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工艺流程图
混凝土小型空心砌块建筑技术规程
[摘要] 结合规程修订工作，针对《混凝土小型空心砌块建筑技术规程》(报批稿)中的“抗震设计”部分，阐述了修改、增加内容的原因。
［关键词］混凝土；砌块；建筑规程；抗震设计
［中图分类号］TU711 [文献标识码] C [文章编号] 1003-5273（2004）03-0018-03
我国抗震设防地区占全部国土面积的2/3以上，即6度及6度以上地区。在城市中抗震设防地区的面积也相当多，许多重要城市都处在地震设防区，如北京、天津、上海、广州、西安、重庆、沈阳等大城市及其他中小城市。因此，混凝土小型空心砌块建筑的抗震设防问题无汉回避。
90年代开始，随着我国节能与墙改政策的出台，在全国范围推广应用混凝土小砌块以代替黏土砖，许多科研院所、高校相继对混凝土小砌块建筑的抗震性能进行了试验研究。北京市建筑设计研究院****进行了6层、1/4比例的混凝土小砌块建筑整体模型振动台试验，为8度区混凝土小砌块建筑突破原有规范限制5层的规定提供理论和试验依据。
1995年，北京市建筑设计研究院又提出了在混凝土小砌块建筑中设置构造柱以代替部分芯柱的构造做法，并为此进行一幢9层小砌块建筑的整体模型振动台试验。试验证明在混凝土小砌块建筑中，部分改为构造柱做法不但可行，而且试验证明在所有墙体连接部位改芯柱为构造柱后，不仅可使砌块建筑的整体工作性能有所加强，房屋的极限变形能力也有明显提高。对于耗能和延性，根据阻尼系数的变化，构造柱加芯柱组合体系在变形后期的结构能耗特性，比常规芯柱体系可提高1.6倍，延性系数可从2左右提高到3以上。从较后的破坏形态看，“构造柱+芯柱体系”在墙体开裂后具有更好的边缘约束构件的作用，从而能够更好地防止砌块建筑突然倒塌。
国内许多单位也进行了构造柱用于混凝土小砌块建筑的墙体和模型试验,结论也基本一致。因此，在有条件的地区，推荐了砌块建筑采用“构造柱+芯柱体系”，在地震设防地区有良好的抗震效果。
混凝土小砌块建筑的抗震设计与一般建筑的抗震设计相同，建筑结构首先应当满足静力设计的要求，在此基础上进行抗震设计。
抗震设计应包括概念设计、强度验算和抗震构造措施三部分内容。以下分别阐述《混凝土小砌块建筑技术规程》（报批稿）中第六章的抗震设计。
1 一般规定
普通混凝土小砌块建筑作为砌体结构的一种，与一般砖砌体在抗震设计上没有原则的区别，但是混凝土砌块建筑有其自身的特点。
1.1 抗震概念设计及结构布置
选择有利于抗震的场地和基础；保证结构的整体性；尽量采用横墙或纵横混合承重的结构布置；纵、横墙体布置宜均匀对称，平面内宜对齐；沿高度方向应上下连续、贯通；同一轴线上窗间墙宜均匀布置；同一墙垛沿高度方向宜保持同一截面；还有楼梯间不宜布置在房屋尽端或转角处等。这些要求与一般砌块没有区别，是抗震结构的共同要求。
1.2 控制混凝土小砌块房屋的高度
1986年以来，国内外做了大量试验研究工作，对一般混凝土小砌块建筑的抗震性能有了进一步认识，抗震构造措施也有所完善。因此，允许建造高度有所突破，以190mm厚的混凝土小砌块墙允许高度为例，在6、7、8度抗震设防区分别为7层、7层和6层。
为什么要控制层数和高度呢？其主要原因是混凝土小砌块体的脆性性质。从宏观震害调查的规律证明，砌体结构随着层数的增加而震害加重。在国外，一般无筋砌体结构只允许建到三层。因此，对砌体结构抗震的主要控制，就是限制层数和高度。
