多层砌体住宅建筑结构设计易忽视的问题

张宏宇

摘要：多层砌体结构工程事故出现很多， 其中部分事故表现为承载能力不足或温度应力引起的墙、梁、板开裂等。本文就多层砌体住宅建筑结构设计易忽视的问题进行了分析。

关键词：多层砌体住宅建筑结构设计问题

Abstract: the engineering accident of multi-story masonry structure appear a lot, and some of the accident performance for carrying capacity is insufficient or temperature stress causes wall, beam, plate cracking, etc. This paper of multi-story masonry residential building structural design easily neglected problems are analyzed.

Keywords: multi-story masonry residential building structural design problem

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

多层砌体房屋是指由烧结普通粘土砖、烧结多孔粘土砖、混凝土小型空心砌块等砌体承重的多层房屋。通常砌体结构房屋给人们的印象多数是建筑高度不大、层数较少，层高较低、窗户较小、内部横墙较多，立面造型简单，这种印象正好说明了砌体结构的建筑特点。而多层砌体结构工程事故出现很多， 其中部分事故表现为承载能力不足或温度应力引起的墙、梁、板开裂，所以我们不能忽视其中的问题。

一、结构选型问题

结构选型即结构方案的选择，它往往直接影响建筑体型及空间，立面及平面布置等方面，是确立整体布局和建筑选型的核心环节，它需要结构工程师与建筑师密切配合，结构选型中不仅要确定整体和各个部分的结构形式，还要围绕建筑功能要求这个中心，合理布置妥善处理局部结构，在这方面，砌体结构的刚度与变形，砌体超高，结构缝作法等是结构设计中频繁出现的问题。

这就需要概念设计。所谓概念设计一般指不经数值计算，尤其在一些难以进行精确数值分析或在规范中难以规定的问题中，依据整体结构体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想，从整体角度来确定建筑结构的总体布置和抗震细部措施的宏观控制。

所以，砌体结构选型既不能脱离静力设计，又要考虑结构的抗震，应将静动 两者紧密结合，结构选型的主要内容是楼屋盖类别和横墙间距，砌体结构静力计算的3种方案 刚性方案 弹性方案及刚弹性方案 此外还应注意以下3点：

（1）计算简图的选取要正确，符合实际情况；

（2） 荷载传递路线要简单、直接、明确；

（3）采取概念设计及构造措施 加强结构整体性，增强结构延性，从而改善结构抗震能力。

另外在地震区进行混合结构的结构布置时，不但要考虑平面形状的均衡性 还要考虑到承重横墙的均衡量，若平面形状和承重横墙布置不均衡，在水平地震力作用下，会使房屋产生扭转地震力分配亦不均匀。因此应在适当地方设置抗震缝，以保证水平荷载的传递，历次震害表明，多层砌体结构的抗震性能以横墙承重，对称布置，竖向刚度均匀为好，纵横墙混合承重，只有部分较大开间的房屋次之，纵墙承重而横墙间距较大者最差。

二、设计说明不全

设计说明不甚清楚或不完整，多数情况下，对建筑、结构设计有关事项进行了交待，而对施工工艺、施工顺序、验收标准和相关专业配合的注意事项未作必要的说明，导致施工过程随意，影响工程质量。

另外，平面不规则的建筑，由于平面上质量和刚度中心偏移距离较大，而在地震中产生较大的扭转变形。地震作用计算一般采用底部剪力法，此法的前提是以剪切变形为主、且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构；竖向不规则的建筑、竖向抗侧力构件不连续，将影响水平力的传递途径，引起水平力的重分配和应力集中。

所以，首先要依据GB 50068-2001《建筑结构可靠设计统一标准》，确定建筑的设计使用年限l按照GB 5001 0—2002《混凝土结构设计规范》第3．4．1条明确钢筋混凝土构件的环境类别，建筑结构的安全等级应根据GB 5003—2001《砌体结构设计规范》第4．1．4条选用。对抗震设防区的结构设计，还须参照现行国家标准GB 50223《建筑抗震设防分类标准区分建筑抗震设防类别》。为了能准确采用块体和砂浆的强度等级，应注明砌体的施工质量控制等级；为了能合理地对地基基础进行设计，应注明地基基础设计等级。

