關于對磚混房屋結構設計中幾個問題的認識

馬偉 劉健

磚混結構是我國當前建筑業中使用最廣泛的一種結構形式,從我國經濟實際情況出發,這類結構形式仍將繼續采用,除了高層建筑中采用鋼筋混凝土或鋼結構以外,很多建筑還會采用磚混結構。我認為:作為結構工程師,透徹領會《規范》的精神,建立清晰的基本概念并把握有條理的設計思路,這些對于確保建筑物的抗震安全度是至關重要的,有如下幾點想法和體會。

1 構造柱的設置對施工的影響

1)構造柱是增強建筑物整體性、抵抗地震作用的重要構造措施,在很多設計中,構造柱的設置只考慮符合抗震規范,沒有考慮實際已存在的溫度應力,認為溫度應力在規范上未明確規定計算方法,不考慮也不能算是設計錯誤。因此,設計人員對六層以下住宅基本上是隔間設置構造柱,未對建筑物端部裂縫多發區予以重點加強。構造柱的設置有的較稀,每隔兩三道內橫墻才設置,靠近建筑物端部往往也是一視同仁。2)構造柱的設置首先應符合設計規范的要求,也應考慮施工的方便。如某工程門口處墻垛有效斷面為180 mm×240 mm。施工規范規定“構造柱的混凝土澆灌可以分段進行,每段高度不宜大于2.0 m或每層分兩次澆灌。在施工條件較好,并能確保澆灌密實時,亦可每層一次澆灌”。這就說明了在保證混凝土質量的前提下可每層一次澆灌,首先必須加固門口處的墻垛,然后才能澆灌構造柱的混凝土,否則該墻垛不能保證自身的穩定性,即使是分兩層澆灌,該墻垛自身的穩定性也不能保證。根據GB 50003-2001砌體結構設計規范第5.1.3條中的規定“對于上端為自由端的構件,H0=2H”則有:H0=2×1 800=3 600。墻垛砂漿強度等級 M5,由規范表 6.1.1查得[β]=16,β=H0/h=3 600/180=20＞[β]=16。3)如果要保證構造柱混凝土能夠澆灌,墻垛須分三次砌筑,這樣,既不能保證墻體連續作業,也增加了構造柱的接槎數量,給施工造成極大的不便。如果構造柱斷面設計成第二種形式,既能一次澆灌,也保證了每層砌體能連續砌筑,方便了施工。

2 圈梁的設置對提高房屋空間剛度的重要性

2.1 抵抗不均勻沉降

當房屋建于軟弱地基時,在均勻荷載下仍將產生不均勻沉降,一般較難精確計算出此沉降值,而是采用設置圈梁的辦法加以解決。

采用圈梁的房屋較無圈梁房屋不均勻沉降的抵抗能力可提高1.5倍左右,即前者允許有較大的不均勻沉降而致產生墻體裂縫,對于增強抗震能力方面,近年來地震區有所謂“圈梁為救命梁”之說,這自然是一種過分夸張的說法,但是也說明其作用很大。

2.2 防止較大振動荷載和地震時對房屋的影響

圈梁在有振動的房屋和抗震中的作用與抵抗不均勻沉降不同,主要是加強了房屋的空間剛度,增強了抗震能力和防止連續倒塌的能力。因此圈梁的設置應根據不均勻沉降的嚴重性、房屋抗振性和抗震設防烈度不同而不同,規范第7.1條的規定實際上是較低的要求,所以當在軟弱地基和不均勻地基以及地震區建造房屋時,圈梁的設置應根據相應的規定予以加強。

圈梁的設置標高,當為不均勻沉降時,宜設于基礎上部及房屋檐口標高處,因此不均勻沉降一般是兩頭低、中間高或兩頭高、中間低,當將墻體視作彈性地基上的梁時,受拉區分別在底部或頂部,無疑此處設置圈梁最為有效。對均勻地基而言,一般地基變形為馬鞍形,因此在軟弱地基處底部設置圈梁最為有效,對于地震區,主要振動是水平的,因此頂層的振動影響最大。此外頂層的屋蓋由于沒有上層的垂直荷載,缺乏必要的摩擦力所以較以下各層容易在振動下滑移,當頂層設置圈梁時將大大有助于屋蓋與墻體的錨固,增強抗震能力,因此在地震區檐口標高處設置圈梁最為有效。

3 防止墻體開裂的具體構造措施建議

3.1 溫度裂縫和干縮變形的控制措施

1)屋蓋上設置保溫層或隔熱層;2)在屋蓋的適當部位設置控制縫,控制縫的間距不大于30 m;3)當采用現澆混凝土挑檐的長度大于12 m時,宜設置分隔縫,分隔縫的寬度不應小于20 mm,縫內用彈性油膏嵌縫;4)建筑物溫度伸縮縫的間距除應滿足BG J3-88砌體結構設計規范第5.3.2條的規定外,宜在建筑物墻體的適當部位設置控制縫,控制縫的間距不宜大于30 m。

