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文檔簡介
1、前言第八講 砌體結構【內容提要】砌體材料的性能,砌體結構的基本設計原則及砌體的承載力計算;混合結構房屋設計和房屋部件設計及抗震設計要求。【重點、難點】砌體結構的基本設計原則及砌體的承載力計算,混合結構房屋設計。【內容講解】砌體是把塊材(磚石、混凝土砌塊、土塊等)用灰漿(砂漿、粘土等)通過人工砌筑而形成的二種建筑材料。如果用砌體作為結構的材料,這種結構就是砌體結構。材料一、材料(一)塊材塊材是砌體的主要組成部分,占有砌體總體積的78以上。除土坯外,我國砌體結構的主要塊材是由石、粘土、工業廢料和混凝土制作的;又分為實體磚、空心磚、砌塊和石材等。不論磚或石,塊材以其標準試驗方法所得到的抗壓極限強度的
2、Mpa數值作為其強度等級(標號)。砌體結構設計規范規定,對于燒結普通磚、硅酸鹽磚和燒結空心磚等的強度等級分為(括號內為kg/cm2值)MU30(300),MU25(250),MU20(200),MUl5(150),MUIO(100),MU7.5(75);對于塊強度等級分為MUl5(150),MU10(100),MU7.5(75),MU5(50),MU3.5(35);對于石材強度等級分為MUl00,MU80,MU60,MU50,MU40,MU30,MU20,MUl5,MUIO。(二)砂漿砂漿在砌體中所占體積(灰縫)雖大大小于塊材,但它能將砌體中的塊材聯成整體,從而改善了塊材在砌體中的受力狀態,提
3、高了防水、隔熱的能力等。砂漿是以黃砂和適量膠結料(水泥、石灰、粘土)加水攪拌而成的。它分為以下幾種:1水泥砂漿:按一定的重量比或體積比把水泥和黃砂加水調制而成;2石灰砂漿:按一定重量比把石灰膏與黃砂加水調制而成;3石灰水泥砂漿又叫混合砂漿:按一定重量比把石灰膏、水泥和黃砂加水調制而成;4粘土石灰砂漿:按一定份量把粘土、石灰、黃砂三者加水調制而成。在砌體結構中,多采用第1和第3兩種,為了節省水泥,第2和第4兩種用于少層房屋的勒腳線以上。砂漿的強度一般采用28天齡期的立方塊(7.07cm×7.07cm×7.07cm)的抗壓強度表示。在砌體中所采用的砂漿,規范規定了以下的強度等級
4、:M15,M10,M7.5,M2.5,M1,M0.4。良好的砌體砂漿除滿足設計強度要求外,還應具有以下的特征:1流動性(或可塑性)在砌筑體的過程中,要求塊材與砂漿之間有較好的密實度,砂漿的稠度不能太大而要具有一定的流動性;但稠度也不能太小,因為太稀也不行。為了測定合適的稠度,常用重力為3N的、頂角為30。的標準錐體,放人砂漿測定錐體的沉入量。用于磚砌體的砂漿要求沉入量為69cm;用于毛石砌體的砂漿要求沉人量為47cm等。2保水性砂漿能保持水分的能力叫保水性。保水性不好易發生離析。在砂漿增加石灰膏或粘土漿可以改善砂漿的保水性。砂漿的保水性以分層度表示,即靜置30min,上下層沉人量之差宜在12c
5、m。(三)砌體在砌體結構中可以分為無筋砌體、配筋砌體、組合砌體和加木或加鋼筋混凝土砌體。各自有不同的構造特點。1無筋砌體除了塊材和砂漿構成的砌體外,不加其他抗拉強度較高的材料,如鋼筋、竹筋、木等,都稱為無筋砌體。無筋砌體房屋的抗震和抗不均勻沉陷的能力很差。2配筋砌體在灰縫中或在水泥粉刷中配置鋼筋以增強砌體本身的抗壓、抗拉、抗剪強度的砌體稱之為配筋砌體。因此又分為橫向配筋砌體和豎向配筋砌體。3組合砌體在構件的受拉和受壓區用鋼筋混凝土(或鋼筋砂漿)代替一部分砌體原有面積并與原砌體共同工作,即為組合砌體。組合砌體與無筋砌體相比可以提高砌體抗彎、抗壓和抗剪能力。4加木或加鋼筋混凝土砌體前述配筋砌體或組
