在混合结构 (多层砖房) 中设置现浇钢筋混凝土圈梁 (简称圈梁) 和现浇钢筋混凝土构造柱 (简称构造柱) 。设置圈梁和构造柱, 砌体结构的抗震性能可以大大改善。据研究, 若配筋墙体两端设置构造柱, 由于水平钢筋锚固于柱中, 使钢筋的效应发挥得更为充分, 则可比无构造柱同样配筋率的墙体的承载能力可提高13%左右。而且设置了构造柱和圈梁的砌体结构形成两道防御:第一道时砌体墙只出现宽度不大的裂缝, 层间变形不大, 构造柱尚未开裂;第二道是砌体裂缝大幅度地发展, 靠构造柱及圈梁对砌体约束使墙体大变形消耗输入的地震能量。试验研究发现, 砖墙增设构造柱后, 位移延性系数增大很多, 可达4~6。构造柱除了能够约束墙体的变形, 提高砌体的抗剪强度之外, 还能增强墙体之间的连接。这些对砌体的抗震都是十分有利的。
1 圈梁的运用
1.1 砌体结构增设圈梁的主要作用
(1) 加强砌体结构的整体刚度, 对砌体有约束作用, 防止由于地基的不均匀沉降或较大振动荷载等对房屋的影响。
(2) 增强纵、横墙的连结, 提高房屋整体性;作为楼盖的边缘构件, 提高楼盖的水平刚度;减小墙的自由长度, 提高墙体的稳定性;限制墙体斜裂缝的开展和延伸, 提高墙体的抗剪强度;减轻地震时地基不均匀沉降对房屋的影响。
(3) 承重和抗弯功能, 减少不均匀沉降和承受墙体的重量的作用。
1.2 圈梁的构造与设置
(1) 圈梁必须是现浇的, 构造截面高度不小于120mm;最小纵筋不应小于4φ10, 箍筋最大间距不应大于250mm。
(2) 现浇圈梁的混凝土强度等级不宜低于C15, 钢筋级别一般为1级钢, 混凝土保护层厚度为20mm, 并不得小于15mm, 也不宜大于25mm。
(3) 圈梁的宽度应与墙厚相同, 当墙厚大于等于240mm时, 圈梁的宽度不应小于2/3墙厚;圈梁高度应为砌体厚度的倍数并不小于120mm;设置在软弱粘性土、液化土、新近填土或严重不均匀土质上的基础内的圈梁, 其截面高度不应小于180mm。
(4) 圈梁应连续设置在墙的同一水平面上, 并尽可能的形成封闭圈, 当圈梁被门窗洞口截断时, 应在洞口上部增设相同截面的附加圈梁, 附加圈梁与截面圈梁的搭接长度不应小于其垂直间距的二倍, 且不得小于1m。
(5) 当为现浇钢筋混凝土楼板不另设圈梁时, 应在现浇板边沿长度方向另加板边钢筋, 以代替圈梁配筋, 钢筋数量不少单独圈梁。
当为装配式楼板时, 应在现浇层处设有后铺钢筋, 与底部装配式楼板浇成整体, 此后浇混凝土层的板边, 亦应单加2φ10的钢筋, 以代替圈梁的配筋作用。
(6) 纵横墙交接处的圈梁应有可靠的连接, 刚性和弹性方案房屋, 圈梁应与屋架、大梁等构件可靠连接。
(7) 内走廊房屋沿横向设置的圈梁, 均应穿过走廊拉通, 并隔一定距离 (七度时:15m;八度时:11m;九度时:7m) 将穿过走廊部分的圈梁局部加强, 其最小高度一般不小于300mm。
2 构造柱的运用
2.1 砌体结构增设构造柱的作用
(1) 构造柱能够提高砌体的抗剪强度10%~30%左右, 提高幅度与砌体高宽比、竖向压力和开洞情况有关。
(2) 构造柱通过与圈梁的配合, 形成空间构造框架体系, 使其有较高的变形能力。当墙体开裂以后, 以其塑性变形和滑移、摩擦来耗散地震能量, 它在限制破碎墙体散落方面起着关键的作用。由于摩擦, 墙体能够承担竖向压力和一定的水平地震作用, 保证了房屋在罕遇地震作用下不至倒塌。
2.2 构造柱的构造与设置
