砌体结构的耐久性包括两个方面,一是对配筋砌体结构构件的钢筋的保护,二是对砌体材料保护。原规范中虽均有反映,但比较分散,而且对砌体耐久性的要求或保护措施相对比较薄弱一些。因此随着人们对工程结构耐久性要求的关注,有必要对砌体结构的耐久性进行增补和完善并单独作为一节。砌体结构的耐久性与钢筋混凝土结构既有相同处但又有一些优势。相同处是指砌体结构中的钢筋保护增加了砌体部分,而比混凝土结构的耐久性好,无筋砌体尤其是烧结类砖砌体的耐久性更好。本节耐久性规定主要根据工程经验并参照国内外有关规范增补的:
1 关于环境类别
环境类别主要根据国际标准《配筋砌体结构设计规范》ISO 9652-3和英国标准BS5628。其分类方法和我国《混凝土结构设计规范》GB 50010很接近。
2 配筋砌体中钢筋的保护层厚度要求,英国规范比美国规范更严,而国际标准有一定灵活性表现在:
1)英国规范认为砖砌体或其他材料具有吸水性,内部允许存在渗流,因此就钢筋的防腐要求而论,砌体保护层几乎起不到防腐作用,可忽略不计。另外砂浆的防腐性能通常较相同厚度的密实混凝土防腐性能差,因此在相同暴露情况下,要求的保护层厚度通常比混凝土截面保护层大。
2)国际标准与英国标准要求相同,但在砌体块体和砂浆满足抗渗性能要求条件下钢筋的保护层可考虑部分砌体厚度。
3)据UBC砌体规范2002版本,其对环境仅有室内正常环境和室外或暴露于地基土中两类,而后者的钢筋保护层,当钢筋直径大于No.5(φ=16)不小于2英寸(50.8mm),当不大于No.5时不小于1.5英寸(38.1mm)。在条文解释中,传统的钢筋是不镀锌的,砌体保护层可以延缓钢筋的锈蚀速度,保护层厚度是指从砌体外表面到钢筋最外层的距离。如果横向钢筋围着主筋,则应从箍筋的最外边缘测量。砌体保护层包括砌块、抹灰层、面层的厚度。在水平灰缝中,钢筋保护层厚度是指从钢筋的最外缘到抹灰层外表面的砂浆和面层总厚度。
4)本条的5类环境类别对应情况下钢筋混凝土保护层厚度采用了国际标准的规定,并在环境类别1~3时给出了采用防渗块材和砂浆时混凝土保护的低限值,并参照国外规范规定了某些钢筋的防腐镀(涂)层的厚度或等效的保护。随着新防腐材料或技术的发展也可采用性价比更好、更节能环保的钢筋防护材料。
5)砌体中钢筋的混凝土保护层厚度要求基本上同混凝土规范,但适用的环境条件也根据砌体结构复合保护层的特点有所扩大。
3 无筋砌体
无筋高强度等级砖石结构经历数百年和上千年考验其耐久性是不容置疑的。对非烧结块材、多孔块材的砌体处于冻胀或某些侵蚀环境条件下其耐久性易于受损,故提高其砌体材料的强度等级是最有效和普遍采用的方法。
地面以下或防潮层以下的砌体采用多孔砖或混凝土空心砌块时,应将其孔洞预先用不低于M10的水泥砂浆或不低于Cb20的混凝土灌实,不应随砌随灌,以保证灌孔混凝土的密实度及质量。
鉴于全国范围内的蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖等蒸压硅酸盐砖的制砖工艺、制造设备等有着较大的差异,砖的品质不尽一致;又根据国家现行的材料标准,本次修订规定,环境类别为3~5等有侵蚀性介质的情况下,不应采用蒸压灰砂砖和蒸压粉煤灰砖。
分类:4 基本设计规定
4.2 房屋的静力计算规定
取消上刚下柔多层房屋的静力计算方案及原附录的计算方法。这是考虑到这种结构存在着显著的刚度突变,在构造处理不当或偶发事件中存在着整体失效的可能性。况且通过适当的结构布置,如增加横墙,可成为符合刚性方案的结构,既经济又安全的砌体结构静力方案。
