在多层砖混结构房屋中,构造柱是提升结构整体性与抗震性能的关键构造措施。抱框柱作为构造柱的一种特殊形式,主要设置在门窗洞口两侧,其核心作用在于加强洞口边缘、传递上部荷载、防止应力集中导致的墙体开裂,并与圈梁共同构成空间约束骨架,有效提升建筑在地震等水平荷载作用下的变形能力与抗倒塌性能。特别是在外墙、较大洞口以及墙端无可靠拉结的部位,抱框柱的设置更是保障结构安全不可或缺的一环。
一、抱框柱的设置规范与设计要求
抱框柱的设置并非随意,需严格遵循国家现行设计规范,并综合考虑建筑抗震设防烈度、墙体材料、洞口尺寸及墙体长度等多重因素。
1. 设置部位与触发条件
根据《砌体结构设计规范》GB50003-2011及《建筑抗震设计规范》GB50011的相关条款,抱框柱的设置主要依据洞口尺寸和墙体条件。具体而言,对于填充墙,当门窗洞口宽度小于2米时,洞口边宜设置抱框柱;当洞口宽度大于或等于2米时,洞边则宜设置构造柱。针对不同建筑类型和部位,有更细致的规定:高层建筑的填充外墙,当窗洞宽度大于等于1.8米时,洞口两侧应设置窗抱框柱;多层和低层建筑的填充外墙,当窗洞宽度或高度大于等于2.7米时,也应设置。对于内墙,则需综合考虑净高与洞宽,例如内墙净高大于等于4米且门洞宽大于1.5米或窗洞宽大于2.1米时,洞边宜设抱框柱。
2. 构造尺寸与配筋要求
抱框柱的截面尺寸通常小于一般构造柱。一般而言,抱框柱的厚度与墙体相同,而突出墙面的宽度通常为100毫米,这区别于截面宽度常为200毫米的普通构造柱。在配筋方面,抱框柱的竖向钢筋(主筋)一般不少于2根直径10毫米的钢筋,箍筋通常采用直径6毫米的钢筋,间距不大于250毫米。这些构造要求确保了抱框柱具备必要的刚度和承载力,同时能与墙体有效协同工作。当填充墙采用与框架脱开的连接方式时,规范特别要求墙端必须设置构造柱或抱框柱,且柱顶与框架梁(板)之间应预留不小于15毫米的缝隙,并用弹性材料密封,以允许结构变形,减少对填充墙的挤压。
二、关键施工工艺与质量控制要点
规范的构造设计需通过严格的施工工艺来实现。抱框柱的施工质量直接影响其最终效能。
1. 马牙槎与拉结筋的设置
对于设置在砖混结构承重墙中的抱框柱,其与墙体的连接处应砌成马牙槎,这是保证新旧混凝土结合面牢固、实现共同受力的传统且有效工艺。应沿墙高每隔500毫米设置2根直径6毫米的拉结钢筋,每边伸入墙内的长度不应小于1米,对于抗震设防要求较高的区域,此拉结筋甚至需要沿墙体水平通长设置。值得注意的是,对于框架填充墙内采用脱开方式设置的构造柱或抱框柱,则可不设马牙槎,这主要是为了避免因砌体约束而影响柱的独立变形能力。
2. 施工顺序与混凝土浇筑
在砖混结构中,必须坚持“先砌墙,后浇柱”的施工顺序。即先砌筑墙体并预留出抱框柱的位置和马牙槎,待墙体砌筑完成并达到一定稳定性后,再支模浇筑抱框柱的混凝土。这一顺序能确保墙体对柱的约束作用,并使拉结筋充分锚固。浇筑混凝土前,应清理干净柱根部的杂物,浇筑时需振捣密实,确保混凝土的密实度和强度。
三、规范解读与国家政策背景下的实践意义
抱框柱的设计规范并非孤立存在,而是国家提升建筑工程质量与抗震安全政策体系中的重要组成部分。
1. 与抗震设防政策的紧密关联
我国《建筑抗震设计规范》将构造措施作为实现抗震设防目标“小震不坏、中震可修、大震不倒”的重要手段。抱框柱的设置要求直接与建筑的抗震设防烈度挂钩。在抗震设防烈度较高的地区,对于洞口边、墙体自由端等薄弱部位的加强要求更为严格。例如,相关技术文件指出,在8度和9度设防区,长度大于5米的后砌隔墙独立墙肢端部及大门洞边宜设构造柱或抱框柱。这体现了国家通过强制性技术标准,将防灾减灾政策落实到具体构造细节的导向。
2. 对墙体材料革新与建筑工业化的响应
随着国家推广新型墙体材料(如蒸压加气混凝土砌块)和建筑工业化的发展,填充墙体系的应用日益广泛。这类轻质墙体材料往往对裂缝控制更为敏感,且与混凝土框架的变形协调要求更高。《砌体填充墙结构构造》等标准图集和各地《住宅工程质量通病控制标准》中,均对填充墙洞口加强提出了明确要求,抱框柱成为控制门窗洞口周边开裂这一质量通病的有效构造措施。这反映了规范制定紧跟材料与工艺发展,旨在解决工程实际问题的特点。
3. 数据支撑与标准协同
规范的权威性建立在大量试验研究、震害调查和工程实践数据之上。例如,对于墙长超过5米或层高2倍时需在中部加设构造柱的规定,正是基于对长墙稳定性与抗侧力性能的研究。设计规范(如GB50003、GB50011)、施工验收规范与标准设计图集(如12G614-1)之间相互引用、协同规定,形成了从设计、施工到验收的全链条技术依据,确保了抱框柱等构造措施从“纸上”到“地上”的有效落实。