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“构造柱”是“混凝土构造柱”（structural concrete column）的简称，是在砌体房屋墙体的规定部位，按构造配筋，并按先砌墙后浇灌混凝土柱的施工顺序制成的混凝土柱，[1]在建筑图纸中用符号GZ表示。[2]
构造柱主要设置在外墙四角、错层部位横墙与外纵墙交接处、较大洞口两侧，大房间内外墙交接处等。[3]其设置规范要求主要参考相关国家标准，如《砌体结构设计规范》GB50003-2011[4]和《建筑抗震设计规范》GB50011-2010。[5]
构造柱的约束能使破碎的墙体碎块不易散落，减轻墙体开裂，以支撑楼盖不致突然倒塌，从而提升建筑物整体性和抗震能力。所以，构造柱对提高砌体房屋的抗震能力有重要作用。[6][7]也因此，构造柱的强度等级，以及它与墙体的连接，在配筋砌体工程的施工质量验收规范国家标准中，属于主控项目之一。[8]
性能和作用
设置“构造柱”能提高砌体结构的抗剪能力[注1]和延性[注2]，[9]一定程度上限制墙体裂缝的发生和发展，[2]吸收地震产生的震动能量，起到卸载作用；[10]增强砌体结构的整体性、稳定性，[9]从而提高抗震能力。[10]在工程设计中，为加强砌体结构抗震性能，设计施工中最为普遍、有效的方法就是设置“构造柱”。[9]构造柱一般设置在内外墙交接处、纵横墙交接处，[10]并与每层圈梁做可靠连接。[11]
国内外的地震研究表明，在房屋结构墙角处地震能量最大，因此地震中墙角处墙体的破坏也最严重。增设竖向钢筋，能有效地提高砖房的抗侧向荷载能力。如果将竖向钢筋和圈梁的水平钢筋连接在一起，则比单纯在墙角加竖向钢筋更有效。没有构造柱的墙体一旦开裂，其荷载就不再有明显增加，其开裂荷载与破坏载很接近，延性系数接近于1，即为脆性。在墙体中设置了构造柱后，一般墙体抵抗外力的强度最大可提高 20％，延性系数可以提高到2.5到3，墙体具有较大的非弹性变形能力，在墙体开裂后仍能承担竖向压力和一定的水平地震作用。使多层砌体房屋在遭遇大震时仍可保持一定的完整性而不至于突然倒塌。但构造柱作为一种防倒塌并不能保证建筑物不出现破坏。[12][11][9]
相关规程
构造柱的设计应遵循中华人民共和国国家标准（简称“国标”）中的相关规定，包括《砌体结构设计规范》GB50003-2011、《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010，[1]以及相关的建筑工程行业建设标准，如《混凝土小型空心砌块建筑技术规程》JGJ/T 14-2011、《高层建筑混凝土结构技术规程[附条文说明]》JGJ 3-2010等。[13]
设计原则
《砌体结构设计规范》GB50003-2011对构造柱对设置、设计与相关计算做出了详细规定。[1]
6.2章节，一般构造要求规定，山墙处的壁柱或构造柱宜砌至山墙顶部，且屋面构件应与山墙可靠拉结。[14]
6.3章节，关于框架填充墙的规定中提到，填充墙端部应设置构造柱，柱间距宜不大于20倍墙厚且不大于4000毫米，柱宽度不小于100毫米。此外，当填充墙长度超过5米或墙长大于2倍层高时，墙体中部应加设构造柱。[15]
6.5.2章节，防止或减轻墙体开裂的主要措施中规定，女儿墙应设置构造柱，构造柱间距不宜大于4m，构造柱应伸至女儿墙顶并与现浇钢筋混凝土压顶整浇在一起。[6]
7.3.12章节规定，对于墙梁的构造规定中提到，承重墙梁的支座处应设置落地翼墙，当不能设置翼墙时，应设置落地且上、下贯通的混凝土构造柱。当墙梁墙体在靠近支座1/3跨度范围内开洞时，支座处应设置落地且上、下贯通的混凝土构造柱，并应与每层圈梁连接。[16]
《砌体结构设计规范》GB50003-2011中10.1章节与《建筑抗震设计规范》GB50011-2010中的3.9章节规定，构造柱的混凝土强度等级不应低于C20。[4][5]
10.4章节，对于抗震墙砌体房屋抗震构件的规定中，规定了需要设置构造柱的具体情况：墙长大于4米时，以及洞口两侧，应在墙内增设钢筋混凝土构造柱；过渡层墙体应在底部框架柱、抗震墙边框柱、砌体抗震墙的构造柱或芯柱对应处设置构造柱或芯柱。[17]
《建筑抗震设计规范》GB50011-2010的7.4章节规定了小砌块房屋中替代芯柱的钢筋混凝土构造柱的构造要求。[18]7.5章节规定了底部框架-抗震墙砌体房屋的上部墙体中构造柱的设置要求。[19]9.3章节规定了单层砖柱厂房构造柱设置要求。[20]10.1章节规定了单层空旷房屋构造柱设置要求。[21]
计算参考
