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前言:三种材料在建筑工程的应用中优劣并存,随着人们生活水平的提高,人们对建筑工程工程的质量提出了新的要求,要求建筑物的稳固性增加,这就要求建筑物的结构更加稳固。
1.混凝土结构加固措施
混凝土是目前建筑结构中使用最为广泛的材料,对其加固一般采取直接加固或者间接加固的措施,加固手段的选择要根据实际的条件以及具体的环境进行确定。
1.1 直接加固的方法
1.1.1 加大截面的加固法
钢筋混凝土的受弯能力直接体现其稳固性,在其受弯构件受压区,加混凝土现浇层,这样可以增加截面的有效高度,扩大截面面积,提高构件的抗弯能力,斜截面抗剪能力和截面刚度,进而起到了一定的加固作用。这种方法相对简单,适用性强,而且经验成熟,便于施工,但其需要的施工时间较长,会对生活产生一定的不利影响。
1.1.2 混凝土置换
该方法在优势上与上一方法相同,而且其在加固后不会影响建筑物的净空情况,但缺点也是相似的,其主要适用于受压区混凝土强度偏低或者有严重缺陷的梁、柱等混凝土承重构件的加固。
1.1.3 外包钢加固的措施
采用型钢或者钢板包在被加固的构件的外面,外包钢加固钢筋混凝土梁一般应采用湿式外包法,进行加固后的构件,由于受拉和受压钢截面面积大幅度提高,因此正截面承载力和截面刚度大幅度提高。其优势是受力可靠,施工方便,工作的量小,但是其耗费材料较多,在高温场所施工必须做好防护工作,主要适用于使用上不允许显著增大原构件截面尺寸,但又要求大幅度提高其承载能力的混凝土结构加固。
1.1.4 粘钢加固手段
在外部承载力不同的区段,在其表面进行粘贴钢板,可以提高被加固的构件的承载力,改措施施工简单易行,受到影响小,但其效果受到了胶粘工艺的影响较大,而且受到操作人员水平的限制,波动性较大。
1.1.5 其他方法
除了以上的加固措施外,针对钢筋混凝土结构的加固还有其他手段,包括粘贴纤维增强塑料加固法 ,绕丝法,锚栓锚固法,都是各有优缺点,要根据建筑的场合,环境的条件进行对比,选择经济成本最低,效果最好的方法进行加固处理,提高建筑物的结构稳固性。
1.2 间接加固的措施
1.2.1 预应力加固法
预应力加固法是目前建筑结构加固的主要措施,其还可以分为预应力水平拉杆加固与下撑拉杆加固的措施,其加固效果良好,受到了普遍的欢迎,目前的应用范围较广,但是仍存在一些不足有待完善。
1.2.2 增加支撑加固法
该方法主要是通过降低受弯构件的计算跨度,提高结构的承载水平,相对而言,这一措施简单可靠,但容易损坏建筑物本身的形态以及使用的功能,而且会降低建筑物的使用空间,其主要适用于具体条件许可的混凝土结构加固。
1.3 加固的辅助措施
混凝土的加固措施除了以上的方法外,还要使用部分辅助措施才能进行加固,才能实现加固的目的,例如托换技术、植筋技术、裂缝修补技术等。
2.砌体结构加固措施
与混凝土结构的加固方法相同,砌体结构的加固同样分为直接加固与间接加固两类。
2.1 直接加固法
目前,对砌体的加固采取的直接加固法主要有三中欧那个,第一,钢筋混凝土外加层加固,主要是对复合截面进行加固,其施工工艺简单,适应性强,在进行加固后,其效果显著增强,但其作业时间场,会影响正常的工作,而且加固后的建筑物净空有一定的减小。第二钢筋水泥砂浆外加层加固法,该方法主要适用于砌体墙的加固。第三,增设扶壁柱加固法,其承载力较高,但其抗震效果不佳,一般应用于非震区的地区。
2.2 间接加固法
间接加固法目前只有两种,无粘结外包型钢加固法与预应力撑杆加固法,第一种方法是传统的加固方法,耗费较高,而且需要辅助钢结构才能实现,但其工艺简单,受力可靠,应用较广;第二种可以很好的提高砌体柱的承载能力,加固效果良好,但其在高温的环境中应用能力较弱。
3.钢结构的加固措施
目前,建筑工程最常用的建筑结构是钢结构,其相对承载力较高,而且受压性能较高获得用户的普遍认可,其加固的主要方法有:减轻荷载、改变结构计算图形、加大原结构构件截面和连接强度、阻止裂纹扩展等。当有成熟经验时,亦可采用其它加固方法。
改变结构计算图形的加固措施是指采用改变荷载分布状况、传力途径、节点性质和边界条件,增设附加杆件和支撑、施加预应力、考虑空间协同工作等措施对结构进行加固的方法;加大构件截面的加固方法的要求是所选截面形式应有利于加固技术要求并考虑已有缺陷和损伤的状况;连接的加固与加固件的连接方法主要是焊接、铆钉等。对钢结构的加固方法目前应用较为普遍,适用性较高。
结束语:
综上所述,我们对建筑工程结构的加固措施有了一定的了解,也对不同的结构的加固方法有了一定的认识,随着技术的不断提高,社会的不断进步,相信我国的建筑工程结构加固工艺可以不断地进步,促进建筑工程之类的提高。
参考文献:
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(一)砌体类型
砌体类型有三大类:无筋砌体(有墙、柱或壁柱);配筋砌体(网状配筋砖砌体。砖砌体和钢筋混凝土面层或钢筋砂浆面层组合墙砌体。混凝土砌体和混凝土构造柱组合砌体。混凝土构造柱及网状配筋组合砖砌体);配筋混凝土砌块砌体(墙、柱)。
(二)结构选型及布置
结构方案力求合理,受力明确,在满足建筑功能要求的同时,具有较好的整体刚度和稳定性,并注意便于施工,经济合理;力争建筑体型简单,均匀对称,减少扭转影响。
单层房屋宜尽易布置为刚性方案或刚弹性方案。多层房屋应布置成刚性方案,尽量采用相应的构造措施,根据砌体结构特点,保证结构正常使用极限状态要求。
(三)横墙要求
刚性和刚弹性方案房屋的横墙应符合横墙中开有洞口时,洞口水平截面积不应超过横墙截面积的50%;横墙厚度不宜小于180mm;单层房屋的横墙长度不宜小于其高度,多层房屋的横墙长度不宜小于其总高度的1/2。缝的设置:a、竖向方面:房屋高差较大及荷载相差悬殊时,应考虑设沉降缝。b、水平方面:房屋太长,超规定时设伸缩缝。一般现浇板的砌体结构在东北,有保温有隔热伸缩缝间距为50m,一般予制板砌体结构,在东北,有保湿有隔热,伸缩缝为间距60m。
房屋宜尽量布置山墙,伸缩缝处宜设置横墙,以满足刚性,刚弹性方案的要求。抗震方面:沉降缝,伸缩缝应满足抗震缝要求。
二、确定材料强度、匹配原则
(一)砌体材料的最低强度等级:砖标号不低于Mu10;砖砌块不应低于Mu5.0;石料不应低于Mu20;普通砂浆不低于M2.5。
(二)砌体的匹配原则:砂浆的强度等级不宜大于块材的强度等级,如Mu10红砖不易采用M15砂浆;同一层砌体除十分必要外不宜采用不同强度等级材料,以免施工麻烦。
(三)砌体房屋构件的最低强度等级:五层及五层以上的房屋墙体以及受振动或层高大于6M墙、柱应符合下列要求:砖标号大于等于Mu10;砌块标号大于等于Mu7.5;石材标号大于等于Mu30;砂浆标号大于等于M5.0。
