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摘要:
本文针对建筑砌体中的构造柱与其他混凝土柱子(如扶壁柱、墙柱、芯柱)容易混淆的现象,特别对“构造柱”的自身特点做了理解性的阐述。本文是作者通过查阅设计及施工相关规范阐述内容包含了构造柱的定义、作用、设置原则、结构构成和施工的注意事项。
关键词:构造柱、抗震、砌体结构
Abstract: This article in view of the construction of the constructional column and other concrete masonry pillars (such as helped BiZhu, wall columns, core column) confusion between the phenomenon, especially for "post" did understand the characteristics of this sex. This paper is the author of design and construction through consulting related standard, expounds the content includes the definition of the post, the function, the setting principle, structure and construction of the note.
Keywords: post, shock, masonry structure
中图分类号:TU3 文献标识码:A文章编号:
一、定义描述
随着人们对居住房屋的安全性要求的提高和国家对建筑抗震的重视,在砌体机构中设置构造柱这一常规有效的抗震措施应用越来越普遍。除了在砖混结构中应用外,在框架结构的墙体中也被广泛采用。而对于建筑施工中的人员而言,构造柱的概念较为模糊。一是因为建筑图纸不会有对构造柱的解释,而施工规范中又只是阐述了构造柱的施工要求而没有明确的对其进行定义;二是因为近几年的国内建筑市场发展迅猛,不少非专业人员进入建筑施工行业,这部分人没有系统的学习过建筑知识,也谈不上什么经验。所以大多数的现场施工和管理人员对于构造柱的理解就是“小配筋的混凝土柱子”。而有关书籍资料中(如房屋建筑学)有对其的描述的是“为提高多层建筑砌体结构的抗震性能,规范要求应在房屋的砌体内适宜部位设置钢筋混凝土柱并与圈梁连接,共同加强建筑物的稳定性。这种钢筋混凝土柱通常就被称为构造柱。”
但是这个定义缺少了对施工的指导,对于构造柱配筋的“构造”性质和施工中“先砌墙后浇注混凝土”的施工顺序的规定没有明确显示出来。除此之外,从定义中不难看出,构造柱的产生是基于“提高多层建筑砌体结构抗震性能”,有些人误解为只有砖混结构的房屋才需要设置构造柱。随着国家对建筑物的抗震性能要求的提高,砖混结构逐渐减少,框架结构的建筑物比例增大,人们接触的框架结构填充墙中的构造柱越来越多。所以,为避免一些人的误解,我们可以将定义中的“砌体结构”理解为“砌块墙体结构”的简称。这样能使得我们对其的认识更加清晰。那么我们可以在原定义不变的基础上在其后增加必要的说明,这样形成一个定义加必须说明的形式来描述构造柱,即“为提高多层建筑砌体结构的抗震性能,规范要求应在房屋的砌体内适宜部位设置钢筋混凝土柱并与圈梁连接,共同加强建筑物的稳定性。这种钢筋混凝土柱通常就被称为构造柱。 构造柱是按构造配筋并按先砌墙后浇注混凝土的顺序施工的,主要是起到抗震作用。”
二、构造柱的作用及其原理
