理论教育 加强结构整体性的措施,专题精讲砌体结构与木结构

加强结构整体性的措施,专题精讲砌体结构与木结构

时间:2023-10-05 理论教育 版权反馈
【摘要】:砌体房屋结构抗震性能差的重要原因之一是房屋的整体性差。除了采取设置构造柱、圈梁等重要措施以外,还要加强墙体与墙体、墙体与其他构件以及各种构件之间的连接处理。此构造措施即为《建筑抗震设计规范》7.3.7条的规定。

加强结构整体性的措施,专题精讲砌体结构与木结构

砌体房屋结构抗震性能差的重要原因之一是房屋的整体性差。除了采取设置构造柱、圈梁等重要措施以外,还要加强墙体与墙体、墙体与其他构件以及各种构件之间的连接处理。这些连接处理是针对房屋在地震震害中暴露出来的薄弱环节和缺陷,从不同的角度给予补强,通过采用这些抗震构造措施以求在总体上提高结构的抗震能力。

1.加强墙体间的拉结

地震时常出现外纵墙整片外闪倒塌。图9.2.37是施工中未保证内外墙同时咬槎砌筑,交接处留有直缝,故地震时出现外纵墙的外闪倒塌。图9.2.38是外纵墙中设有圈梁,但内横墙圈梁间距过大,地震时也发生外墙被甩出塌落的破坏。设置拉结钢筋后外墙被甩出塌落的震害即被解决。此构造措施即为《建筑抗震设计规范》7.3.7条的规定。

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图9.2.37 内横墙砌筑留有直缝时外纵墙的倒塌

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图9.2.38 横墙圈梁间距过大外纵墙整片甩出倒塌

《建筑抗震设计规范》的规定:

7.3.7 6度、7度时,长度大于7.2m的大房间,以及8度、9度时外墙转角及内外墙交接处,应沿墙高每隔500mm配置2ϕ6的通长钢筋和ϕ4分布短筋平面内点焊组成的拉结网片或ϕ4点焊网片。

图9.2.39列出了墙体转角拉结钢筋的示意图

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图9.2.39 墙体转角拉结钢筋

a)外墙转角处配筋 b)内外墙交接处配筋

同类问题尚有后砌非承重与承重墙的拉结问题(图9.2.40),房屋中的非承重隔墙一般都是后砌的,它与承重墙的连接常常被忽视,这类隔墙多采用黏土砖或空心砖,厚度较薄,若与承重墙没有可靠拉结,地震时其破坏相当普遍且很严重,极易造成人身伤亡和财产的损失。因而《建筑抗震设计规范》亦有相应的规定:

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图9.2.40 后砌非承重与承重墙的拉结

a)丁字形相交的拉结 b)十字形相交的拉结

7.3.12 后砌的非承重砌体隔墙应符合本规范第13.3节的有关规定

13.3.3 多层砌体结构中,非承重墙体等建筑非结构构件应符合下列要求:

1 后砌的非承重隔墙应沿墙高每隔500~600mm配置2ϕ6拉结钢筋与承重墙或柱拉结,每边伸入墙内不应少于500mm;8度和9度时,长度大于5m的后砌隔墙,墙顶尚应与楼板或梁拉结,独立墙肢端部及大门洞边宜设钢筋混凝土构造柱。

要说明的是,这些是最低要求,设计时可根据非承重墙的长度和高度适当加强。

墙体施工时,楼板或梁下的后砌墙顶部难以砌筑密实,在地震动下顶端侧移较大,严重时亦会发生出平面的失稳倒塌,为此,应采取措施使墙顶与楼板或梁底部拉结,例如在梁底预设预埋件等。《建筑抗震设计规范》13.3.3条对此有专门规定,图9.2.41即为该规定的示意图。

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图9.2.41 后砌非承重砌体隔墙的墙顶与板拉结

真题 【9.2.28】 (1998年考题)

砌体抗震设计中,下列何项叙述正确?(按《建筑抗震设计规范》解答)

(A)结构在抗震设防烈度下的抗震验算实质上是弹性变形验算

(B)砌体结构墙体截面抗震承载力调整系数γRE,对两端均有构造柱的抗震墙γRE=0.9,自承重抗震墙γRE=0.75,其他抗震墙γRE=1.0

(C)对抗震墙截面的抗震承载力验算,可只对垂直压应力较大且分配的地震力较大的墙段进行验算

(D)抗震设防烈度为7度时,未设构造柱且长度大于7.2m的大房间,在内外墙交接处应沿墙高每隔1000m配置2ϕ6拉结钢筋

【答案】 (A)、(B)

