砌体住宅楼（精选5篇）
砌体住宅楼 篇1
0 前言
我国是一个多震国家，近年来地震活动较为频繁，并造成了重大的人员伤亡。我国调查总结了多年以来地震的经验教训及原1995年鉴定标准颁布实施以来建筑物抗震鉴定的工程经验，于2009年颁布了《建筑抗震鉴定标准》(GB50023-2009)，该标准中给出的评定方法清晰明了，便于实际工程中的应用。本文根据该标准中给出的方法对某砌体结构住宅楼进行抗震鉴定，对同类工程具有借鉴作用。
1 工程概况
该住宅楼建于1992年，建筑平面为矩形，总长26.7m，主体宽度11.4 m，建筑面积约为2 029 m2;该楼共两个单元，一梯三户，两个单元布局相同;屋面为不上人屋面，采用油毡防水，建筑平面参见图1。
该建筑承重墙体均为普通烧结粘土砖、混合砂浆砌筑，墙体采用100号机制普通砖，一～三层采用75号混合砂浆，四～六层采用50号混合砂浆。各层墙体除卫生间、室内隔墙采用60 mm厚木板墙外，其余墙体均为240 mm砖墙。楼、屋面板均为预制混凝土多孔板，建筑物基础为筏板基础。
2 检测鉴定的目的与要求
2.1 鉴定目的
该建筑物已建成使用多年，所处地区为八度抗震设防地区，为保证日后安全使用，要求对该住宅楼进行抗震鉴定，并提出合理改造与加固建议。
2.2 鉴定要求
根据《建筑抗震鉴定标准》(GB50023-2009)和现行有关规范的要求对鉴定范围内的房屋结构进行现场检测、分析鉴定。
3 现场检测及鉴定
根据《建筑抗震鉴定标准》(GB50023-2009)的相关要求，该建筑物建于1992年，所在地为八度抗震设防地区，按照B类(后续使用年限40年)[1]、丙类抗震设防建筑[5]的要求进行鉴定。
3.1 场地及地基基础
该建筑基础为筏板基础，采用200号混凝土，基底标高-1.90 m，基础板厚450 mm，下设100 mm厚素混凝土垫层。现场检测未发现周围存在不利地段，上部结构无因基础不均匀沉降引起的裂缝及倾斜，地基主要受力层范围内不存在软弱土、饱和砂土等土层。鉴于以上检测情况，根据规范要求，可不进行地基基础的抗震鉴定[1,2]。
3.2 上部结构抗震措施鉴定
根据《抗震鉴定规范》的要求对上部结构的抗震措施进行检查，结果如下:
(1)该楼层高2.8 m，共六层，总高17.0 m，满足规范要求;
(2)平面呈矩形，立面规整，结构构件布置、构件选型合理，传力途径明确;抗震横墙最大间距4.2 m，高宽比为1.5。均满足规范要求;
(3)经现场检查，一～六层承重墙体顶部均设置圈梁，圈梁尺寸为240×240 mm，截面配筋410，圈梁布置见平面布置图2。圈梁布置位置及其构造均满足规范要求;
(4)内墙与外墙交接处、楼梯间四角、及部分内纵墙与横墙交接处均设置构造柱，构造柱截面尺寸为240×240mm，配筋414，构造柱布置见平面布置图2。构造柱设置位置及其构造均满足规范要求;
(5)承重窗间墙最小宽度为1.02 m，承重外墙尽端距离门窗洞边为0.77 m，均不满足规范要求;
(6)楼(屋)面板均采用600 mm多孔预制板，整体性较差;
(7)易倒塌部位及次要构件:(1)底层单元入口处钢筋混凝土挑檐、阳台挑板均与结构主体有可靠连接;(2)室内隔墙均为木质板隔墙;(3)门洞、窗洞处均为钢筋混凝土过梁，过梁支撑长度为250 mm，均满足规范要求。
上述各项抗震措施，仅第(5)项不满足规范要求，其余各项均满足要求，因此评定该建筑抗震措施基本满足规范对八度地区丙类建筑的要求。该建筑物为B类建筑，还应进行抗震承载力验算对建筑物的抗震能力进行综合评定。
3.3 材料强度测试
经现场测试检测，一～六层墙体砖实测强度等级均为MU7.5;一～三层砌筑砂浆实测强度为6.5 MPa、四～六层为4.8 MPa;混凝土构件主要包括阳台挑板、预制构件楼(屋)面板，混凝土强度评定为17.6 MPa[6]。以上测试数据表明，结构承重构件材料实际强度均低于图纸设计要求。
4 抗震承载力验算
4.1 验算依据
