Ⅰ承载力计算

10.5.2 在配筋砌块砌体抗震墙房屋抗震设计计算中,抗震墙底部的荷载作用效应最大,因此应根据计算分析结果,对底部截面的组合剪力设计值采用按不同抗震等级确定剪力放大系数的形式进行调整,以使房屋的最不利截面得到加强。

10.5.3~10.5.5 规定配筋砌块砌体抗震墙的截面抗剪能力限制条件,是为了规定抗震墙截面尺寸的最小值,或者说是限制了抗震墙截面的最大名义剪应力值。试验研究结果表明,抗震墙的名义剪应力过高,灌孔砌体会在早期出现斜裂缝,水平抗剪钢筋不能充分发挥作用,即使配置很多水平抗剪钢筋,也不能有效地提高抗震墙的抗剪能力。
    配筋砌块砌体抗震墙截面应力控制值,类似于混凝土抗压强度设计值,采用“灌孔砌块砌体”的抗压强度,它不同于砌体抗压强度,也不同于混凝土抗压强度。配筋砌块砌体抗震墙反复加载的受剪承载力比单调加载有所降低,其降低幅度和钢筋混凝土抗震墙很接近。因此,将静力承载力乘以降低系数0.8,作为抗震设计中偏心受压时抗震墙的斜截面受剪承载力计算公式。根据湖南大学等单位不同轴压比(或不同的正应力)的墙片试验表明,限制正应力对砌体的抗侧能力的贡献在适当的范围是合适的,如国际标准《配筋砌体设计规范》,限制N≤0.4fbh,美国规范为0.25N,我国混凝土规范为0.2fcbh。本规范从偏于安全亦取0.2fgbh。
    钢筋混凝土抗震墙在偏心受压和偏心受拉时斜截面承载力计算公式中N项取用了相同系数,我们认为欠妥。此时N虽为作用效应,但属抗力项,当N为拉力时应偏于安全取小。根据可靠度要求,配筋砌块抗震墙偏心受拉时斜截面受剪承载力取用了与偏心受压不同的形式。

10.5.6 配筋砌块砌体由于受其块型、砌筑方法和配筋方式的影响,不适宜做跨高比较大的梁构件。而在配筋砌块砌体抗震墙结构中,连梁是保证房屋整体性的重要构件,为了保证连梁与抗震墙节点处在弯曲屈服前不会出现剪切破坏和具有适当的刚度和承载能力,对于跨高比大于2.5的连梁宜采用受力性能更好的钢筋混凝土连梁,以确保连梁构件的“强剪弱弯”。对于跨高比小于2.5的连梁(主要指窗下墙部分),则还是允许采用配筋砌块砌体连梁。
    配筋砌体抗震墙的连梁的设计原则是作为抗震墙结构的第一道防线,即连梁破坏应先于抗震墙,而对连梁本身则要求其斜截面的抗剪能力高于正截面的抗弯能力,以体现“强剪弱弯”的要求。 对配筋砌块连梁,试算和试设计表明,对高烈度区和对较高的抗震等级(一、二级)情况下,连梁超筋的情况比较多,而对砌块连梁在孔中配置钢筋的数量又受到限制。在这种情况下,一是减小连梁的截面高度(应在满足弹塑性变形要求的情况下),二是连梁设计成混凝土的。本条是参照建筑抗震设计规范和砌块抗震墙房屋的特点规定的剪力调整幅度。

10.5.7 抗震墙的连梁的受力状况,类似于两端固定但同时存在支座有竖向和水平位移的梁的受力,也类似层间抗震墙的受力,其截面控制条件类同抗震墙。

10.5.8 多肢配筋砌块砌体抗震墙的承载力和延性与连梁的承载力和延性有很大关系。为了避免连梁产生受剪破坏后导致抗震墙延性降低,本条规定跨高比大于2.5的连梁,必须满足受剪承载力要求。对跨高比小于2.5的连梁,已属混凝土深梁。在较高烈度和一级抗震等级出现超筋的情况下,宜采取措施,使连梁的截面高度减小,来满足连梁的破坏先于与其连接的抗震墙,否则应对其承载力进行折减。考虑到当连梁跨高比大于2.5时,相对截面高度较小,局部采用混凝上连梁对砌块建筑的施工工作量增加不多,只要按等强设计原则,其受力仍能得到保证,也易于设计人员的接受。此次修订将原规范10.4.8、10.4.9合并,并取跨高比≤2.5之表达式。

Ⅱ构造措施

10.5.9 本条是在参照国内外配筋砌块砌体抗震墙试验研究和经验的基础上规定的。美国UBC砌体部分和美国抗震规范规定,对不同的地震设防烈度,有不同的最小含钢率要求。如在7度以内,要求在墙的端部、顶部和底部,以及洞口的四周配置竖向和水平构造钢筋,钢筋的间距不应大于3m。该构造钢筋的面积为130mm2,约一根Φ12~ Φ 14钢筋,经折算其隐含的构造含钢率约为0.06%;而对≥8度时,抗震墙应在竖向和水平方向均匀设置钢筋,每个方向钢筋的间距不应大于该方向长度的1/3和1.20m,最小钢筋面积不应小于0.07%,两个方向最小含钢率之和也不应小于0.2%。根据美国规范条文解释,这种最小含钢率是抗震墙最小的延性和抗裂要求。
    抗震设计时,为保证出现塑性铰后抗震墙具有足够的延性,该范围内应当加强构造措施,提高其抗剪力破坏的能力。由于抗震墙底部塑性铰出现都有一定范围,因此对其作了规定。一般情况下单个塑性铰发展高度为墙底截面以上墙肢截面高度hw的范围。
    为什么配筋混凝土砌块砌体抗震墙的最小构造含钢率比混凝上抗震墙的小呢,根据背景解释:钢筋混凝土要求相当大的最小含钢率,因为它在塑性状态浇筑,在水化过程中产生显著的收缩。而在砌体施工时,作为主要部分的块体,尺寸稳定,仅在砌体中加入了塑性的砂浆和灌孔混凝土。因此在砌体墙中可收缩的材料要比混凝土中少得多。这个最小含钢率要求,已被规定为混凝土的一半。但在美国加利福尼亚建筑师办公室要求则高于这个数字,它规定,总的最小含钢率不小于0.3%,任一方向不小于0.1%(加利福尼亚是美国高烈度区和地震活跃区)。根据我国进行的较大数量的不同含钢率(竖向和水平)的伪静力墙片试验表明,配筋能明显提高墙体在水平反复荷载作用下的变形能力。也就是说在本条规定的这种最小含钢率情况下,墙体具有一定的延性,裂缝出现后不会立即发生剪坏倒塌。本规范仅在抗震等级为四级时将μmin定为0.07%,其余均≥0.1%,比美国规范要高一些,也约为我国混凝土规范最小含钢率的一半以上。由于配筋砌块砌体建筑的总高度在本规程已有限制,所以其最小构造配筋率比现浇混凝土抗震墙有一定程度的减小。此次修订对最小配筋率作了适当微调。