【解答】

(1)根据《建筑抗震设计规范》1.0.1条和条文说明“遭遇第一水准烈度—众值烈度(多遇地震)影响时,建筑处于正常使用状态,从结构分析角度,可视为弹性体系”,(A)正确。

(2)根据《建筑抗震设计规范》表5.4.2,两端均有构造柱的抗震墙γRE=0.9,其他抗震墙γRE=1.0;在7.2.7条中“承载力调整系数,自承重墙按0.75采用”,(B)正确。

(3)根据《建筑抗震设计规范》7.2.2条,“对砌体房屋,可只选从属面积较大或竖向应力较小的墙段进行截面抗震承载力验算”,(C)不正确。

(4)根据《建筑抗震设计规范》7.3.7条,“7度时长度大于7.2m的大房间,应沿墙高每隔500mm配置2ϕ6通长钢筋”,(D)不正确。

2.加强楼屋盖的整体性与墙体的拉结

(1)加强楼屋盖的整体性

1)现浇楼板。《建筑抗震设计规范》规定:

7.3.5 多层砖砌体房屋的楼、屋盖应符合下列要求:

1 现浇钢筋混凝土楼板或屋面板伸进纵、横墙内的长度,均不应小于120mm。

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图9.2.42 现浇楼板在墙上的搭接

【9.2.29】 在地震区,多层普通砖砌体房屋的现浇钢筋混凝土楼板或屋面板在墙内的最小支承长度,下列( )是正确的。

(A)80mm (B)90mm (C)100mm (D)120mm

【答案】 (D)

【解答】 根据《建筑抗震设计规范》7.3.5条规定,多层普通砖、多孔砖房屋的现浇钢筋混凝土楼板或屋面板伸入纵、横墙内的长度均不应小于120mm。(D)正确。

2)装配整体式楼板。《砌体结构设计规范》规定:

10.2.7 房屋的楼、屋盖与承重墙构件的连接,应符合下列规定:

5 装配整体式钢筋混凝土楼、屋盖,应在预制板叠合层上双向配置通长的水平钢筋,预制板应与后浇的叠合层有可靠的连接。现浇板和现浇叠合层应跨越承重内墙或梁、伸入外墙内长度应不小于120mm和1/2墙厚。

3)预制楼板。《建筑抗震设计规范》规定:

7.3.5 多层砖砌体房屋的楼、屋盖应符合下列要求:

2 装配式钢筋混凝土楼板或屋面板,当圈梁未设在板的同一标高时,板端伸进外墙的长度不应小于120mm,伸进内墙的长度不应小于100mm或采用硬架支模连接,在梁上不应小于80mm或采用硬架支模连接。

《砌体结构设计规范》规定:

10.2.7 房屋的楼、屋盖与承重墙构件的连接,应符合下列规定:

1 钢筋混凝土预制楼板在梁、承重墙上必须具有足够的搁置长度。当圈梁未设在板的同一标高时,板端的搁置长度,在外墙上不应小于120mm,在内墙上,不应小于100mm,在梁上不应小于80mm,当采用硬架支模连接时,搁置长度允许不满足上述要求。

2 当圈梁设在板的同一标高时,钢筋混凝土预制楼板端头应伸出钢筋,与墙体的圈梁相连接。当圈梁设在板底时,房屋端部大房间的楼盖,6度时房屋的屋盖和7~9度时房屋的楼、屋盖,钢筋混凝土预制板应相互拉结,并应与梁、墙或圈梁拉结。

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图9.2.43 预制板端部与外墙的拉结

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图9.2.44 圈梁设在板底时墙板间拉结

【9.2.30】 在地震区,多层多孔砖砌体房屋,当圈梁未设在板的同一标高时,装配式钢筋混凝土板在内墙上的最小支承长度不应小于下列哪一个数值?