(1)《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001);(2)《混凝土结构设计规范》(GB50010-2001);(3)《砌体结构设计规范》(GB50003-2001);(4)《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001);(5)《建筑地基基础设计规范》(GB5007-2002);(6)本次现场调查结果。
4.2 承载能力验算的原则
(1)结构计算简图根据调查结果分析确定;(2)构件截面尺寸以实测值为准;(3)恒载依据调查结果按现行荷载规范取值;(4)楼面活荷载取值为:房间活荷载为2.0 k N/m2;楼梯间活荷载为2.5 k N/m2[4];(5)抗震设防烈度为8度(0.2g);(6)材料强度按实测值取用;
4.3 结构构件承载能力验算结果
墙体为该建筑物主要抗侧力构件，《建筑抗震鉴定标准》3.03条规定，当抗震措施鉴定满足要求时，对于主要抗侧力构件的抗震承载力不低于规定的95%时可按要求不进行加固处理。采用中国建科院开发的PKPM软件对结构墙体进行内力验算分析。建筑物墙体抗震验算结果见图3～5。
由抗震验算结果可以看出，一层四道纵墙抗震承载力均不满足要求，多处纵墙段抗震承载力小于规定的95%;横墙抗震承载力基本满足要求，仅有4/C-D、5/C-D等局部横墙段抗震承载力不满足要求[1,2,3]。
二层A、C、D轴线三道纵墙抗震承载力不满足要求，小部分纵墙段抗震承载力低于规定的95%;另有5/C-D等横墙段抗震承载力不满足要求[1,2,3]。
三层C轴线纵墙抗震承载力不满足要求，个别纵墙段抗震承载力低于规定的95%;横墙抗震承载力基本满足要求，仅有个别墙段抗震承载力稍低于规范要求，但均大于规定的95%[1,2,3]。
四层以上墙体抗震承载力基本满足要求。
5 结论与建议
通过对该住宅楼现场检测、抗震措施鉴定及承载力验算分析，该楼抗震措施基本满足《建筑抗震鉴定标准》对B类砌体结构建筑的相关要求，但一～三层部分墙体抗震承载力不满足八度设防要求，主要原因为建筑物高度较大，层数较多，实测砂浆强度偏低。砌体结构墙体为抗侧力构件，对结构的抗震性能起着控制作用，最终评定该建筑结构抗震不满足八度设防要求。主要建议如下:该建筑物一～三层墙体抗震承载力不足，多处墙段抗震承载力低于规定的95%，四层以上墙体抗震承载力基本满足要求。根据《建筑抗震鉴定标准》3.0.3的要求[1]，应对该楼一～三层抗震承载力低于规定的95%的墙段进行加固处理。
参考文献
[1]GB50023-2009,建筑抗震鉴定标准[S].北京:中国建筑工业出版社,2009.
[2]GB 50011-2001,建筑抗震设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2001.
[3]GB 50003-2001,砌体结构设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2001.
[4]GB 50009-2001,建筑结构荷载规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2002.
[5]GB 50223-2004,建筑工程抗震设防分类标准[S].北京:中国建筑工业出版社,2004.
[6]GB/T 50344-2004,建筑结构检测技术标准[S].北京:中国建筑工业出版社,2004.
砌体住宅楼 篇2
1 外墙砌体结构非荷载裂缝的类型
根据外墙砌体结构产生裂缝的影响因素, 外墙非荷载裂缝分为干缩裂缝、温度裂缝、应力集中裂缝、冻融裂缝、两种结构体系变形不协调裂缝、其它裂缝等。
2 外墙砌体结构非荷载裂缝的特点
干缩裂缝有两种类型, 一种裂缝多发生在抹灰层内, 少数延伸到砌体内部, 一般沿墙面长度方向每隔一段距离形成一条裂缝;另一种则呈不规则的龟裂或放射状开裂, 宽度较小, 仅发生在抹灰层内。
温度裂缝通常具有顶层重下层轻、两端重中间轻、向阳重背阴轻且随温度变化而变化的特点。应力集中裂缝多在砌体结构相对薄弱部位出现, 多为斜向, 少部分为竖向和水平方向裂缝。
