砌体结构中的抗震措施探讨

分类：推荐论文 时间：2011-04-20 09:15 关注：(1)

砌体结构中的抗震措施探讨
周康斌，刘济
摘要：砌体结构的缺点之一就是结构抗震不利。本文就目前砌体结构抗震设计中经常采用的构造柱和圈梁的作用进行了分析，并探讨了二者在实际工程中的具体设置原则。对正确理解构造柱和圈梁有一定的参考价值。
关键词：构造柱 圈梁 抗震
一、前言
砌体结构，做为建筑工程中的一种结构类型，以其取材方便、造价低廉和施工工艺简单等特点，被大量的使用。但其缺点与优点同样突出：砌体结构的延性差，抗剪、抗拉强度低，当地震烈度较大时，容易开裂，破坏率较高。正因为如此缺点，在地震作用时，结构容易开裂，破坏率较高。因此，有必要对砌体结构在抗震方面的采取相关措施。

二、砌体结构的抗震措施
一九七六年七月二十八日发生的唐山大地震造成24.2万多人死亡，16.4万多人重伤；7200多个家庭全家震亡，上万家庭解体，4204人成为孤儿；97%的地面建筑、55%的生产设备毁坏；交通、供水、供电、通讯全部中断；23秒内，直接经济损失人民币100亿元；一座拥有百万人口的工业城市被夷为平地。
但是在唐山大地震后，人们却发现在普通的砖砌体结构中引入钢筋混凝土构造柱、圈梁和水平腰带等约束构件，对于砌体抗震非常有效。所谓构造柱是指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。构造柱不是用来承担竖向荷载的受力柱，而是主要用于抗击剪力、抗击地震等横向荷载的；砖混结构房屋中，在砌体内沿水平方向设置封闭的钢筋混凝土梁，以提高房屋空间刚度、增加建筑物的整体性，提高砖石砌体的抗剪、抗拉强度，防止由于地基不均匀沉降，地震或其他较大振动荷载对房屋的破坏。在基础以上墙体，紧挨楼板设置具有这种作用的钢筋混凝土梁为圈梁。
大量的实践经验和实际应用表明，结构设计中，圈梁、构造柱在下述几种情况下的作用尤其明显：
1.抵抗不均匀沉降。当房屋建于软弱地基上时，均匀荷载作用下的建筑物肯定会产生不均匀沉降，这样便会使抗拉强度很低的墙砌体很可能被拉裂。而通过圈梁、构造柱的有效协同作用，增强了建筑物的破坏延性特征，其变形能力提高了2～4倍，层转角也从1/120变为1/60；增加构造柱、圈梁使结构的整体性加强，有效约束了墙体裂缝的开展。此时，将圈梁设置在建筑物的基础顶面和檐口部位，抵抗不均匀沉降的效果最为显著。同时，构造柱、圈梁的约束作用还可以使结构的承载力提高30%以上。
2.防止较大振动荷载和地震对房屋的不利影响。通过圈梁、构造柱在空间上的纵横拉接，尤其构造柱通过锚入墙体内的拉接钢筋，宛然一只只强有力的手臂使纵横墙体和楼盖联结成一体，大大提高了建筑物的空间刚度和整体性，加强墙体的抗剪、抗弯曲能力，同时，通过水平圈梁的设置，减少了墙体的竖向自由长度，增强墙体的稳定性，从而提高了建筑物的抗震能力和防止墙体连续倒塌。

