于巖斌,續云麒
(1.晉城市規劃設計研究院,山西 晉城 048000;2.省建晉城分公司,山西 晉城 048000)
為提高多層建筑砌體結構的抗震性能,規范要求應在房屋的砌體內適宜部位設置鋼筋混凝土柱并與圈梁連接,共同加強建筑物的穩定性。這種鋼筋混凝土柱通常就被稱為構造柱。構造柱主要不是承擔豎向荷載的,而是抗擊剪力、抗震等橫向荷載的。構造柱通常設置在樓梯間的休息平臺處、縱橫墻交接處、墻的轉角處,墻長達到5 m的中間部位要設構造柱。
(1)根據砌體結構體系、砌體類型結構或構件的受力或穩定要求,以及其他功能或構造要求,在墻體中的規定部位設置現澆混凝土構造柱。
(2)對于大開間荷載較大或層高較高以及層數大于或等于8層的砌體結構房屋宜按下列要求設置構造柱:①墻體的兩端;②較大洞口的兩側;③房屋縱橫墻交界處;④構造柱的間距,當按組合墻考慮構造柱受力時,或考慮構造柱提高墻體的穩定性時,其間距不宜大于4 m,其他情況不宜大于墻高的1.5~2倍及6 m,或按有關的規范執行;⑤構造柱應與圈梁有可靠的連接。
(3)下列情況宜設構造柱:①受力或穩定性不足的小墻垛;②跨度較大的梁下墻體的厚度受限制時,于梁下設置;③墻體的高厚比較大如自承重墻或風荷載較大時,可在墻的適當部位設置構造柱,以形成帶壁柱的墻體滿足高厚比和承載力的要求,此時構造柱的間距不宜大于4 m,構造柱沿高度橫向支點的距離與此同時與構造柱截面寬度之比不宜大于30,構造柱的配筋應滿足水平受力的要求。
(1)構造柱的截面寬度宜為墻厚,且不應小于180 mm,沿墻長方向的尺寸視砌體類別和所在房屋墻體中的部位,一般不小于240 mm,邊柱、角柱的截面尺寸宜適當加大。
(2)構造柱與墻體連接應砌成馬牙槎,并應沿墻每隔500 mm設2φ6拉結筋,每邊伸入墻體內不宜小于l 000 mm。
(3)構造柱的縱向鋼筋,對中柱不宜少于4φ12,對邊柱、角柱不宜少于4φ14。構造柱的縱向鋼筋直徑也不宜大于16 mm;構造柱的箍筋,一般部位宜采用φ6@200,樓層上下500 mm范圍內宜采用φ6@100。構造柱與圈梁連接處,構造柱的縱向鋼筋應穿過圈,保證構造柱縱筋上下貫通,構造柱縱筋應在基礎梁或深入室外地坪以下500 mm的墻體混凝土中錨固,并應符合受拉鋼筋的錨固要求。
(4)構造柱的施工程序應為先砌墻后澆筑混凝土構造柱。
構造柱的截面尺寸一般為240×240 mm,混凝土澆筑高度一般都超過2.6 m。對于這樣較小的斷面尺寸,為保證混凝土澆筑順暢密實不出現卡殼、斷條情況,規范提出骨料粒徑不宜大于20 mm,但許多施工現場對骨料選配很不認真,往往由于骨料過大而出現不密實和斷條情況。
規范要求構造柱混凝土的坍落度控制在50~70 mm,以利于混凝土通過振搗充分流入馬牙槎洞內,從而有效地與砌體結合。但實際施工中因混凝土坍落度過小、流動性不好、加之振搗不良,造成混凝土內部出現孔洞,表面出現蜂窩、麻面,特別是根部易出現爛根情況。
規范要求構造柱根部應預留清掃口,以便清除砌筑時的落地灰、碎磚塊等雜物。但很多施工現場不留清掃口或清理不凈,結果是層層柱根隔層,整個構造柱實質是一個多處斷條的鋼筋連體柱,且斷點又均在樓面上鋼筋搭接處,這樣柱子不但無法起抗震作用,反而破壞了墻體節點處的整體性。
規范規定新老混凝土接槎處須用水沖洗、潤濕,再鋪1~2 cm厚水泥砂漿后方可繼續澆筑混凝土,而實際施工時這道工序往往被取消,致使新老混凝土界面結合不良,形成暗縫內傷。
留設馬牙槎的主要目的是加強混凝土構造柱與磚砌體的有效結合,形成整體,增強抗震效果,同時還可以通過露出砌體的混凝土面來檢查混凝土的澆筑質量。在這方面的問題有:先進后退(應該是先退后進),槎口高度、深度不一,遇內外墻丁字砌體節點時,內墻只留直槎,個別工程干脆取消馬牙槎。
砌體施工時,擠揉出的砂漿掛在磚口上,往往不清理。由于每行磚或大或小都有砂漿擠出,相當于減小了構造柱的有效斷面尺寸。另外,由于砂漿的阻礙,澆筑混凝土時易出現表面蜂窩、孔洞,甚至柱筋外露。
出現這種問題的主要原因是因為施工人員對構造柱的抗震作用認識不足,未能嚴格按施工規范施工。出現主筋搭接長度小于規范規定時應采取焊接補強;箍筋間距大小不勻和嚴重歪斜時,在砌筑時要隨時調整,支模前徹底調整。
構造柱各層施工縫接茬不良,造成施工縫處斷根和混凝土斷條等問題。
(1)要控制混凝土的砂率,確保砂漿在混凝土中的數量和質量,使其能充分填充骨料間的孔隙。其次,選用粒徑0.5~2 cm的碎石,含泥量要小于2%,配比成細石混凝土,以防止混凝土澆筑時在拉結筋處卡住,還要控制水灰比和混凝土的坍落度,以保證混凝土施工中所需要的流動性、和易性。
(2)在施工工藝中也要嚴格控制,在支模前要檢查好模板,木模要刨光而且接縫要嚴密,鋼模板的邊肋要直,并將內表面清理干凈,涂好隔離劑。支模要牢固,以滿足在澆筑混凝土時的剛度、強度和穩定性要求,防止跑模、漏漿。
(3)構造拄振搗操作要設專人負責。澆筑混凝土前,要將施工縫處雜物從模板清掃口沖洗干凈,并充分澆水濕透但無積水,避免出現孔洞和露筋。混凝土澆筑高度要按2 m控制,減小混凝土的落差,采用插入式振搗器進行振搗,以40 cm高為一個振搗層,振至模板開始出漿、混凝土表面不再有大量氣泡排出和出現砂漿為度。待混凝土施工縫處稍收水后,再重振一次,以避免施工縫處混凝土干縮。另外,圈梁和構造柱的混凝土接頭處,在同一層內混凝土應一次澆筑完成。
(4)多層磚房各構件間的抗震構造連接是多層磚房抗震的關鍵。抗震構造連接的部位較多,重要部位的連接措施有以下幾項:①構造柱與樓、屋蓋連接當為裝配式樓、屋蓋時,構造柱應與每層圈梁連接(多層磚房宜每層設圈梁);當為現澆樓、屋蓋時,在樓、屋蓋處設240×120 mm拉梁(配4φ10縱筋)與構造柱連接。②構造柱與磚墻連接構造柱與磚墻連接處應砌成馬牙槎,并沿墻高每隔500 mm設2φ6拉結鋼筋,每邊伸入墻內不小于1 m。③墻與墻的連接7℃時層高超過3.6 m或長度大于7.2 m的大房間,以及8°和9°時,外墻轉角及內外墻交接處,當未設構造柱時,應沿墻高每隔500 mm設2φ6拉結鋼筋,每邊伸入墻內不小于1 m。④屋頂間的連接突出屋面的樓梯間等,構造柱應從下一層伸到屋頂間頂部,并與頂部圈梁連接。屋頂間的構造柱與磚墻以及磚墻與磚墻的連接,可按上述抗震措施采取。⑤后砌體的連接后砌的非承重砌體隔墻,應沿墻高每隔500 mm設2φ6拉結鋼筋與承重墻連接,每邊伸入墻內不小于0.5 m。8°和9°時,長度大于5.1 m的后砌墻頂,應與樓、屋面板或梁連接。⑥欄板的連接磚砌欄板應配水平鋼筋,且壓頂臥梁應與砼立柱相連,壓頂臥梁宜錨入房屋的主體構造柱。⑦構造柱底端連接構造柱可不單獨設基礎(承重構造柱除外),但應伸入室外地面下500 mm,或錨入室外地面下不小于300 mm的地圈梁。
由此可見構造柱的重要性,它不僅在多層砌體中而且在高層混凝土房屋中起著不可替代的作用。構造柱與圈梁共同作用使脆性材料的磚砌體結構獲得可觀的抗變形能力。