摘 要:作者对采用混凝土小型空心砌块作为一种替代黏土砖的墙体材料,从其适用范围到其抗震性能等方面进行了探讨。
关键词:混凝土;小型空心砌块;墙体材料
混凝土小型空心砌块作为一种替代黏土砖的良好墙体材料,它具有原料来源丰富,最大限度地取材、大工业化生产等优点。混凝土小型空心砌块具有节能和墙体材料改革的双重意义,从而日益受到重视。
1 混凝土小型空心砌块结构体系的适用范围
我国墙体材料量大面广的各类多层建筑几乎都以黏土砖为主。当然,这是由于多年的传统习惯和生产水平决定的,以至长期以来建筑材料特别是承重材料没有重大的改变。
混凝土小型空心砌块在国外已沿用百年以上,不但在低层住宅多层办公楼中采用,而且少数建筑到十多层乃至28 层中使用,但大量建造的还是多层住宅建筑。
十多年来,我国一些地区也建造了一批不同高度的混凝土小型空心砌块结构的住宅。作为试验性的建筑,最高可达11 层。1982 年建设部颁布了《混凝土小型空心砌块建筑设计与施工规程》,适用于七度和七度以下地震地区以及非地震区。
从而推动了我国混凝土小型空心砌块的推广和发展。1995 年又颁布修订的《混凝土小型空心砌块建筑技术规范》,使用范围扩大到8 度和8 度以下地震地区以及非地震区。层数对6、7、8 度地震区分别可建到8、7、6 层。这就为混凝土小型空心砌块替代黏土砖承重墙体创造了良好的技术条件,也为混凝土小型空心砌块的大量发展奠定了基础。
但是,利用混凝土小型空心砌块承重,到底可以建到多少层? 利用这种材料建造多少层是最经济实惠的呢?
从一些国外的建筑防火规范到国内的消防规范都规定了多层建筑的最大高度为九层。当然作出这样的规定不是偶然的。因此,他们认为用足这一层数是最经济的住宅高度,混凝土小型空心砌块有可能作为九层住宅的墙体材料。
我们知道,砌块结构可以分为配筋砌体、约束砌体和无筋砌体三类。按照目前的划分,大致为配筋砌体的配筋率在0. 2 %以上;约束砌体的配筋率在0. 07 %～0. 2 %之间。对配筋率在0. 07 %以下的砌体可称为无筋砌体。一般来说,对目前我国按抗震规范中砌体配置构造柱、圈梁以及拉结筋等措施的施工砌体,可划分为约束砌体的范畴。
混凝土小型空心砌块墙体的配筋率变化幅度可以较大,它的适应性较强。国外利用混凝土小型空心砌块建造的从二、三层的别墅到28 层的旅馆建筑就是最好的例子。
对混凝土小型空心砌块的强度要求,应当说随着建造的高度和结构布置而异。对于二、三层住宅类的建筑,当然不需要高的砌块强度;即使对于目前我们规范规程上的最大高度,即6～8 层,MV10～MV20 也就足够了。即使达到九层,同样也能满足强度要求。
由于各地的建筑设备和技术力量上的差异,在发展不同材料的结构形式上肯定会有区别。对于建筑中高层住宅(12～20 层左右) ,在施工方式上一般不会选用承重混凝土小型空心砌块结构,而采用现浇大模剪力墙结构和其他结构。当然除了施工技术决定以外,还应考虑到现浇剪力墙结构良好的整体性和配筋的灵活性,从经济上也是合理的。
综上所述,利用混凝土小型空心砌块作为承重墙体材料,适宜于低层、多层建筑(含九层) 采用,对于少数试点性的中高层建筑也是适用的。但是,对于量大面广的中高层住宅,即使是采用混凝土小型空心砌块的配筋砌体结构,其经济性和技术的先进性也是值得探讨的。
2 混凝土小型空心砌块结构体系的抗震性能
我国是一个多地震国家,全国主要的大中城市和约为三分之二以上的国土面积处于六度和六度以上地震区。因此,各类结构的抗震性能是不能忽视的。
混凝土小型空心砌块结构在我国地震区的震害经验不多。六十年代只在云南东川等地发现过混凝土小型空心砌块建造的建筑,经过地震震害较重。此后陆续兴建的混凝土小型空心砌块建筑,基本没有经受过强地震的考验。
作者认为地震作用也是一种变形作用,混凝土小型空心砌块结构抗震设计,首先仍是概念设计和控制分析,基本原则仍是约束和调整。
混凝土小型空心砌块填芯和圈梁设计的随意性,使我们可以控制约束度。一幢房屋和一片墙体具有不同的约束度,也就具有以下不同程度的性能:
2. 1一片墙体的抗剪强度是由砌块砌体、芯柱混凝土、钢筋等三部分组成,可以随着芯柱根据需要的设置量来增加,从而提高了墙体的抗剪能力。同时可以形成混凝土小型空心砌块剪力墙,成为主要的侧力构件。
2. 2芯柱和混凝土小型空心砌块砌体利用钢筋网片连接成整体共同工作,既共同承担竖向荷载,又和圈梁一起抗地震作用引起的整体弯矩,即通过芯柱承担的拉、压力来平衡。
2. 3纵墙与横墙、墙与芯柱、芯柱与圈梁之间的连接加强,相互约束,有效避免外墙外闪,角部散落等震害情况。利用芯柱和圈梁,以楼梯间、突出屋面的小房等部位进行局部加强约束,避免了薄弱环节,减少了刚度突变的影响,避免预应力集中。有效的形成整体抗震能力。
尽管砌块通过芯柱和圈梁的加强约束和提高延性,提高了抗震能力,但是单纯“抗”、“防”并不合理,应该同时注意减震,进行刚度调整,内力调整。平面和竖向布置尽量简单、规则。对体型由于功能要求而复杂的结构,合理设置抗震缝,用抗震缝分开单元,必须形成单元的整体刚度。
3对混凝土小型空心砌块的生产和推广应用的看法
随着节能和墙体改革政策的逐步深入宣传,广大地区限制黏土砖的使用力度也在加强,这就推动了墙改的步伐,对推广和应用混凝土小型空心砌块十分有利。
混凝土小型空心砌块的生产本来并不复杂,作为墙体材料本身也没有过多的要求,现在的黏土砖就是很好的例子。对混凝土小型空心砌块作为承重墙体来说,最主要的一点就是强度。但是,就一般的混凝土小型空心砌块强度也就仅在MV10～MV20 就足够了。因此,无论从成型生产,生产过程的工艺要求以及产品的质量强度,似乎都没有什么值得特别提出高、精、尖的地方。根据目前我国的工业化水平,生产制造这种初级产品的设备应该是毫无问题的。
当然,借鉴国外的先进经验是改革开放的重要方面。因此,适当引进国外的先进生产设备,用以改进和提高我们的生产水平也是必要的。但是,一味追求国外设备所谓的先进性和自动化程度高,而忽视中国的特点恐怕也是不可取的。
我们所讨论的混凝土小型空心砌块主要用来做承重,而且主要作为多层住宅建筑的承重墙体材料。就此范围,我们也还有很多问题值得研究,如混凝土小型空心砌块墙体的开裂问题等。都还需要我们进一步的研究和完善, 从而为更大量的推广和应用创造可靠条件。
