式中:αmax—水平地震影响系数最大值,6、7、7.5、8、8.5度抗震设防区分别为0.04、0.08、0.12、0.16、0.24。
结构楼层水平地震剪力设计值;Vi=1.3Vhi
多层混凝土小砌块沿阶梯截面破坏的抗震抗剪强度计算:
fVE=ξNfv
式中:ξN—砌块强度正应力影响系数。
多层小砌块墙体截面抗震承载力:
V≤
式中:γRE—承截力抗震调整系数。
设置芯柱的小砌块墙体截面抗剪承载力:
V≤ [fVE·A+(0.3ftAca+0.05fyAs)ξc]
设置构造柱和芯柱的小砌块墙体截面抗剪承载力:
V≤ [fVEA+(0.3ftlAc+0.3ft2bh+0.05fylAsl+0.05fy2As2)ξc]
式中:ftl—芯柱混凝土轴心抗拉强度设计值;
Ac—芯柱截面总面积;
Asl—芯柱钢筋截面总面积;
ft2—构造柱混凝土轴心抗拉强度设计值;
bh—构造柱截面总面积;
As2—构造柱钢筋截面总面积;
ξc—芯柱、构造柱参与工作系数;
fy1—芯柱钢筋抗拉强度设计值;
fy2—构造柱钢筋抗拉强度设计值。
3 抗震构造措施
抗震构造措施是抗震设计中的重要组成部分。由于尚未完全掌握地震的破坏规律,特别是为了防止大震时结构的突然倒塌,因此许多抗震构造措施是为了弥补计算时的不足。
3.1构造柱和芯柱的设置
国外小砌块一般为灌注芯柱做法,我国早期引进时也都沿用此种做法。通过实际工程及试验研究发现,混凝土小砌块建筑中采用构造柱与芯柱结合的办法,不仅对抗震更为有利,对施工也有好处,特别是比较容易保证混凝土的质量,于是将此种做法正式纳入了抗震设计规范。
一般在墙体与墙体连接处,设置构造柱比芯柱更为可靠、方便,而在门窗洞口附近一般以芯柱为宜,除非在计算时需要考虑用构造柱来承担地震剪力时,可改为构造柱。
在采用混凝土小砌块为多排孔的情况下,只能用构造柱来替代常规的芯柱做法。这样也加强了此类结构的整体性及抗震性能,十分有利于抗震。
构造柱一般构造:厚度同墙厚,宽度在混凝土小砌块墙体中至少为190mm,纵筋至少为4φ12mm。在外墙转角处,可适当加大构造柱的截面。构造柱与墙体连接处应有马牙槎。6度区也可用拉接钢筋代替。
构造柱和芯柱在纵、横墙内的间距:横墙内不大于层高的2倍,下部1/3楼层的构造柱或芯柱间距宜适当减小。
外纵墙开间大于3.9m时,应另设加强措施。内纵墙构造柱或芯柱间距不宜大于4.2m。
混凝土小砌块结构中,也可单一采用芯柱做法,“规程”亦做了详细规定。
3.2 底层框架——抗震墙结构
底部框架——抗震墙结构,上部允许采用混凝土小砌块墙体,补充了抗震设计规范中的内容。
底框架是一种对抗震不利的结构形式,上下层材料不同、刚度不同,变形和延性也有较大差异。因此,应当认为这是一种过渡性的结构形式。目前主要出于经济目的才允许采用此种不合理的结构形式。
底框架必须在两个主轴方向上设置抗震墙,6度和7度不超过层时可采用砌体墙,8度时必须用钢筋混凝土墙。
底框架与上部结构在侧移刚度上应有控制,混凝土小砌块与一般砌体结构相同。
要特别重视底框架结构中过渡层的构造要求,如采用现浇楼盖、加强构造柱的配筋和截面等。
底框架中的抗震墙是结构的第一道防线,对抗震墙的构造做法应当严格按照“规程”的要求。
3.3 混凝土小砌块建筑的防裂措施
混凝土小砌块墙体裂缝,主要由材料干缩、温度变化、施工不良或设计不当等造成。根据地区不同,裂缝的发生部位和形式也有所差别。
经过十多年来的工程实践之后,各地都总结出一些防裂措施,简称为“防、放、抗”综合治理。应当从原材料、生产、设计、施工等多方面着手,防止和减轻裂缝的发生。
(1)控制最大伸缩缝间距。规范规定混凝土小砌块建筑的结构伸缩间距为一般砌体的0.8,但从实际工程应用情况看,一般住宅以2个单元门为1个伸缩缝区段较为保险。
(2)重视顶层墙体的混度裂缝。一般由于屋面保温、隔热层设计、施工不当造成屋面与墙体变形的不协调,从而使从多的顶层墙体开裂,尢其在房屋尽端更为明显。因此,首先要从设计上求得解决,然后施工中确保材料和施工操作质量,屋顶层的墙体裂缝才能得到解决。
(3)底层墙体的裂缝。底层墙体裂缝一般发生在窗台以下者居多,窗间墙与窗肚墙间的应力差造成窗台下的竖向或斜向裂缝。不但混凝土小砌块墙体有,一般砖砌体墙也有。解决的办法是从设计上在此交接部位设置水平配筋,以减少裂缝的发生。即使有了裂缝也可以有所控制。另外,适当加大基础圈梁的刚度,也能减轻底层墙体裂缝的发生和发展。
(4)混凝土小砌块墙体其他部位的裂缝。由于混凝土小砌块材料本身的收缩比烧结砖大1倍,因此当砌筑时含水率较大、或小砌块养护时间不够时,都有可能造成砌块本身的收缩裂缝。表现在各部位的墙体,一般沿灰缝呈阶梯形。对于此类裂缝,应对生产、施工进行全过程质量控制,严格质量保证体系,确保砌块和砌筑的质量。
目前,混凝土小砌块除了广泛应用于多层建筑以外,抗震设计规范和砌体结构规范已列入了“配筋混凝土小型空心砌块抗震墙房屋的抗震设计”。规定6、7、8度时适用的最大高度分别为54m、45m和30m。这就为推广应用混凝土小砌块开拓了更为广阔的前景。配筋混凝土小砌块建筑具有钢筋混凝土剪力墙结构的性质,但可以节省配筋量;节约施工费用,用预制的小砌块替代部分现浇剪力墙模板。目前各地试点工程已陆续完成,“规范”亦已纳入,如何进一步推广应用还有待各方继续努力。
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