約束砌體

　　砌體結(jié)構(gòu)的脆性性質(zhì)可以通過配筋或加強(qiáng)邊緣約束來改善。1976年唐山大地震后，總結(jié)地震中八棟裂而不倒的砌體房屋的經(jīng)驗(yàn)，提出了在承重墻體中設(shè)置邊緣約束構(gòu)件的規(guī)定。經(jīng)過二十多年的實(shí)踐考驗(yàn)證明，設(shè)有構(gòu)造柱的砌體房屋，在經(jīng)受九度地震后未發(fā)現(xiàn)有倒塌的實(shí)例，此種做法是安全的。但應(yīng)注意以下幾點(diǎn)

　　1、約束墻體的構(gòu)造柱截面不宜過大，配筋不宜過多。且必須是先于墻后澆構(gòu)造柱混凝土，使柱與墻體能夠緊密結(jié)合，共同工作。此類構(gòu)造柱在墻體受水平地震作用初期應(yīng)力極小，剛度也不大。但當(dāng)墻體開裂后柱內(nèi)應(yīng)力逐步增大，直到裂縫貫通墻體，構(gòu)造柱才明顯受力直到鋼筋屈服。此時的墻體已破碎，構(gòu)造柱的約束使得墻體破碎而不至于倒塌，從而達(dá)到“裂而不到”的目標(biāo)。如果構(gòu)造柱截面和配筋過大，由于混凝土剛度遠(yuǎn)大于砌體墻體，所以構(gòu)造柱會吸收大多數(shù)的地震力，結(jié)果構(gòu)造柱先于墻體破壞，起不到約束墻體的作用。

　　2、構(gòu)造柱的設(shè)置不能改變砌體剛性的性質(zhì)。墻體在豎向和水平地震作用下首先沿45°主拉應(yīng)力的軌跡開裂，并逐步延伸，形成對角的“x”形裂縫;如果墻段的高寬比較大，則在墻體中段會出現(xiàn)水平裂縫段。因此構(gòu)造柱的間距不能過大，否則將會消弱對墻段砌體的約束作用，基本上是縱墻內(nèi)每開間均設(shè)，橫墻內(nèi)間距不大于層高的兩倍。

　　3、構(gòu)造柱必須依靠樓層上下樓蓋圈梁的拉結(jié)。構(gòu)造柱作為一種豎向構(gòu)件，一般沿墻截面不變，配筋也少有變化。因此，在各樓層柱高處必須有圈梁作為錨固點(diǎn)，以形成上下和左右墻段的約束作用。

　　4、樓蓋圈梁在多層結(jié)構(gòu)中很難準(zhǔn)確計(jì)算，它的作用是多方面的，如增強(qiáng)拉接，提高結(jié)構(gòu)的整體性，抵御地基的不均勻沉降，加強(qiáng)樓板與墻體的連接等。而構(gòu)造柱的作用也是如此，它在加強(qiáng)墻體之間的連接方面是明顯的，但它的約束作用一般要在墻體開裂以后才能發(fā)揮，這是構(gòu)造柱的特點(diǎn)之一。

　　5、設(shè)置構(gòu)造柱之后，墻體的抗剪能力一般提高20%左右，因此應(yīng)當(dāng)認(rèn)為提高砌體抗剪強(qiáng)度不是在墻兩端設(shè)置構(gòu)造柱的主要目的，構(gòu)造柱的主要作用在于較大幅度的增大墻體的變形能力，特別是對墻段塑性變形后的約束作用。墻段兩端的構(gòu)造柱既不能阻止墻體裂縫的出現(xiàn)，也不能大幅度的提高墻段的抗剪能力，但它使墻段和房屋取得了較大的延性，從而減小了突然發(fā)生倒塌的危險(xiǎn)性。

　　6、構(gòu)造柱間距應(yīng)該分兩種情況區(qū)別對待。一種是單一作為約束邊緣構(gòu)件的構(gòu)造柱，此類構(gòu)造柱的設(shè)置主要考慮約束墻段的長度需要，以往抗震規(guī)范中尚不明確，無論在砌體橫墻或縱墻中均為提出間距的要求。事實(shí)證明構(gòu)造柱的約束作用是有限的。例如在以往的縱墻中設(shè)置構(gòu)造柱時只要求在兩端設(shè)構(gòu)造柱，數(shù)十米長的構(gòu)造柱難以約束墻段的破壞此時構(gòu)造柱的數(shù)量是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。即使橫墻中的構(gòu)造柱間距一般可能達(dá)到11~12米，構(gòu)造柱作用也難以完全發(fā)揮。

　　根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和有關(guān)試驗(yàn)研究資料分析結(jié)果，新規(guī)范對此做了補(bǔ)充和完善：

　　a) 當(dāng)層數(shù)和房屋高度接近或者達(dá)到砌體結(jié)構(gòu)限定高度時橫墻內(nèi)的構(gòu)造柱間距不宜大于層高的2倍，即一般不宜超過5.4米;縱墻內(nèi)的構(gòu)造柱一般不超過3.9米(外縱墻)和4.2米(內(nèi)縱墻)，即大致每開間均應(yīng)設(shè)置一根構(gòu)造柱。如此要求是十分必要的，實(shí)驗(yàn)證明墻段的寬高比超過2時，構(gòu)造柱的約束作用降低。

　　b) 在開間較大、橫墻較少的多層住宅中，當(dāng)層數(shù)和房屋高度接近和達(dá)到砌體高度限定高度時對構(gòu)造柱的設(shè)置間距要求更高。在橫墻內(nèi)的柱間距不宜大于層高，在縱墻內(nèi)的柱間距不宜大于4.2米;同時在所有縱橫墻交接處及橫墻的中部也均應(yīng)設(shè)有構(gòu)造柱以約束相應(yīng)墻段的砌體。

　　通過上面規(guī)定可以看出構(gòu)造柱作為一種約束邊緣構(gòu)件限定其最大間距是十分必要的，否則將難以發(fā)揮其應(yīng)有的作用，新規(guī)范完善了對多層砌體結(jié)構(gòu)構(gòu)造柱設(shè)置的規(guī)定，在一定程度上也提高了砌體結(jié)構(gòu)的抗震安全性，有效的保證了大震不倒的抗震設(shè)防的總目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

　　7、構(gòu)造柱的計(jì)算

　　按照提高墻段的抗剪強(qiáng)度要求，設(shè)置構(gòu)造柱是對構(gòu)造柱作用的一種新發(fā)展。設(shè)置構(gòu)造柱的目的不同因此設(shè)置部位也不同，此類構(gòu)造柱一般均布置在墻段中段。當(dāng)房屋的設(shè)防烈度要求較高或橫墻較少，墻段不能承受所承擔(dān)的地震作用時可采用增設(shè)構(gòu)造柱的做法來提高墻段的抗剪強(qiáng)度，滿足抗震設(shè)防地區(qū)對多層砌體結(jié)構(gòu)的抗剪要求，因此中段構(gòu)造柱的作用不同與設(shè)置在墻段邊緣的約束構(gòu)造柱，兩者從概念上不能混為一談。

2013結(jié)構(gòu)工程師考試：塑膠知識點(diǎn)匯總