(A)80mm (B)90mm (C)100mm (D)120mm

【答案】 (C)

【解答】 根据《建筑抗震设计规范》7.3.5条第2款规定:装配式钢筋混凝土楼板或屋面板,当圈梁未设在板的同一标高时,板端伸进外墙的长度不应小于120mm,伸进内墙的长度不应小于100mm,在梁上不应小于80mm。(C)正确。

(2)加强楼屋盖与墙体的拉结

《建筑抗震设计规范》规定:

7.3.5 多层砖砌体房屋的楼、屋盖应符合下列要求:

3 当板的跨度大于4.8m并与外墙平行时,靠外墙的预制板侧边应与墙或圈梁拉结。

4 房屋端部大房间的楼盖,6度时房屋的屋盖和7~9度时房屋的楼、屋盖,当圈梁设在板底时,钢筋混凝土预制板应相互拉结,并应与梁、墙或圈梁拉结。

《砌体结构设计规范》规定:

10.2.7 房屋的楼、屋盖与承重墙构件的连接,应符合下列规定:

3 当板的跨度大于4.8m并与外墙平行时,靠外墙的预制板侧边应与墙或圈梁拉结。

图9.2.45为靠外墙的预制板侧边与墙或圈梁拉结示意图。

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图9.2.45 板跨大于4.8m时墙与预制板的拉结

【9.2.31】 对于砌体结构中的圈梁,下列何项表述是正确的?

(A)多层砌体房屋,如果设有墙梁,若在托梁顶、墙梁顶和屋面檐口设置了圈梁,其他楼层在重要部位也增设圈梁

(B)8度设防时,圈梁内的纵向配筋为4ϕ12,如果采用高强度钢筋时可以通过强度代换减小钢筋的直径,但根数不能减少

(C)房屋端部大房间的楼盖,采用装配式钢筋混凝土板时,板的跨度大于4.8m并与外墙平行时,外墙在板底标高位置设置了圈梁,可以满足有关构造要求

(D)砌体结构静力计算中,刚弹性和弹性方案房屋,圈梁应与屋架、大梁等构件可靠连接

【答案】 (D)

【解答】(www.daowen.com)

(1)根据《砌体结构设计规范》7.1.3条的要求,“设置墙梁的多层砌体房屋应在托梁、墙梁顶面和檐口标高处设置现浇钢筋混凝土圈梁”。第10.4.12条“其他楼层,采用装配式钢筋混凝土楼板时均应现浇混凝土圈梁”,不能仅在其他层的重要部位。所以(A)错误。

(2)根据《建筑抗震设计规范》表7.3.4条,圈梁配筋属于构造要求,与钢筋强度无关,配筋应满足直径和根数的要求。所以(B)错误。

(3)根据《建筑抗震设计规范》7.3.5条3、4款的要求,房屋端部大房间的楼盖,采用装配式钢筋混凝土板时,板的跨度大于4.8m并与外墙平行时,靠外墙的预制板侧边应与墙或圈梁拉结。当圈梁设在板底时,钢筋混凝土预制板应相互拉结,并应与梁、墙或圈梁拉结。所以(C)错误。

(4)根据《砌体结构设计规范》7.1.5条2款,“纵、横墙交接处的圈梁应可靠连接。刚弹性和弹性方案的房屋,圈梁应与屋架、大梁可靠连接”。所以(D)正确。

3.提高楼梯间的抗震性能

一般情况下,楼梯间开间小,在水平方向的刚度相对较大,承担的地震作用也较多,但楼梯间墙体没有一般房间的楼盖与其形成空间结构,其空间刚度是较差的。地震中楼梯间墙体的震害比房屋其他部位处更严重。

根据震害的经验总结,需要采用四条构造措施综合解决,《建筑抗震设计规范》7.3.8条讲述了这四条综合规定:

(1)历来震害调查表明,楼梯间墙体的震害比其他墙体严重得多。所以,不宜将楼梯间设在端部第一开间,还要求在房屋顶层楼梯间横墙和外墙沿高度设配筋带拉通;其他各层楼梯间可在休息平台或楼层半高处的墙上设一道钢筋混凝土带或配筋砖带,具体要求见7.3.8条第1款。图9.2.46给出了该规定的示意图,此即《建筑抗震设计规范》的规定:

7.3.8 楼梯间尚应符合下列要求:

1 顶层楼梯间墙体应沿墙高每隔500mm设2ϕ6通长钢筋和分布短钢筋平面内点焊组成的拉结网片或ϕ4点焊网片;7~9度时其他各层楼梯间墙体应在休息平台或楼层半高处设置60mm厚、纵向钢筋不应少于2ϕ10的钢筋混凝土带或配筋砖带,配筋砖带不少于3皮,每皮的配筋不少于2ϕ6,砂浆强度等级不应低于M7.5且不低于同层墙体的砂浆强度等级。

