民用建筑工程设计常见问题分析及图示

民用建筑工程设计常见问题分析及图示(砌体结构)批准部门：中华人民共和国建设部批准文号：建质[2005]14号主编单位：中国建筑标准设计研究院、北京市建筑设计研究院统一编号：GJBT－789实行日期：二00五年三月一日图集号：05SGl09-2目录编制说明砌体结构1.1材料选用l.2结构布置l.3结构分析与计算1.4多层砖房的抗震构造措施1.5多层混凝土小型空心砌块房屋的抗震构造措施1.6底部框架抗震墙房屋的抗震构造措施1.7内框架房屋的抗震构造措施编制说明1，主要编制依据：建设部建质[2004146号文“关于印发《二00四年国家建筑标准设计编制工作计划》的通知”《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001(简称可靠度标准)《建筑抗震设防分类标准》GB50223-2004(简称设防分类标准)《建筑结构荷载规范》GB50009-2001(简称荷载规范)《建筑抗震设计规范》GB50011-2001(简称抗震规范)《砌体结构设计规范》GB50003-2001(简称砌体规范)《多孔砖砌体结构技术规范》JGJl37—2001(简称多孔砖规范)《混凝土小型空心砌块建筑技术规程》JGJ/T14—2004(简称小砌块规程)《混凝土结构设计规范》GB50010-2002(简称混凝土规范)《建筑工程设计文件编制深度规定》建质[2003]84号(简称设计文件深度)《施工图设计文件审查要点》建质[2003]2号(简称审查要点)2，编制目的：根据现行的国家有关规范、规程，对民用建筑工程设计中由于设计人员的考虑不周和对规范、规程的理解不够全面，造成的一些不当做法和错误，以及在施工图设计文件审查中常出现的问题，进行汇总、整理、分析，并提出改进措施及依据，从而加强设计人员对规范及规程全面、准确的理解，避免类似错误的发生，合理和优化设计，提高设计质量。3，主要内容：本图集共分四册。第一册为工程设计管理、荷载与地震作用、地基与基础，第二册为砌体结构，第三册为混凝土结构，第四册为钢结构和空间网格结构。采用图文并茂及对照编排方式给出设计中工程技术人员容易混淆、容易忽视的问题及相关规定和改进措施示例。本分册主要内容包括：砌体结构的材料选用、结构布置、结构分析及计算、多层砖房的抗震构造措施、多层混凝土小型空心砌块房屋的抗震构造措施、底部框架-抗震墙房屋的抗震构造措施及内框架房屋的抗震构造措施等。4，适用范围：本图集适用于民用建筑或一般工业建筑工程设计，可供设计、审图、监理、施工和管理等部门的技术人员使用。5，使用说明：5.1本图集所列常见问题是指不符合现行国家规范、规程或不够合理、不够完善的做法，改进措施是指根据规范、规程的规定应采取的做法。5.2鉴于工程的具体情况，解决问题的措施不是唯一的，设计时应根据工程实际情况，注意避免本图集提出的“常见问题”，采取合理的解决措施，不宜拘泥于本图集提供的改进方案。5.3使用本图集应严格执行国家现行标准、规范和规程的规定，如涉及地方规定的，还应协调考虑。砌体结构1砌体结构1.1材料选用1.1.1砖型选用不当，地震区选用蒸压多孔和空心砖，水泥多孔砖等材料。根据国家有关规范标准《砌体规范》GB50003、《多孔砖规范》JGJl37和《小砌体规程》JGJ/T14的规定，由粘土、页岩、煤矸石或粉煤灰为主要原材料的烧结普通砖、烧结多孔砖、蒸压类的灰砂实心砖和粉煤灰实心砖；以及由普通混凝土和轻骨料混凝土制成小型混凝土空心砌块等均适用于非抗震设防区和抗震设防烈度为6度至9度的地区。但蒸压类的空心或多孔砖，以及KPl型和M型以外的多孔砖型，均不得用于地震区作为承重墙体。1.1.2室外地面以下的墙体或基础采用烧结多孔砖或混凝土小型空心砌块，但没有相应措施。原因分析：多孔砖砌体用于室外地面以下，由于±0.000下的湿度变化、水的化学浸蚀，以及自然风化等因素，都可能对多孔砖壁造成损坏，进而造成地下部分破坏，势必影响结构安全。