6、合砌體主要是對砌體構件的截面用鋼筋或鋼筋混凝土加強。而加木或加鋼筋混凝土砌體則更多地從房屋整體上加強。采用加鋼筋混凝土砌體可以提高房屋抵抗不均勻沉降的能力,在地震區采用加鋼筋混凝土砌體可以通過鋼筋混凝土對砌體的約束,使砌體不易“散架”從而提高其變形和耗能能力等,這些都是從總體上加強。基本設計原則二、基本設計原則砌體結構設計規范GB50032001采用以概率理論為基礎的極限狀態設計方法,用分項系數的設計表達式進行計算。(一)設計表達式砌體結構應按承載力極限狀態設計,并滿足正常使用極限狀態的要求。不過,在一般情況下,砌體結構正常使用極限狀態的要求可以由相應的構造措施予以保證。1砌體結構按承載能力極
7、限狀態設計時,其表達式為:混合結構房屋設計三、混合結構房屋設計(一)結構布置在混合結構房屋設計中,承重墻體的布置是設計的重要環節。因為承重墻體的布置不僅影響房屋平面的劃分和空間的大小,而且還關系到荷載傳遞路線及房屋的空間剛度。在承重墻體的布置中,有三種方案可供選擇。1縱墻承重體系屋面荷載主要由屋面板傳給屋面梁(屋架),再由屋面梁傳給縱墻。有些跨度較小的房屋,樓板直接擱在縱墻上,也屬縱墻承重體系。這類房屋屋(樓)面荷載的主要傳遞路線為:屋(樓)面荷載一縱墻一基礎一地基2橫墻承重體系樓(屋)面荷載主要由橫墻承受,這類房屋荷載的主要傳遞路線為:屋(樓)面荷載一橫墻一基礎一地基3縱橫墻承重體系屋(樓)
8、面荷載一部分由縱墻承重,另一部分由橫墻承重,成為縱橫墻承重體系。這類房屋荷載的傳遞路線為:(二)靜力計算在混合結構房屋中,縱墻、橫墻(包括山墻)、樓屋蓋和基礎等組成一空間受力體系,共同承受作用在結構上的各種垂直荷載和水平荷載,不僅直接承受荷載的構件抵抗荷載的作用,而且與其相連接的其他構件都不同程度地參加工作,抵抗所分擔的荷載。混合結構房屋是以采用屬于哪一種靜力計算方案來區分空間作用的大小的。而屋蓋或樓蓋水平剛度的大小,以及橫墻的間距又是確定靜力計算方案的兩個主要因素。靜力計算方案有下列三種:1彈性方案當房屋橫墻間距較大,甚至無橫墻(山墻)時,屋蓋和樓蓋的水平剛度較小,因而在水平荷載作用下,房屋
9、的水平位移較大2剛性方案當房屋的橫墻間距較小,房屋和樓蓋的水平剛度較大時,則房屋的空間剛度也較大。因而在水平荷載作用下,房屋的水平位移很小,可假定為零。在確定墻柱的計算簡圖時,可以忽略房屋的水平位移,房屋和樓蓋均可視作墻柱的不動鉸支承,墻柱內力可按不動鉸支承的豎向構件計算。這種房屋屬于剛性方案房屋。對于剛性方案,在多層剛性方案房屋中,為了簡化計算,假定墻體與基礎為鉸接,就可以把超靜定問題變為靜定問題。而單層房屋則不同,一般層高較大,計算時常需考慮風荷載,因而在墻體與基礎頂面交接處截面的彎矩較大。因此,在單層房屋計算簡圖中,假定墻體與基礎頂面固接。當作用在某一層縱墻上的豎向荷載有N¨M
