【摘 要】砌體材料的延性不好，又加上結(jié)構(gòu)連接性能較差，故其抗震性能較弱。針對(duì)多層磚混結(jié)構(gòu)抗震性能較差的特點(diǎn)，分析了多層磚混結(jié)構(gòu)構(gòu)造柱的作用，根據(jù)規(guī)范提出了 PKPM 建模過程設(shè)置構(gòu)造柱的注意事項(xiàng)，舉列構(gòu)造柱的計(jì)算公式，以進(jìn)一步了解構(gòu)造柱參與結(jié)構(gòu)的抗震作用，同時(shí)提高了結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。
【關(guān)鍵詞】磚混結(jié)構(gòu)；整體穩(wěn)定性；構(gòu)造柱；PKPM軟件
我地區(qū)房屋建筑相當(dāng)一部分為多層磚混結(jié)構(gòu) ，尤其是住宅工程 ，但由于砌體材料的延性不好，又加上結(jié)構(gòu)連接性能較差，因而決定了它的抗震性能較弱。為了增強(qiáng)砌體的整體性 ，提高其抗震能力 ，通過大量的試驗(yàn)研究和多年的工程實(shí)踐證明 ，在多層砌體房屋中設(shè)置構(gòu)造柱 ，是一種很有效的抗震措施。得到了比較一致的結(jié)論，即：
（1）構(gòu)造柱能夠提高砌體的受剪承載力10%～30%左右，提高幅度與墻體高寬比、豎向壓力和開洞情況有關(guān)；
（2）構(gòu)造柱主要是對(duì)砌體起約束作用，使之有較高的變形能力；
（3）構(gòu)造柱應(yīng)當(dāng)設(shè)置在震害較重、連接構(gòu)造比較薄弱和易于應(yīng)力集中的部位�！ �
PKPM軟件是目前國內(nèi)工程設(shè)計(jì)中常用的一種計(jì)算軟件 ，它使得以往由人工完成的一些重復(fù)性工作轉(zhuǎn)而由計(jì)算機(jī)更快更好地完成。在磚混結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中 ，一般均采用 PKPM 軟件進(jìn)行抗震計(jì)算。構(gòu)造柱在 PKPM 軟件的抗震計(jì)算中起著至關(guān)重要的作用 ，切不可因其為 “構(gòu)造柱” 而忽視它。讓它在地震時(shí)抗震 ，非地震時(shí)承重。因此在 PKPM建立磚混結(jié)構(gòu)模型時(shí)應(yīng)合理地布置構(gòu)造柱。按《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010第7.3.1條合理布置構(gòu)造柱模型�！ �
1.構(gòu)造柱的作用
構(gòu)造柱的主要作用是約束墻體錯(cuò)動(dòng)[1]。從帶構(gòu)造柱墻片往復(fù)加載試驗(yàn)的全過程可以看出，在變形的最初階段，構(gòu)造柱只是協(xié)助磚墻抗剪，當(dāng)墻體出現(xiàn)貫通的交叉裂縫后，構(gòu)造柱約束裂開的三角形塊體向外錯(cuò)動(dòng)，即使構(gòu)造柱自身上下端出現(xiàn)塑性鉸，只要構(gòu)造柱的主筋不全部斷裂，仍然能將破碎墻體約束在其自身的平面內(nèi)滑移，摩擦作用繼續(xù)存在，墻體可以繼續(xù)承擔(dān)豎向壓力和一定的水平地震力，達(dá)到裂而不倒的目的。因此，在地震作用下，構(gòu)造柱和墻體發(fā)揮各自的特性，即構(gòu)造柱對(duì)墻體起約束作用 ，墻體又為構(gòu)造柱提供了可靠的支承，這樣墻體極限承載能力有所提高，墻體脆性性質(zhì)得到改善，延性提高 3倍～4倍，耗能明顯增大。另外，構(gòu)造柱增強(qiáng)了磚混結(jié)構(gòu)房屋的整體性。構(gòu)造柱不僅增強(qiáng)了內(nèi)外墻連接的整體性，而且與圈梁一起形成磚墻的邊框（即構(gòu)成空間約束體系），箍住開裂的墻體，阻止裂縫進(jìn)一步發(fā)展，限制開裂后塊體錯(cuò)位，使墻體的豎向承載力不致大幅度下降，從而防止了墻體的倒塌，明顯增強(qiáng)了房屋的整體性，可以避免地震情況下結(jié)構(gòu)構(gòu)件被逐個(gè)擊破。綜上所述，在磚混結(jié)構(gòu)中，構(gòu)造柱對(duì)墻體的約束作用，可以增大建筑物的延性，防止或延緩建筑物在地震時(shí)突然倒塌，提高建筑物的抗側(cè)能力，因此合理地布置構(gòu)造柱是保證磚混房 “大震不倒”的具體體現(xiàn)。
