理论教育 抗震构造措施及配筋要求

抗震构造措施及配筋要求

时间:2023-10-05 理论教育 版权反馈
【摘要】:《建筑抗震设计规范》对边缘构件的纵向钢筋和约束箍筋的构造要求有规定:图 10.2.5F.3.5 配筋混凝土小型空心砌块抗震墙墙肢端部应设置边缘构件;底部加强部位的轴压比,一级大于0.2和二级大于0.3时,应设置约束边缘构件。表F.3.5 抗震墙边缘构件的配筋要求注:1.边缘构件水平箍筋宜采用搭接点焊网片形式。

抗震构造措施及配筋要求

(一)轴压比

在截面尺寸、配筋相同的情况下,随着正应力的增加,试件的延性性能降低,如正应力为1.9MPa、2.8MPa至3.4MPa时,其相应的延性系数(极限位移与屈服位移之比)为4.4、3.3和2.8。因此,为了保证底层剪力墙延性不致有较大的降低,《建筑抗震设计规范》对剪力墙的轴压比进行了必要的限制;单肢剪力墙和由弱连梁连接的剪力墙,在重力荷载作用下,墙体平均轴压比不大于0.5。

《建筑抗震设计规范》规定:

F.3.4 配筋混凝土小型空心砌块抗震墙在重力荷载代表值作用下的轴压比,应符合下列要求:

1 一般墙体的底部加强部位,一级(9度)不宜大于0.4,一级(8度)不宜大于0.5,二、三级不宜大于0.6;一般部位,均不宜大于0.6。

2 短肢墙体全高范围,一级不宜大于0.50,二、三级不宜大于0.60;对于无翼缘的一字形短肢墙,其轴压比限值应相应降低0.1。

3 各向墙肢截面均为3b<h<5b的独立小墙肢,一级不宜大于0.4,二、三级不宜大于0.5;对于无翼缘的一字形独立小墙肢,其轴压比限值应相应降低0.1。

《砌体结构设计规范》规定:

10.5.12 配筋砌块砌体抗震墙在重力荷载代表值作用下的轴压比,应符合下列规定:

1 一般墙体的底部加强部位,一级(9度)不宜大于0.4,一级(8度)不宜大于0.5,二、三级不宜大于0.6,一般部位,均不宜大于0.6;

2 短肢墙体全高范围,一级不宜大于0.50,二、三级不宜大于0.60;对于无翼缘的一字形短肢墙,其轴压比限值应相应降低0.1;

3 各向墙肢截面均为3~5倍墙厚的独立小墙肢,一级不宜大于0.4,二、三级不宜大于0.5;对于无翼缘的一字形独立小墙肢,其轴压比限值应相应降低0.1。

钢筋混凝土剪力墙相比,轴压比的控制水平是相似的,但钢筋混凝土剪力墙不区别部位,而配筋混凝土小型空心砌块剪力墙还要根据部位而有些调整,对一般部位的要求略有降低。轴压比具体对比结果见表10.2.7。

10.2.7

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(二)边缘构件

在剪力墙的端部、转角、丁字或十字交接处,应设置边缘构件。它不但能保证剪力墙偏心受压承载力,还可以增加剪力墙平面内和平面外的刚度,防止端部砌体或混凝土过早破坏,并能提高剪力墙抵抗反复水平地震作用的能力。

为提高剪力墙的延性,对墙体的最大压应力进行控制,钢筋混凝土剪力墙在最外端高压应力区设置了边缘构件。边缘构件的基本功能就是对处于高压应力区的钢筋和混凝土提供约束(限制)。

钢筋混凝土剪力墙的边缘构件的设置方法是在墙端集中设置竖向钢筋,这对提高钢筋混凝土剪力墙结构的抗弯、抗倒塌能力都非常有利。配筋砌体剪力墙的组成形式只能在边缘构件范围内的孔中均匀地设置竖向钢筋,这种钢筋的分布,虽可更好地将剪力传到基础,但对提高墙的抗弯能力有限。

边缘构件范围内应设置水平箍筋,在墙片两端水平灰缝中配置约束箍可以提高砌体的极限压应变,虽对抗侧力几乎没什么影响,但使极限位移得到较大提高,延性增大。该水平钢筋宜设置在灌孔混凝土中,试验表明最好用小直径封闭钢箍,施工比较方便,应设置间距不大于200mm、直径不小于6mm的水平钢筋(钢箍)。

