多層磚房的抗震設(shè)計和施工技術(shù)要點(diǎn)

1、多層磚房的抗震設(shè)計和施工技術(shù)要點(diǎn)     多層磚房結(jié)構(gòu)(磚混結(jié)構(gòu))主要用于居住、辦公、學(xué)校、醫(yī)院等民用或公用建筑。在我國,這類房屋修建數(shù)量最多分布最廣,約占到80%,尤其在民用住宅建筑中更占到90%以上。雖然目前有異型小框架砌體結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、CL結(jié)構(gòu)體系等新推廣的結(jié)構(gòu)形式,但按我國的實(shí)際經(jīng)濟(jì)狀況,多層磚房結(jié)構(gòu)仍將被長期廣泛應(yīng)用,仍將是民用住宅建筑的主要結(jié)構(gòu)類型。多層磚房的傳統(tǒng)做法是用粘土實(shí)心磚(包括目前推廣使用的KP1型空心磚)和混合砂漿砌筑,由于砌體材料的脆性,這種結(jié)構(gòu)抗塑性變形能力差,抗震能力不足,遇到強(qiáng)震時破壞嚴(yán)重,造成極大的經(jīng)濟(jì)損失和人

2、員傷亡。因此在多層磚房的設(shè)計施工中,必須嚴(yán)格按照國家抗震規(guī)范的要求,采取各種防范措施,盡量減輕地震災(zāi)害,減少損失。 1 基本設(shè)計理念 目前,世界多數(shù)國家對建筑物抗震設(shè)防的目標(biāo)是:在多發(fā)的小地震時,要求結(jié)構(gòu)不致破壞,經(jīng)小修可繼續(xù)使用,在罕遇的大地震時,允許結(jié)構(gòu)有一定程度的破壞,但不允許倒塌。我國抗震規(guī)范按“小震不壞,大震不倒”的設(shè)防原則,將砌體結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計總體上分兩部分。一是截面抗震承載力驗(yàn)算,對構(gòu)件、結(jié)構(gòu)整體進(jìn)行彈性強(qiáng)度校核,主要是砌體截面的抗剪能力驗(yàn)算。二是采取抗震構(gòu)造措施,目的在于保證結(jié)構(gòu)的合理布置、必要的連接和整體性,尤其重要的是保證多層磚房在強(qiáng)震破壞時不致倒塌。震害分析表明,合理的抗

3、震布置和構(gòu)造措施對提高多層磚房結(jié)構(gòu)抗震能力效果明顯,在某種程度上,抗震設(shè)計中概念設(shè)計比強(qiáng)度計算更重要。 2 設(shè)計的一般要求 1)建設(shè)場地的選擇。為達(dá)到減輕建筑物震害的目的,應(yīng)根據(jù)掌握的工程地質(zhì)資料、地震活動情況、建設(shè)項(xiàng)目的要求等,合理選擇建筑場地。應(yīng)選擇對抗震有利的地段,避開不利的地段,無法避開的應(yīng)采取有效措施。不應(yīng)在危險地段建造甲、乙、丙類建筑。有利地段指堅硬土或開闊平坦均勻密實(shí)的中硬土等。不利地段指軟弱土、液化土、突出孤立的山嘴山丘、非巖質(zhì)的陡坡、河岸和邊坡邊緣,平面分布上成因、巖性、狀態(tài)明顯不均勻的土層等;危險地段指可能震發(fā)滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等的部位。 2)房屋高度的限制。震

4、害調(diào)查表明,在同樣的地基條件下,磚房層數(shù)越多、高度越大,震害程度越嚴(yán)重,破壞比例也越高。這是由于作用于多層磚房的水平地震力隨房屋層數(shù)、高度增大而增加所致。因此限制多層磚房的高度,是既經(jīng)濟(jì)又有效的抗震措施,而且要對房屋總高度和層數(shù)進(jìn)行雙控制。目前有些設(shè)計只注重滿足甲方要求,滿足單一控制,而忽視抗震規(guī)范對房屋高度的雙控制,這種做法是不可取的。新規(guī)范特別指出對醫(yī)院、教學(xué)樓等及橫墻較少的多層砌體房屋應(yīng)比一般規(guī)定降低3m,層數(shù)降低一層。 3)房屋高寬比的限制。如果房屋的寬度太窄,在地震傾覆力矩的作用下,墻體水平截面產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力超過磚砌體的抗拉強(qiáng)度,底層外墻可能出現(xiàn)水平裂縫?？拐鹨?guī)范不要求對一般砌體房屋