三、构造柱及墙体加筋问题

构造柱除应按规范要求，在外墙四角、楼(电)梯间四角，较大洞口两侧、大房间内外墙交接处、较大洞口两侧，所有纵横墙交接处设置以外，在8度区的砖混结构计算时，许多墙中部都应按计算要求增加构造柱，尤其是端部短墙，如图1中方框处短墙，若不增加墙中部构造柱，墙体抗力效应比只能达到0．71，抗震验算根本无法通过。但应注意到，如适当增加构造柱数量将有利于改善墙体抗力效应比，但当中部构造柱增加到一定程度时，不仅对抗力效应比提高没有帮助，反而会因为墙体截面面积减小而降低其抗震承载力，而某些部位的构造柱应整体加强，如图1中楼梯面凸出部位，外墙角部，这些在地震作用中效应较大的部位，加强措施可采用加大箍筋，提高混凝土标号，同时应增大竖向钢筋规格。计算中若增加构造柱仍无法使抗力效应大于1，则只能采取墙体加筋的方法，但设计时应注意很多问题。如计算结果仅提供配筋值，并未考虑最大最小配筋率，另外规范要求，水平灰缝厚度不得大于12mm。而钢筋上下至少应保证2 mm厚砂浆，因此水平筋根部筋直径之和不得大于8 mm。一般情况下，水平筋可取4 nm(240墙三排、370墙四排)，分布筋3mm。但设计中应尽量少采用或不采用水平配筋，而应靠尽可能调整方案、洞口大小位置来提高抗力效应比，因为在施工过程中，钢筋上下各2 nm砂浆就很难保证，而且加筋后灰缝厚度经常超过规范值，不得不返工重做，从而加大了经济成本，产生耗时耗力的效果。

图l 抗震验算结果(抗力效应比，括号内为配筋面积)

四、挑梁上墙体兼作上层挑梁底模问题

多层砌体房屋中， 每层悬挑梁单独承担本层挑廊 （或阳台） 荷载， 但在实际工程中， 设计者未加以专门说明， 施工方出于方便施工的考虑， 将挑梁上的隔墙兼作上层挑梁的底模， 致使整个上层悬挑部分形成一个整体， 其实际传力模型和设计者的初衷完全不一致， 使最底层挑梁实际承受了上面各层传来的荷载， 导致其弯剪承载能力不足。

如四川乐山某工程，7层砌体结构办公楼，由于建筑设计的需要，2—5层外挑 1.5m， 开间 3.6m， 每层挑梁截面尺寸240×360， 上部配筋3ϕ18，按分层荷载计算， 挑梁强度及刚度均满足安全使用要求，但由于施工中将挑梁上的240mm厚墙体兼作上层挑梁的底模，致使底层挑梁承受弯矩过大而开裂。

此类问题将直接导致承重挑梁的破坏， 危及结构的安全， 设计时应予以特别注明， 在结构设计中应将隔墙改为120mm厚的后砌隔墙， 或专门说明处理方法及改变结构设计方案

五、设计中对住宅楼梯间墙体削弱的考虑

单元式住宅的楼梯间墙体，承受楼面荷载及梯梁传来的集中荷载，是房屋结构中的重要部位。由于使用功能的要求，除入户门洞外，在底层墙体中常暗设消火栓箱、配电箱、弱电传接线箱，以及在入户门旁墙体中竖向剔槽敷设强电及各种弱电管线(如电源线、可视对讲线、电话网络线、光纤、远程数据线)，另外，使用者常在装修过程中，人为对入户门旁的墙体进行改造，如暗设鞋柜等，致使该墙体受到削弱造成承载能力不足。由于使用功能的要求，该类墙体的削弱往往难以避免，且随着生活质量的提高，各种弱电线路有日益增多的趋势，在结构设计中应引起足够重视。除应与其它工种密切配合外，尚应对单元式住宅楼梯间墙体予以加强，在适当部位(如进户门旁)加设钢筋混凝土构造柱，适当加大圈梁的高度与配筋，加大底层墙体厚度等。

总之，多层砌体结构设计中，需注意的问题不少，我们必须深入理解概念设计，符合设计规范，才能设计出适用、安全、经济、美观的住房。

参考文献：

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