2. PKPM中構(gòu)造柱的布置
2.1構(gòu)造柱布置
考慮到砌體的脆性性質(zhì)，在地震中容易開裂并降低墻體承受垂直荷載的能力而倒塌。因此，《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010規(guī)定，對(duì)于多層磚房應(yīng)按要求設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱 ，其目的主要是為了加強(qiáng)墻體的整體性，增加墻體抗側(cè)延性，在一定程度上利用抵抗側(cè)向地震力的能力。在 PKPM建模過程時(shí)應(yīng)滿足 《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010 第 7. 3 節(jié)的要求[2]。建模時(shí)應(yīng)注意幾個(gè)方面：
（1）對(duì)于大房間兩側(cè)墻，由于大開間砌體墻體相對(duì)來說將受到較大的地震水平力作用，因此對(duì)于 4. 2 m或以上的開間兩側(cè)墻應(yīng)設(shè)置構(gòu)造柱加強(qiáng)，此時(shí)構(gòu)造柱的截面和配筋均應(yīng)加強(qiáng)�！ �
（2）當(dāng)建筑布置局部墻跺不能滿足規(guī)范限定的局部尺寸時(shí)，可對(duì)局部墻跺增設(shè)構(gòu)造柱，或加大原有構(gòu)造柱截面，以避免在地震作用下局部墻跺破壞而引起連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致房屋倒塌。但不可以將局部墻跺全改為鋼筋混凝土柱，否則將帶來在平面的同一軸線上形成部分磚墻、部分鋼筋混凝土墻跺的局面，這是PKPM 建模過程中所不允許的�！ �
（3）在樓梯間兩側(cè)墻體一般均為承重墻體，而樓梯間墻體又沒有樓板作為墻的支承，只有斜向的樓梯。樓梯不允許嵌入墻內(nèi)，因此對(duì)墻體不起支承作用。樓梯間墻高而空曠，頂層墻體更是形成半高的高墻而無側(cè)向約束。在進(jìn)行 PKPM抗震驗(yàn)算時(shí)，樓梯間的墻達(dá)不到抗震能力，為了能順利通過 PKPM 抗震驗(yàn)算，建模時(shí)須在樓梯間的四角均設(shè)置構(gòu)造柱�！ �
2.2注意事項(xiàng)
（1）當(dāng)房屋層數(shù)較多時(shí) ，根據(jù)不同烈度區(qū) ，在 PKPM 建模過程中適當(dāng)?shù)卦黾訕?gòu)造柱。
（2）構(gòu)造柱應(yīng)沿整個(gè)建筑物高度對(duì)正貫通設(shè)置 ，在 PKPM建模時(shí)構(gòu)造柱在層與層之間嚴(yán)禁出現(xiàn)錯(cuò)位現(xiàn)象�！ �
2.3磚混結(jié)構(gòu)中還有一種構(gòu)造柱。在 PKPM抗震驗(yàn)算時(shí) ，有時(shí)會(huì)遇到磚墻豎向承載力不足又不愿意增大墻體厚度 ，往往在墻體中設(shè)鋼筋混凝土柱予以加強(qiáng) ，柱的厚度與墻厚一樣 ，也可視為構(gòu)造柱。該構(gòu)造柱在墻體中的位置 ，可以在墻面的兩端 ，也可以在墻體中部 ，或兩者兼而有之 ，這種墻稱為組合磚墻進(jìn)行計(jì)算 ，滿足承載力的要求 ，另外構(gòu)造柱還應(yīng)滿足 《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50003-2011 第8. 2. 9 條的要求。