冻融裂缝多发生在寒冷地区房屋的檐口、女儿墙或经常受潮湿的厨房、盥洗室、卫生间等的外墙, 有时室外踏步也发生此类裂缝, 特点是在裂缝附近砌体酥松剥落, 且随时间推移有逐渐恶化的趋势。
3 外墙砌体结构非荷载裂缝的防治措施
3.1 控制裂缝的设计措施
1) 严格按照规范设计伸缩缝。2) 顶层墙体砂浆强度等级宜为M7.5, 顶层山墙、端部两个开间内外墙处设置构造柱, 并沿内外墙高度每隔500m m在灰缝中设置2Ф6 (240m m墙厚) 或3Ф6 (360m m墙厚) 通长加强拉接筋;顶层窗台下, 宜设置一皮砖厚的钢筋混凝土带。3) 当门窗洞口宽度不小于1800mm时, 应在易产生收缩和温度应力集中的部位增设加强钢筋或钢丝网分散收缩和温度应力, 在门窗洞口两侧增设构造柱或钢筋混凝土门窗框;对混凝土小型空心砌块结构宜在门窗洞口两侧加混凝土芯柱;当洞口不小于2100mm时, 还应在窗台板下增设配筋带。4) 支承在砌体结构上跨度大于4.8m的混凝土梁, 不得直接搁置在混凝土构造柱上, 应在梁下设置梁垫, 当墙中设有圈梁, 梁垫与圈梁应浇成整体。5) 墙面抹灰的砂浆强度等级应与填充墙材料强度相匹配, 砂浆强度过高、水泥用量过大, 容易产生收缩裂缝, 有条件时宜采用纤维砂浆。6) 将钢筋混凝土构造柱伸至女儿墙内, 并在女儿墙上增设钢筋混凝土压顶, 且沿长度方向每隔10~20m设一控制逢。
3.2 控制砌体结构裂缝的施工措施
1) 上房砌筑的砌块材料的生产龄期不应少于28天。
2) 在下列墙体中不得设置脚手眼:a.过梁上与过梁成60°的三角形范围及过梁净跨1/2的高度范围内;b.宽度小于1m的窗间墙;c.砖砌体门窗洞口两侧200mm和转角处450mm的范围内;d.梁或梁垫下及其左右各500mm范围内。
3) 相邻工作段的砌筑高度差不得超过一层楼的高度, 也不宜大于
4 m;
砌体间临时间断处的高差, 不得超过一步脚手架的高度;构造柱或密柱之间的墙体, 当墙长小于1.2m、墙高大于3m时, 在未浇注混凝土之前, 宜进行临时支撑。
4) 砌体施工时, 楼面和屋面堆载不得超过楼、屋面板的允许荷载值, 施工层进料口楼板下, 宜采取临时加撑措施。
5) 蒸压灰砂砖、粉煤灰砖及混凝土小型空心砌块不宜在雨天施工。
6) ±0.000以上应采用水泥混合砂浆, 混凝土小型空心砌块宜采用专用砂浆。
7) 砌体结构的转角处和交接处应同时砌筑, 严禁无可靠措施的内外墙分砌施工, 对不能同时砌筑而又必须留置临时断面处, 应砌成斜槎, 施工中不能留成斜槎时, 除转角处外, 可留凸直槎并应加设拉接钢筋, 抗震设防为8度和9度的地区不得留直槎。
8) 控制小型混凝土空心砌块裂缝的施工措施:a.砌块在施工现场应有集中存放地点, 不允许把砌块直接放在地面上, 应存放在拖板上, 并应用防雨、防雪的苫布盖好, 在夏季宜储存在阴凉处, 其现场周围应有较好的排水措施;b.小型空心砌块上墙砌筑之前不宜浇水, 只有在天气特别干燥时, 才可用少量喷雾状水喷在砌块上, 使之稍加润湿;c.小型混凝土砌块的砌筑要砌块底面朝上, 水平灰缝厚度和竖向灰缝的宽度应控制在15mm左右, 竖向灰缝可用夹板夹住两侧后灌缝, 严禁用水冲浆灌缝;d.小型混凝土砌块墙体的砌筑高度, 每日一般不宜超过1.5m, 冬期施工时, 每日不超过1.2m;e.小型混凝土砌块砌筑过程中应有防湿措施, 并控制施工用水;f.小型砌块的雨期施工, 应用防雨罩膜遮盖;g.外墙内侧设有暗线时, 应使用同种材料带纵槽的异性辅助砌块, 施工时要密切和水电施工人员配合, 禁止在外墙砌好后凿槽、凿孔等。
