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砌体结构楼梯间有哪些抗震要求?
楼梯间是地震时的疏散要道,历次地震震害现象表明,楼梯间由于空敞,为此往往破坏较为严重,在9度及9度以下地区也曾出现过楼梯间的局部倒塌现象,为了加强楼梯间墙体的整体性,在一定程度上限制墙体裂缝的延伸和扩展,除在平面布局上不宜将楼梯间布设在第一开间外,楼梯间还应符合下列要求。
8度和9度时,顶层楼梯间横墙及外墙宜沿墙高每隔500mm设2Ф6通长钢筋,9度时其它楼梯间可在休息平台或楼层半高处设置60mm厚的配筋砂浆带,砂浆强度等级不宜低于M7.5,钢筋不少于2Ф10,
8度、9度时,楼梯间及门厅内墙阳角处的大梁支承长度不应小于500mm,并应与圈梁连接。
装配式楼梯段应与平台板的梁有可靠连接,不应采用锚在墙中的悬挑式楼梯,楼梯踏步竖肋插入墙体的预制楼梯踏步,也不应采用无筋砖砌拦板。
突出屋顶的楼梯、电梯间的内外墙连接处,应沿墙高每500mm设2Φ6拉结钢筋,每边伸入墙内不小于1m。钢筋混凝土构造柱应伸到顶部,并与顶部圈梁连接。
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二、8度和9度时,楼梯间及门厅内墙阳角处的大梁支承长度不应小于500mm,并应与圈梁连接。
三、装配式楼梯段应与平台板的梁可靠连接,不应采用墙中悬挑式踏步或踏步竖肋插入墙体的楼梯,不应采用无筋砖砌栏板。
四、突出屋顶的楼、电梯间,构造柱应伸到顶部,并与顶部圈梁连接,内外墙交接处应沿墙高每隔500mm设拉结钢筋,且每边伸入墙内不应小于1m。
引言
砌体结构因其材料选择及施工的方便性,长期以来是我国应用最广泛的结构形式之一,其抗震性能的好坏直接影响着人民的生命财产安全。
然而,无论是从稍远时期的唐山大地震,还是几年前的汶川、玉树震后统计来看,受破坏最严重的无一例外均是砌体结构,而且遥遥领先于其他结构形式。究其原因,由于砌体材料本身的脆性以及砌块与砂浆间的粘结力较弱,砌体结构抗拉、抗弯、抗剪强度均较低,只有合理设计,采取有效的抗震措施,才能保证结构的抗震性能,抵抗突如其来的地震作用。
1 砌体结构主要震害形态
1.1 整体或局部倒塌
地震作用下,底层墙体受剪最大,如若强度不足,底层会先倒塌而使整个结构倒塌。地基不均匀时,可能会发生结构一端倒塌而另一端不倒;屋面为预制板的结构,混凝土梁与横向承重墙体振动不一致,搭在上面的预制板容易脱落;楼梯间、女儿墙以及其它平立面上的突变部位,在地震作用下也容易发生倒塌。
1.2 裂缝
在水平地震力作用下,砌体房屋纵向窗间墙部位较易发生剪切破坏而出现斜裂缝,之后在地震的反复作用下,墙体同时还受到拉压、扭转、弯折作用而产生交叉裂缝。
当房屋采用纵墙承重,横墙间距过大而屋盖刚度又较弱时,垂直于纵墙方向的地震力会迫使纵墙在刚度小的方向上发生横向弯曲,使得纵墙窗户的上、下皮砖砌体处产生水平裂缝。墙体竖向裂缝主要发生在纵横墙交接处,在竖向地震作用下,纵横墙体因荷载不同引起竖向变形差,使墙体在连接处产生剪应力,当剪应力超过砌体强度时产生竖向裂缝。
1.3 变形缝处墙体破坏
在较强的水平地震作用下,墙体的水平振幅较大,设计中变形缝的缝距太小或者其被建筑垃圾等封堵住时,两侧墙体较易因互相碰撞、挤压而受到破坏。
2.1 合理布置建筑平立面
研究表明,简单规则的建筑物在地震中最不容易发生破坏。因此,无论在建筑平面还是立面上,均应力求质量、刚度均匀、对称分布,避免刚度突变或开设过大洞口。建筑平面上宜规则、简洁,使房屋质量中心与刚度中心尽可能一致,保证在地震作用下不发生较大的扭转效应。立面上应尽量降低房屋中心,避免头重脚轻。突出屋面部分不宜过高,避免发生鞭梢效应。
