二、整体性措施
砌体结构房屋的整体性取决于砌体、砌体构件的整体稳定性及其与非砌体构件连接的可靠程度。砌体和砌体构件的整体稳定性与非砌体构件主要由其间的传力、连接构造,如设置梁垫或垫梁,以及锚固连接等措施保证。
1、填充墙、隔墙与周边构造的连接(6.2.8条、6.2.11条)
通常作为自承重墙的骨架房屋的填充墙及围护墙,除满足稳定和自承重之外,从使用角度,还应具有承受侧向推力、侧向冲击荷载、吊挂荷载以及主体结构的连接约束作用的能力。因此骨架填充墙及围护墙的材料强度等级不宜过低;与骨架或承重结构的连接,应视具体情况,采用柔性连接、半柔性或半刚性连接和刚性连接。对可能有振动或需抗震设防的骨架或结构的填充墙及围护墙宜优先选用柔性或半柔性连接。
砌块墙与后砌隔墙的连接(6.2.11)是保证后砌隔墙稳定性的主要措施,砌块后砌隔墙的厚度多数为90mm非承重砌块砌筑的,因其墙厚较承重砌块墙(通常为190mm厚)薄得多,相应高厚比很大,自然墙体自身的稳定性成为主要矛盾。由于后砌隔墙是按自承重墙设计的,容易忽略它可能要承受来自侧向的推力、撞击或冲击荷载、吊挂荷载以及地震作用,这可能成为后砌隔墙失稳或倒塌的主要原因,而一旦出现隔墙倒塌也会对生命财产造成一定的损失。因此在《建筑抗震设计规范》GB50011的第13.3节规定了建筑非结构构件的基本抗震措施。尽管未专门列出砌块后砌隔墙的连接构造要求,但其原则是完全适用的,说明后砌隔墙与主体结构连接的重要性。本条的连接方式属柔性连接,除便于承重砌块墙体的排块设计外,对调节较长砌块隔墙的变形(砌体干缩或地震作用)有一定的作用。但对较长的隔墙(如超过4m)除本条的连接外,尚应考虑其它增加稳定和防裂的措施。另外,填充墙连接处的抗裂措施也是当今工程中被看作“质量标准”的一个非常重要的内容,应引起足够重视。下面提供两个示例:
①多层和高层房屋悬挑外廊的填充墙,宜与其上部的梁底脱开或设置柔性垫层(图3)。
图3 悬挑外廊填充墙脱开示意图
该例始于一个高层外悬挑梁刚度偏小,填充墙与梁底塞紧,引起底部填充墙因超载(即上部数十层的墙体卸载),产生压曲破坏。
②框架柱与墙的柔性连接(图4)。既解决施工后砌难,又能避免荷载集中引起自承重墙体承载力不足,设计时应控制悬挑板的刚度。
图4 悬挑外夹心墙示意图
2、砌块砌体的组砌搭接要求(6.2.10)
砼砌块与整浇的砼结构不同,砌体是由块体和砂浆组砌而成的,砌体的强度是通过块体和砂浆的共同工作实现的,而砌体中块体必要的搭接长度是保证砌体强度的关键,反之砌体中的材料就形不成整体,受荷后就会过早地出现解体破坏,其受力机理是砌体中块体的错缝搭接(长度)是维持砌体在竖向荷载(或变形)作用下引起的横向变形应力不致产生过早破坏的基本要素或基本构造措施。按砌体基本力学试验方法标准规定,砌体的基本抗压强度试件,其搭接长度为1/2标准块长(对砌块为190mm),它反映了砌体施工中最普遍的组砌方式,而出现搭长为1/4标准块长(对砌块为90mm)的情况在砌体中占的数量很少,考虑到基本试件比实际墙体的边界条件更不利,因此从总体上讲能保证砌体强度的发挥。如不能满足上述的最小搭接长度,采用本条规定的灰缝钢筋网片也能起到类似的作用,包括抗裂约束作用。当承受较大的竖向荷载时,该部位的拉结网片的竖向间距不应大于200mm。
砌块砌体结构房屋的组砌搭接要求,是通过砌块设计时的墙体排列图来保证的,也是砌块结构标通图包括的重要内容,另外砌块砌体分皮错缝搭砌还能保证砌块孔洞上下贯通,是砌块砌体设置竖向钢筋的最重要的结构功能要求。
