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摘要砌体结构根据就地取材的原则,有蒸压和烧结的实心砖和多孔砖。砌体结构的抵抗变形的能力小,抗震性能差。为满足砌体结构抗震性能的要求,需要提高砌体结构的抗震性能。
关键词砌体结构 抗震
中图分类号:TU3文献标识码:A
砌体结构抗震砌体结构房屋在设计上,优先采用横墙承重或纵横墙共同承重。砌体结构要使地震作用的影响降到最低,必须在结构上刚度分布要均匀。对可能出现的薄弱部位采取技术措施来提高其抗震能力。
1 抗震设计
1.1 砌体结构的高度
多层砌体房屋的高度和层数应按《建筑抗震设计规范》进行取值。在具体设计时,应根据具体情况适当降低总高度和减少层数。砌体房屋的层数越高,高度相应越大,地震时的破坏也就越大,所以控制层数的方法来控制层高是削弱地震影响的有效方法。
1.2 结构体系
结构要采用横墙承重或纵横墙共同承重。多层结构房屋纵横墙布置宜均匀,竖向上下连续,平面对齐。窗间墙宽度设置尽量均匀。沿平面内宜对齐,沿竖向应上下连续;同一轴线上的窗间墙宽度宜均匀。
在两个方向适当布置纵横墙,因非承重方向的约束墙体少,要采用纵墙贯通布置的平面布置方法。适当控制横墙间距,因为砌体结构中横墙间距过大时,纵向砖墙会因过大的层间变形而产生出平面的弯曲破坏,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。提高墙体面积、砂浆强度也能有效地提高房屋的抗震能力。
1.3 平立面布置
建筑平面尽量对称规则,房屋的端头和转角处不设楼梯间,结构的侧向刚度均匀变化,墙体沿竖向布置应连续,避免刚度突变。当不可避免采用不规则方案时,将不规则的建筑布局分成几个相对规则的单元,设置防震缝,缝宽可以根据烈度和房屋高度确定,采用50-100mm。
当局部尺寸不满足要求时,可用增设构造柱来满足。砌体结构中也不宜过多配置混凝土构件,因为砖砌体和混凝土的变形模量不同。
2 结构抗震要求
结构抗震要求多层砌体结构的抗震计算采用底部剪力法。抗震能力取决于结构的空间整体刚度和整体稳定性。空间刚度的结构体系由纵、横向承重墙和楼盖组成。各构件按各自的刚度来分配地震的作用,故可多采用现浇钢筋混凝土楼板。刚度大的楼板及屋盖较好的荷载传递,使其以剪切变形为主,层间变形就可控制。当上下墙体有不对齐的情况,刚度大的楼板能起到传递水平力的作用,也可以增大对墙体的约束。在适当部位设构造柱,配构造筋,也能增强整体性。设置圈梁可提高结构稳定性,提高抗震性能。
3 砌体结构抗震设置
3.1 设置构造柱和圈梁
圈梁使楼盖与纵、横墙构成整体箱形结构,使砖墙平面倒塌的可能性大大降低,墙体的抗震能力提高。圈梁对楼屋盖有着水平约束,可以提高水平刚度;圈梁与构造柱对墙体有竖向约束,可以减少墙体竖向裂缝,提高抗剪能力。还可以减轻地基不均匀沉降与地表裂缝对房屋的影响,提高砌体整体性,提高抗震能力。圈梁的混凝土强度等级应要大于砌块强度等级2倍,但不应低于C20。圈梁应闭合设置,宽度宜为墙厚,高度宜大于200mm,纵向钢筋直径不应小于墙中水平分布钢筋的直径,且不宜小于412,箍筋直径大于6,间距小于200mm。
楼盖圈梁的功能是多方面的,如防止地基不均匀沉降,增强拉接,提高整体性,加强楼板墙体连接。构造柱的功能也如此,在加强墙体连接方面的作用是明显的,但约束功能要在墙体开裂后才能发挥。
构造柱主要起到约束边缘构件的作用。规定其最大间距在一定程度上提高了砌体结构的抗震性能。设置构造柱可提高砌体抗剪承载力10%~30%。在多层砌体结构中合理设置构造柱,能增强房屋整体性,提高了结构延性,对砌体侧向变形有约束作用,因为墙两端的构造柱既不能阻止墙体裂缝的出现,也不能大幅提高墙的抗剪能力,但它使墙段和房屋取得了较大的延性,从而减小了忽然发生倒塌的危险性,提高抗震力。设置构造柱可使墙体的抗剪能力提高20%,较大幅度的增大墙体的变形能力。