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图9.2.46 楼梯间墙体的拉结

(2)楼梯间及门厅内墙阳角处的大梁下支承长度一般为120~240mm,震害表明,此时角部往往压碎,梁即自行下落,造成严重震害。所以楼梯间及门厅内墙阳角处的大梁支承长度应不小于500mm,并应与楼层的圈梁连接,以增强整体性(图9.2.47),此即《建筑抗震设计规范》的规定:

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图9.2.47 楼梯间转角圈梁与纵墙圈梁连接构造

7.3.8 楼梯间尚应符合下列要求:

2 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。

真题 【9.2.32】 (2013年一级考题)

某多层砖砌体房屋,底层结构平面布置如图9.2.48所示,外墙厚370mm,内墙厚240mm,本工程建筑抗震类别为丙类。抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度值为0.15g

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图 9.2.48

试问,L1梁在端部砌体墙上的支承长度(mm)与下列何项数值最为接近?

(A)120 (B)240 (C)360 (D)500

【答案】 (D)

【解答】

根据《建筑抗震设计规范》7.3.8条2款“楼梯间及门厅内阳角处的大梁支承长度不应小于500mm,并应与圈梁连接”,(D)为正确答案。

(3)震害中还发现预制楼梯梯段常与平台梁拉脱开裂,侧边伸入墙体的悬挑楼梯踏步及其嵌入墙体的预制楼梯,使墙体受到削弱加剧了震害,所以要求装配式楼梯梯段应与平台梁可靠连接。不应采用墙中悬挑式踏步楼梯或其他嵌入墙体的预制楼梯。楼梯上不准采用无筋砖砌栏板,因为地震时人群拥挤仓忙外逃时栏板容易超载,且由于其脆性易于断裂倾倒造成事故。此即《建筑抗震设计规范》的规定:

7.3.8 楼梯间尚应符合下列要求:

3 装配式楼梯段应与平台板的梁可靠连接,8度、9度时不应采用装配式楼梯段;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。

(4)当设有顶部凸出的楼梯间、电梯间时,构造柱应通至屋顶凸出部分,并与压顶圈梁相连接(图9.4.48)。此即《建筑抗震设计规范》的规定:

7.3.8 楼梯间尚应符合下列要求:

4 凸出屋顶的楼、电梯间,构造柱应伸到顶部,并与顶部圈梁连接,所有墙体应沿墙高每隔500mm设2ϕ6通长钢筋和ϕ4分布短筋平面内点焊组成的拉结网片或ϕ4点焊网片。

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图9.2.49 屋顶凸出房间的构造柱设置

真题 【9.2.33】 (2000年二级考题)

抗震设计时,以下对多层黏土砖房构造柱的设置要求何项是错误的?

(A)构造柱混凝土截面不必很大,最小截面尺寸可采用240mm×180mm

(B)构造柱在底层墙体中只要伸入室外地面以下500mm就足够了,不必单独设置基础

(C)对于凸出屋顶的楼、电梯间,构造柱可不伸出顶部

(D)隔层设置圈梁的房屋,应在无圈梁的楼层增设两个方向的配筋砖带与构造柱连接

【答案】 (C)

【解答】

(1)根据《建筑抗震设计规范》7.3.2条第1款,构造柱的最小截面尺寸为180mm×240mm。(A)正确。

(2)根据《建筑抗震设计规范》7.3.2条第4款“构造柱可不单独设置基础,但应伸入室外地面下500mm,或与埋深小于500mm的基础圈梁相连”。(B)正确。

(3)根据《建筑抗震设计规范》7.3.8条“凸出屋顶的楼、电梯间构造柱应伸到顶部,并与圈梁顶部连接”。(C)不正确。

(4)根据《建筑抗震设计规范》7.3.3条第2款“现浇或装配整体式钢筋混凝土楼、屋盖…应允许不另设圈梁,但墙体周边均应加强配筋并应与相应的构造柱钢筋可靠连接”这条原则,(D)的做法正确。

4.横墙较少砌体房屋的加强措施

《建筑抗震设计规范》的规定:

7.3.14 丙类的多层砖砌体房屋,当横墙较少且总高度和层数接近或达到本规范表7.1.2规定限值时,应采取下列加强措施:

1 房屋的最大开间尺寸不宜大于6.6m。

2 同一结构单元内横墙错位数量不宜超过横墙总数的1/3,且连续错位不宜多于两道;错位的墙体交接处均应增设构造柱,且楼、屋面板应采用现浇钢筋混凝土板。

3 横墙和内纵墙上洞口的宽度不宜大于1.5m;外纵墙上洞口的宽度不宜大于2.1m或开间尺寸的一半;且内外墙上洞口位置不应影响内外纵墙与横墙的整体连接。

4 所有纵横墙均应在楼、屋盖标高处设置加强的现浇钢筋混凝土圈梁;圈梁的截面高度不宜小于150mm,上下纵筋各不应少于3ϕ10,箍筋不小于ϕ6,间距不大于300mm。

5 所有纵横墙交接处及横墙的中部,均应增设满足下列要求的构造柱:在纵、横墙内的柱距不宜大于3.0m,最小截面尺寸不宜小于240mm×240mm(墙厚190mm时为240mm×190mm),配筋宜符合表7.3.14的要求。

7.3.14 增设构造柱的纵筋和箍筋设置要求

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6 同一结构单元的楼、屋面板应设置在同一标高处。

7 房屋底层和顶层的窗台标高处,宜设置沿纵横墙通长的水平现浇钢筋混凝土带;其截面高度不小于60mm,宽度不小于墙厚,纵向钢筋不少于2ϕ10,横向分布筋的直径不小于ϕ6且其间距不大于200mm。

【9.2.34】 横墙较少的多层普通砖住宅楼,欲要使其达到一般多层普通砖住宅楼相同的高度和层数,采取下列哪一项措施是不恰当的?

(A)底层和顶层的窗台标高处,设置沿纵横墙通长的水平现浇钢筋混凝土带

(B)房屋的最大开间尺寸不大于6.6m

(C)有错位横墙时,楼、屋面采用装配整体式或现浇混凝土板

(D)在楼、屋盖标高处,沿所有纵横墙设置加强的现浇钢筋混凝土圈梁

【答案】 (C)

【解答】

(1)根据《建筑抗震设计规范》7.3.14条第7款,“房屋底层和顶层的窗台标高处,宜设置沿纵横墙通长的水平现浇钢筋混凝土带”。(A)正确。

(2)根据《建筑抗震设计规范》7.3.14条第1款,“房屋的最大开间尺寸不宜大于6.6m”。(B)正确。

(3)根据《建筑抗震设计规范》7.3.14条第2款,“同一结构单元内横墙错位数量不宜超过横墙总数的1/3,且连续错位不宜多于两道;错位的墙体交接处均应增设构造柱,且楼、屋面板应采用现浇钢筋混凝土板”。(C)不正确。

(4)根据《建筑抗震设计规范》7.3.14条第4款,“所有纵横墙均应在楼屋盖标高处设置加强的现浇钢筋混凝土圈梁”。(D)正确。

【9.2.35】 (2013年一级考题)

某多层砖砌体房屋,底层结构平面布置见图9.2.48,外墙厚370mm,内墙厚240mm,轴线均居墙中。窗洞口均为1500mm×1500mm(宽×高),门洞口除注明外均为1000mm×2400mm(宽×高),室内外高差0.5m,室外地面距基础顶0.7m。楼、屋面板采用现浇钢筋混凝土板,砌体施工质量控制等级为B级。

假定,本工程建筑抗震类别为丙类,抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度值为0.15g。墙体采用MU15级烧结多孔砖。M10级混合砂浆砌筑。各层墙上下连续且洞口对齐。除首层层高为3.0m外。其余五层层高均为2.9m。试问,满足《建筑抗震设计规范》GB 50011—2010抗震构造措施要求的构造柱最少设置数量(根)与下列何项数值最为接近?

(A)52 (B)54 (C)60 (D)76

【答案】 (D)

【解答】

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图 9.2.50

本工程横墙较少,且房屋总高度和层数达到《抗规》表7.1.2规定的限值。

根据《抗规》第7.1.2条第3款,当按规定采取加强措施后,其高度和层数应允许按表7.1.2的规定采用。

根据《抗规》第7.3.1条构造柱设置部位要求及第7.3.14条第5款加强措施要求,所有纵横墙中部均应设置构造柱,且间距不宜大于3.0m。

如图9.2.50所示:构造柱的设置数量为:所有纵横墙交接处(18×2+4=40)+所有横墙的中部(7×2+2=16)+在纵横墙内的柱距不宜大于3m(42)+楼梯斜梯段上下端对应的墙体和较大洞口两侧(4×2+2×2=12)=76个。故选(D)。

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