理论教育 改善结构和构件的变形能力与耗能能力:注册结构工程师专考精讲

改善结构和构件的变形能力与耗能能力:注册结构工程师专考精讲

更新时间:2026-01-13 理论教育 版权反馈
【摘要】:图9.2.2 不同高宽比墙的剪切破坏a)高宽比较大的墙 b)高宽比较小的墙改善多层砌体房屋结构变形能力和耗能能力的主要措施有:设置钢筋混凝土构造柱(芯柱)、现浇圈梁和采用配筋砌体。实际上,在抗震设防的多层砌体房屋结构中,圈梁是与构造柱整体连接共同发挥对结构的约束作用的。《砌体结构设计规范》规定:8.2.9 组合砖墙的材料和构造应符合下列规定:7 组合砖墙的施工顺序应为先砌墙后浇混凝土构造柱。2)构造柱可加强结构的整体性。

(一)概念

砌体结构在地震作用下的破坏,归纳起来主要有剪切破坏、弯曲破坏和外墙倾倒三种形态,其中以受剪破坏为主要形态(图9.2.1)。

弯曲破坏这种破坏形态发生在房屋高宽比较大,或者抗震砖墙开洞后形成双肢或多肢墙时。这种破坏由限制房屋的整体高宽比、限制墙段最小尺寸来避免。

外墙倾倒的破坏是由于内外砌筑咬结不良、或横墙上的圈梁间距过大等引起。这种震害在并不十分强烈的地震时便可能发生,这种破坏可用设置构造钢筋来避免。

图示

图9.2.1 墙体剪切破坏

a)窗间墙剪切破坏 b)承重山墙剪切破坏

剪切破坏主要表现为墙体在地震作用下产生斜向交叉裂缝,初始阶段墙体分成上下左右四个部分(图9.2.2),继而经多次反复作用,墙体形成压酥状态,如持续强烈地震,两侧墙体部分受到地震作用反复推移发生脱落,墙体丧失支承上部重力荷载的能力。最后可导致各层楼盖垂直坍塌,楼板层层重叠,引起灾难性震害。

图示

图9.2.2 不同高宽比墙的剪切破坏

a)高宽比较大的墙 b)高宽比较小的墙

改善多层砌体房屋结构变形能力和耗能能力的主要措施有:设置钢筋混凝土构造柱(芯柱)、现浇圈梁和采用配筋砌体。

1.设置构造柱或芯柱

构造柱是指在房屋内外墙(或纵横墙)交接处设置的竖向钢筋混凝土构件。

设置构造柱是唐山地震后总结得到的最重要的工程经验。在砖房中设置构造柱可以在很大程度上防止房屋突然倒塌。构造柱和圈梁整体连接形成“构造框架”,显著加强了对墙体的约束,所以这种带构造柱的砌体墙可称为“约束型组合砌体墙”。

在混凝土中、小型空心砌块房屋中则应设置芯柱。芯柱是在砌块空心孔内插入竖向钢筋并用混凝土浇筑后形成的,它的受力原理和作用与构造柱相同。

2.设置现浇混凝土圈梁

设置圈梁是多层砌体房屋的一种经济有效的抗震措施。历来的震害调查一再证实:在同一烈度区,设有圈梁房屋的震害,比无圈梁房屋的震害轻得多,其中圈梁多的又比圈梁少的轻得多;当只有一道圈梁时,圈梁设于屋盖时的震害比设在其他楼层处时轻;紧贴楼板圈梁(形成楼盖的边缘构件)比窗上兼作过梁的圈梁效果好。

圈梁根据其材料和施工工艺有钢筋混凝土现浇圈梁、预制圈梁以及配筋砖圈梁之分。震害表明,钢筋混凝土现浇圈梁抗震效果比预制圈梁好,钢筋混凝土圈梁比配筋砖圈梁好。多层房屋中不宜采用预制圈梁。

实际上,在抗震设防的多层砌体房屋结构中,圈梁是与构造柱整体连接共同发挥对结构的约束作用的。

3.采用配筋砌体

配筋砌体的配筋形式有横向配筋和竖向配筋两种。

横向配筋的目的:

(1)提高砌体的承载能力。往往在房屋层数较多、下层墙体抗剪承载力不足、但又不宜增加墙体厚度时采用。

(2)提高砌体的变形能力。墙体开裂后由于横向钢筋的作用可使地震中开裂后的墙体不致脱落,仍能负担房屋的竖向荷载。但这种措施在房屋的某些部位起不到钢筋混凝土构造柱那样显著的作用。

组合柱是一种竖向配筋的砌体。钢筋混凝土构造柱及芯柱实际上也是竖向配筋砌体的两种形式。芯柱对砌块砌体抗剪强度的提高有作用,但不如横向配筋有效。

(二)钢筋混凝土构造柱的设置和构造

1.构造柱的作用

(1)构造柱的施工顺序。

建筑抗震设计规范》规定:

3.9.6 钢筋混凝土构造柱,其施工应先砌墙后浇构造柱。

《砌体结构设计规范》规定:

8.2.9 组合砖墙的材料和构造应符合下列规定:

7 组合砖墙的施工顺序应为先砌墙后浇混凝土构造柱。

因此它必须是先砌墙体后浇筑混凝土,才能形成一种与墙体整体连接的柱。

真题 【9.2.1】 (2005年一级考题)

有一设置钢筋混凝土构造柱的多层砖房,试问,下列关于该房屋墙体施工顺序的几种主张中,其中哪一种最能保证墙体的整体性?

(A)砌砖墙、绑扎构造柱钢筋、支模板,再浇筑混凝土构造柱

(B)绑扎构造柱钢筋、支模板、浇筑混凝土构造柱,再砌砖墙

(C)绑扎构造柱钢筋、砌砖墙、支模板,再浇筑混凝土构造柱

(D)砌砖墙、支模板、绑扎构造柱钢筋,再浇筑混凝土构造柱

【答案】 (C)

【解答】 根据《建筑抗震设计规范》3.9.6条“施工应先砌墙后浇构造柱”,(C)既符合规范又符合施工顺序。其他阐述或不符合规范或不符合施工顺序。

真题 【9.2.2】 (2008年一级考题)

设置钢筋混凝土构造柱的多层砖房,采用下列哪项施工顺序才能更好地保证墙体的整体性?

(A)砌砖墙、绑扎构造柱钢筋、支模板,再浇筑混凝土构造柱

(B)绑扎构造柱钢筋、砌砖墙、支模板,再浇筑混凝土构造柱

(C)绑扎构造柱钢筋、支模板、再浇筑混凝土构造柱,再砌砖墙

(D)砌砖墙、支模板、绑扎构造柱钢筋,再浇筑混凝土构造柱

【答案】 (B)

【解答】 根据《建筑抗震设计规范》3.9.6条规定作答。

【9.2.3】 有抗震要求的砖砌体房屋,对构造有利的施工工艺为( )。

(A)应先砌墙后浇混凝土柱

(B)条件许可时宜先砌墙后浇筑柱

(C)如混凝土柱留出马牙槎,则可先浇筑柱后砌墙

(D)如混凝土柱留出马牙槎并预留拉结钢筋,则可先浇筑柱后砌墙

【答案】 (A)

【解答】

(1)根据《建筑抗震设计规范》7.3.2条的规定,为了加强构造柱与砖砌体的共同作用,“构造柱与砌体墙的连接处应砌成马牙槎,并应沿墙高每隔500mm设2ϕ6拉结钢筋”。通过此条文可知:构造柱应按下列顺序进行施工:绑扎钢筋、砌砖墙、支模、浇筑混凝土。(A)正确。

(2)根据《建筑抗震设计规范》3.9.6条,必须“其施工应先砌墙后浇混凝土”,这是强制性条文。其他阐述的施工顺序都不符合这一顺序,所以(B)、(C)、(D)均不正确。

(2)构造柱的主要作用

《建筑抗震设计规范》7.3.1条的“条文说明”指出:

根据历次大地震的经验和大量试验研究,得到了比较一致的结论,即:①构造柱能够提高砌体的受剪承载力10%~30%左右,提高幅度与墙体高宽比、竖向压力和开洞情况有关;②构造柱主要是对砌体起约束作用,使之有较高的变形能力;③构造柱应当设置在震害较重、连接构造比较薄弱和易于应力集中的部位。

1)构造柱可提高砌体的抗剪强度,因而提高墙体的初裂荷载和极限承载力。但试验证明,抗剪强度提高不多,大约为20%~30%。

2)构造柱可加强结构的整体性。因为构造柱增强了内外墙交接处的连接,有效提高了砌体的整体性。内外墙交接部位是结构的薄弱环节,施工中常常不能同时咬槎砌筑,形成内外墙的马牙槎甚至直缝,地震中可能发生外墙倾倒。设置构造柱后,即可允许内外墙分别砌筑并用现浇钢筋混凝土构造柱来连接,既方便了施工,又增强了内外墙的连接。

3)构造柱可防止墙体或房屋的倒塌。地震作用下墙体中形成交叉裂缝并破裂成四块后,构造柱即可约束破碎的三角形块体(图9.2.3)。即使构造柱自身的上下节点出现塑性铰,也能阻止破碎墙体的脱落。故破碎墙体仍能作为支承面支持上部的竖向荷载,并以摩擦来抵抗水平地震作用,消耗地震能量。正是构造柱的这种夹紧约束作用保证了墙体不塌落,从而可以使房屋“裂而不倒”。所以设有构造柱后,墙体的变形能力和耗能能力都得到了改善和提高。

图9.2.4为带构造柱墙体与一般墙体在反复荷载作用下骨架曲线的比较(骨架曲线是反复荷载下p⁃Δ曲线的外包线)。

图示

图9.2.3 构造柱和圈梁对破碎墙体的约束

图示

图9.2.4 墙体的p⁃Δ骨架曲线

多层砖房设置构造柱后,并不改变墙体的破坏性质。带构造柱砖墙体的破坏仍受主拉应力控制,且破坏形态仍为剪切型(图9.2.5)。因此,带构造柱砖墙体仍按层间剪切模型计算。

图示

图9.2.5 设置构造柱圈梁梁体的剪切破坏形态

构造柱和圈梁的整体连接对墙体形成了一整体边框,对整个房屋而言,是一种构造框架。设有这种边框的墙体即为约束型组合墙体。

(3)构造柱墙体与框架填充墙的区别。

构造框架中的构造柱与一般框架柱的受力截然不同,不能混淆。简单地说,构造柱是墙体中的一部分,并不是单独的受力构件。两侧设置构造柱的墙体与钢筋混凝土框架填充墙在受力方面有以下主要差别。

1)构造柱与墙体有较好的整体连接(墙柱间设置有马牙槎和拉结钢筋),与墙形成一个整体(构造柱墙体),因此,构造柱墙体破坏时是呈主拉应力方向的剪切破坏,表现为对角线方向上的交叉裂缝。而框架填充墙的破坏(图9.2.6),常常首先发生在框架与墙交接处的直缝或框架梁底墙顶处,然后才发生沿墙对角线方向的裂缝。由于框架柱的刚度较大,对墙体的约束亦强,因而框架节点一般不会出现破坏,而构造柱的截面相对小得多,配筋量小,刚度也小,故墙体交叉斜裂缝出现后,会迅速贯通柱内。

2)构造柱墙体是承受竖向和水平荷载的承重墙体,竖向压应力σ0较大,对砌体的抗剪强度有利。而框架填充墙是后砌墙,抗剪强度弱,除自重外,基本上不承担竖向荷载。

3)带构造柱墙体中出现交叉裂缝后,一般不再形成新的主裂缝,只是表现为交叉裂缝的扩展、延伸、贯通,直至柱端破坏。如构造柱截面较大,除交叉裂缝随反复荷载扩展外,墙面两侧靠边柱附近还出现多条斜向裂缝,其走向大部分与对角线平行,宽度则小于主缝,带构造柱墙体的破坏仍为剪切破坏,其荷载稍高于开裂荷载,但此时构造柱仍能保持对墙体的约束作用,即使构造柱达到较大的角变形,仍能维持一定的竖向荷载。而框架填充墙中框架柱的受力状态为一被两个开裂块体推动的短柱(图9.2.7)。

图示

图 9.2.6

图示

图 9.2.7

真题 【9.2.4】 (2001年二级考题)

关于在多层砌体房屋中构造柱的作用,下述何项见解是错误的?

(A)有助于防止房屋在罕遇大地震中发生突然倒塌

(B)在地震中对墙体初裂抗剪能力有明显提高

(C)可以消耗地震能量

(D)按规范规定设置的构造柱,能使墙体的抗剪强度提高15%左右

【答案】 (B)

【解答】

(1)《建筑抗震设计规范》7.3.1条、7.3.2条条文说明中有以下提法或文字,构造柱的应用使“砌体的受剪承载力提高10%~30%左右”;“对墙体起约束作用,使之有较高的变形能力”和“抗倒塌能力”,所以(A)、(C)、(D)正确。

(2)由“但抗剪能力提高是有限的,对墙体初裂荷载有提高但没有明显提高”,知(B)不正确。

【9.2.5】 地震区,在多层砌体房屋中设置构造柱,并与圈梁连接共同工作,其最主要的作用是( )。

(A)提高墙体的水平受剪承载力

(B)提高房屋的抗倾覆能力

(C)提高房屋整体抗弯承载力

(D)增加房屋延性,防止房屋突然倒塌

【答案】 (D)

【解答】

(1)根据《建筑抗震设计规范》7.3.1条条文说明,在多层砌体房屋中设置构造柱,可以提高组合墙体的承载内力,但效果有限,如“抗剪受载承载力提高10%~30%”,(A)不正确。

(2)根据《建筑抗震设计规范》7.1.4条条文说明“多层砌体房屋一般可以不作整体弯曲验算,但为了保证房屋的稳定性,限制了其高宽比”。所以提高房屋的抗倾覆能力和提高房屋整体抗弯承载力是通过限制高宽比实现的,不是通过构造柱。因此(B)、(C)不正确。

(3)更重要的是:根据《建筑抗震设计规范》7.3.1条条文说明,在地震区,构造柱和圈梁形成“弱框架”,对砖砌体的横向和纵向变形“起到约束作用,使之有较高的变形能力、抗倒塌能力”。而房屋的抗倾覆与整体抗弯能力是通过房屋整体高宽比体现的。所以(D)正确。

【9.2.6】 下列有关砖砌体结构构造柱作用的说法中,错误的是( )。

(A)构造柱在墙体破裂之后才能充分发挥作用

(B)构造柱对墙体的抗剪强度可提高10%~30%

(C)构造柱可以有效地防止墙体开裂

(D)构造柱不必使用过大的截面或配置过多的钢筋来提高本身的抗剪能力

【答案】 (C)

【解答】

(1)根据《建筑抗震设计规范》7.3.1条条文说明,“构造柱主要对墙体起约束作用,使之有较高的变形能力”,构造柱属于墙体的一部分。(A)正确,(C)不正确。

(2)根据《建筑抗震设计规范》7.3.1条条文说明可知,砖砌体中设置的构造柱主要有如下作用:“设置在砖墙两端的构造柱能够提高砌体的抗剪强度10%~30%,提高的幅度与墙段的高宽比竖向压力和开洞有关”。(B)正确。

(3)根据《建筑抗震设计规范》7.3.1条条文说明,“钢筋混凝土的构造柱的作用主要在于对墙体的约束,构造上截面不必很大”。所以(D)正确。

【9.2.7】 在下列关于构造柱主要作用的叙述中,( )是正确的。

(A)减少多层砌体房屋的不均匀沉降

(B)提高墙体的强度

(C)提高房屋的承载力

(D)改善砌体的变形能力

【答案】 (D)

【解答】 根据《建筑抗震设计规范》7.3.1条、7.3.2条的条文说明,构造柱与圈梁连接共同工作,可对砌体起约束作用,提高砌体的变形能力,此外构造柱还能提高砌体的抗剪强度。所以(D)正确。