2.2 严格控制总层数及总高度
砌体结构中楼板重量近乎占到房屋总重量的一半,房屋总高度一定的情况下,多一层楼板意味着增加半层楼的地震作用。历次震害结果显示,砌体结构房屋层数越多,高度越高,地震中破坏程度越大,因此,有必要对砌体房屋总层数及总高度进行严格控制。
《建筑抗震设计规范》(GB50011-)中7.1.2条规定了我国在不同砌体材料、不同抗震烈度下的总高度和层数限值。同时,横墙较少的多层砌体房屋,总高度应比规定降低3m,层数相应减少1层;各层横墙很少的多层砌体房屋,还应再较少一层。
2.3 合理布置楼梯间
楼梯间作为人员疏散通道,在紧急情况发生时,大量人员集中,如果在地震时破坏,极有可能造成伤亡,也使救援工作无法顺利进行。建筑物的四角是保证结构整体性的重要部位,地震时水平两个方向地震作用通过墙体传递,在角部形成合力,造成应力集中,故不宜在房屋的尽端和转角处设置楼梯间。
2.4 合理设置伸缩缝
砌体材料与钢筋混凝土的线膨胀系数不同,墙体和屋盖的刚度不同,当温度变化时,砌体墙体与钢筋混凝土屋盖将产生不同的变形。由于墙体变形受屋盖变形的制约,墙体中会产生温度应力,一定程度下会生成斜裂缝和水平裂缝。
为防止砌体由温差和墙体干缩引起的裂缝,可在产生裂缝可能性较大的.地方设置伸缩缝,如房屋平面转折处、体型变化处及错层处等。此外,在屋盖上设置保温、隔热层,或在屋面与墙体相接触的部位设置滑动层,也可有效防止温度裂缝。
2.5 重视构造柱与圈梁的设置
在多层砌体房屋中设置钢筋混凝土构造柱,能约束墙体变形,提高砌体抗剪强度,更重要的作用是增强墙体之间的连接,增强结构的整体性,提高砌体结构的抗震性能,防止房屋在大震时的突然倒塌。
构造柱须与各层纵横墙的圈梁或现浇楼板连接,才能发挥约束作用。构造柱的设置部位因地震烈度、房屋高度的不同而异,具体可见《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)7.3.1条的规定。
圈梁也是多层砌体房屋中重要的抗震构造措施,圈梁的设置可以防止因地基不均匀沉降或较大振动荷载对结构的不利影响。圈梁与构造柱相结合,对各层构造柱起到支撑点的作用,共同作为多层砌块房屋的约束边缘构件,限制开裂后砌体裂缝的延伸和砌体的错位,使砖墙有较大的延性和变形能力,继续吸收地震能量,避免墙体倒塌。
2.6 采用隔震结构
砌体结构中采用隔震措施可以有效抗震,即在建筑物上部结构与基础之间设置隔震层,延长整个结构体系的自振周期,增大阻尼,减小传到上部结构的地震作用。从抗震性和经济性考虑,建在高烈度区的建筑更适合采用隔震结构。
结论
砌体结构是我国历史较长、应用普遍的结构形式,并且必将在今后很长一段时间内仍然广泛使用。由于砌体材料的抗拉和抗剪强度都很低,抗震性能较差,在抵御侧向水平地震作用时,在变形极小的情况就会开裂,进而倒塌,造成巨大损失。加强砌体结构的抗震设计,对保障人民群众的生命财产具有十分重要的意义。
砌体结构抗震分析及防震措施
通过对砌体结构抗震性能的`分析,指出了目前抗震设防中存在的问题,提出了改善砌体结构抗震性能的措施.
作 者:于红杰 姚艳红 作者单位:漯河职业技术学院,河南漯河,46 刊 名:科技创新导报 英文刊名:SCIENCE AND TECHNOLOGY INNOVATION HERALD 年,卷(期): “”(1) 分类号:P315 关键词:砌体结构 抗震性能 抗震措施砌体结构抗震措施之圈梁有哪些要求?