构造柱混凝土要在墙体砌筑后浇筑,以保证和墙体紧密结合。约束墙体的构造柱配筋不要过多,截面不宜过大,因为混凝土刚度远大于砌体墙体,一旦构截面和配筋过大,按照刚度来承当地震作用,构造柱将会吸收大部分的地震作用,比墙体先破坏。所以约束墙体的构造柱配筋不要过多,截面不要过大。构造柱沿墙的上下截面不变,作为竖向构件一般配筋很少变化。所以在各楼层柱顶处需圈梁作为锚固点,对上下和左右墙段的约束功能才得以实现,依靠楼层上下楼盖圈梁的拉结楼盖圈梁的功能是多方面的,如防止地基不均匀沉降,增强拉接,提高整体性,加强楼板墙体连接。构造柱的功能也如此,在加强墙体连接方面的作用是明显的,但约束功能要在墙体开裂后才能发挥。
构造柱的间距的确定有两种情况。当只约束边缘构件时,此类设置主要考虑约束墙段的长度需要,因为纵墙设置构造柱时只要求在两端设,构造柱的数量太少使得墙段的破坏很难控制,所以在纵横墙交接处及横墙的中部也应设构造柱来约束墙段砌体的作用。二是构造柱设置在横墙内时,间距不宜大于层高的2倍。
3.2 砌体结构中水平钢筋的设置
当加设构造柱也不能满足结构的设计验算时,为了达到设计要求,可在砌体结构中设置水平钢筋。砌体墙的高度方向每隔60-300mm来配置水平钢筋,或者在砌体墙中设置混凝土水平条带,即在沿砌体墙每隔一定高度,以现浇细石混凝土60-100mm厚并配置若干根细钢筋或钢筋网。砌体结构设置钢筋时,砂浆强度等级要大于M7.5,其中采用HPB235或HRB335的钢筋,锚固长度大于180mm,钢筋间距小于400毫米,配筋率大于0.07% ,小于0.17%。配筋砌体在地震作用下砌体墙裂缝不会出现对角主拉应力轨迹的主裂缝,使得墙面的裂缝可以较均匀的分布,抗剪强度可以提高15%-30%。当水平钢筋两端锚固可靠时,其抗剪性比无锚固提高10%。配筋后提高墙体的抗震性能,延性明显增加,脆性减少,改善脆性性质。
3.3 砌体结构中各项构件的连接
多层砌体抗震的关键就是各构件间的连接。重要部位可以采用下列措施进行施工。
在外墙转角及内外墙交接处,以及层高超过3.6米或长度大于7.2米的大房间,应沿墙高每隔500mm设构造柱,伸入墙内至少1米。构造柱与砌体墙连接时留马牙槎,沿墙高每隔500mm设直径6的拉结钢筋两根,每边伸入墙内也必须大于1米。构造柱一般是不单独设置基础的,一般施工处理为将柱伸入室外地面下500mm,或锚入地圈梁。在装配式楼屋盖里设置构造柱要和每层圈梁连接,在现浇楼屋盖结构设置构造柱要在楼屋盖处设内配直径10纵筋四根,且截面不小于240mm€?20mm的拉梁。砌体结构的隔墙,需要每隔500mm设直径6的钢筋两根,每边伸入墙内大于0.5m。顶部的构造柱一般需要和圈梁相连。屋顶间的构造柱和砖墙以及砖墙和砖墙的连接设置连接钢筋。
3.4 砌体结构悬臂构件
(1)女儿墙:抗震设防烈度6到8度时,无锚固女儿墙的高度必须小于500mm(厚度为240mm)。当女儿墙高度超过500mm时,必须对女儿墙进行锚固连接或者设置构造柱。
(2)悬挑构件:挑梁外挑长度必须小于1.8m。禁止楼梯悬挑踏步,或采用墙体固定的楼梯。
4 结语
砌体结构的抗震需要在结构构造的设计和施工中不断完善,来达到抗震的要求。特别是汶川地震以后,对于砌体结构抗震更加需要完善和提高。在抗震设计时为了达到“小震不坏,中震可修,大震不倒”的目标,我们要在设计和施工质量以及设防要求这三方面进行改进,才能确保工程质量。
参考文献
[1]GB50011-2001.建筑抗震设计规范.
[2]GB50223-2004.建筑工程抗震设防分类标准.
[3]刘大海.房屋抗震设计.2002.
[4]唐岱新.砌体结构设计.2004.