1.3 混凝土小砌块墙体和局部尺寸
在砌体结构中主要的抗震构件就是墙体，对墙体间距的限制实际是对砌体变形的限制。砌体作为脆性材料不可能承受较大的变形，加之砌体材料强度较低，不可能承担过大的应力。因此，对于混凝土小砌块结构也同样要限制抗震横墙的较大间距。
控制墙体的局部尺寸，一是为了尽量使墙垛在同一轴线上均匀布置，大小截面不应相差过大，同时也是为了防止个别墙垛较早出破坏而导致整个墙体的各个击破。
1.4 房屋高宽比
6、7、8度抗震设防区的房屋高宽比分别为2.5、2.5和2.0。
限制房屋高宽比的目的主要是为了防止砌体结构产生弯曲破坏。震害调查发现，房屋高宽比过大会在房屋底层发生弯曲性的水平断裂。
从验算分析看，砌体的抗倾覆能力很差。在水平地震作用下，砌体结构的高度将受很大限制。但是从实际发生地震地区的建筑物看，情况有较大出入。一般6、7层砌体房屋很少发生弯曲破坏，除非在地基特别差的地区。这里也说明地震动力作用与一般静力作用的不同之处。
因此，对砌体结构限制房屋高宽比是必要的，在规范要求的高宽比范围内，各类砌块结构可以不进行抗倾覆验算。
2 抗震验算
多层混凝土小砌块建筑在规范允许高度以内时，其结构的变形以剪切变形为主，在质量和刚度沿高度的分布比较均匀时，抗震计算可采用简化的底部剪力法。
多层混凝土小砌块建筑在规范允许高度以内时，其结构的基本周期一般均在0.3s以内。因此砌体结构以****振型为主，各楼层的地震剪力按倒三角形分布。
结构总水平地震作用标准值（图1）：
式中：αmax—水平地震影响系数较大值，6、7、7.5、8、8.5度抗震设防区分别为0.04、0.08、0.12、0.16、0.24。
结构楼层水平地震剪力设计值；Vi=1.3Vhi
多层混凝土小砌块沿阶梯截面破坏的抗震抗剪强度计算：
fVE=ξNfv
式中：ξN—砌块强度正应力影响系数。
多层小砌块墙体截面抗震承载力：
V≤
式中：γRE—承截力抗震调整系数。
设置芯柱的小砌块墙体截面抗剪承载力：
V≤ [fVE·A+（0.3ftAca+0.05fyAs）ξc]
设置构造柱和芯柱的小砌块墙体截面抗剪承载力：
V≤ [fVEA+（0.3ftlAc+0.3ft2bh+0.05fylAsl+0.05fy2As2）ξc]
式中：ftl—芯柱混凝土轴心抗拉强度设计值；
Ac—芯柱截面总面积；
Asl—芯柱钢筋截面总面积；
ft2—构造柱混凝土轴心抗拉强度设计值；
bh—构造柱截面总面积；
As2—构造柱钢筋截面总面积；
ξc—芯柱、构造柱参与工作系数；
fy1—芯柱钢筋抗拉强度设计值；
fy2—构造柱钢筋抗拉强度设计值。
3 抗震构造措施
抗震构造措施是抗震设计中的重要组成部分。由于尚未完全掌握地震的破坏规律，特别是为了防止大震时结构的突然倒塌，因此许多抗震构造措施是为了弥补计算时的不足。
3.1构造柱和芯柱的设置
国外小砌块一般为灌注芯柱做法，我国早期引进时也都沿用此种做法。通过实际工程及试验研究发现，混凝土小砌块建筑中采用构造柱与芯柱结合的办法，不仅对抗震更为有利，对施工也有好处，特别是比较容易保证混凝土的质量，于是将此种做法正式纳入了抗震设计规范。
一般在墙体与墙体连接处，设置构造柱比芯柱更为可靠、方便，而在门窗洞口附近一般以芯柱为宜，除非在计算时需要考虑用构造柱来承担地震剪力时，可改为构造柱。
