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关于砌体结构抗震问题的意见

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请保留作者简介:张慧敏,2007毕业于吉林大学,助理工程师。

摘要:新的《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)经过二次修订,现已正式实行,根据设计工作实践,阐述了砌体结构抗震设计常遇问题的看法。

关键词:砌体结构;抗震设计;抗震措施

通过《建筑抗震设计规范》(GB50011-2002)二次修订,最终《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)(以下简称《规范》)实施以来,在设计过程中所接触到的砌体结构抗震的一些问题,体会如下:

1房屋总高度

新《规范》规定多层砌体房屋的总高度指室外地面到主要屋面板顶或檐口的高度,半地下室从地下室地面算起,全地下室和嵌固条件较好的半地下室允许从室外地面算起。

嵌固条件较好一般指下面两种情况:①半下下室顶板(宜为现浇混凝土板,板厚不宜小于150mm)的板顶标高不高于室外地面约1.5m,地面以下开窗洞处均设有窗井墙,且窗井墙又为内横墙的延伸,如此形成加大的半地下室底盘,有利于结构的总体稳定,半地下室在土体中具有较有利的嵌固作用;②半地下室的室内地面至室外地面的高度大于地下室净高的二分之一,无窗井,且地下室部分的纵横墙较密。

在这两种嵌固条件较好情况下,带半地下室的多层砌体房屋的总高度允许从室外地面算起,若半地下室层高较大,顶板距室外地面较高,或有大的窗井而无窗井墙或窗井墙不与纵横墙连接,构不成扩大基础底盘的作用,周围的土体不能对多层砖房半地下室起约束作用,则此时半地下室应按一层考虑,并计入房屋总高度。

2低层构造柱设置

若多层砌体房屋的层数低于《规范》表7.3.1中砖房构造柱设置要求的最低层数,如6度区层数为三层及以下的房屋、7度区层数为单层和二层的房屋、八度区单层房屋,对于构造柱的设置可不作要求。此时是否设置构造柱可由设计人员根据实际情况掌握,《规范》规定的是最低安全度要求。

3层高

《规范》7.1.3条规定普通砖、多孔砖和小砌块砌体承重房屋的层高,不应超过3.6m,而某些工业建筑、市政建筑及附属房屋,如:变配电室、水泵房、虽然总层数未达到规范限值的要求,但因工艺要求需要层高大于3.6m时,可根据具体情况采取如增加墙厚度、增设壁柱、圈梁、提高材料强度等级等措施实现,同时应满足有关规范和规程的要求。这里要特别注意的是,另外一本规范《多孔砖砌体结构技术规范》(JGJ137-2001)的规定,在该规范的第5.1.4条规定:多孔砖层高不应超过4m。该条为强制性条文,应严格执行。

4抗震墙厚

《规范》7.1.2条表7.1.2中,砌体房屋最小墙厚是指结构抗震验算时不小于此厚度的墙体才能承担地震作用,即不论层数或高度,各种砌体类别的墙体小于此厚度只能算做非抗震的隔墙,房屋抗震横墙是指符合最小墙厚要求的横向墙体,横墙应以满足抗侧力计算为准。《规范》7.1.7条2款规定“沿平面内宜对齐”用语为“宜”,表示稍有选择,条件许可时应首先这样做,符合厚度要求的不对齐或不贯通的横墙也属抗震横墙。

5±0.000以下砌体材料

随着墙体材料的改革,禁止或限制使用烧结普通粘土砖,代之以烧结多孔砖或混凝土空心小砌块,对于砌体结构房屋±0.000以下部分的砌体材料(包括块材和砂浆),当不采用多孔砖和空心砌块时,除了可采用现浇钢筋混凝土墙外,还可采用烧结页岩砖、烧结煤矸石砖、烧结粉煤灰砖等非粘土烧结砖以及蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖等墙体材料,其块材和砌筑砂浆应符合《砌体结构设计规范》(GB50003-2001)有关规定,并应注意采用水泥砂浆砌筑后砌体抗压强度设计值的折减。

6构造柱的锚固及加设

《规范》7.3.2条第4款规定:构造柱可不单独设置基础,但应伸入室外地面下500mm,或锚入浅于500mm的基础圈梁内,两条满足其中的一条即可。但需注意,此处的基础圈梁是指位于基础内的,不是一般位于相对标高±0.000的墙体圈梁。构造柱的钢筋伸入基础圈梁内应满足锚固长度的要求。对于底层框架的砖房部分,一般允许将砖房部分的构造柱锚固于底部的框架柱或钢筋混凝土抗震墙内(上层与下层的侧移刚度比应满足要求)。《规范》表7.3.1要求较大洞口两侧要设构造柱加强。一般说,内纵墙和横墙的较大洞口,指2.0m以上的洞口;外纵墙的较在洞口,则由设计人员根据开间和门窗洞尺寸的具体情况确定。《多孔砖砌体结构技术规范》(JGJ137-2001)中的第5.3.1条中规定:较大洞口指宽度大于2.1m的洞口。根据新建标(2003)第5号建筑结构细则中规定:纵墙承重时纵墙宽度等于或大于2.1m的洞口两侧应增设构造柱。笔者认为:较大洞口为洞宽度不小于2.1m,洞高度大于2/3层高的墙内留洞,那么应在洞口两侧增设构造柱,构造柱的上下端应锚入圈梁,钢筋的搭接长度不少于20d。但要注意的是:当较大洞口两侧轴线处均已设构造柱,且轴线距洞口边墙段长不大于1.0m时,较大洞口两侧可不再设构造柱,但轴线处构造柱截面尺寸和纵向钢筋宜适当加强。

7构造柱与圈梁的钢筋放置

对于钢筋混凝土框架结构,当框架柱和框架梁边缘对齐时,一般将柱主筋放置在最外侧,梁纵向钢筋紧贴着柱最外侧主筋,从内侧穿过。而对于多层砌体房屋,为了使圈梁充分发挥其对结构构件的约束作用,当构造柱与圈梁边缘对齐时,一般将圈梁的纵向钢筋放置在最外侧,构造柱主筋从圈梁纵向钢筋内侧穿过。在钢筋的搭接区范围的箍筋间距需要加密,这是混凝土结构构件的构造要求。对于构造柱在纵向钢筋搭接区的箍筋也应加密。

8横墙较少时楼、屋面板设置

见表7.1.2规定限值时,同一结构单元的楼、屋面板应设置在同一标高处,即不允许同一结构单元有错层。即使设计时同一结构单元内横墙无错位,楼、屋面板也应采用现浇钢筋混凝土板,以加强结构的整体性。

9错层结构

当多层砌体住宅楼有较大错层时,如超过梁高的错层(或楼板高差在500mm以上),结构计算时应作为两个楼层对待,即层数增加一倍,同时房屋的总层数不得超过《规范》7.1.2条的强制性规定。错层楼板之间的墙体应采取必要措施解决平面内局部水平受剪和平面外受弯问题。当错层高度不超过梁高时,该部位的圈梁或大梁应考虑两侧上下楼板水平地震力形成的扭矩,进行抗扭验算。所以需要强调,错层住宅违反无障碍设计的建筑原则,不利于老年人和儿童的安全使用,不符合国际设计原则。