(四)对于安全等级为一级或设计使用年限大于50年的房屋:所用最低材料强度等级应至少提高一级。地面以下或防潮层以下砌体,潮湿房间的墙也有规定。如基土很湿时严寒地区红砖标号为Mu15;一般地区红砖标号为Mu10;石材标号为Mu30;水泥砂浆标号为M7.5。承重墙梁计算高度范围内砂浆强度等级不应低于M10,托梁的混凝土强度等级不应低于C30,这样可使砌体与混凝同工作。网状配筋砌体的砂浆强度不应低于M7.5。
三、结构构件的构造要求
(一)截面尺寸
1、承重独立砖柱的截面尺寸,不得小于240×370mm,当柱截面积尺寸超过490×490mm时,宜采用组合砖柱,配筋砌块柱或钢筋混凝土柱,这样更合理。2、承重独立砌块柱的截面积尺寸不宜小于390×390mm。3、毛石砌体墙厚不宜小于350mm,太小不宜砌筑。当有振动荷载或抗震设防要求时,墙、柱不宜采用毛料石。4、承重砌体墙的厚度不应小于180mm,墙段长度不应小于490mm,对于砌块墙不宜小于600mm。
(二)梁下墙体设置壁柱或构造柱条件
对于240mm厚墙,当梁跨度>6.0m时;对于180mm厚墙,当梁跨度>4.8m时;对于砌块,料石墙,当梁跨度>4.8m时;壁柱的截面尺寸应满足独立柱的要求;梁端墙体设置垫块或垫梁的条件:对于砖砌体,当梁跨度>4.8m时;对砌块和料石砌体,当梁跨度>4.2m时;对于毛石砌体,当梁跨度>3.9m时。如毛石墙做地下室外墙,这时应注意适当选用梁垫,解决局压。注意梁垫厚度≥180mm,每侧挑出长度不宜大于垫块厚度,以免太长而不起作用。
(三)墙与楼(屋)盖板的连接
预制板的支承长度:在墙上≥100mm;现浇板的支承长度:在墙上≥120mm;在混凝土圈梁上不宜小于80mm。墙体间的连接:在墙体转角、丁字处每隔0.5m设一道拉结筋。
(四)砌体中留槽、留洞的要求
尽量避免管道穿墙垛、壁柱,确实需要时应采用带孔的C20混凝土块预埋为宜;墙体中预留的电器开关箱、消防栓箱等洞口宜选择受力较小的墙段,否则应进行承载力演算或采取加强措施;当洞口大于等于2.0m时,对砖砌体宜在洞口两侧设置钢筋混凝土门框或壁柱。
四、多层砌体抗震设计中的一般规定及构造措施(以7°区为例)
(一)一般规定
多层房屋的层数和高度应符合下列要求:一般情况下,房屋的层数和总高度不应超过抗震规范的要求。如多层砌体、普通砖、最小墙厚为240mm,总高度不能超过21.0m,层数不能超过7层。这里房屋的总高度指室外地面到主要屋面板板顶的高度。半地下室从地下室室内地面算起,全地下室和嵌固条件好的半地下室允许从室外地面算起;对于带阁楼的坡屋面应算至山尖墙的1/2高度处。另外,室内外高差>0.6m时,房屋总高度允许适当增加,但不应多于1.0m。同时还规定: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;底部框架――抗震墙的底部和内框架房屋的层高不超过4.5m,最大高宽比7°区为2.5。在做方案阶段就要与建筑专业和甲方沟通,以满足规范。若因建筑功能要求,房屋某层层高超过规定,应于该层承重墙沿墙长每隔不大于2.0m设构造柱。
(二)房屋的横墙间距
如多层砌体,现浇或装配整体式混凝土楼、屋盖,横墙间距不允许大于18.0m,但是如果在砌体房屋的顶层,最大横墙间距应允许适当放宽。在实际工程中,顶层有大会议室,这时,横墙间距可以大于18.0m,要在构造上加强,如其外纵墙除应与横墙相交处设构造柱,各开间窗间墙均应于轴线处增设构造柱,此构造柱均应至少向下延伸一层,以增加整体刚度。
(三)房屋的局部最小尺寸限值
【关键词】:新规范;砌体结构;抗震设计
【 abstract 】:masonry structure is a traditional structure form, all kinds of buildings in our country is still accounts for more than 82% of the scale. Based on the seismic new standard masonry structure, this paper discusses the setting and the post about masonry structure wall decorates requirement for your reference.
【 key words 】:new rules; Masonry structure; Seismic design
中图分类号: S611 文献标识码:A 文章编号:
1引言
传统的砌体结构是一种由脆性材料砌筑,屋面一般采用装配式结构或装配整体式组成的结构,经过破坏性大地震(邢台、唐山大地震),表明砌体结构在经受大地震的考验时抗震性能较差。因此,国外抗震规范一般只允许建造3层及以下的砌体建筑。考虑中国有丰富的黄土和砂石资源,有传统的生产和施工工艺,再者在城镇建设中,由于受人口集中,土地和经济的有限,砌体结构有其较好的适用性。为了提高砌体结构的延性和抗震性能,在研究和总结地震震害的基础上抗震规范进行了多次修订。2008年汶川地震后,《建筑抗震设计规范》又进行了修订,此次规范修订,总结了震害经验,对设防烈度进行了调整,就砌体部分也做了修订,从抗震构造和抗震设计对砌体结构都有了更高的要求。
2 砌体结构概念设计
砌体结构的墙体布置,直接涉及结构的抗震安全性,要求建筑和结构专业设计人员密切配合,确定建筑方案有较好的结构体系,结构工程师熟悉抗震概念设计的原则,在确定建筑方案时给出合理的建议
对于多层砌体结构,新规范延续了01规范在墙体布置方面的规定,这些规定包括:
(l)控制房屋总高度、层高、层数和高宽比等,避免整体弯曲变形。
(2)应优先采用横墙承重体系并控制最大横墙间距,以减少楼盖平面内变形的不利影响。
(3) 砌体房屋局部尺寸的限制,避免因局部失效而导致整体结构的破坏甚至倒塌
(4)墙体宜均匀对称,对齐;竖向应上下连续,防止侧向刚度的突变。较小房间的隔墙可改用非抗震墙。
(5)接梯间布置于房屋的尽端或转角处时,应采取加强墙体约束等措施,提高楼梯间的安全性。
(6) 对于竖向和平面严重不规则的房屋,如立面高差大丁6m、较大错层、或各部分结构刚度和质量截然不同,宜设置防震缝并符合最小缝宽的要求。
在遵循了以上基本规定之后,结合建筑方案,争取布置出合理的结构方案。
3砌体结构抗震计算
砌体结构抗震计算采用底部剪力法进行抗震计算,对砌体房屋进行地震剪力分配和截面验算是按层间等效刚度分配的。可选择抗震不利的截面(如从属面积较大、竖向力较小的墙段)进行抗震验算。
现在的各种设计软件已经能够较好的提供人机交互输入的功能,在很大程度上解决了设计人繁重的工作。砌体结构抗震设计在做好结构整体方案设计的基础上,验算结构抗震承载力满足规范要求即可。