在采用混凝土小砌块为多排孔的情况下，只能用构造柱来替代常规的芯柱做法。这样也加强了此类结构的整体性及抗震性能，十分有利于抗震。
构造柱一般构造：厚度同墙厚，宽度在混凝土小砌块墙体中至少为190mm，纵筋至少为4φ12mm。在外墙转角处，可适当加大构造柱的截面。构造柱与墙体连接处应有马牙槎。6度区也可用拉接钢筋代替。
构造柱和芯柱在纵、横墙内的间距：横墙内不大于层高的2倍，下部1/3楼层的构造柱或芯柱间距宜适当减小。
外纵墙开间大于3.9m时，应另设加强措施。内纵墙构造柱或芯柱间距不宜大于4.2m。
混凝土小砌块结构中，也可单一采用芯柱做法，“规程”亦做了详细规定。
3.2 底层框架——抗震墙结构
底部框架——抗震墙结构，上部允许采用混凝土小砌块墙体，补充了抗震设计规范中的内容。
底框架是一种对抗震不利的结构形式，上下层材料不同、刚度不同，变形和延性也有较大差异。因此，应当认为这是一种过渡性的结构形式。目前主要出于经济目的才允许采用此种不合理的结构形式。
底框架必须在两个主轴方向上设置抗震墙，6度和7度不超过层时可采用砌体墙，8度时必须用钢筋混凝土墙。
底框架与上部结构在侧移刚度上应有控制，混凝土小砌块与一般砌体结构相同。
要特别重视底框架结构中过渡层的构造要求，如采用现浇楼盖、加强构造柱的配筋和截面等。
底框架中的抗震墙是结构的****道防线，对抗震墙的构造做法应当严格按照“规程”的要求。
3.3 混凝土小砌块建筑的防裂措施
混凝土小砌块墙体裂缝，主要由材料干缩、温度变化、施工不良或设计不当等造成。根据地区不同，裂缝的发生部位和形式也有所差别。
经过十多年来的工程实践之后，各地都总结出一些防裂措施，简称为“防、放、抗”综合治理。应当从原材料、生产、设计、施工等多方面着手，防止和减轻裂缝的发生。
（1）控制较大伸缩缝间距。规范规定混凝土小砌块建筑的结构伸缩间距为一般砌体的0.8，但从实际工程应用情况看，一般住宅以2个单元门为1个伸缩缝区段较为保险。
（2）重视顶层墙体的混度裂缝。一般由于屋面保温、隔热层设计、施工不当造成屋面与墙体变形的不协调，从而使从多的顶层墙体开裂，尢其在房屋尽端更为明显。因此，首先要从设计上求得解决，然后施工中确保材料和施工操作质量，屋顶层的墙体裂缝才能得到解决。
（3）底层墙体的裂缝。底层墙体裂缝一般发生在窗台以下者居多，窗间墙与窗肚墙间的应力差造成窗台下的竖向或斜向裂缝。不但混凝土小砌块墙体有，一般砖砌体墙也有。解决的办法是从设计上在此交接部位设置水平配筋，以减少裂缝的发生。即使有了裂缝也可以有所控制。另外，适当加大基础圈梁的刚度，也能减轻底层墙体裂缝的发生和发展。
（4）混凝土小砌块墙体其他部位的裂缝。由于混凝土小砌块材料本身的收缩比烧结砖大1倍，因此当砌筑时含水率较大、或小砌块养护时间不够时，都有可能造成砌块本身的收缩裂缝。表现在各部位的墙体，一般沿灰缝呈阶梯形。对于此类裂缝，应对生产、施工进行全过程质量控制，严格质量保证体系，确保砌块和砌筑的质量。
目前，混凝土小砌块除了广泛应用于多层建筑以外，抗震设计规范和砌体结构规范已列入了“配筋混凝土小型空心砌块抗震墙房屋的抗震设计”。规定6、7、8度时适用的较大高度分别为54m、45m和30m。这就为推广应用混凝土小砌块开拓了更为广阔的前景。配筋混凝土小砌块建筑具有钢筋混凝土剪力墙结构的性质，但可以节省配筋量；节约施工费用，用预制的小砌块替代部分现浇剪力墙模板。目前各地试点工程已陆续完成，“规范”亦已纳入，如何进一步推广应用还有待各方继续努力。