10、、G時。這里NU為上面各層屋蓋、樓蓋傳來的恒荷載、活荷載及墻體自重(包括內外粉刷及門窗自重),作用在上一樓層墻體截面重心處。N,為本層樓蓋傳來的豎向荷載,應考慮對墻體的實際偏心影響,當梁支承于墻上時,梁端支承壓力M到墻內邊的距離,對屋蓋梁應取0.330,0為梁端有效支承長度。G為本層墻體自重(包括內外粉刷及門窗自重),作用在本層墻體重心處。3剛彈性方案介于彈性方案和剛性方案之間的房屋,稱為剛彈性方案房屋。這種房屋的樓蓋具有一定的水平剛度,橫墻間距不太大,能起一定的空間作用,水平位移比彈性方案要小,但又不能忽略不計。剛彈性方案單層房屋的靜力計算介于剛性方案和彈性方案之間,可應用空間性能影響系數按
11、考慮空間工作的排架來計算。房屋靜力計算方案的確定,主要根據相鄰橫墻間距s及屋蓋或樓蓋的類別進行,可按表6-8-1來判別。 剛性和彈性方案房屋的橫墻應符合下列要求:橫墻中開有洞口時,洞口的水平截面面積不應超過橫墻水平全截面面積的50。橫墻的厚度不宜小于180mm。單層房屋的橫墻長度不宜小于其高度,多層房屋的橫墻長度,不宜小于H/2(H為橫墻總高度)。當橫墻不能同時符合上述要求時,應對橫墻的剛度進行驗算。如橫墻的最大水平位移值Umax H4000時,仍可視作剛性或剛彈性方案房屋的橫墻。符合此剛度要求的一段橫墻或其他結構構件(如框架等),也可視作剛性方案房屋的橫墻。(三)墻和柱的構造混合結
12、構房屋結構布置確定后,墻體的厚度除需滿足保溫、隔音等要求外,還要滿足高厚比要求及其他構造要求,最后,必須滿足承載力的要求。1墻和柱的允許高厚比墻、柱高厚比的限值,稱為允許高厚比。其值主要根據房屋中墻(柱)的穩定性、剛度條件和其他各種影響因素,由經驗確定。規范GB500032001規定的墻、柱的允許高厚比見表6-8-2。注:1下列材料砌筑的墻、柱允許高厚比,應按表中數值分別予以降低:空斗墻、中型砌塊墻、柱降低10毛石墻、柱降低20。2組合磚砌體構件的允許高厚比,可按表中數值提高20,但不得大于28。3驗算施工階段砂漿尚未硬化的新砌砌體高厚比時,可按表中MO4項數值降低10。2墻、柱的一般構造要求
13、 為了保證房屋的空間剛度和整體性,墻、柱除應滿足上述高厚比驗算的要求外,還應滿足下列構造要求: (1)五層及五層以上房屋的外墻、以及振動或層高大于6m的墻和柱所用材料的最低強度等級,應符合下列要求:磚-MU1O,砌塊-MU7.5,石材-MU30,砂漿-MU5。(2)在室內地面以下,室外散水坡頂面以上的砌體內,應鋪設防潮層。防潮層材料一般采用防水水泥砂漿。室外勒腳部位應采用水泥砂漿粉刷并抹光。地面以下或防潮層以下的砌體,所用材料的最低強度等級應符合要求。 (3)承重獨立磚柱的截面尺寸不應小于240mm×370mm×370
14、mm。毛石墻厚度,不宜小于350mm,毛料石柱截面較小邊長,不宜小于400mm。當有振動荷載時,墻、柱不宜采用毛石砌體。(4)跨度大于6m的屋架,跨度大于4.8m(對磚砌體)、4.2m(對砌塊和料石砌體)以及3.9m(對毛石砌體)的梁,其支承面下的砌體應設置混凝土或鋼筋混凝土墊塊,當墻中設有圈梁時,墊塊與圈梁宜澆成整體。(5)對180mm厚磚墻為4.8m,對厚度h240mm的墻,當大梁跨度大于或等于6m(對磚墻)、4.8m(對砌塊和料石墻)時,其支承處宜加設壁柱,或采用其他加強措施。(6)預制鋼筋混凝土板的支承長度,在墻上不宜小于lOOmm;在鋼筋混凝土圈梁上不宜小于80mm。(7)骨架房屋的