因此，从结构安全的整体考虑，基础部分不应采用多孔砖砌体。对于孔洞率达50%左右的混凝土小型空心砌块来说，理由是相同的。小砌块的外壁厚度一般也不会超过30mm，因此它也存在同样的弊端。改进措施：多孔砖或空心混凝土小砌块如果必须用于地下基础部分时，根据《多孔砖规范》JGJl37第4.4.11条以及，《小砌块规程》JGJ/T14第5.6.2条第l款的规定，对多孔砖砌体，其孔洞应用水泥砂浆灌实；对混凝土小型空心砌块砌体，其孔洞灌芯混凝土应采用具有高流动度，低收缩性能，且不应低于C20，应采用普通硅酸盐水泥，粗集料(直径5～10mm碎、卵石)、细集料和掺和料以及外加剂等配制成专用灌孔混凝土。1.2结构布置1.2.1多层砌体房屋采用不利于结构抗震性能的纵墙承重布置，并且未采取必要措施改善其抗震性台巨。原因分析：《抗震规范》GB50011第7.1.7条第l款规定：多层砌体房屋应优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系。多层砌体结构中的主要抗震构件是承重的墙体，不论纵墙或横墙都将承担与之平行的地震作用。在以纵墙为承重墙的结构布置方案中，一般横墙数量将大为减少，相隔间距相对较大(尽管满足了抗震横墙最大间距的要求)。但是横墙数量的减少将会直接影响多层砌体结构的整体抗震能力，因此对房屋抗震是不利的。其次，由于纵墙较长，其侧向刚度也相对较大。地震作用时将比横墙更早地出现裂缝、损坏甚至倒塌，这将造成整个结构的较早破坏，因此是很不利的。改进措施：纵墙承重布置有时候可能是难以避免的，可以采取下列几种措施加以改善：(1)尽可能增加横墙数量，或将纵墙沿长度方向分段，留置门窗洞口，以缩小纵墙的贯通长度，减小刚度；(2)缩短独立单元长度，如结合温度伸缩缝的设置，住宅中尽可能按二或三个单元组成一个独立的抗震单元；(3)尽量布置成纵、横墙混合承重的方案，即使是局部混合承重布置也是对抗震有利的。采用现浇楼盖时，纵横墙都将承担楼屋盖的分布荷载，因此抗震验算时都应作为承重墙体对待。1.2.2多层砌体结构中墙体布置不能满足均匀性和对称性的要求。原因分析：多层砌体房屋一般指少筋或无筋砌体。因此基于砌体材料的特点，它们都是属于脆性材料，能够承受的变形很小，而刚度较大。这就决定了这类结构的抗震能力较弱，即变形能力和延性都小。地震作用是一种突发性的偶然荷载，根据有关的地震记录，一般一次地震从发生到终结不会超过一分钟，更多的地震仅有数十秒钟。在这样短促时间内，如果承担地震作用的墙体布置、传力途径不直接简捷，而是曲折间接，地震时将对多层砌体房屋造成破坏。改进措施：作为多层砌体中的纵横墙体，不论是承重的或自承重的墙体，在水平地震作用下，都将承担一定比例的地震作用力。因此，纵墙或者横墙都应当在建筑平面内均匀地和对称地布置。均匀是为了地震作用时不会因刚度突变而出现应力集中；对称是为了避免扭转。图1.2.2-1所示为一般多层住宅的典型结构布置，基本体现了对称和均匀性的原则。图1.2.2-2所示多层住宅，由于在平面上有较多的凹凸变化，使相当大部分纵横向的墙不能贯通、连续，特别是出现较多的房屋转角突出在平面外，对抗震甚为不利，容易在这些部位首先遭受破坏。设计中应尽量避免如图所示阴影部分的布置。1.2.3工程设计中纵横墙体不能分别在平面内对齐、贯通，但未采取有效措施。原因分析：多层砌体房屋中的横墙或者纵墙由于建筑功能需要而不能在平面布置时，使纵、横墙分别沿轴线上对齐、贯通。改进措施：需要区别对待，分别采取有效措施：(1)横墙不能对齐：如果在一个住宅单元内(一般为五个开间)，有3～4道对齐贯通的横墙墙体即可满足要求。如图1.2.3-1所示。所谓对齐贯通，不应单纯理解为必须轴线和轴线完全对齐。实际上墙体作为抗侧力构件承担水平地震作用时，首先通过水平楼屋盖的传递，才逐层到达基础的。因此，墙体的对齐贯通还与楼盖的结构型式有关。根据试验和震害调查，在现浇楼盖中，两段横向墙体相对错位在500mm左右时，可以认为是连续贯通的。在预制楼盖中，相对错位在300mm左右时，也可以认为是连续贯通的。