構(gòu)造柱在地震區(qū)磚混結(jié)構(gòu)建筑中的應(yīng)用

王侃

摘要：作為常見(jiàn)的建筑模式，磚混結(jié)構(gòu)的建筑是城鎮(zhèn)建筑的主要形式，構(gòu)造柱在磚混建筑中可以提高建筑的承載能力以及強(qiáng)度，也可以提升建筑的抗震能力，因此在地震區(qū)應(yīng)合理選擇構(gòu)造柱的形式和設(shè)計(jì)規(guī)范，可以突出其應(yīng)用的效果。

關(guān)鍵詞：構(gòu)造柱；磚混建筑；應(yīng)用問(wèn)題；設(shè)計(jì)要點(diǎn)

一、構(gòu)造柱在磚混結(jié)構(gòu)中的作用

首先構(gòu)造柱在建筑結(jié)構(gòu)中往往與墻體共同構(gòu)成一個(gè)聯(lián)合結(jié)構(gòu)，而不是兩個(gè)構(gòu)件的簡(jiǎn)單連接。因?yàn)榈卣鹬杏幸环N反復(fù)水平的運(yùn)動(dòng)，可以導(dǎo)致建筑破壞，所以在地震中墻體出現(xiàn)X型的裂縫，如墻體過(guò)長(zhǎng)甚至?xí)霈F(xiàn)水平裂縫，墻體被分解成多塊，形成的三角形碎塊會(huì)因?yàn)槔鄯e位移而最終脫落，此時(shí)構(gòu)造柱就可對(duì)脫落的趨勢(shì)進(jìn)行約束，即構(gòu)造柱自上下兩端出現(xiàn)塑性鉸，阻止破損的墻體出現(xiàn)倒塌，同時(shí)可以承載一部分豎向載荷。另外構(gòu)造柱與墻體之間的相互作用可以消耗部分地震能量，如果構(gòu)造柱與墻體的聯(lián)合結(jié)構(gòu)與圈梁扥構(gòu)成一個(gè)整體框架，則可最大限度的避免地震對(duì)結(jié)構(gòu)的破壞。

二、構(gòu)造柱應(yīng)用中存在的問(wèn)題

1、構(gòu)造柱的數(shù)量問(wèn)題：如果在常見(jiàn)的7度震區(qū)，通常要求三層以上的建筑設(shè)置構(gòu)造柱，外廊式結(jié)構(gòu)、單面走廊的多層磚混建筑以及學(xué)校、醫(yī)院等這樣橫墻數(shù)量不多的建筑可以適當(dāng)在增加層數(shù)時(shí)增加構(gòu)造柱，但是如果建筑橫墻數(shù)量較多，也應(yīng)設(shè)置構(gòu)造柱，但是實(shí)際設(shè)計(jì)中數(shù)量的控制往往沒(méi)有明確的要求。

2、7度抗震地區(qū)，5-6層建筑和8度地區(qū)的4層建筑，規(guī)范要求山墻和內(nèi)部縱向墻連接的位置應(yīng)設(shè)置構(gòu)造柱，但是一些設(shè)計(jì)采用的是山墻與外縱墻轉(zhuǎn)角的位置設(shè)置構(gòu)造柱。

3、建筑中較大的洞口和房間兩側(cè)的墻體應(yīng)設(shè)置構(gòu)造柱，但是一些設(shè)計(jì)采用隔間或者隔二間設(shè)置形式，對(duì)大房間則是一側(cè)布置而另一側(cè)沒(méi)有布置，較大的洞口也沒(méi)有重點(diǎn)研究合理布置。

4、層數(shù)較多的建筑按照抗震烈度不同，構(gòu)造柱應(yīng)適當(dāng)?shù)脑黾?，?度防震區(qū)的7層以上建筑，8度防震區(qū)的5-6層，應(yīng)在內(nèi)墻和外墻交接位置、內(nèi)墻局部的小墻垛等位置設(shè)置構(gòu)造柱，但是一些7度抗震地區(qū)的5-6層的建筑中每一間都設(shè)置構(gòu)造柱顯然數(shù)量太多而增加了成本負(fù)擔(dān)。

