砌体结构抗震设计的两点思考

砌体结构抗震设计的两点思考砌体结构抗震设计的两点思考李连岐（中国建筑科学研究院建筑机械化研究分院廊坊!"#!!!）一、前言对于砌体结构虽然《建筑抗震设计规范》及《设置钢筋混凝土构造柱多层砖房抗震技术规程》对砌体结构的抗剪计算及构造柱、圈梁、拉结筋的设置作了明确的规定，以期达到提高结构的延性和耗能能力的目的，但笔者多年的设计实践表明，机械地遵守规范有些时候并不能完全达到上述目的。下面仅就墙段两端设置构造柱及墙体配筋进行探讨。二、关于墙段两端设置构造柱的建议图$ 单元平面布置注：$%构造柱&...

砌体结构抗震设计的两点思考李连岐（中国建筑科学研究院建筑机械化研究分院廊坊!"#!!!）一、前言对于砌体结构虽然《建筑抗震设计规范》及《设置钢筋混凝土构造柱多层砖房抗震技术规程》对砌体结构的抗剪计算及构造柱、圈梁、拉结筋的设置作了明确的规定，以期达到提高结构的延性和耗能能力的目的，但笔者多年的设计实践表明，机械地遵守规范有些时候并不能完全达到上述目的。下面仅就墙段两端设置构造柱及墙体配筋进行探讨。二、关于墙段两端设置构造柱的建议图$ 单元平面布置注：$%构造柱&’!为笔者建议增加的；(%层高()!!**； +%窗台高,!!**，外窗高$#!!**，内门高($!!**- 《工程建设标准强制性条文（房屋建筑部分）》对墙体刚度计算及墙段划分未作明确规定。《设置钢筋混凝土构造柱多层砖房抗震技术规程》对墙段划分有两种方法，第一种是以构造柱中线间墙体为一墙段，第二种是以洞口间墙体为一墙段。并在附录.中对按第一种方法分墙段时开孔予以限制，主要为：$）门洞高度不超过墙段层间计算高度的)!/；(）内墙门、窗洞边离墙段端部净距离不小于#!!**。可见规程对构造柱约束墙体的概念是明确的。图$为一较典型砖混结构单元平面，其构造柱布置、拉结筋布置等满足规范要求，每层均设置圈梁。下面我们以规程第一种方法分析其各墙段的具体情况。 $%纵墙：外纵墙各墙段及部分内纵墙墙段两端有构造柱约束，而墙段!"#（见图$）却只一端设有构造柱。 (%横墙：大部分横墙墙段两端有构造柱约束，但墙段$，%只一端设有构造柱。下面我们以墙段!为例分析其抗震性能。（$）不满足规程对内墙门、窗洞边离墙段端部净距离不小于#!!**的要求，其洞边离墙段端部净距只 (0!**，墙段右侧构造柱不能形成对墙段的约束。（(）中国建筑科学研究院工程抗震研究所所做的底部框架抗震墙砖房$／+比例模型的试验研究，其模型破坏情况和裂缝图亦表明：洞口端部距墙段端部过近，墙段裂缝发展不能跨过洞口到达构造柱，构造柱不能形成对墙段的约束。（+）非约束砌体脆性大，其主裂缝发展、刚度下降比约束砌体快得多，破坏位移角及耗能能力亦比约束砌体小得多。（0）笔者用1213 程序所做的抗震验算表明，墙段!的抗力与荷载效应比值较小。抗震试验及分析表明，构造柱不能形成对墙段! 的约束。但其初期刚度较大，开裂后刚度迅速下降，其所承担的地震力必然由其他墙段承担，加重其他墙段的负担；墙段过早破坏和丧失承重能力必然加速楼盖甚至整体房屋的倒塌，形成事实上的薄弱墙段。综上所述，笔者建议在图$中墙段!"%的洞口端部附加构造柱，以达到真正增强砌体结构变形能力和耗能能力的目的。三、关于在墙段内设置水平钢筋的建议众所周知，设置水平钢筋的粘土砖墙可以提高其抗震承载力。文［0］中亦指出： $%无筋墙段破坏时沿墙面基本上只有一对主交叉斜裂缝，其他裂缝很少发生。