【9.2.8】 关于砌体结构中构造柱作用的下列表述中,( )不正确。

(A)墙中设置钢筋混凝土构造柱可提高墙体在使用阶段的稳定性和刚度

(B)施工及使用阶段的高厚比验算中,均可考虑构造柱的有利影响

(C)构造柱间距过大,对提高墙体刚度作用不大

(D)构造柱间距过大,对提高墙体的稳定性作用不大

【答案】 (B)

【解答】

(1)由于设置构造柱一般同时设置圈梁,构造柱与圈梁拉结,与墙体形成一道带钢筋混凝土边框的抗侧力体系增强了砌体结构的整体作用,所以(A)正确。

(2)由于砌体砌筑先于构造柱的浇筑,因此在施工阶段的高厚比验算中可不考虑构造柱的有利影响。(B)不正确。

(3)根据《建筑抗震设计规范》7.3.2条5款,“横墙内的构造柱间距不宜大于层高的二倍”,可见(C)、(D)正确。

2.构造柱的设置部位

构造柱主要用作抗震墙体的边缘构件,设置在有横墙的内外墙交接处可以较充分地发挥作用。特别是当构造柱的间距比较大(例如8m左右)时,构造柱排列可能在有横墙处,也可能在无横墙处,应尽量将构造柱设置在有横墙处。因为,当构造柱设置在无横墙的纵向墙垛中时,构造柱主要在纵向地震作用方向起作用,在横向其作用则较小。如能设置于有横墙的交接处,则构造柱在纵、横两个方向都能发挥应有的作用。

构造柱的设置部位主要出于两方面的考虑:

(1)构造柱对砖墙所起的约束作用显著提高了墙体的抗震能力及整体结构的抗震性能;是一项有效的防倒塌抗震措施,故应设置在震害较重、连接构造比较薄弱、受力复杂和易于发生应力集中的部位。

(2)由于构造柱截面小,配筋少,自身稳定性差,在其约束墙体的同时,墙体也为构造柱提供支承,因而构造柱应设置在能够充分发挥构造柱与砖墙共同作用的部位,如内外墙、纵横墙交接处。

构造柱设置部位的要求见《建筑抗震设计规范》表7.3.1。

7.3.1 各类多层砖砌体房屋,应按下列要求设置现浇钢筋混凝土构造柱(以下简称构造柱):

1 构造柱设置部位,一般情况下应符合表7.3.1的要求。

7.3.1 多层砖砌体房屋构造柱设置要求

图示

注:较大洞口,内墙指不小于2.1m的洞口;外墙在内外墙交接处已设置构造柱时允许适当放宽,但洞侧墙体应加强。

《砌体结构设计规范》规定:

8.2.9 组合砖墙的材料和构造应符合下列规定:

3 组合砖墙砌体结构房屋,应在纵横墙交接处、墙端部和较大洞口的洞边设置构造柱,其间距不宜大于4m。各层洞口宜设置在相应位置,并宜上下对齐。

10.2.4 各类砖砌体房屋的现浇钢筋混凝土构造柱(以下简称构造柱),其设置应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的有关规定,并应符合下列规定:

1 构造柱设置部位应符合表10.2.4的规定;

10.2.4 砖砌体房屋构造柱设置要求

图示

注:1.较大洞口,内墙指不小于2.1m的洞口;外墙在内外墙交接处已设置构造柱时允许适当放宽,但洞侧墙体应加强。

2.当按本条第2~5款规定确定的层数超出表10.2.4范围,构造柱设置要求不应低于表中相应烈度的最高要求且宜适当提高。

由《建筑抗震设计规范》表7.3.1可见:构造柱的设置部位体现了房屋层数、用途、结构部位、设防烈度和承担地震作用大小的差异。构造柱的设置部位由两部分组成。

(1)“各种层数和烈度均设置的部位”,表7.3.1中“各种层数和烈度均设置部位”的意思是指6度区四层以上,7度区3层以上,8度和9度区二层以上的房屋而言,并不包括6度区二至三层,7度区二层的场合。

(2)“不同层数和烈度相应的设置部位”,表7.3.1中将这部分内容分成三个层次。“均设置的部位”包含五个部位,它们是:

1)楼、电梯间四角,楼梯斜梯段上下端对应的墙体处;

2)外墙四角和对应转角;

3)错层部位横墙与外纵墙交接处;

4)大房间内外墙交接处;

5)较大洞口两侧。

图9.2.8为非矩形平面房屋的构造柱按上述“均设置的部位”的要求所布置的方案举例。

图9.2.8a表示了“楼梯间四角,楼梯斜梯段上下端对应的墙体处”和“外墙四角和对应转角”的构造柱布置。

图9.2.8b还表示了“大房间内外墙交接处”的构造柱布置。

图示

图9.2.8 非矩形平面房屋的构造柱布置方案示意图

《建筑抗震设计规范》表7.3.1还表示了构造柱的设置,对不同层数和烈度有不同要求,可分成三个层次:

第一或基本层次为“四角设置”,具体讲指在“均设置的部位”基础上再增设两项:①隔12m或单元横墙与外纵墙交接处;②楼梯间对应的另一侧内横墙与外纵墙交接处。图9.2.9a为一矩形平面房屋按第一层次布置的构造柱。

图示

图9.2.9 矩形平面房屋构造柱布置的示意图

第二层次为“隔开间(轴线)设置”,指的是在第一层次基础上再增设两项:①隔开间横墙(轴线)与外墙交接处;②山墙与内纵墙交接处。布置时要综合考虑楼梯间、房屋尽端开间和大房间的要求。并尽量使构造柱布置在受力较大的位置。图9.2.9b为一矩形平面房屋按第二层次布置的构造柱。

第三层次为“每开间(轴线)设置”,指在第一、二层次基础上再增设三项:①内墙(轴线)与外墙交接处;②内墙的局部较小墙垛处;③内纵墙与横墙(轴线)交接处。图9.2.9c为一矩形平面房屋按第三层次布置的构造柱。

对于单面走廊式多层砖房(包括挑廊或独立砖柱外廊等敞开外廊式和封闭内廊式两种),《建筑抗震设计规范》规定:

7.3.1 各类多层砖砌体房屋,应按下列要求设置现浇钢筋混凝土构造柱(以下简称构造柱):

2 外廊式和单面走廊式的多层房屋,应根据房屋增加一层的层数,按表7.3.1的要求设置构造柱,且单面走廊两侧的纵墙均应按外墙处理。

图9.2.10和图9.2.11列出了这两种情况的构造柱布置方案示意图。

图示

图9.2.10 外廊式房屋构造柱布置方案

图示

图9.2.11 封闭式单面走廊房屋构造柱布置方案

《砌体结构设计规范》10.2.4条亦有同样规定:

2 外廊式和单面走廊式的房屋,应根据房屋增加一层的层数,按表10.2.4的要求设置构造柱,且单面走廊两侧的纵墙均应按外墙处理;

对于横墙较少的房屋和横墙很少的房屋,《建筑抗震设计规范》的规定:

7.3.1 各类多层砖砌体房屋,应按下列要求设置现浇钢筋混凝土构造柱(以下简称构造柱):

3 横墙较少的房屋,应根据房屋增加一层的层数,按表7.3.1的要求设置构造柱。

当横墙较少的房屋为外廊式或单面走廊式时,应按本条2款要求设置构造柱;但6度不超过四层、7度不超过三层和8度不超过二层时应按增加二层的层数对待。

4 各层横墙很少的房屋,应按增加二层的层数设置构造柱。《砌体结构设计规范》10.2.4条亦有同样规定:

3 横墙较少的房屋,应根据房屋增加一层的层数,按表10.2.4的要求设置构造柱。当横墙较少的房屋为外廊式或单面走廊式时,应按本条2款要求设置构造柱;但6度不超过四层、7度不超过三层和8度不超过二层时应按增加二层的层数对待。

4 各层横墙很少的房屋,应按增加二层的层数设置构造柱。

对于平面不规则的房屋,确定构造柱设置部位的原则是:柱应当设置在每道墙体的两端部;在凹凸平面中应首先设置于墙的阳角上;内外墙连接处应首先设在外墙上以及承重墙体的边缘尽端,尤其是凸出转角的部位。

以上所述为构造柱的平面布置,在房屋高度方向对构造柱的设置也有要求。构造柱应对正连续并贯通整个建筑物的全高,层与层之间构造柱不应错开或中断。这是为了确保多层砌体房屋结构的墙体沿高度方向受到连续约束,提高墙体的抗震能力。有震害资料表明,若构造柱不通到顶层,在强烈地震下可能导致上层结构的突然倒塌。

真题 【9.2.9】 (2009年二级考题,原题为连锁题中的一道子题,现改写成一道独立题)

某七层砌体结构房屋,抗震设防烈度7度,设计基本地震加速度值为0.15g。各层计算高度均为3.0m,内外墙厚度均为240mm,轴线居中。采用现浇钢筋混凝土楼、屋盖,平面布置如图9.2.12所示。各内纵墙上门洞均为1000mm×2100mm(宽×高),外墙上窗洞均为1800mm×1500mm(宽×高)。

图示

图 9.2.12

试问,Ⓒ~Ⓓ轴线间③、④轴线两片墙体中,符合《建筑抗震设计规范》规定的构造柱数量,应为下列何项数值?

