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關鍵詞:鋼筋混凝土,結構抗震,加固方法
0引言
地震災害是人類面臨的嚴重自然災害之一。地震具有突發性特點,至今可預報性仍然很低。強烈地震常造成人身和財產的巨大損失。我國屬地震多發國家,特別是近年來地震活動頻繁,一些特大地震已經給人類社會帶來了不可估量的損失,這就迫使工程人員不得不去深入研究土木工程結構的抗震設計理論和方法,最大限度地減少地震給人們帶來的影響。
抗震加固是對未進行抗震設防或已進行抗震設防但達不到設防標準的建筑物,進行結構補強和提高其抗震力的措施。建筑結構加固方法隨著經濟水平、技術水平和人們觀念的發展而發展,但有些構件加固方法(如加大截面法)將使結構和構件的剛度發生變化,從而引起結構動力特性、構件內力的變化以及剛度軟弱層和強度薄弱層的出現,而這些變化對結構承載力及彈塑性變形能力帶來的不利或有利影響,是目前的加固方法所沒有考慮的。因此對鋼筋混凝土結構抗震加固技術進行論述有著重要的意義。
1 鋼筋混凝土抗震常規加固技術
混凝土結構抗震常規加固方法包括加大截面加固法、外包鋼加固法、預應力加固法、改變結構傳力途徑加固法、受彎構件外部粘貼加固法以及其他加固方法等,每種加固方法各有其特點和適應范圍,應根據具體條件加以選擇。
1.1 加大截面加固法
加大截面加固法即采用增大混凝土結構或構筑物的截面面積,以提高其承載力和滿足正常使用要求的一種加固方法,可廣泛用于混凝土結構的梁、板、柱等構件和一般構筑物的加固。但由于截面尺寸加大,有時受使用上限制。
1.2 外包型鋼加固法
外包鋼加固法即在混凝土構件四周包以型鋼的加固方法(分干式和濕式兩種形式),適用于使用上不允許增大混凝土截面尺寸,而又需要大幅度地提高承載力的混凝土結構加固。當采用化學灌漿外包鋼加固時,型鋼表面溫度不應高于60℃;當環境具有腐蝕性介質時,應有可靠的防護措施。
1.3預應力加固法
即采用外加預應力的鋼拉桿(一般分水平拉桿、下撐式拉桿和組合式拉桿3種)或撐桿對結構進行加固的方法,適用于要求提高承載力、剛度和抗裂性及加固后占空間小的混凝土承重結構。此法不宜用于高溫環境下的混凝土結構,也不適用于混凝土收縮徐變大的混凝土結構。
2 改變結構傳力途徑加固法
2.1增設支點法
該方法是以減少結構的計算跨度和變形,提高其承載力的加固方法。按支承結構的受力性質又分為剛性支點和彈性支點2種。畢業論文,加固方法。剛性支點法是通過支承構件的軸心受壓將荷載直接傳給基礎或其它承重結構的一種加固方法。增設支點法適用于房屋凈空不受限制的大跨度結構加固。
2.2托梁拔柱法
該法是在不拆或少拆上部結構的情況下拆除、更換、接長柱子的一種加固方法。按其施工方法的不同又分為有支撐托梁拔柱、無支撐托梁拔柱及雙托梁反牛腿托梁柱等方案。適用于要求房屋使用功能改變、增大空間的老廠改造等結構加固。其中雙托梁反牛腿托梁拔柱,則適用于保留上柱的型鋼加固。
2.3 受彎構件外部粘貼鋼板、碳纖維或其它抗拉強度較高的材料加固法
此法是用建筑結構膠將鋼板等材料粘貼在鋼筋混凝土受彎構件表面,具有良好的共同工作性能,所占空間小、加固施工周期短、消耗材料少,其加固部位、范圍與強度可視設計構造需要而定,是近幾年來新發展的加固技術。本加固法適用于承受靜力作用的一般受彎構件,且環境溫度不應超過60℃, 相對濕度不大于70%及無化學腐蝕的使用環境中。
3鋼筋混凝土結構抗震加固新技術
3.1 結構基礎隔震技術
基礎隔震技術是在上部結構和基礎之間設置隔震裝置,阻隔地震能量向上部結構傳遞,從而減少結構地震反應的一種抗震技術。目前研究開發的基礎隔震技術主要有:疊層橡膠墊隔震、摩擦滑移隔震、滾珠及滾軸隔震、支撐式擺動隔震和混合隔震等。其中,疊層橡膠隔震支座已被廣泛應用,具有很好的應用前景。縱觀隔震技術的發展,可以看出近年來隔震技術有以下特點:
(1)隔震技術的應用范圍越來越廣,數量越來越多。隔震技術不僅在新建工程中獲得廣泛應用,而且在現有建筑的加同工程中得到應用。