3.2 裂縫的治理措施

1)對墻體裂縫,不要忙于及早治理,等觀察一個熱脹冷縮周期,裂縫不再產生新的變化時再采取治理措施。鑒定裂縫是否穩定的方法:可在裂縫內嵌抹水泥漿或玻璃紙。形態完整無損,說明裂縫已基于穩定,不再有較大發展可能性。2)當細小裂縫不影響使用時可不修補,當裂縫造成墻面滲水時,可采用嵌補密封膠或水泥漿處理。3)對于裂縫較多且穿墻,影響美觀和正常使用給用戶造成不安全感時,可在裂縫墻體兩側用4φ 6@200或φ 6@500鋼筋網片,兩側網片用鐵絲固定后,用水泥砂漿外部抹面處理。

3.3 干縮裂縫的控制措施

3.3.1 控制縫的設置及位置

1)在墻的高度突然變化處設置豎向控制縫;2)在墻的厚度突然變化處設置豎向控制縫;3)在不大于離相交墻或轉角墻允許接縫距離的1/2處設置豎向控制縫;在轉角部位,控制縫至墻轉角的距離不大于4.5 m;4)在門、窗洞口的一側或兩側設置豎向控制縫;對有規則洞口外墻不大于6 mm;對無洞墻體不大于8 m及墻高的3倍;5)豎向控制縫,對3層以下的房屋,應沿房屋墻體的全高設置;對大于3層的房屋,可僅在建筑物1層～2層和頂層墻體的上述位置設置;6)控制縫在樓、屋蓋處可不貫通,但在該部位宜做成假縫,以控制可預料的裂縫;7)控制縫做成隱式,與墻體的灰縫相一致,控制縫的寬度不大于12 mm,控制縫內應用彈性密封材料,如聚硫化物、聚氨酯或硅樹脂等填縫。

3.3.2 灰縫鋼筋的設置

1)在墻洞口上、下的第一道和第二道灰縫,鋼筋伸入洞口每側長度不應小于600 mm;2)在樓蓋標高以上,屋蓋標高以下的第二或第三道灰縫,和靠近墻頂的部位;3)灰縫鋼筋的間距不大于600 mm;4)灰縫鋼筋距樓、屋蓋混凝土圈梁或配筋帶的距離不小于600 mm;5)灰縫鋼筋宜采用小螺紋鋼筋焊接網片,網片的縱向鋼筋不小于25 mm,橫筋間距不宜大于200 mm;6)均勻配筋時含鋼率不少于0.05%;局部截面配筋,如底、頂層窗洞上下不小于38;7)灰縫鋼筋宜通長設置,當不便通長設置時,允許搭接,搭接長度不應小于300 mm;8)灰縫鋼筋兩端應錨入相交墻或轉角墻中,錨固長度不應小于300 mm;9)灰縫鋼筋應埋入砂漿中,灰縫鋼筋砂漿保護層,上下不小于 3 mm,外側小于 15 mm,灰縫鋼筋宜進行防腐處理;10)用灰縫鋼筋做砌體抗剪鋼筋時,其配筋量應按計算確定,其搭接和錨固長度尚不應小于75d和300 mm;11)不配筋的外墻應設控制縫,控制縫間距不宜大于6 m;12)設置灰縫鋼筋的房屋控制縫的間距不宜大于30 m。

3.3.3 配筋帶在建筑物墻體中的設置

1)在樓蓋處和屋蓋處;2)墻體的頂部;3)窗臺的下部;4)配筋帶的間距不應大于2 400 mm,也不宜小于800 mm;5)配筋帶的鋼筋,對190 mm 厚墻,不應小于2φ 12,對 250 mm～300 mm 厚墻不應小于 2φ 16,當配筋帶作為過梁時,其配筋應按計算確定;6)配筋帶鋼筋宜通長設置,當不能通長設置時,允許搭接,搭接長度不應小于45d和600 mm;7)配筋帶鋼筋應彎入轉角墻處錨固,錨固長度不應小于35d和400 mm;8)當配筋帶僅用于控制墻體裂縫時,宜在控制縫處斷開,當設計考慮需要通過控制縫時,宜在該處的配筋帶表面做成虛縫,以控制可預料的裂縫位置;9)對地震設防裂度不小于7度的地區,配筋帶的截面不應小于190 mm×200 mm,配筋不應小于410;10)設置配筋帶的房屋控制縫的間距不宜大于30 m。

4 結語

根據磚混結構的特點,砌體結構正常使用要求一般情況下可由相應的構造措施保證。這些構造措施包括砌體結構或結構構件的穩定和整體性構造措施、耐久性措施及裂縫或變形控制措施等等。磚混結構中墻體的裂縫是建筑工程質量中的多發病,雖然通常不會影響結構的安全,但影響建筑的美觀、結構的耐久性,并且容易誘發商品房的糾紛。只要我們在設計和施工中重視這一現象,墻體裂縫是可以控制的。

[1]GB 50011-2001,建筑抗震設計規范[S].

[2]GB 50003-2001,砌體結構設計規范[S].

[3]張惠英,邢秋順,許錦燕.砌體結構設計及工程應用[M].北京:中國建筑工業出版社,2008:96-160.

[4]韓玉峰.多層磚混結構房屋的抗震設計探討[J].山西建筑,2008,34(27):87-88.