3砌体结构抗震构造
砌体结构的脆性性质可以通过配筋或加强边缘约束来改善。1976年唐山大地震后,总结地震中八栋裂而不倒的砌体房屋的经验,提出了在承重墙体中设置边缘约束构件的规定。多年的地震考验证明,设有构造柱、圈梁的砌体房屋,在经受大地震后震害相对较轻。新抗规修订后,抗震构造措施在延续01规范的基础上,有了新的要求。对于结构设计人应遵循以下几点:
(1) 构造柱的主要作用在于较大幅度的增大墙体的变形能力,特别是对墙段塑性变形后的约束作用。墙段两端的构造柱既不能阻止墙体裂缝的出现,也不能大幅度的提高墙段的抗剪能力,但它使墙段和房屋取得了较大的延性,从而减小了突然发生倒塌的危险性。应注意构造柱截面不宜过大,配筋不宜过多,构造柱的间距不能过大,应按照抗震规范7.3.1及7.3.2的要求设置构造柱
(2)楼盖圈梁在多层结构中很难准确计算,它的作用是多方面的,如增强拉接,提高结构的整体性,抵御地基的不均匀沉降,加强楼板与墙体的连接等。构造柱需与各层纵横墙的圈梁或现浇板连接,才能发挥约束作用,圈梁的设置见抗震规范7.3.3及7.3.4
(3)做好构造柱和圈梁的布置,抗震构造措施已经基本完成,在就是要注意,板的支座长度不小于120mm、内墙阳角处梁支座长度不小于500mm、梁、板钢筋的锚固长度的要求、在楼梯板应双层通长配筋、楼梯间等位置的墙体防开裂措施等。
(4)除了一些基本的构造规定, 砌体结构设计若干注意事项 :
1. 多层砌体结构,在抗震设防地区,楼板面有高差时,其高差不应超过一个梁高(当错层 楼盖高差不大于 1/4 层高且不大于 700mm) ,超过时, 应将错层当两个楼层计入房屋的总层数中。 当错层楼盖高差不大于 1/4 层高且不大于 700mm,错层交界的墙体,除两侧楼盖处圈梁照常设置外,还应沿墙长每隔不大于 2m 增设 一根墙中构造柱。
2. 在抗震设防区,多层砌体房屋墙上不应设转角窗。见《全国民用建筑 工程设计技术措施-结构》P220)
3. 底框(底部框架-抗震墙房屋)设计中要特别注意:a.上部的砌体抗震墙与底部的框架梁 或抗震墙应对齐或基本对齐;b. 底框房屋的框架和抗震墙的抗震等级,6、7 度可分别按三、 二级采用。
4. 对小墙垛的强度和梁端支承处砌体的局压的计算重视不够。
5. 阳台挑梁有时与墙中的烟道矛盾。
6. 顶层挑梁有时为两层板荷载,不能选用标准层的挑梁。
7. 构造柱设计不符合《建筑抗震设计规范》的要求,较大洞口(内纵墙、横墙>=2m,外纵 墙>=2.4m)两侧应设构造柱。
8. 多层砌体住宅应设置不少于三道承重纵墙,每道纵墙还应沿各自轴线对齐、贯通。同一 轴线上的窗间墙宜等宽,且房屋的局部尺寸宜满足《建筑抗震设计规范》 (GB 50011—2001) 第 7.1.6 条的要求。 (见《全国民用建筑工程设计技术措施-结构》P162)
9. 在冻胀地区,地面以下或防潮层以下的砌体,不宜采用多孔砖,如采用时,其孔洞应用水泥砂浆灌实。
10. 砌体结构挑梁埋入砌体的长度不满足规范要求。 《砌体结构设计规范》GB50003—2001, 既挑梁埋入砌体长度 L1 与挑出长度 L 之比宜大于 1.2,当挑梁上无砌体时,L1/L 之比宜大 于 2。
11. 砌体结构的大梁,应根据《砌体结构设计规范》GB50003—2001 第 6.2.5 条设计。既: 当梁跨度大于或等于下列数值时,其支承处宜加设壁柱,或采用其他加强措施。 对 240mm 厚的砖墙为 6m,对 180mm 厚的砖墙为 4.8m; 对砌块、料石墙为 4.8m。
12. 外凸窗台板抗倾覆.
13. 突出屋面的屋顶房间何时可按突出屋面的屋顶计算而不算做一层。 一般认为当出屋面的屋顶房间面积小于楼层总面积的 30%时,该部分可按突出屋面的屋顶 间计算而不算做一层。
14. 多层砌体房屋不应采用砌体墙与现浇钢筋混凝土墙混合承重.
5结束语
砌体结构抗震设计可分为三部分,一是抗震概念设计,如选择有多道设防的结构体系,保证结构有良好的整体、结构平面布置规则对称、竖向设计应规则、结构的侧向刚度应均匀;二是抗震计算,计算地震力,验算各个墙体的抗震承载力,三是抗震构造,按规范要求布置构造柱、圈梁。设计人员熟练应掌握如下设计规范:建筑结构荷载规范、抗震规范、混凝土结构设计规范等。并应考虑当地地方性的建筑法规。设计人员应熟悉当地的建筑材料的构成、货源情况、大致造价及当地的习惯做法,设计出经济合理的结构体系。
参考文献:
【1】周炳章.砌体房屋抗展设计规定【J】工程抗震,1999,1
关键词:砌体结构;地震破坏;抗震设计;抗震新理念
中图分类号:P315 文献标识码:A 文章编号:
1 前言
砌体结构作为主要的建筑结构类型,大量应用于居民楼、办公楼及学校医院等建筑中。虽然近些年钢筋混凝土结构由于其较优良的性能而受到广泛的使用,但是现在大部分建成及在建的房屋建筑,尤其在乡村及城镇中,仍然以砌体结构作为主要的房屋结构。同时,我国所处的位置,板块运动比较活跃,经常发生地震灾害。在我国每年都会发生由于砌体结构抗震不足造成的人员及财产损失的事故。因此,本文重点讨论了增强砌体结构的抗震性能的措施和方法。在发生地震时,尽量避免出现人员伤亡,并努力降低财产的损失。
2 影响砌体结构抗震性能的因素
2.1 设计因素
(1)设计房屋建筑时,没有考虑结构将来的抗震要求。有些建筑的平面设计的不规则,只是盲目地追求立面的美观,外墙的窗户非常的大,而这使得建筑物的外墙不能承受地震的作用而常常出现破坏现象[1]。
(2)具有过多的悬挑结构,严重影响了抗震的性能。建筑设计中采用悬挑结构能达到一些立体的效果。但过于追求这种效果使得悬挑时受弯的构件产生较大的挠度,从而极易在地震中遭到破坏。
(3)仅仅依赖构造柱抵抗地震灾害。构造柱确实能显著地提高砌体结构的抗震性能。但若缺少足够的抗震墙体,只是单纯的依赖构造柱抗震往往效果不佳。
(4)房屋建筑的高度超过了规范的要求。现实施工中,总有些设计人员违反规定,房屋的层数或者总高度超出规定的值。房屋高度逐渐增加时,房屋的弯曲变形增加。但是砌体结构本身抵抗弯曲变形等方面的能力是很差的,房屋高度过高,在发生地震时极容易发生破坏。
(5)选择了不合理的基础方案。在抗震设防区内修建砌体结构时,若地基软弱,要首先考虑桩基或箱基等具有较好的抗震性能的基础形式。而有些单位贪图私利,使用廉价的基础形式。而这常会造成极其恶劣的后果。
2.2 施工因素
(1)砌筑时使用了不饱满的砂浆。水平灰缝或垂直灰缝所用的砂浆具有较低的饱满度,因而降低了砂浆与砌体之间的粘结力,影响了砌筑墙的强度,从而也影响到了砌体结构整体的抗震强度。
(2)纵墙与横墙交接的地方没有留牙槎。某些施工单位偷懒,砌筑时常常不留错槎。这严重地降低了房屋建筑的整体性能,并同样影响了砌体结构的抗震性能[2]。
