芯柱是在混凝土砌块砌体房屋的纵横墙交接处的砌块孔洞中插入竖向钢筋并填实混凝土后形成的钢筋混凝土柱。
多层砌块砌体中钢筋混凝土芯柱的受力机理和作用,与多层砖房中的钢筋混凝土构造柱基本相同,是增强多层砌块房屋整体性和延性,提高防倒塌能力的关键措施之一。
由于砌块的布置和构造对砌块房屋的抗震性能有所影响,所以《砌体结构设计规范》对小型砌块砌体房屋芯柱的设计作了不同的要求。
(一)芯柱设置的孔数和布置
《砌体结构设计规范》规定:
10.3.4 混凝土砌块房屋应按表10.3.4的要求设置钢筋混凝土芯柱。对外廊式和单面走廊式的房屋、横墙较少的房屋、各层横墙很少的房屋,尚应分别按本规范第10.2.4条第2、3、4款关于增加层数的对应要求,按表10.3.4的要求设置芯柱。
表10.3.4 混凝土砌块房屋芯柱设置要求
注:1.外墙转角、内外墙交接处、楼电梯间四角等部位,应允许采用钢筋混凝土构造柱替代部分芯柱。
2.当按10.2.4条第2~4款规定确定的层数超出表10.3.4范围,芯柱设置要求不应低于表中相应烈度的最高要求且宜适当提高。
《建筑抗震设计规范》规定:
7.4.1 多层小砌块房屋应按表7.4.1的要求设置钢筋混凝土芯柱。对外廊式和单面走廊式的多层房屋、横墙较少的房屋、各层横墙很少的房屋,尚应分别按本规范第7.3.1条第2、3、4款关于增加层数的对应要求,按表7.4.1的要求设置芯柱。
表7.4.1 多层小砌块房屋芯柱设置要求
(续)
注:外墙转角、内外墙交接处、楼电梯间四角等部位,应允许采用钢筋混凝土构造柱替代部分芯柱。
《砌体结构设计规范》还规定:
10.3.5 混凝土砌块房屋混凝土芯柱,尚应满足下列要求:
1 混凝土砌块砌体墙纵横墙交接处、墙段两端和较大洞口两侧宜设置不少于单孔的芯柱。
图10.1.1列出小型砌块房屋芯柱孔数和布置的示意图。
图10.1.1 小型砌块房屋芯柱的布置
(二)纵横墙的芯柱布置
多层砌体房屋的内纵墙是抗震的薄弱环节,所以《建筑抗震设计规范》在布置上就有规定:
7.1.7 多层砌体房屋的建筑布置和结构体系,应符合下列要求:
2 纵横向砌体抗震墙的布置应符合下列要求:(www.daowen.com)
6)在房屋宽度方向的中部应设置内纵墙,其累计长度不宜少于房屋总长度的60%(高宽比大于4的墙段不计入)。
为了增大纵横墙的抗剪承载力,要缩短芯柱间距,《建筑抗震设计规范》规定:
7.4.2 多层小砌块房屋的芯柱,应符合下列构造要求:
5 为提高墙体抗震受剪承载力而设置的芯柱,宜在墙体内均匀布置,最大净距不宜大于2.0m。
《砌体结构设计规范》规定:
10.3.5 混凝土砌块房屋混凝土芯柱,尚应满足下列要求:
3 为提高墙体抗震受剪承载力而设置的芯柱,宜在墙体内均匀布置,最大间距不宜大于2.0m。当房屋层数或高度等于或接近表10.1.2中限值时,纵、横墙内芯柱间距尚应符合下列要求:
1)底部1/3楼层横墙中部的芯柱间距,7、8度时不宜大于1.5m;9度时不宜大于1.0m。
(三)钢筋混凝土芯柱的构造
芯柱的最小截面尺寸为120mm×120mm,这是根据目前国内几种小型砌块孔洞的尺寸提出的要求。孔洞的大小随砌块的不同而异,设计中可根据所采用的小型砌块孔洞的实际尺寸确定芯柱截面,并应在抗震计算中予以反映。芯柱中的竖向插入钢筋数量不应小于1ϕ12并应贯通墙身与每层圈梁连接。芯柱混凝土强度一般采用Cb20。
《建筑抗震设计规范》规定:
7.4.2 多层小砌块房屋的芯柱,应符合下列构造要求:
1 小砌块房屋芯柱截面不宜小于120mm×120mm。
2 芯柱混凝土强度等级,不应低于Cb20。
3 芯柱的竖向插筋应贯通墙身且与圈梁连接;插筋不应小于1ϕ12,6、7度时超过五层、8度时超过四层和9度时,插筋不应小于1ϕ14。
4 芯柱应伸入室外地面下500mm或与埋深小于500mm的基础圈梁相连。
(四)构造柱替代部分芯柱
构造柱与芯柱构造的性能相比,不论是约束墙体裂缝,还是增强墙体的变形能力,都是基本相近的。因此,在外墙转角、内外墙交接处、楼电梯间四角等部位,可用配筋混凝土构造柱替代部分芯柱。房屋中有斜交墙体时,在斜交处应设有构造柱,以利砌块砌筑和墙体拉结(如图10.1.2所示)。
图 10.1.2
《建筑抗震设计规范》规定:
7.4.3 小砌块房屋中替代芯柱的钢筋混凝土构造柱,应符合下列构造要求:
1 构造柱截面不宜小于190mm×190mm,纵向钢筋宜采用4ϕ12,箍筋间距不宜大于250mm,且在柱上下端应适当加密;6、7度时超过五层、8度时超过四层和9度时,构造柱纵向钢筋宜采用4ϕ14,箍筋间距不应大于200mm;外墙转角的构造柱可适当加大截面及配筋。
2 构造柱与砌块墙连接处应砌成马牙槎,与构造柱相邻的砌块孔洞,6度时宜填实,7度时应填实,8、9度时应填实并插筋。构造柱与砌块墙之间沿墙高每隔600mm设置ϕ4点焊拉结钢筋网片,并应沿墙体水平通长设置。6、7度时底部1/3楼层,8度时底部1/2楼层,9度全部楼层,上述拉结钢筋网片沿墙高间距不大于400mm。
3 构造柱与圈梁连接处,构造柱的纵筋应在圈梁纵筋内侧穿过,保证构造柱纵筋上下贯通。
4 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。
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