9) 控制砌体结构温度、收缩裂缝的施工措施:a.主体结构封顶后, 应尽早进行屋面保温层和防水层的施工, 在安排施工进度时, 如有可能, 尽量避开在严寒和酷暑期施工。b.在进行框架填充墙施工时, 应严格按设计规定设置墙柱拉接筋, 并确保与柱交接处的砂浆饱满、密实;填充墙框架梁底的空隙, 应预停一段时间, 待填充墙体沉缩基本完成后, 再用斜砖填实顶紧并确保砂浆饱满密实。c.在进行框架填充墙抹灰时, 如填充墙厚度小于梁、柱厚度时, 应先抹墙面灰再抹梁面和柱面灰, 以使交接面的可能出现的裂缝, 隐藏在梁柱抹灰层的内部;当填充墙与梁、柱同厚度时, 则可在填充墙与梁、柱交接处, 用专用工具抹出凹槽, 并嵌填柔性好的密封膏, 使可能出现的裂缝控制在凹槽内, 或在上述部位设置钢丝网, 防止交接处抹灰层开裂。d.砌体结构抹灰层干缩裂缝的控制措施:墙体砌筑完成后宜在60天后再进行抹灰, 最短不应小于30天;抹灰层应按三遍抹至设计厚度并进行喷水养护, 外墙抹灰应分格留缝, 以减少收缩裂缝;外保温饰面层抹灰, 还宜增加适量的聚丙烯纤维。e.砌体填充墙中的蒸压加气混凝土砌块、轻骨料混凝土小型空心砌块不应与其他砌块混砌。
4 裂缝的处理方法
控制的总体准则:在对裂缝进行处理之前, 应先进行观察、检测、分析, 确定裂缝的性质及裂缝产生的原因, 然后再采取针对性的措施进行处理。对结构中有一定深度的裂缝, 可采用凿槽嵌补的方法修补。对深度较大的裂缝, 可采用水泥浆、环氧树脂或其他修补胶进行压力灌浆或负压吸入的方法进行修补。
5 结语
砌体住宅楼 篇3
1 砖砌体结构温度裂缝的分布规律和形态特征
1.1 裂缝部位
温度裂缝一般均发生在砖砌体房屋的顶层,两端较中间重;南向较北向重;西侧较东侧重;外墙门窗洞口大者较小者重;屋顶无保温层者较保温层好者重。裂缝往往从顶层向下延伸,严重时可向下延伸2层～3层,多条斜向裂缝呈近似平行方向延伸。
1.2 墙体裂缝形态特征
在靠近砖砌体住宅两端的内、外纵向墙体多为斜向裂缝或“八”字形裂缝,在前后纵向墙体顶部圈梁底面标高处,或窗洞口上皮砖标高处最容易发生水平裂缝或水平包角裂缝。与外纵墙相交接的内横向墙体顶部常出现小斜向裂缝。平屋顶女儿墙根部的水平裂缝,严重者女儿墙可向外推出。
1.3 楼板裂缝形态特征
现浇板裂缝多分布在砖砌体房屋外墙转角处房间的楼板上,裂缝一般呈45°斜向;有时一个角同时出现两条裂缝。裂缝基本上为上、下贯通;个别工程的板缝垂直于板跨方向且呈不规则状分布。而预制板均沿板缝方向开裂,且愈靠近房屋外沿墙愈严重,因楼板活动错位,常将支承楼板墙体的顶部抹灰层拉裂。
2 裂缝成因分析
2.1 日温差引起墙体裂缝
在太阳辐射热的作用下,屋面与墙体形成较大的温差,当温度高,混凝土屋面膨胀时,温度低的墙体约束屋面变形,因而在屋面与墙体的接触面上引起水平剪应力。在该剪应力的作用下,墙体中将产生主拉应力。由于砖砌体结构顶部墙体上的垂直应力很小,故墙体中的主拉应力可近似等于最大剪应力。
若墙体水平灰缝抗剪强度较高,该主拉应力将使墙体产生斜裂缝或“八”字形裂缝。若墙体水平灰缝抗剪强度很差,则在水平剪应力的作用下,使墙体出现水平裂缝或水平包角裂缝。同时,剪应力主要与温差、水平阻力系数和几何尺寸等有关,因此,用伸缩缝不能控制这种裂缝的出现和展开。另外,屋面的长度对剪应力的影响极微,可忽略不计,这一点在调查中也得到了验证。确实存在这种几乎与建筑物长度无关的裂缝,这种裂缝不仅在纵墙上,而且也在横向隔墙(包括山墙)上出现。
2.2 季节性温差引起墙体裂缝
因季节性温差和砌体干缩在墙体中引起的温度应力,也可以按如图1所示计算简图,假定房屋的墙体支承在弹性地基上,且按材料为各向同性均质弹性连续体。通过建立数学模型分析得到,在负温差(冷缩)和砌体干缩的共同作用下,墙体垂直截面上水平(法向)拉应力σx墙体与地基界面上的剪应力τxy以及墙体内主拉应力迹线如图2所示。
从图2中可以看到,墙体中部的主拉应力最大,将引起自上而下贯通的竖向裂缝。当墙体很长时,有可能产生多条竖向裂缝。由于季节性温差引起的温度应力除负温差及水平阻力系数外,主要与房屋墙体的长度有关,因此,为防止这种裂缝的出现,通常按规定的间距设置温度伸缩缝。
2.3 温差引起的混凝土楼板裂缝
现浇楼板裂缝主要是由混凝土温度变形和收缩变形引起的。由于砖砌体结构房屋中,圈梁、构造柱、砖墙和现浇板等构件在同一大气环境中,当环境的温度和湿度变化时,这些构件相应都会产生温度变形和收缩变形,而由于各自构件在体型上存在的差异,板的体积与表面积之比值较其他构件小得多。因此,现浇楼盖的收缩变形较大,使现浇板内出现拉应力。另外,由于外纵墙和两端山墙在外界温差的影响下,经过热胀和冷缩的循环作用,温差引起的应力对房间沿外墙角部楼板将产生较大的主拉应力。