(3)构造柱中的插筋位置移动。从基础圈梁或基础中伸出的预留的构造柱插筋发生了移位;在楼与屋盖的节点处的构造柱的箍筋没有加密;砌体内的水平向的拉结钢筋的位置没有满足要求或其深入到纵墙的长度不足等问题都会影响砌体结构的抗震性能。
(4)空心板底部坐浆未满足要求。铺好预制板后,提前铺好的坐浆厚薄变得不均匀,使得空心板变得不稳定,从而显著地影响了砌体结构的抗震能力。
(5)未按照施工图纸进行施工。个别施工单位没有取得设计单位的许可,擅自更改原设计的内容,极有可能为结构的抗震埋下隐患。
3 砌体结构的抗震设计
3.1 抗震概念设计
3.1.1 房屋高度与层数
通过研究历史上的多次地震,发现在正常的地基条件下,如果砌体结构房屋的层数愈多,高度愈大,则震害愈大。因此适当的限制砌体结构的层数及高度,能够既有效又经济的抵抗地震灾害。现在我国有关部门专门制订了相关的法律来控制砌体结构房屋的层数及高度。另外对于房屋的高宽比,即房屋建筑的总高度与总宽度的最大比值,也需要做出相关的规定。高宽比能表征结构的抗侧刚度、抗倾覆性能、整体稳定及承载能力等性能。若高宽比较大,结构在地震时容易产生整体性的弯曲破坏,因此对于房屋的高宽比要按照规范的要求选择合适的比值。
3.1.2 结构体系
如果房屋的结构采用砌体结构,则其主要采用横墙承重或者纵墙与横墙共同承重等房屋结构体系。纵墙与横墙尽量均匀对齐布置,在竖向要上下连续。相同的结构单元要选择相同的结构体系,不要混杂体系。砌体结构中墙体的布置要尽量使地震作用具有合适的传播途径,防止因为局部的突变而产生薄弱环节,从而造成应力集中或者塑性变形的集中。对于可能产生的薄弱环节,要及时采取措施增强其抗震性能。
3.1.3 平立面的布置
对于采用砌体结构的建筑,其平面布置要规则和对称。平面的形状应该有较好的整体性能。楼梯间尽量不要设置在建筑物的尽端及转角处。房屋建筑的立面以及竖直方向的剖面要求尽量规则,并尽量使结构的侧向刚度变化得均匀。墙体沿着竖向布置时,上下应该连续,防止刚度发生突变。
3.2 抗震构造措施
3.2.1 设置圈梁及构造柱
对于砌体结构,其构造柱及圈梁的设置要符合规范的要求。如果房屋建筑的层数或者高度毗邻砌体结构所要求的限定高度时,横墙中的构造柱之间的距离不应当超出两倍的层高。若多层住宅的开间较大或者横墙较少,则要更严格的设置构造柱的间距。沿着墙体的方向,构造柱的截面及配筋一般不发生变化,故各个楼层构造柱的高处应该有圈梁当作锚固点,从而形成左右及上下墙段的固结约束作用[3]。构造柱要与楼层上下处楼盖圈梁相拉结,使得圈梁对房屋进行水平约束。
3.2.2 构造件间的连接
构造柱与屋盖以及楼板之间要连接合适。圈梁与构造柱相连接的地方,构造柱内部的纵筋应该穿过圈梁,从而使得上下贯通。构造柱与房屋的墙体要进行恰当的连接。构造柱与墙体相连接的地方要砌筑成马牙槎,并设置一些拉结筋。屋顶之间同样要进行合理的连接。构造柱要一直伸到屋顶间顶部,并应该连接到顶部的圈梁。
3.2.3 楼梯间设计
作为灾害发生时主要的逃生疏散通道,一定要保证楼梯间不受过大的破坏并能及时使用。因此要重视楼梯间的抗震设计。当地震烈度为8度及9度时,顶层楼梯间的横墙与外墙要沿着墙高每0.5米设置2Φ6的钢筋。楼梯间和门厅阳角等处的大梁的支撑长度不得小于0.5米,并连接圈梁
4 砌体结构抗震新理念简介
4.1 隔震设计
砌体结构的隔震设计在最近得到了提倡。这种设计方法指将预先准备好的阻尼器及隔震器等隔震设施设置在房屋建筑物的上部结构及其基础之间。从而阻隔了地震产生的能量传播到建筑物的上部结构,同时降低了传入上部结构的能量。并且能够减弱房屋上部结构所产生的地震反应,所以能够满足期望的抗震性能的要求。在我国,“橡胶式隔震支座”技术目前较为成熟,并在一些实际工程中收到了良好的效果。
4.2 消能减震设计
砌体结构的消能减震设计是一种新颖的抗震设计。它将由阻尼器及连接支撑等器件组成的消能部件设置在房屋建筑的抗侧向力的结构中。并利用阻尼器产生的局部变形来施加附加阻尼,以便能够吸收及消耗地震所产生的能量[4]。这种设计中,阻尼器能消耗一部分地震能量,剩余的地震能转变为变形能及结构中的动能,因而能够降低地震对上部结构的影响。目前的理论及研究已经证实,消能减震设计能够有效的降低结构在水平及竖向方向的地震作用。
5 总结
砌体结构的房屋在我国应用非常广泛,是人类生活工作及从事其他活动的场所。因此在地震烈度较高的地区,要特别注意砌体房屋的抗震性能。本论文简要地分析了对房屋的抗震性能有影响的一部分因素,并特别研究了砌体房屋的主要抗震措施。另外简述了隔震设计及消能减震设计等抗震新理念,以保证人民群众能安心及安全的使用砌体建筑,尽可能降低地震引起的各种灾害。
参考文献
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关键词:砌体工程;构造柱
一 砌体结构中的构造柱
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。在多层砌体房屋,底层框架及内框架砖砌体中,它的作用一般为:加强纵墙间的连接,是由于构造柱与其相邻的纵横墙以及牙搓相连接并沿墙高每隔500mm 设置拉结筋,钢筋每边伸入墙内大于1000mm。一般施工时先砌砖墙后浇筑混凝土柱,这样能增加横墙的结合,可以提高砌体的抗剪承载能力10%-30% ,提高的比例幅度虽然不高但能明显约束墙体开裂,限制出现裂缝。构造柱与圈梁的共同工作,可以把砖砌体分割包围,当砌体开裂时能迫使裂缝在所包围的范围之内,而不至于进一步扩展。砌体虽然出现裂缝,但能限制它的错位,使其维持承载能力并能抵消振动能量而不易较早倒塌。砌体结构作为垂直承载构件,地震时最怕出现四散错落倒地,从而使水平楼板和屋盖坠落,而构造柱则可以阻止或延缓倒塌时间、以减少损失。构造柱与圈梁连接又可以起到类似框架结构的作用,其作用效果非常明显。在砌体结构中其主要作用一是和圈梁一起作用形成整体性,增强砌体结构的抗震性能,二是减少、控制墙体的裂缝产生,另外还能增强砌体的强度。在框架结构中其作用是当填充墙长超过2倍层高或开了比较大的洞口,中间没有支撑,纵向刚度就弱了,就要设置构造柱加强,防止墙体开裂。
二 构造柱的设置要求
构造柱和圈梁主要起抗震作用,维持砌体结构的稳定性,虽然框架结构中一般都是填充墙,但是在框架结构中,为了加强墙体的稳定,防止墙体开裂等情况,在如下情况需要设置构造柱:1)设计要求说明部位该设置构造柱;2)墙体横跨度超过4米(一般情况),墙中间要设置构造柱。其次,砖砌体端部没有框架柱或剪力墙时,一般也会设置构造柱;3)墙体中间开较大的通长洞口、墙体边缘、转角部位,一般会设置构造柱。
三 砌体结构中设置构造柱的作用