3、砌体中设置凹槽和管槽的要求
为防止在墙体中任意开凿沟槽埋设管线引起墙体承载力的降低或承载力不足,本规范6.2.14条规定,当无法避免时应采取必要的措施或按削弱后的截面验算墙体的承载力。这些必要的措施包括允许按规定设置小的凹槽和管槽,而不需计算。而国际标准《无筋砌体结构设计规范》ISO9652-1均有具体规定。
4、夹心墙的构造要求(6.2.15~16)
夹心墙是集承重,保温和装饰于一体的一种墙体,特别适用于寒冷和严寒地区的建筑外墙。国外应用广泛并具有完整的设计和构造规定。我国试验表明[4]按照本规范规定的构造设计的夹心墙具有可靠的建筑结构功能。而保证这些功能的基本要素为墙体的材料、构造方式,包括拉结件的布置及拉结件(筋)的防腐,以及外叶墙的横向支承的间距等。
由内外叶墙和连接这些叶墙的拉结件组成的夹心墙在荷截作用下存在着一定程度的共同工作,国外规范也有相应的计算方法。砌体规范从简化夹心墙的设计仅规定了6.2.15~16条的构造要求。为加深对夹心墙的构造原理的理解,下面简介美国建筑统一规范(UBC)[5]砌体部分中夹心墙设计及构造要求。
1)夹心墙承受的荷载
①每叶墙单独承受作用其上的竖向荷载,即不考虑荷载的相互分配;
②由夹心墙支承的水平构件(如梁、板)产生的重力荷载,应由距该构件中心最近的叶墙承受;绕夹心墙平面外方向的弯距,应按每个叶墙的相对刚度进行分配;
③平行于夹心墙平面的荷载,仅应由受荷载的叶墙承受,不考虑叶墙间的应力传递;
④横向作用于夹心墙平面的荷载,应按所有叶墙的抗弯刚度进行分配。
2)夹心墙的有效厚度
①当夹心墙的两叶墙均受轴向荷载时,每叶墙的有效厚度即为其单叶墙的厚度;
②当仅一个叶墙受轴向荷载时夹心墙的有效厚度,取各叶墙厚度的平方和的开方。
3)夹心墙的拉结件(筋)
①夹心墙单位面积(m2)的钢筋拉结件,对Ф3.8不少于4个,对Ф4.8不少于2.4个;
②拉结件(筋)应沿竖向交错布置,其最大间距,水平为900mm,竖向为600mm,沿洞口周边300mm范围内应附加间距不大于900 mm的拉结件,允许灰缝钢筋网片的横向钢筋作拉结件,但其间距不大于400mm;允许用矩形或Z形拉结件拉结任何块体;
③拉结件应具有足够的长度,以连接(咬合)所有墙片,拉结件在叶墙上的部分应全部埋入砂浆或混凝土中。拉结件的端部应弯折90度,其弯折端的长度不小于50 mm。在叶墙间未埋入砂深或混凝土中的拉结件,应为每端咬合于每个叶墙的单独构件;
④拉结件应能将横向荷载从一叶墙传到另一叶墙;
⑤拉结件或网片应作防腐处理。国外采用重镀锌或不锈钢拉结件;
⑥拉结件和灰缝钢筋的保护层,其最小保护层厚度不小于16mm,墙体和灰缝钢筋间的砂浆或混凝土厚度不小于3mm。
4)夹心墙的横向支承
①夹心墙的横向支承可由交叉墙、墙、壁柱提供;当竖向跨越时,可由楼盖、梁或屋盖提供。梁的横向支承间的净距不应大于其受压截面最小宽度的32倍;
②美国规范未明确夹心墙外叶墙的横向支承高度。而国际标准《无筋砌体结构设计规范》ISO9652-1,明确规定夹心墙外叶墙的横向支承间距不大于12m或100倍 的外叶墙的厚度;
5)夹层宽度大于100mm的夹心墙
规范中规定的夹心墙的夹层厚度不应大于100mm及金属拉结件的规格、数量及间距,是基于过去的经验确定的。当夹层大于100mm时,必须在墙的