(A)2 (B)4 (C)6 (D)8

【答案】 (D)

【解答】 根据《建筑抗震设计规范》7.3.1条和表7.3.1,需要在楼梯间四角及楼梯段上下端对应的墙体处设置构造柱,数量为4+4=8。

真题 【9.2.10】~【9.2.11】 (2007年二级考题)

某多层砖房,每层层高均为2.9m,采用现浇钢筋混凝土楼、屋盖、纵、横墙共同承重,门洞宽度均为900mm,抗震设防烈度为8度,平面布置如图9.2.13所示。

图示

图 9.2.13

真题 【9.2.10】 (2007年二级考题)

当房屋总层数为三层时,符合《建筑抗震设计规范》要求的构造柱数量的最小值,与下列何项数值最为接近?

(A)26 (B)14 (C)12 (D)8

【答案】 (A)

【解答】 根据《建筑抗震设计规范》7.3.1条规定,8度3层时,楼梯四角(8个)、楼梯斜梯段上下端对应处(8个)、房屋四角(4个)、单元横墙与外纵墙交接处(2个),楼梯间对应的另一侧内横墙与外纵墙交接处均应设置构造柱(4个),故构造柱总数为8+8+4+2+4=26个,见图9.2.14。

图示

图 9.2.14

真题 【9.2.11】 (2007年二级考题)

当房屋总层数为六层时,满足《建筑抗震设计规范》要求的构造柱数量的最小值,与下列何项数值最为接近?

(A)18 (B)21 (C)25 (D)29

【答案】 (D)

【解答】 根据《建筑抗震设计规范》7.3.1条、7.3.2条规定,8度6层时,房屋高度H=6×2.9m=17.4m,属于房屋高度接近表7.1.2限值的情况,按7.3.2条5款的规定,横墙内的构造柱间距不宜大于层高的二倍2×2.9m=5.8m。除按题1设置构造柱外,内墙(轴线)与外墙交接处(2个)、内纵墙与横墙交接处(1个)应设构造柱,故构造柱总数为26+2+1=29个,见图9.2.15。

图示

图 9.2.15

【9.2.12】 对于7度抗震设防,7层高砖房构造柱的设置,下列叙述( )是正确的。

Ⅰ.外墙四角、大房间内外墙交接处 Ⅱ.楼电梯间四角

Ⅲ.内墙与外墙交接处 Ⅳ.较大洞口两侧

(A)Ⅰ、Ⅱ (B)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ

(C)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ (D)Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ

【答案】 (C)

【解答】 根据《建筑抗震设计规范》7.3.1条表7.3.1,7度设防时,7层高砖房构造柱设置要求是:外墙四角(Ⅰ),楼电梯间的四角(Ⅱ),大房间内外墙交接处(Ⅰ),较大洞口两侧(Ⅳ),内墙与外墙交接处(Ⅲ),所以(D)正确。

【9.2.13】 下列关于构造柱设置的叙述中不正确的是( )。

(A)楼梯间四角宜设构造柱

(B)外墙四角宜设构造柱

(C)错层部位横墙与外纵墙交接处不一定要设置构造柱

(D)大房间内外墙交接处应设构造柱

【答案】 (C)

【解答】

(1)根据《建筑抗震设计规范》7.3.1条、表7.3.1“楼梯间四角”“外墙四角”“大房间内外墙交接处”,(A)、(B)、(D)正确。

(2)根据《建筑抗震设计规范》7.3.1条表7.3.1在构造柱的设置部位有错层部位横墙与外纵墙交接处,(C)不正确。

3.构造柱的构造

图9.2.16列出构造柱的示意图,下面将分成:构造柱的截面(图9.2.17)、与墙连接、与圈梁的连接、与基础的连接、房屋高度和层数较大时的构造要求共五项进行讲述。

图示

图9.2.16 构造柱示意图

图示

图9.2.17 构造柱的最小截面尺寸要求

(1)构造柱的截面和配筋

试验研究和震害表明,构造柱起竖向箍的作用并与墙体形成整体后共同工作,因而截面不必过大,数量也不是越多越好,否则构造柱整体墙的受力特点将有所改变;配筋也不必过多,因为地震早期墙体开裂变形前,构造柱并不能发挥较大作用,当后期墙体破碎、刚度迅速下降后,地震作用也随之大幅度减小,构造柱中钢筋应力并不大,配筋过多并不能有效提高墙体的抗剪承载力;构造柱的混凝土等级也无须过高,因为砖墙体的强度和弹性模量都较低。混凝土强度等级过高时,与砖墙共同工作的性能反而降低。

《建筑抗震设计规范》的规定:

7.3.2 多层砖砌体房屋的构造柱应符合下列构造要求:

1 构造柱最小截面可采用180mm×240mm(墙厚190mm时为180mm×190mm),纵向钢筋宜采用4ϕ12,箍筋间距不宜大于250mm,且在柱上下端应适当加密;6度、7度时超过六层,8度时超过五层和9度时,构造柱纵向钢筋宜采用4ϕ14,箍筋间距不应大于200mm;房屋四角的构造柱应适当加大截面及配筋。

7.3.14 丙类的多层砖砌体房屋,当横墙较少且总高度和层数接近或达到本规范表7.1.2规定限值时,应采取下列加强措施:

5 所有纵横墙交接处及横墙的中部,均应增设满足下列要求的构造柱:在纵、横墙内的柱距不宜大于3.0m,最小截面尺寸不宜小于240mm×240mm(墙厚190mm时为240mm×190mm),配筋宜符合表7.3.14的要求。

7.3.14 增设构造柱的纵筋和箍筋设置要求

图示

《砌体结构设计规范》10.2.5条亦有同样规定:

8.2.9 组合砖墙的材料和构造应符合下列规定:

2 构造柱的截面尺寸不宜小于240mm×240mm,其厚度不应小于墙厚,边柱、角柱的截面宽度宜适当加大。柱内竖向受力钢筋,对于中柱,钢筋数量不宜少于4根、直径不宜小于12mm;对于边柱、角柱,钢筋数量不宜少于4根、直径不宜小于14mm。构造柱的竖向受力钢筋的直径也不宜大于16mm。其箍筋,一般部位宜采用直径6mm、间距200mm,楼层上下500mm范围内宜采用直径6mm、间距100mm。构造柱的竖向受力钢筋应在基础梁和楼层圈梁中锚固,并应符合受拉钢筋的锚固要求。

10.2.5 多层砖砌体房屋的构造柱应符合下列构造规定:

1 构造柱的最小截面可为180mm×240mm(墙厚190mm时为180mm×190mm);构造柱纵向钢筋宜采用4ϕ12,箍筋直径可采用6mm,间距不宜大于250mm,且在柱上、下端适当加密;当6、7度超过六层、8度超过五层和9度时,构造柱纵向钢筋宜采用4ϕ14,箍筋间距不应大于200mm;房屋四角的构造柱应适当加大截面及配筋。

真题 【9.2.14】 (2007年二级考题,原题为连锁题中的一道子题,现改写成一道独立题)

某多层砖房,每层层高均为2.9m,采用现浇钢筋混凝土楼、屋盖,纵、横墙共同承重门洞宽度均为900mm,抗震设防烈度为8度,平面布置如图9.2.18所示。

当房屋总层数为六层时,满足《建筑抗震设计规范》要求的构造柱最小截面面积及最少配筋,在仅限于表9.2.1的四种构造柱中,应选取何项?