圈梁是砖墙承重房屋的一种经济有效的抗震措施,圈梁在抗震方面有如下几项功能:
1. 增强房屋的整体性,由于圈梁的约束,预制板散开以及砖墙出平面倒塌的危险性大大减小了。使纵、横墙能保持一个整体的箱形结构,充分地发挥各片砖墙的平面内抗剪强度,有效地抵抗来自任何方向的水平地震作用。
2. 作为楼盖的边缘构件,提高了楼盖的水平刚度,使局部地震作用能够均分给较多的砖墙来承担,也减轻大房间纵、横墙平面外破坏的危险性。
3. 限制墙体斜裂缝的开展和延伸,使砖墙裂缝仅在两道圈梁之间的墙段内发生,斜裂缝的水平夹角减小,砖墙抗剪承载力得以更充分地发挥和提高,
4. 可以减轻地震时地基不均匀沉降对房屋的影响。各层圈梁,特别是屋盖处和基础处的圈梁,能提高房屋的竖向刚度和抗御不均匀沉陷的能力。
5. 可以减轻和防止地震时的地表裂隙将房屋撕裂。
《规范》规定,当采用现浇钢筋混凝土或有配筋现浇层的装配整体式楼(屋)盖与墙体及相 应构造柱可靠连接,可不设圈梁外,横墙承重的装配式钢筋混凝土及木楼(屋)盖的砖房应按表12-10的要求适当加密。所设圈梁平面内应呈闭合状,宜与预制版同一标高或紧靠板底设置,遇有洞口应上下搭接。若遇表12-9要求的间距内无横墙时,应利用梁或板缝中配筋替代圈梁。此外,《规范》还对圈梁的截面高度与配筋提出要求:一般情况下,圈梁截面高度不应小于120mm,配筋应符合表12-9要求,基础圈梁截面高度不小于180mm,配筋不应小于4φ12。
砌体结构抗震的新发展论文
摘要:砌体结构是一种传统的墙体材料,在我国的各类建筑中仍占80%以上的比例。近些年来,随着建筑业的蓬勃发展,新型墙体材料也不断涌现,如从欧美引进的混凝土小型空心砌块就是其中的一种。另外,结合就地取材的原则生产的各种地方性砌体材料,如蒸压类和烧结类的非粘土多孔砖和实心砖.这都为砌体结构的应用扩大了领域和范围.
关键词:砌体 抗震
一、引言
砌体的结构是一种传统的墙体材料,在我国的各类建筑中仍占80%以上的比例。近些年来,随着建筑业的蓬勃发展,新型墙体材料也不断涌现,如从欧美引进的混凝土小型空心砌块就是其中的一种。另外,结合就地取材的原则生产的各种地方性砌体材料,如蒸压类和烧结类的非粘土多孔砖和实心砖.这都为砌体结构的应用扩大了领域和范围.
现代砌体结构已与传统的砌体有许多区别。按照砌体中的配筋率大小可将其分为无筋砌体结构、约束砌体和配筋砌体三类,它们的界限定义为:仅有少量的拉结钢筋,含筋量在0.07%以下时为无筋砌体;约束砌体适用于地震设防地区的砌体结构,如在墙段边缘设置边缘构件(钢筋混凝土构造柱),同时墙段上下设置有圈梁,此类砌体结构的特点是在砌体周边均有钢筋混凝土约束构件,砌体配筋量在0.07%-0.17%左右;配筋砌体适用于10层以上的中高层建筑,如配筋混凝土空心砌块,其实就是一种砌筑成型的剪力墙结构,其配筋率也接近于现浇钢筋混凝土剪力墙结构,即在0.2%左右。
1966年的邢台地震和1976年的唐山地震等数十次破坏性大地震,以及1923年日本关东大地震等,几乎无一例外的表明无筋砌体结构不能承受大地震的考验。因此目前国外抗震规范一般只允许建造3层及三层以下的砌体结构。
尽管砌体结构的抗震性能如此之差,然而在城镇建设中,由于我国人口集中,土地有限,所以我们不可能把砌体结构限制过严,而是要适应发展的需要,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。
二、约束砌体
砌体结构的脆性性质可以通过配筋或加强边缘约束来改善。1976年唐山大地震后,总结地震中八栋裂而不倒的砌体房屋的经验,提出了在承重墙体中设置边缘约束构件的规定。经过二十多年的实践考验证明,设有构造柱的砌体房屋,在经受九度地震后未发现有倒塌的实例,此种做法是安全的。但应注意以下几点:
1、约束墙体的构造柱截面不宜过大,配筋不宜过多。且必须是先于墙后浇构造柱混凝土,使柱与墙体能够紧密结合,共同工作。此类构造柱在墙体受水平地震作用初期应力极小,刚度也不大。但当墙体开裂后柱内应力逐步增大,直到裂缝贯通墙体,构造柱才明显受力直到钢筋屈服。此时的墙体已破碎,构造柱的约束使得墙体破碎而不至于倒塌,从而达到“裂而不到”的目标。如果构造柱截面和配筋过大,由于混凝土刚度远大于砌体墙体,所以构造柱会吸收大多数的地震力,结果构造柱先于墙体破坏,起不到约束墙体的作用。
2、构造柱的设置不能改变砌体刚性的性质。墙体在竖向和水平地震作用下首先沿45°主拉应力的轨迹开裂,并逐步延伸,形成对角的“x”形裂缝;如果墙段的高宽比较大,则在墙体中段会出现水平裂缝段。因此构造柱的间距不能过大,否则将会消弱对墙段砌体的约束作用,基本上是纵墙内每开间均设,横墙内间距不大于层高的两倍。
3、构造柱必须依靠楼层上下楼盖圈梁的拉结。构造柱作为一种竖向构件,一般沿墙截面不变,配筋也少有变化。因此,在各楼层柱高处必须有圈梁作为锚固点,以形成上下和左右墙段的约束作用。
4、楼盖圈梁在多层结构中很难准确计算,它的作用是多方面的,如增强拉接,提高结构的整体性,抵御地基的不均匀沉降,加强楼板与墙体的连接等。而构造柱的作用也是如此,它在加强墙体之间的连接方面是明显的,但它的约束作用一般要在墙体开裂以后才能发挥,这是构造柱的特点之一。
5、设置构造柱之后,墙体的抗剪能力一般提高20%左右,因此应当认为提高砌体抗剪强度不是在墙两端设置构造柱的主要目的,构造柱的主要作用在于较大幅度的增大墙体的变形能力,特别是对墙段塑性变形后的约束作用。墙段两端的构造柱既不能阻止墙体裂缝的出现,也不能大幅度的提高墙段的抗剪能力,但它使墙段和房屋取得了较大的延性,从而减小了突然发生倒塌的危险性。
6、构造柱间距应该分两种情况区别对待。一种是单一作为约束边缘构件的构造柱,此类构造柱的设置主要考虑约束墙段的长度需要,以往抗震规范中尚不明确,无论在砌体横墙或纵墙中均为提出间距的.要求。事实证明构造柱的约束作用是有限的。例如在以往的纵墙中设置构造柱时只要求在两端设构造柱,数十米长的构造柱难以约束墙段的破坏此时构造柱的数量是远远不够的。即使横墙中的构造柱间距一般可能达到11~12米,构造柱作用也难以完全发挥。
根据工程实践经验和有关试验研究资料分析结果,新规范对此做了补充和完善:
a) 当层数和房屋高度接近或者达到砌体结构限定高度时横墙内的构造柱间距不宜大于层高的2倍,即一般不宜超过5.4米;纵墙内的构造柱一般不超过3.9米(外纵墙)和4.2米(内纵墙),即大致每开间均应设置一根构造柱。如此要求是十分必要的,实验证明墙段的宽高比超过2时,构造柱的约束作用降低。
b) 在开间较大、横墙较少的多层住宅中,当层数和房屋高度接近和达到砌体高度限定高度时对构造柱的设置间距要求更高。在横墙内的柱间距不宜大于层高,在纵墙内的柱间距不宜大于4.2米;同时在所有纵横墙交接处及横墙的中部也均应设有构造柱以约束相应墙段的砌体。
通过上面规定可以看出构造柱作为一种约束边缘构件限定其最大间距是十分必要的,否则将难以发挥其应有的作用,新规范完善了对多层砌体结构构造柱设置的规定,在一定程度上也提高了砌体结构的抗震安全性,有效的保证了大震不倒的抗震设防的总目标的实现。
7、构造柱的计算
按照提高墙段的抗剪强度要求,设置构造柱是对构造柱作用的一种新发展。设置构造柱的目的不同因此设置部位也不同,此类构造柱一般均布置在墙段中段。当房屋的设防烈度要求较高或横墙较少,墙段不能承受所承担的地震作用时可采用增设构造柱的做法来提高墙段的抗剪强度,满足抗震设防地区对多层砌体结构的抗剪要求,因此中段构造柱的作用不同与设置在墙段边缘的约束构造柱,两者从概念上不能混为一谈。
三、对于配筋砌体,主要是对于当房屋层数比较高时应用,对于大量的民用建筑中,应用还不是很广泛,在此我们就不多谈了。但对于青岛地区而言,气候潮湿、抗震设防六度,住宅建设中的通常做法是在地面设架空层或半地下室,坡屋顶,实际层数达到8层,已超出规范限值。规范中的用词为“不宜”超过7层,也就是说只要采取合理有效的措施,还是可以实现的。具体做法是:
(1)楼层圈梁层层设置,截面适当加大;
(2)墙体交接处均设置构造柱;
(3)构造柱间距不大于4米;
(4)大于米的洞口两侧设构造柱;
这样处理的中心意思就是按组合砌体来考虑这类情况。但这样处理后,因为现在的住宅设计要求较高,平面一般情况下都比较复杂,纵墙很少有连通的,所以墙体内的构造柱数量较大,对砌体本身而言是不利的,所以构造柱的截面不能过大,否则达不到我们要求的结果。
四、由于我国现在正处在墙体材料改革的时期,不同的地区都会有一些适合本地材料,但我们的总体思想“小震无碍,中震可修,大震不倒”是不变的,无论哪种材料,都要采取相应的抗震构造措施来保证工程的安全性,保证国家、人民的财产不受到损失。
摘 要:提高砌体的抗震能力,混凝土多孔砖作为一种新型墙体材料,自生产应用以来去得良好的经济与使用效果。
该产品是以水泥为胶结材料,与砂、石(轻集料)等经加水搅拌、成型和养护而制成的一种具有多排小孔的混凝土制品。
我国大多数地区都处于地震破坏的威胁之中。
特别是1976年唐山大地震和5月12日的汶川大地震给我们惨重的教训。
地震后摆在我们面前有两条出路:一是淘汰砖砌体,一律使用其他材料建造房屋。
但是,显然不符合我国国情。
因此,只能走另一途径,即改进砌体的抗震性能,提高它的延性和抗倒塌能力,使之能满足裂而不倒的要求。
一、砌体抗震在工程中存在的问题
1、施工方面存在的问题。
纵向钢筋上下错位,由于柱筋定位放线时偏离设计位置或砖砌体预留柱位时上下楼层位置偏差,其结果是构造柱上下轴心不对位,违反了规范要求,严重影响了抗震功能;钢筋搭接不规范,很多工程的柱筋搭接随意;箍筋施工存在问题较多,如绑扎间距过大或大小间距不等。
在砌体施工期间,由于成品保护不好,造成严重滑移、歪斜、松散、合模板前也未修理;不按规定加密箍筋,按规范要求,柱与圈梁相交时,节点处一定范围内应加密箍筋。
而造成了质量隐患,还有箍筋弯钩长度及角度不规范及拉结筋的摆放问题等。
2、混凝土施工存在的问题。
在骨料级配,许多施工现场对骨料选配很不认真,往往由于骨料过大而出现不密实和断条情况;坍落度上施工中因混凝土坍落度过小,流动性不好,加之振捣不良,造成混凝土内部出现孔洞,表面出现蜂窝、麻面,特别是根部易出现烂根情况;根部清理不净,很多施工现场不留清扫口或清理不净,结果是层层柱根隔层,整个构造柱实质是一个多处断条的钢筋连体柱,且断点又均在楼面上钢筋搭接处,这样柱子不但无法起抗震作用;新老混凝土结合不良,施工时这道工序往往被取消,致使新老混凝土界面结合不良,形成暗缝内伤。
3、砌体施工存在的问题。
马牙槎留设不规范,先进后退,槎口高度、深度不一,遇内外墙丁字砌体节点时,内墙只留直槎,个别工程干脆取消马牙槎;砌体施工时,挤揉出的砂浆挂在砖口上,往往不清理。
由于每行砖或大或小都有砂浆挤出,相当于减小了构造柱的有效断面尺寸。
4、圈梁施工存在问题。
圈梁浇筑不久,强度未达到规范要求,而进行预制板的安装,出现圈梁被踏酥和压裂现象,影响圈梁质量;圈梁在转角处,钢筋搭接方式错误,出现“浮筋”或不满足锚固长度要求;圈梁在楼面或屋面与预制混凝土梁相交处,钢筋和圈梁截面均发生变化(钢筋数量减少和圈梁截面尺寸减少)或出现圈梁断开;圈梁箍筋间距大于规范要求的箍筋间距,错误理解保护层厚度为箍筋外皮到混凝土外皮的距离,导致保护层过大,截面变些保护层应从主筋外皮算起;圈梁在楼梯间窗洞口等部位出现截断,但未构造要求设置搭接圈梁,使圈梁不闭合;未按设计要求施工,出现漏加圈梁或加大圈梁布置间距,超出规范规定的圈梁间距要求。
二、 砌体抗震设计的基本理论
砌体是脆性材料,变形能力差,抗震潜力小,在地震作用下墙体容易产生开裂。
墙体开裂后,持续的地面运动就可能使破裂的墙体发生平面错动,因而大幅度地降低墙体的竖向承载力。
当上部的层数多且重量大时,已破碎的墙体可能被压垮,导致房屋整体倒塌。