15、填充墻,應分別采用拉結條或其他措施與骨架的柱和橫梁連接。(8)山墻處的壁柱宜砌至山墻頂部。風壓較大的地區,檁條應與山墻錨固,屋蓋不宜挑出山墻。(9)砌塊的砌體應分皮錯縫搭砌。中型砌塊上下搭砌不得小于砌塊高度的1/3,且不應小于150mm;小型空心砌塊上下搭砌長度,不得小于90mm。(10)混凝土中型空心砌塊房屋,宜在外墻轉角處、樓梯間四角的砌體孔洞內設置不少于1根直徑為12的豎向鋼筋,并用C20細石混凝土灌實。豎向鋼筋應貫通墻高并錨固于基礎和樓、屋蓋圈梁內,其錨固長度不得小于30倍的鋼筋直徑。鋼筋接頭應綁扎或焊接,綁扎接頭搭接長度不得小于35倍的鋼筋直徑。(11)空斗墻的下列部位,宜采用斗磚或
16、眠磚實砌:縱橫墻交接處,其實砌寬度距墻中心線每邊不小于370mm;室內地面以下,及地面以上高度為180mm的砌體;櫚柵、檁條和鋼筋混凝土樓板等構件的支承面下,高度為120180mm的通長砌體,所用砂漿不應低于M2.5;屋架、大梁等構件的墊塊底面以下,高度為240360mm,長度不應小于740mm的砌體,其所用砂漿不應低于M2.5。(12)墻中設置圈梁的要求,參見房屋部件中的圈梁部分。 房屋部件四、房屋部件(一)圈梁1圈梁的設置在砌體結構房屋中,沿外墻四周及內墻水平方向設置連續封閉的鋼筋混凝土梁或鋼筋磚梁,稱為圈梁。鋼筋混凝土圈梁可以現澆,也可以預
17、制。但由于目前磚的規格不整齊,砌體上安放圈梁時的坐漿厚度不易控制,所以預制圈梁實際應用較少。鋼筋混凝土圈梁的寬度宜與墻厚相同,當墻厚h>240mm時,其寬度不宜小于2h/3。其高度應等于每皮磚厚度的倍數,并不應小于120mm。2圈梁的作用(1)增強房屋的空間剛度和整體性,加強縱橫墻的聯系。圈梁還可以在驗算墻、柱高厚比時為不動鉸支承,以減小墻、柱的計算高度,提高其穩定性。例如設有鋼筋混凝土圈梁的帶壁柱墻,當b/sl/30時,(b為圈梁寬度,s為相鄰壁柱中心距),圈梁可視作壁柱間墻的不動鉸支點。(2)承受地基不均勻沉降在墻體中所引起的彎曲應力,可抑制墻體裂縫的出現或減小裂縫的寬度,還可有效地
18、消除或減弱較大振動荷載對墻體產生的不利影響。(3)過門窗洞口的圈梁,若配筋不少于過梁時,可兼作過梁。(二)過梁1過梁的設置和作用過梁是砌體結構房屋墻體門窗洞上常用的構件,它用來承受洞口頂面以上砌體的自重及上層樓蓋梁板傳來的荷載。過梁可采用磚砌過梁和鋼筋混凝土過梁。磚砌過梁又可分為磚砌平拱過梁和鋼筋磚過梁。2過梁的計算(1)過梁上的荷載過梁上承受的荷載有砌體自重和過梁計算高度范圍內梁、板傳來的荷載。GB500032001規定過梁上荷載按下列采用:1)梁、板荷載對磚和小型砌塊砌體,梁、板下的墻體高度hw<Ln 。時(ln為過梁的凈跨),可按梁、板傳來的荷載采用。梁、板下的墻體高度
19、hwln時,可不考慮梁、板荷載。對中型砌塊砌體,梁、板下的墻體高度hw<Ln或hw<3h時,(h為包括灰縫厚度的每皮砌塊高度),可按梁、板傳來的荷載采用。梁、板下的墻體高度hwln且hw3h時,可不考慮梁、板荷載。2)墻體荷載 對磚砌體,當過梁上的墻體高度hw< ln/3 時,應按墻體的均布自重采用。墻體高度hwln/3時,應按高度為ln/3墻體的均布自重采用。對小型砌塊砌體,當過梁上的墻體高度lw<Ln/2時,應按墻體的均布自重采用。墻體高度lw<Ln/2時,應按高度為ln/2墻體的均布自重采用。對中型砌塊砌體,當過梁上的墻體