［关键词］混凝土；砌块；建筑规程；抗震设计
［中图分类号］TU711 [文献标识码] C [文章编号] 1003-5273（2004）03-0018-03
我国抗震设防地区占全部国土面积的2/3以上，即6度及6度以上地区。在城市中抗震设防地区的面积也相当多，许多重要城市都处在地震设防区，如北京、天津、上海、广州、西安、重庆、沈阳等大城市及其他中小城市。因此，混凝土小型空心砌块建筑的抗震设防问题无汉回避。
90年代开始，随着我国节能与墙改政策的出台，在全国范围推广应用混凝土小砌块以代替黏土砖，许多科研院所、高校相继对混凝土小砌块建筑的抗震性能进行了试验研究。北京市建筑设计研究院****进行了6层、1/4比例的混凝土小砌块建筑整体模型振动台试验，为8度区混凝土小砌块建筑突破原有规范限制5层的规定提供理论和试验依据。
1995年，北京市建筑设计研究院又提出了在混凝土小砌块建筑中设置构造柱以代替部分芯柱的构造做法，并为此进行一幢9层小砌块建筑的整体模型振动台试验。试验证明在混凝土小砌块建筑中，部分改为构造柱做法不但可行，而且试验证明在所有墙体连接部位改芯柱为构造柱后，不仅可使砌块建筑的整体工作性能有所加强，房屋的极限变形能力也有明显提高。对于耗能和延性，根据阻尼系数的变化，构造柱加芯柱组合体系在变形后期的结构能耗特性，比常规芯柱体系可提高1.6倍，延性系数可从2左右提高到3以上。从较后的破坏形态看，“构造柱+芯柱体系”在墙体开裂后具有更好的边缘约束构件的作用，从而能够更好地防止砌块建筑突然倒塌。
国内许多单位也进行了构造柱用于混凝土小砌块建筑的墙体和模型试验,结论也基本一致。因此，在有条件的地区，推荐了砌块建筑采用“构造柱+芯柱体系”，在地震设防地区有良好的抗震效果。
混凝土小砌块建筑的抗震设计与一般建筑的抗震设计相同，建筑结构首先应当满足静力设计的要求，在此基础上进行抗震设计。
抗震设计应包括概念设计、强度验算和抗震构造措施三部分内容。以下分别阐述《混凝土小砌块建筑技术规程》（报批稿）中第六章的抗震设计。
1 一般规定
普通混凝土小砌块建筑作为砌体结构的一种，与一般砖砌体在抗震设计上没有原则的区别，但是混凝土砌块建筑有其自身的特点。
1.1 抗震概念设计及结构布置
选择有利于抗震的场地和基础；保证结构的整体性；尽量采用横墙或纵横混合承重的结构布置；纵、横墙体布置宜均匀对称，平面内宜对齐；沿高度方向应上下连续、贯通；同一轴线上窗间墙宜均匀布置；同一墙垛沿高度方向宜保持同一截面；还有楼梯间不宜布置在房屋尽端或转角处等。这些要求与一般砌块没有区别，是抗震结构的共同要求。
1.2 控制混凝土小砌块房屋的高度
1986年以来，国内外做了大量试验研究工作，对一般混凝土小砌块建筑的抗震性能有了进一步认识，抗震构造措施也有所完善。因此，允许建造高度有所突破，以190mm厚的混凝土小砌块墙允许高度为例，在6、7、8度抗震设防区分别为7层、7层和6层。
为什么要控制层数和高度呢？其主要原因是混凝土小砌块体的脆性性质。从宏观震害调查的规律证明，砌体结构随着层数的增加而震害加重。在国外，一般无筋砌体结构只允许建到三层。因此，对砌体结构抗震的主要控制，就是限制层数和高度。
1.3 混凝土小砌块墙体和局部尺寸