[5]王社良.抗震结构设计.2007.
[6]郑山锁.砌体结构抗震.2008.
关键词砌体结构 抗震
中图分类号:TU3文献标识码:A
砌体结构抗震砌体结构房屋在设计上,优先采用横墙承重或纵横墙共同承重。砌体结构要使地震作用的影响降到最低,必须在结构上刚度分布要均匀。对可能出现的薄弱部位采取技术措施来提高其抗震能力。
1 抗震设计
1.1 砌体结构的高度
多层砌体房屋的高度和层数应按《建筑抗震设计规范》进行取值。在具体设计时,应根据具体情况适当降低总高度和减少层数。砌体房屋的层数越高,高度相应越大,地震时的破坏也就越大,所以控制层数的方法来控制层高是削弱地震影响的有效方法。
1.2 结构体系
结构要采用横墙承重或纵横墙共同承重。多层结构房屋纵横墙布置宜均匀,竖向上下连续,平面对齐。窗间墙宽度设置尽量均匀。沿平面内宜对齐,沿竖向应上下连续;同一轴线上的窗间墙宽度宜均匀。
在两个方向适当布置纵横墙,因非承重方向的约束墙体少,要采用纵墙贯通布置的平面布置方法。适当控制横墙间距,因为砌体结构中横墙间距过大时,纵向砖墙会因过大的层间变形而产生出平面的弯曲破坏,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。提高墙体面积、砂浆强度也能有效地提高房屋的抗震能力。
1.3 平立面布置
建筑平面尽量对称规则,房屋的端头和转角处不设楼梯间,结构的侧向刚度均匀变化,墙体沿竖向布置应连续,避免刚度突变。当不可避免采用不规则方案时,将不规则的建筑布局分成几个相对规则的单元,设置防震缝,缝宽可以根据烈度和房屋高度确定,采用50-100mm。
当局部尺寸不满足要求时,可用增设构造柱来满足。砌体结构中也不宜过多配置混凝土构件,因为砖砌体和混凝土的变形模量不同。
2 结构抗震要求
结构抗震要求多层砌体结构的抗震计算采用底部剪力法。抗震能力取决于结构的空间整体刚度和整体稳定性。空间刚度的结构体系由纵、横向承重墙和楼盖组成。各构件按各自的刚度来分配地震的作用,故可多采用现浇钢筋混凝土楼板。刚度大的楼板及屋盖较好的荷载传递,使其以剪切变形为主,层间变形就可控制。当上下墙体有不对齐的情况,刚度大的楼板能起到传递水平力的作用,也可以增大对墙体的约束。在适当部位设构造柱,配构造筋,也能增强整体性。设置圈梁可提高结构稳定性,提高抗震性能。
3 砌体结构抗震设置
3.1 设置构造柱和圈梁
圈梁使楼盖与纵、横墙构成整体箱形结构,使砖墙平面倒塌的可能性大大降低,墙体的抗震能力提高。圈梁对楼屋盖有着水平约束,可以提高水平刚度;圈梁与构造柱对墙体有竖向约束,可以减少墙体竖向裂缝,提高抗剪能力。还可以减轻地基不均匀沉降与地表裂缝对房屋的影响,提高砌体整体性,提高抗震能力。圈梁的混凝土强度等级应要大于砌块强度等级2倍,但不应低于C20。圈梁应闭合设置,宽度宜为墙厚,高度宜大于200mm,纵向钢筋直径不应小于墙中水平分布钢筋的直径,且不宜小于412,箍筋直径大于6,间距小于200mm。
楼盖圈梁的功能是多方面的,如防止地基不均匀沉降,增强拉接,提高整体性,加强楼板墙体连接。构造柱的功能也如此,在加强墙体连接方面的作用是明显的,但约束功能要在墙体开裂后才能发挥。
构造柱主要起到约束边缘构件的作用。规定其最大间距在一定程度上提高了砌体结构的抗震性能。设置构造柱可提高砌体抗剪承载力10%~30%。在多层砌体结构中合理设置构造柱,能增强房屋整体性,提高了结构延性,对砌体侧向变形有约束作用,因为墙两端的构造柱既不能阻止墙体裂缝的出现,也不能大幅提高墙的抗剪能力,但它使墙段和房屋取得了较大的延性,从而减小了忽然发生倒塌的危险性,提高抗震力。设置构造柱可使墙体的抗剪能力提高20%,较大幅度的增大墙体的变形能力。
