【摘要】砌體材料的延性不好，又加上結構連接性能較差，故其抗震性能較弱。針對多層磚混結構抗震性能較差的特點，分析了多層磚混結構構造柱的作用，根據(jù)規(guī)范提出了PKPM建模過程設置構造柱的注意事項，舉列構造柱的計算公式，以進一步了解構造柱參與結構的抗震作用，同時提高了結構的整體穩(wěn)定性。
【關鍵詞】磚混結構；整體穩(wěn)定性；構造柱；PKPM軟件
我地區(qū)房屋建筑相當一部分為多層磚混結構，尤其是住宅工程，但由于砌體材料的延性不好，又加上結構連接性能較差，因而決定了它的抗震性能較弱。為了增強砌體的整體性，提高其抗震能力，通過大量的試驗研究和多年的工程實踐證明，在多層砌體房屋中設置構造柱，是一種很有效的抗震措施。得到了比較一致的結論，即：
（1）構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；
（2）構造柱主要是對砌體起約束作用，使之有較高的變形能力；
（3）構造柱應當設置在震害較重、連接構造比較薄弱和易于應力集中的部位。
PKPM軟件是目前國內工程設計中常用的一種計算軟件，它使得以往由人工完成的一些重復性工作轉而由計算機更快更好地完成。在磚混結構設計過程中，一般均采用PKPM軟件進行抗震計算。構造柱在PKPM軟件的抗震計算中起著至關重要的作用，切不可因其為“構造柱”而忽視它。讓它在地震時抗震，非地震時承重。因此在PKPM建立磚混結構模型時應合理地布置構造柱。按《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011-2010第7.3.1條合理布置構造柱模型。
1.構造柱的作用
構造柱的主要作用是約束墻體錯動[1]。從帶構造柱墻片往復加載試驗的全過程可以看出，在變形的最初階段，構造柱只是協(xié)助磚墻抗剪，當墻體出現(xiàn)貫通的交叉裂縫后，構造柱約束裂開的三角形塊體向外錯動，即使構造柱自身上下端出現(xiàn)塑性鉸，只要構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滑移，摩擦作用繼續(xù)存在，墻體可以繼續(xù)承擔豎向壓力和一定的水平地震力，達到裂而不倒的目的。因此，在地震作用下，構造柱和墻體發(fā)揮各自的特性，即構造柱對墻體起約束作用，墻體又為構造柱提供了可靠的支承，這樣墻體極限承載能力有所提高，墻體脆性性質得到改善，延性提高3倍～4倍，耗能明顯增大。另外，構造柱增強了磚混結構房屋的整體性。構造柱不僅增強了內外墻連接的整體性，而且與圈梁一起形成磚墻的邊框（即構成空間約束體系），箍住開裂的墻體，阻止裂縫進一步發(fā)展，限制開裂后塊體錯位，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，明顯增強了房屋的整體性，可以避免地震情況下結構構件被逐個擊破。綜上所述，在磚混結構中，構造柱對墻體的約束作用，可以增大建筑物的延性，防止或延緩建筑物在地震時突然倒塌，提高建筑物的抗側能力，因此合理地布置構造柱是保證磚混房“大震不倒”的具體體現(xiàn)。
2.PKPM中構造柱的布置
2.1構造柱布置
考慮到砌體的脆性性質，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，《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011-2010規(guī)定，對于多層磚房應按要求設置鋼筋混凝土構造柱，其目的主要是為了加強墻體的整體性，增加墻體抗側延性，在一定程度上利用抵抗側向地震力的能力。在PKPM建模過程時應滿足《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011-2010第7.3節(jié)的要求[2]。建模時應注意幾個方面：