构造柱设置于砖混结构和框架结构填充墙中,主要起到抗震作用。 需要注意的构造柱不是承担什么力或荷载,这里提及的作用是“抗震作用”首先,它与圈梁一起工作把较大面积的墙体分割成不同小区域包围,就像我们用绳子把箱子横纵交错捆绑一样。当墙体局部开裂时,它能迫使裂缝在到达柱子或者梁处终止向相邻的区域延伸,切断了裂缝的发展路线。同时它的“捆绑”效应使墙体受到平面外荷载是不易破碎而四处散落而倒塌,又增强了墙体整体的延展性,可以吸收地震产生的震动能量而不易较早的倒塌,对地震起到很好的卸载作用。第二,构造柱在纵横墙的交接处都要设置,并且它是沿着柱子纵向与墙体设置拉结钢筋和马牙槎,而且是待墙体砌筑完毕后才浇注混凝土,这些都增强了柱子与墙体、墙体与墙体间的结合,大大提高了建筑的整体性,进而提高了抗震性能。另外,除了抗震作用,在承担竖向荷载的墙体中,因为构造柱本身的材质强度远高于砖砌块或砂浆,并且其在墙体平面内受到墙体的约束而不易失稳,所以在尽管构造柱在墙体平面外的长细比较大,但是它仍然能起到类似框架柱的作用,特别是在洞口等砌体构件边缘处效果更是明显。
三、构造柱的设置
一般来讲应根据砌体结构体系、砌体类型、结构或构件的受力或稳定性要求,以及其他功能或构造要求,在墙体中的规定部位设置构造柱。对于现场施工人员来讲,这些在图纸中可以查到。通常的设置情况是(主要指砖混结构):1)外墙和内墙及纵横墙的交接处及墙体的两端,2)较大洞口的两侧、受力稳定性不足的小墙跺侧边及上人屋面的女儿墙3)楼梯间的四角,4)跨度较大的梁下墙体厚度受限制时,于梁下设置(特指框架结构)。5)墙体的高厚比较大时,可在适当部位设置以满足高厚比的要求,此时构造柱的间距不宜大于4m。构造柱的设置间距通常是不宜大于墙高的1.5~2倍及米,或者按有关规范执行。构造柱要与圈梁有可靠的连接并尽量一起浇注,构造柱是墙体中的一部分,上下层的构造柱应纵向贯通避免错位。这里需要特别注意的是:有些单根的混凝土柱子严格来讲并不是构造柱,因为它们不具备与圈梁连接而一起工作的特征,往往有很多人把凡是由混凝土钢筋做成的一般立柱也当做构造柱。不过二者在起抗震作用和增强构件整体性和延展性上是一致的,所以我们在工程实践中也不必太计较其归属,可以把普通的立柱当做一个“编外构造柱”。
四、构造柱施工
构造柱的截面尺寸、钢筋及混凝土不是计算得出的,是依据结构布置凭经验按照构造来确定的。建筑中比较常见的截面尺寸是随着墙厚成方形或者一边为墙厚另一边稍大成长方形。截面长边不超过240mm的通常配置4根直径为10(或12)mm的钢筋,砖混结构和建筑物的底层等墙体受力较大的时候,钢筋直径一般适当增大。箍筋一般用光圆6mm的间距200/100mm设置即可,并最好随着主筋的增大而增大。混凝土标号一般为C20或C25。施工中构造柱要与圈梁连接,地坪以下有地梁的,构造柱的钢筋要从地梁生根,地下是砌体承重墙的,构造柱在-500mm以下生根即可,于基础混凝土上生根则更好。构造柱是墙体的一部分在墙体砌筑完毕后浇注混凝土的,为了增强柱与墙体的结合施工中通常采取这样两项措施:一是在墙与柱接触处留马牙槎,即在砌墙时候于构造柱处每个五皮标准砖就向柱向伸出1/4砖长,伸出的皮数也是五皮(即大马牙),起步的一牙一般是三皮砖,并且通常是“先推槎后近槎”。二是沿着构造柱的竖向每隔500mm设置横向钢筋与左右的墙体连接,一般是两根或三根的直径6mm的钢筋,左右与墙体的搭接长度图集中有规定,一般在一米左右,施工中拉结筋设置的位置和间距与马牙槎相互匹配更便于施工。砌筑墙体时还要注意在马牙槎外侧留出脚手眼以便后期构造柱支模时使用。
由于设计和施工的条件、情形千差万别,施工措施和工艺不断更新以及作者对有关规范标准理解的偏差和实践经验的有限,文中难免有不妥甚至会有错误,愿与大家一起探讨进步。
《参考文献》:
1、《房屋建筑学》
2、《混凝土结构》(上、中)
3、《建筑工程施工质量验收统一标准》
4、《建筑抗震设计规范》
5、《建筑物抗震构造详图》
6、《建筑工程施工手册》
注:文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。