關(guān)于構(gòu)造柱在多層住宅房屋設(shè)計中的應(yīng)用和設(shè)置研究

構(gòu)造柱在多層住宅建筑設(shè)計中意義重大，提高了房屋的延性和抗震能力，其應(yīng)用和設(shè)置問題一直是建筑工程業(yè)研究的重點，科學(xué)、有序，合理的對構(gòu)造柱的應(yīng)用和設(shè)置并做出分析，對提高建筑物使用和維護(hù)公共住宅安全意義重大，通過大量的施工實踐實驗和精確計算，筆者認(rèn)為構(gòu)造柱的設(shè)置房屋的具體結(jié)構(gòu)相相適應(yīng)，這樣才能在工程實踐中減少施工失誤，提高多層住宅尤其是公共建筑的抗壓和抗震能力。

一、構(gòu)造柱在多層房屋設(shè)計中的應(yīng)用問題

1.1慨述及工程實踐

隨著城市建設(shè)的日益發(fā)展，多層砌體結(jié)構(gòu)不僅使用粘土磚，也使用中、小型砌塊，還有粘土空心磚、粉煤灰磚、灰砂磚等。在砌體結(jié)構(gòu)中設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱，代替了過去笨重的“壁柱”(或叫“躁”)，使結(jié)構(gòu)本來要采用框架結(jié)構(gòu)的，而采用了砌體結(jié)構(gòu)。構(gòu)造柱的設(shè)置視房屋層數(shù)，平面布局，使用功能和抗震烈度的不同而有所不同。一般來說構(gòu)造柱應(yīng)當(dāng)設(shè)置在震害較重，連接構(gòu)造比較薄弱以及容易產(chǎn)生應(yīng)力集中的部位。GB50011-2001建筑抗震設(shè)計規(guī)范(2008版)中規(guī)定：抗震烈度6度，六、七層房屋應(yīng)按：樓、電梯間四角，樓梯段上下端對應(yīng)的墻體處：外墻四角和對應(yīng)轉(zhuǎn)角；錯層部位橫墻與外縱墻交接處；大房間內(nèi)外墻交接處，較大洞口兩側(cè)；隔開間橫墻(軸線)與外墻交接處，山墻與內(nèi)縱墻交接處，較長墻體及荷載較大墻體兩端及中部；大跨度梁的支座處，開口懸墻的端部設(shè)置。另外當(dāng)房屋高度和層數(shù)接近砌體結(jié)構(gòu)現(xiàn)值時應(yīng)滿足：橫墻內(nèi)的構(gòu)造柱間距不大于層高的2倍’下部1/3樓層的構(gòu)造柱間距要適當(dāng)減小，當(dāng)外縱墻開間大干3.9m時，為增強(qiáng)對墻體的約束要另設(shè)加強(qiáng)措施。內(nèi)縱墻的構(gòu)造柱間距不宜大干4.2m。

1.2構(gòu)造柱在多層房屋設(shè)計中的設(shè)置的問題及建議

有些建筑物不按規(guī)范要求設(shè)置構(gòu)造柱，而是該設(shè)的未設(shè)，不該設(shè)的隨意設(shè)置，致使構(gòu)造柱起不到應(yīng)有的作用。

(1)較大洞口和大房間兩側(cè)墻處應(yīng)設(shè)構(gòu)造柱，但有的設(shè)計采取隔間或隔兩間布置的做法，對大房間兩側(cè)只布置一側(cè)柱，而另一側(cè)未設(shè)柱，較大洞口，有的未重點加強(qiáng)。

(2)當(dāng)房屋層數(shù)較多時，根據(jù)不同烈度區(qū)，構(gòu)造柱應(yīng)適當(dāng)增加。

(3)住宅樓內(nèi)縱墻往往由于平面布置而斷斷續(xù)續(xù)，且有的不在一條線上，致使由于溫度應(yīng)力頂層端單元墻體產(chǎn)生裂縫。有些住宅，內(nèi)縱墻只有一開間即斷，而這僅有一開間的內(nèi)縱墻兩端亦未設(shè)構(gòu)造柱，所以有的頂層端單元內(nèi)縱墻裂縫很明顯。房屋四角的構(gòu)造柱可適當(dāng)加大截面及配筋。樓梯間的斜板和樓面板不在同一平面上，地震水平荷載作用下，砌體會受到不同高度的水平力作用，該墻也是容易破壞的墻，故其四角的構(gòu)造柱也應(yīng)該加強(qiáng)，按房屋四角構(gòu)造柱配筋。建議抗震地區(qū)采用4≤14，對橫墻較少的多層砌體房屋可采用4≤16，箍筋也宜全高加密。對于凸出屋面的樓梯間，水箱間均應(yīng)考慮“鞭梢效應(yīng)”，在其四角和內(nèi)外墻交接處設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱，并將構(gòu)造柱錨固在主體建筑物頂層的砌體內(nèi)，頂層構(gòu)造柱下無對應(yīng)的構(gòu)造柱時，應(yīng)將其插入到下層的墻體內(nèi)，同時在其高度范圍內(nèi)箍筋宜沿全高加密。

