關(guān)于對磚混房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中幾個問題的認(rèn)識

馬偉 劉健

磚混結(jié)構(gòu)是我國當(dāng)前建筑業(yè)中使用最廣泛的一種結(jié)構(gòu)形式,從我國經(jīng)濟(jì)實際情況出發(fā),這類結(jié)構(gòu)形式仍將繼續(xù)采用,除了高層建筑中采用鋼筋混凝土或鋼結(jié)構(gòu)以外,很多建筑還會采用磚混結(jié)構(gòu)。我認(rèn)為:作為結(jié)構(gòu)工程師,透徹領(lǐng)會《規(guī)范》的精神,建立清晰的基本概念并把握有條理的設(shè)計思路,這些對于確保建筑物的抗震安全度是至關(guān)重要的,有如下幾點想法和體會。

1 構(gòu)造柱的設(shè)置對施工的影響

1)構(gòu)造柱是增強(qiáng)建筑物整體性、抵抗地震作用的重要構(gòu)造措施,在很多設(shè)計中,構(gòu)造柱的設(shè)置只考慮符合抗震規(guī)范,沒有考慮實際已存在的溫度應(yīng)力,認(rèn)為溫度應(yīng)力在規(guī)范上未明確規(guī)定計算方法,不考慮也不能算是設(shè)計錯誤。因此,設(shè)計人員對六層以下住宅基本上是隔間設(shè)置構(gòu)造柱,未對建筑物端部裂縫多發(fā)區(qū)予以重點加強(qiáng)。構(gòu)造柱的設(shè)置有的較稀,每隔兩三道內(nèi)橫墻才設(shè)置,靠近建筑物端部往往也是一視同仁。2)構(gòu)造柱的設(shè)置首先應(yīng)符合設(shè)計規(guī)范的要求,也應(yīng)考慮施工的方便。如某工程門口處墻垛有效斷面為180 mm×240 mm。施工規(guī)范規(guī)定“構(gòu)造柱的混凝土澆灌可以分段進(jìn)行,每段高度不宜大于2.0 m或每層分兩次澆灌。在施工條件較好,并能確保澆灌密實時,亦可每層一次澆灌”。這就說明了在保證混凝土質(zhì)量的前提下可每層一次澆灌,首先必須加固門口處的墻垛,然后才能澆灌構(gòu)造柱的混凝土,否則該墻垛不能保證自身的穩(wěn)定性,即使是分兩層澆灌,該墻垛自身的穩(wěn)定性也不能保證。根據(jù)GB 50003-2001砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范第5.1.3條中的規(guī)定“對于上端為自由端的構(gòu)件,H0=2H”則有:H0=2×1 800=3 600。墻垛砂漿強(qiáng)度等級 M5,由規(guī)范表 6.1.1查得[β]=16,β=H0/h=3 600/180=20＞[β]=16。3)如果要保證構(gòu)造柱混凝土能夠澆灌,墻垛須分三次砌筑,這樣,既不能保證墻體連續(xù)作業(yè),也增加了構(gòu)造柱的接槎數(shù)量,給施工造成極大的不便。如果構(gòu)造柱斷面設(shè)計成第二種形式,既能一次澆灌,也保證了每層砌體能連續(xù)砌筑,方便了施工。

2 圈梁的設(shè)置對提高房屋空間剛度的重要性

2.1 抵抗不均勻沉降

當(dāng)房屋建于軟弱地基時,在均勻荷載下仍將產(chǎn)生不均勻沉降,一般較難精確計算出此沉降值,而是采用設(shè)置圈梁的辦法加以解決。

采用圈梁的房屋較無圈梁房屋不均勻沉降的抵抗能力可提高1.5倍左右,即前者允許有較大的不均勻沉降而致產(chǎn)生墻體裂縫,對于增強(qiáng)抗震能力方面,近年來地震區(qū)有所謂“圈梁為救命梁”之說,這自然是一種過分夸張的說法,但是也說明其作用很大。

2.2 防止較大振動荷載和地震時對房屋的影響

圈梁在有振動的房屋和抗震中的作用與抵抗不均勻沉降不同,主要是加強(qiáng)了房屋的空間剛度,增強(qiáng)了抗震能力和防止連續(xù)倒塌的能力。因此圈梁的設(shè)置應(yīng)根據(jù)不均勻沉降的嚴(yán)重性、房屋抗振性和抗震設(shè)防烈度不同而不同,規(guī)范第7.1條的規(guī)定實際上是較低的要求,所以當(dāng)在軟弱地基和不均勻地基以及地震區(qū)建造房屋時,圈梁的設(shè)置應(yīng)根據(jù)相應(yīng)的規(guī)定予以加強(qiáng)。

圈梁的設(shè)置標(biāo)高,當(dāng)為不均勻沉降時,宜設(shè)于基礎(chǔ)上部及房屋檐口標(biāo)高處,因此不均勻沉降一般是兩頭低、中間高或兩頭高、中間低,當(dāng)將墻體視作彈性地基上的梁時,受拉區(qū)分別在底部或頂部,無疑此處設(shè)置圈梁最為有效。對均勻地基而言,一般地基變形為馬鞍形,因此在軟弱地基處底部設(shè)置圈梁最為有效,對于地震區(qū),主要振動是水平的,因此頂層的振動影響最大。此外頂層的屋蓋由于沒有上層的垂直荷載,缺乏必要的摩擦力所以較以下各層容易在振動下滑移,當(dāng)頂層設(shè)置圈梁時將大大有助于屋蓋與墻體的錨固,增強(qiáng)抗震能力,因此在地震區(qū)檐口標(biāo)高處設(shè)置圈梁最為有效。

3 防止墻體開裂的具體構(gòu)造措施建議

3.1 溫度裂縫和干縮變形的控制措施

1)屋蓋上設(shè)置保溫層或隔熱層;2)在屋蓋的適當(dāng)部位設(shè)置控制縫,控制縫的間距不大于30 m;3)當(dāng)采用現(xiàn)澆混凝土挑檐的長度大于12 m時,宜設(shè)置分隔縫,分隔縫的寬度不應(yīng)小于20 mm,縫內(nèi)用彈性油膏嵌縫;4)建筑物溫度伸縮縫的間距除應(yīng)滿足BG J3-88砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范第5.3.2條的規(guī)定外,宜在建筑物墻體的適當(dāng)部位設(shè)置控制縫,控制縫的間距不宜大于30 m。

3.2 裂縫的治理措施

1)對墻體裂縫,不要忙于及早治理,等觀察一個熱脹冷縮周期,裂縫不再產(chǎn)生新的變化時再采取治理措施。鑒定裂縫是否穩(wěn)定的方法:可在裂縫內(nèi)嵌抹水泥漿或玻璃紙。形態(tài)完整無損,說明裂縫已基于穩(wěn)定,不再有較大發(fā)展可能性。2)當(dāng)細(xì)小裂縫不影響使用時可不修補,當(dāng)裂縫造成墻面滲水時,可采用嵌補密封膠或水泥漿處理。3)對于裂縫較多且穿墻,影響美觀和正常使用給用戶造成不安全感時,可在裂縫墻體兩側(cè)用4φ 6@200或φ 6@500鋼筋網(wǎng)片,兩側(cè)網(wǎng)片用鐵絲固定后,用水泥砂漿外部抹面處理。

3.3 干縮裂縫的控制措施

3.3.1 控制縫的設(shè)置及位置

1)在墻的高度突然變化處設(shè)置豎向控制縫;2)在墻的厚度突然變化處設(shè)置豎向控制縫;3)在不大于離相交墻或轉(zhuǎn)角墻允許接縫距離的1/2處設(shè)置豎向控制縫;在轉(zhuǎn)角部位,控制縫至墻轉(zhuǎn)角的距離不大于4.5 m;4)在門、窗洞口的一側(cè)或兩側(cè)設(shè)置豎向控制縫;對有規(guī)則洞口外墻不大于6 mm;對無洞墻體不大于8 m及墻高的3倍;5)豎向控制縫,對3層以下的房屋,應(yīng)沿房屋墻體的全高設(shè)置;對大于3層的房屋,可僅在建筑物1層～2層和頂層墻體的上述位置設(shè)置;6)控制縫在樓、屋蓋處可不貫通,但在該部位宜做成假縫,以控制可預(yù)料的裂縫;7)控制縫做成隱式,與墻體的灰縫相一致,控制縫的寬度不大于12 mm,控制縫內(nèi)應(yīng)用彈性密封材料,如聚硫化物、聚氨酯或硅樹脂等填縫。

3.3.2 灰縫鋼筋的設(shè)置

1)在墻洞口上、下的第一道和第二道灰縫,鋼筋伸入洞口每側(cè)長度不應(yīng)小于600 mm;2)在樓蓋標(biāo)高以上,屋蓋標(biāo)高以下的第二或第三道灰縫,和靠近墻頂?shù)牟课?3)灰縫鋼筋的間距不大于600 mm;4)灰縫鋼筋距樓、屋蓋混凝土圈梁或配筋帶的距離不小于600 mm;5)灰縫鋼筋宜采用小螺紋鋼筋焊接網(wǎng)片,網(wǎng)片的縱向鋼筋不小于25 mm,橫筋間距不宜大于200 mm;6)均勻配筋時含鋼率不少于0.05%;局部截面配筋,如底、頂層窗洞上下不小于38;7)灰縫鋼筋宜通長設(shè)置,當(dāng)不便通長設(shè)置時,允許搭接,搭接長度不應(yīng)小于300 mm;8)灰縫鋼筋兩端應(yīng)錨入相交墻或轉(zhuǎn)角墻中,錨固長度不應(yīng)小于300 mm;9)灰縫鋼筋應(yīng)埋入砂漿中,灰縫鋼筋砂漿保護(hù)層,上下不小于 3 mm,外側(cè)小于 15 mm,灰縫鋼筋宜進(jìn)行防腐處理;10)用灰縫鋼筋做砌體抗剪鋼筋時,其配筋量應(yīng)按計算確定,其搭接和錨固長度尚不應(yīng)小于75d和300 mm;11)不配筋的外墻應(yīng)設(shè)控制縫,控制縫間距不宜大于6 m;12)設(shè)置灰縫鋼筋的房屋控制縫的間距不宜大于30 m。

3.3.3 配筋帶在建筑物墻體中的設(shè)置

1)在樓蓋處和屋蓋處;2)墻體的頂部;3)窗臺的下部;4)配筋帶的間距不應(yīng)大于2 400 mm,也不宜小于800 mm;5)配筋帶的鋼筋,對190 mm 厚墻,不應(yīng)小于2φ 12,對 250 mm～300 mm 厚墻不應(yīng)小于 2φ 16,當(dāng)配筋帶作為過梁時,其配筋應(yīng)按計算確定;6)配筋帶鋼筋宜通長設(shè)置,當(dāng)不能通長設(shè)置時,允許搭接,搭接長度不應(yīng)小于45d和600 mm;7)配筋帶鋼筋應(yīng)彎入轉(zhuǎn)角墻處錨固,錨固長度不應(yīng)小于35d和400 mm;8)當(dāng)配筋帶僅用于控制墻體裂縫時,宜在控制縫處斷開,當(dāng)設(shè)計考慮需要通過控制縫時,宜在該處的配筋帶表面做成虛縫,以控制可預(yù)料的裂縫位置;9)對地震設(shè)防裂度不小于7度的地區(qū),配筋帶的截面不應(yīng)小于190 mm×200 mm,配筋不應(yīng)小于410;10)設(shè)置配筋帶的房屋控制縫的間距不宜大于30 m。

4 結(jié)語

根據(jù)磚混結(jié)構(gòu)的特點,砌體結(jié)構(gòu)正常使用要求一般情況下可由相應(yīng)的構(gòu)造措施保證。這些構(gòu)造措施包括砌體結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件的穩(wěn)定和整體性構(gòu)造措施、耐久性措施及裂縫或變形控制措施等等。磚混結(jié)構(gòu)中墻體的裂縫是建筑工程質(zhì)量中的多發(fā)病,雖然通常不會影響結(jié)構(gòu)的安全,但影響建筑的美觀、結(jié)構(gòu)的耐久性,并且容易誘發(fā)商品房的糾紛。只要我們在設(shè)計和施工中重視這一現(xiàn)象,墻體裂縫是可以控制的。

[1]GB 50011-2001,建筑抗震設(shè)計規(guī)范[S].

[2]GB 50003-2001,砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].

[3]張惠英,邢秋順,許錦燕.砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計及工程應(yīng)用[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2008:96-160.

[4]韓玉峰.多層磚混結(jié)構(gòu)房屋的抗震設(shè)計探討[J].山西建筑,2008,34(27):87-88.