結構工程師專業(yè)考點：約束砌體

　　約束砌體

　　砌體結構的脆性性質可以通過配筋或加強邊緣約束來改善。1976年唐山大地震后，總結地震中八棟裂而不倒的砌體房屋的經驗，提出了在承重墻體中設置邊緣約束構件的規(guī)定。經過二十多年的實踐考驗證明，設有構造柱的砌體房屋，在經受九度地震后未發(fā)現(xiàn)有倒塌的實例，此種做法是安全的。但應注意以下幾點

　　1、約束墻體的構造柱截面不宜過大，配筋不宜過多。且必須是先于墻后澆構造柱混凝土，使柱與墻體能夠緊密結合，共同工作。此類構造柱在墻體受水平地震作用初期應力極小，剛度也不大。但當墻體開裂后柱內應力逐步增大，直到裂縫貫通墻體，構造柱才明顯受力直到鋼筋屈服。此時的墻體已破碎，構造柱的約束使得墻體破碎而不至于倒塌，從而達到“裂而不到”的目標。如果構造柱截面和配筋過大，由于混凝土剛度遠大于砌體墻體，所以構造柱會吸收大多數(shù)的地震力，結果構造柱先于墻體破壞，起不到約束墻體的作用。

　　2、構造柱的設置不能改變砌體剛性的性質。墻體在豎向和水平地震作用下首先沿45°主拉應力的軌跡開裂，并逐步延伸，形成對角的“x”形裂縫;如果墻段的高寬比較大，則在墻體中段會出現(xiàn)水平裂縫段。因此構造柱的間距不能過大，否則將會消弱對墻段砌體的約束作用，基本上是縱墻內每開間均設，橫墻內間距不大于層高的兩倍。

　　3、構造柱必須依靠樓層上下樓蓋圈梁的拉結。構造柱作為一種豎向構件，一般沿墻截面不變，配筋也少有變化。因此，在各樓層柱高處必須有圈梁作為錨固點，以形成上下和左右墻段的約束作用。

　　4、樓蓋圈梁在多層結構中很難準確計算，它的作用是多方面的，如增強拉接，提高結構的整體性，抵御地基的不均勻沉降，加強樓板與墻體的連接等。而構造柱的作用也是如此，它在加強墻體之間的連接方面是明顯的，但它的約束作用一般要在墻體開裂以后才能發(fā)揮，這是構造柱的特點之一。

　　5、設置構造柱之后，墻體的抗剪能力一般提高20%左右，因此應當認為提高砌體抗剪強度不是在墻兩端設置構造柱的主要目的，構造柱的主要作用在于較大幅度的增大墻體的變形能力，特別是對墻段塑性變形后的約束作用。墻段兩端的構造柱既不能阻止墻體裂縫的出現(xiàn)，也不能大幅度的提高墻段的抗剪能力，但它使墻段和房屋取得了較大的延性，從而減小了突然發(fā)生倒塌的危險性。

　　6、構造柱間距應該分兩種情況區(qū)別對待。一種是單一作為約束邊緣構件的構造柱，此類構造柱的設置主要考慮約束墻段的長度需要，以往抗震規(guī)范中尚不明確，無論在砌體橫墻或縱墻中均為提出間距的要求。事實證明構造柱的約束作用是有限的。例如在以往的縱墻中設置構造柱時只要求在兩端設構造柱，數(shù)十米長的構造柱難以約束墻段的破壞此時構造柱的數(shù)量是遠遠不夠的。即使橫墻中的構造柱間距一般可能達到11~12米，構造柱作用也難以完全發(fā)揮。

　　根據(jù)工程實踐經驗和有關試驗研究資料分析結果，新規(guī)范對此做了補充和完善：

　　a) 當層數(shù)和房屋高度接近或者達到砌體結構限定高度時橫墻內的構造柱間距不宜大于層高的2倍，即一般不宜超過5.4米;縱墻內的構造柱一般不超過3.9米(外縱墻)和4.2米(內縱墻)，即大致每開間均應設置一根構造柱。如此要求是十分必要的，實驗證明墻段的寬高比超過2時，構造柱的約束作用降低。

　　b) 在開間較大、橫墻較少的多層住宅中，當層數(shù)和房屋高度接近和達到砌體高度限定高度時對構造柱的設置間距要求更高。在橫墻內的柱間距不宜大于層高，在縱墻內的柱間距不宜大于4.2米;同時在所有縱橫墻交接處及橫墻的中部也均應設有構造柱以約束相應墻段的砌體。

　　通過上面規(guī)定可以看出構造柱作為一種約束邊緣構件限定其最大間距是十分必要的，否則將難以發(fā)揮其應有的作用，新規(guī)范完善了對多層砌體結構構造柱設置的規(guī)定，在一定程度上也提高了砌體結構的抗震安全性，有效的保證了大震不倒的抗震設防的總目標的實現(xiàn)。

　　7、構造柱的計算

　　按照提高墻段的抗剪強度要求，設置構造柱是對構造柱作用的一種新發(fā)展。設置構造柱的目的不同因此設置部位也不同，此類構造柱一般均布置在墻段中段。當房屋的設防烈度要求較高或橫墻較少，墻段不能承受所承擔的地震作用時可采用增設構造柱的做法來提高墻段的抗剪強度，滿足抗震設防地區(qū)對多層砌體結構的抗剪要求，因此中段構造柱的作用不同與設置在墻段邊緣的約束構造柱，兩者從概念上不能混為一談。

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