构造柱混凝土要在墙体砌筑后浇筑,以保证和墙体紧密结合。约束墙体的构造柱配筋不要过多,截面不宜过大,因为混凝土刚度远大于砌体墙体,一旦构截面和配筋过大,按照刚度来承当地震作用,构造柱将会吸收大部分的地震作用,比墙体先破坏。所以约束墙体的构造柱配筋不要过多,截面不要过大。构造柱沿墙的上下截面不变,作为竖向构件一般配筋很少变化。所以在各楼层柱顶处需圈梁作为锚固点,对上下和左右墙段的约束功能才得以实现,依靠楼层上下楼盖圈梁的拉结楼盖圈梁的功能是多方面的,如防止地基不均匀沉降,增强拉接,提高整体性,加强楼板墙体连接。构造柱的功能也如此,在加强墙体连接方面的作用是明显的,但约束功能要在墙体开裂后才能发挥。
构造柱的间距的确定有两种情况。当只约束边缘构件时,此类设置主要考虑约束墙段的长度需要,因为纵墙设置构造柱时只要求在两端设,构造柱的数量太少使得墙段的破坏很难控制,所以在纵横墙交接处及横墙的中部也应设构造柱来约束墙段砌体的作用。二是构造柱设置在横墙内时,间距不宜大于层高的2倍。
3.2 砌体结构中水平钢筋的设置
当加设构造柱也不能满足结构的设计验算时,为了达到设计要求,可在砌体结构中设置水平钢筋。砌体墙的高度方向每隔60-300mm来配置水平钢筋,或者在砌体墙中设置混凝土水平条带,即在沿砌体墙每隔一定高度,以现浇细石混凝土60-100mm厚并配置若干根细钢筋或钢筋网。砌体结构设置钢筋时,砂浆强度等级要大于M7.5,其中采用HPB235或HRB335的钢筋,锚固长度大于180mm,钢筋间距小于400毫米,配筋率大于0.07% ,小于0.17%。配筋砌体在地震作用下砌体墙裂缝不会出现对角主拉应力轨迹的主裂缝,使得墙面的裂缝可以较均匀的分布,抗剪强度可以提高15%-30%。当水平钢筋两端锚固可靠时,其抗剪性比无锚固提高10%。配筋后提高墙体的抗震性能,延性明显增加,脆性减少,改善脆性性质。
3.3 砌体结构中各项构件的连接
多层砌体抗震的关键就是各构件间的连接。重要部位可以采用下列措施进行施工。
在外墙转角及内外墙交接处,以及层高超过3.6米或长度大于7.2米的大房间,应沿墙高每隔500mm设构造柱,伸入墙内至少1米。构造柱与砌体墙连接时留马牙槎,沿墙高每隔500mm设直径6的拉结钢筋两根,每边伸入墙内也必须大于1米。构造柱一般是不单独设置基础的,一般施工处理为将柱伸入室外地面下500mm,或锚入地圈梁。在装配式楼屋盖里设置构造柱要和每层圈梁连接,在现浇楼屋盖结构设置构造柱要在楼屋盖处设内配直径10纵筋四根,且截面不小于240mm€?20mm的拉梁。砌体结构的隔墙,需要每隔500mm设直径6的钢筋两根,每边伸入墙内大于0.5m。顶部的构造柱一般需要和圈梁相连。屋顶间的构造柱和砖墙以及砖墙和砖墙的连接设置连接钢筋。
3.4 砌体结构悬臂构件
(1)女儿墙:抗震设防烈度6到8度时,无锚固女儿墙的高度必须小于500mm(厚度为240mm)。当女儿墙高度超过500mm时,必须对女儿墙进行锚固连接或者设置构造柱。
(2)悬挑构件:挑梁外挑长度必须小于1.8m。禁止楼梯悬挑踏步,或采用墙体固定的楼梯。
4 结语
砌体结构的抗震需要在结构构造的设计和施工中不断完善,来达到抗震的要求。特别是汶川地震以后,对于砌体结构抗震更加需要完善和提高。在抗震设计时为了达到“小震不坏,中震可修,大震不倒”的目标,我们要在设计和施工质量以及设防要求这三方面进行改进,才能确保工程质量。
参考文献
[1]GB50011-2001.建筑抗震设计规范.
[2]GB50223-2004.建筑工程抗震设防分类标准.
[3]刘大海.房屋抗震设计.2002.
[4]唐岱新.砌体结构设计.2004.
[5]王社良.抗震结构设计.2007.
[6]郑山锁.砌体结构抗震.2008.