(2)隔震建筑的結構形式日趨多樣化,已從早期主要應用于砌體結構、鋼筋混凝土結構發展到鋼結構、組合結構、木結構。
(3)可供選擇的隔震裝置越來越多,新的隔震方法不斷提出,并且采用混合隔震技術已經成為發展趨勢。
3.2消能隔震技術
傳統的抗震設計方法是靠結構的延性來耗散地震能量。但問題在于結構受到1次強烈地震時,結構構件在利用自身的延性耗散地震能量的同時,也會受到嚴重的損傷。為了解決這個矛盾,在結構上附加各種阻尼器,通過阻尼器大量耗散地震輸入到上部結構的能量,從而達到保護主體結構免遭破壞的目的。常用的阻尼器有金屬屈服阻尼器(Metallic Yielding Damper)、摩擦阻尼器(Friction Damper)、黏彈性阻尼器(ViscoelasticDamper)、粘滯液體阻尼器(Viscous Fluid Damper)等。消能減震技術近年來被大量應用在已有建筑物的抗震加固上,與傳統的加固技術相比主要優勢有:
(1)施工現場無濕作業,基本不影響原建筑的正常使用功能;
(2)能在保持原建筑外貌不變的前提下,實現了提高抗震能力和改善使用功能的協調;
(3)消能效果明顯,結構經過合理的設計,可以滿足各種設防烈度下的抗震要求;
(4)可以有效地節約經費和縮短工期。
3.3 高性能鋼絲網復合砂漿薄層(HPFL)加固技術
高性能鋼筋網復合砂漿薄層(HPFL)加固混凝土結構,是指對混凝土構件進行表面處理后,鋪設鋼筋網,再粉抹或噴射上高性能復合砂漿,使加固層與原構件共同工作,達到提高構件工作性能的目的。
采用高性能水泥復合砂漿鋼筋網薄層加固混凝土構件能有效提高構件的承載力、剛度、抗裂性和延性。畢業論文,加固方法。畢業論文,加固方法。該加固方法與碳纖維加固法相比具有施工簡單,經濟實用的優點,在結構工程加固中的應用前景十分廣闊。畢業論文,加固方法。畢業論文,加固方法。
隨著抗震技術理論的不斷發展和完善,抗震加固方法已從傳統的方法不斷趨向多樣化。畢業論文,加固方法。目前新發展起來的減震控制技術在工程應用上有明顯優勢,為建筑的抗震設計和抗震加固提供了一條嶄新的途徑,它克服了傳統結構“硬碰硬”式的抗震設計方法,具有概念簡單、減震機理明確、減震效果顯著和安全可靠的特點。
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關鍵詞:多層樞架結構,房屋設計,問題
鋼筋混凝土多層框架房屋,結構設計看似簡單,但如果設計不當,將會給建設單位帶來浪費或不安全的種種問題。本文就鋼筋混凝土多層框架房屋結構實際設計中應注意的問題作了簡要的分析探討。
1.關于多層框架基礎類型的選擇問題
多層框架類型多層框架基礎類型的選擇,取決于地質條件,上部結構荷載的大小。上部結構對地基不均勻沉降及傾斜的敏感度及施工條件等因不。設計時應做技術經濟比較,綜合考慮后確定。對于框架結構的受力分析和輔助設計。可借助PKPM進行,其主要步驟:厚度:雙向板為1/40板跨,單向板為1/35板跨。然后進行撓度和裂縫計算。最后確定板厚及配筋。柱截面:At=N/arc,a為軸壓比,fc凝土壓強度設計值。受荷面各及經驗系數確定。初選梁截面:粱高為跨度的l/lO一1/15,粱寬通常為1/2—/3梁高。輸入荷載:樓面荷載,梁上荷載,柱節點荷載,風載及地震信息。用PKPM中的SATWE內力分析程序進行計算。框架柱首先要滿足軸壓比限制,對超筋和構造配筋的梁柱進行調整,直至配筋,截面大小適中為止。另檢查結構的自振周期,以名產生共振。基礎選型:常用的基礎型式有柱下獨立基礎。柱下條基,柱下筏板及柱基。
2.關于多層框架結構的參數選取問題
《抗震規范》中指出,所有的計算機計算結果,應經分析判斷確認其合理、有效后方可用于工程設計。論文大全。通常情況下,計算機的計算結果主要是結構的自振周期、樓層地震剪力系數、樓層彈性層間位移(包括最大位移與平均位移)和彈塑性變形驗算時樓層的彈塑性層間位移、樓層的側向剛度比、振型參與質量系數、墻和柱的軸壓比及墻、柱、梁和板的配筋、底層墻和柱底部截面的內力設計值、框架——抗震墻結構抗震墻承受的地震傾覆力矩與總地震傾覆力矩的比值。超筋超限信息等等。