二、構(gòu)造柱的多功能作用問題

2.1抗震、承重構(gòu)造柱的應(yīng)用

(1)用于多層教學(xué)樓、病房樓、辦公樓、實驗樓等。這類建筑的特點是進(jìn)深大、開間大、通間多、開窗大、層高大，若采用磚混結(jié)構(gòu)，則需較厚的磚墻，減小使用面積，且自重大，基礎(chǔ)也加大。采用框架結(jié)構(gòu)，則室內(nèi)露柱，且造價又高。一般采用抗震、承重柱后，內(nèi)外墻均可用240mm，當(dāng)有保溫要求時，外墻可采用370mm。這樣可使建筑物自重減輕’節(jié)省基礎(chǔ)，并減少了地震力。

(2)用于多層圖書館，倉庫等。這類建筑過去多用于框架結(jié)構(gòu)，因其荷載大、通間多，采用抗震、承重構(gòu)造柱后，仍可用砌體結(jié)構(gòu)，如某圖書館，外立面為通常帶窗，橫墻端部均用構(gòu)造柱、與磚組合承重。

(3)用于底層為汽車庫或商店的多層房屋。由于這類房屋底層開門大、門洞大、開窗大，采用一般砌體承重，則底層墻體明顯承載不足。

2.2對抗震、承重構(gòu)造柱的分析

對磚混結(jié)構(gòu)房屋墻體，常因承重強(qiáng)度不足、穩(wěn)定性不夠等原因，采用這種結(jié)構(gòu)有困難，而不得不考慮框架結(jié)構(gòu)，但框架結(jié)構(gòu)造價高，不經(jīng)濟(jì)。采用了抗震、承重構(gòu)造柱后，使一些磚混凝結(jié)構(gòu)房屋完全可以滿足設(shè)計要求，這是一種技術(shù)上可行、十分經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)型式。

磚混結(jié)構(gòu)由于材料來源廣泛，施工工藝簡單、施工快，具有良好的耐火性、耐久性和隔聲等優(yōu)點，在我國仍被廣泛采用，特別是在中小城市的民用及公共建筑中占有相當(dāng)大的比咧。同時，磚混結(jié)構(gòu)由于抗拉強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度低，自重大航震性能較差。為改善磚混結(jié)構(gòu)的變形能力，提高房屋的整體性，通常采用在房屋中設(shè)置混凝土構(gòu)造柱的方法，汶川大地震中合理布置構(gòu)造柱的磚混結(jié)構(gòu)房屋經(jīng)受住了考驗。因此在正確計算的同時，采用合理的構(gòu)造措施，砌體結(jié)構(gòu)是能在抗震設(shè)防地區(qū)使用的。那么，如何設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱，使之既合理又不至于過多，筆者認(rèn)為構(gòu)造柱應(yīng)設(shè)置在震害較重、連接構(gòu)造比較薄弱和易于應(yīng)力集中的部位。

三、構(gòu)造柱的臺理設(shè)置及施工技術(shù)要點

(1)設(shè)置在墻段兩端的構(gòu)造柱能夠提高砌體的受剪承載力10％-30％左右，提高的幅度與墻段的高度比有關(guān)，也與墻段的豎向軸壓力和開洞大小有關(guān)l同時設(shè)置構(gòu)造柱對于墻體的抗壓能力及穩(wěn)定性都有一定提高作用，尤其是大開間，大進(jìn)深，由于橫墻較少，多為縱墻承重，設(shè)計上一般均在大跨梁下設(shè)置構(gòu)造柱的加強(qiáng)墻體承載能力。

(2)當(dāng)多層砌體結(jié)構(gòu)房屋，其總高度接近規(guī)范規(guī)定限值時，頂層由于溫度變化的影響，易產(chǎn)生溫度裂縫，尤其出現(xiàn)在房屋的端開間內(nèi)。若在此部位的墻體中加設(shè)構(gòu)造柱使其與上、下層鋼筋混凝土圈梁形成鋼筋混凝土龍骨，并與墻體共同組合成側(cè)移剛度很大的組合磚砌體，能大大改善磚砌體的受力性能，減少砌體因溫度應(yīng)力而受到的主拉應(yīng)力，從而控制溫度裂縫的產(chǎn)生。因此，加設(shè)抗裂構(gòu)造柱是防止頂層產(chǎn)生溫度裂縫的有效措施，提高了墻體抗裂能力。

(3)構(gòu)造柱能改善多屢磚混結(jié)構(gòu)房屋的抗震性能。合理設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱和圈梁，是提高多層磚混結(jié)構(gòu)房屋抗震性能的一項有效的措施。由于構(gòu)造柱與圈梁之間組成一種“弱框梁”的圍合結(jié)構(gòu)，能可靠地約束脆性的磚砌體，提高建筑物的耗能能力和抗震能力，使建筑物在地震作用下可以有較大的非彈性變形，降低發(fā)生危及安全的可能，因此構(gòu)造柱在磚混結(jié)構(gòu)中起著至關(guān)重要。

總之，鋼筋混凝土的構(gòu)造柱作為多層磚房的抗震措施，已被廣泛采用。國內(nèi)多次地震已經(jīng)證實，凡設(shè)有構(gòu)造柱或采用構(gòu)造柱加固的砌體房屋，震害普遍減輕，不少考慮抗震、承重的構(gòu)造柱更能發(fā)揮作用。根據(jù)規(guī)范要求，我們應(yīng)該進(jìn)一步探索構(gòu)造柱更合理、更準(zhǔn)確的設(shè)置位置，構(gòu)造柱與墻體、圈梁及基礎(chǔ)的連接，以及構(gòu)造柱的截面和配筋問題。這樣才能更好的保證房屋建筑的施工安全。