图示

图 9.2.18

9.2.1 房屋总层数为六层时构造柱截面面积及配筋

图示

(A)GZ1 (B)GZ2 (C)GZ3 (D)GZ4

【答案】 (B)

【解答】

(1)根据《建筑抗震设计规范》7.3.2条1款规定,构造柱截面尺寸不少于240mm×180mm,GZ1、GZ2、GZ3均符合要求,GZ4不符合要求。

(2)根据《建筑抗震设计规范》7.3.2条1款规定“8度时房屋层数超过五层,纵向钢筋宜采用4ϕ14”,GZ1、GZ2符合要求,GZ3不符合要求。

(3)根据《建筑抗震设计规范》表7.3.14,箍筋最小直径ϕ6间距不应大于200mm,GZ1符合要求,GZ2符合要求,但从最少配筋角度,选(B)更符合要求。

真题 【9.2.15】 (1998年考题)

对于抗震设防的多层砖混建筑,下列何项叙述不符合规范规定?

(A)当采用底部剪力法进行结构水平地震作用计算时,结构等效总重力荷载对于多质点可取总重力荷载代表值的85%

(B)各类砌体沿梯形截面破坏的抗震抗剪强度与砌体截面平均压应力有关

(C)多层黏土砖房构造柱,最小截面可采用240mm×240mm,纵向钢筋宜采用4ϕ12,箍筋间距不宜大于250mm且在柱上、下端宜适当加密

(D)地基有软弱黏性土层时,宜采取措施加强基础的整体性和刚性

【答案】 (C)

【解答】

(1)根据《建筑抗震设计规范》5.2.1条“多质点可取总重力荷载代表值的85%”,(A)正确。

(2)根据《建筑抗震设计规范》7.2.6条,在式(7.2.6)中有“ζN—砌体抗震抗剪强度的正应力影响系数”,(B)正确。(https://www.daowen.com)

(3)根据《建筑抗震设计规范》7.3.2条,“构造柱最小截面可采用180mm×240mm”,(C)不正确。

(4)根据《建筑地基基础设计规范》7.4节和《建筑抗震设计规范》3.3.4条,“地基为软弱黏性土层……采取相应措施”,(D)正确。

【9.2.16】 关于多层普通砖、多孔砖房屋的构造柱最小截面尺寸、纵向钢筋和箍筋间距的规定,下述正确的是何项?

(A)240mm×180mm,不宜小于4ϕ12,不宜大于200mm

(B)240mm×240mm,不宜小于4ϕ14,不宜大于250mm

(C)240mm×240mm,不宜小于4ϕ14,不宜大于200mm

(D)240mm×180mm,不宜小于4ϕ12,不宜大于250mm

【答案】 (D)

【解答】 根据《建筑抗震设计规范》7.3.2条,“多层砖砌体房屋的构造柱最小截面可采用180mm×240mm,纵向钢筋宜采用4ϕ12,箍筋间距不宜大于250mm;6度、7度时超过6层、8度时超过5层和9度时,构造柱纵向钢筋宜采用4ϕ14,箍筋间距不应大于200mm”。只有(D)全部正确。

【9.2.17】 多层烧结普通砖房构造柱的最小截面尺寸为( )。

(A)180mm×180mm (B)240mm×180mm

(C)240mm×240mm (D)370mm×240mm

【答案】 (B)

【解答】 根据《建筑抗震设计规范》第7.3.2条1款,构造柱的最小截面尺寸为180mm×240mm。(B)正确。

【9.2.18】 抗震设防烈度为7度时超过6层的房屋、8度时超过5层和9度抗震设防时的房屋,其构造柱纵向钢筋宜采用( )。

(A)4ϕ8 (B)4ϕ10 (C)4ϕ12 (D)4ϕ14

【答案】 (D)

【解答】 根据《建筑抗震设计规范》7.3.2条,“7度时超过6层、8度时超过5层和9度时的房屋,其构造柱纵向钢筋宜采用4ϕ14”。(D)正确。

【9.2.19】 设防烈度为7度时,5层砖砌体房屋的构造柱箍筋间距不宜大于( )。

(A)200mm (B)250mm (C)300mm (D)350mm

【答案】 (B)

【解答】 根据《建筑抗震设计规范》7.3.2条,“构造柱最小截面可采用180mm×240mm,纵向钢筋宜采用4ϕ12,箍筋间距不宜大于250mm”。(B)正确。

(2)构造柱与墙连接

图9.2.19~图9.2.22列出了构造柱与墙连接的示意图,构造柱只有与墙体、圈梁以及其他构件有良好的连接时才能发挥其应有的作用。与构造柱连接的墙体要砌成马牙槎,不宜留直缝。且马牙槎之间的较小尺寸应满足构造柱与墙连接。

图示

图9.2.19 构造柱与墙体的连接构造(单位:mm)

图示

图9.2.20 构造柱在外墙转角处的拉结筋(单位:mm)

图示

图9.2.21 构造柱在十字墙处的拉结筋(单位:mm)

图示

图9.2.22 构造柱与钢筋混凝土圈梁的连接构造

《建筑抗震设计规范》的规定:

7.3.2 多层砖砌体房屋的构造柱应符合下列构造要求:

2 构造柱与墙连接处应砌成马牙槎,沿墙高每隔500mm设2ϕ6水平钢筋和ϕ4分布短筋平面内点焊组成的拉结网片或ϕ4点焊钢筋网片,每边伸入墙内不宜小于1m。6度、7度时底部1/3楼层,8度时底部1/2楼层,9度时全部楼层,上述拉结钢筋网片应沿墙体水平通长设置。

《砌体结构设计规范》亦有同样的规定:

8.2.9 组合砖墙的材料和构造应符合下列规定:

5 砖砌体与构造柱的连接处应砌成马牙槎,并应沿墙高每隔500mm设2根直径6mm的拉结钢筋,且每边伸入墙内不宜小于600mm。

10.2.5 多层砖砌体房屋的构造柱应符合下列构造规定:

2 构造柱与墙连接处应砌成马牙槎,沿墙高每隔500mm设2ϕ6水平钢筋和ϕ4分布短筋平面内点焊组成的拉结网片或ϕ4点焊钢筋网片,每边伸入墙内不宜小于1m。6、7度时,底部1/3楼层,8度时底部1/2楼层,9度时全部楼层,上述拉结钢筋网片应沿墙体水平通长设置。

真题 【9.2.20】 (1998年考题)

对砌体房屋中的钢筋混凝土构造柱的论述,以下何项为正确?

(A)对墙体初裂阶段的抗剪能力明显提高

(B)如果先浇构造柱,一定要严格按构造规定沿墙高每隔500mm设2ϕ6拉结钢筋

(C)构造柱必须单独设置基础,不得直接埋入室外地坪下小于500mm或较浅的基础圈梁中

(D)各片承重墙体均设置连续到顶的构造柱,对墙体抗剪强度有提高作用

【答案】 (D)

【解答】

(1)根据《建筑抗震设计规范》7.3.1条和条文说明,对抗剪承载力有提高,但有限,对初裂有明显提高的论述不对。(A)错误。

(2)根据《建筑抗震设计规范》3.9.6条,“应先砌墙后浇构造柱”,(B)违反了先砌墙后浇构造柱的规定。(B)错误。

(3)根据《建筑抗震设计规范》7.3.2条“构造柱可不单独设置基础,但应伸入室外地面下500mm,或与埋深小于500mm的基础圈梁相连”。(C)错误。

(4)根据《建筑抗震设计规范》表7.3.1和表7.3.3构造柱与圈梁的设置要求,砌体结构房屋要求层层设置圈梁,7.3.2条要求构造柱必须与圈梁拉结,所以构造柱必须连续到顶。同时根据第3章第4节的规则性要求,竖向规则即为构造柱也应当连续到顶。在7.3.1条条文说明中“构造柱提高砌体的抗剪承载力10%~30%”。所以(D)正确。

(3)构造柱与圈梁的连接

保证构造柱与其他混凝土构件(例如各种水平结构构件)有效拉结也是设计构造柱的原则要求之一。

构造柱与钢筋混凝土圈梁的连接构造见图9.2.22。

《建筑抗震设计规范》规定:

7.3.2 多层砖砌体房屋的构造柱应符合下列构造要求:

3 构造柱与圈梁连接处,构造柱的纵筋应在圈梁纵筋内侧穿过,保证构造柱纵筋上下贯通。

《砌体结构设计规范》10.2.5条亦有同样规定:

10.2.5 多层砖砌体房屋的构造柱应符合下列构造规定:

3 构造柱与圈梁连接处,构造柱的纵筋应在圈梁纵筋内侧穿过,保证构造柱纵筋上下贯通。

【9.2.21】 地震区构造柱与圈梁连接处,纵筋的布置方式应为以下何项?