5、進(jìn)行整體彎曲驗(yàn)算,但明確提出了房屋高寬比的限制。 4)結(jié)構(gòu)選型和布置。多層磚房要注意平、立面規(guī)則的體型,應(yīng)優(yōu)先采用抗震性能較好的橫墻承重或縱橫墻共同承重方案,一般縱墻承重必然造成橫墻間距較大的情況,對抗震不利;抗震橫墻間距要符合規(guī)范要求,間距過大時,縱向磚墻會因過大的層間變形而產(chǎn)生出平面的彎曲破壞,應(yīng)加以防止;縱橫墻特別是承重墻體應(yīng)沿豎向?qū)χ?宜在平面內(nèi)也對齊;墻體平面布置要求均勻和大體對稱,這樣可使地震作用能勻稱地分配到各個墻段,避免出現(xiàn)應(yīng)力集中和局部墻段扭轉(zhuǎn)破壞。 5)對設(shè)防烈度8度以上地區(qū),房屋立面高差6m以上、房屋有錯層且樓板高差大、各部分剛度與質(zhì)量截然不同等情況宜設(shè)防震縫。 3 截面

6、抗震計算簡式 國家建筑抗震設(shè)計規(guī)范(GB50011-2001)給出的普通磚、多孔磚墻體的截面抗震承載力驗(yàn)算采用底部剪力法,公式如下式(1)、(2),詳解見規(guī)范第7.2.8條。一般情況下,應(yīng)按下式計算。VfvEA/RE (1) 當(dāng)按(1)式驗(yàn)算不滿足要求時,可計入設(shè)置于墻段中部、截面不小于240mmX240mm且間距不大于4m的構(gòu)造柱對受剪承載力的提高作用,按下列簡化方法計算 VcfvE (A-AC)+ ftAC+0.08fyAs/RE (2) 4 抗震構(gòu)造措施 1)加強(qiáng)墻體、樓屋蓋連接的措施?，F(xiàn)澆鋼混樓板或屋面板伸進(jìn)縱、橫墻內(nèi)的長度均不應(yīng)小于120mm;裝配式鋼筋混凝土樓板或屋面板,當(dāng)圈梁未設(shè)

7、在板的同一標(biāo)高時,板端伸進(jìn)外墻的長度不應(yīng)小于120mm,伸進(jìn)內(nèi)墻的長度不應(yīng)小于100mm,在梁上不應(yīng)小于80mm;當(dāng)板的跨度大于4.8m并與外墻平行時,靠外墻的預(yù)制板側(cè)邊應(yīng)與墻或圈梁拉結(jié);房屋端部大房間的樓蓋,8度時房屋的屋蓋和9度時房屋的樓屋蓋,當(dāng)圈梁設(shè)在板底時鋼筋混凝土預(yù)制板應(yīng)相互拉結(jié),并應(yīng)與梁、墻或圈梁拉結(jié)。預(yù)制板端部宜留錨固鋼筋,以與其它構(gòu)件拉結(jié)?，F(xiàn)有的地區(qū)禁止使用預(yù)制空心板作樓屋蓋,而必須用現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板,這是加強(qiáng)房屋整體性、增強(qiáng)其抗震性能有利措施。 2)設(shè)置鋼筋混凝土圈梁。圈梁在多層磚房結(jié)構(gòu)中有多方面的作用,它可以增強(qiáng)縱橫墻體的連接,增強(qiáng)房屋的整體性和穩(wěn)定性;與構(gòu)造柱協(xié)同作用,

8、它可提高整個建筑物的空間剛度和整體性,加強(qiáng)墻體的抗彎、抗剪能力,約束墻面裂縫的開展;抵抗由于地震或其他原因引起的地基不均勻沉降對房屋的破壞等。規(guī)范對不同設(shè)防烈度下圈梁的設(shè)置和內(nèi)橫墻間距有明確的要求。圈梁應(yīng)交圈閉合設(shè)置,不在同一標(biāo)高時應(yīng)有可靠搭接。圈梁宜設(shè)于樓板同一標(biāo)高處、或緊靠樓板的位置。 3)設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱。通過系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究和工程實(shí)踐,設(shè)置構(gòu)造柱已被公認(rèn)為多層磚房結(jié)構(gòu)最有效的抗震措施,可以明顯地提高多層磚房的抗震性能,使磚混結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度特別是變形能力得到提高。墻體即使開裂,在構(gòu)造柱的約束作用下,以其塑性變形和滑移、摩擦來消耗地震能量,而且只要構(gòu)造柱主筋不全部斷裂,破碎的墻體被約束在其自

9、身的平面內(nèi)滑移,摩擦作用繼續(xù)存在,墻體仍能承擔(dān)豎向壓力和一定的水平地震力。這就使結(jié)構(gòu)達(dá)到了“裂而不倒”的目標(biāo)。新規(guī)范表7.3.1列出了不同設(shè)防烈度的多層磚房構(gòu)造柱的設(shè)置要求。在房屋四大角、錯層部位的橫墻兩端、較大洞口和大房間兩側(cè)墻處均應(yīng)設(shè)置構(gòu)造柱;構(gòu)造柱必須是先砌墻后澆筑柱混凝土,并有馬牙槎和拉結(jié)鋼筋使墻和柱連接,拉結(jié)鋼筋沿墻高每500mm設(shè)26,伸入每邊墻體不宜小于1m。 以上構(gòu)造措施最主要的是使結(jié)構(gòu)的整體性、變形能力得到提高,從而使其脆性得以改善,極大提高結(jié)構(gòu)吸收、消耗地震能量的能力和抗倒塌能力,從而增強(qiáng)多層磚房結(jié)構(gòu)的抗震性能。新規(guī)范強(qiáng)調(diào)甲、乙類建筑的抗震措施應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高一