上述情况下，为了增强楼盖的局部传递水平荷载的能力，应当在稍有错位的两墙段之间的楼板内增设暗梁。(2)纵墙不能对齐：纵向墙体的道数一般较少，通常为三至四道，个别情况也有仅两道外墙的。但是，纵向墙体一般较长，因此要求每道纵墙都连续贯通有时比较困难。震害调查表明，纵墙的破坏并不完全是整个墙长上的剪切破坏。地震时纵墙的破坏先是从其薄弱部位开始的，即先在纵墙上门窗洞口过梁处开裂，然后在其中的部分墙段中出现对角斜裂缝，继而发生剪切破坏。设计时允许将纵墙均匀地分为若干墙段分段对齐，如图1.2.3-2所示。当然，应尽量使各段纵墙的长度大致接近，以避免侧向刚度上的过大差异而导致受力不均，各个击破。说明：横墙不对齐，但轴线①和⑦，⑤和②仅差300，通过在楼板内加设暗梁连接，可以视为贯通。说明：纵墙虽通长不对齐，但分段贯通，可均衡承担纵向地震作用。1.2.4房屋有错层或相邻楼板的高差较大时，未采取有效措施。原因分析：《抗震规范》GB50011第7.1.7条规定，房屋有错层，且楼板高差较大时，宜设置防震缝，缝宽可采用50～100mm。规范没有明确楼板间的高差多大才算较大(《北京市建筑设计技术细则—结构专业》中规定，现浇楼板高差大于750mm，预制楼板高差大于600mm，宜考虑设缝。)房屋错层带来的破坏一般是局部的，经常发生在错层墙体附近，墙体断裂或局部倒塌。遇有此种情况，应采取相应措施。改进措施：房屋有错层或相邻楼板高差较大，宜设缝。不设缝时，应当将两侧的楼盖质量作为两个质点来考虑。并采取其他有效的加强措施，如在错层两侧与之垂直的纵墙设置防撞墙等。1.2.5复式住宅中的跃层建筑层数计算有误，或未采取构造加强措施。原因分析：所谓复式住宅，就是在同一个单元内，设置不同层高的房间，以充分利用其空间，达到提高使用效率的目的。复式住宅中的跃层布置一般是比较有规律的，跃层的高度也大致相近。在计算复式住宅的层数时，我们仍然应按抗震计算中的前提和原则，将楼盖作为集中质点，将上下各半层墙体分别计入上下质点中。因此，跃层中凡是有楼盖的标高处就是质点所在的部位，有多少层楼盖就应算多少层。对于复式住宅中的跃层，实际上也是一种错层。但是，对此应予单独考虑，因为复式住宅中跃层一般都在一个单元的范围内，而且在某一楼盖标高上，不完全连续、交圈的，因此它不同于一般意义上的错层。改进措施：在如何加强复式住宅中的跃层结构时可以有两种考虑，一种是局部加强，即对局部跃层部位的墙体、构造柱．梁及圈梁等的局部加强，使之减轻可能造成的局部损坏。另外一种加强是从复式住宅整体考虑的，即在一个独立的抗震单元内，就加强整体结构采取有效措施，使整体结构有较强的抗震能力，然后对内部的局部跃层可以附属于整体结构抗震的加强而不另采取加强措施。1.2.6多层砌体的楼梯间设在尽端或转角处，未取更加有效的加强措施。原因分析：《抗震规范》GB50011第7.1.7条规定，多层砌体房屋的楼梯间不宜设置在房屋的尽端或房屋转角处。大量的震害调查中发现，凡设在房屋尽端的楼梯间，地震中尽端楼梯间先发生局部倒塌；同时，在一些L形或П形平面的建筑中，凡楼梯间设在拐角处的也破坏较重。从结构动力的整体分析也能够说明，设在转角处的楼梯间是结构应力比较集中的部位。此外，端部楼梯间震害还与结构“边端效应”有关。从楼梯间的结构构造上说，楼梯间没有各层楼板的支承，楼梯间的墙处于休息板、斜跑楼梯板的局部支承下。尤其不利的是顶层楼梯间的上方墙体，有一层半高处于无侧边支承的情况。因此，楼梯间墙也易较早破坏。改进措施：对设在房屋尽端或拐角处的楼梯间，除应符合《抗震规范》GB50011第7.3.8条规定对设在房屋中段的楼梯间的加强要求外，应采取更加有效地加强措施。措施一：楼梯间四周的墙体沿墙高方向设置水平配筋，并宜在水平面上交圈(遇门窗洞口可中断)，其间距根据设防烈度的不同区别对待。如6、7度时可沿高度方向每隔500mm左右设置一道，8度时每隔300mm左右设置一道，从底层到顶层都需设置。上述水平配筋，也可以用60mm厚的钢筋混凝土水平带代