(A)构造柱纵筋贯通圈梁 (B)圈梁纵筋贯通构造柱

(C)构造柱与圈梁纵筋均切断 (D)以上都不对

【答案】 (A)

【解答】 根据《建筑抗震设计规范》7.3.2条,“构造柱与圈梁连接处,构造柱的纵筋应在圈梁纵筋内侧穿过,保证构造柱纵筋上下贯通”。(A)正确,(B)、(C)、(D)不正确。

(4)构造柱与基础的连接

《建筑抗震设计规范》的规定:

7.3.2 多层砖砌体房屋的构造柱应符合下列构造要求:

构造柱可不单独设置基础,但应伸入室外地面下500mm,或与埋深小于500mm的基础圈梁相连。

《砌体结构设计规范》亦有同样规定:

8.2.9 组合砖墙的材料和构造应符合下列规定:

6 构造柱可不单独设置基础,但应伸入室外地坪下500mm,或与埋深小于500mm的基础梁相连。

10.2.5 多层砖砌体房屋的构造柱应符合下列构造规定:

4 构造柱可不单独设置基础,但应伸入室外地面下500mm,或与埋深小于500mm的基础圈梁相连。

宏观震害经验表明,多层砖房的基础部分极少发生震害。在室外地坪以下的墙体也极少发生剪切破坏,也没有发现基础墙体震后被推出的震例。所以,构造柱在墙体中不必单独设置基础或扩大基础面积。构造柱只对墙体起约束作用,不直接把轴力和弯矩等传给基础。同时,构造柱只是墙体的一部分,上部荷载都是与墙体一起负担的,但构造柱必须与墙体基础有可靠连接。

底层构造柱要伸入室外地面以下500mm(图9.2.23a)。若基础设有圈梁,则构造柱也可与基础圈梁连接,其纵筋应锚入圈梁内(图9.2.23b)。若基础圈梁距地坪较深,构造柱亦不必伸入基础圈梁。若基础圈梁设在室外地坪以上(在底层地面标高以下),构造柱纵向钢筋亦可锚入圈梁而不必伸到地坪以下。

图示

图9.2.23 构造柱与基础的连接

【9.2.22】 多层普通砖,多孔砖房屋的构造柱柱底构造应满足以下何项要求?

(A)单独设置基础

(B)锚入深于室外地面100mm以下的基础板内

(C)伸入室外地面下500mm,或锚入浅于500mm的基础圈梁内

(D)伸入室外地面1000mm即可

【答案】 (C)

【解答】 根据《建筑抗震设计规范》7.3.2条第4款,“构造柱可不单独设置基础,但应伸入室外地面下500mm,或与埋深小于500mm的基础圈梁相连”。(C)正确,(A)、(B)、(D)不正确。

真题 【9.2.23】 (2000年考题)

抗震设计时,以下对多层黏土砖房构造柱的设置要求何项是错误的?

(A)构造柱混凝土截面不必很大,最小截面可采用240mm×180mm

(B)构造柱在底层墙体中只要伸入室外地面以下500mm就足够了,不必单独设置基础

(C)对于凸出屋顶的楼、电梯间,构造柱可不伸到顶部

(D)隔层设置圈梁的房屋,应在无圈梁的楼层增设两个方向的配筋砖带与构造柱连接

【答案】 (C)

【解答】

(1)根据《建筑抗震设计规范》7.3.2条第1款,构造柱的最小截面尺寸为180mm×240mm。(A)正确。

(2)根据《建筑抗震设计规范》7.3.2条第4款“构造柱可不单独设置基础,但应伸入室外地面下500mm,或与埋深小于500mm的基础圈梁相连”,(B)正确。

(3)根据《建筑抗震设计规范》7.3.8条第4款“凸出屋顶的楼、电梯间,构造柱应伸到顶部”。(C)不正确。

(4)根据《建筑抗震设计规范》7.3.3条第2款“现浇或装配整体式钢筋混凝土楼、屋盖…应允许不另设圈梁,但墙体周边均应加强配筋并应与相应的构造柱钢筋可靠连接”这条原则,(D)的做法正确。

(5)房屋高度和层数较大时的构造要求

历次地震的宏观经验表明,在不同烈度区内,房屋高度和层数较大时震害严重得多,考虑到房屋高度和层数接近《建筑抗震设计规范》表7.1.2的限值时,在地震时震害会加重,故该规范作出了加严的抗震构造措施规定:

7.3.2 多层砖砌体房屋的构造柱应符合下列构造要求:

5 房屋高度和层数接近本规范表7.1.2的限值时,纵、横墙内构造柱间距尚应符合下列要求:

1)横墙内的构造柱间距不宜大于层高的二倍;下部1/3楼层的构造柱间距适当减小;

2)当外纵墙开间大于3.9m时,应另设加强措施。内纵墙的构造柱间距不宜大于4.2m。

《砌体结构设计规范》10.2.5条亦有同样规定:

10.2.5 多层砖砌体房屋的构造柱应符合下列构造规定:

5 房屋高度和层数接近本规范表10.1.2的限值时,纵、横墙内构造柱间距尚应符合下列规定:

1)横墙内的构造柱间距不宜大于层高的二倍;下部1/3楼层的构造柱间距适当减小;

2)当外纵墙开间大于3.9m时,应另设加强措施。内纵墙的构造柱间距不宜大于4.2m。

图9.2.24和图9.2.25用示意图的形式表示了该规定的内容。

图示

图9.2.24 横墙中的构造柱间距示意图(单位:mm)

图示

图9.2.25 纵墙中的构造柱间距示意图(单位:mm)

(三)现浇钢筋混凝土圈梁的设置和构造

在改善房屋结构抗震性能方面,圈梁有以下主要作用。

(1)加强了纵横墙体的连接,增强了房屋的整体性。由于圈梁的约束,能充分发挥各片墙体的平面内抗剪强度。

(2)形成楼盖的边缘构件后,提高了楼盖的水平刚度,预制楼板之间不致发生错动位移。地震作用是依靠楼盖的刚度传递到各墙体上去的,所以圈梁能使局部地震作用比较均匀地传递给较多墙体,以此来分担局部的应力,且能减轻大房间纵、横墙平面外破坏的危险性。

(3)限制墙体斜裂缝的开展和延伸,使墙体斜裂缝局限于两道圈梁之间的墙段内(图9.2.26、图9.2.27),并减小斜裂缝的水平夹角,充分发挥砌体的抗剪强度。

图示

图9.2.26 圈梁设置不同时的墙体裂缝

图示

图9.2.27 圈梁对横墙上裂缝开展和走向的影响

(4)减轻地震时地基沉陷对房屋的影响。各层圈梁,特别是屋盖处和基础处的圈梁,对提高房屋的竖向刚度和适应地基不均匀沉降的能力有显著作用,并可以减轻地震时因地表裂隙使房屋开裂分离的震害。

1.圈梁的设置

《建筑抗震设计规范》规定:

7.3.3 多层砖砌体房屋的现浇钢筋混凝土圈梁设置应符合下列要求:

1 装配式钢筋混凝土楼、屋盖或木屋盖的砖房,应按表7.3.3的要求设置圈梁;纵墙承重时,抗震横墙上的圈梁间距应比表内要求适当加密。

7.3.3 多层砖砌体房屋现浇钢筋混凝土圈梁设置要求

图示

《建筑抗震设计规范》规定:

7.3.14 丙类的多层砖砌体房屋,当横墙较少且总高度和层数接近或达到本规范表7.1.2规定限值时,应采取下列加强措施:

4 所有纵横墙均应在楼、屋盖标高处设置加强的现浇钢筋混凝土圈梁。

《砌体结构设计规范》规定:

8.2.9 组合砖墙的材料和构造应符合下列规定:

4 组合砖墙砌体结构房屋应在基础顶面、有组合墙的楼层处设置现浇钢筋混凝土圈梁。

外墙和内纵墙在房屋的屋盖处及每层楼盖处必须设置圈梁。圈梁对保证屋盖及每层楼盖的整体性具有重要作用。

设有构造柱的横墙及内、外纵墙在每层楼盖和屋盖处均设置闭合的圈梁。因为构造柱与每层圈梁可靠拉结后才能有效地发挥作用。试验研究也表明圈梁能有效地阻止墙体裂缝向本层以外发展,并能增强装配式预制钢筋混凝土楼板的整体性,有效地防止楼板在地震作用下发生塌落。因而应每层设置钢筋混凝土现浇圈梁。

《建筑抗震设计规范》规定:

7.3.3 多层砖砌体房屋的现浇钢筋混凝土圈梁设置应符合下列要求:

2 现浇或装配整体式钢筋混凝土楼、屋盖与墙体有可靠连接的房屋,应允许不另设圈梁,但楼板沿抗震墙体周边均应加强配筋并应与相应的构造柱钢筋可靠连接。

《砌体结构设计规范》规定:

10.2.7 房屋的楼、屋盖与承重墙构件的连接,应符合下列规定:

6 现浇或装配整体式钢筋混凝土楼、屋盖与墙体有可靠连接的房屋,应允许不另设圈梁,但楼板沿抗震墙体周边均应加强配筋并应与相应的构造柱钢筋可靠连接。

若楼盖采用现浇混凝土时,楼盖刚性强。可不必另设圈梁。但是应在浇筑楼盖时沿墙长方向另加数量不少于独立圈梁的构造钢筋。

当采用装配整体式楼盖时,应在现浇面层处铺设钢筋,与底部装配式楼板浇成整体,同时在后浇混凝土层的板边设置2ϕ10钢筋予以加强。

真题 【9.2.24】 (1998年考题)

对于抗震设防的建筑,下列何项叙述符合规范要求?

(A)多层砖房屋,当采用木楼、屋盖且纵墙承重时,需隔层设置圈梁

(B)单层砖柱厂房两端,需设置承重山墙

(C)偏心受压组合砖柱的配筋,按计算确定时,承载力抗震调整系数为0.85

(D)多层底部框架砖房的纵向窗间墙宽度;8度时不应小于1.5m

【答案】 (B)

【解答】

(1)根据《建筑抗震设计规范》7.3.3条第1款,“装配式钢筋混凝土楼、屋盖或木屋盖的砖房,应按表7.3.3的要求设置圈梁;纵墙承重时,抗震横墙上的圈梁间距应比表内要求适当加密。”而在表7.3.3中,屋盖和每层楼盖处都要求设置圈梁,不能隔层设置。所以(A)不正确。

(2)根据《建筑抗震设计规范》9.3.2条,“厂房两端均应布置砖承重山墙”,(B)正确。

(3)根据《砌体结构设计规范》表10.1.5,“组合砖墙的抗震调整系数0.9”,(C)不正确。

(4)根据《建筑抗震设计规范》表7.1.6,承重窗间墙最小宽度,8度时为1.2m。(D)不正确。

真题 【9.2.25】 (2000年考题)

抗震设计时,以下对多层黏土砖房构造柱的设置要求何项是错误的?

(A)构造柱混凝土截面不必很大,最小截面尺寸可采用240mm×180mm

(B)构造柱在底层墙体中只要伸入室外地面以下500mm就足够了,不必单独设置基础

(C)对于凸出屋顶的楼、电梯间,构造柱可不伸到顶部

(D)隔层设置圈梁的房屋,应在无圈梁的楼层增设两个方向的配筋砖带与构造柱连接

【答案】 (C)

【解答】

(1)根据《建筑抗震设计规范》7.3.2条第1款,构造柱的最小截面尺寸为180mm×240mm。(A)正确。

(2)根据《建筑抗震设计规范》7.3.2条第4款,“构造柱可不单独设置基础,但应伸入室外地面下500mm,或与埋深小于500mm的基础圈梁相连”,(B)正确。

(3)根据《建筑抗震设计规范》7.3.8条第4款,“凸出屋顶的楼、电梯间,构造柱应伸到顶部”,(C)不正确。

(4)根据《建筑抗震设计规范》7.3.3条第2款,“现浇或装配整体式钢筋混凝土楼、屋盖…应允许不另设圈梁,但墙体周边均应加强配筋并应与相应的构造柱钢筋可靠连接”这条原则,(D)的做法正确。

2.圈梁的构造

(1)圈梁的截面高度、配筋要求。

《建筑抗震设计规范》规定:

7.3.4 多层砖砌体房屋现浇混凝土圈梁的构造应符合下列要求:

3 圈梁的截面高度不应小于120mm,圈梁配筋应符合表7.3.4的要求。

7.3.4 多层砖砌体房屋圈梁配筋要求

图示

《建筑抗震设计规范》规定:

7.3.14 丙类的多层砖砌体房屋,当横墙较少且总高度和层数接近或达到本规范表7.1.2规定限值时,应采取下列加强措施:

4 所有纵横墙均应在楼、屋盖标高处设置加强的现浇钢筋混凝土圈梁:圈梁的截面高度不宜小于150mm,上下纵筋各不应少于3ϕ10,箍筋不小于ϕ6,间距不大于300mm。

《砌体结构设计规范》规定:

8.2.9 组合砖墙的材料和构造应符合下列规定:

4 组合砖墙砌体结构房屋应在有组合墙的楼层处设置现浇钢筋混凝土圈梁。圈梁的截面高度不宜小于240mm;纵向钢筋数量不宜少于4根、直径不宜小于12mm,纵向钢筋应伸入构造柱内,并应符合受拉钢筋的锚固要求;圈梁的箍筋直径宜采用6mm、间距200mm。

真题 【9.2.26】 (2009年二级考题)

多层砌体结构房屋应按规定设置现浇钢筋混凝土圈梁,在下列论述中何项是不正确的?

(A)多层普通砖、多孔砖房屋,圈梁的截面高度不应小于120mm,抗震设防烈度为8度时纵筋不应少于4ϕ12

(B)七层的蒸压粉煤灰砖、蒸压灰砂砖房屋,当抗震设防烈度为7度时,房屋地基为软弱黏性土、基础圈梁的截面高度不应小于180mm,纵筋不应少于4ϕ12

(C)抗震设防烈度为7度、总高度21m、横墙较少的七层普通砖砌住宅楼,圈梁的截面高度不宜小于150mm,上下纵筋各不应少于3ϕ10

(D)组合砖墙砌体结构房屋,圈梁的截面高度不宜小于180mm,纵向钢筋不宜小于4ϕ12

【答案】 (D)

【解答】

(1)根据《砌体结构设计规范》7.1.5条及《建筑抗震设计规范》第7.3.4条和表7.3.4,圈梁截面高度不应小于120mm,8度时最小配筋为4ϕ12。(A)正确。

(2)根据《建筑抗震设计规范》7.3.4条,增设的基础圈梁,截面高度不应小于180mm,纵筋不应少于4ϕ12。(B)正确。

(3)根据《建筑抗震设计规范》7.3.14条,房屋的总高度为21m,达到限值高度,并且横墙较少,本条文第4款规定“所有纵横墙均应在楼、屋盖标高处设置加强的现浇钢筋混凝土圈梁,圈梁截面高度不宜小于150mm,上下纵筋各不应少于3ϕ10”。(C)正确。