根据国内外地震震害调查,多层砌体房屋的抗震能力与房屋的总高度和层数有直接联系,房屋的破坏程度随高度的增大和层数的增多而加重,其倒塌率几乎与房屋的高度与层数成正比,因此限制多层砌体房屋的高度和层数是减轻地震的灾害经济而有效的措施。
多层砌体房屋,总高度的层数的限制。
砌体结构的抗剪强度较低,抗弯能力更差,因此房屋在地震作用下的破坏应是剪切型,以墙体的受剪承载力来抵抗水平地震作用,不得出现过大的整体弯曲变形。
为了简化计算,在多层砌体房屋不做整体弯曲验算条件下,为了保证房屋的整体稳定性,减轻弯曲造成的破坏,对房屋的高度和总宽度的比值应有所限制。
混凝土多孔砖是一种新型墙体材料,是以水泥为胶结材料,以砂、石等为主要集料,加水搅拌、成型、养护制成的一种多排小孔的混凝土砖。
也就是说,混凝土多孔砖外形特征是烧结多孔砖,而材料性能应归于普通混凝土小型空心砌块。
用混凝土多孔砖代替实心黏土砖、烧结多孔砖,可以不占耕地,节省黏土;不用焙烧设备、节省能耗;制作工艺简单,施工方便。
混凝土多孔砖的适用范围,该产品兼具粘土砖和砼小砌块的特点,外形特征属于烧结多孔砖,材料与砼小砌块类同,符合砖砌体施工习惯,各项物理、力学和砌体性能均可具备烧结粘土砖的条件。
其使用范围、设计方法、施工和工程验收等可参照现行砌体标准,可直接替代烧结粘土砖用于各类承重、保温承重和框架填充等不同建筑墙体结构中,具有广泛的推广应用前景。
三、有限元理论及其在工程中的应用
随着计算技术的发展,早就用于建筑工程的复杂刚架和航空工程的蒙皮骨架等结构的分析。
但这些结构本身都是明显地由元件组成,元件的特征可通过经典的分析来建立。
虽然整个分析方法和步骤都与有限单元法相似,也有用矩阵来表达、用计算机来求解,但它与目前广泛应用的有限单元法是有区别的。
目前只能分析杆系结构,而不能分析本身没有明显元件的连续体。
有限单元法由解决具体工程问题开始,但很快就认识到它是弹性力学中变分问题里兹(Ritz)解决的一种特殊应用。
在里兹法中因为要在整个求解域中建立试函数,因此只能解决规则区域的少量简单问题。
而有限单元法是通过分片插值建立整个求解域的分片连续函数,所以具有广泛的适用性。
也正因为此,有限元法迅速地被推广应用于由辩分原理控制的各种连续域求解问题。
随着有点单元法理论的发展与完善,以开发了许多大型通用有限程序、他们一般包括结构的静、动力分析和稳定、非线性分析等功能,有的还包括热传导、热应力、流体分析等功能、有齐全的单元库。
利用通用程序,一般的工程问题均可获得解决。
但这些通用程序常常需要在大型机上或工作站上运行,掌握其应用比较困难,某些新研究内容可能还不能解决。
因此针对某一特定内容开发各种特殊问题的专用软件,在充分考虑“可重用性”的前提下,积累与组成有限单元法分析程序库和可重用“构件”库,对工程应用和加快软件开发时很有实际意义的。
砌体结构建筑抗震设计【2】
【摘 要】砌体结构是一种传统的墙体材料,在我国的各类建筑中仍占80%以上的`比例。
但对历次地震对砌体震害的调查分析,得出此种结构在震害中受到破坏较大,究其影响震害的主要因素,提出震害防治的对策和设计建议;并提出对砌体抗震的新发展。
在地震设防地区,多层砖混砌体房屋由于组成的基本材料和连接方式决定了其脆性性质,变形能力小,导致房屋的抗震性能较差;因此改善砌体结构延性,提高房屋的抗震性能具有极其重要意义。
根据现行建筑抗震设计规范、砌体结构设计规范,结合自身设计的实践经验,我认为,砌体结构房屋抗震设计上应注意以下几方面。
【关键词】砌体结构;震害;抗震设计
多层砌体房屋是我国民用建筑的主要结构类型之一,在我国城镇建设中,这类房屋的数量最多,分布最广。
在今后相当一段时期内,虽框架,剪力墙等其他结构形式迅猛发展,但由于我国的经济发展水平及人口环境等的现实情况,多层砌体房屋仍将是多数城镇民用建筑筑的主要结构形式,在经济不发达地区尤其如此,此类建筑在我国各类建筑中仍占80%以上的比例。
但是这类房屋建筑,由于是由脆性材料的粘土砖和砂浆砌筑而成,在未合理的抗震设计时,其抗震性能一般来说是较差的。