构造柱能够提高砌体的抗剪强度10%~30%左右,提高幅度与砌体高宽比、竖向压力和开洞情况有关。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。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,它在限制破碎墙体散落方面起着关键的作用。由于摩擦,墙体能够承担竖向压力和一定的水平地震作用,保证了房屋在罕遇地震作用下不至倒塌。
四 构造柱的具体设置
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。外廊式和单面走廊式的多层砖房,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;当墙体有丁字口十字口房屋的四角必须设置构造柱,因为这些部位是最容易在遭受外部作用时产生破坏的故必须在这些部位设置构造柱用来抵御外部作用力,长度超过4m的墙体也必须设置构造柱,构造柱能影响的范围只有在构造柱一侧2m,在大于4m的墙体中构造柱只能为4m范围中的墙体起到作用对超出4m的墙体没有任何作用所以在4m分为内就的设置一根构造柱。在填充墙中有小于15cm的小垛子就用构造柱代替。
(1)构造柱的设置原则
1)应根据砌体结构体系:砌体类型结构或构件的受力或稳定要求,以及其他功能或构造要求,在墙体中的规定部位设置现浇混凝土构造柱;2)对于大开间荷载较大或层高较高以及层数大于等于8层的砌体结构房屋宜按下列要求设置构造柱:墙体的两端;较大洞口的两侧;房屋纵横墙交界处;3)构造柱的间距,当按组合墙考虑构造柱受力时,或考虑构造柱提高墙体的稳定性时,其间距不宜大于4M,其他情况不宜大于墙高的1.5―2倍及6M,或按有关的规范执行;4)构造柱应与圈梁有可靠的连接。
五 构造柱的构造
构造柱应与圈梁连接,构造柱的纵筋应穿过圈梁,保证构造柱的纵筋上下贯通。隔层设置圈梁的房屋,应在无圈梁的楼层设置配筋砖带。仅在外墙四角设置构造柱时,在外墙上应伸过一个开间,其它情况应在外纵墙和相应横墙上拉通,其截面高度不应小于四皮砖,砂浆强度不应低于M5级。构造柱与墙连接处宜砌成马牙槎,并应沿墙高每隔500毫米,设2φ6拉结钢筋,每边伸入墙内不小于1米或伸至洞口边。构造柱的最小截面可采用240×180毫米,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柱,构造柱的混凝土强度等级不宜低于C15,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、下端宜适当加密;7度时超过6层,8度时超过5层,9度时构造柱纵向钢筋宜采用4φ14,箍筋间距不应大于200mm。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,这样对结构有利。
六 构造柱的配筋
关键词: 砌体;裂缝;控制
砌体裂缝的成因是多种多样的,有沉降、温度干缩、结构设计、施工等因索引起的裂缝,其中最常见的是温度裂缝。这些裂缝将对工程的使用功能和观感质量造成很大的影响,严重的甚至影响到结构安全。本文研究的主要内容是控制温度、收缩和施工裂缝。在分析其产生原因的基础上,在实际施工过程中采用一系列的措施,力求控制墙体的温度、收缩和施工裂缝,并且取得了良好的效果。
1墙体裂缝的原因分析
1.1温度收缩裂缝。
由温度应力引起构件的伸缩值,可由下式计算:
L=(t1-t2)×a×L
式中:t1-t2――温差
a――材料线膨胀系数
L――构件长度
从上式中可以看到,温差越大、长度越大、线膨胀系数越大,伸长也越大。由于钢筋砼的线膨胀系数a=1.0×10-5,而将通砖砌体的线膨胀系数为a=0.5×10-5,在相同温差下,钢筋砼构件的伸缩值要比砖砌休大一倍左右,当温度变化时,将在墙体上产生剪力和拉力,当主拉应力超过墙体的抗拉强度时,墙体中就会出现裂缝。其表现形式主要有八字缝和水平包角缝两种。由于窗洞口四角处易产生应力集中,因此这些裂缝常常出现在顶层两端窗洞口处。经上分析可知,温度收缩裂缝产生的主要原因有:
1.1.1房屋长度超长。在相同温差下,房屋越长,由温度应力引起构件的伸缩值将越大,墙体中的主拉应力也会越大,出现裂缝的概率将越高。所以规范规定,整体式楼盖砌体房屋伸缩缝的最大间距为50m。
1.1.2屋盖无保温或保温措施不到位。由于屋盖直接和外界接触,受大气温度变化的影响比较大,若保温措施不到位,屋盖和室内的温差会很大,将引起构件的较大变形,造成顶部墙体开裂。
1.1.3墙体抗拉剪和变形能力较差。由于顶层砂浆设计强度偏低或构造柱和拉结筋设置偏少、门窗洞口上下拉结构造措施不够、施工和养护质量较差等原因造成砌体抗变形和抗拉剪能力不足以抵抗温差影响而产生裂缝。
1.2干缩裂缝。产生干缩裂缝主要与材料和养护有关,主要有以下几方面因素:①在砌块龄期较短、收缩没完成时就砌筑和粉刷,造成墙体或粉刷裂缝出现较多。②砂子粒径较细或水灰比较大,将会造成墙体的干缩加大而产生裂缝。③施工进度太快,引起墙体后期的收缩较大而出现裂缝。
1.3施工裂缝。
1.3.1砂浆未达到强度时安装圈梁、构造柱模板或模板安装时成品保护不当,造成墙体变形开裂。
1.3.2在墙体上任意开凿管槽,且随意修补,在砂浆收缩或温度变形时极易引起沿管道方向的墙体开裂。
2墙体裂缝的控制措施
2.1设计措施。
2.1.1住宅长度大于40m时,应设置变形缝,枣庄地区冬夏温差和昼夜温差比较大,及目前的很多保温措施、施工方法、材料、工艺、管理等不完善,因此,变形缝的留置采取了从严控制,选用40m。当有实践经验并采取有效措施时可适当放宽,但不应超过50m。
2.1.2砌体工程的顶层和底层应设置通长现浇钢筋混凝土窗台梁,高度不宜小于120mm,纵筋不少于4Φ10,箍筋Φ6@200;其它层在窗台标高处应设置通长现浇钢筋混凝土板带;房屋两端顶层砌体沿高度方向应设置间隔不大于1.3m的现浇钢筋混凝土板带。板带的混凝土强度等级不应小于C20,纵向配筋不宜少于3Φ8。窗洞口是墙体受力的薄弱环节,且南京地区冬夏温差大,外墙特别是顶层外墙,是温度影响的敏感部位,墙体在洞口削弱处易发生应力集中现象,易出现裂缝并产生渗漏。采用现浇砼窗台梁及板带,可有效地改变墙体受力性状,控制裂缝的产生;对框架填充墙,纵筋4Φ10应与砼柱预埋的钢筋焊接,如未预留时,应采取化学植筋,且窗台梁与柱的接触面应进行毛化处理确保砼的结合;而对于砌体结构应将窗台梁钢筋直接锚入构造柱内。混凝土板带的厚度宜与砖的模数相一致,但不得小于60mm;端开间的四周墙体均应做钢筋混凝土板带。由于房屋层高通常为2.8m,圈梁高度为240mm,因此砌体高度约2.6m,取间隔不大于1.3m基本在墙体的一半高度。见右图。