4.2.5 第3款,计算表明,因屋盖梁下砌体承受的荷载一般较楼盖梁小,承载力裕度较大,当采用楼盖梁的支承长度后,对其承载力影响很小。这样做以简化设计计算。板下砌体的受压和梁下砌体受压是不同的。板下是大面积接触,且板的刚度要比梁的小得多,而所受荷载也要小得多,故板下砌体应力分布要平缓得多。根据《国际标准》ISO 9652—1规定:楼面活荷载不大于5kN/m2计时,偏心距e=0.05(l1—l2)≤h/3。式中l1、l2分别为墙两侧板的跨度,h墙厚。当墙厚小于200mm时,该偏心距应乘以折减系数h/200;当双向板跨比达到1:2时,板的跨度可取短边长的2/3。考虑到我国砌体房屋多年的工程经验和梁传荷载下支承压力方法的一致性原则,则取0.4a是安全的也是对规范的补充。
第4款,即对于梁跨度大于9m的墙承重的多层房屋,应考虑梁端约束弯矩影响的计算。
试验表明上部荷载对梁端的约束随局压应力的增大呈下降趋势,在砌体局压临破坏时约束基本消失。但在使用阶段对于跨度比较大的梁,其约束弯矩对墙体受力影响应予考虑。根据三维有限元分析,a/h=0.75,l=5.4m,上部荷载σ0/fm=0.1、0.2、0.3、0.4时,梁端约束弯矩与按框架分析的梁端弯矩的比值分别为0.28、0.377、0.449、0.511。为了设计方便,将其替换为梁端约束弯矩与梁固端弯矩的比值K,分别为8.3%、12.2%、16.6%、21.4%。为此拟合成公式4.2.5予以反映。
本方法也适用于上下墙厚不同的情况。
4.2.6 根据表4. 2.6所列条件(墙厚240mm)验算表明,由风荷载引起的应力仅占竖向荷载的5%以下,可不考虑风荷载影响。
4.1 设计原则
4.1.1~4.1.5 根据《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068,结构设计仍采用概率极限状态设计原则和分项系数表达的计算方法。本次修订,根据我国国情适当提高了建筑结构的可靠度水准;明确了结构和结构构件的设计使用年限的含意、确定和选择;并根据建设部关于适当提高结构安全度的指示,在第4.1.5条作了几个重要改变:
1 针对以自重为主的结构构件,永久荷载的分项系数增加了1.35的组合,以改进自重为主构件可靠度偏低的情况;
2 引入了《施工质量控制等级》的概念。
长期以来,我国设计规范的安全度未和施工技术、施工管理水平等挂钩。而实际上它们对结构的安全度影响很大。因此为保证规范规定的安全度,有必要考虑这种影响。发达国家在设计规范中明确地提出了这方面的规定,如欧共体规范、国际标准。我国在学习国外先进管理经验的基础上,并结合我国的实际情况,首先在《砌体工程施工及验收规范》GB 50203—98中规定了砌体施工质量控制等级。它根据施工现场的质保体系、砂浆和混凝土的强度、砌筑工人技术等级方面的综合水平划为A、B、C三个等级。但因当时砌体规范尚未修订,它无从与现行规范相对应,故其规定的A、B、C三个等级,只能与建筑物的重要性程度相对应。这容易引起误解。而实际的内涵是在不同的施工控制水平下,砌体结构的安全度不应该降低,它反映了施工技术、管理水平和材料消耗水平的关系。因此本规范引入了施工质量控制等级的概念,考虑到一些具体情况,砌体规范只规定了B级和C级施工质量控制等级。当采用C级时,砌体强度设计值应乘第3.2.3条的γa,γa=0.89;当采用A级施工质量控制等级时,可将表中砌体强度设计值提高5%。施工质量控制等级的选择主要根据设计和建设单位商定,并在工程设计图中明确设计采用的施工质量控制等级。
因此本规范中的A、B、C三个施工质量控制等级应按《砌体结构工程施工质量验收规范》GB 50203中对应的等级要求进行施工质量控制。
但是考虑到我国目前的施工质量水平,对一般多层房屋宜按B级控制。对配筋砌体剪力墙高层建筑,设计时宜选用B级的砌体强度指标,而在施工时宜采用A级的施工质量控制等级。这样做是有意提高这种结构体系的安全储备。
4.1.6 在验算整体稳定性时,永久荷载效应与可变荷载效应符号相反,而前者对结构起有利作用。因此,若永久荷载分项系数仍取同号效应时相同的值,则将影响构件的可靠度。为了保证砌体结构和结构构件具有必要的可靠度,故当永久荷载对整体稳定有利时,取γG=0.8。本次修订增加了永久荷载控制的组合项。