三、抗震措施的设置
3.1、对于构造柱的设置
a、对于不规则平面或变化较大的复杂平面，其布置可按以下原则加以考虑；构造柱应设在各横墙的两端，有阳角的平面应首先设在墙体的阳角，就内外而言应首先设在外墙上，另外在楼梯间与外墙交角、尽端山墙与内纵墙交点一般也应设置。单面走廊的内外纵墙上应设柱，设柱位置应与有柱横墙相对应；
b、一般的纵墙在6度区不必设构造柱，但若纵墙上搁置大梁，则应考虑大梁支撑对纵墙垛的不利影响，故宜在纵墙垛加构造柱，或将原有柱的断面加大，也可加大配筋以增强其强度；
c、构造柱与墙体间必须设拉接钢筋，这并非是因为柱与墙之间接触面的结构不够在侧力作用下可能因接触面出现张力而拉开或发生剪切破坏，而是在砖墙碎裂后构造柱如同框架一样弯曲，拉接钢筋拉住未开裂的砌体共同工作，可提高柱的抗弯强度及其在竖向荷载作用下的受压稳定性，对于提高砖墙的抗震能力和防止砖墙坍塌将起一定作用；
d、防震逢两侧的墙体应按外墙的要求设置构造柱和相应的构造措施；
e、构造柱的施工程序必须是先砌墙、后浇柱，即在与构造柱连接的纵、横墙砌成后再浇筑。
为防止墙与柱的开裂脱离，则柱与砌体的连接面应砌成马牙搓。在内墙中段墙体内设置的“
墙中构造柱”，柱与砌体的连接面可砌成直搓，两者之间也可以不设置拉接钢筋；
f、8、9度时多层砌体住宅楼梯间横墙的单元门洞边宜设置构造柱。
3.2、对于圈梁的设置
圈梁的设置应根据烈度及结构类型和结构布置等情况综合考虑。具体应遵循如下几条原则：
a、 每层圈梁应闭合，若遇有门窗洞口不能闭合时应在洞口顶设附加圈梁；并保证附加圈梁与主圈梁的搭接长度,（L≥H，≥1000mm，H为附加圈梁与主圈梁的垂直距离，L为搭接长度。）圈梁宜与预制板设在同一标高处或紧靠板底；
b、 当砖墙、砌块墙的屋盖或楼盖采用现浇或装配整体式翎筋混凝土楼板而未设置圈梁时，对外绮角柱，沿纵、横外墙；对外墙边柱，沿内墙或横向轴线，于楼板内按圈梁要求设置钢筋骨架，其长度分别不小于一个开间（沿房屋纵向）或4m（沿房屋横向），并与构造柱等可靠连接；
c、 屋盖处必须设置圈梁，圈梁与屋盖构件牢固联结有利于增强整体性，达到减小房屋顶部震害的目的，此时不仅圈梁的间距应减少，同时与山墙交接的内纵墙在屋盖处也应设置圈梁；
d、 采用预制板或纵墙承重结构体系的教学楼、试验楼等，于屋盖和各层楼盖处，除沿承重外墙、自承重横墙设置板边圈梁外，还应于每片窗间组合柱的对应位置，将预制楼板空开250mm，按圈梁要求顺板缝全长配制钢筋骨架，与组合柱可靠连接，并浇灌混凝土；
e、 液化土应根据工程需要采取措施，经处理的液化土和软土地基上的多层砌体房屋应设置基础圈梁；
f、 为了使圈梁在震时能起到整体腰箍的作用，使之与预制板更好的结合在一起，应认真作好板底坐浆及圈梁和楼板的拉接。

四、结束语
受某些因素的影响，在当前的建筑工程结构设计潮流中，存在着盲目加大圈梁、构造柱的断面面积和配筋，提高混凝土标号的现象。尽管圈梁和构造柱在砌体结构中的作用和效果比较明显，但圈梁和构造柱毕竟是作为砌体结构设计中的一种构造措施，它们与墙砌体之间的有效连接是通过拉接钢筋来实现。圈梁、构造柱的过大、过多的设置，并不能从根本上改变建筑物的结构形式，圈梁、构造柱与钢筋混凝土梁、柱有着本质意义上的不同，应区别对待。过多的设置圈梁和构造柱，过大的断面、配筋，以及过高的混凝土标号，都会成为砌体结构中闲置的安全储备，并不能充分发挥其应有的作用。

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