2.1.3顶层圈梁高度不宜超过240mm。顶层砌筑砂浆的强度等级不应小于M7.5。顶层圈梁高度不宜超过240mm,主要是降低圈梁刚度,避免顶圈梁与受其约束的屋面板两者刚度悬殊,以减少裂缝的出现。南京地区虽然按规范规定,采用砌筑砂浆的强度等级不得低于M5,但顶层墙体出现裂缝的情况仍然比较普遍,而根据以往部分工程的经验,当砂浆强度提高到M7.5时,即通过提高砂浆的抗拉和抗剪强度,可以有效地改善裂缝状况,减少裂缝。
2.1.4主体与阳台栏板之间的拉结筋必须预埋。阳台的悬挑梁在荷载增加时,自由端必然产生变形,从而特别容易将拦板与主体拉开,而且拦板与主体结构之间是二次施工,也必然形成施工缝。拦板的拉结钢筋与主体结构有效连结既是围护安全的要求,也可有效地约束挑梁变形,减少拦板与主体结构间的裂缝。采取措施中,拉结筋预埋是好的方法;有的工程底层阳台与主体结构不是一个整体,在建设过程中同样应采取有效措施防止与主体结构差异沉降而引起的裂缝。
2.2材料措施。
2.2.1在两种不同基体交接处,应采用钢丝网抹灰或耐碱玻璃网布聚合物砂浆加强带进行处理,加强带与各基体的搭接宽度不应小于150mm。顶层粉刷砂浆中宜掺入抗裂纤维。由于材料的线膨胀系数不同,特别是填充墙砌体大多是二次填塞砌筑的,在这些部位极易产生裂缝。因此不同材料基体交接处表面的抹灰,应采取防止开裂的加强措施,本工程采用加强网,加强网与各基体的搭接宽度不小于150mm。
2.2.2外墙应采用保温砂浆、复合保温材料等外墙外保温措施。屋面应进行保温设计,其传热阻不得小于1.26m2.K/W。屋面采用(25mm厚)挤塑泡沫保温隔热板保温。平台屋面采用双层保温(一层陶粒砼、一层挤塑保温板)。
2.2.3砌筑砂浆应采用中粗砂,严禁使用山砂和混合粉。山砂和混合粉含泥量一般较大,不但会增加砌筑砂浆的水泥用量,还可能使砂浆的收缩值增大,耐久性降低,影响砌体质量。而M5以上的砂浆,如砂子含泥量过大,有可能导致塑化剂掺量过多,造成砂浆强度降低。砂按细度模数分为粗、中、细三种规格,其细度模数分别为:粗砂:3.7~3.1、中砂:3.0~2.3、细砂2.2~1.6。砌筑砂浆中的砂应用中粗砂。
2.2.4填充墙砌至接近梁底、板底时,应留有一定的空隙,填充墙砌筑完并间隔15d以后,方可将其补砌挤紧;补砌时对双侧竖缝用高标号水泥砂浆嵌填密实。
2.3施工措施。
2.3.1实行质量三级管理机制,为工程提供技术和质量保证。
2.3.2编制了预防墙体裂缝的“作业指导书”,并在施工前进行详细的技术交底。使每个施工人员记住各个细部的处理及作法。
2.3.3为了防止灰缝不饱满,砖粘结力较差,产生裂缝。现场采取了如下强制性措施:①内外搭接墙均同时砌筑。②砌墙铺浆长度不超过500mm,采用挤浆砌筑并用特制勾缝条双面勾缝,保证砂浆饱满度大于85%。③砖使用前隔夜浇水。含水率控制在10~15%之间(现场检查采用简易的断砖法,即当砖截面四周融水深度为1~1.5cm时,视为符合要求)。气温在30%以上时,墙砌完8小时后,浇水养护不少于4天。两人砌一面墙时,在接头处调整砖块位置:避免产生“瞎眼缝”。④发现有通缝现象,拆除重砌。2.3.4合理安排工期。每天砌筑高度控制在1.8米以下;雨季施工时采取防雨措施,每日砌筑高度控制在1.2m以下。
2.3.5砌体结构砌筑完成后宜60d后再抹灰,并不得少于30d。墙体充分地沉实稳定后再抹灰,能确保抹灰质量,否则砌筑砂浆收缩未稳定,极易产生裂缝和空鼓,因此,应尽量延迟抹灰的时间。
2.3.6通长现浇钢筋混凝土板带应一次浇筑完成。现浇砼板带是为了增强墙体的整体性,因此,板带本身不应留施工缝,应一次浇筑完成。
2.3.7框架柱间填充墙拉结筋应满足砖模数要求,不得折弯压入砖缝。框架柱间填充墙拉结筋折弯压入砖缝后,钢筋拉结力的作用将大大削弱。如不符合砖模数要求,应采取化学植筋等有效措施进行补救。
2.3.8加强电管埋设的控制措施。①承重墙体采取随砌随埋方法;填充墙砌好后,要待强度达到要求后,再开竖槽及线盒洞;严禁交叉埋设和开设水平槽,以免引起施工裂缝。②水电表箱预留洞口(宽度大于300mm时)一律采用钢筋砼过梁板(长度等于洞宽加500mm),过梁板在中间预留长条形管槽(详见附图)防止洞口上产生八字缝。③构造柱中的接线盒事先预埋,严禁事后凿洞。线管预埋穿圈梁、构造柱时,均敷设在箍筋中间。严禁图省事从箍筋外面(保护层)穿。
2.3.9拉结筋事先按图纸及规范要求制作好,并严格按图纸及规范要求安放。发生错放、漏放或间距、长度不符合要求时坚决返工。
2.3.10加强对窗台下通长砼板带的施工质量控制。先在现场分段予制砼板块(见下图),钢筋(3Φ8)两头伸出,一头伸进构造柱中,一头预留在窗间。安装窗框前用3Φ8钢筋与原预留钢筋连接后浇捣砼窗台板,使钢筋砼板带连成一整体,以避免窗台下八字缝的出现。
2.3.11加强成品保护。①教育并监督木工支模时文明施工,特别是在安装构造柱模板时,不得在砂浆强度未到时用钢管夹箍,并不得在墙体上乱开“挑眼洞”。②塔吊起重作业中,要求塔吊司机和指挥严格按操作规程进行操作,以免碰撞墙体。
3结论
①砌体结构墙体裂缝,要从设计、施工等多方面采取有效措施进行综合治理才能取得较好的防治效果。②控制房屋的总长度(≤40米),能降低房屋的变形位,从而减少温度裂缝出现的概率。③墙体特别是顶层墙体采取通长筋的配置及适当增加构造柱、提高砂浆的强度等级能显著提高墙体的抗裂能力。④砌块墙体采用钢丝网的方法进行加强,能有效消除或减少温度收缩裂缝的产生。⑤在窗周下口位置加设通长钢筋砼板带,能有效窗下“八字缝”的产生。⑥增强屋面和外墙的保温措施,能减少温差,从而达到减小温度变形位、减少裂缝出现的效果。
参考文献
关键词:砌体结构;震害现象;破坏机理;研究现状
Abstract: According to the characteristics of the masonry structure under seismic loading, it analyses and summarizes the damage types and main reason of the masonry structure .At the same time ,it studys the damage mechanism ofthe masonry structure under the action of earthquake. Comments on the present situationof the masonry structure seismic research. Based on the actual earthquake damage phenomena on various existing norms ,it puts forward some suggestions for improvement..