3 控制温度裂缝的措施
3.1 控制日温差引起的墙体裂缝措施
1)在屋面板上设置隔热层和保温层,这样可使屋面板的温度降低,它与墙体的温差可大为减少。2)在屋面板下设置滑动层(如油毡等),以减少墙体对屋面的约束,尽可能减小水平阻力系数。3)应严格控制块体从出厂到砌筑的时间,并应避免遭受雨淋。4)局部提高顶层端部墙体的抗剪能力,同时在墙体内的适当位置设置钢筋混凝土构造柱、或使顶层墙体两端承受剪力较大的部分墙体设计成抗剪强度较大的墙体,采用这种方法是控制顶层墙体温度裂缝的最有效措施。5)在房屋顶层两端开间内的内、外纵墙窗台的2皮砖以下砌体内加2ϕ6水平钢筋对防止窗洞口下部砌体开裂很有好处。
3.2 控制季节性温差引起的墙体裂缝措施
当砖砌体结构房屋的总长度超过现行《砌体结构设计规范》规定的温度伸缩缝的最大间距时,应设置温度伸缩缝。通常温度伸缩缝宽约20 mm～30 mm即可。 因为砌体的线膨胀系数在5×10-6 /℃～10×10-6 /℃范围内,若伸缩缝间距按60 m计,季节性温差按50 ℃考虑,算得的伸缩量也只有15 mm～30 mm,缝内嵌以沥青麻丝等软质材料。
3.3 控制现浇楼板裂缝措施
1)在构造设计时,要考虑混凝土的收缩和温度变形的影响。现浇楼板应采取一定的措施:a提高板的配筋,即两端开间处楼板采用双层双向小直径小间距配筋ϕ10@150,采用冷轧扭钢筋,长度必须超过楼板对角线的1/3,以增强混凝土的抗裂性,并附加角部放射筋。b.适当增加板厚,厚度可取100 mm～150 mm。c.提高混凝土强度等级,取C20以上,并在水泥中掺入12%～13%AEA混凝土膨胀剂,可显著提高混凝土早期抗塑性裂缝能力和后期楼板的抗裂能力。2)采用在现浇楼板与梁之间增设滑动层的方法。在墙的两端部开间,其端跨可设计成简支板的形式。3)提高两端山墙及相邻纵墙的保温隔热标准。特别是对外墙转角处的里墙面,最好采用加贴保温隔热材料的办法,使温差对现浇楼板带来的影响减小到最低限度。4)混凝土配合比方面,应尽量采用C3A少的中、低热水泥,尽可能减少水泥用量和水灰比。5)严格控制现浇混凝土楼板上人、上料时间,浇捣楼板混凝土时要防止操作人员直接踩踏上皮负弯矩钢筋,确保其位置正确。注意振捣的时间和位置,防止过振、欠振和漏振,严禁振捣棒振碰钢筋。6)混凝土的保湿养护对其强度增长和各类性能的提高十分重要,施工中必须坚持覆盖麻袋或草包进行7 d左右的妥善保湿养护,并建议采用喷HL等品种和养护液进行养护,达到降低成本和提高工效,并可避免或减少对施工的影响。除非采用针对性的技术措施,否则只有当混凝土强度大于1.2 MPa时,才允许上人操作。7)施工速度应建立在科学的基础上。主体结构阶段的楼层施工速度宜控制在6 d/层～7 d/层。
4 结语
采用在顶层变形较大部位墙体内设置构造柱或敷设钢筋网的方法,在控制温度裂缝方面是切实可行的。在施工过程中,屋面圈梁应贯通设置,这样可以通过圈梁有效地传递温差引起的水平剪应力,并起到龙骨作用。由于墙体两端的约束作用,屋面板变热膨胀时会产生附加压应力,变冷收缩时会产生附加拉应力。因此,在设计现浇板时,必须考虑这种影响,否则,控制了端部墙体裂缝,又引起屋面板的开裂。实际中可采取加强屋面板的构造配筋,采用AEA等补偿收缩混凝土或设置后浇带等方法进行处理,以控制现浇板的温度裂缝。
摘要：在调研的基础上,根据现实砖砌体结构中墙体、现浇楼板温度裂缝的状况,分析了砖砌体结构温度裂缝的分布规律和形态特征,并提出了墙体、现浇楼板温度裂缝的控制措施,以达到提高建筑工程质量的目的。
关键词：住宅建筑,温度裂缝,砖砌体结构,特征
参考文献
[1]王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京:中国建筑工业出版社,1997.
[2]宋锟,刘书贤.大体积混凝土温度裂缝控制综合措施[J].山西建筑,2006,32(1):158-159.
[3]陈锦昌.住宅建筑现浇钢筋混凝土楼板裂缝成因分析及防治对策[J].建筑施工,2001(1):35-36.