(4)根据《砌体结构设计规范》8.2.9条第4款,“有组合墙的楼层处设置现浇钢筋混凝土圈梁,圈梁截面不宜小于240mm,纵筋数量不宜少于4根,直径不宜小于12mm”。(D)不正确。

(2)圈梁应闭合。

《建筑抗震设计规范》的规定:

7.3.4 多层砖砌体房屋现浇混凝土圈梁的构造应符合下列要求:

1 圈梁应闭合,遇有洞口圈梁应上下搭接。

圈梁应闭合,不允许在中间切断或在端部开口,要求在同一标高上形成一个平面受力结构体系。若遇有洞口,则应采取上下搭接措施予以补强(图9.2.28)。搭接长度应不小于2倍上下圈梁的高差,且每侧伸过洞口边缘应不小于1000mm。因为局部设置圈梁只对局部有效,且不能与构造柱一起形成对整个结构的约束作用。唐山地震中发现,一些仅在房屋两端设有开口圈梁的房屋在中部倒塌,仅端部残存,故圈梁应沿整个楼层平面设置。同时,也不能只沿外墙设置圈梁,且内外墙圈梁要连接可靠。否则不利于抗震,可能发生外墙大面积倒塌,造成较重的震害。

图示

图9.2.28 洞口圈梁搭接示意图(单位:mm)

(3)圈梁与预制楼板的相对位置关系。

《建筑抗震设计规范》的规定:

7.3.4 多层砖砌体房屋现浇混凝土圈梁的构造应符合下列要求:

1 圈梁宜与预制板设在同一标高处或紧靠板底。

根据圈梁与预制楼板的相对位置关系,可分为“板侧圈梁”、“板底圈梁”、“高低圈梁”三种(图9.2.29)。

图示

图9.2.29 圈梁与预制板的位置

a)板侧圈梁 b)板底圈梁 c)高低圈梁

1—预制板 2—圈梁

1)板侧圈梁:圈梁设置在楼板的侧边(图9.2.30)。由于圈梁与楼板在同一水平面内工作,房屋的整体性强、抗震效果好,且施工方便。

2)板底圈梁:圈梁设置在楼板的底部(图9.2.31),其构造的适应性强,可用于各种墙厚和各种预制楼盖。但当圈梁长度方向与预制楼板的搁置方向相同时,圈梁不能与预制楼板有效连接(图9.2.31b),不利于抗震。

3)高低圈梁:是板侧圈梁和板底圈梁的结合设置。在内墙上,圈梁设置于板底(图9.2.32b);在外墙上,圈梁设置于板侧(图9.2.32c)或板侧板底均设置(图9.2.32a)。这种圈梁适用于各种情况的预制楼盖,但在内外墙交界处,圈梁通常不在同一水平面上,连接构造复杂,传力不直接。

图示

图9.2.30 板侧圈梁与预制板的相对位置

a)板端节点 b)板侧节点 c)中间节点

图示

图9.2.31 板底圈梁与预制板的相对位置

a)板端节点 b)板侧节点 c)中间节点

图示

图9.2.32 高低圈梁与预制板的相对位置

a)板端节点 b)板侧节点 c)中间节点

(4)用梁或板缝中配筋替代圈梁。

《建筑抗震设计规范》规定:

7.3.4 多层砖砌体房屋现浇混凝土圈梁的构造应符合下列要求:

2 圈梁在本规范第7.3.3条要求的间距内无横墙时,应利用梁或板缝中配筋替代圈梁。

《砌体结构设计规范》规定:

10.2.7 房屋的楼、屋盖与承重墙构件的连接,应符合下列规定:

4 钢筋混凝土预制楼板侧边之间应留有不小于20mm的空隙,相邻跨预制楼板板缝宜贯通,当板缝宽度不小于50mm时应配置板缝钢筋。

图9.2.33表示了预制板间连接构造的示意图。

图示

图9.2.33 预制板间的连接构造

a)细石混凝土灌缝 b)按现浇板处理 c)两方向板缝内设置钢筋

图9.2.34是利用梁缝中配筋替代圈梁的示意图。

图示

图9.2.34 利用梁缝中配筋替代圈梁的示意图

图9.2.35是利用板缝中配筋替代圈梁的示意图。

图示

图9.2.35 板缝中配筋

a)平面示意图 b)示例剖面图

(5)基础圈梁。

《建筑抗震设计规范》规定:

7.3.4 多层砖砌体房屋现浇混凝土圈梁的构造应符合下列要求:

按本规范第3.3.4条第3款要求增设的基础圈梁,截面高度不应小于180mm,配筋不应少于4ϕ12。

3.3.4 地基和基础设计应符合下列要求:

3 地基为软弱黏性土、液化土、新近填土或严重不均匀土时,应根据地震时地基不均匀沉降和其他不利影响,采取相应的措施。

《砌体结构设计规范》规定:

8.2.9 组合砖墙的材料和构造应符合下列规定:

4 组合砖墙砌体结构房屋应在基础顶面处设置现浇钢筋混凝土圈梁。圈梁的截面高度不宜小于240mm;纵向钢筋数量不宜少于4根、直径不宜小于12mm,纵向钢筋应伸入构造柱内,并应符合受拉钢筋的锚固要求;圈梁的箍筋直径宜采用6mm、间距200mm。

地基为软弱黏性土、液化土、新近填土或严重不均匀土时,除了采取消除地基不均匀沉降的措施以外,还应在外墙及所有承重墙下设置基础圈梁以增强房屋基础的整体性(图9.2.36)。位于不利地基上的砌体结构所设置的基础圈梁,截面高度不应小于180mm,配筋不应少于4ϕ12。

图示

图9.2.36 基础圈梁布置示意图

真题 【9.2.27】 (1998年考题)

对于抗震设防的砌体房屋,下列何项叙述不符合规范规定?

(A)8度区建造单层砖柱厂房时,宜采用轻型屋盖

(B)多层底部框架砖房需设置构造柱时,其截面尺寸不宜小于240mm×240mm,纵向钢筋不宜少于4ϕ14,箍筋间距不宜大于200mm

(C)地基有严重不均匀土层时,为加强基础整体性和刚性增设的基础圈梁,其截面高度不应小于120mm

(D)多层砖混建筑,其门窗洞口处不应采用无筋砖过梁

【答案】 (C)

【解答】

(1)根据《建筑抗震设计规范》9.3.3条,“厂房楼盖宜采用轻型屋盖”,(A)正确。

(2)根据《建筑抗震设计规范》7.5.1条,“底部框架⁃抗震墙砌体房屋,墙中构造柱截面不宜小于240mm×240mm,纵向钢筋不宜少于4ϕ14,箍筋间距不宜大于200mm”,(B)正确。

(3)根据《建筑抗震设计规范》7.3.4条,“要求增设的基础圈梁,截面高度不应小于180mm”,(C)不正确。

(4)根据《建筑抗震设计规范》7.3.10条,“门窗洞处不应采用砖过梁”,(D)正确。

(四)约束砖墙的构造

砖墙在构造柱和圈梁的包围后能有很好的延性,但应满足一定的构造条件,构造柱和圈梁才能发挥一定的约束作用,为此《砌体结构设计规范》有专门规定:

10.2.6 约束普通砖墙的构造,应符合下列规定:

1 墙段两端设有符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011要求的构造柱,且墙肢两端及中部构造柱的间距不大于层高或3.0m,较大洞口两侧应设置构造柱;构造柱最小截面尺寸不宜小于240mm×240mm(墙厚190mm时为240mm×190mm),边柱和角柱的截面宜适当加大;构造柱的纵筋和箍筋设置宜符合表10.2.6的要求。

2 墙体在楼、屋盖标高处均设置满足现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011要求的圈梁,上部各楼层处圈梁截面高度不宜小于150mm;圈梁纵向钢筋应采用强度等级不低于HRB335的钢筋,6、7度时不小于4ϕ10;8度时不小于4ϕ12;9度时不小于4ϕ14;箍筋不小于ϕ6。

10.2.6 构造柱的纵筋和箍筋设置要求

图示

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