10.5.10 在配筋砌块砌体抗震墙结构中,边缘构件无论是在提高墙体强度和变形能力方面的作用都非常明显,因此参照混凝土抗震墙结构边缘构件设置的要求,结合配筋砌块砌体抗震墙的特点,规定了边缘构件的配筋要求。
    在配筋砌块砌体抗震墙端部设置水平箍筋是为了提高对砌体的约束作用及墙端部混凝土的极限压应变,提高墙体的延性。根据工程经验,水平箍筋放置于砌体灰缝中,受灰缝高度限制(一般灰缝高度为10mm),水平箍筋直径不小于6mm,且不应大于8mm比较合适;当箍筋直径较大时,将难以保证砌体结构灰缝的砌筑质量,会影响配筋砌块砌体强度;灰缝过厚则会给现场施工和施工验收带来困难,也会影响砌体的强度。抗震等级为一级水平箍筋最小直径为 Φ 8,二~四级为 Φ 6,为了适当弥补钢筋直径减小造成的损失,本条文注明抗震等级为一、二、三级时,应采用HRB335或RRB335级钢筋。亦可采用其他等效的约束件如等截面面积,厚度不大于5mm的一次冲压钢圈,对边缘构件,将具有更强约束作用。
    通过试点工程,这种约束区的最小配筋率有相当的覆盖面。这种含钢率也考虑能在约120mm×120mm孔洞中放得下:对含钢率为0.4%、0.6%、0.8%,相应的钢筋直径为3
Φ 14、3 Φ 18、3 Φ 20,而约束箍筋的间距只能在砌块灰缝或带凹槽的系梁块中设置,其间距只能最小为200mm。对更大的钢筋直径并考虑到钢筋在孔洞中的接头和墙体中水平钢筋,很容易造成浇灌混凝土的困难。当采用290mm厚的混凝土空心砌块时,这个问题就可解决了,但这种砌块的重量过大,施工砌筑有一定难度,故我国目前的砌块系列也在190mm范围以内。另外,考虑到更大的适应性,增加了混凝土柱作边缘构件的方案。

10.5.11 转角窗的设置将削弱结构的抗扭能力,配筋砌块砌体抗震墙较难采取措施(如:墙加厚,梁加高),故建议避免转角窗的设置。但配筋砌块砌体抗震墙结构受力特性类似于钢筋混凝土抗震墙结构,若需设置转角窗,则应适当增加边缘构件配筋,并且将楼、屋面板做成现浇板以增强整体性。

10.5.12 配筋砌块砌体抗震墙在重力荷载代表值作用下的轴压比控制是为了保证配筋砌块砌体在水平荷载作用下的延性和强度的发挥,同时也是为了防止墙片截面过小、配筋率过高,保证抗震墙结构延性。本条文对一般墙、短肢墙、一字形短肢墙的轴压比限值作了区别对待,由于短肢墙和无翼缘的一字形短肢墙的抗震性能较差,因此对其轴压比限值应该作更为严格的规定。

10.5.13 在配筋砌块砌体抗震墙和楼盖的结合处设置钢筋混凝土圈梁,可进一步增加结构的整体性,同时该圈梁也可作为建筑竖向尺寸调整的手段。钢筋混凝土圈梁作为配筋砌块砌体抗震墙的一部分,其强度应和灌孔砌块砌体强度基本—致,相互匹配,其纵筋配筋量不应小于配筋砌块砌体抗震墙水平筋数量,其间距不应大于配筋砌块砌体抗震墙水平筋间距,并宜适当加密。

10.5.14 本条是根据国内外试验研究成果和经验,并参照钢筋混凝土抗震墙连梁的构造要求和砌块的特点给出的。配筋混凝土砌块砌体抗震墙的连梁,从施工程序考虑,一般采用凹槽或H型砌块砌筑,砌筑时按要求设置水平构造钢筋,而横向钢筋或箍筋则需砌到楼层高度和达到一定强度后方能在孔中设置。这是和钢筋混凝土抗震墙连梁不同之点。

Ⅰ承载力计算

10.4.2 汶川地震震害调查中发现,底部框架—抗震墙砌体房屋底层柱是在柱顶和柱底同时发生破坏,进一步验证了底层柱反弯点在层高一半附近,底层柱的反弯点高度比取0.55还是合理的。

10.4.3 参照抗震规范关于钢筋混凝土部分框支抗震墙结构的规定,应对底部框架柱上下端的弯矩设计值进行适当放大,避免地震作用下底部框架柱上下端很快形成塑性铰造成倒塌。
    考虑底部抗震墙已承担全部地震剪力,不必再按抗震规范对底部加强部位抗震墙的组合弯矩计算值进行放大,因此只建议按一般部位抗震墙进行强剪弱弯的调整。