砌体住宅楼 篇4
我国是一个地震多发国家, 在四川汶川地震中, 砌体结构房屋遭受了不同程度的破坏, 墙体倒塌严重, 预制楼板普遍塌落, 造成极大的财产损失和人员伤亡。为完善城市功能, 切实改善民生, 北京市政府决定“十二五”时期对1980年 (含) 以前建成的老旧房屋进行抗震鉴定, 对不达标的老旧房屋进行结构抗震加固改造。房屋抗震鉴定部门对老旧房屋进行了全面排查鉴定。排查结果显示, 北京市老旧住宅多为砌体结构房屋, 砂浆强度偏低, 房屋抗震能力和延性较差, 材料抗拉、抗弯、抗剪能力较低, 结构自身质量大、刚度大, 吸收地震能量较多, 在强烈地震作用下易开裂、倒塌, 破坏率较高。针对上述砌体结构的受力情况, 并以抗震鉴定结果为依据对多层住宅砌体结构房屋进行了相关的加固改造设计, 以达到抗震设防标准[1,2]。
通过汶川地震的震害分析, 并结合北京市相关抗震鉴定报告, 进行了大量的现场考察、设计和研究工作, 在此基础上总结和确定了统一可行的抗震加固方法, 为今后砌体结构抗震加固提供了参考。
2 多层砌体结构震害分析
由于强烈地震作用下, 使多层砌体结构产生自身无法承受的地震惯性力而遭受破坏。多层砌体结构, 从墙体开裂到房屋倒塌, 主要是剪切破坏, 又因房屋两端距刚度中心较远, 房屋两端及转角处破坏严重。
2.1 剪切破坏
多层砌体结构在地震水平力沿房屋横向作用时, 水平地震作用将通过楼盖传给横墙, 横墙主要受剪切破坏, 当某一横墙所受的剪力超过砌体本身的抗剪承载力时, 会产生斜裂缝, 经地震往复作用下两个方向的斜裂缝形成交叉裂缝, 进而滑移、错位, 交叉裂缝两侧的三角楔块散落, 直至墙体丧失承受竖向荷载的能力而倒塌;当楼盖刚度较差、横墙间距较大时, 横向水平地震剪力不能通过楼盖传给横墙, 引起纵墙平面外受弯、受剪, 纵墙窗洞口处或楼层处出现沿砌体灰缝的水平灰缝。
当地震水平力沿房屋纵向作用时, 水平地震力将通过楼盖传给纵墙, 如果窗间墙很宽, 纵墙仍以剪切破坏为主, 如果窗间墙很窄, 纵墙将可能压弯破坏。内外墙连接处刚度较其他部位大, 因而地震作用较为剧烈, 而此处在连接构造上又是薄弱部位, 尤其在施工中常常内外墙分别砌筑, 以直接或马牙槎连接, 又无拉结措施形成大片悬臂墙体, 造成地震时外墙外闪与倒塌现象。
2.2 房屋两端及转角处破坏严重
山墙刚度大, 承担的地震作用多, 而山墙的一侧无约束, 因此加剧了山墙的破坏;房屋两端距刚度中心较远, 在地震过程中, 当房屋的刚度中心和质量中心不重合时, 房屋将发生扭转, 这时两端结构的剪应力较中部大, 因而房屋两端的震害比中部重;房屋转角处受到两个方向地震作用的影响, 变形和应力都较复杂, 因此转角处的震害比其余部分重。
3 本工程结构检测结论
本次加固工程位于北京市东大桥路, 房屋建于20世纪60年代, 结构检测结论如下。
1) 经现场检查, 该工程为地上5层, 结构体系砌体结构, 未设置构造柱、圈梁, 未进行过抗震加固。
2) 经现场检查, 未发现地基基础不均匀沉降引起的墙体裂缝。
3) 采用回弹法检测该工程承重墙体烧结普通砖强度, 1~5层实测强度推定结果符合MU10强度等级要求。
4) 采用回弹法检测该工程承重墙体混合砂浆强度, 1~2层砌筑砂浆实测强度推定结果为M5, 3~5层砌筑砂浆实测强度推定结果为M2.5。
5) 经现场检查, 未发现主体结构出现明显的变形及损伤现象。
6) 建筑综合抗震能力不满足鉴定要求, 必须采取加固或其他相应措施。
4 多层砌体结构抗震加固设计研究
根据上述砌体结构的震害分析与结构的检测结论, 总结出砌体结构加固重点应增加砌体变形能力, 使其有较高的抗剪强度, 在砌体出现较大变形时, 墙体仍有一定的抵抗水平力的能力, 以保证整体房屋不倒塌。
考虑原有建筑要在正常使用条件下进行加固和改造, 本文着重介绍本工程抗震加固的计算方法, 及砌体结构的抗震加固方法[3,4]。
4.1 抗震加固计算方法
根据《建筑抗震鉴定标准》 (GB50023—2009) 规定, 20世纪70年代及以前建造经耐久性鉴定可继续使用的现有住宅, 其后续使用年限不应少于30年, 简称A类住宅。