在砌体结构中主要的抗震构件就是墙体，对墙体间距的限制实际是对砌体变形的限制。砌体作为脆性材料不可能承受较大的变形，加之砌体材料强度较低，不可能承担过大的应力。因此，对于混凝土小砌块结构也同样要限制抗震横墙的较大间距。
控制墙体的局部尺寸，一是为了尽量使墙垛在同一轴线上均匀布置，大小截面不应相差过大，同时也是为了防止个别墙垛较早出破坏而导致整个墙体的各个击破。
1.4 房屋高宽比
6、7、8度抗震设防区的房屋高宽比分别为2.5、2.5和2.0。
限制房屋高宽比的目的主要是为了防止砌体结构产生弯曲破坏。震害调查发现，房屋高宽比过大会在房屋底层发生弯曲性的水平断裂。
从验算分析看，砌体的抗倾覆能力很差。在水平地震作用下，砌体结构的高度将受很大限制。但是从实际发生地震地区的建筑物看，情况有较大出入。一般6、7层砌体房屋很少发生弯曲破坏，除非在地基特别差的地区。这里也说明地震动力作用与一般静力作用的不同之处。
因此，对砌体结构限制房屋高宽比是必要的，在规范要求的高宽比范围内，各类砌块结构可以不进行抗倾覆验算。
2 抗震验算
多层混凝土小砌块建筑在规范允许高度以内时，其结构的变形以剪切变形为主，在质量和刚度沿高度的分布比较均匀时，抗震计算可采用简化的底部剪力法。
多层混凝土小砌块建筑在规范允许高度以内时，其结构的基本周期一般均在0.3s以内。因此砌体结构以****振型为主，各楼层的地震剪力按倒三角形分布。
结构总水平地震作用标准值（图1）：
式中：αmax—水平地震影响系数较大值，6、7、7.5、8、8.5度抗震设防区分别为0.04、0.08、0.12、0.16、0.24。
结构楼层水平地震剪力设计值；Vi=1.3Vhi
多层混凝土小砌块沿阶梯截面破坏的抗震抗剪强度计算：
fVE=ξNfv
式中：ξN—砌块强度正应力影响系数。
多层小砌块墙体截面抗震承载力：
V≤
式中：γRE—承截力抗震调整系数。
设置芯柱的小砌块墙体截面抗剪承载力：
V≤ [fVE·A+（0.3ftAca+0.05fyAs）ξc]
设置构造柱和芯柱的小砌块墙体截面抗剪承载力：
V≤ [fVEA+（0.3ftlAc+0.3ft2bh+0.05fylAsl+0.05fy2As2）ξc]
式中：ftl—芯柱混凝土轴心抗拉强度设计值；
Ac—芯柱截面总面积；
Asl—芯柱钢筋截面总面积；
ft2—构造柱混凝土轴心抗拉强度设计值；
bh—构造柱截面总面积；
As2—构造柱钢筋截面总面积；
ξc—芯柱、构造柱参与工作系数；
fy1—芯柱钢筋抗拉强度设计值；
fy2—构造柱钢筋抗拉强度设计值。
3 抗震构造措施
抗震构造措施是抗震设计中的重要组成部分。由于尚未完全掌握地震的破坏规律，特别是为了防止大震时结构的突然倒塌，因此许多抗震构造措施是为了弥补计算时的不足。
3.1构造柱和芯柱的设置
国外小砌块一般为灌注芯柱做法，我国早期引进时也都沿用此种做法。通过实际工程及试验研究发现，混凝土小砌块建筑中采用构造柱与芯柱结合的办法，不仅对抗震更为有利，对施工也有好处，特别是比较容易保证混凝土的质量，于是将此种做法正式纳入了抗震设计规范。
一般在墙体与墙体连接处，设置构造柱比芯柱更为可靠、方便，而在门窗洞口附近一般以芯柱为宜，除非在计算时需要考虑用构造柱来承担地震剪力时，可改为构造柱。
在采用混凝土小砌块为多排孔的情况下，只能用构造柱来替代常规的芯柱做法。这样也加强了此类结构的整体性及抗震性能，十分有利于抗震。