《砌体结构设计规范》GB50003-2011中有构造柱相关计算的国家标准。其中，6.1.2章节规定了带壁柱墙和带构造柱墙的高厚比验算公式，[22]8.2章节规定了砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合墙中的构造柱设置原则和相关计算公式，[23]10.2章节、10.3章节规定了相关承载力计算方法。[24][25]
《建筑抗震设计规范》GB50011-2010中7.2章节规定了构造柱相关计算要点。[26]
构造柱常见的截面尺寸是随着墙厚成方形或者一边为墙厚另一边稍大成长方形，截面长边不超过 240毫米的通常配置4根直径为10或12mm的钢筋。[10]
设置规范
构造柱需要根据砌体结构体系、砌体类型、结构或构件的受力或稳定性要求来设置，[10]设置时应注意其布置位置和连接构造，[9]并应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的有关规定和《砌体结构设计规范》GB50003-2011有关规定。[24]
构造柱通常设置在这些位置：外墙和内墙及纵横墙的交接处及墙体的两端；较大洞口的两侧、受力稳定性不足的小墙跺侧边及上人屋面的女儿墙；楼梯间的四角；框架结构中，跨度较大的梁下墙体厚度受限制时，设置于梁下；墙体的高厚比较大时，在适当部位设置以满足高厚比要求，此时构造柱的间距不宜大于4m。[10]
《砌体结构设计规范》GB50003-2011中10.2.4章节和《建筑抗震设计规范》GB 50011中7.3章节规定：[24]
构造柱设置部位应符合“砖砌体房屋构造柱设置要求”表格的规定；[24]外廊式和单面走廊式的房屋，应根据房屋增加一层的层数，按表格的要求设置构造柱，且单面走廊两侧的纵墙均应按外墙处理；[24]横墙较少的房屋，应根据房屋增加一层的层数，按表格的要求设置构造柱。当横墙较少的房屋为外廊式或单面走廊式时，应按本条2款要求设置构造柱；但6度[注3]不超过四层、7度[注3]不超过三层和8度[注3]不超过二层时应按增加二层的层数对待；[24]各层横墙很少的房屋，应按增加二层的层数设置构造柱；[24]采用蒸压灰砂普通砖和蒸压粉煤灰普通砖的砌体房屋，当砌体的抗剪强度仅达到普通黏土砖砌体的70％时(普通砂浆砌筑)，应根据增加一层的层数按本条1～4款要求设置构造柱；但6度[注3]不超过四层、7度[注3]不超过三层和8度[注3]不超过二层时应按增加二层的层数对待；[24]有错层的多层房屋，在错层部位应设置墙，其与其他墙交接处应设置构造柱；在错层部位的错层楼板位置应设置现浇钢筋混凝土圈梁；当房屋层数不低于四层时，底部1/4楼层处错层部位墙中部的构造柱间距不宜大于2m。[24]
| 房屋层数 | 设置部位 | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| 6度[注3] | 7度[注3] | 8度[注3] | 9度[注3] | ||
| 五 | 四 | 三 | - | 楼、电梯间四角，楼梯斜梯段上下端对应的墙体处；外墙四角和对应转角；错层部位横墙与外纵墙交接处；大房间内外墙交接处；较大洞口两侧 | 隔12米或单元横墙与外纵墙交接处；楼梯间对应的另一侧内横墙与外纵墙交接处 |
| 六 | 五 | 四 | 二 | 隔开间横墙（轴线）与外墙交接处；山墙与内纵墙交接处 | |
| 七 | 六、七 | 五、六 | 三、四 | 内墙（轴线）与外墙交接处；内墙的局部较小墙垛处；内纵墙与横墙（轴线）交接处 | |
多层砖砌体房屋中的构造柱、约束普通砖墙中的构造柱，以及砖砌体房屋的楼、屋盖中的构造柱的设置应符合《砌体结构设计规范》GB50003-2011中10.2章节的规定。[24]楼梯间和坡屋顶房屋的构造柱设置要求应符合《建筑抗震设计规范》GB 50011中7.3章节的规定。[27]
施工原则
钢筋混凝土构造柱和底部框架-抗震墙房屋中的砌体抗震墙的施工，应先砌墙，后浇构造柱和框架梁柱。[5]
常见质量问题
构造柱的常见质量问题包括：箍筋、拉接筋设置不能满足规范规定；楼层间构造柱轴线错位；混凝土接搓不好；构造柱有露筋和麻面现象；“跑浆”；空洞和“断层”等。[2][11]
技术措施
保证构造柱质量的施工措施包括：
