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摘要:设计人员要在设计过程中,综合考虑到多方面的因素,严格遵守施工规范,加强对设计施工的监督检查,在做好各种施工设计,和施工图纸的审核基础上,深刻把握工程设计理念。尽量避免这些问题的出现,本着严谨,细心的原则,采取有效措施,加强对各种问题的处理,使得砌体建筑更好的服务于我国的经济建设和人们生活质量的提高。本文主要多层砌体住宅建筑结构设计进行了探讨。
关键词:多层;砌体住宅;结构设计
中图分类号:S611 文献标识码:A 文章编号:
砌体建筑结构是最为常见的住宅建筑结构之一,对改善居民的生活条件,提高居民的生活质量有着十分重要的作用。在砌体建筑结构设计中,由于多方面的原因,容易出现一些问题,这些问题在工程设计中的出现,不仅仅会影响到建筑的整体质量,也会大大缩短建筑使用寿命,加大了维修成本,同时,也不利于居民生活质量的改善。因此,要在设计过程中,综合考虑到多方面的因素,严格遵守施工规范,加强对设计施工的监督检查,在做好各种施工设计,和施工图纸的审核基础上,深刻把握工程设计理念。尽量避免这些问题的出现,本着严谨,细心的原则,采取有效措施,加强对各种问题的处理,使得砌体建筑更好的服务于我国的经济建设和人们生活质量的提高。
一、墙体裂缝
砌体房屋顶层产生裂缝的原因有多种,但大多数情况下温度应力是产生墙体裂缝的主要原因。由于屋面长时间受阳光辐射,屋面混凝土的温度要比屋面下墙体的温度高出很多,尤其是炎热的夏季,室内住户使用制冷设备,有时屋面温度是墙体温度的两倍,且在相同温度条件下,钢筋混凝土的线膨胀系数是砖砌体的两倍,这就使屋盖变形要比墙体大得多。屋盖变形过程中产生强大的推力,直接作用在墙体顶端,使墙体与屋盖的接触面受剪,剪力与屋盖、檐口及女儿墙的垂直压力,构成墙体双向应力,当主拉应力大于墙体的抗拉强度时,墙体就会出现裂缝。沿墙体分布的剪应力通常为两端最大,中部近似为零。由于端部正应力较小,其主拉应力接近于剪应力,则可能产生斜裂缝,在窗口、门口处由于应力集中,易产生裂缝。由于屋盖对圈梁的推挤作用,圈梁下的砌体易出现水平裂缝,由于通常屋盖圈梁下部砌体充担底模,裂缝大多出现在圈梁下一皮砖部位。见图1
图1屋盖圈梁下水平裂缝分布图
结构设计中往往注重强度,抗震构造,而考虑控制温度应力的措施较少,这点实际上是出现墙体裂缝的重要因素之一。砌体房屋过长。规范规定50 111应设伸缩缝,而有的房屋超长较多而未设置伸缩缝,又未采取其它减少温度应力影响的措施。构造柱单纯按抗震要求设置,忽略构造柱对减少温度裂缝的影响,尤其是端部构造柱也是如此。特别指出:设计人员在考虑砌体强度时,砂浆强度等级是底层高,越往顶层越低,而顶层因温度应力引起的砌体剪应力越往顶层越大。
二、砌体承重墙设备留洞
1、在现阶段的砌体住宅结构设计中.楼梯间是一个比较薄弱的部位,主要是由于楼层处开有大洞缺乏楼板连接。然而,近几年的多层砌体住宅设计中,经常把设备留洞放楼梯间在两侧的横墙上,导致之前就比较薄弱的部位变得更加薄弱,具体的表现有下面的两点:
(1)相邻的两个洞口之间净距太小。
(2)没有在楼梯间横墙处设置构造柱(尤其是横墙较大洞口的两侧)。
2、在结构施工图中很少对设备洞口进行定位,通常只是在《结构设计总说明》中进行统一注明墙体开洞加强措施,以至于现场施工中很大程度上增加了墙体留洞的随机性,进而使得墙体侧向刚度和侧向承载力有所削弱。其解决措施如下:
