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浅谈混凝土构造柱在砌体结构的设置

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摘要:构造柱在砌体结构的抗震设计中起到至关重要的作用。通过近年来国内发生的地震灾害,人们发现构造柱可以大大的提高砌体砖墙的变形能力和耗能能力,设置了混凝土构造柱的墙体在受到剧烈的地震力时,虽然会开裂但不会突然倒塌,由此可见混凝土构造柱的合理设置对于提高砌体结构的抗震性能很重要。

关键词:砌体结构;构造柱;作用;构造;抗震

Abstract: Structural columns plays a critical role in seismic design of masonry structure. Through in recent years domestic earthquake disaster, people found that the structural column can greatly improve the deformation capacity of masonry wall and energy dissipation capability, set up a concrete pillar wall under severe earthquake force, although the crack but not suddenly collapsed, the concrete structure column setting to improve the masonry structure seismic performance is very important.

Key words: masonry structure; structure column; function; structure; seismic

中图分类号:TU71文献标识码:A

混凝土构造柱就是在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。

一、在地震中砌体房屋破坏的直接原因

砌体结构是由块体和砂浆砌筑而成的墙、柱作为建筑物主要受力构件结构。砌体结构由于其材料性质和砌筑方式决定了其在抵御水平地震作用时的脆性和缺乏延性,在遇到地震的强烈作用时,砌体结构破坏的程度最为严重,加之地面运动产生的剧烈震动,至使砌体建筑物因结构强度不足、过大变形、连接破坏、构件失稳或整体倾覆而破坏。经过近年来地震实际经验,很多研究者发现砌体结构的房屋主要承受往复的水平惯性力的作用,结构中设置混凝土构造柱(以下简称构造柱)的房屋其破坏程度要远比未设置构造柱的房屋小得多,由此可见设置构造柱是改善砌体结构抗震性能的最重要的有效途径。

构造柱的作用

1、国内外大量的实验表明,构造柱能够提高砌体的抗剪强度10%~20%左右,提高幅度与砌体高宽比、竖向压力和开洞情况有密切关系。

2、构造柱通过与圈梁的配合,形成空间构造框架体系,使其有较高的变形能力和耗能能力。当墙体开裂以后,以其塑性变形和滑移、摩擦来耗散地震能量,同时它在限制破碎墙体散落和砌体的错位方面也起着关键的作用。由于摩擦,墙体能够承担竖向压力和一定的水平地震作用,从而保证了房屋在罕遇地震作用下开裂而不至倒塌,或者减轻了房屋的损坏程度,因此设置构造柱是防止房屋倒塌的一种有效措施。

三、构造柱的设置

1、构造柱应当设置在地震时震害较重,连接构造比较薄弱和易于应力集中的部位。(详见下表)其中:外廊式和单面走廊式的多层房屋,应按房屋层数增加一层后,根据下表要求设置构造柱,且单面走廊两侧的纵墙应按外墙处理;教学楼、 医院 等横墙较少的房屋,应根据房屋增加一层后的层数,按下表设置构造柱,各层横墙很少的房屋,应按增加两层的层数设计构造柱。采用蒸压灰砂砖和蒸压粉煤灰砖的砌体房屋,当砌体的抗剪强度仅达到普通粘土砖砌体70%时,应根据增加一层的层数设置构造柱;但6度不超过4层、7度不超过三层和8度不超过两层时,应按增加二层的层数对待。

多层砖砌体房屋构造柱的设置要求

注:较大洞口,内墙指不小于2.1m的洞口;外墙在内外墙交接处已设置构造柱时应允许适当放宽,但洞侧墙体应加强。女儿墙应设置构造柱,构造柱间距不宜大于4m,构造柱应伸至女儿墙顶并与现浇混凝土压顶整浇在一起。

四、构造柱的构造

1、构造柱与墙连接处应砌成马牙槎,并应沿墙高每隔500毫米,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,每边深入墙内不宜小于1米。 6、7度时底部1/3楼层,8度时底部1/2楼层,9度时全部楼层,上述拉结钢筋网片应沿墙体水平通长设置。