砌体结构多采用粘土砖和混合砂浆砌筑,通过内外砖墙的咬砌达到具有一定整体连接性的目的。
在地震设防地区,多层砖混砌体房屋由于组成的基本材料和连接方式决定了其脆性性质,变形能力小,导致房屋的抗震性能较差;因此改善砌体结构延性,提高房屋的抗震性能具有极其重要意义。
根据现行建筑抗震设计规范、砌体结构设计规范,结合自身设计的实践经验,我认为,在多层砖混房屋抗震设计上应注意以下几方面。
1 科学布局建筑平面和立面
建筑平面和立面的规整性是整个结构设计中一个十分基础、重要的内容。
抗震设计中,建筑平面、立面宜尽可能简洁、规则,结构质量中心与刚度中心相一致。
对于结构平面布置不规则的房屋质心与刚度中心往往不容易重合,在地震作用下会产生扭转效应,大大加剧地震的破坏力度;对体型不规则的房屋应注意偏离结构刚心远端墙段的抗震验算。
建筑立面应避免头重脚轻,房屋重心尽可能降低,避免采用错落的立面,突出屋面建筑部分的高度不应过高,以免地震时发生鞭梢效应,同时应控制好结构竖向强度和刚度的均匀性。
建筑设计应符合抗震概念设计的要求,不应采用严重不规则的设计方案,即使不可避免时,也应尽量在适当部位设置防震缝,将体型复杂,平面特别不规则的建筑布局分割成几个相对规则的独立单元。
在实际工程设计中,应尽可能兼顾建筑造型,又满足使用功能要求的前提下,将平面布置、立面外观造型设计得较为规整、简洁、美观大方;同时又能有效地提高工程的抗震性能。
2 对于配筋砌体,主要是对于当房屋层数比较高时应用,对于大量的民用建筑中,应用还不是很广泛,在此我们就不多谈了。
但对于永城地区而言,气候潮湿、抗震设防六度,住宅建设中的通常做法是在地面设架空层或半地下室,坡屋顶,实际层数达到8层,已超出规范限值。
规范中的用词为“不宜”超过7层,也就是说只要采取合理有效的措施,还是可以实现的。
具体做法是:
2.1 楼层圈梁层层设置,截面适当加大;
2.2 墙体交接处均设置构造柱;
2.3 构造柱间距不大于4米;
2.4 大于米的洞口两侧设构造柱;
这样处理的中心意思就是按组合砌体来考虑这类情况。
但这样处理后,因为现在的住宅设计要求较高,平面一般情况下都比较复杂,纵墙很少有连通的,所以墙体内的构造柱数量较大,对砌体本身而言是不利的,所以构造柱的截面不能过大,否则达不到我们要求的结果。
3 增强砌体房屋的刚度及整体性
房屋是纵、横向承重构件和楼盖组成的一个具有空间刚度的结构体系,其抗震能力的强弱取决于结构的空间整体刚度和整体稳定性。
刚性楼盖是各抗侧力构件按各自侧移刚度分配地震作用的保证。
现浇钢筋混凝土楼板及屋盖具有整体性好、水平刚度大的优点,是较理想的抗震构件,不但可消除滑移、散落问题,增加房屋的整体性,增大楼板的刚度,而且对平面上墙体对齐的要求也可予以适当放宽,因作为以剪切变形为主的砌体结构,层间变形是可控制的。
较强的楼板及屋盖水平刚度使荷载传递具有良好的条件,平面上,当上下墙体不对齐时,现浇楼板及屋盖能起到一定的传递水平力的作用,同时楼、屋盖现浇增加了楼板对墙体的约束。
因此,采现浇楼、屋盖是一种较好的增强楼房结构空间刚度和整体稳定性的方法,在适当的部位增设构造柱,并配置些构造钢筋,也能达到增强结构整体性的作用;另外,设置配筋圈梁可限制散落问题,增强空间刚度,提高结构整体稳定性,从而提高房屋的抗震性能。
4 合理布置纵墙和横墙
多层砖混房屋的主要承重构件是纵、横墙体,在地震中主要由于承重纵、横墙在地震力作用下产生裂缝,严重者会出现倾斜、错动、倒塌等现象,进而使房屋造到破坏;所以合理布置纵、横墙对提高房屋抗震性能起到很大的作用。
多层砖混房屋应优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系,纵、横墙的布置宜均匀对称,沿平面内宜对齐,沿竖向应上下连续,同时一轴线上的窗间墙宽度宜均匀。
房屋的空间整体刚度和整体稳定性决定着房屋抗震能力的高低,多层砖混房屋一般采用纵墙或横墙承重,由于非承重方向的约束墙体少,间距大,因而房屋该方向刚度较弱,空间刚度和整体性均较差,拉震能力低;在高烈度地区,墙体由于平面外的失稳而先行破坏,进而引起整个房屋倒塌。