本工程现有结构体系、楼 (屋) 盖整体性连接、圈梁布置和构造及宜引起局部倒塌的结构构件不符合第一级鉴定要求的房屋, 采用楼层综合抗震能力指数方法进行二级鉴定。楼层综合抗震能力指数应按式 (1) 、式 (2) 计算:
式中, βc i为第i楼层的纵向或横向墙体综合抗震能力指数;φ1, φ2为加固前体系影响系数、局部影响系数;βi为第i楼层纵向或横向墙体平均抗震能力指数;Ai为第i楼层纵向或横向抗震墙在层高1/2处净截面面积的总面积, 其中不包括高宽比大于4的墙段截面面积;Abi为第i楼层建筑平面面积;λ为烈度影响系数;ξo i为第i楼层纵向或横向抗震墙的基准面积率。
加固后的楼层综合抗震能力指数, 应按公式 (3) 验算:
式中, βs为加固后楼层或墙段的综合抗震能力指数;η为加固加强系数;β0为楼层或墙段原有的抗震能力指数;φ3, φ4分别为房屋加固后体系影响系数和局部影响系数。
采用楼层综合抗震能力指数进行结构抗震验算时, 体系影响系数和局部影响系数应根据房屋加固后的状态取值, 加固后楼层综合抗震能力指数应大于1.0, 并应防止出现新的综合抗震能力指数突变的楼层。
4.2 外加圈梁-钢筋混凝土柱加固
在原有多层砌体结构的适当位置加设钢筋混凝土构造柱和圈梁, 以增强内外墙的整体连接性, 提高墙体的抗震承载力, 防止房屋在地震中倒塌。新增圈梁、构造柱与墙体可靠连接, 形成了一个共同作用的整体。墙体在水平地震反复作用下, 出现交叉裂缝, 被主裂缝划分为4块墙体。新增构造柱和圈梁后, 构造柱和圈梁组成的弱边框将阻止两侧三角形块体外移、脱落, 从而防止墙体的倒塌, 在地震反复作用下, 构造柱、圈梁与墙体共同作用, 耗散地震能量, 大大提高墙体
的整体性和变形能力, 对防止墙体的突然倒塌具有显著效果。
外加构造柱应在内外墙交接处、房屋四角、楼梯间和不规则平面的对应转角处设置, 应由底层设起, 并应沿房屋全高贯通, 不得错位, 并用圈梁和钢拉杆将其拉紧, 从而使砌体结构墙体的抗剪强度、变形能力和整体性得以加强。增设的构造柱、圈梁应与墙体可靠连接 (见图1、图2) [5], 圈梁在楼、屋盖平面内应闭合, 在阳台、楼梯间等圈梁标高变换处, 圈梁应有局部加强措施。
4.3 钢筋混凝土单面板墙加固
本工程在外加圈梁-钢筋混凝土构造柱加固计算后, 仍不能达到抗震计算要求, 在此基础上又增加了外墙单面板墙加固。现浇钢筋混凝土单面板墙加固, 是在砌体墙一侧增设现浇钢筋混凝土组合层, 形成“砌体—混凝土”组合墙体, 从而达到大幅度提高墙体承载能力和变形性能, 对墙体平面内及平面外的抗弯强度、抗剪强度及延性均得到较大提高。
本工程单面钢筋混凝土板墙混凝土强度等级为C25, 厚度为80mm。钢筋网水平钢筋采用φ8mm@150mm, 竖向钢筋采用φ10mm@150mm, 单面板墙加固时采用L型锚筋φ8mm@600mm双向、梅花型布置, 锚筋采用结构胶植入原有砌体墙体内 (见图3) 。板墙底部设有基础, 板墙基础埋深宜与原有基础相同, 且应与原基础可靠连接。
5 结语
1) 通过对多层砌体结构的震害分析, 提出砌体结构的抗震加固重点应放在加强构件间的连接和整体性方面, 提高结构墙体的延性、抗震能力。
2) 结合北京市老旧小区住宅的相关抗震鉴定报告, 进行了大量的现场考察、设计和研究工作, 在此基础上总结和确定了统一可行的抗震加固方法, 为今后砌体结构抗震加固提供参考。
3) 多层砌体结构房屋的抗震加固是提高现有房屋抗震能力最有效的途径。本文所列加固节点详图施工方便、经济实用, 与原结构可靠连接, 在本工程中得到了广泛的应用, 并取得了较好的效果, 具有针对性强的工程实际意义。
摘要：通过汶川地震的震害分析, 提出砌体结构的抗震加固重点应放在加强构件间的连接和整体性方面, 提高结构墙体的延性、抗震能力。并结合北京市老旧小区多层砌体结构住宅抗震鉴定报告, 进行了大量的现场考察、设计和研究工作, 在此基础上总结和确定了统一可行的抗震加固方法, 为今后砌体结构抗震加固提供了参考。
关键词：多层住宅,砌体结构,抗震加固
参考文献
[1]GB50011—2010建筑抗震设计规范[S].
[2]GB50023—2009建筑抗震鉴定标准[S].
[3]GB50702—2011砌体结构加固设计规范[S].
[4]JGJ116—2009建筑抗震加固技术规程[S].
