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摘要：砌体材料的延性不好，加上结构连接性能较差，因而其抗震性能较弱。针对多层砖混结构抗震性能较差的特点，分析了多层砖混结构构造柱的作用，根据规范提出了 PKPM 建模过程设置构造柱的注意事项，举列构造柱的计算公式，以进一步了解构造柱参与结构的抗震作用，同时提高了结构的整体稳定性。
关键词：砖混结构；整体稳定性；构造柱；PKPM软件
我国房屋建筑相当一部分为多层砖混结构 ，尤其是住宅工程 ，但由于砌体材料的延性不好，加上结构连接性能较差，因而决定了它的抗震性能较弱。为了增强砌体的整体性 ，提高其抗震能力 ，通过大量的试验研究和多年的工程实践证明 ，在多层砌体房屋中设置构造柱 ，是一种很有效的抗震措施。得到了比较一致的结论，即：
（1）构造柱能够提高砌体的受剪承载力10%～30%左右，提高幅度与墙体高宽比、竖向压力和开洞情况有关；
（2）构造柱主要是对砌体起约束作用，使之有较高的变形能力；
（3）构造柱应当设置在震害较重、连接构造比较薄弱和易于应力集中的部位。
在砖混结构设计过程中 ，一般均采用 PKPM 软件进行抗震计算。构造柱在 PKPM 软件的抗震计算中起着至关重要的作用 ，切不可因其为 “构造柱” 而忽视它。让它在地震时抗震 ，非地震时承重。因此在 PKPM建立砖混结构模型时应合理地布置构造柱。按《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第7.3.1条合理布置构造柱模型。
1.构造柱的作用
构造柱的主要作用是约束墙体错动。从带构造柱墙片往复加载试验的全过程可以看出，在变形的最初阶段，构造柱只是协助砖墙抗剪，当墙体出现贯通的交叉裂缝后，构造柱约束裂开的三角形块体向外错动，即使构造柱自身上下端出现塑性铰，只要构造柱的主筋不全部断裂，仍然能将破碎墙体约束在其自身的平面内滑移，摩擦作用继续存在，墙体可以继续承担竖向压力和一定的水平地震力，达到裂而不倒的目的。因此，在地震作用下，构造柱和墙体发挥各自的特性，即构造柱对墙体起约束作用 ，墙体又为构造柱提供了可靠的支承，这样墙体极限承载能力有所提高，墙体脆性性质得到改善，延性提高 3倍～4倍，耗能明显增大。另外，构造柱增强了砖混结构房屋的整体性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆构造柱不仅增强了内外墙连接的整体性，而且与圈梁一起形成砖墙的边框（即构成空间约束体系），箍住开裂的墙体，阻止裂缝进一步发展，限制开裂后块体错位，使墙体的竖向承载力不致大幅度下降，从而防止了墙体的倒塌，明显增强了房屋的整体性，可以避免地震情况下结构构件被逐个击破。综上所述，在砖混结构中，构造柱对墙体的约束作用，可以增大建筑物的延性，防止或延缓建筑物在地震时突然倒塌，提高建筑物的抗侧能力，因此合理地布置构造柱是保证砖混房 “大震不倒”的具体体现。
2. PKPM中构造柱的布置
2.1构造柱布置
考虑到砌体的脆性性质，在地震中容易开裂并降低墙体承受垂直荷载的能力而倒塌。因此，《建筑抗震设计规范》GB50011-2010规定，对于多层砖房应按要求设置钢筋混凝土构造柱 ，其目的主要是为了加强墙体的整体性，增加墙体抗侧延性，在一定程度上利用抵抗侧向地震力的能力。在 PKPM建模过程时应满足 《建筑抗震设计规范》GB50011-2010 第 7. 3 节的要求[2]。建模时应注意几个方面：
（1）对于大房间两侧墙，由于大开间砌体墙体相对来说将受到较大的地震水平力作用，因此对于 4. 2 m或以上的开间两侧墙应设置构造柱加强，此时构造柱的截面和配筋均应加强。
（2）当建筑布置局部墙跺不能满足规范限定的局部尺寸时，可对局部墙跺增设构造柱，或加大原有构造柱截面，以避免在地震作用下局部墙跺破坏而引起连锁反应，导致房屋倒塌。但不可以将局部墙跺全改为钢筋混凝土柱，否则将带来在平面的同一轴线上形成部分砖墙、部分钢筋混凝土墙跺的局面，这是PKPM 建模过程中所不允许的。