（1）對于大房間兩側墻，由于大開間砌體墻體相對來說將受到較大的地震水平力作用，因此對于4.2m或以上的開間兩側墻應設置構造柱加強，此時構造柱的截面和配筋均應加強。
（2）當建筑布置局部墻跺不能滿足規(guī)范限定的局部尺寸時，可對局部墻跺增設構造柱，或加大原有構造柱截面，以避免在地震作用下局部墻跺破壞而引起連鎖反應，導致房屋倒塌。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，因此對墻體不起支承作用。樓梯間墻高而空曠，頂層墻體更是形成半高的高墻而無側向約束。在進行PKPM抗震驗算時，樓梯間的墻達不到抗震能力，為了能順利通過PKPM抗震驗算，建模時須在樓梯間的四角均設置構造柱。
2.2注意事項
（1）當房屋層數(shù)較多時，根據(jù)不同烈度區(qū)，在PKPM建模過程中適當?shù)卦黾訕嬙熘?/p>
（2）構造柱應沿整個建筑物高度對正貫通設置，在PKPM建模時構造柱在層與層之間嚴禁出現(xiàn)錯位現(xiàn)象。
2.3磚混結構中還有一種構造柱。在PKPM抗震驗算時，有時會遇到磚墻豎向承載力不足又不愿意增大墻體厚度，往往在墻體中設鋼筋混凝土柱予以加強，柱的厚度與墻厚一樣，也可視為構造柱。該構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行計算，滿足承載力的要求，另外構造柱還應滿足《砌體結構設計規(guī)范》GB50003-2011第8.2.9條的要求。
2.4當梁直接擱置在構造柱上時，尚應在樓（屋）面梁支撐處設置圈梁，而且圈梁應滿足墊梁的構造要求。如不設墊梁，集中荷載引起的裂縫很快會沿馬牙槎開展，造成馬牙槎處磚剪斷或彎壞，使構造柱處于獨立受壓狀態(tài)，構造柱墻承載力明顯降低。所以在PKPM建模時，認為設置構造柱后，可以省去墊梁的做法是不妥當?shù)摹?/p>
3.構造柱的計算
3.1在水平荷載作用下的計算
（1）假設橫向水平地震剪力全部由橫墻承擔，縱向水平地震剪力全部由縱墻承擔。多層磚房根據(jù)《建筑抗震設計規(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條要求設置鋼筋混凝土構造柱抗震設計進行驗算。
（2）當在隔開間墻或每開間墻設置[且墻段中有2根以上（包括2根）]構造柱時，可考慮構造柱對截面抗震承載力的有利影響，按《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011-2010第7.2.6條、第7.2.7條進行驗算。
3.2在豎向荷載作用下的計算
把設置的受力柱的墻跺視為組合砌體，按《砌體結構設計規(guī)范》GB50003-2011規(guī)范組合砌體構件的計算方法進行計算。組合磚砌體軸心受壓構件的承載力按第8.2.7條和8.2.8條進行驗算。
4.結語
4.1通過分析磚混結構中構造柱的抗震作用，進一步了解構造柱，認識其重要性，并能夠在今后的PKPM建模過程中認真結合實際，靈活地運用規(guī)范，合理地設置構造柱的位置。
4.2詳細地列舉了構造柱的計算公式，便于人們進一步了解構造柱參與結構的抗震作用，提高結構的整體穩(wěn)定性。
4.3在PKPM建模過程中，嚴格按照國家設計規(guī)范和規(guī)程要求，在設計過程中根據(jù)抗震規(guī)范要求合理地設置構造柱，才能提高建筑物的抗震能力，保證結構安全性。
震害調研和國內外大量試驗研究也表明，砌體結構房屋只要進行抗震設計、合理布置構造柱與實際結合模型，采取合理的抗震構造措施、確保工程質量，仍能有效地應用于地震設防區(qū)。
參考文獻：
[1]李啟鑫.設置構造柱混凝土砌塊墻體受壓承載力試驗研究.
[2]GB50011-2010《建筑抗震設計規(guī)范》.
[3]GB50003-2011《砌體結構設計規(guī)范》.
[4]建筑砌塊與砌塊建筑，2004（6）：14215.
