本文通過對墻體在風(fēng)荷載和豎向荷載共同作用下的承載力分析,導(dǎo)出砌體結(jié)構(gòu)滿足安全性要求的墻體布置關(guān)系,并計算出在砌體強(qiáng)度、風(fēng)荷載及墻體高厚比變化條件下,實(shí)心墻體和空斗墻體房屋開間、高度及進(jìn)深間的比值,并提出加強(qiáng)墻體連接的構(gòu)造要求和措施。
一、概述
砌體結(jié)構(gòu)因其建筑材料來源廣泛、施工簡單方便、造價低廉等特點(diǎn),在我國村鎮(zhèn)房屋建筑中得到極為廣泛的應(yīng)用,沿海地區(qū)也是如此;但砌體結(jié)構(gòu)也有許多缺陷:砌體結(jié)構(gòu)的承載能力較低、整體性較差、抵抗水平荷載的能力較弱,因而在沿海強(qiáng)臺風(fēng)影響地區(qū)的砌體結(jié)構(gòu)因過大的風(fēng)壓力而招致嚴(yán)重破壞或倒塌。如2004年8月8日強(qiáng)臺風(fēng)“云娜”在浙江省臺州市境內(nèi)登陸,造成11326間民房倒塌,其中砌體結(jié)構(gòu)、磚木結(jié)構(gòu)房屋倒塌超過6000間。2006年8月10日超強(qiáng)臺風(fēng)“桑美”登陸浙江省溫州市蒼南縣,造成16200多間民房倒塌。
在砌體結(jié)構(gòu)中,縱橫墻體是最重要的受力構(gòu)件之一,它將結(jié)構(gòu)上的垂直和水平荷載傳至基礎(chǔ),因此墻體承載能力的高低決定了砌體房屋安全程度的大小。由于墻體的承載能力與很多因素有關(guān)系,如墻體的高厚比,砌體的抗壓、抗剪、抗彎強(qiáng)度,墻體的布置及荷載類型等。
在實(shí)際工程中,由于部分業(yè)主盲目追求大開間、高層高等對結(jié)構(gòu)安全有不利影響的墻體布置形式(以保證房屋居住的舒適性),而此種墻體布置形式極易造成墻體在水平荷載的作用下產(chǎn)生倒塌;為了既保證房屋居住的舒適性又保證結(jié)構(gòu)的安全,有必要通過分析墻體受力條件和墻體承載能力間的關(guān)系,確定合理的墻體布置方式。
二、墻體的荷載分布和破壞類型
下面以浙江沿海地區(qū)最為普遍的兩層砌體結(jié)構(gòu)為例,依據(jù)國家有關(guān)規(guī)范,對墻體進(jìn)行受力分析和承載能力的驗(yàn)算。
當(dāng)砌體結(jié)構(gòu)處于強(qiáng)臺風(fēng)作用下時,結(jié)構(gòu)周邊墻體受垂直和水平荷載的共同作用,墻體在這樣的受力條件下,可能出現(xiàn)3種破壞類型:a)墻體在豎向壓力和水平推力的共同作用下,產(chǎn)生偏心受壓破壞;b)墻體在水平推力的作用下,沿墻體中部產(chǎn)生齒狀受彎破壞;c)墻體在豎向壓力和水平推力的共同作用下,產(chǎn)生剪切破壞。
三、墻體承載力與墻體布置的關(guān)系
一般的村鎮(zhèn)房屋建筑工程中,墻體厚度為240毫米,樓板多采用預(yù)制空心樓板,根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定,樓面的設(shè)計荷載可取為5.8kN;屋面的設(shè)計荷載可取為5.7kN.實(shí)心墻體(兩面粉刷)容重的設(shè)計值取6.8kN/平方米;空斗墻(兩面粉刷)容重的設(shè)計值取為4.4kN/平方米。
砌體強(qiáng)度的有關(guān)參數(shù)未按新規(guī)范(GB50003-2001)取用的原因是:a)村鎮(zhèn)房屋建筑中砂漿強(qiáng)度等級普遍較低且離散性較大,很難達(dá)到新規(guī)范(GB50003-2001)中最低的強(qiáng)度等級M2.5;b)目前村鎮(zhèn)房屋建筑中普遍采用燒結(jié)普通粘土磚,由于墻體材料的功能逐漸由承重轉(zhuǎn)為圍護(hù),造成燒結(jié)普通粘土磚的強(qiáng)度等級普遍較低;c)目前村鎮(zhèn)房屋建筑多由鄉(xiāng)間工匠進(jìn)行施工,他們未受過專業(yè)培訓(xùn)且無較多的相關(guān)知識,施工中的隨意性較大,容易造成墻體的施工質(zhì)量大幅度的波動,影響了墻體的承載力。
通過計算可知,在強(qiáng)臺風(fēng)影響地區(qū),村鎮(zhèn)房屋建筑中不宜采用空斗墻體作為承重墻體。對于承重墻體為實(shí)心墻體的房屋,砂漿強(qiáng)度等級宜在M2.5及以上,此時墻體的高厚比可在18左右(墻高約4.2~4.5米),墻體的開間尺寸在4.8~5.1米,這樣的墻體結(jié)構(gòu)布置關(guān)系能滿足一般村鎮(zhèn)房屋建筑的要求。