确保混凝土原材料的质量，按质量标准对进场材料进行验收。其粗骨料粒径不宜大于2厘米。[2]严格控制混凝土配合比，控制加水量和外加剂掺量。严格执行搅拌工艺要求，充分均匀拌合混凝土。[11][2]设专人对构造柱振捣操作负责，[11]确保混凝土振捣均匀密实。避免柱模过早拆除，及时养护，以防混凝土柱失水过快、表现疏松，强度降低。[2]预留构造柱和马牙搓[注4]位置。[2][11]砌筑时，保证柱脚为大断面。[11]并严格控制紧挨着构造柱的墙体的垂直度。定位放线时，在构造柱所在轴线位置，将轴线引至建筑物外设置轴线控制桩，用经纬仪以此桩为控制点为准控制各层轴线，以此防治构造柱轴线位移。[2]钢筋骨架应随分柱段施工面分段梆扎，绑扎点须避免错位和滑移。[11]柱段施工高度小于等于2米，每层楼板混凝土浇筑时构造柱部位的混凝土上表面宜高于楼板面3到5厘米。每层柱底预留清扫口，在浇灌前清扫模板内杂物。夏季施工还应注意浇水养护，保证构造柱混凝土强度。[11][2]
验收规范
《砌体结构工程施工质量验收规范》GB50203-2011规定，构造柱的强度等级应符合设计要求，且预留拉结钢筋的竖向移位每一构造柱不得超过2处。构造柱一般尺寸允许偏差及检验方法应符合表格规定，且每检验批抽查不应少于5处。[8]
| 项次 | 项目 | 允许偏差（mm） | 检验方法 | ||
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 中心线位置 | 10 | 用经纬仪和尺检查或用其他测量仪器检查 | ||
| 2 | 层间错位 | 8 | 用经纬仪和尺检查或用其他测量仪器检查 | ||
| 3 | 垂直度 | 每层 | 10 | 用2m拖线板检查 | |
| 全高 | 小于等于10m | 15 | 用经纬仪、吊线和尺检查或用其他测量仪器检查 | ||
| 大于10m | 20 | ||||
构造柱一般尺寸允许偏差及检验方法应符合规定。[28]
相关研究
2023年，唐海平、周勇等人共同发表的论文《QC 活动提高构造柱验收合格率研究》运用现场调查、原因分析，对比试验等方法对施工现场构造柱的施工质量进行调查，找出了影响构造柱混凝土施工质量的主要原因，并拟定了对策。通过重新设计进料口形式和混凝土浇筑方式，显著提高了构造柱混凝土的总体质量。[29]
2023年，马鸣扬和高瑞共同发表论文《构造柱铝模板分段浇筑施工技术研究》提出，应用铝模构造柱分段浇筑施工技术，工艺机具组合合理、结构可靠度高，经济效益显著。[30]马胜志、王萌等人发表的论文《构造柱柱头辅助浇筑工具研制及应用》介绍了在填充墙砌体结构构造柱施工中，为改善柱头混凝土浇筑工艺，研制出的新型构造柱柱头辅助浇筑工具，该工具可以节省人工、节约材料，且操作便捷。[31]
2019年，曹雄锋、姚荣、吴海燕、姚贵树共同为一种预制构造柱的施工方法申请了专利。该施工方法采用部分预制、部分现浇的方法，大大节约了构造柱施工过程中模板的使用量，节约了工期。[32]
参考资料 32
- 砌体结构设计规范 2.1.14 — 建标库
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- 构造柱设置要求规范 — 土木工程网
- 砌体结构设计规范 10.1一般规定 — 建标库
- 建筑抗震设计规范 3.9 — 建标库
- 砌体结构设计规范 6.5 — 建标库
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- 砌体结构工程施工质量验收规范 8.2 — 建标库
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- 规范标准 — 建标库
- 砌体结构设计规范 6.2 — 建标库
- 砌体结构设计规范 6.3 — 建标库
- 砌体结构设计规范 7.3 — 建标库
- 砌体结构设计规范10.4 — 建标库
- 建筑抗震设计规范 7.4 — 建标库
- 建筑抗震设计规范 7.5 — 建标库
- 建筑抗震设计规范 9.3 — 建标库
- 建筑抗震设计规范 10.1 — 建标库
- 砌体结构设计规范 6.1墙、柱的高厚比验算 — 建标库
- 砌体结构设计规范 8.2 — 建标库
- 砌体结构设计规范 10.2 转砌体构件 — 建标库
- 砌体结构设计规范 10.3 混凝土砌块砌体构件 — 建标库
- 建筑抗震设计规范 7.2 — 建标库
- 建筑抗震设计规范 7.3 — 建标库
- 砌体结构工程施工质量验收规范 8.3 — 建标库
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- 预制构造柱的施工方法 — 谷歌专利
注释
- 抗剪能力：指楼房抵抗剪切破坏的极限能力。抗剪
- 延性：材料在断裂前塑性变形的特性。延性
- 本段所述“6度”“7度”“8度”为一个城市或地区的抗震设防烈度。我国主要城镇抗震设防烈度可以查阅《建筑抗震设计规范》GB50011-2010附录A建筑抗震设计规范
- 马牙槎：是砖墙留槎处的一种砌筑方法。马牙槎