2.4當(dāng)梁直接擱置在構(gòu)造柱上時(shí) ，尚應(yīng)在樓（屋）面梁支撐處設(shè)置圈梁 ，而且圈梁應(yīng)滿足墊梁的構(gòu)造要求。如不設(shè)墊梁 ，集中荷載引起的裂縫很快會(huì)沿馬牙槎開展 ，造成馬牙槎處磚剪斷或彎壞，使構(gòu)造柱處于獨(dú)立受壓狀態(tài) ，構(gòu)造柱墻承載力明顯降低。所以在 PKPM建模時(shí) ，認(rèn)為設(shè)置構(gòu)造柱后 ，可以省去墊梁的做法是不妥當(dāng)?shù)摹！ ?/p>
3.構(gòu)造柱的計(jì)算
3.1在水平荷載作用下的計(jì)算
（1）假設(shè)橫向水平地震剪力全部由橫墻承擔(dān) ，縱向水平地震剪力全部由縱墻承擔(dān)。多層磚房根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010第5.1.1條、第5.1.3條、第5.1.4條、第5.2.1條、第5.2.3條和5.2.4條要求設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱抗震設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)算�！ �
（2）當(dāng)在隔開間墻或每開間墻設(shè)置[且墻段中有 2 根以上（包括 2 根） ]構(gòu)造柱時(shí) ，可考慮構(gòu)造柱對(duì)截面抗震承載力的有利影響 ，按《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010第7.2.6條、第7.2.7條進(jìn)行驗(yàn)算�！ �
3.2在豎向荷載作用下的計(jì)算
把設(shè)置的受力柱的墻跺視為組合砌體，按《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50003-2011規(guī)范組合砌體構(gòu)件的計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算。組合磚砌體軸心受壓構(gòu)件的承載力按第8.2.7條和8.2.8條進(jìn)行驗(yàn)算。
4.結(jié)語
4.1通過分析磚混結(jié)構(gòu)中構(gòu)造柱的抗震作用 ，進(jìn)一步了解構(gòu)造柱 ，認(rèn)識(shí)其重要性 ，并能夠在今后的 PKPM 建模過程中認(rèn)真結(jié)合實(shí)際 ，靈活地運(yùn)用規(guī)范 ，合理地設(shè)置構(gòu)造柱的位置�！ �
4.2詳細(xì)地列舉了構(gòu)造柱的計(jì)算公式 ，便于人們進(jìn)一步了解構(gòu)造柱參與結(jié)構(gòu)的抗震作用 ，提高結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。
4.3在 PKPM建模過程中 ，嚴(yán)格按照國家設(shè)計(jì)規(guī)范和規(guī)程要求，在設(shè)計(jì)過程中根據(jù)抗震規(guī)范要求合理地設(shè)置構(gòu)造柱 ，才能提高建筑物的抗震能力 ，保證結(jié)構(gòu)安全性�！ �
震害調(diào)研和國內(nèi)外大量試驗(yàn)研究也表明，砌體結(jié)構(gòu)房屋只要進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)、合理布置構(gòu)造柱與實(shí)際結(jié)合模型，采取合理的抗震構(gòu)造措施、確保工程質(zhì)量，仍能有效地應(yīng)用于地震設(shè)防區(qū)。
參考文獻(xiàn)：
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[3] GB50003-2011《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》.
[4] 建筑砌塊與砌塊建筑 ，2004 （6） ：14215.