Keywords: masonry structure; earthquake damage; damage mechanism; research status
中图分类号:TU111.2+2文献标识码:A 文章编号:
引言
砌体结构[1]的发展和沿革贯穿于整个人类的文明史,从古埃及的传奇金字塔、古希腊的帕辛农神庙、我国的万里长城到近现代的约束砌体结构、配筋砌块、5.12地震中的“最牛教学楼” [2]等等,无论是在国内还是国外,无论是在古代还是现代,砌体结构都在建筑结构发展的美丽画卷中留下了浓墨重彩的一笔。特别是建国以来,由于砌体结构具有取材容易、造价低廉,耐久性、保温隔热性良好,施工工艺相对简单等优点,使得砌体结构在我国南北方得到了广泛的应用和推广。然而近年来的几次特大地震的惨痛经验却告诉我们,砌体结构在地震中破坏情况极为普遍,破坏程度也十分严重。同时,由于经济发展水平限制、地域限制、老百姓生活习惯的限制以及新型砌块的发展和推广等多方面的原因,砌体结构这种量大面广的结构形式在我国短时间内,不但不会被更新淘汰,反而还有增长的趋势。因此,砌体结构的工程抗震[3]工作就成为土木工程界的工作热点之一。
本文主要从砌体结构的震害与破坏机理的角度[4]分析了砌体结构抗震性能的不足,并对现行规范提出了一些建设性的建议。
墙体破坏
砌体结构最常见最直观的破坏就是结构内外墙体的破坏[5]。在地震中墙体破坏主要表现为墙体开裂或者墙体整体、局部的倒塌脱落。对于墙体开裂,根据裂缝形式不同主要包括:墙体斜裂缝开裂、墙体交叉开裂以及墙体水平开裂。当砌体结构墙体遭遇平面内的地震剪力时如果墙体的主拉应力超过了砌体抗拉强度,墙体就会沿一个方向产生斜裂缝开裂;又由于地震的随机往复作用,墙体在两个方向的地震剪力作用下就会产生交叉开裂;当砌体结构墙体受到平面外与墙面垂直的水平地震剪力作用时,在弯剪共同作用下就会产生水平开裂或者交叉斜开裂;另外由于地圈梁、楼梯平台等构件的设置会使墙体的刚度出现突变,在平面外地震作用下又会沿墙体刚度突变位置发生环形水平开裂。对于墙体整体、局部的倒塌脱落大都是因为构造措施的缺失,使开裂后的墙体裂缝进一步发展从而丧失稳定性发生脱落倒塌[6]。
砌体建筑不同位置的墙体在整体结构中的作用不尽相同,又由于各部分墙体自身开洞削弱情况、高宽比、连接构造等特性的区别使得各类墙体在地震中的破坏情况和破坏模式都有很大的区别,根据墙置的不同主要有以下部位墙体的震害:外纵墙;山墙;内墙,如图所示。
图1 映秀镇某砖混建筑的纵墙破坏 图2 汉旺某砖混建筑部分垮塌
图3砖混住宅楼山墙出现水平裂缝图4教学楼内横墙斜裂缝和交叉裂缝
圈梁--构造柱体系
早在1974版抗震规范和1978版的抗震规范里,就有关于设置圈梁的规定。等到1989年版抗震规范对构造柱设置作出明确规定后(1978年抗规规定19米以下的房屋不需设置构造柱),构造柱与圈梁形成约束砌体的这一抗震措施才首次成型。构造柱与圈梁的约束组合设置能有效的提高砖混结构的整体性和抗倒塌能力,能明显地对发生大变形的承重纵横墙起到约束紧锢作用,是砖混建筑最关键的抗震措施之一。
砖混建筑的楼梯间受力复杂,2010版规范[7]规定7度、8度及9度抗震设防区域的多层砌体房屋其楼、电梯间的四角以及错层部位、横墙与外纵墙交接处,都要设置构造柱;对于装配式楼梯,其梯段应与梁保持可靠连接。如不能良好的执行规范的这些规定,受力复杂的楼梯间容易在地震中发生严重垮塌,如图(5)所示。另外,砖混结构角部的构造柱往往容易发生破坏,如图(6)所示[8]。因此在设计和施工时有必要对角构造柱适当增大截面或配筋.
图5砖混建筑楼梯间严重垮塌图6教学楼纵横墙交接处构造柱
连接构造问题引起的震害
对于预制板深入内外墙的长度及连接措施从1989版抗规至2010版抗规共做了数次改变和提高。三个版本的规范均要求深入外墙的长度应≧120mm,而对于深入内墙的长度89规范要求≧80mm,2001规范要求≧100mm,2010规范要求≧100mm且增加了其他的连接措施。规范要求越来越严格,但实际震害却显示仍有许多砖混建筑因连接不足而发生严重的破坏,如图(7)所示的青川县某中学砖混宿舍楼的预制板破坏情况,其端部无任何连接措施,在地震中发生严重垮塌,造成300余师生遇难。
从2001版抗震规范[9]开始强制规定构造柱与墙连接处应砌成马牙搓且沿墙高每500mm设2φ6的墙柱拉结筋。2010版抗震规范除上述规定外,还要求沿墙高每隔500mm应设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。图(8)为构造柱与墙体的马牙搓砌筑方式。
图7砖混宿舍楼的预制空心板无连接图8构造柱与墙体马牙搓砌筑方式
倒塌破坏
关键词: 砌体住宅顶层裂缝处理
Abstract: in view of the current brick structure housing common cracks, through the structure calculation and theoretical analysis, and puts forward some solutions to crack the concrete measures for strengthening the modification construction buildings in reference.