為了分析判斷計算機計算結果是否合理。結構設計計算時,除了有合理的結構方案、正確的結構計算簡圖外。正確填寫抗震設防烈度和場地類別。合理選取電算程序總信息中的其他各項參數也是十分重要的。
多層框架結構房屋有時也設置地下室。由于隔墻少,常采用筏板式基礎。在電算時,應將地下室層數和上部結構一起輸入,并在總信息中按實際的地下室層數填寫。這樣,計算地基和基礎底板的豎向荷載可以一次形成,并且在抗震計算時,程序會自動對框架底層柱底截面的彎矩設計值乘以增大系數。同時通過對層側移剛度比的分析比較,還可以正確判斷和調整房屋的嵌固位置,并采取相應的抗震構造措施。保證樓板有必要的厚度和最筋率等等;當結構表現為豎向不規則時。不僅要驗算薄弱層,而且還要對薄弱層的地震剪力乘以1.15的增大系數。如果在結構總體計算時。論文大全。總信息中填寫的地下室層散少于實際輸入的層數,彎矩設計值增大系數將會乘錯位置,從而在發生地震時,會使極易發生震害的底層柱底部位因抗震能力降低而破壞。
3.關于框架計算簡圖的問題
無地下室的鋼筋混凝土多層框架房屋,獨立基礎埋置較深,在一0.05m左右設有基礎拉梁時,應將基礎拉梁按層1輸入。以某學生宿舍樓為例,該項目為層鋼筋混凝土框架結構,丙類建筑,建筑場地為II類;層高3.3m,基礎埋深4.Om基礎高度0.8m,室內外高差0.45m。根據《抗震規范》第6.1.2條,在8度地震區該工程框架結構的抗震等級為二級。設計者按3層框架房屋計算,首層層高取3.35m,即假定框架房屋嵌固在一0.05m處的基礎拉梁頂面:基礎拉梁的斷面和配筋按構造設計:基礎按中心受壓計算。顯然,選取這樣的計算簡圖是不妥當的。因為,第一,按構造設計的拉梁無法平衡柱腳彎矩;第二,《混凝土結構設計規范》—2002)第7.3.11條規定,框架結構底柱的高度應取基礎頂面至首層樓蓋頂面的高度。工程設計經驗表明,這樣的框架結構宜按4層進行整體分析計算,即將基礎拉梁層按層1輸入,拉梁上如作用有荷載,應將荷載一并輸入。論文大全。這樣,計算剪力的首層層高為Hl=4—0. 05=3.95m,層2層高為3.35m,層3、4層高為.3m。根據《抗震規范》第6.2.3條,框架柱底層柱腳彎矩設計值應乘以增大系數1.25。當設拉梁層時,一般情況下,要比較底層柱的配筋是由基礎頂面處的截面控制還是由基礎拉梁頂面處的截面控制。考慮到地基土的約束作用,對這樣的計算簡圖,在電算程序總信息輸入中,可填寫地下室層數為1,并復算一次,按兩次計算結果的包絡圖進行框架結構底層柱的配筋。
綜上所述,以上的幾個問題在鋼筋混凝土框架結構設計中經常遇到,也經常被忽略。所以,我們設計工作者應按規范和相應的構造要求,嚴格執行,從根本上消除設計隱患,確保設計質量。
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關鍵詞:農村建筑,抗震設計,措施
1 引言
地震給人類造成的最大危害是房屋倒塌,危度生命和財產安全。磚房在歷次地震中的震害很嚴重,農村、城鎮房屋建筑的主體為多層砌體結構。在地震力的作用下,磚結構易發生脆性的剪切破壞,從而導致房屋的破壞和倒塌。全國城鎮民用建筑中,以磚砌體作為墻體材料的占90%以上,多層砌體(含底框磚房)所占(面積)比例達89%。抓好抗震設防地區建設工程的抗震設計,對減輕地震災害有積極的作用。因此加強抗震地區合理的進行結構抗震設計是十分重要的工作。
2 農村房屋設計中存在的主要問題
(1)在建多層砌體住宅中,房屋出現超高現象。有些底層還出現店面屋
(2)有的房屋為設置大客廳,犧牲門間墻寬度,開大門洞,大門洞間墻寬僅有240mm,并將陽臺做成大懸挑從而擴展客廳面積,當部分地方尺寸滿足不了要求,也不注意采取措施,采用增大截面及配筋的構造柱替代磚墻肢,把布局改得亂七八糟的,不僅不美觀,平面改成層次不齊,墻體沿豎向布置上下不連續。