(1) 构造柱纵筋不宜小于4φ12, 对于边柱、角柱不宜少于4φ14。七度时超过6层, 8度时超过5层, 9度时纵向钢筋宜采用4φ14。构造柱的竖向受力钢筋的直径也不宜小于φ16。构造柱的竖向受力钢筋应在基础梁和楼层圈梁中锚固, 并应符合受拉钢筋的锚固要求。构造柱箍筋最小直径采用φ6, 间距不宜大于250mm, 柱上、下端大于等于h/6 (h为层高) 及大于等于450mm范围内箍筋间距加密至100mm。
(2) 构造柱的最小截面可采用2 4 0×180mm, 房屋四角的构造柱可适当加大截面尺寸, 施工时应先砌墙后浇注, 构造柱的混凝土强度等级不宜低于C15, 钢筋级别一般为1级钢, 混凝土保护层厚度为20mm, 并不得小于15mm, 也不宜大于25mm。
(3) 严格遵守《建筑抗震设计规范》 (GB50011-2001) 设置构造柱。尤其是楼梯、电梯间的四角, 楼梯段上下端对应墙体;错层部位、不规则部位纵横墙交接处;较大洞口两侧;较小墙垛处;外墙四角均设构造柱。
(4) 构造柱应与圈梁连接, 构造柱的纵筋应穿过圈梁, 保证构造柱的纵筋上下贯通。隔层设置圈梁的房屋, 应在无圈梁的楼层设置配筋砖带。仅在外墙四角设置构造柱时, 在外墙上应伸过一个开间, 其它情况应在外纵墙和相应横墙上拉通, 其截面高度不应小于四皮砖, 砂浆强度不应低于M5级。
(5) 构造柱与墙连接处宜砌成马牙槎, 并应沿墙高每隔500mm, 设2φ6拉结钢筋, 每边伸入墙内不小于1m或伸至洞口边。
(6) 构造柱可不单独设置基础, 但应伸入地下500mm, 宜在柱根设置120mm厚的混凝土座, 将柱的竖向钢筋锚固在该座内, 这样有利于抗震, 方便施工。当有基础圈梁时, 可将构造柱竖向钢筋锚固在低于室外地面下50mm的基础圈梁内。若遇基础圈梁高于室外地面 (室内、外高差较大) , 仍应将构造柱伸入室外地面下500mm, 在柱根设置120mm厚的混凝土座。当墙体附有管沟时, 构造柱埋置深度应大于沟的深度。
(7) 无横墙的纵向墙体处应设置构造柱, 因为在纵横墙交接处设柱时, 纵横墙均有约束作用, 因此, 虽窗间墙处无横墙, 纵墙同样需要构造柱。对于无横墙而采用进深梁方案, 在外墙垛上有进深梁搁置时, 构造柱不仅对纵墙起约束作用, 同时还将支承梁的集中荷载。为此, 该处的构造柱应当加大断面和增加钢筋, 荷载较大时, 应按组合载面计算。
(8) 对于不规则平面或变化较大异形平面, 构造柱的布置应掌握这样的原则:构造柱应当设置在每道墙体的阳角;就内外墙而言, 首先应设在外墙;另外在楼梯间, 尽端山墙等部位, 一般应设置构造柱, 总之, 凡承重墙体的边缘尽端, 尤其是转角的部位, 都是应当考虑设置构造柱部位。
(9) 突出屋顶的楼、电梯间, 构造柱应伸至顶部, 并于顶部圈梁连接。
3 结语
圈梁和构造柱的合理运用可以使砌体结构建筑在抗震性能上得到较大改善, 在研究和总结震害的基础上, 改进砌体的抗震性能, 提高它的建造层数和高度, 满足业主需要。
摘要：合理科学地在砌体结构中运用圈梁和构造柱可以增强结构整体稳定性, 提高了建筑物的抗震性能, 延长建筑物使用寿命。
关键词：砌体,圈梁,构造柱
参考文献
[1] 砌体结构设计规范 (GB50003-2001) [S].
[2] 王晓伟.砌体结构设计及施工[M].中国建材工业出版社, 2002.
[3] 张惠英, 程秋顺, 等.砌体结构设计及工程应用[M].中国建筑工程出版社, 2003.