Ⅱ 构造措施

10.4.8 补充了墙体半高附近尚应设置与框架柱相连的钢筋混凝上水平系梁的最小截面尺寸和最小配筋量限值。
    底层墙体构造柱的纵向钢筋直径不宜小于过渡层的构造柱,因此补充规定底层墙体构造柱的纵向钢筋不应少于4Φ14。
    当底层层高较高时,门窗等大洞口顶距地高度不超过层高的1/2.5时,可将钢筋混凝土水平系梁设置在洞顶标高,洞口顶处可与洞口过梁合并。

10.4.9 考虑托墙梁在上部墙体未破坏前可能受拉,适当加大了梁上、下部纵向贯通钢筋最小配筋率。

10.4.11 过渡层即与底部框架—抗震墙相邻的上一砌体楼层。本次修订,加强了过渡层砌体墙的相关要求。过渡层构造柱纵向钢筋配置的最小要求,增加了6度时的加强要求。
    上部墙体与底部框架梁、抗震墙不对齐时,需设置支承在框架梁或抗震墙上的托墙转换次梁,其对底部框架梁或抗震墙以及过渡层相关墙体都会产生影响,应予以考虑。
    对于上部墙体为砌块砌体墙时,对应下部钢筋混凝土框架柱或抗震墙边框柱及构造柱的位置,过渡层砌块墙体宜设置构造柱。当底部采用配筋砌块砌体抗震墙时,过渡层砌块墙体中部的芯柱宜与底部墙体芯柱对齐,上下贯通。

10.4.12 为加强过渡层底板抗剪能力。参考抗震规范关于转换层楼板的要求,补充了该楼板配筋要求。

Ⅰ承载力计算

10.3.1 本次修订,对表内数据作了调整,但fvE与σ0的函数关系基本不变。根据有关试验资料,当σ0/fv≥16时,砌块砌体的正应力影响系数如仍按剪摩公式线性增加,则其值偏高,偏于不安全。因此当σ0/fv大于16时,砌块砌体的正应力影响系数都按σ0/fv=16时取3.92。

10.3.2 对无筋砌块砌体房屋中的砌体构件,灌芯对砌体抗剪强度提高幅度很大,当灌芯率ρ≥0.15时,适当考虑灌芯和插筋对抗剪承载力的提高作用。

Ⅱ 构造措施

10.3.4、10.3.5 为加强砌块砌体抗震性能,应按《建筑抗震设计规范》GB 50011—2010第7. 4. 1条及其他条文和本规范其他条文要求的部位设置芯柱。除此之外,对其他部位砌块砌体墙,考虑芯柱间距过大时芯柱对砌块砌体墙抗震性能的提高作用很小,因此明确提出其他部位砌块砌体墙的最低芯柱密度设置要求。
    当房屋层数或高度等于或接近表10.1.2中限值时,对底部芯柱密度需要适当加大的楼层范围,按6、7度和8、9度不同烈度分别加以规定。

10.3.7 由于各层砌块砌体均配置水平拉结筋,因此对圈梁高度和纵筋适当比砖砌体房屋作了调整。对圈梁的纵筋根据不同烈度进行了进—步规定。

10.3.8 楼梯间为逃生时重要通道,但该处又是结构薄弱部位,因此其抗倒塌能力应特别注意加强。本次修订通过设置楼梯间周围墙体的配筋,增强其抗震能力。

Ⅰ承载力计算

10.2.1 本次修订,对表内数据作了调整,使fvE与σ的函数关系基本不变。

10.2.2 砌体结构体系按照构件配筋率大小分为无筋砌体结构体系和配筋砌体结构体系。无筋砌体结构体系中,因为构造原因,有的墙片四周设置了钢筋混凝土约束构件。对于普通砖、多孔砖砌体构件,当构造柱间距大于3.0m时,只考虑周边约束构件对无筋墙体的变形性能提高作用,不考虑其对强度的提高。
    当在墙段中部基本均匀设置截面不小于240mm×240mm(墙厚190mm时为240mm×190mm)且间距不大于4m的构造柱时,可考虑构造柱对墙体受剪承载力的提高作用。墙段中部均匀设置构造柱时本条所采用的公式,考虑了砌体受混凝土柱的约束、作用于墙体上的垂直压应力、构造柱混凝土和纵向钢筋参与受力等影响因素,较为全面,公式形式合理,概念清楚。

10.2.3 作用于墙顶的轴向集中压力,其影响范围在下部墙体逐渐向两边扩散,考虑影响范围内构造柱的作用,进行砖砌体和钢筋混凝土构造柱的组合墙的截面抗震受压承载力验算时,可计入墙顶轴向集中压力影响范围内构造柱的提高作用。

Ⅱ构造措施

10.2.4 对于抗震规范没有涵盖的层数较少的部分房屋,建议在外墙四角等关键部位适当设置构造柱。对6度时三层及以下房屋,建议楼梯间墙体也应设置构造柱以加强其抗倒塌能力。
    当砌体房屋有错层部位时,宜对错层部位墙体采取增加构造柱等加强措施。本条适用于错层部位所在平面位置可能在地震作用下对错层部位及其附近结构构件产生较大不利影响,甚至影响结构整体抗震性能的砌体房屋,必要时尚应对结构其他相关部位采取有效措施进行加强。对于局部楼板板块略降标高处,不必按本条采取加强措施。错层部位两侧楼板板顶高差大于1/4层高时,应按规定设置防震缝。

10.2.6 根据抗震规范相关规定,提出约束普通砖墙构造要求。

10.2.7 当采用硬架支模连接时,预制楼板的搁置长度可以小于条文中的规定。硬架支模的施上方法是,先架设梁或圈梁的模板,再将预制楼板支承在具有一定刚度的硬支架上,然后浇筑梁或圈梁、现浇叠合层等的混凝土。
    采用预制楼板时,预制板端支座位置的圈梁顶应尽可能设在板顶的同一标高或采用L形圈梁,便于预制楼板端头钢筋伸入圈梁内。
    当板的跨度大于4.8m并与外墙平行时,靠外墙的预制板侧边应与墙或圈梁拉结,可在预制板顶面上放置间距不少于300mm,直径不少于6mm的短钢筋,短钢筋一端钩在靠外墙预制板的内侧纵向板间缝隙内,另一端锚固在墙或圈梁内。