而配筋墙体则是沿墙体两对角线方向出现几条裂缝，裂缝分布较均匀且较细。随着水平荷载的增加，裂缝数量不断增多。 (%两端设构造柱的配筋墙体具有以下特性：（$）承载力较无筋墙段有明显提高。试验结果表明，有构造柱的配筋墙段的极限承载力较无构造柱配筋墙段提高(+/"4!/（未考虑尺寸效应），且水平钢筋充分发挥作用，接近屈服强度。（(）变形能力强，剪力5位移滞回曲线饱满，骨架曲线下降段下降缓慢且延伸很远，能够吸收更多的地震能量。（下转第##页） ,+ 第+$卷第,期建筑结构 (!!$年,月图! 南楼钢屋架图" 屋架悬挑部分与柱子的连接小，但价格较贵。经与业主协商，并考虑到工期短、早投入使用等综合效益，决定采用该进口胶植筋技术。植筋具体的作法是：先清理原屋面，将防水层、保温层等打掉；再用专用冲击电钻在原来柱的顶部往下钻孔，孔径#$%%，孔深&’’%%；用吸尘器、吹气筒、清孔刷将孔内和孔口周围的粉尘清理干净；注入该化学胶，注意胶体注满钻孔深度的#／&即可；然后插入!"#’ 主筋至孔底，注意应边旋转钢筋边插入，使钢筋与胶体接触充分、密实、饱满，待胶体达到规定的固结时间后，即可进行后续施工。拉拔锚固试验的主要结果表! 锚固深度（%%）设计实际锚固屈服时的拉力（()）锚固极限时的拉力（()）破坏形态结构胶 *+’ *,’ *#" *#" 钢筋屈服后被拔出，胶与钢筋脱离 #’’ #’$ *#" *"’ 钢筋屈服，产生轻微颈缩，胶与钢筋脱离 &"’ &+, *&’ *+’ 钢筋屈服，产生轻微颈缩，胶与钢筋脱离 -./0. 注：钢筋直径!"#’，屈服强度&,&)／%%#，极限强度"#’)／%%#；混凝土立方体抗压强度!123&$4&)／%%#；试验环境温度5#!"6。四、结语轻型钢屋架用于加层易满足新增层大空间的要求，并可减轻新增层的自重。化学胶植筋技术用于锚固加层柱筋是完全可行的，且施工方便，固化时间短，工效高，环保安全性能佳，但价格较高。江苏省新华书店增层工程已交付使用，使用情况良好。参考文献 *7 全国通用建筑标准图集898:—$#《轻型屋面钢屋架》第三册4图集号：$,9;"*,（三）4 （上接第&<页） &7当水平配筋墙体采用搭接接头时，试件的破坏特征、承载能力及变形能力与无筋墙体相似，不应采用。使用冷轧带肋钢筋性能效果差，不宜采用。笔者建议在砖混结构的抗震设计中提倡设计成两端设构造柱的配筋墙体，钢筋采用变形钢筋，焊接连接。以利在抗震验算的基础上真正提高结构抵抗地震灾害的能力。笔者以图*为例做一测算：设计两端设构造柱的配筋砌体结构，采用#!’墙配& #!+"&’’（配筋率 ’7**$=），&+’墙配!#!+"&’’（配筋率’7*’"=），其造价比原结构提高约*’!*"元／%#。若以砖混结构主体造价"’’元／%#计，其造价只比原来提高#=!&=，若与商品房售价相比则更微乎其微了。好的结构性能是房产商和业主乐意接受的。参考文献 *7 建筑抗震设计规范（;>8**—$<）4 #7 设置钢筋混凝土构造柱多层砖房抗震技术规程（8?8／:*&—8**—$<）等现行规范设计，局部小房间的隔墙采用轻质泰柏板。五、结束语经过设计回访，用户普遍反映对使用功能满意，改建后外观造型朴实美观，与周围环境协调相称。由于基础处理得当，施工精心，工程竣工使用近四年多，最大沉降仅!7"%%。 ""

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