(1)如果洞口的上皮之间存在差异时,应该在横墙出设置构造柱,确保洞口间最小净距应是过梁在墙体上的支承长度之和。
(2)设置构造柱在洞口相对集中和洞口较大的部位,整层楼通高配置构造柱。在洞口上皮(相应洞口)上方设置过梁(现浇混凝土),将过梁与构造柱整浇在一起。
三、楼板配筋
在多层砌体住宅建筑结构设计中,应确保整楼的楼板钢筋的用量充足。由于楼板的钢筋用量与上部结构钢筋用量相比占有很大比例,而一些开发商为了减小资金的投入,控制造价,一味从控制砌体住宅建筑结构的钢筋用量上打歪主意,有的甚至设计要求对楼板的钢筋用量进行限制,还有一些利用不合理的设计对楼板钢筋进行限制、对钢筋的用量进行“缩水”使用,更有甚者居然不考虑工程经验而过分相信软件计算数据对其进行限制。上述的几种通常会使钢筋的配置量降低,使得结构布置上不满足要求,以至于楼板产生变形及开裂,进而影响居民的正常使用。面对这一问题,其主要原因是由于建筑结构计算中的理论条件与现实工程实际的情况存在差异。
1、楼板负筋位置的正确保证。理论设计原则是采用“大直径.大间距” 实际配置中仅满足设计配筋需要从而采用了直径小的钢筋。这样一来,施工人员的踩踏、现场浇注混凝土的砸压造成负筋下移,结果是:
(1)楼板保护层过大,表层混凝土开裂。
(2)楼板支座截面处楼板计算高度变小,支座负筋配置量加大,导致配筋不足,引起支座裂缝。
2、许多有较多开口的楼板如卫生间在设计时忽略了洞口削弱的影响,而在施工设计过程中也忘记了进行人为增加。由于卫生间的所占区域较小,因此,在多层砌体住宅结构设计中,应尽量对楼板的配筋布置方式采用双层双向全部拉通。
四、构造柱及墙体加筋
构造柱除应按规范要求,在外墙四角、楼(电)梯间四角,较大洞口两侧、大房间内外墙交接处、较大洞口两侧,所有纵横墙交接处设置以外,在8度区的砖混结构计算时,许多墙中部都应按计算要求增加构造柱,尤其是端部短墙,(如图2)中方框处短墙,若不增加墙中部构造柱,墙体抗力效应比只能达到0.71,抗震验算根本无法通过。但应注意到,如适当增加构造柱数量将有利于改善墙体抗力效应比,但当中部构造柱增加到一定程度时,不仅对抗力效应比提高没有帮助,反而会因为墙体截面面积减小而降低其抗震承载力,而某些部位的构造柱应整体加强,这些在地震作用中效应较大的部位,加强措施可采用加大箍筋,提高混凝土标号,同时应增大竖向钢筋规格。计算中若增加构造柱仍无法使抗力效应大于1,则只能采取墙体加筋的方法,但设计时应注意很多问题。如计算结果仅提供配筋值,并未考虑最大最小配筋率,另外规范要求,水平灰缝厚度不得大于12mm。而钢筋上下至少应保证2 mm厚砂浆,因此水平筋根部筋直径之和不得大于8 mm。一般情况下,水平筋可取4 nm(240墙三排、370墙四排),分布筋3mm。但设计中应尽量少采用或不采用水平配筋,而应靠尽可能调整方案、洞口大小位置来提高抗力效应比,因为在施工过程中,钢筋上下各2 nm砂浆就很难保证,而且加筋后灰缝厚度经常超过规范值,不得不返工重做,从而加大了经济成本,产生耗时耗力的效果。
圖2 抗震验算结果(抗力效应比,括号内为配筋面积)
总之,在砌体住宅建筑结构设计中的几个问题,都不是什么高难的。在设计中合理的考虑现场情况,结合一定的工程经验;在施工中理解设计意图,严格管理,认真施工,这些问题都是可以避免的。要认真、严谨的对待,使砌体结构这种古老而有生命力的结构形式更好地被用于造福人民!