10.1.1 鉴于对于常规的砖、砌块砌体,抗震设计时本章规定不能满足甲类设防建筑的特殊要求,因此明确说明甲类设防建筑不宜采用砌体结构,如需采用,应采用质量很好的砖砌体,并应进行专门研究和采取高于本章规定的抗震措施。

10.1.2 多层砌体结构房屋的总层数和总高度的限定,是此类房屋抗震设计的重要依据,故将此条定为强制性条文。
    坡屋面阁楼层一般仍需计入房屋总高度和层数;坡屋面下的阁楼层,当其实际有效使用面积或重力荷载代表值小于顶层30%时,可不计入房屋总高度和层数,但按局部突出计算地震作用效应。对不带阁楼的坡屋面,当坡屋面坡度大于45°时,房屋总高度宜算到山尖墙的1/2高度处。
    嵌固条件好的半地下室应同时满足下列条件,此时房屋的总高度应允许从室外地面算起,其顶板可视为上部多层砌体结构的嵌固端:
    1)半地下室顶板和外挡土墙采用现浇钢筋混凝土;
    2)当半地下室开有窗洞处并设置窗井,内横墙延伸至窗井外挡土墙并与其相交;
    3)上部外墙均与半地下室墙体对齐,与上部墙体不对齐的半地下室内纵、横墙总量分别不大于30%;
    4)半地下室室内地面至室外地面的高度应大于地下室净高的二分之一,地下室周边回填土压实系数不小于0.93。
    采用蒸压灰砂普通砖和蒸压粉煤灰普通砖砌体的房屋,当砌体的抗剪强度达到普通黏土砖砌体的取值时,按普通砖砌体房屋的规定确定层数和总高度限值;当砌体的抗剪强度介于普通黏土砖砌体抗剪强度的70%~100%之间时,房屋的层数和总高度限值宜比普通砖砌体房屋酌情适当减少。

10.1.3 国内外有关试验研究结果表明,配筋砌块砌体抗震墙结构的承载能力明显高于普通砌体,其竖向和水平灰缝使其具有较大的耗能能力,受力性能和计算方法都与钢筋混凝土抗震墙结构相似。在上海、哈尔滨、大庆等地都成功建造过18层的配筋砌块砌体抗震墙住宅房屋,通过这些试点工程的试验研究和计算分析,表明配筋砌块砌体抗震墙结构在8层~18层范围时具有很强的竞争力,相对现浇钢筋混凝土抗震墙结构房屋,土建造价要低5%~7%。本次规范修订从安全、经济诸方面综合考虑,并对近年来的试验研究和工程实践经验的分析、总结,将适用高度在原规范基础上适当增加,同时补充了7度(0.15g)、8度(0.30g)和9度的有关规定。当横墙较少时,类似多层砌体房屋,也要求其适用高度有所降低。当经过专门研究,有可靠试验依据,采取必要的加强措施,房屋高度可以适当增加。
    根据试验研究和理论分析结果,在满足一定设计要求并采取适当抗震构造措施后,底部为部分框支抗震墙的配筋混凝土砌块抗震墙房屋仍具有较好的抗震性能,能够满足6度~8度抗震设防的要求,但考虑到此类结构形式的抗震性能相对不利,因此在最大适用高度限制上给予了较为严格的规定。

10.1.4 已有的试验研究表明,抗震墙的高度对抗震墙出平面偏心受压强度和变形有直接关系,因此本条规定配筋砌块砌体抗震墙房屋的层高主要是为了保证抗震墙出平面的承载力、刚度和稳定性。由于砌块的厚度一般为190mm,因此当房屋的层高为3.2m~4.8m时,与普通钢筋混凝土抗震墙的要求基本相当。

10.1.5 承载力抗震调整系数是结构抗震的重要依据,故将此条定为强制性条文。2001规范10.2.4条中提到普通砖、多孔砖墙体的截面抗震受压承载力计算方法,其承载力抗震调整系数详本表,但原来本表并没有给出,此次修订补充了各种构件受压状态时的承载力抗震调整系数。砌体受压状态时承载力抗震调整系数宜取1.0。
    表中配筋砌块砌体抗震墙的偏压、大偏拉和受剪承载力抗震调整系数与抗震规范中钢筋混凝土墙相同,为0.85。对于灌孔率达不到100%的配筋砌块砌体,如果承载力抗震调整系数采用0.85,抗力偏大,因此建议取1.0。对两端均设有构造柱、芯柱的砌块砌体抗震墙,受剪承载力抗震调整系数取0.9。
    2001规范中,砖砌体和钢筋混凝土面层或钢筋砂浆面层的组合砖墙、砖砌体和钢筋混凝土构造柱的组合墙,偏压、大偏拉和受剪状态时承载力抗震调整系数如按抗震规范中钢筋混凝土墙取为0.85,数值偏小,故此次修订时将两种组合砖墙在偏压、大偏拉和受剪状态下承载力抗震调整系数调整为0.9。

10.1.6 配筋砌块砌体结构的抗震等级是考虑了结构构件的受力性能和变形性能。同时参照了钢筋混凝土房屋的抗震设计要求而确定的,主要是根据抗震设防分类、烈度和房屋高度等因素划分配筋砌块砌体结构的不同抗震等级。考虑到底部为部分框支抗震墙的配筋混凝土砌块抗震墙房屋的抗震性能相对不利并影响安全,规定对于8度时房屋总高度大于24m及9度时不应采用此类结构形式。