和钢筋混凝土剪力墙一样,“边缘构件”分成“构造边缘构件”和“约束边缘构件”二类。在底部加强部位的轴压比,一级大于0.2和二级大于0.3时,应设置“约束边缘构件”。其他情况则应设置“构造边缘构件”。

“构造边缘构件”的配筋范围:无翼墙端部及“L”形转角节点为3孔配筋;“T”形转角节点为4孔配筋,图10.2.4列出了“构造边缘构件”的示意图

“约束边缘构件”的范围:应沿受力方向比“构造边缘构件”增加1孔,水平箍筋应相应加强,也可采用混凝土边框柱加强。

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图 10.2.4

采用钢筋混凝土边框柱作为“约束边缘构件”时(图10.2.5),边框柱截面沿墙体方向的长度可取400mm。虽边框柱在受力上比分散配筋效果更好,但过于强大的边框柱可能会造成墙体与边框柱的受力和变形不协调,使边框柱和配筋砌块墙体的连接处开裂,影响整片墙体的抗震性能。故采用混凝土柱做边缘构件;要保证混凝土材料与砌体材料等强,柱的施工顺序宜先砌砌块墙体,后浇捣混凝土。

《建筑抗震设计规范》对边缘构件的纵向钢筋和约束箍筋的构造要求有规定:

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图 10.2.5

F.3.5 配筋混凝土小型空心砌块抗震墙墙肢端部应设置边缘构件;底部加强部位的轴压比,一级大于0.2和二级大于0.3时,应设置约束边缘构件。构造边缘构件的配筋范围:无翼墙端部为3孔配筋;“L”形转角节点为3孔配筋;“T”形转角节点为4孔配筋;边缘构件范围内应设置水平箍筋,最小配筋应符合表F.3.5的要求。约束边缘构件的范围应沿受力方向比构造边缘构件增加1孔,水平箍筋应相应加强,也可采用混凝土边框柱加强。

F.3.5 抗震墙边缘构件的配筋要求

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注:1.边缘构件水平箍筋宜采用搭接点焊网片形式。

2.一、二、三级时,边缘构件箍筋应采用不低于HRB335级的热轧钢筋。

3.一级轴压比大于0.2和二级轴压比大于0.3时,底部加强部位水平箍筋的最小直径不应小于8mm。

《砌体结构设计规范》规定:

10.5.10 配筋砌块砌体抗震墙除应符合本规范第9.4.11的规定外,应在底部加强部位和轴压比大于0.4的其他部位的墙肢设置边缘构件。边缘构件的配筋范围:无翼墙端部为3孔配筋;“L”形转角节点为3孔配筋;“T”形转角节点为4孔配筋;边缘构件范围内应设置水平箍筋;配筋砌块砌体抗震墙边缘构件的配筋应符合表10.5.10的要求。

10.5.10 配筋砌块砌体抗震墙边缘构件的配筋要求

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注:1.边缘构件水平箍筋宜采用横筋为双筋的搭接点焊网片形式。

2.当抗震等级为二、三级时,边缘构件箍筋应采用HRB400级或RRB400级钢筋。

3.表中括号中数字为边缘构件采用混凝土边框柱时的配筋。

墙端边缘构件设计包括两项内容。

(1)验算墙片的最大压应力,按轴压比确定设置边缘构件的类型

首先计算墙片的最大压应力978-7-111-49250-4-Chapter10-53.jpg,底部加强部柱轴压比一级大于0.2和二级大于0.3时,应设置约束边缘构件。

(2)按《建筑抗震设计规范》F.3.5条要求设置纵向钢筋和水平箍筋

在距墙端至少4孔(或3孔)范围内的孔中设置不小于ϕ12的通长竖向钢筋。在这范围的灌孔混凝土中设置最小直径ϕ6、最大间距200mm的水平箍筋。

(三)墙体内钢筋的构造布置

根据地震荷载的反复作用性质以及配筋混凝土小型空心砌块抗震墙房屋墙片的受力特性,抗震墙墙体宜采用对称配筋,墙肢或独立墙段端部加强区(节点芯柱)受压钢筋总面积As′和另一端加强区受拉(或压应力较小一端)钢筋总面积As宜相同,即As′=As;墙内每一根竖向分布筋宜面积相同,均为Asw。根据试验研究结果,配筋混凝土小型空心砌块抗震墙房屋墙片中的竖向钢筋的直径和配筋率不应过小,也不宜过大。如竖向钢筋直径和配筋率太小,一旦墙体开裂,钢筋即刻达到屈服,起不到配筋改善墙片受力性能的效果;如竖向钢筋直径和配筋率太大,则直至墙片破坏,钢筋可能都不会达到屈服,同样也无法改善墙片的受力性能。

为了使墙体的受力比较均匀、减少施工误差以及减少墙体抗力的偏心影响,墙体内每道横向钢筋宜双排布置,最小直径为8mm,最大间距为600mm,在顶层和底层则不大于400mm,横向钢筋的最小配筋率控制同纵向钢筋。这些构造措施都是为了保证房屋具有良好的整体性墙体,在开裂以后不至于马上丧失承载能力,而有适当的延性。

另外,在墙体端部加强筋和竖向分布筋宜采用同一强度等级钢筋,一般可采用HRB335级钢筋。

1.分布钢筋的最低构造要求

配筋混凝土砌块砌体构件的钢筋是设在砌块的竖向孔洞及水平孔洞或砌体的水平灰缝内,因而钢筋的规格、数量、形式(或形状)、配置位置、配置方式(包括上述边缘构件的设置),以及钢筋的锚固与搭接等与钢筋混凝土构件有显著不同,它受到一定的限制,这正是配筋混凝土砌块砌体自身特点所决定的。《建筑抗震设计规范》F.3.3条“规定了配筋小砌块砌体抗震墙中配筋的最低构造要求”。

《建筑抗震设计规范》对横向分布钢筋布置的规定:

F.3.7 配筋混凝土小型空心砌块抗震墙的横向分布钢筋,沿墙长应连续设置。

F.3.3 配筋混凝土小型空心砌块抗震墙的横向分布钢筋应符合表F.3.3⁃1的要求;横向分布钢筋宜双排布置,双排分布钢筋之间拉结筋的间距不应大于400mm,直径不应小于6mm。

F.3.3⁃1 配筋混凝土小型空心砌块抗震墙横向分布钢筋构造要求

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《建筑抗震设计规范》对竖向分布钢筋布置的规定:

F.3.3 配筋混凝土小型空心砌块抗震墙的竖向分布钢筋应符合表F.3.3⁃2的要求;竖向分布钢筋宜采用单排布置,直径不应大于25mm。

F.3.3⁃2 配筋混凝土小型空心砌块抗震墙竖向分布钢筋构造要求

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2.分布钢筋的最小配筋率

配筋砌块剪力墙最小配筋率的确定要综合考虑下列因素:

(1)控制收缩变形产生裂缝的要求。混凝土剪力墙的最小配筋率主要用于控制混凝土的收缩变形引起的裂缝,配筋砌块砌体剪力墙结构在灌孔前砌块的收缩已基本完成,不需要像混凝土剪力墙那样配置大量的构造钢筋抵抗混凝土的收缩,因此其分布钢筋的最小配筋率比混凝土小得多。

(2)抗震延性要求。配置水平横向钢筋的砌块墙体,当配筋率为0.03%~0.17%,砌块墙体的极限承载力较无筋砌块墙体提高5%~25%,极限变形能力为无筋砌块墙体的2~3倍,而且水平和垂直钢筋的相互作用又增加了砌块砌体的约束变形能力。砌块墙体试验表明,抗震延性要求的最小配筋率几乎和控制收缩的含钢率相同。

(3)配筋砌块剪力墙的组成形式造成施工时浇筑空间过小、容易导致混凝土浇筑不密实,故而不宜像混凝土剪力墙那样多配钢筋,否则会影响砌体的质量。

综合上列情况,确定的最小含筋率见《建筑抗震设计规范》规定:

F.3.3 配筋混凝土小型空心砌块抗震墙的竖向和横向分布钢筋应符合表F.3.3⁃1和F.3.3⁃2的要求。

F.3.3⁃1 配筋混凝土小型空心砌块抗震墙横向分布钢筋构造要求

978-7-111-49250-4-Chapter10-56.jpg(www.daowen.com)

F.3.3⁃2 配筋混凝土小型空心砌块抗震墙竖向分布钢筋构造要求

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现将《建筑抗震设计规范》中有关钢筋混凝土剪力墙竖向和横向分布钢筋最小配筋率的规定列出:

6.4.3 抗震墙竖向、横向分布钢筋的配筋,应符合下列要求:

1 一、二、三级抗震墙的竖向和横向分布钢筋最小配筋率均不应小于0.25%,四级抗震墙分布钢筋最小配筋率不应小于0.20%。

注:高度小于24m且剪压比很小的四级抗震墙,其竖向分布筋的最小配筋率应允许按0.15%采用。

对比结果表明配筋混凝土小型空心砌块剪力墙的竖向和横向分布钢筋最小配筋率仅为钢筋混凝土剪力墙的一半左右。

《砌体结构设计规范》的规定是相同的:

10.5.9 配筋砌块砌体抗震墙的水平和竖向分布钢筋应符合下列规定,抗震墙底部加强区的高度不小于房屋高度的1/6,且不小于房屋底部两层的高度。

1 抗震墙水平分布钢筋的配筋构造应符合表10.5.9⁃1的规定:

10.5.9⁃1 抗震墙水平分布钢筋的配筋构造

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注:1.水平分布钢筋宜双排布置,在顶层和底部加强部位,最大间距不应大于400mm。

2.双排水平分布钢筋应设不小于ϕ6拉结筋,水平间距不应大于400mm。

2 抗震墙竖向分布钢筋的配筋构造应符合表10.5.9⁃2的规定。

10.5.9⁃2 抗震墙竖向分布钢筋的配筋构造

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注:竖向分布钢筋宜采用单排布置,直径不应大于25mm,9度时配筋率不应小于0.2%。在顶层和底部加强部位,最大间距应适当减小。

真题 【10.2.2】 (2005年一级考题)

某配筋砌块砌体剪力墙结构,如图10.2.6所示。抗震等级为三级,墙厚均为190mm。设计人采取了如下三种措施:

Ⅰ.剪力墙水平分布筋为2ϕ8@400

Ⅱ.剪力墙的竖向分布筋1ϕ14@600

Ⅲ.剪力墙底部加强区高度取7.95m

试判断下列哪组措施符合规范要求?

(A)Ⅰ、Ⅱ (B)Ⅰ、Ⅲ

(C)Ⅱ、Ⅲ (D)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ

【答案】 (A)

【解答】

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图 10.2.6

(1)根据《砌体结构设计规范》表10.5.9⁃1,抗震等级为三级,加强部位的最小配筋率为0.13%,978-7-111-49250-4-Chapter10-61.jpg978-7-111-49250-4-Chapter10-62.jpg,最大箍筋间距600mm,最小直径ϕ8,题中2ϕ8@400,(Ⅰ)符合规范要求。

(2)根据《砌体结构设计规范》表10.5.9⁃2,抗震等级为三级,宜单排加强部位,最小配筋率为0.13%,978-7-111-49250-4-Chapter10-63.jpg,最大箍筋间距600mm,最小直径ϕ14,1ϕ14@600,均符合要求。故(Ⅱ)符合规范要求。

(3)根据《砌体结构设计规范》10.5.9条,配筋砌块砌体抗震墙底部加强区高度不小于房屋总高度的1/6,978-7-111-49250-4-Chapter10-64.jpg,不符合规范要求,故选(A)。

【10.2.3】 某12层配筋砌块剪力墙高层住宅,层高3m,设防烈度6度,抗震等级三级,选择底层墙体中某一墙段进行抗震配筋验算,墙段截面尺寸为:b×h×l=190mm×3000mm×6600mm,砌块为MU20,砌筑砂浆为Mb10,注芯混凝土强度为Cb40,墙体中竖向及水平向钢筋皆为HRB335级。墙体配筋为(对称配筋);竖向:墙体两边边缘构件(各3个孔洞),为3978-7-111-49250-4-Chapter10-65.jpg16,在墙长范围内共配竖向分布钢筋13978-7-111-49250-4-Chapter10-66.jpg12,竖向分布钢筋为978-7-111-49250-4-Chapter10-67.jpg12@400;水平:水平抗剪钢筋2978-7-111-49250-4-Chapter10-68.jpg8@400。(配筋示意见图10.2.7)

试验算最小配筋率是否满足要求。

【解答】

(1)根据《砌体结构设计规范》表10.5.10,三级抗震等级时,加强部位边缘构件(为暗柱,按构造尺寸需要600mm,中心位于300mm处)构造配筋应为3978-7-111-49250-4-Chapter10-69.jpg16,实际配筋为3978-7-111-49250-4-Chapter10-70.jpg16,满足要求。

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图10.2.7 墙体配筋示意图

(2)根据《砌体结构设计规范》表10.5.9⁃1,三级抗震等级,加强部位剪力墙水平分布钢筋的最小配筋率为0.13%,实际配筋率为:

978-7-111-49250-4-Chapter10-72.jpg,满足要求。

(3)根据《砌体结构设计规范》表10.5.9⁃2,三级抗震等级,加强部位剪力墙竖向分布钢筋的最小配筋率为0.13%,实际配筋率为:

978-7-111-49250-4-Chapter10-73.jpg,满足要求。

3.分布钢筋的锚固、搭接

在墙体端部加强筋和竖向分布筋宜采用同一强度等级的钢筋,一般可采用HRB335级钢筋。根据配筋混凝土小型空心砌块抗震墙的施工特点,墙内的竖向钢筋无法绑扎搭接,钢筋应力只能靠混凝土空心小砌块孔洞内所浇灌的混凝土进行传递,为保证墙内纵向钢筋受力的连续性和有效性,因此《建筑抗震设计规范》对墙内钢筋的搭接长度进行专门的规定。

《建筑抗震设计规范》规定:

F.3.6 配筋混凝土小型空心砌块抗震墙内竖向和横向分布钢筋的搭接长度不应小于48倍钢筋直径,锚固长度不应小于42倍钢筋直径。

F.3.7 配筋混凝土小型空心砌块抗震墙的横向分布钢筋,沿墙长应连续设置,两端的锚固应符合下列规定:

1 一、二级的抗震墙,横向分布钢筋可绕竖向主筋弯180°弯钩,弯钩端部直段长度不宜小于12倍钢筋直径;横向分布钢筋亦可弯入端部灌孔混凝土中,锚固长度不应小于30倍钢筋直径且不应小于250mm。

2 三、四级的抗震墙,横向分布钢筋可弯入端部灌孔混凝土中,锚固长度不应小于25倍钢筋直径且不应小于200mm。

(四)加强房屋整体性的构造要求

1.配筋砌块砌体剪力墙房屋的楼(屋)盖要求

楼、屋盖除了承受垂直荷载作用之外,还是传递水平地震作用,协调各墙段共同工作的重要结构构件,对整幢房屋的整体性影响很大。因此,配筋混凝土小型空心砌块抗震墙房屋的楼、屋盖宜采用整体性好的现浇钢筋混凝土楼板,以使各抗侧力构件能够共同工作,充分发挥作用。只有抗震等级为四级时,方可采用装配整体式钢筋混凝土楼盖。

《建筑抗震设计规范》规定:

F.3.10 配筋混凝土小型空心砌块抗震墙房屋的楼、屋盖,高层建筑和9度时应采用现浇钢筋混凝土板,多层建筑宜采用现浇钢筋混凝土板;抗震等级为四级时,也可采用装配整体式钢筋混凝土楼盖。

2.配筋砌块砌体剪力墙房屋的圈梁要求

为保持房屋的整体性,提高房屋的抗震能力,配筋混凝土小型空心砌块抗震墙房屋的各楼层均应设置现浇钢筋混凝土圈梁。

《建筑抗震设计规范》规定:

F.3.9 配筋混凝土小型空心砌块抗震墙的圈梁构造,应符合下列要求:

1 墙体在基础和各楼层标高处均应设置现浇钢筋混凝土圈梁,圈梁的宽度应同墙厚,其截面高度不宜小于200mm。

2 圈梁混凝土抗压强度不应小于相应灌孔小砌块砌体的强度,且不应小于C20。

3 圈梁纵向钢筋直径不应小于墙中横向分布钢筋的直径,且不应小于4ϕ12;基础圈梁纵筋不应小于4ϕ12;圈梁及基础圈梁箍筋直径不应小于8mm,间距不应大于200mm;当圈梁高度大于300mm时,应沿圈梁截面高度方向设置腰筋,其间距不应大于200mm,直径不应小于10mm。

4 圈梁底部嵌入墙顶小砌块孔洞内,深度不宜小于30mm;圈梁顶部应是毛面。

《砌体结构设计规范》规定:

10.5.13 配筋砌块砌体圈梁构造,应符合下列规定:

1 各楼层标高处,每道配筋砌块砌体抗震墙均应设置现浇钢筋混凝土圈梁,圈梁的宽度应为墙厚,其截面高度不宜小于200mm。

2 圈梁混凝土抗压强度不应小于相应灌孔砌块砌体的强度,且不应小于C20。

3 圈梁纵向钢筋直径不应小于墙中水平分布钢筋的直径,且不应小于4ϕ12;基础圈梁纵筋不应小于4ϕ12;圈梁及基础圈梁箍筋直径不应小于ϕ8,间距不应大于200mm;当圈梁高度大于300mm时,应沿梁截面高度方向设置腰筋,其间距不应大于200mm,直径不应小于ϕ10。

4 圈梁底部嵌入墙顶砌块孔洞内,深度不宜小于30mm;圈梁顶部应是毛面。

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