2、多层砌体结构的构造柱主要起约束墙体的作用,不依靠其增加墙体的受剪承载力,其截面不必过大,配筋也不必过多。

构造柱的最小截面可采用240×180毫米,(墙厚190mm时为180mmx190mm),房屋四角的构造柱可适当加大截面尺寸,施工时应先砌墙后浇注,构造柱的混凝土强度等级不宜低于C20,钢筋级别一般为1级钢,混凝土保护层厚度为20毫米,并不得小于15毫米,也不宜大于25毫米。纵向钢筋应采用4φ12,箍筋间距不宜大于250mm,且在柱上、下端应适当加密;6、7度时超过6层,8度时超过5层和9度时,构造柱纵向钢筋宜采用4φ14,箍筋间距不应大于200mm。房屋四角的构造柱应适当加大截面及配筋。构造柱的竖向受力钢筋的直径也不宜小于16mm。构造柱的竖向受力钢筋应在基础梁和楼层圈梁中锚固,并应符合受拉钢筋的锚固要求。圈梁和构造柱的交接处,圈梁钢筋应放在构造柱钢筋的内侧,即把构造柱当作圈梁的支座,这样就保证了结构的整体及连续性。构造柱的纵筋和箍筋设置宜符合下表要求。

3、构造柱可不单独设置基础(但承重独立柱不包括在内),但应伸入地下500毫米,宜在柱根设置120毫米厚的混凝土座,将柱的竖向钢筋锚固在该座内,这样有利于抗震,方便施工。当有基础圈梁时,可将构造柱竖向钢筋锚固在低于室外地面下50毫米的基础圈梁内,构造柱的纵筋伸入基础圈梁时应满足锚固长度要求。若遇基础圈梁高于室外地面(室内、外高差较大),仍应将构造柱伸入室外地面下500毫米,在柱根设置120毫米厚的混凝土座。当墙体附有管沟时,构造柱埋置深度应大于沟的深度。

五、当前多层砌体结构房屋的抗震设防状况

汶川大地震后,经过总结、反复讨论及修正,建设部颁发了最新的《建筑抗震鉴定标准》(GB 50023-2009)以及《建筑抗震设计规范》(GB 50010-2010)《砌体结构设计规范》GB50003-2011等规范。针对各地区抗震设防烈度进行了调整、对砌体房屋的抗震措施进行了改进。在抗震设防烈度提高后的地区,经抗震计算鉴定不能满足当地抗震烈度设防要求或无抗震设防的已有建筑,因数目庞大而目前经济实力远远不能满足的这些建筑,为整体提升抗震设防的需求,应挑选房屋结构相对较好、后续使用年限相对较长、较有使用价值的建筑逐步进行结构加固、改造。

六、结束语

随着我国的经济飞速发展,主要建筑形式也有了很大的变化和发展,但是目前来讲,砌体结构仍然占据了建筑结构形式份额的70%左右,砌体结构的成本低、工艺简单是它的典型优势,所以砌体结构的构造与设置绝不会因为建筑市场的发展而变得无关紧要。砌体结构的整体抗震性能需要构造柱的合理布置,尤其是薄弱点,则更需要设置构造柱来加强,但是在设置的同时也需要考虑成本的控制及怎样更合理的布置来达到抗震目的,而不是简单的套用规范。

参考文献:

[1] 李 谨. 多层砖砌体结构圈梁和构造柱的抗震作用及加固《住宅科技》,2011(S1)。

[2] 方冬慧,王清远,刘永杰.砌体结构房屋在汶川地震中的损坏特征《四川建筑》,2009(5)。

[3] 胡应德。浅谈八度区六层砖混结构抗震设计要点,2007(31)。

[4] 建筑抗震设计规范GB50011-2010,中国建筑工业出版社,2010。

[5] 砌体结构设计规范GB50003-2011,中国建筑工业出版社,2011。