构造柱一般构造：厚度同墙厚，宽度在混凝土小砌块墙体中至少为190mm，纵筋至少为4φ12mm。在外墙转角处，可适当加大构造柱的截面。构造柱与墙体连接处应有马牙槎。6度区也可用拉接钢筋代替。
构造柱和芯柱在纵、横墙内的间距：横墙内不大于层高的2倍，下部1/3楼层的构造柱或芯柱间距宜适当减小。
外纵墙开间大于3.9m时，应另设加强措施。内纵墙构造柱或芯柱间距不宜大于4.2m。
混凝土小砌块结构中，也可单一采用芯柱做法，“规程”亦做了详细规定。
3.2 底层框架——抗震墙结构
底部框架——抗震墙结构，上部允许采用混凝土小砌块墙体，补充了抗震设计规范中的内容。
底框架是一种对抗震不利的结构形式，上下层材料不同、刚度不同，变形和延性也有较大差异。因此，应当认为这是一种过渡性的结构形式。目前主要出于经济目的才允许采用此种不合理的结构形式。
底框架必须在两个主轴方向上设置抗震墙，6度和7度不超过层时可采用砌体墙，8度时必须用钢筋混凝土墙。
底框架与上部结构在侧移刚度上应有控制，混凝土小砌块与一般砌体结构相同。
要特别重视底框架结构中过渡层的构造要求，如采用现浇楼盖、加强构造柱的配筋和截面等。
底框架中的抗震墙是结构的****道防线，对抗震墙的构造做法应当严格按照“规程”的要求。
3.3 混凝土小砌块建筑的防裂措施
混凝土小砌块墙体裂缝，主要由材料干缩、温度变化、施工不良或设计不当等造成。根据地区不同，裂缝的发生部位和形式也有所差别。
经过十多年来的工程实践之后，各地都总结出一些防裂措施，简称为“防、放、抗”综合治理。应当从原材料、生产、设计、施工等多方面着手，防止和减轻裂缝的发生。
（1）控制较大伸缩缝间距。规范规定混凝土小砌块建筑的结构伸缩间距为一般砌体的0.8，但从实际工程应用情况看，一般住宅以2个单元门为1个伸缩缝区段较为保险。
（2）重视顶层墙体的混度裂缝。一般由于屋面保温、隔热层设计、施工不当造成屋面与墙体变形的不协调，从而使从多的顶层墙体开裂，尢其在房屋尽端更为明显。因此，首先要从设计上求得解决，然后施工中确保材料和施工操作质量，屋顶层的墙体裂缝才能得到解决。
（3）底层墙体的裂缝。底层墙体裂缝一般发生在窗台以下者居多，窗间墙与窗肚墙间的应力差造成窗台下的竖向或斜向裂缝。不但混凝土小砌块墙体有，一般砖砌体墙也有。解决的办法是从设计上在此交接部位设置水平配筋，以减少裂缝的发生。即使有了裂缝也可以有所控制。另外，适当加大基础圈梁的刚度，也能减轻底层墙体裂缝的发生和发展。
（4）混凝土小砌块墙体其他部位的裂缝。由于混凝土小砌块材料本身的收缩比烧结砖大1倍，因此当砌筑时含水率较大、或小砌块养护时间不够时，都有可能造成砌块本身的收缩裂缝。表现在各部位的墙体，一般沿灰缝呈阶梯形。对于此类裂缝，应对生产、施工进行全过程质量控制，严格质量保证体系，确保砌块和砌筑的质量。
目前，混凝土小砌块除了广泛应用于多层建筑以外，抗震设计规范和砌体结构规范已列入了“配筋混凝土小型空心砌块抗震墙房屋的抗震设计”。规定6、7、8度时适用的较大高度分别为54m、45m和30m。这就为推广应用混凝土小砌块开拓了更为广阔的前景。配筋混凝土小砌块建筑具有钢筋混凝土剪力墙结构的性质，但可以节省配筋量；节约施工费用，用预制的小砌块替代部分现浇剪力墙模板。目前各地试点工程已陆续完成，“规范”亦已纳入，如何进一步推广应用还有待各方继续努力。
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