关于对砖混房屋结构设计中几个问题的认识

马伟 刘健

砖混结构是我国当前建筑业中使用最广泛的一种结构形式,从我国经济实际情况出发,这类结构形式仍将继续采用,除了高层建筑中采用钢筋混凝土或钢结构以外,很多建筑还会采用砖混结构。我认为:作为结构工程师,透彻领会《规范》的精神,建立清晰的基本概念并把握有条理的设计思路,这些对于确保建筑物的抗震安全度是至关重要的,有如下几点想法和体会。

1 构造柱的设置对施工的影响

1)构造柱是增强建筑物整体性、抵抗地震作用的重要构造措施,在很多设计中,构造柱的设置只考虑符合抗震规范,没有考虑实际已存在的温度应力,认为温度应力在规范上未明确规定计算方法,不考虑也不能算是设计错误。因此,设计人员对六层以下住宅基本上是隔间设置构造柱,未对建筑物端部裂缝多发区予以重点加强。构造柱的设置有的较稀,每隔两三道内横墙才设置,靠近建筑物端部往往也是一视同仁。2)构造柱的设置首先应符合设计规范的要求,也应考虑施工的方便。如某工程门口处墙垛有效断面为180 mm×240 mm。施工规范规定“构造柱的混凝土浇灌可以分段进行,每段高度不宜大于2.0 m或每层分两次浇灌。在施工条件较好,并能确保浇灌密实时,亦可每层一次浇灌”。这就说明了在保证混凝土质量的前提下可每层一次浇灌,首先必须加固门口处的墙垛,然后才能浇灌构造柱的混凝土,否则该墙垛不能保证自身的稳定性,即使是分两层浇灌,该墙垛自身的稳定性也不能保证。根据GB 50003-2001砌体结构设计规范第5.1.3条中的规定“对于上端为自由端的构件,H0=2H”则有:H0=2×1 800=3 600。墙垛砂浆强度等级 M5,由规范表 6.1.1查得[β]=16,β=H0/h=3 600/180=20＞[β]=16。3)如果要保证构造柱混凝土能够浇灌,墙垛须分三次砌筑,这样,既不能保证墙体连续作业,也增加了构造柱的接槎数量,给施工造成极大的不便。如果构造柱断面设计成第二种形式,既能一次浇灌,也保证了每层砌体能连续砌筑,方便了施工。

2 圈梁的设置对提高房屋空间刚度的重要性

2.1 抵抗不均匀沉降

当房屋建于软弱地基时,在均匀荷载下仍将产生不均匀沉降,一般较难精确计算出此沉降值,而是采用设置圈梁的办法加以解决。

采用圈梁的房屋较无圈梁房屋不均匀沉降的抵抗能力可提高1.5倍左右,即前者允许有较大的不均匀沉降而致产生墙体裂缝,对于增强抗震能力方面,近年来地震区有所谓“圈梁为救命梁”之说,这自然是一种过分夸张的说法,但是也说明其作用很大。

2.2 防止较大振动荷载和地震时对房屋的影响

圈梁在有振动的房屋和抗震中的作用与抵抗不均匀沉降不同,主要是加强了房屋的空间刚度,增强了抗震能力和防止连续倒塌的能力。因此圈梁的设置应根据不均匀沉降的严重性、房屋抗振性和抗震设防烈度不同而不同,规范第7.1条的规定实际上是较低的要求,所以当在软弱地基和不均匀地基以及地震区建造房屋时,圈梁的设置应根据相应的规定予以加强。

圈梁的设置标高,当为不均匀沉降时,宜设于基础上部及房屋檐口标高处,因此不均匀沉降一般是两头低、中间高或两头高、中间低,当将墙体视作弹性地基上的梁时,受拉区分别在底部或顶部,无疑此处设置圈梁最为有效。对均匀地基而言,一般地基变形为马鞍形,因此在软弱地基处底部设置圈梁最为有效,对于地震区,主要振动是水平的,因此顶层的振动影响最大。此外顶层的屋盖由于没有上层的垂直荷载,缺乏必要的摩擦力所以较以下各层容易在振动下滑移,当顶层设置圈梁时将大大有助于屋盖与墙体的锚固,增强抗震能力,因此在地震区檐口标高处设置圈梁最为有效。

3 防止墙体开裂的具体构造措施建议

3.1 温度裂缝和干缩变形的控制措施

1)屋盖上设置保温层或隔热层;2)在屋盖的适当部位设置控制缝,控制缝的间距不大于30 m;3)当采用现浇混凝土挑檐的长度大于12 m时,宜设置分隔缝,分隔缝的宽度不应小于20 mm,缝内用弹性油膏嵌缝;4)建筑物温度伸缩缝的间距除应满足BG J3-88砌体结构设计规范第5.3.2条的规定外,宜在建筑物墙体的适当部位设置控制缝,控制缝的间距不宜大于30 m。