20、高度hw<Ln 或hw<3h時,按墻體的均布自重采用。墻體高度hw3h時,應按高度為ln和3h中較大值的墻體均布自重采用。(2)過梁的破壞形式磚砌過梁在荷載作用下,隨著荷載的不斷增大,將先后在跨中受拉區出現垂直裂縫,在靠近支座處出現沿灰縫近于45º的階梯形斜裂縫,這時過梁像一個拱一樣地工作。過梁下部的拉力將由鋼筋承受(對鋼筋磚過梁)或由兩端砌體提供推力來平衡(對磚砌平拱)。最后過梁可能有三種破壞形 態:過梁跨中正截面的受彎承載力不足而破壞;過梁支座附近截面受剪承載力不足,沿灰縫產生45º方向的階梯形斜裂縫不斷擴展而破壞;過梁支
21、座端部墻體長度不夠,引起水平灰縫的受剪承載力不足發生支座滑動而破壞。(三)墻梁由支承墻體的鋼筋混凝土托梁及其以上計算高度范圍內的墻體所組成的組合構件稱為墻梁。墻梁可分為承重墻梁和非承重墻梁。只承受托梁和它頂面以上墻體自重的墻梁稱為非承重墻梁,如果墻梁還承受由屋蓋和樓蓋傳來的荷載時稱為承重墻梁。1墻梁的受力特點墻梁是由墻和托梁組合而成。當托梁及其上的墻體達到一定強度后,它們兩者就能共同工作,在裂縫出現前,如同鋼筋混凝土和磚砌體兩種材料組成的深梁。根據用有限單元法分析,在均布荷載作用下,其主應力軌跡線如圖6-8-1所示。當墻體無洞口時(圖6-8-1a),主應力都指向支座,墻梁形成拱作用,托梁主要受
22、拉,這與一般受彎構件不同。當墻體有洞口時(圖6-8-1b),墻梁頂部荷載通過墻體的大拱和小拱向兩端支座及托梁傳遞,托梁不僅受拉,而且受彎;當洞口位于跨中時,大拱作用加強,小拱作用削弱,托梁的受力又接近于無洞口的狀況。2墻梁的破壞形態(四)挑梁 在砌體結構房屋中,常常設計一種一端嵌入墻內,另一端懸臂挑出的梁,稱為挑梁,如雨蓬、凸陽臺、懸挑樓梯等。 1挑梁的受力特征圖6-8-3所示挑梁,挑梁的嵌固部分承受著上部砌體極其傳遞下來的荷載作用,在挑梁的上、下界面上存在著壓應力。當外荷載F作用后,挑梁A處的上、下界面上就分別產生拉、壓
23、應力。隨著荷載增大,在挑梁A處的上界面將出現水平裂縫,與上部砌體脫開。若繼續加荷,在挑梁尾部B處的下表面,也出現水平裂縫,與下部砌體脫開。若挑梁本身承載力(正、斜截面)得到保證,則挑梁在砌體中可能發生下述破壞形態。 2挑梁的破壞形式(1)挑梁傾覆破壞當挑梁埋人端砌體強度較低而埋入段長度l1較短,就可能在挑梁尾端處角部砌體中產生階梯形 斜裂縫(圖6-8-3)。當斜裂縫繼續發展,如斜裂縫范圍內砌體及其他上部荷載不足以抵抗挑梁的傾 覆,挑梁即產生傾覆破壞。(2)挑梁下砌體局部受壓破壞當挑梁埋入端砌體強度較低而埋入段長度
24、l1較長,在斜裂縫發展的同時,下界面水平裂縫也在延伸,挑梁下砌體受壓區長度減小,砌體壓應力增大。若壓應力超過了砌體的局部抗壓強度,則挑梁下的砌體將發生局部受壓破壞。抗震設計要點五、抗震設計要點(一)一般規定1抗震設防的基本原則我國對建筑結構的抗震設防的基本原則是“小震不壞、中震可修、大震不倒”。房屋在經受多發的和常遇性的、低于本地區設防烈度的地震,即所謂小震的影響時,結構一般未遭受損壞,或所受影響無需修理即可繼續正常使用,結構仍然處于彈性階段。這里,一個地區的設防烈度即該地區的基本烈度;小震時的烈度稱眾值烈度,它比基本烈度平均低1.55度。結構在經受中震,即相當于基本烈度時,雖有損壞,但修理后
