是,规范要求中的建筑抗震横墙最大间距主要是尽可能减少平面破坏,但并不意味着横墙间距满足要求时,横向横载力可满足验算要求。因而,施工过程中,要进行具体问题具体分析,在建筑横墙间距满足要求,但建筑各层横墙少,存在空旷的多层房屋时,还须适当调整建筑的高度。
2.3建筑局部尺寸方面
在汶川地震中,一些房屋布局构造遭到破坏,但并未引起整体结构的倒塌,这主要是房屋多采用了砌体墙和混合土墙混合承重的结构引起的。对此,建筑局部尺寸的重要性尤为突出,局部的破坏必然给建筑整体抗震能力带来诸多不利影响。因而,建筑设计在承重窗间墙、承重外墙尽端至门窗洞边、非承重外墙尽端至门窗洞边及内墙阳角至门窗洞边等反面,都有严格限制。对建筑砌体结构局部尺寸的严格限定,最终是为了避免墙体受力分布和抗力分布严重失衡,导致一些重要局部遭到破坏而影响整体砌体结构破坏,进而引起建筑倒塌。
3.砌体结构建筑与施工抗震构造措施
3.1构造柱的设置
不同目的的构造柱,其设置的部分也会不同,但必须根据提高墙段的抗剪强度要求进行。由于构造柱对墙体的约束作用是有限的,因而在设计过程中要对砌体横墙或纵墙中的间距提出明确要求,并注意以下两个方面:(1)对一般住宅,建筑高度接近或达到砌体结构限定高度时。纵墙内大致每开间均应设置一根构造柱,具体间距规范为:外纵墙控制在3.9m内,内纵墙控制在4.2m内。横墙内的构造柱间距应控制在层高的2倍左右,即在5.4m范围内。(2)对开间较大、横墙较少的多层住宅,建筑高度接近或达到砌体高度限定高度时,构造柱的间距要求更高。具体为:纵墙内的柱间距控制在4.2m内,横墙内的柱间距要比层高低,且纵横墙交接处及横墙的中部也要设置构造柱,以达到约束相应墙段砌体的目的。
3.2圈梁设置
砌体结构建筑中,在砌体内沿水平方向设置圈梁,能够提高房屋空间的刚度,增加建筑物的整体性,并提高砖石砌体的抗剪、抗拉强度,有效避免由于地基不均匀沉降、地震等外界因素对建筑造成的破坏。圈梁构件要求,具体为:(1)在同水平面上连续设置,且在纵横墙方向形成封闭状。若门窗洞口阶段圈梁,则应在截断面设置相同的附加圈梁,确保附加圈梁的长度与搭接长度在1m以上,且大于其中垂直间距的2倍。(2)圈梁宽度应与墙体厚度一致。墙体厚度在h≥240mm以上时,钢筋混凝土圈梁的宽度应在2h/3以上,高度在120mm以上。圈梁应保证与屋架、大梁等构件的可靠连接。(3)多层砌体结构采用现浇楼(屋)盖,层数在5层以上时,应根据相关要求和标准,将梁板和圈梁一起现浇。
3.3砌体结构的加固与连接
对砌体结构的抗震加固与连接,其实质是改善受力途径,提高主要抗震侧力构件的承载力和延性,使结构构件之间的连接线增强,从而加强建筑整体抗震强度,避免局部构件的加强引发其他构件刚度突然变化而转移结构脆弱部位[3]。建筑砌体结构的加固与连接,主要方法包括:(1)高强钢丝网片抹压聚合物砂浆法。墙体两侧出现裂缝时,应垂直于裂缝方向或构件开裂表面铺设高强钢丝网片,并抹压聚合物砂浆至规定厚度。(2)钢筋混凝土面层加固法。主要是为了增强墙体的抗压、抗剪承载力,大幅度提高其刚度和抗震性能。具体做法是在楼板处以高于加固钢筋两个级别以上的钢筋进行连接,并将间距控制在1000mm。但混凝土与砖砌体弹性模量相差较大,为确保钢筋混凝土面层有效加固强度,要控制好混凝土强度等级。
4.小结
我国各类建筑中,砌体结构所占的比例高达80%,可见砌体结构的地位和重要性。近几年来,新型墙体材料的出现及其在建筑中的广泛应用,为我国建筑行业注入了活力,墙体材料面临改革。但不管采用何种墙体材料,都须遵循“小震无碍,中震可修,大震不倒”的总体思想,并采取相应的抗震构造措施以保障建筑的整体质量及使用性能,满足人们的需要,在自然灾害来临之时保障国家和人民的生命财产安全。
参考文献:
[1]赵玉娟.村镇砌体结构住宅抗震加固改造技术[J].经济生活文摘(下半月),2012,(05):297-298.
[2]洪艳,陈胜,程亮.某底部框架-抗震墙砌体结构隔震施工技术[J].城市建筑,2013,(14):88+94.
[3]苏迎社,陈林.中小学多层砌体结构房屋典型抗震加固设计[J].工程抗震与加固改造,2011,33(03):88-91+95.