10、度的要求,并把上面三條作為多層磚房設(shè)計的強(qiáng)制性措施,必須嚴(yán)格執(zhí)行。 5 施工技術(shù)要點(diǎn) 在多層磚房結(jié)構(gòu)的實(shí)際施工中,由于施工企業(yè)對抗震規(guī)范、操作規(guī)程等不夠重視,建筑隊伍、施工操作人員水平參差不齊和施工技術(shù)掌握不熟練等原因,致使按規(guī)范要求設(shè)計的抗震構(gòu)造措施受到削弱。因此嚴(yán)格按抗震構(gòu)造措施要求施工,是一項(xiàng)非常重要和復(fù)雜的工作?，F(xiàn)以華北地區(qū)抗震設(shè)防烈度為6-8度的一般多層磚房(磚混結(jié)構(gòu))為例,簡述其抗震構(gòu)造施工技術(shù)要求和應(yīng)注意的問題。 (1)無構(gòu)造柱處的內(nèi)外墻(縱橫墻)要求同時咬槎砌筑;并根據(jù)設(shè)防烈度要求設(shè)置拉結(jié)鋼筋,沿墻高每500mm設(shè)26拉結(jié)筋,伸入每邊墻體內(nèi)至少1000mm。后砌承重墻應(yīng)放坡留斜

11、槎,不得留直槎。(2)與構(gòu)造柱相鄰的磚墻應(yīng)砌筑成馬牙槎;在墻體砌筑時,應(yīng)根據(jù)馬牙槎的尺寸要求,從每層柱腳開始,先退后進(jìn),保證柱腳為大截面。相鄰馬牙槎的最小間距須滿足構(gòu)造柱的設(shè)計截面尺寸。(3)墻體與構(gòu)造柱應(yīng)沿墻高每500mm設(shè)置26水平拉結(jié)鋼筋聯(lián)結(jié),每邊伸入墻內(nèi)不應(yīng)少于1000mm。后砌的非承重墻與承重墻交接處,除應(yīng)在承重墻留陽槎外,尚應(yīng)沿墻高每500mm配置26鋼筋互相拉結(jié),鋼筋伸入每邊墻內(nèi)的長度不應(yīng)小于500mm。(4)構(gòu)造柱必須與圈梁連接,在柱與圈梁相交節(jié)點(diǎn)處,構(gòu)造柱的縱筋應(yīng)穿過圈梁,保證構(gòu)造柱縱筋上下貫通。節(jié)點(diǎn)處柱箍筋應(yīng)加密,加密范圍在圈梁上下,取六分之一層高或500mm中的較大值,箍

12、筋間距不宜大于100mm。(5)構(gòu)造柱、圈梁的箍筋一般用6,箍筋端部應(yīng)做成135。彎鉤,彎鉤的平直長度不應(yīng)小于10倍箍筋直徑。構(gòu)造柱、圈梁的縱向鋼筋的錨固長度和搭接長度為35倍鋼筋直徑,采用級鋼筋的鋼筋末端應(yīng)加彎鉤。構(gòu)造柱縱向鋼筋的搭接應(yīng)從每層圈梁頂面開始,鋼筋的保護(hù)層厚度為30mm。(6)在澆筑混凝土前,必須將砌體和模板澆水濕潤,并將模板內(nèi)的落地灰、磚渣和其他雜物清除干凈。柱模板宜在柱腳和二次澆灌段的下端位置留出清掃口。構(gòu)造柱的混凝土可分段澆筑,每段高度不宜大于2m或每層分兩次澆筑。在施工條件較好并能確保澆灌質(zhì)量時,亦可每層一次澆灌。澆筑柱混凝土宜用插入式振搗棒分層搗實(shí),振搗棒應(yīng)隨振隨拔,每次振搗層的厚度不應(yīng)超過振搗棒有效長度的1.25倍。振搗時,應(yīng)避免振搗棒觸碰墻身或柱鋼筋。(7)構(gòu)造柱、圈梁的混凝土強(qiáng)度等級一般為C20,其骨料最大粒徑不大于20mm,其坍落度以50-70mm為宜。新老混凝土結(jié)合處須先用水沖洗濕潤,再鋪20-30mm厚的水泥砂漿(砼配比去掉石子),然后澆筑新的混凝土。(8)構(gòu)造柱從基礎(chǔ)到頂必須垂直,對準(zhǔn)軸線,其層間錯位和垂直度必須符合施工規(guī)范要求。在每層放線和安裝模板時,必須根據(jù)柱軸線隨時校正豎筋位置和垂直度,澆注柱混凝土前應(yīng)校核柱筋位置并采取措施固定鋼筋。 6 結(jié)語 我國是地震的多發(fā)性國家,地震區(qū)(基本烈度6度及以上地區(qū))的