25、仍然可以繼續使用。結構在經受大震,即較基本烈度約高1度左右的罕遇地震烈度時,結構可以有較大的變形,但能控制在一定的范圍內,使結構不致倒塌,以保障人身的安全和避免財產的損失。當經受相應于或高于基本烈度的地震作用時,結構已進入彈塑性階段。2砌體結構的抗震設計的基本要求合理的抗震設計需要各方面的配合,其具體的基本要求如下:(1)房屋的平、立面布置1)房屋的平、立面布置宜規則、對稱,房屋的質量分布和剛度變化宜均勻,樓層不宜錯層。2)房屋的防震縫可按實際需要設置。當房屋體型復雜不設防震縫時,應選用符合實際的結構計算模型,進行較精細的抗震分析,采取措施提高抗震能力。當設置防震縫時,應將房屋分成規則的結構單
26、元,留有足夠的寬度,使兩側的上部結構應完全分開。伸縮縫、沉降縫應符合防震縫的要求。(2)抗震結構體系1)抗震結構體系,應符合下列各項要求:a計算簡圖明確,地震作用傳遞途徑合理;b宜有多道抗震防線;c應具備必要的強齲己玫謀湫文芰禿哪苣芰?BR>d宜具有合理的剛度和強度分布。2)抗震砌體結構構件,應按規定設置的鋼筋混凝土圈梁和構造柱、芯柱,或采用配筋)砌體和組合砌體柱等,以改善結構的變形能力。3)結構的連接,應能保證結構的整體性。4)抗震支撐系統,應能保證地震時結構穩定。(3)非結構構件1)附屬構件應與主體結構有可靠的連接或錨固,避免倒塌傷人或砸壞設備。2)避免不合理地設置圍護墻和隔墻而導致
27、主體結構的破壞。3)裝飾貼面與主體結構應有可靠連接,應避免吊頂倒塌傷人。(4)材料砌體材料應符合下列最低要求:1)粘土磚的強度等級不宜低于MU7.5,磚砌體的砂漿強度等級不宜低于M2.5,磚煙囪的砂漿強度等級不宜低于5。2)混凝土砌塊的強度等級,中砌塊不宜低于MUl0,小砌塊不宜低于MU5,砌塊砌體的砂漿強度等級不宜低于Mb5.0。3)構造柱、芯柱、圈梁和基礎的混凝土強度等級不宜低于C15,鋼筋的強度等級可采用I級或級鋼筋,箍筋宜采用I鋼筋。(5)施工1)構造柱、芯柱的施工,應先砌墻后澆混凝土柱,以確保砌體墻與柱的連接,提高抗側力砌體墻的變形能力。2)縱墻和橫墻的交接處應同時咬槎砌筑或采取拉結
28、措施。3)施工質量的檢查和驗收,應符合現行有關的國家標準的要求。 (二)砌體結構房屋的抗震構造措施(1)多層房屋的一般規定1) 多層砌體房屋的總高度、層數和層高的限值如表683,設計時應按照執行。2)多層砌體房屋總高度與總寬度的最大比值為了保證房屋的穩定性,避免房屋發生整體彎曲破壞,不使地震作用傾覆力矩引起的彎曲應力超過砌體的抗拉強度而導致墻體出現水平裂縫等,所以對多層砌體房屋總高度與總寬度的比值作了限制,見表6-84。3)多層砌體房屋的結構體系多層砌體房屋的結構體系,應符合下列要求:a承重結構體系:應優先采用抗震效果好的橫墻承重體系,或縱、橫墻共
29、同承重的結構體系。b墻體的布置:為了使各個墻垛所承受的地震作用大體相同,防止個別墻垛受力過大和薄弱部位的率先破壞,縱橫墻的布置宜均勻對稱,沿平面內宜對齊,沿豎向應上下連續;同一軸線上的窗間墻也宜均勻。c防震縫:在烈度為8度和9度的地區,如果房屋立面的高差在6m以上,或房屋有錯層且樓板高差較大,或者房屋各部位結構的剛度和質量截然不同,則均宜設置防震縫。防震縫的兩側都要設置墻體,縫寬可采用50100mm。d樓梯間:樓梯間不宜設置在房屋的盡端和轉角處,否則要對設置樓梯的盡端開間采取特殊措施。e煙道、風道、垃圾道:在墻壁中設置煙道、風道、垃圾道等洞口,每每削弱或減薄墻身,墻體的剛度突變,成為薄弱部位,