（3）在楼梯间两侧墙体一般均为承重墙体，而楼梯间墙体又没有楼板作为墙的支承，只有斜向的楼梯。楼梯不允许嵌入墙内，因此对墙体不起支承作用。楼梯间墙高而空旷，顶层墙体更是形成半高的高墙而无侧向约束。在进行 PKPM抗震验算时，楼梯间的墙达不到抗震能力，为了能顺利通过 PKPM 抗震验算，建模时须在楼梯间的四角均设置构造柱。
2.2注意事项
（1）当房屋层数较多时 ，根据不同烈度区 ，在 PKPM 建模过程中适当地增加构造柱。
（2）构造柱应沿整个建筑物高度对正贯通设置 ，在 PKPM建模时构造柱在层与层之间严禁出现错位现象。
2.3砖混结构中还有一种构造柱。在 PKPM抗震验算时 ，有时会遇到砖墙竖向承载力不足又不愿意增大墙体厚度 ，往往在墙体中设钢筋混凝土柱予以加强 ，柱的厚度与墙厚一样 ，也可视为构造柱。该构造柱在墙体中的位置 ，可以在墙面的两端 ，也可以在墙体中部 ，或两者兼而有之 ，这种墙称为组合砖墙进行计算 ，满足承载力的要求 ，另外构造柱还应满足 《砌体结构设计规范》GB50003-2011 第8. 2. 9 条的要求。
2.4当梁直接搁置在构造柱上时 ，尚应在楼（屋）面梁支撑处设置圈梁 ，而且圈梁应满足垫梁的构造要求。如不设垫梁 ，集中荷载引起的裂缝很快会沿马牙槎开展 ，造成马牙槎处砖剪断或弯坏，使构造柱处于独立受压状态 ，构造柱墙承载力明显降低。所以在
PKPM建模时 ，认为设置构造柱后 ，可以省去垫梁的做法是不妥当的。
3.构造柱的计算
3.1在水平荷载作用下的计算
（1）假设横向水平地震剪力全部由横墙承担 ，纵向水平地震剪力全部由纵墙承担。多层砖房根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第5.1.1条、第5.1.3条、第5.1.4条、第5.2.1条、第5.2.3条和5.2.4条要求设置钢筋混凝土构造柱抗震设计进行验算。
（2）当在隔开间墙或每开间墙设置[且墙段中有 2 根以上（包括 2 根） ]构造柱时 ，可考虑构造柱对截面抗震承载力的有利影响 ，按《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第7.2.6条、第7.2.7条进行验算。
3.2在竖向荷载作用下的计算
把设置的受力柱的墙跺视为组合砌体，按《砌体结构设计规范》GB50003-2011规范组合砌体构件的计算方法进行计算。组合砖砌体轴心受压构件的承载力按第8.2.7条和8.2.8条进行验算。
4.结束语
4.1通过分析砖混结构中构造柱的抗震作用 ，进一步了解构造柱 ，认识其重要性 ，并能够在今后的 PKPM 建模过程中认真结合实际 ，灵活地运用规范 ，合理地设置构造柱的位置。
4.2详细地列举了构造柱的计算公式 ，便于人们进一步了解构造柱参与结构的抗震作用 ，提高结构的整体稳定性。
4.3在 PKPM建模过程中 ，严格按照国家设计规范和规程要求，在设计过程中根据抗震规范要求合理地设置构造柱 ，才能提高建筑物的抗震能力 ，保证结构安全性。
震害调研和国内外大量试验研究也表明，砌体结构房屋只要进行抗震设计、合理布置构造柱与实际结合模型，采取合理的抗震构造措施、确保工程质量，仍能有效地应用于地震设防区。
参考文献：
[1] GB50011-2010《建筑抗震设计规范》.
[2] GB50003-2011《砌体结构设计规范》.
论文作者:唐志恒
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第34期
论文发表时间:2018/5/21
标签：墙体论文; 结构论文; 砌体论文; 建模论文; 承载力论文; 作用论文; 砖混论文; 《建筑学研究前沿》2017年第34期论文;