10.1.7 根据现行《建筑抗震设计规范》GB 50011,补充了结构的构件截面抗震验算的相关规定,进一步明确6度时对规则建筑局部托墙梁及支承其的柱子等重要构件尚应进行截面抗震验算。
    多层砌体房屋不符合下列要求之一时可视为平面不规则,6度时仍要求进行多遇地震作用下的构件截面抗震验算。
    1)平面轮廓凹凸尺寸,不超过典型尺寸的50%;
    2)纵横向砌体抗震墙的布置均匀对称,沿平面内基本对齐;且同一轴线上的门、窗间墙宽度比较均匀;墙面洞口的面积,6、7度时不宜大于墙面总面积的55%,8、9度时不宜大于50%;
    3)房屋纵横向抗震墙体的数量相差不大;横墙的间距和内纵墙累计长度满足现行《建筑抗震设计规范》GB 50011的要求;
    4)有效楼板宽度不小于该层楼板典型宽度的50%,或开洞面积不大于该层楼面面积的30%;
    5)房屋错层的楼板高差不超过500mm。
    6度且总层数不超过三层的底层框架—抗震墙砌体房屋,由于地震作用小,根据以往设计经验,底层的抗震验算均满足要求,因此可以不进行包括底层在内的截面抗震验算。如果外廊式和单面走廊式的多层房屋采用底层框架—抗震墙,其高宽比较大且进深大多为一跨,单跨底层框架—抗震墙的安全冗余度小于多跨,此时应对其进行抗震验算。

10.1.8 作为中高层、高层配筋砌块砌体抗震墙结构应和钢筋混凝土抗震墙结构一样需对地震作用下的变形进行验算,参照钢筋混凝土抗震墙结构和配筋砌体材料结构的特点,规定了层间弹性位移角的限值。
    配筋砌块砌体抗震墙存在水平灰缝和垂直灰缝,在地震作用下具有较好的耗能能力,而且灌孔砌体的强度和弹性模量也要低于相对应的混凝土,其变形比普通钢筋混凝土抗震墙大。根据同济大学、哈尔滨工业大学、湖南大学等有关单位的试验研究结果,综合参考了钢筋混凝土抗震墙弹性层间位移角限值,规定了配筋砌块砌体抗震墙结构在多遇地震作用下的弹性层间位移角限值为1/1000。

10.1.9 补充了多层砌体房屋局部有上部砌体墙不能连续贯通落地时,托墙梁、柱的抗震等级,考虑其对整体建筑抗震性能的影响相对小,因此比底部框架—抗震墙砌体房屋中托墙梁、柱的抗震等级适当降低。

10.1.10 根据房屋抗震设计的规则性要求,提出配筋混凝土砌块房屋平面和竖向布置简单、规则、抗震墙拉通对直的要求,从结构体型的设计上保证房屋具有较好的抗震性能。对墙肢长度的要求,是考虑到抗震墙结构应具有延性,高宽比大于2的延性抗震墙,可避免脆性的剪切破坏,要求墙段的长度(即墙段截面高度)不宜大于8m。当墙很长时,可通过开设洞口将长墙分成长度较小、较均匀的超静定次数较高的联肢墙,洞口连梁宜采用约束弯矩较小的弱连梁(其跨高比宜大于6)。
    由于配筋砌块砌体抗震墙的竖向钢筋设置在砌块孔洞内(距墙端约100mm),墙肢长度很短时很难充分发挥作用,尽管短肢抗震墙结构有利于建筑布置,能扩大使用空间,减轻结构自重,但是其抗震性能较差,因此一般抗震墙不能过少、墙肢不宜过短,不应设计多数为短肢抗震墙的建筑,而要求设置足够数量的一般抗震墙,形成以一般抗震墙为主、短肢抗震墙与一般抗震墙相结合的共同抵抗水平力的结构,保证房屋的抗震能力。本条文参照有关规定,对短肢抗震墙截面面积与同一层内所有抗震墙截面画积比例作了规定。
    一字形短肢抗震墙延性及平面外稳定均十分不利,因此规定不宜布置单侧楼面梁与之平面外垂直或斜交,同时要求短肢抗震墙应尽可能设置翼缘,保证短肢抗震墙具有适当的抗震能力。

10.1.11 对于部分框支配筋砌块砌体抗震墙房屋,保持纵向受力构件的连续性是防止结构纵向刚度突变而产生薄弱层的主要措施,对结构抗震有利。在结构平面布置时,由于配筋砌块砌体抗震墙和钢筋混凝土抗震墙在承载力、刚度和变形能力方面都有一定差异,因此应避免在同一层面上混合使用。与框支层相邻的上部楼层担负结构转换,在地震时容易遭受破坏,因此除在计算时应满足有关规定之外,在构造上也应予以加强。框支层抗震墙往往要承受较大的弯矩、轴力和剪力,应选用整体性能好的基础,否则抗震墙不能充分发挥作用。

10.1.12 此次修订将本规范抗震设计所用的各种结构材料的性能指标最低要求进行了汇总和补充。
    由于本次修订规范普遍对砌体材料的强度等级作了上调,以利砌体建筑向轻质高强发展。砌体结构构件抗震设计对材料的最低强度等级要求,也应随之提高。
    配筋砌块砌体抗震墙的灌孔混凝土强度与混凝土砌块块材的强度应该匹配,才能充分发挥灌孔砌体的结构性能,因此砌块的强度和灌孔混凝土的强度不应过低,而且低强度的灌孔混凝土其和易性也较差,施工质量无法保证。试验结果表明,砂浆强度对配筋砌块砌体抗震墙的承载能力影响不大,但考虑到浇灌混凝土时砌块砌体应具有一定的强度,因此砌筑砂浆的强度等级宜适当高一些。