3.2 裂缝的治理措施

1)对墙体裂缝,不要忙于及早治理,等观察一个热胀冷缩周期,裂缝不再产生新的变化时再采取治理措施。鉴定裂缝是否稳定的方法:可在裂缝内嵌抹水泥浆或玻璃纸。形态完整无损,说明裂缝已基于稳定,不再有较大发展可能性。2)当细小裂缝不影响使用时可不修补,当裂缝造成墙面渗水时,可采用嵌补密封胶或水泥浆处理。3)对于裂缝较多且穿墙,影响美观和正常使用给用户造成不安全感时,可在裂缝墙体两侧用4φ 6@200或φ 6@500钢筋网片,两侧网片用铁丝固定后,用水泥砂浆外部抹面处理。

3.3 干缩裂缝的控制措施

3.3.1 控制缝的设置及位置

1)在墙的高度突然变化处设置竖向控制缝;2)在墙的厚度突然变化处设置竖向控制缝;3)在不大于离相交墙或转角墙允许接缝距离的1/2处设置竖向控制缝;在转角部位,控制缝至墙转角的距离不大于4.5 m;4)在门、窗洞口的一侧或两侧设置竖向控制缝;对有规则洞口外墙不大于6 mm;对无洞墙体不大于8 m及墙高的3倍;5)竖向控制缝,对3层以下的房屋,应沿房屋墙体的全高设置;对大于3层的房屋,可仅在建筑物1层～2层和顶层墙体的上述位置设置;6)控制缝在楼、屋盖处可不贯通,但在该部位宜做成假缝,以控制可预料的裂缝;7)控制缝做成隐式,与墙体的灰缝相一致,控制缝的宽度不大于12 mm,控制缝内应用弹性密封材料,如聚硫化物、聚氨酯或硅树脂等填缝。

3.3.2 灰缝钢筋的设置

1)在墙洞口上、下的第一道和第二道灰缝,钢筋伸入洞口每侧长度不应小于600 mm;2)在楼盖标高以上,屋盖标高以下的第二或第三道灰缝,和靠近墙顶的部位;3)灰缝钢筋的间距不大于600 mm;4)灰缝钢筋距楼、屋盖混凝土圈梁或配筋带的距离不小于600 mm;5)灰缝钢筋宜采用小螺纹钢筋焊接网片,网片的纵向钢筋不小于25 mm,横筋间距不宜大于200 mm;6)均匀配筋时含钢率不少于0.05%;局部截面配筋,如底、顶层窗洞上下不小于38;7)灰缝钢筋宜通长设置,当不便通长设置时,允许搭接,搭接长度不应小于300 mm;8)灰缝钢筋两端应锚入相交墙或转角墙中,锚固长度不应小于300 mm;9)灰缝钢筋应埋入砂浆中,灰缝钢筋砂浆保护层,上下不小于 3 mm,外侧小于 15 mm,灰缝钢筋宜进行防腐处理;10)用灰缝钢筋做砌体抗剪钢筋时,其配筋量应按计算确定,其搭接和锚固长度尚不应小于75d和300 mm;11)不配筋的外墙应设控制缝,控制缝间距不宜大于6 m;12)设置灰缝钢筋的房屋控制缝的间距不宜大于30 m。

3.3.3 配筋带在建筑物墙体中的设置

1)在楼盖处和屋盖处;2)墙体的顶部;3)窗台的下部;4)配筋带的间距不应大于2 400 mm,也不宜小于800 mm;5)配筋带的钢筋,对190 mm 厚墙,不应小于2φ 12,对 250 mm～300 mm 厚墙不应小于 2φ 16,当配筋带作为过梁时,其配筋应按计算确定;6)配筋带钢筋宜通长设置,当不能通长设置时,允许搭接,搭接长度不应小于45d和600 mm;7)配筋带钢筋应弯入转角墙处锚固,锚固长度不应小于35d和400 mm;8)当配筋带仅用于控制墙体裂缝时,宜在控制缝处断开,当设计考虑需要通过控制缝时,宜在该处的配筋带表面做成虚缝,以控制可预料的裂缝位置;9)对地震设防裂度不小于7度的地区,配筋带的截面不应小于190 mm×200 mm,配筋不应小于410;10)设置配筋带的房屋控制缝的间距不宜大于30 m。

4 结语

根据砖混结构的特点,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。砖混结构中墙体的裂缝是建筑工程质量中的多发病,虽然通常不会影响结构的安全,但影响建筑的美观、结构的耐久性,并且容易诱发商品房的纠纷。只要我们在设计和施工中重视这一现象,墙体裂缝是可以控制的。

[1]GB 50011-2001,建筑抗震设计规范[S].

[2]GB 50003-2001,砌体结构设计规范[S].

[3]张惠英,邢秋顺,许锦燕.砌体结构设计及工程应用[M].北京:中国建筑工业出版社,2008:96-160.

[4]韩玉峰.多层砖混结构房屋的抗震设计探讨[J].山西建筑,2008,34(27):87-88.