砌体住宅楼 篇5
砌体结构以脆性材料砌体作为竖向承重构件, 结构刚度大, 延性和变形能力差, 抗震性能低, 因此规范中对墙体限制较多。而一些设计人员因缺乏对规范的了解, 片面追求平面布置的灵活性, 忽视了结构要求, 做出一些看似合理且隐患多多的户型方案, 其结果轻则给结构设计带来困难, 方案无法实施。如果重视不足, 把一栋结构不合要求的建筑付诸实施, 将给工程带来较大的安全隐患。以下是一些常见的结构问题。
1 超越砌体房屋的层数和高度限制
我们知道, 抗震规范中对砌体结构房屋的高度和层数限制有明确规定。对于超层数或高度的房屋就需要另选结构形式。但由于建筑规范和结构规范对房屋层数和高度的界定不同, 高度和层数限制应该以结构规范作为界定标准。一些设计人员在建筑设计时容易把二者搞混, 出现一些概念上的错误。
结构高度在《建筑抗震设计规范》GB50011-2001规定如下:房屋的总高度指室外地面到主要屋面板板顶或檐口的高度, 半地下室从地下室室内地面算起, 全地下室和嵌固条件好的半地下室可从室外地面算起;对于有阁楼的坡屋面应算到山间墙的二分之一高度处。这个高度与《民用建筑设计通则》所讲建筑控制高度不同, 二者不可混淆。尤其当建筑中存在半地下室时, 应根据地下室具体情况分析计算。如果地下室露出地面较多, 满足不了嵌固要求, 就需要从半地下室地面开始计算结构高度。
同样, 房屋层数在存在半地下室和阁楼时也应视情况确定。对于嵌固较好的半地下室及层高较小露出地面较少的半地下室可不记层数, 其他情况应按一层考虑。当建筑中存在局部突出的阁楼时, 应按阁楼层占顶层的面积比确定是否将它作为一层考虑。一般来讲, 当阁楼层面积超过顶层面积一半时, 应将阁楼层作为一层确定层数。
另外, 随着大房间户型的增多, 房间横墙间距增大, 也对房屋抗震带来不利影响。规范规定, 对于横墙间距大于4.2米的房间超过楼层总面积40%的横墙较少房屋, 房屋的层数相应减少一层, 高度降低3米。
2 抗震设计时平面墙体布置不均匀或没有贯通墙体
为形成良好的抗震体系, 要求砌体结构墙体布置尽量均匀对称, 传力途径尽量简捷。《全国民用建筑工程设计技术措施-结构》中规定, 抗震设计时多层砌体住宅应设置不少于三道承重纵墙, 每道纵墙应沿各自轴线对齐、贯通。对于高宽比大于1.5的砌体房屋, 横向承重墙应沿各自轴线对齐贯通。
而在方案设计时, 开发商因为销售需要, 往往要在一栋楼里组合多种不同规格的户型, 每个户型常常承重墙位置不同, 进深也不一致。甚至一些方案机械套用大进深剪力墙结构的户型, 做出一些嵌套房间, 个别房间单独突出墙面, 这样很容易造成组合后的结构平面墙体布置不规则, 错位严重, 不利于房屋抗震。地震区应该避免采用这类方案。
也有一些户型设计时, 建筑设计人员仅从建筑功能出发, 随意开设大洞口, 打断了应当贯通的墙体, 也是缺乏结构概念的表现。尤其纵向内墙, 因贯通墙体少, 开大洞口尤其应当引起注意, 在贯通墙体上不宜开设大于1.8米宽洞口。
所谓墙体贯通, 并非要求墙体必须沿轴线严格对齐, 由于楼盖的传力作用, 对于比较普遍采用的现浇楼盖结构, 当墙体偏移距离在0.5米范围之内时, 可以认为墙体是贯通的 (预制楼盖结构要求墙体偏移在0.3米以内) 。一般情况, 当某一开间中部存在两道纵墙而相邻开间在该纵墙中部有一纵墙时, 也可以认为此房屋存在贯通纵墙。
3 房屋局部尺寸不满足
为防止房屋在地震中因局部失效而造成整栋结构的破坏甚至倒塌, 抗震规范对砌体墙段的局部尺寸进行了限制。其中包括:承重窗间墙最小宽度、承重外墙尽端至门窗洞边最小距离、非承重外墙尽端至门窗洞边最小距离、内墙阳角至门窗洞边最小距离。具体要求如表1:
规范中说明如采用构造柱等加强措施时限值可适当放宽, 其放宽值应该保证在规定限值的80%以内且不小于层高的1/4, 设计时不可过多的减小墙段尺寸。尤其一些小开间房间, 当处于建筑边端时, 洞口开设不当很容易超过规范限值。如7度抗震区, 墙段局部尺寸限值为1.0米 (加构造柱后可采用0.8米) , 如果在2.4米开间墙体中间开设1.5米宽洞口, 按240墙体来算, 端部尺寸就只有0.57米, 已经不满足规范要求。这类情况除了减小洞口尺寸外, 也可采用开偏窗的办法解决, 就是把洞口偏向里侧, 使边缘墙段尺寸满足要求, 内侧墙垛由于和相邻开间墙垛共同作用, 一般可以满足要求。
3.1 洞口上下不对应, 破坏了墙体结构
当建筑中上下标准层出现变动时, 容易出现结构构件的不连续, 除了墙体本身的错位外, 常见的是洞口位置的变动错位破坏了原有的墙体。
一些砌体结构住宅常设半地下室或下房作为储物空间, 一般上部每一户都设一个下房。过多数量的下房不可避免要增加通道及房门, 当户数较多时, 下房的分割就极易破坏上部墙体, 造成上下墙体的不连续, 严重时墙体就失去了所应承担的抗侧力作用。为保证墙体的整体性, 除了贯通墙体限制了洞口宽度外, 墙段开洞宽度不宜超过墙段长度的50%。当一段墙体上下层洞口出现错位, 可能会破坏了上部墙垛, 造成局部尺寸不满足要求。而当上下层平面位置开洞较近且墙垛较小时, 往往要合并计算洞口宽度, 造成开洞过大或开洞过多。