10.1.13 参照钢筋混凝土结构并结合配筋砌体的特点,提出的受力钢筋的锚固和接头要求。
    根据我国的试验研究,在配筋砌体灌孔混凝土中的钢筋锚固和搭接,远远小于本条规定的长度就能达到屈服或流限,不比在混凝土中锚固差,一种解释是位于砌块灌孔混凝土中的钢筋的锚固受到的周围材料的约束更大些。
    配筋砌块砌体抗震墙水平钢筋端头锚固的要求是根据国内外试验研究成果和经验提出的。配筋砌块砌体抗震墙的水平钢筋,当采用围绕墙端竖向钢筋180°加12d延长段锚固时,对施工造成较大的难度,而一般作法是将该水平钢筋在末端弯钩锚于灌孔混凝土中,弯入长度为200mm,在试验中发现这样的弯折锚固长度已能保证该水平钢筋能达到屈服。因此,考虑不同的抗震等级和施工因素,给出该锚固长度规定。对焊接网片,一般钢筋直径较细均在Φ5以下,加上较密的横向钢筋锚固较好,末端弯折并锚入混凝土的做法更增加网片的锚固作用。
    底部框架—抗震墙砌体房屋中,底部配筋砌体墙边框梁、柱混凝土强度不低于C30,因此建议抗震墙中水平或竖向钢筋在边框梁、柱中的锚固长度,按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的规定确定。

Ⅰ钢筋

9.4.1~9.4.5 从配筋砌块砌体对钢筋的要求看,和钢筋混凝土结构对钢筋的要求有很多相同之处,但又有其特点,如钢筋的规格要受到孔洞和灰缝的限制;钢筋的接头宜采用搭接或非接触搭接接头,以便于先砌墙后插筋、就位绑扎和浇灌混凝土的施工工艺。
    对于钢筋在砌体灌孔混凝土中锚固的可靠性,人们比较关注,为此我国沈阳建筑大学和北京建筑工程学院作了专门锚固试验,表明,位于灌孔混凝土中的钢筋,不论位置是否对中,均能在远小于规定的锚固长度内达到屈服。这是因为灌孔混凝土中的钢筋处在周边有砌块壁形成约束条件下的混凝土所至,这比钢筋在一般混凝土中的锚固条件要好。国际标准《配筋砌体设计规范》IS0 9652中有砌块约束的混凝土内的钢筋锚固粘结强度比无砌块约束(不在块体孔内)的数值(混凝土强度等级为C10~C25情况下),对光圆钢筋高出85%~20%;对带肋钢筋高出140%~64%。
    试验发现对于配置在水平灰缝中的受力钢筋,其握裹条件较灌孔混凝土中的钢筋要差一些,因此在保证足够的砂浆保护层的条件下,其搭接长度较其他条件下要长。

Ⅱ配筋砌块砌体剪力墙、连梁

9.4.6 根据配筋砌块剪力墙用于中高层结构需要较多层更高的材料等级作的规定。

9.4.7 这是根据承重混凝土砌块的最小厚度规格尺寸和承重墙支承长度确定的。最通常采用的配筋砌块砌体墙的厚度为190mm。

9.4.8 这是确保配筋砌块砌体剪力墙结构安全的最低构造钢筋要求。它加强了孔洞的削弱部位和墙体的周边,规定了水平及竖向钢筋的间距和构造配筋率。
    剪力墙的配筋比较均匀,其隐函的构造含钢率约为0.05%~0.06%。据国外规范的背景材料,该构造配筋率有两个作用:一是限制砌体干缩裂缝,二是能保证剪力墙具有一定的延性,一般在非地震设防地区的剪力墙结构应满足这种要求。对局部灌孔砌体,为保证水平配筋带(国外叫系梁)混凝土的浇筑密实,提出竖筋间距不大于600mm,这是来自我国的工程实践。

9.4.9 本条参照美国建筑统一法规——《砌体规范》的内容。和钢筋混凝土剪力墙一样,配筋砌块砌体剪力墙随着墙中洞口的增大,变成一种由抗侧力构件(柱)与水平构件(梁)组成的体系。随窗间墙与连接构件的变化,该体系近似于壁式框架结构体系。试验证明,砌体壁式框架是抵抗剪力与弯矩的理想结构。如比例合适、构造合理,此种结构具有良好的延性。这种体系必须按强柱弱梁的概念进行设计。
    对于按壁式框架设计和构造,混凝土砌块剪力墙(肢),必须采用H型或凹槽砌块组砌,孔洞全部灌注混凝土,施工时需进行严格的监理。

9.4.10 配筋砌块砌体剪力墙的边缘构件,即剪力墙的暗柱,要求在该区设置一定数量的竖向构造钢筋和横向箍筋或等效的约束件,以提高剪力墙的整体抗弯能力和延性。美国规范规定,只有在墙端的应力大于0.4f′m,同时其破坏模式为弯曲形的条件下才应设置。该规范未给出弯曲破坏的标准。但规定了一个“塑性铰区”,即从剪力墙底部到等于墙长的高度范围,即我国混凝土剪力墙结构底部加强区的范围。
    根据我国哈尔滨建筑大学、湖南大学作的剪跨比大于1的试验表明:当λ=2.67时呈现明显的弯曲破坏特征;λ=2.18时,其破坏形态有一定程度的剪切破坏成分;λ=1.6时,出现明显的X形裂缝,仍为压区破坏,剪切破坏成分呈现得十分明显。属弯剪型破坏。可将λ=1.6作为弯剪破坏的界限剪跨比。据此本条将λ=2作为弯曲破坏对应的剪跨比。其中的0.4fg.m,换算为我国的设计值约为0.8fg
    关于边缘构件构造配筋,美国规范未规定具体数字,但其条文说明借用混凝土剪力墙边缘构件的概念,只是对边缘构件的设置原则仍有不同观点。本条是根据工程实践和参照我国有关规范的有关要求,及砌块剪力墙的特点给出的。
另外,在保证等强设计的原则,并在砌块砌筑、混凝土浇筑质量保证的情况下,给出了砌块砌体剪力墙端采用混凝土柱为边缘构件的方案。这种方案虽然在施工程序上增加模板工序,但能集中设置竖向钢筋,水平钢筋的锚固也易解决。

9.4.11 本条和第9.3.2条相对应,规定了当采用混凝土连梁时的有关技术要求。

9.4.12 本条是参照美国规范和混凝土砌块的特点以及我国的工程实践制定的。
    混凝土砌块砌体剪力墙连梁由H型砌块或凹槽砌块组砌,并应全部浇注混凝土,是确保其整体性和受力性能的关键。