参考文献:
[1] 余春梅. 构造柱的作用与质量通病防治[J]. 内江科技, 2008,(09)
[2] 彭炽凡. 构造柱彻体结构受压承载力测试与分析[J]. 广东科技, 2007,(01)
[3] 刘彤, 程春丽. 浅谈砌体结构抗震的新发展[J]. 黑龙江科技信息, 2009,(22)
关键词:多层;砌体住宅;结构设计
中图分类号:S611 文献标识码:A 文章编号:
砌体建筑结构是最为常见的住宅建筑结构之一,对改善居民的生活条件,提高居民的生活质量有着十分重要的作用。在砌体建筑结构设计中,由于多方面的原因,容易出现一些问题,这些问题在工程设计中的出现,不仅仅会影响到建筑的整体质量,也会大大缩短建筑使用寿命,加大了维修成本,同时,也不利于居民生活质量的改善。因此,要在设计过程中,综合考虑到多方面的因素,严格遵守施工规范,加强对设计施工的监督检查,在做好各种施工设计,和施工图纸的审核基础上,深刻把握工程设计理念。尽量避免这些问题的出现,本着严谨,细心的原则,采取有效措施,加强对各种问题的处理,使得砌体建筑更好的服务于我国的经济建设和人们生活质量的提高。
一、墙体裂缝
砌体房屋顶层产生裂缝的原因有多种,但大多数情况下温度应力是产生墙体裂缝的主要原因。由于屋面长时间受阳光辐射,屋面混凝土的温度要比屋面下墙体的温度高出很多,尤其是炎热的夏季,室内住户使用制冷设备,有时屋面温度是墙体温度的两倍,且在相同温度条件下,钢筋混凝土的线膨胀系数是砖砌体的两倍,这就使屋盖变形要比墙体大得多。屋盖变形过程中产生强大的推力,直接作用在墙体顶端,使墙体与屋盖的接触面受剪,剪力与屋盖、檐口及女儿墙的垂直压力,构成墙体双向应力,当主拉应力大于墙体的抗拉强度时,墙体就会出现裂缝。沿墙体分布的剪应力通常为两端最大,中部近似为零。由于端部正应力较小,其主拉应力接近于剪应力,则可能产生斜裂缝,在窗口、门口处由于应力集中,易产生裂缝。由于屋盖对圈梁的推挤作用,圈梁下的砌体易出现水平裂缝,由于通常屋盖圈梁下部砌体充担底模,裂缝大多出现在圈梁下一皮砖部位。见图1
图1屋盖圈梁下水平裂缝分布图
结构设计中往往注重强度,抗震构造,而考虑控制温度应力的措施较少,这点实际上是出现墙体裂缝的重要因素之一。砌体房屋过长。规范规定50 111应设伸缩缝,而有的房屋超长较多而未设置伸缩缝,又未采取其它减少温度应力影响的措施。构造柱单纯按抗震要求设置,忽略构造柱对减少温度裂缝的影响,尤其是端部构造柱也是如此。特别指出:设计人员在考虑砌体强度时,砂浆强度等级是底层高,越往顶层越低,而顶层因温度应力引起的砌体剪应力越往顶层越大。
二、砌体承重墙设备留洞
1、在现阶段的砌体住宅结构设计中.楼梯间是一个比较薄弱的部位,主要是由于楼层处开有大洞缺乏楼板连接。然而,近几年的多层砌体住宅设计中,经常把设备留洞放楼梯间在两侧的横墙上,导致之前就比较薄弱的部位变得更加薄弱,具体的表现有下面的两点:
(1)相邻的两个洞口之间净距太小。
(2)没有在楼梯间横墙处设置构造柱(尤其是横墙较大洞口的两侧)。
2、在结构施工图中很少对设备洞口进行定位,通常只是在《结构设计总说明》中进行统一注明墙体开洞加强措施,以至于现场施工中很大程度上增加了墙体留洞的随机性,进而使得墙体侧向刚度和侧向承载力有所削弱。其解决措施如下:
(1)如果洞口的上皮之间存在差异时,应该在横墙出设置构造柱,确保洞口间最小净距应是过梁在墙体上的支承长度之和。
(2)设置构造柱在洞口相对集中和洞口较大的部位,整层楼通高配置构造柱。在洞口上皮(相应洞口)上方设置过梁(现浇混凝土),将过梁与构造柱整浇在一起。