而在两个方向适当布置纵横、墙混合承重的房屋,由于其限制了纵、横墙的侧向变形,增强了空间刚度和整体性,对承受纵、横两个方向的水平地震作用及抗弯、抗剪都非常有利。
墙体布置时,应尽量采用纵墙贯通的平面布置,当纵墙不能贯通布置时,可在纵横墙交接处采取加强措施,也可在纵、横墙交接处增设钢筋混凝土构造柱,并适当加强构造配筋;必要时还可以每隔一定高度放置水平拉结构筋如2Φ6@500,以加强房屋整体性,防止纵、横墙交接处被拉开。
在地震中多层砖混房屋的横向地震力主要由横墙承担,不仅要求横墙有足够的承载力,而且楼盖必须具有能将地震力传给横墙的水平
5 适当增加墙体面积与合理提高砂浆强度
历次震害表明,多层砖混房屋的抗震能力与墙体面积大小及砂浆强度等级高低成正比,提高墙体面积、砂浆强度等级能有效地提高房屋的抗震能力,是减轻震害的有效途径之一。
在6层砖混房屋的抗震验算中,上面几层的地震作用较小,容易满足抗震承载力的要求,而底部一、二两特别是第一层的地震作用力较大,是薄弱层,往往不容易满足要求;但若改变部分墙体的承载面积或适当提高砂浆的强度等级,如将部分240mm宽的承重墙改为360mm宽的墙,或将砂浆强度等级由M5体高到M10,则在抗震结果中显示满足抗震要求。
可见在进行6层砖混房屋的抗震验算时,适当增加底部1~2层墙体面积或提高砂浆强度能有效地提高房屋的整体抗震能力。
6 有效设置房屋圈梁和构造柱
多次震害调查表明,圈梁是多层砖房的一种经济有效的措施,可提高房屋的抗震能力,减轻震害。
在多层砖混房屋中设置沿楼板标高的水平圈梁,可加强内外墙的连接,增强房屋的整体性。
由于圈梁的约束作用使楼盖与纵、横墙构成整体的箱形结构,能有效地约束预制板的散落,使砖墙出平面倒塌的可能性大大降低,以充分发挥各片墙体的抗震能力。
圈梁作为边缘构件,对装配式楼、屋盖在水平面内进行约束,可提高楼盖,屋盖的水平刚度,同时能保证楼盖起一整体横隔板的作用。
圈梁与构造柱一起对墙体在竖向平面内进行约束,限制墙体裂缝的开展,且不沿伸超出两道圈梁之间的墙体,并减小裂缝与水平面的夹角,保证墙体的整体性和变形能力,提高墙体的抗剪能力。
设置圈梁还可以减轻地震时地基不均匀沉陷与地表裂缝对房屋的影响,特别是屋盖和基础顶面。
多层砌体房屋抗震设计开裂一般要求?
多层砌体房屋的墙体是脆性的,纵横墙体的联结比较弱,因此多层砌体房屋的抗震性能比较差,为了使多层砌体房屋做到“小震不坏,设防烈度可修,大震不倒”的抗震目标,特别要注意合理的建筑结构布置。
(一)平、立面布置要规则
大量震害表明,房屋为简单的长方体的各部位受力比较均匀,薄弱环节比较少,震害程度要轻一些。因此,房屋的平面最好为矩形。L形,п形等平面,由于扭转的影响和变形不协调。容易产生应力集中现象。
复杂的立面造成的附加震害更为严重。比如突出的小建筑,在6度区房屋的主体结构无明显破坏的情况下,有不少发生了相当严重的破坏。
(二)房屋总高度、层高及层数要限制,高度比要控制
多层砌体房屋的抗震能力,除依赖于横墙间距、砌体和砂浆强度等级等因素外,还与房屋层数和高度有直接联系,
大量震害表明,四、五层砖房在不同烈度区的震害比二、三层的震害严重得多,倒塌的百分比亦高得多,六层及六层以上砖房在地震时震害明显加重。
对房屋总高度、层数进行双控制,是因为楼盖重量占到房屋总重量的35~56,房屋总高度相同,多一层楼板就意味着增加半层楼的地震作用,相当于房屋增高了半层,所以,根据震害经验的总结和对多层砌体结构抗震性能的分析研究,对多层砌体房屋的总高度及层数要给以一定的限值,对于医院,教学楼等横墙较少的砌体房屋,总高度应降低3m,总层数减少一层,对各横墙间距虽满足最大间距但横墙很少的房屋,应根据具体情况再适当降低总高度和总层数。砖房的层高不宜超过4m,砌块房屋的层高不宜超过3.6m。
★ 演讲稿的结构要求
★ 楼梯间安全提示语