Ⅲ 配筋砌块砌体柱

9.4.13 本条主要根据国际标准《配筋砌体设计规范》制定的。
    采用配筋混凝土砌块砌体柱或壁柱,当轴向荷载较小时,可仅在孔洞配置竖向钢筋,而不需配置箍筋,具有施工方便、节省模板,在国外应用很普遍;而当荷载较大时,则按照钢筋混凝土柱类似的方式设置构造箍筋。从其构造规定看,这种柱是预制装配整体式钢筋混凝土柱,适用于荷载不太大砌块墙(柱)的建筑,尤其是清水墙砌块建筑。

9.3.1 试验表明,配筋灌孔砌块砌体剪力墙的抗剪受力性能,与非灌实砌块砌体墙有较大的区别:由于灌孔混凝土的强度较高,砂浆的强度对墙体抗剪承载力的影响较少,这种墙体的抗剪性能更接近于钢筋混凝土剪力墙。
    配筋砌块砌体剪力墙的抗剪承载力除材料强度外,主要与垂直正应力、墙体的高宽比或剪跨比,水平和垂直配筋率等因素有关:
    1 正应力σ0,也即轴压比对抗剪承载力的影响,在轴压比不大的情况下,墙体的抗剪能力、变形能力随σ0的增加而增加。湖南大学的试验表明,当σ0从1.1MPa提高到3.95MPa时,极限抗剪承载力提高了65%,但当σ0>0.75fm时,墙体的破坏形态转为斜压破坏,σ0的增加反而使墙体的承载力有所降低。因此应对墙体的轴压比加以限制。国标准《配筋砌体设计规范》,规定σ0=N/bh0≤0.4f,或N≤0.4bhf。本条根据我国试验,控制正应力对抗剪承载力的贡献不大于0.12N。这是偏于安全的,而美国规范为0.25N。
    2 剪力墙的高宽比或剪跨比(λ)对其抗剪承载力有很大的影响。这种影响主要反映在不同的应力状态和破坏形态,小剪跨比试件,如λ≤1,则趋于剪切破坏,而λ>1,则趋于弯曲破坏,剪切破坏的墙体的抗侧承载力远大于弯曲破坏墙体的抗侧承载力。
    关于两种破坏形式的界限剪跨比(λ),尚与正应力σ0有关。目前收集到的国内外试验资料中,大剪跨比试验数据较少。根据哈尔滨建筑大学所作的7个墙片数据认为λ=1.6可作为两种破坏形式的界限值。根据我国沈阳建工学院、湖南大学、哈尔滨建筑大学、同济大学等试验数据,统计分析提出的反映剪跨比影响的关系式,其中的砌体抗剪强度,足在综合考虑混凝土砌块、砂浆和混凝土注芯率基础上,用砌体的抗压强度的函数(√fg)表征的。这和无筋砌体的抗剪模式相似。国际标准和美国规范也均采用这种模式。
    3 配筋砌块砌体剪力墙中的钢筋提高了墙体的变形能力和抗剪能力。其中水平钢筋(网)在通过斜截面上直接受拉抗剪,但它在墙体开裂前几乎不受力,墙体开裂直至达到极限荷载时所有水平钢筋均参与受力并达到屈服。而竖向钢筋主要通过销栓作用抗剪,极限荷载时该钢筋达不到屈服,墙体破坏时部分竖向钢筋可屈服。据试验和国外有关文献,竖向钢筋的抗剪贡献为0.24fyvAsv,本公式未直接反映竖向钢筋的贡献,而是通过综合考虑正应力的影响,以无筋砌体部分承载力的调整给出的。根据41片墙体的试验结果:

(4)

(5)

    试验值与按上式计算值的平均比值为1.188,其变异系数为0.220。现取偏下限值,即将上式乘0.9,并根据设定的配筋砌体剪力墙的可靠度要求,得到上列的计算公式。
    上列公式较好地反映了配筋砌块砌体剪力墙抗剪承载力主要因素。从砌体规范本身来讲是较理想的系统表达式。但考虑到我国规范体系的理论模式的一致性要求,经与《混凝土结构设计规范》GB 50010和《建筑抗震设计规范》GB 50011协调,最终将上列公式改写成具有钢筋混凝土剪力墙的模式,但又反映砌体特点的计算表达式。这些特点包括:
    ①砌块灌孔砌体只能采用抗剪强度fvg,而不能像混凝土那样采用抗拉强度ft
    ②试验表明水平钢筋的贡献是有限的,特别是在较大剪跨比的情况下更是如此。因此根据试验并参照国际标准,对该项的承载力进行了降低。
    ③轴向力或正应力对抗剪承载力的影响项,砌体规范根据试验和计算分析。对偏压和偏拉采用了不同的系数:偏压为+0.12,偏拉为—0.22。我们认为钢筋混凝土规范对两者不加区别是欠妥的。
    现将上式中由抗压强度模式表达的方式改为抗剪强度模式的转换过程进行说明,以帮助了解该公式的形成过程:
    ①由fvg=0.208fg0.55则有fg0.55=(1/0.208)fvg
    ②根据公式模式的一致性要求及公式中砌体项采用√fg时,对高强砌体材料偏低的情况,也将√fg调为fg0.55
    ③将fg0.55=(1/0.208)fvg代入公式(2)中,则得到砌体项的数值(0.13/0.208)fvg=0.625fvg,取0.6fvg
    ④根据计算,将式(2)中的剪跨比影响系数,由1.5/(λ+0.5)改为1/(λ—0.5)则完成了如公式(9.3.1—2)的全部转换。