5、通常樓梯和電梯間的墻體的兩端；中間的走道兩端不對(duì)齊的墻體兩端應(yīng)設(shè)置構(gòu)造柱，但是有的工程中只是對(duì)橫向墻和縱向外墻的連接處設(shè)置構(gòu)造柱而忽視了內(nèi)側(cè)連接的位置。

6、構(gòu)造柱在聯(lián)合使用中，一些工程中構(gòu)造柱和圈梁之間沒(méi)有實(shí)現(xiàn)連接，孤立的構(gòu)造柱僅僅與墻體相連，這樣的情況會(huì)導(dǎo)致構(gòu)造柱的作用減弱。因?yàn)檠芯堪l(fā)現(xiàn)雖然構(gòu)造柱與圈梁連接的結(jié)構(gòu)剛性不強(qiáng)，但是抗變形的能力卻可以提高幾倍，如果不設(shè)置圈梁而僅僅依靠構(gòu)造柱對(duì)墻體進(jìn)行約束，是不能達(dá)到抗變形的效果的，這樣的設(shè)置并沒(méi)有獲得綜合性的抗震效果。

7、地震能量對(duì)于建筑的破壞會(huì)出現(xiàn)尖端破壞增加的情況，即在墻角位置釋放的能量最大，所以墻角受到破壞的程度最大也明顯。在墻角的構(gòu)造柱應(yīng)適當(dāng)?shù)母淖冃螤睿绨侵问健６谝恍┕こ讨袠?gòu)造柱沒(méi)有進(jìn)行適應(yīng)性的調(diào)整，所以降低了抗變形的能力。

三、構(gòu)造柱在地震區(qū)磚混結(jié)構(gòu)建筑中的應(yīng)用分析

1、應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1）構(gòu)造柱在應(yīng)用中可以發(fā)揮一定的承載能力，對(duì)于當(dāng)前的房屋層數(shù)增加以及載荷增加的情況有所幫助，在不增加墻體厚度的同時(shí)可以合理分擔(dān)建筑整體的載荷。這樣一些建筑可以改變框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)而利用構(gòu)造柱結(jié)構(gòu)來(lái)替代，從而降低原有設(shè)計(jì)的造價(jià)，縮短工期。2）在設(shè)置構(gòu)造柱的時(shí)候采用鋼筋混凝土材料并使之與圈梁結(jié)合，可以在不增加墻體厚度的同時(shí)增加抗震能力，不會(huì)因?yàn)樽灾卦黾佣觿〉卣鸬难苌饔?。?gòu)造柱的合理應(yīng)用可以與圈梁一起提高房屋的延性，增加了地震區(qū)建筑的抗震能力。此外，除了在外墻設(shè)置構(gòu)造柱之外，在內(nèi)墻交叉處也可設(shè)置構(gòu)造柱，使之與圈梁結(jié)合形成了一種弱框架的結(jié)構(gòu)，可以提高房屋立體空間內(nèi)的結(jié)構(gòu)件連接效果，提高房屋的穩(wěn)定性。3）構(gòu)造柱可以替代一些壁柱、配筋砌體等，使得墻體強(qiáng)度提高，也可擴(kuò)大室內(nèi)的空間，增加建筑的使用面積。同時(shí)構(gòu)造柱可以減少墻體厚度，節(jié)約材料，降低了成本。