三、楼板配筋
在多层砌体住宅建筑结构设计中,应确保整楼的楼板钢筋的用量充足。由于楼板的钢筋用量与上部结构钢筋用量相比占有很大比例,而一些开发商为了减小资金的投入,控制造价,一味从控制砌体住宅建筑结构的钢筋用量上打歪主意,有的甚至设计要求对楼板的钢筋用量进行限制,还有一些利用不合理的设计对楼板钢筋进行限制、对钢筋的用量进行“缩水”使用,更有甚者居然不考虑工程经验而过分相信软件计算数据对其进行限制。上述的几种通常会使钢筋的配置量降低,使得结构布置上不满足要求,以至于楼板产生变形及开裂,进而影响居民的正常使用。面对这一问题,其主要原因是由于建筑结构计算中的理论条件与现实工程实际的情况存在差异。
1、楼板负筋位置的正确保证。理论设计原则是采用“大直径.大间距” 实际配置中仅满足设计配筋需要从而采用了直径小的钢筋。这样一来,施工人员的踩踏、现场浇注混凝土的砸压造成负筋下移,结果是:
(1)楼板保护层过大,表层混凝土开裂。
(2)楼板支座截面处楼板计算高度变小,支座负筋配置量加大,导致配筋不足,引起支座裂缝。
2、许多有较多开口的楼板如卫生间在设计时忽略了洞口削弱的影响,而在施工设计过程中也忘记了进行人为增加。由于卫生间的所占区域较小,因此,在多层砌体住宅结构设计中,应尽量对楼板的配筋布置方式采用双层双向全部拉通。
四、构造柱及墙体加筋
构造柱除应按规范要求,在外墙四角、楼(电)梯间四角,较大洞口两侧、大房间内外墙交接处、较大洞口两侧,所有纵横墙交接处设置以外,在8度区的砖混结构计算时,许多墙中部都应按计算要求增加构造柱,尤其是端部短墙,(如图2)中方框处短墙,若不增加墙中部构造柱,墙体抗力效应比只能达到0.71,抗震验算根本无法通过。但应注意到,如适当增加构造柱数量将有利于改善墙体抗力效应比,但当中部构造柱增加到一定程度时,不仅对抗力效应比提高没有帮助,反而会因为墙体截面面积减小而降低其抗震承载力,而某些部位的构造柱应整体加强,这些在地震作用中效应较大的部位,加强措施可采用加大箍筋,提高混凝土标号,同时应增大竖向钢筋规格。计算中若增加构造柱仍无法使抗力效应大于1,则只能采取墙体加筋的方法,但设计时应注意很多问题。如计算结果仅提供配筋值,并未考虑最大最小配筋率,另外规范要求,水平灰缝厚度不得大于12mm。而钢筋上下至少应保证2 mm厚砂浆,因此水平筋根部筋直径之和不得大于8 mm。一般情况下,水平筋可取4 nm(240墙三排、370墙四排),分布筋3mm。但设计中应尽量少采用或不采用水平配筋,而应靠尽可能调整方案、洞口大小位置来提高抗力效应比,因为在施工过程中,钢筋上下各2 nm砂浆就很难保证,而且加筋后灰缝厚度经常超过规范值,不得不返工重做,从而加大了经济成本,产生耗时耗力的效果。
圖2 抗震验算结果(抗力效应比,括号内为配筋面积)
总之,在砌体住宅建筑结构设计中的几个问题,都不是什么高难的。在设计中合理的考虑现场情况,结合一定的工程经验;在施工中理解设计意图,严格管理,认真施工,这些问题都是可以避免的。要认真、严谨的对待,使砌体结构这种古老而有生命力的结构形式更好地被用于造福人民!
参考文献:
[1] 余春梅. 构造柱的作用与质量通病防治[J]. 内江科技, 2008,(09)
[2] 彭炽凡. 构造柱彻体结构受压承载力测试与分析[J]. 广东科技, 2007,(01)
[3] 刘彤, 程春丽. 浅谈砌体结构抗震的新发展[J]. 黑龙江科技信息, 2009,(22)