9.3.2 本条主要参照国际标准《配筋砌体设计规范》、《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》和配筋混凝土砌块砌体剪力墙的试验数据制定的。
    配筋砌块砌体连梁,当跨高比较小,如小于2.5,即所谓“深梁”的范围,而此时的受力更像小剪跨比的剪力墙,只不过σ0的影响很小;当跨高比大于2.5时,即所谓的“浅梁”范围,而此时受力则更像大剪跨比的剪力墙。因此剪力墙的连梁除满足正截面承载力要求外,还必须满足受剪承载力要求,以避免连梁产生受剪破坏后导致剪力墙的延性降低。
对连梁截面的控制要求,是基于这种构件的受剪承载力应该具有一个上限值,根据我国的试验,并参照混凝土结构的设计原则,取为0.25fgbh0。在这种情况下能保证连梁的承载能力发挥和变形处在可控的工作状态之内。
    另外,考虑到连梁受力较大、配筋较多时,配筋砌块砌体连梁的布筋和施工要求较高,此时只要按材料的等强原则,也可将连梁部分设计成混凝土的,国内的一些试点工程也是这样做的,虽然在施工程序上增加—定的模板工作量,但工程质量是可保证的。故本条增加了这种选择。

9.2.1、9.2.4 国外的研究和工程实践表明,配筋砌块砌体的力学性能与钢筋混凝土性能非常相近。特别在正截面承载力的设计中,配筋砌体采用了与钢筋混凝土完全相同的基本假定和计算模式。如国际标准《配筋砌体设计规范》,《欧共体配筋砌体结构统一规则》EC6和美国建筑统一法规(UBC)——《砌体规范》均对此作了明确的规定。我国哈尔滨工业大学、湖南大学、同济大学等的试验结果也验证了这种理论的适用性。但是在确定灌孔砌体的极限压应变时,采用了我国自己的试验数据。

9.2.2 由于配筋灌孔砌体的稳定性不同于一般砌体的稳定性,根据欧拉公式和灌心砌体受压应力—应变关系,考虑简化并与一般砌体的稳定系数相一致,给出公式(9.2.2—2)的。该公式也与试验结果拟合较好。

9.2.3 按我国目前混凝土砌块标准,砌块的厚度为190mm,标准块最大孔洞率为46%,孔洞尺寸120mm×120mm的情况下,孔洞中只能设置一根钢筋。因此配筋砌块砌体墙在平面外的受压承载力,按无筋砌体构件受压承载力的计算模式是一种简化处理。

9.2.5 表9.2. 5中翼缘计算宽度取值引自国际标准《配筋砌体设计规范》,它和钢筋混凝土T形及倒L形受弯构件位于受压区的翼缘计算宽度的规定和钢筋混凝土剪力墙有效翼缘宽度的规定非常接近。但保证翼缘和腹板共同工作的构造是不同的。对钢筋混凝土结构,翼墙和腹板是由整浇的钢筋混凝上进行连接的;对配筋砌块砌体,翼墙和腹板是通过在交接处块体的相互咬砌、连接钢筋(或连接铁件),或配筋带进行连接的,通过这些连接构造,以保证承受腹板和翼墙共同工作叫产生的剪力。

Ⅰ砖砌体和钢筋混凝土面层或钢筋砂浆面层的组合砌体构件

8.2.2 对于砖墙与组合砌体一同砌筑的T形截面构件,通过分析和比较表明,高厚比验算和截面受压承载力均按矩形截面组合砌体构件进行计算是偏于安全的,亦避免了原规范在这两项计算上的不一致。

8.2.3~8.2.5 砖砌体和钢筋混凝土面层或钢筋砂浆面层组合的砌体构件,其受压承载力计算公式的建立,详见88规范的条文说明。本次修订依据《混凝土结构设计规范》GB 50010 中混凝土轴心受压强度设计值,对面层水泥砂浆的轴心抗压强度设计值作了调整;按钢筋强度的取值,对受压区相对高度的界限值,作了相应的补充和调整。

Ⅱ 砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合墙

8.2.7 在荷载作用下,由于构造柱和砖墙的刚度不同,以及内力重分布的结果,构造柱分担墙体上的荷载。此外,构造柱与圈梁形成“弱框架”,砌体受到约束,也提高了墙体的承载力。设置构造柱砖墙与组合砖砌体构件有类似之处,湖南大学的试验研究表明。可采用组合砖砌体轴心受压构件承载力的计算公式,但引入强度系数以反映前者与后者的差别。

8.2.8 对于砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合墙平面外的偏心受压承载力,本条的规定是—种简化、近似的计算方法且偏于安全。

8.2.9 有限元分析和试验结果表明,设有构造柱的砖墙中,边柱处于偏心受压状态,设计时宜适当增大边柱截面及增大配筋。如可采用240mm×370mm,配4Φ14钢筋。
    在影响设置构造柱砖墙承载力的诸多因素中,柱间距的影响最为显著。理论分析和试验结果表明,对于中间柱,它对柱每侧砌体的影响长度约为1.2m;对于边柱,其影响长度约为1m。构造柱间距为2m左右时,柱的作用得到充分发挥。构造柱间距大于4m时,它对墙体受压承载力的影响很小。
    为了保证构造柱与圈梁形成一种“弱框架”,对砖墙产生较大的约束,因而本条对钢筋混凝土圈梁的设置作了较为严格的规定。

  本章规定了二类配筋砌体构件的设计方法。第一类为网状配筋砖砌体构件。第二类为组合砖砌体构件,又分为砖砌体和钢筋混凝上面层或钢筋砂浆面层组成的组合砖砌体构件;砖砌体和钢筋混凝土构造柱组成的组合砖墙。

8.1 网状配筋砖砌体构件

8.1.2 原规范中网状配筋砖砌体构件的体积配筋率ρ有配筋百分率[ρ=(Vs/V)100]和配筋率(ρ=Vs/V)两种表述,为避免混淆,方便使用,现统一采用后者,即体积配筋率ρ=Vs/V。由此,网状配筋砖砌体矩形截面单向偏心受压构件承载力的影响系数,改按下式计算:

    此外,工程上很少采用连弯钢筋网,因而删去了对连弯钢筋网的规定。