圈梁构造柱对砌体结构房屋的影响分析

■易 帆 ■西南石油大学土木工程与建筑学院，四川 成都 610500

1 引言

2008 年四川省汶川县8 级特大地震中砌体结构造成了大量人员伤亡和财产损失，通过灾后调査分析发现，结构体系不合理、圈梁构造柱等构造措施不足是造成这一严重后果的主要原因。因此，本文利用中国建筑科学研究院的PKPM 软件对砌体结构房屋进行了建模分析，共建立四个模型:(1)有圈梁构造柱(模型1);(2)有圈梁无构造柱(模型2);(3)无圈梁有构造柱(模型3);(4)无圈梁构造柱(模型4)，在这四种情况下，对房屋的受压计算、抗震计算及局部承压计算结果进行了对比分析。

2 模型概况

以成都某六层砌体结构住宅为例，建立了四个模型:(1)有圈梁构造柱(模型1);(2)有圈梁无构造柱(模型2);(3)无圈梁有构造柱(模型3);(4)无圈梁构造柱(模型4)，以底部剪力法进行静力计算并提取其计算结果进行对比分析，从而明了圈梁和构造柱在砌体结构房屋中的作用。

结构总长为31.2m，总宽为11.7m。采用实心砖砌筑，一至六层砖的强度等级均为MU10，砂浆强度等级均为M5，砌体施工质量控制等级为B 级。抗震设防烈度为7 度，设计基本地震加速度值为0.1g，场地类别为Ⅱ类，设计地震分组为第三组，基本风压为0.3KN/M2，地面粗糙度类别为C 类。

图1 平面图

3 静力计算结果

3.1 受压计算结果

通过前面模型的建立及相关设计参数的设定，通过PKPM 软件的砌体信息及计算，得到四个模型各层墙的受压承载力计算图(抗力与荷载效应之比，当小于1 时则表示计算不通过)，为了方便数据处理与分析，则在每个模型的每层均取六个墙肢进行对比分析。

通过对数据进行对比分析，可以发现:(1)四个模型随着层数的增加，抗力与荷载效应之比均为增大的趋势，这是因为随着层数增加，其自重荷载减小的原因;(2)模型1(有圈梁构造柱)和模型3(无圈梁有构造柱)其抗力与荷载效应之比在所有楼层和所有墙肢的大小完全相同，模型2(有圈梁无构造柱)和模型4(无圈梁构造柱)其抗力与荷载效应之比在所有楼层和所有墙肢的大小完全相同，这表明圈梁对结构的受压承载力无影响;(3)模型3(无圈梁有构造柱)其抗力和荷载效应之比在所有楼层均大于模型4(无圈梁构造柱)，这表明构造柱的设置对于结构的受压承载力具有显著的贡献。(4)对于模型4(无圈梁构造柱)多处的受压承载力不满足规范要求，通过合理设置构造柱即模型3(无圈梁有构造柱)后，其受压承载力得到了较多提高。

3.2 局部承压计算结果

局部承压是指在构件的表面上，仅有部分面积承受压力的状态。在砌体结构中，当梁直接放在砖墙上时，由于梁与砖墙是两种完全不同的材料，往往需要进行局部承压的验算，以避免由于局部承压不足，而导致构件的破坏。

通过前面模型的建立及相关设计参数的设定，通过PKPM 软件的砌体信息及计算，得到四个模型的局部承压计算结果，经过统计分析后得到各模型各楼层不满足局部承压的处数。

表1 局部承压不满足数目(单位:处)

通过表1 可以发现:(1)通过合理设置构造柱后(模型1 和模型3)，其局部承压均满足;(2)通过设置圈梁(模型2)虽然对于局部承压有一定的改善，但在一层仍有二处不满足局部承压的验算要求;(3)随着楼层数的增加，其局部承压不满足的数目呈现减少的趋势，这是因为随着楼层数增加，其重力荷载代表值减小了。

3.3 抗震计算结果

通过对计算结果进行分析发现:(1)四个模型随着层数的增加，抗力与荷载效应之比均为增大的趋势，这是因为随着层数增加，楼层所分配到的层间剪力逐渐减小;(2)模型1(有圈梁构造柱)和模型3(无圈梁有构造柱)其抗力与荷载效应之比在所有楼层和所有墙肢的大小完全相同，模型2(有圈梁无构造柱)和模型4(无圈梁构造柱)其抗力与荷载效应之比在所有楼层和所有墙肢的大小完全相同，这表明圈梁对结构的抗震验算无影响，这主要是因为圈梁在其作用面内的刚度为0。

4 结论

通过对四个模型的试算，并对其计算结果进行对比分析，可以得到以下几点:(1)在砌体结构房屋中，合理设置构造柱可以提高结构的受压、局部承压及抗震性能，可见构造柱在砌体结构中的重要性，故在进行砌体结构设计时，一定要按照规范要求在规定位置设置构造柱。(2)在砌体结构房屋中，仅设置圈梁而不设置构造柱的做法是不可取的，因为单独设置圈梁不能将结构拉结成整体，对于结构的受压、局部承压及抗震性能几乎没有贡献。(3)在砌体结构房屋进行设计时，如果某部位的局部承压验算不通过，可以在其下方通过增设构造柱，则可通过验算，且与梁垫相比这样更方便施工。(4)为了提高整体结构的性能，必须按照规范要求设置构造柱和圈梁，使二者结合成一个整体并共同工作，只有这样才能起到其约束作用，从而提高砌体的抗剪、抗拉强度，从而保证房屋在地震作用下能够正常工作。

［1］清华大学建工系震害调查小组.唐山市多层砖房震害调查［R］.1977.

［2］GB50003-2011 砌体结构设计规范［S］.北京:中国建筑工业出版社，2011.

［3］GB50011-2010 建筑抗震设计规范［S］.北京:中国建筑工业出版社，2010.

［4］中国建筑科学研究院PKPM CAD 工程部.PMCAD 结构平面CAD 软件用户手册及技术条件［M］.2009(3).

［5］钟志宪，常彦斌.PKPM 设计软件参数定义丛书［M］.北京:人民交通出版社，2007(10).

［6］郑妮娜.装配式构造柱约束砌体结构抗震性能研究［D］.重庆大学，2010.

［7］夏敬谦，黄泉生.构造柱与配筋砌体房屋抗震能力的试验研究［J］.地震工程与工程振动，1989(2):82-96.