30、一旦地震,應力集中,首先遭到破壞。所以,這些洞道不應削弱墻體。如果墻體受到削弱,則應在砌體中配筋,或采用預制管道構件等加強措施。另外,對于附墻煙囪以及高出屋面的煙囪,也宜采用豎向配筋加強。4)多層砌體房屋抗震橫墻的間距多層砌體房屋的橫向水平地震力主要由樓蓋傳遞,由橫墻承擔。在房屋中,樓蓋與縱、橫墻共同構成了房屋的空間剛度,房屋的空間剛度即由樓蓋的類別以及縱、橫墻的布置而定。樓蓋的水平剛度大(例如現澆鋼筋混凝土樓蓋),以及橫墻布置密(房間的開間小),則房屋的空間剛度大,抗震性能就好。所以,橫墻不但本身必須具備承受橫向地震力的能力,還必須限制其間距,使得樓蓋具有足夠的水平剛度以傳遞橫向地震水平力。
31、即如果樓蓋的水平剛度大,則橫墻的間距就可以大些,反之則橫墻的間距就必須減小,才能滿足樓蓋對傳遞水平地震力所必需的剛度要求。多層砌體房屋抗震橫墻的間距,不應超過表685的要求。5)多層砌體房屋的局部尺寸限值 設計時,還要注意房屋的一些局部部位,有些局部部位往往會成為薄弱環節,地震時首先失效,引起整棟房屋破壞、甚而倒塌。例如窗間墻,其布置宜均勻,寬度最好相同,且不宜小于表1486規定的數值;墻的端部至窗邊的盡端墻,其尺寸不能太小,否則在水平剪力作用下,容易從窗角向上、下方外延的斜裂縫。若盡端墻失效并連同窗口上方的砌體一起塌落,就會導致樓板傾毀。其他如懸臂的、懸挑
32、的構件,都要注意其尺度或加以錨固。多層砌體房屋的局部尺寸限值,宜符合表6-8-6的要求。(2)多層磚房的構造措施1)鋼筋混凝土構造柱在多層砌體結構房屋中設置鋼筋混凝土構造柱是一項非常有效的抗震措施。構造柱不但使砌體結構房屋承受變形的性能大為改善,而且使已開裂的墻體的位移受到限制,從而提高房屋的抗震性能。如圖6-8-4和圖6-8-5所示,當在墻砌體的左右兩側設置有鋼筋混凝土構造柱、上下兩邊設置有鋼筋混凝土圈梁時,雖然其破壞過程和上述的墻體類似(即墻體中部先出現裂縫,然后裂縫沿對角線伸展,最后是柱端混凝土被斜向剪斷而破壞),但有構造柱與圈梁形成的閉合框架,猶如對墻體加一豎向和橫向形成的箍一樣,對破
33、裂后的墻體起約束作用,使墻體不致散落解體,仍然具有相當的承受豎向荷載的能力和承受水平地震的抗震能力。只要構造柱的縱向鋼筋不斷裂,破裂的墻體就依舊能夠在原來的平面內來回滑移、摩擦、變形,從而耗散大量的地震能量,達到大震時保持房屋裂而不倒的目的。在這個意義上說,構造柱對在地震區建造磚砌體結構房屋所起的作用是重大的。 試驗和研究表明,構造柱對墻體的開裂強度無明顯的提高,對墻體的抗剪強度約可提高1030左右(提高幅度與墻體高寬比、豎向壓力和開洞情況有關)。但是,直至破壞,構造柱始終能與墻體結合在一起共同工作,對加強結構的整體性效果很好;同時,構造柱是在墻體破裂之后才能充分發揮作用的,而當墻體
34、破壞之后,水平地震力又將大為降低。因此,構造柱也不必使用過大的截面或配置過多的鋼筋來提高它本身的抗剪能力。根據對多層砌體磚房抗震實踐的經驗和上述的分析,就可以得出:構造柱的設置部位(一般應當設置在震害較重、連接構造比較薄弱,和易于應力集中的部位),構造柱與圈梁、墻體和基礎的連接方法,以及構造柱的截面和配筋等設計問題。現分別歸納如下。多層粘土磚房,應按表687的要求設置鋼筋混凝土構造柱。多層粘土磚房構造柱,應符合表6-8-8所列的要求。2)現澆鋼筋混凝土圈梁設置鋼筋混凝土圈梁可以加強多層磚房縱橫各墻體間的連接,增強房屋的整體性和剛度。圈梁形同一個箍緊樓、屋蓋的水平橫箍,圈梁連同構造柱一起,加強了