2、構(gòu)造柱的應(yīng)用范圍

1）在多層的教學(xué)樓、醫(yī)院等建筑內(nèi)，因?yàn)闄M墻少、開(kāi)窗大，所以多采用框架結(jié)構(gòu)，但是考慮構(gòu)造柱承重和梁墊的效果時(shí)，可以選擇多層磚混結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案節(jié)約成本。當(dāng)然一般的磚混結(jié)構(gòu)使得墻體結(jié)構(gòu)較厚，房屋自重增加其使用面積減小，造成建筑的經(jīng)濟(jì)性下降。但如果利用混凝土構(gòu)造柱為主導(dǎo)的磚混結(jié)構(gòu)，內(nèi)墻與外墻的厚度可以減少，在主梁下設(shè)置構(gòu)造柱，可以省去梁墊。2）可以用于局部有大會(huì)議室的辦公樓或者賓館等，因?yàn)樵O(shè)置預(yù)留較大的空間，所以導(dǎo)致橫墻間距增加，而磚墻承重不足，但是改為框架或者增加變形縫部分用框架結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性較差，所以利用增加構(gòu)造柱的磚混結(jié)構(gòu)可以滿足橫墻間距增加的問(wèn)題，同時(shí)也保證了建筑穩(wěn)定性。3）底層為車(chē)庫(kù)的多層建筑。為了充分的利用空間和減少對(duì)土地浪費(fèi)，在車(chē)庫(kù)上布置辦公室以及宿舍等情況較為常見(jiàn)，此時(shí)可以構(gòu)造柱幫助提供整體建筑的承載能，且減少墻體厚度。4）一些建筑的外縱墻洞口開(kāi)口較大，有的洞口則在山墻上，有的則在轉(zhuǎn)角位置，一些則開(kāi)有帶窗，基本沒(méi)有外縱墻，這些建筑設(shè)計(jì)砌體結(jié)構(gòu)十分困難，而局部設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)則不夠經(jīng)濟(jì)，同時(shí)容易造成結(jié)構(gòu)不合理，因此采用構(gòu)造柱的方式來(lái)解決這一類(lèi)問(wèn)題。

3、構(gòu)造柱的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1）在房間的中有承托較大進(jìn)深的梁的位置設(shè)置構(gòu)造柱，或者在集中載荷較大、局部墻體尺寸小形成薄弱部位，以及其他的一些只能靠砌體承重的部位都可以考慮利用構(gòu)造柱來(lái)輔助支撐。在設(shè)計(jì)中應(yīng)保證構(gòu)造柱上下貫通并對(duì)齊。如果僅僅底層或者下面幾層承載力不足，則可以在對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)混凝土構(gòu)造柱，則上部幾層利用普通構(gòu)造柱。2）豎向載荷的計(jì)算中，應(yīng)將帶有構(gòu)造柱的砌體看做是組合體，按照砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中的組合砌體結(jié)構(gòu)件的計(jì)算與設(shè)計(jì)方式。規(guī)范中組合砌體就是鋼筋混凝土在砌體的兩側(cè)形成墻體構(gòu)造，而此時(shí)構(gòu)造柱則被包圍在砌體中，所以需要適當(dāng)?shù)膶?duì)公式進(jìn)行變化以保證計(jì)算準(zhǔn)確、組合砌體的穩(wěn)定性分析中，可以將混凝土構(gòu)造柱按照彈性模量換算成砌體，即等于墻體加厚。然后利用厚度與高程的比，對(duì)構(gòu)造柱的斷面進(jìn)行選擇，分析對(duì)比直至整個(gè)組合砌體穩(wěn)定性驗(yàn)算達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)為止。3）針對(duì)水平載荷作用的計(jì)算時(shí)，應(yīng)注重對(duì)地震水平剪力的研究與分析，將縱向橫向墻體的承載，抗震強(qiáng)度的計(jì)算，按照多層磚房設(shè)置鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)造柱的抗震設(shè)計(jì)規(guī)程進(jìn)行，得到驗(yàn)算的結(jié)果。風(fēng)載方面應(yīng)按照砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行計(jì)算與分析。4）組合砌體的結(jié)構(gòu)件，應(yīng)滿足相應(yīng)的規(guī)范要求，同時(shí)根據(jù)構(gòu)造柱的特征，要求斷面的高度應(yīng)小于墻體的基本厚度，且應(yīng)小于240mm，保證強(qiáng)度的同時(shí)可以滿足外觀的需求。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上，構(gòu)造柱在磚混結(jié)構(gòu)的建筑中可以幫助建筑獲得更好的整體性，保證墻體在地震中呈現(xiàn)一定的強(qiáng)度，并在開(kāi)裂時(shí)不出現(xiàn)倒塌以及承載力完全喪失，配合圈梁的結(jié)構(gòu)更可以提高建筑的抗震延性。同時(shí)應(yīng)注意的是利用混凝土構(gòu)造柱提高地震區(qū)磚混結(jié)構(gòu)的抗震能力時(shí)，應(yīng)按照建筑條件來(lái)選擇相應(yīng)的墻體和構(gòu)造柱的組合形式，以此提高設(shè)計(jì)效果。

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