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有关砌体结构设计规范的几点探讨

2011-02-05项林

四川建筑 2011年1期
关键词:壁柱网片设计规范

项林

(长沙南方职业学院,湖南长沙410208)

砌体结构特别是多层砌体结构是我国应用最广的一种结构形式,近年来,国家大力推广应用新型墙体等建筑材料,由于对新型材料的重视度研究不够,理论不够完善,导致砌体结构房屋出现了一些具有普遍性的质量问题,而国家标准《砌体结构设计规范》(GB 50003-2001)对于结构设计可靠度标准、无筋砌体承载力计算、构造等方面相对于旧规范都有较大的改进、修改扩充。

1 工程结构可靠度

结构在规定的时间内,在规定的条件下,完成预定功能的概率,称为结构可靠度。对于砌体结构按承载力极限状态设计时,由于砌体结构房屋的墙、柱大多承受以恒荷载为主产生的内力,为了保证以永久荷载为主的结构构件的可靠度指标符合规定值,规范增加了由永久荷载效应控制的组合。

根据《建筑结构可靠度设计统一标准》对砌体结构构件可靠度指标分析表明[2]:通过对砌体结构可靠度的调整,各类无筋砌体构件可靠度指标均满足大于3.7,改善了以自重为主的砌体结构构件可靠度偏低的缺点;对于配筋混凝土砌块砌体剪力墙,对于住宅建筑墙体、办公建筑墙体、轴心受压和偏心受压可靠指标的平均值都有所提高。

2 无筋砌体承载力计算

对于受压构件的承载力计算,规范采用附加偏心距方法建立计算公式,规定了轴向力偏心距按内力设计值计算,相对于老规范所规定的按内力标准值计算,计算所得轴向力的偏心距较原规范要大些,使构件受压承载力下降,这对于适当提高构件的安全度是有利的。

对于局部受压承载力的计算,明确只采用一个梁端有效支撑长度a0的计算公式,即[3]:

工程上常将梁搁置在圈梁上,当梁端下设有垫梁时,梁端支持压力往往使砌体沿梁宽度产生不均匀局部受压,为此规范中引入了垫梁底面压应力分布系数。

在砌体结构中,砌体墙在竖向荷载和水平荷载作用下产生剪摩、剪压和斜压破坏三种形态,砂浆强度以及压应力为其主要的影响因素。规范建立了以剪压复合受力影响系数表达的剪压相关的计算方法,使砌体受剪构件承载力的计算更趋向于合理。

3 砌体结构的构造措施

墙柱高厚比是保证砌体结构稳定性的重要构造措施之一,其与承载力的计算无关,主要根据墙、柱在正常使用和施工情况下的稳定性和刚度要求,由经验确定。

墙柱高厚比验算以带壁柱更具代表性,包括带壁柱的整体高厚比验算和壁柱间墙高厚比验算。随着时代的发展,构造柱、圈梁系统已成为了我国砌体房屋最重要的抗震构造措施之一,而带构造柱墙的稳定性一般是将墙中的构造柱当做壁柱,根据墙中构造柱的设置情况进行相应的理论分析并提出对应的使用要求。

在带构造柱高厚比验算中,构造柱沿墙方向的宽度不小于180 mm,沿墙厚度方向的边长不小于墙厚,主筋不小于4φ12,混凝土强度等级不应低于C15;当构造柱的截面高度大于1/30柱高和墙厚,且顶部与横向支承结构有可靠连接时,可作为代壁柱墙验算柱间墙的高厚比;设置构造柱对墙体允许高厚比的提高仅适用于正常使用阶段;当利用构造柱提高砌体承载力时,设构造柱的墙体构造应按规范8.2.8条的规定;构造柱应为先砌墙后浇筑混凝土柱的施工顺序并与墙体有可靠的连接。

砌体结构的整体稳定取决于砌体、砌体构件的整体稳定性及其与非砌体构件连接的可靠程度,所以必须做好砌体间传力、连接构造及锚固连接等构造措施。

规范6.2.11条规定,砌块墙与后砌隔墙连接的交接处,应沿墙高每400 mm在水平灰缝内设置不少于2φ4、横筋间距不大于200 mm的焊接钢筋网片,如图1所示。

由于砌块后砌墙多数是厚90 mm非承重砌块砌筑而成,因其墙厚较承重砌块薄,相应高厚比很大,自然墙体自身稳定性成为了主要矛盾,而6.2.11条正是保证后砌隔墙稳定性的主要措施。

砌体中块体必要的搭接长度是保证砌体强度的关键,反之砌体中的材料就形不成整体,受荷后就会过早地出现解体破坏。砌体关于砌块砌体的组砌搭接要求,规范6.2.10条规定:砌块砌体应分皮错缝搭砌,上下皮搭砌长度不得小于90 mm。当搭砌长度不满足上述要求时,应在水平灰缝内设置不少于2φ4的焊接钢筋网片(横向钢筋的间距不宜大于200 mm),网片每端均应超过该垂直缝,其长度不得小于300 mm。按砌体基本力学试验方法标准规定,砌体的基本抗压强度试件,其搭接长度为1/2标准块长(对砌块为190 mm),它反映了砌体施工中最普遍的组砌方式,而出现搭长为1/4标准块长(对砌块为90 mm)的情况在砌体中占的数量很少,考虑到基本试件比实际墙体的边界条件更不利,因此从总体上讲能保证砌体强度的发挥。

图1 砌体墙与后砌隔墙交接处钢筋网片

砌块砌体结构房屋的组砌搭接要求,是通过砌块设计时的墙体排列图来保证的,也是砌块结构标准通用图包括的重要内容,另外砌块砌体分皮错缝搭砌还能保证砌块孔洞上下贯通,是砌块砌体设置竖向钢筋的最重要的结构功能要求。

4 结束语

多层砌体结构是我国应用最为广泛的结构形式,随着社会的发展及人民生活水平的提高,对建筑结构的质量安全要求也随之提高。本文在已有的工程设计经验及相关的试验成果的基础上,着重讨论了我国砌体结构设计标准《砌体结构设计规范》(GB 50003-2001)中关于可靠度、无筋砌体承载力及高厚比、构件连接、砌体搭接等一般构造措施等方面的内容,并给出相关的规范条文示例,希望对建筑结构设计人员有所帮助。

[1]GB 50003-2001砌体结构设计规范[S]

[2]施楚贤.砌体结构设计基本规定[J].建筑结构,2003,33(3):65-67

[3]施楚贤.无筋砌体构件承载力计算[J].建筑结构,2003,33(4):64-66

[4]苑振芳,刘斌,王欣.《砌体结构设计规范》(GB 50003-2001)中的一般构造措施[J].建筑结构,2003,18(5):58-61

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