35、樓屋蓋、墻體的整體性、穩定性,以約束墻體裂縫的開展,使之有較高的變形能力,有效地提高了房屋的抗震性能。因此設置圈梁是多層磚砌體結構房屋抗震的重要措施。圈梁還可以緩解因地震和其他因素引起地基不均勻沉降對房屋帶來的破壞。多層粘土磚房的現澆鋼筋混凝土圈梁設置,應符合表6-8-9的要求。3)多層粘土磚房樓、屋蓋抗震構造,應符合表6-8-10的要求。4)樓梯問的構造要求樓梯間由于比較空曠、支承弱,在地震中每每破壞嚴重,必須采取一系列有效的構造措施。至于突出于屋頂的樓梯、電梯間,由于受到的地震作用較大,所以在構造措施上也應當特別加強。樓梯間應符合表6-8-11所列要求。5)對地基和基礎設計的要求同一結構單
36、元不宜在性質截然不同的地基土上;同一結構單元宜采用同一類型的基礎,基礎底面宜埋置在同一標高上,不然因地面運動傳遞到基礎不同標高處而造成震害。如設置在同一標高有困難時,則應設置基礎圈梁,并應按1:2的臺階逐步放坡過渡,高差不宜有過大的突變;對于軟弱地基上的房屋,應在外墻及所有承重墻下增設基礎圈梁,以加強抵抗不均勻沉陷和增強房屋基礎部分的整體性(見表6-8-9)。例題【例題1】砌體在軸心受壓時,塊體的受力狀態為( )。(A)壓力 (B)剪力、壓力 (C)彎矩、壓力
37、160; (D)彎矩、剪力、壓力、拉力答案:(D)解析:砌體在軸心受壓時,由于塊體表面平整,而砂漿鋪砌又不可能十分均勻,其受壓不均勻,因此塊體受彎矩、剪力、壓力、拉力的共同作用。【例題2】進行砌體結構設計時,必須滿足下面哪些要求?( )砌體結構必須滿足承載能力極限狀態砌體結構必須滿足正常使用極限狀態一般工業與民用建筑中的砌體構件,可靠指標3.2一般工業與民用建筑中的砌體構件,可靠指標3.7(A) (B) (C) (D)答案:(B)解析:砌體結構應按承載
38、能力極限狀態設計,并滿足正常使用極限狀態的要求;一般工業與民用建筑中的砌體構件,可靠指標3.7,故(B)正確。【例題3】下面關于配箍磚砌體的說法哪種是正確的?( )(A)軸向力的偏心距超過規定限值時,宜采用網狀配筋磚砌體(B)網狀配筋砌體抗壓強度較無筋砌體提高的主要原因是由于砌體中配有鋼筋,鋼筋的強度較高,可與砌體共同承擔壓力;(C)組合磚砌體在軸向壓力下,鋼筋混凝土面層與砌體共同承擔軸向壓力,并對砌體有橫向約束作用(D)網狀配筋磚砌體的配筋率越大,砌體強度越高,應盡量增大配筋率答案:(C)解析:磚砌體配箍后,使鋼筋混凝土面層與砌體成為一個整體,故其共同承擔軸向壓力,且箍對砌體有橫向約束作用【例題4】經驗算某房屋墻體的高厚比不滿足要求,可采用下列哪些措施?( )提高砂漿強度等級;提高磚的強度等級;增加墻的厚度;減小洞口面積;減少與之相連的填充隔墻的間距;減少與之相連承重墻的間距;增加構造柱。(A) (B) (C) (D)答案:(D)解析:本題可采用排除法,當房屋墻體的高厚比不滿足要求時,用提高磚的強度等級和減少與之相連的填充隔
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