Keywords: masonry residential top crack processing
中图分类号:TU111.2+2 文献标识码:A文章编号:
随着住房制度改革的进一步深化和人民生活水平的提高,居民对住房的要求越来越高,而按照旧规范设计的砖混结构楼房,顶层裂缝是影响居室美观和正常使用的的一大问题。在经济能力有限的情况下,处理好房屋裂缝,改善居住条件成为研究的重点。下面就以石津灌区福源街宿舍楼加固改造工程向大家介绍一下我们在这方面的做法。
一、工程概况
该楼为两个单元五层砖混结构,建筑面积2045,层高3m,开间分为3.3 m和3 m.外墙厚370,内墙厚240,用Mu10砖、M5.0砂浆砌筑,楼层及屋顶结构平面为140厚空心板,四面自由排水,钢筋混凝土挑檐外伸600,屋面保温层为150厚水泥蛭石,每层有圈梁、拉梁,外墙阳角处、楼梯间四角处、中间横轴处有构造柱与基础梁拉结;基础埋深1.35m,条形灰土砖基础。此楼1981年建成,使用2~3年开始发现轻微裂缝,并有不断发展的趋势。
二、裂缝分析
1、裂缝特点及特征
①房屋顶层重。裂缝部位均发生在顶层上,其他楼层均未发现裂缝;
②房屋端部重。裂缝均发生在顶层两端的第一个开间的纵向横墙上;
③内墙重外墙轻。房屋两端内纵墙裂缝宽度、长度、深度均明显比外墙重,内纵墙裂缝宽度达3~6,且沿墙厚方向裂通,而外墙只有不明显的的轻微裂缝;
④中间的一道内纵墙裂缝最为严重。房屋两端各有三道内纵墙,中间一道裂缝最重,最大宽度达6,且与屋面楼板板缝拉开裂缝形成组合裂缝(在现浇板与预制板交接处拉开板缝宽度达10),致使屋面蛭石从板缝中漏出。
⑤房屋两端共有10道纵墙,裂缝均呈正八字形出现。
2、裂缝分析
①委托有资质的单位进行了地质钻探,根据钻探报告提供的各项数据看,工程的地质情况较好。在此基础上,我们对240内墙基宽度1400和370外墙基宽度1300进行了验算。
内墙1200基础顶F设计值为:
由240双面抹灰墙体传来F=78.6KN/m;
由四层楼板空心板传来F=69.036KN/m;
由屋面楼板传来F=16.665KN/m;
合计设计值∑F=164.301KN/m;
所以,基础计算宽度为:
B=∑F/(R-D*γ)= 164.301/(137.5-1.35*19)=1.469>1.4 不可以。
因为钻探报告中粘性土的孔隙比e和液性指数IL均小于0.85,故可取ηd=1.6代入公式f=fk +ηb *γ(B-3)+ ηd *γ(D-0.5)进行地基承载力修正,f=125+0+1.6*19*(1.35-0.5)=150.84Kpa,则B=164.301/(150.84-1.35*19)=1.32M1.4M,可以。
同理验算外墙基B=130.05/(137.5-1.35*19)=1.162M1.3M,可以,以上验算证明基础是安全可靠的。
②关于砌体强度:
外墙为370、内墙为240厚,用用Mu10砖、M5.0砂浆砌筑,这是符合7°地震区一般五~六层住宅楼采用的承重和抗震强度要求的。
③关于圈梁的设置:
各楼层和屋顶处均布有基本合乎规范的圈梁和横向拉梁。不足的是各楼面和屋面未设纵向拉梁。此时问题之一。
④关于构造柱的设置:
从施工图中得知,此楼构造柱设置基本达到了一九八零年的规范要求。但在山墙与内纵墙交接处、两端南向各10 m内未设置一个构造柱,这是裂缝产生原因之二。
⑤关于檐口板及两端山墙上中部屋面上有一块现浇的XB―6板,外伸600和1200偏大,且现浇板在温度升高时会出现向外的膨胀力。再加上施工时板间混凝土和墙体灰缝做不到位,就会外胀内不胀,且逐年发展。此是问题之三。
3、裂缝原因
根据验算和分析,结构和构造中的问题之一无纵向拉梁;之二是山墙与内纵墙交接处缺构造柱;之三是挑檐板XB-6外伸大,拉结一般等使上述墙体在温升的作用下,有小到大的产生了温度裂缝。这是按照旧规范设计的砌体结构建筑物的一种常见病。
4、结论意见
从地质分析、结构验算、建筑构造、抗震设置等整体上评价,原设计水平较高,有超当时规范的发挥,可以满足安全使用。但是,根据第三项分析,已经找出是温度裂缝,且逐年有发展,为避免给住户一个不安全感,也不利于抗震和建筑物的耐久性,应对裂缝墙体进行加固处理。
5、加固处理措施
①在原屋面上增设架空隔热板,以提高保温效果和现浇板的配重,减少板受温升时的线膨胀的外伸力。
②对外纵墙用水泥砂浆钢丝网进行单面加固,对内墙面进行双面加固。
③具体加固范围是,对需加固的墙体由五层楼地面至五层顶板下皮标高处,每一个房间的整体面,以防弱点转移、修补后再出现裂缝。
钢丝网采用Φb4150双向钢筋网片焊接,沿门窗洞口四边必须设一根Φb4;双向600用射钉与网片焊接和墙面连成整体;施工前先将原墙面灰去掉,砖缝剔深10,用钢丝刷将墙面刷干净,洒水湿润二~三次,抹1:2水泥砂浆30厚,两次成活。
④对房屋两端第一开间内屋顶现浇板与预制空心板交接处拉开的南北向裂缝,用环氧胶泥封堵填实,具体做法:在刷填环氧胶泥前,应用钢丝刷将裂缝部位用丙酮或酒精擦洗干净,但一定要等裂缝表面干燥后,才能刷环氧配合剂,然后用小铁抹子将环氧胶泥分几次将裂缝填平压实,最后表面上再刷一层环氧粘接剂。
⑤环氧粘接剂的配合比为:
主剂(环氧树脂6014号E―44):稀释剂(二甲苯或丙酮:固化剂(乙二胺)=100:15:10(重量比)
环氧胶泥的配合比为:
主剂(环氧树脂6014号E―44):增塑剂(邻苯二甲酸二丁脂):固化剂(乙二胺):水泥=100:30~50:8:250~450(重量比)
⑥调配方法
在容器中称出定量的环氧树脂,当稠度较大时,宜用水溶法加温至40℃,然后按比例加入增塑剂、稀释剂,调匀后再加入固化剂充分搅拌均匀,成为环氧胶泥。
调配注意:不可用火加温,一般用水溶法,即将环氧树脂置入容器,放在水中加温,并要防止水沸腾时溅入环氧树脂中。调配好的环氧配合剂,常温下40℃用,以免时间长粘度增大,影响效果。
三、结论
现在该宿舍楼的裂缝已经按照要求进行了加固,未出现新的裂缝,效果良好。关于文中纵拉梁,山墙与内纵墙交接处缺构造柱及XB―6外伸大的问题,建议在旧房改造时采用简支阳台顶板的办法解决。
参考文献: