磚混房屋結構設計問題分析

張亮

摘 要：磚混結構是在住宅、辦公、教學、醫院等建筑物中應用較為廣泛。對于大多數設計人員來說，都認為磚混結構設計較為簡單。然而在工程質量問題和工程事故中，磚混結構出現的問題占有相當大的比重，這是因為磚混結構是一種脆性結構，對各種荷載和位移變化較為敏感，受材料和施工因素影響較大，平面布置和建筑功能日趨復雜，常產生各種形態的裂縫，應該引起設計人員的高度重視。

關鍵詞：磚混房屋；結構設計；問題

1 前言

磚混結構是指建筑物中豎向承重結構的墻、附壁柱等采用磚或砌塊砌筑。柱，梁、樓板、屋面板，桁架等采用鋼筋混凝土結構。通俗地講，磚混結構是以小部分鋼筋混凝土及大部分磚墻承重的結構，又稱鋼筋混凝土混合結構。因為磚混結構的主要承重結構是粘土磚，所以磚的形狀及強度就決定了房屋的強度。可以這樣說，磚的形狀越規則，砂漿的強度越高，灰縫越薄越均勻，砌體的強度就越高，房屋的耐用年限就越長。

2 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180mm×240mm。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2.0m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GB5000322001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=2H0則有：H0=2×1800=3600。墻垛砂漿強度等級M5，由規范表6.1.1查得[β]=16，β=H0/h=3600/180=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。

3 圈梁的設置對提高房屋空間剛度的重要性

3.1 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。

3.2 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。

4 結構設計中存在的問題分析

（1）建筑物頂層端部剪應力與溫差成正比，與水平阻力系數、材料彈性模量、建筑物長度等呈線性關系。控制溫度應力引起墻體裂縫的主要因素，因此用伸縮縫作為控制裂縫的唯一方法是不全面的。控制裂縫應綜合考慮有關因素，采取行之有效的措施。結構設計考慮強度計算、抗震結構措施多。控制溫度應力的措施少，在住宅樓頂層端單元內、外縱墻出現裂縫較普遍，不可否認，結構設計未采取措施或措施不力，是形成墻體裂縫的重要因素之一。

（2）磚混房屋長度過長。規范規定總長超過50m應設伸縮縫，有的房屋超過較多而未設，也未采取其它措施。

（3）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，過去不少設計，構造柱的設置只考慮符合抗震規范，不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。

（4）采用磚、砂漿強度等級，越到頂層越低，有些建筑物低部幾層采用 MU10 級磚、M5 級砂漿，而到頂層則為 MU7.5 級磚、M 2. 5 級砂漿。設計人員習慣于從強度上考慮，對溫度應力引起的抗剪強度及變形則考慮較少。

5 預防措施分析

（1）為增強外縱墻及內縱墻的抗剪及抗拉能力，控制裂縫出現， 外縱墻厚度宜采取370mm，內縱墻厚度宜采取240mm。增加墻的厚度后， 圈梁和構造柱仍占一磚墻厚，使圈梁、構造柱不暴露在大氣中，有利于控制溫度應力引起的墻體裂縫。在房屋端部一間的內縱墻盡量不開高窗，如非設不可，亦宜使窗口盡量減小，房屋的長高比不宜太大，以保證房屋的整體剛度，并使長度控制在溫度變形允許長度之內。

（2）鑒于建筑物端部兩間是裂縫多發區，因此，對這兩間應進行重點加強。采取的措施是：外縱墻與內橫承重墻交叉處設構造柱，山墻與內縱墻處設構造柱，內縱墻與內橫承重墻交叉處視具體情況增設抗裂柱，抗裂柱一般只在頂層設置，其上下端錨固于上下圈梁內，也可將抗裂柱伸入至下一層，既兩層抗裂柱，其下端錨固于更下一層的圈梁內， 這樣既解決了頂層墻體易裂的問題，也不致于由于頂層須設抗裂柱，而將柱直伸入建筑物一層地面一下，造成構造柱設置過多的弊端。

（3）為增強頂層端部砌體強度，在頂層端部從山墻起兩間范圍內， 內外縱墻及承重墻增設磚砌體水平縫鋼筋，一般370mm墻加36，240 mm增加26。豎直方向@ 500，也可加5鋼筋網片， 370mm墻加45，負筋5@ 300；240mm墻 35，負筋5@ 300，網片以點焊為宜。為增強砌體抗剪強度，并為磚縫配筋考慮，頂層砂漿不宜低于M5。

6 結束語

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。

參考文獻：

[1] 田文軒.某磚混結構外套框架加層連接方法研究[D].河北工程大學，2017.

[2] 韓飛.磚混結構設計要點分析[J].科技展望，2016（26）.