二次结构的一般构造措施+25

论文

砌

体

结

构

的

一

般

构

造

措

施

南通四建集团公司

2008年8 月日

砌体结构的一般构造措施

在《砌体结构设计规范》GB50003（以下简称新规范或GB50003）第四章4.1.2条规定：砌体结构应按承载力极限状态设计，并应满足正常使用极限状态下的要求。根据砌体结构的特点，砌体结构正常使用要求，一般情况下可由相应的构造措施保证。这些构造措施包括砌体结构或结构构件的稳定和整体性构造措施、耐久性措施及裂缝或变形控制措施等等。由于砌体结构组成材料的多样性，其相应的构造措施也要比其他材料结构的相应措施看起来显得“繁杂或琐碎”些。多层砌体结构是我国应用最广泛和应用数量最大的结构形式。近年来随着国家墙改推广应用新型墙体材料，由于研究乏力和相应措施的滞后，设计、施工、施工管理的针对性不强，又因系多层结构，对其重视程度不够等因素，致使砌体结构房屋出现了一些带普遍性所谓质量问题，而新型砌体材料较传统砌体材料表现的尤其突出，这在一定程度上影响了新型墙材的顺利推广应用。另外随着国家住宅产业化和商品化的深入，对房屋的建筑结构功能，提出了更高的要求，包括业主的使用要求、设计、施工的责任以及主管部门的监管责任的强化。这其中体现标准强化、管理的措施就是国家已颁布实行的“工程建设标准强制性条文”。这对全面提高工程质量具有重大作用和深远意义。新规范就是根据这样的背景，总结我国近年来试验研究成果、工程经验以及借鉴国外可行的技术的基础上完成本规范的全面修订的。本章的构造要求，和原规范相比虽仍为三节，但其内容已有较大的扩充和变化，有关构造要求的标准也有所提高。限于篇幅，本文着重介绍新增和修改变动较大的那些条文以及被列为强制性的条文，并按“深入浅出”的原则，在简介背景的基础上，力求在执行和应用方面提出注意事项或例证，供参考。

6.1 墙、柱的高厚比

墙、柱的高厚比验算是保证砌体结构稳定性的重要构造措施之一，本次修订因提高了砂浆的强度，本节表6.1.1墙、柱允许高厚比[]值取消了M2.5以下的数值。墙、柱的允许

高厚比与承载力计算无关，主要根据墙、柱在正常使用和施工情况下的稳定性和刚度要求，由经验确定，近年来在理论上进行了报导或论证[1]。

墙、柱的高厚比验算以带壁柱更具代表性，而且包括带壁柱墙的整体高厚比验算和壁柱间墙高厚比验算。设置壁柱的墙又是砌体结构最常用的提高结构稳定性和承载力重要措施。70年代已来构造柱、圈梁系统已成我国多层砌体房屋的最重要的抗震构造措施之一[2]。近年来为提高砌体的结构的承载能力或稳定性而又不增大截面尺寸，墙中的构造柱间距已不仅仅设置在房屋墙体转角、边缘部位，而按需要设置在墙体的中间部位。这样的墙体的稳定性和承载力就成为本规范解决的课题之一[3]。其中带构造柱墙的稳定性是按类似带壁柱墙的原则处理的。即把墙中的构造柱当作壁柱，并根据墙中构造柱的设置情况进行了理论分析并提出使用要求。

1、带构造柱墙稳定性推导要点

1）构造柱的纵向配筋率较小，当间距0.9~4.8m，墙厚为240mm时，配筋率均小于0.2%（当构造柱配筋为4φ12，柱距0.9、4.8m时的配筋率分别为0.13%和0.03%）。因此这种墙体的纵向弯曲的影响可按无筋砌体考虑；

2）根据压杆稳定理论，无构造柱和有构造柱纵向变形曲线为（图1~2）：

图1 墙体构造间图 图2 墙体失稳临界曲线

（1）

（2） 对两式分别求一阶、二阶导数并根据能量法分析压杆稳定的理论，可推得

（3）

令分别为不设构造柱墙和设构造柱墙的高厚比，可求出设构造柱墙在相同临界荷载下允许高厚比提高系数为

（4）

（5） 式中：m c ——允许高厚比的提高系数。

从式（4）可看出，构造柱对墙体允许高厚比的影响大小，随块材强度等级、砌筑砂浆强度等级，以及构造柱的宽度b c 、构造柱的间距而变化的。根据工程中常用的各类砌体块材、砂浆强度等级及构造柱的砼强度等级（C15~C20），可求出相应条件下计算高厚比提高系数m c 。从式（4）和计算结果看出，随着块材和砂浆等级的提高，m c 值降低，这是自然的。因有较高的砌体强度，其弹性模量与砼的弹性模量比（）减少，当砌体的弹性模量与砼弹性模量接近或相等时，m c =1，即不提高；另外构造柱间距和截面宽度的比值b c /s 也是影响m c 的一个重要因素，计算表明当b c /s<1/20时，m c 没有明显变化。构造柱宽一般为240mm 或180mm ，当b c /s=20时，s 分别为4.8m 或3.6m ，最后根据数据分析，得到各种砌体材料时的m c 取值：

①对烧结砖（含烧结多孔砖）、蒸压灰砂砖、粉煤灰砖和轻骨料砼小型空心砌块砌体：

（6）

②对砼小型空心砌块、粗骨料、半细料石、毛料石及毛石砌体：

（7）

③按式（6）、（7）计算的计算允许高厚比提高系数m c列于下表：

表—1 计算允许高厚比提高系数m c

由表可见，当b c/s =1/20时构造柱的作用不大，而当b c/s =1/4，尽管构造柱的影响很大，但考虑到构造柱间距太密，不仅施工较繁，经济效果也因之下降，因此规范规定其范围定为1/20~1/4，其平均的m c值对式（6）对应的材料为1.19，对式（7）对应的材料为1.11。

即通过在墙体设置构造柱可使允许高厚比[]提高10%~20%，已接近组合砖砌体构件提高

幅度。这是容易理解的，当增大墙中构造柱后不仅增大了其稳定性，而且显著提高了墙体的平面外抗弯能力。

3）若把公式（5）看作构造柱截面面积的放大系数，那么带构造柱墙可看作相应的带壁柱墙。

2、带构造柱墙高厚比验算注意事项

1）按下式验算带构造柱墙的高厚比

（7）

≤

式中h为墙厚。

2）构造柱沿墙方向的宽度（b c）不小于180mm，沿墙厚方向的边长不小于墙厚，主筋不小于4ф12，砼强度等级不应低于C15；

3）当构造柱的截面高度（沿墙厚方向的边长）≥1/30柱高和墙厚，且顶部与横向支承结构（楼、屋盖、大梁等）有可靠连接时，可作为带壁柱墙验算柱间墙的高厚比。这和6.1.2条3款中，当圈梁的截面高度与柱间距之比（b/s）≥1/30时，圈梁可视作壁柱间墙或构造柱间墙的不动铰支点的道理是相同的。前者通过设构造柱减小了墙的长度，后者则减少了柱间