(3)在房屋設計中沒有對抗震承載力進行計算。
(4)房屋在抗震設計中,采取的抗震措施不到位。很多設計不完整,設置不足,細節不清楚,不管能實效不,就靠圖紙來施行。
(5)在建多層樓房屋中,為了滿足部分大空間需要,底層或頂層采用“混雜”結構體系的,在底層或頂層局部采用鋼筋砼內框架結構,有的僅將構造柱和圈梁局部加大,當作結構的框架。
3.農村建筑抗震設計的基本原則
(1)選擇對抗震有利的場地和地基,從地形地貌看,應選擇地勢平坦開闊的地方作為建筑場地。
(2)合理規劃,避免地震時發生次生災害。房屋不要建得太密,房屋的間距以不小于1~1.5倍房屋的高度為宜。
(3)抗震結構方案一般應采用矩形、方形、圓形的平面布置。要選擇經濟合理的設計方案
(4)保證結構的整體性,并使結構和聯結部分具有較好的塑性。
(5)盡量不做建筑突出屋面的磚煙囪、女兒墻等,以免引起房屋破壞
(6)減輕建筑物的自重,降低它的重心位置。建筑物所受的地震荷載的大小和它的重量成正比。減輕建筑物的重量,是減少地震荷載最經濟最有效措施。
(7)購置正規合格材料。材料強度應達到設計要求,按設計圖紙施工,并嚴格按照施工規范施工。
4農村房屋抗震設計
4.1房屋坐落設計,布局要合理
房屋布局要緊湊,美觀合理。盡量設計為正房,從而加大才光亮。區位選址要合理,建筑物與周圍環境相協調,有足夠的人均建筑面積,充分利用土地資源,使住宅具有足夠的抵抗自然災害能力。房間設備亮度足夠,通風良好,南北朝向為佳,朝向的間距在凈高1.5倍以上。房屋總高度與總寬度的最大比值,不能超過抗震規范要求。
4.2結構體系設計
首先應采用橫墻承重或縱橫墻共同承重的結構體系。縱橫向應應具有合理的剛度和強度。對出現薄弱的地方應采取相應措施提高其抗震能力。墻體布置應滿足地震作用有合理的傳遞途徑。同一結構單元不應采用磚房與底框磚房或內框架磚房或框架結構等“混雜”的結構類型。應采用相同的結構類型。
4.2.1外墻維護設計。優先采用陶粒空心砌塊、陶粒聚苯砌塊作為外墻圍護。
4.2.2窗戶設計。要針對地區特點、窗的位置、朝向及室外遮擋等情況,進行合理的設計。農村住房可采用現行建筑設計規范中規定的窗地比。科技論文。窗應布置在房間或開間中部。這樣可以使室內照明度均勻,窗臺高度高度一般為900mm,不能過高或過低。科技論文。
4.2.3抗震設計。抗震性能好壞取決于建筑地點、地質條件;建筑物的設計是否符合抗震設計規范;施工質量的優劣。建造中適當配以構造柱、圈梁及拉結筋,以增強建筑物的抗震能力。
4.2.4平、立面布置。有的沒抗震設計理念,為開大門洞,縮小門間墻寬度。建筑的平面布置和抗側力結構的平面布置要對稱,有規則。縱、橫墻沿平面布置不能對齊的墻體較少,樓梯間不宜設在房屋的轉角處,房屋轉角處的門窗間墻承受雙向側向應力,其局部尺寸應不小于lm;其余外縱墻的門窗間墻局部尺寸部分不滿足1m要求時,其限值可放寬到0.8m;內墻門間墻局部尺寸不滿足要求時,可用設構造柱來滿足。建筑的立面和豎向剖面力求規則,結構的側向剛度宜均勻變化,墻體沿豎向布置上下應連續,避免剛度突變。當房屋的立面高差較大、錯層較大,采用防震縫將結構分割成平面和體形規則的獨立元。雖然磚砌體與構造柱和圈梁可以增加房屋的延性。但它們不能同時發揮作用。
4.3抗震計算
抗震計算是抗震設計中的重要內容,是保證滿足抗震承載力的基礎。對平面和豎向不規則的多層磚房采用考慮地震扭轉影響的分析程序。多層磚房的抗震計算可采用底部剪力法。
4.4抗震措施
為保證房屋在地震中有良好的抗震能力,以下介紹了幾點抗震措施內容。
4.4.1構造柱和圈梁的設置
現在農村很多房屋是多層砌體房屋。對橫墻較多或較少的要采取不同設置,對橫墻較少的應根據房屋增加一層或二層后的層數。對橫墻較多應按要求設置構造柱。對橫墻承重或縱橫墻共同承重的裝配式鋼筋砼樓、木樓、屋蓋應按抗震規范要求設置圈粱。圈梁的截面和配筋不能太大。
4.4.2構件間的連接措施
(1)構造柱與樓、屋蓋連接:當為現澆樓、屋蓋時,在樓、屋蓋處設240mmx120mm拉梁與構造柱連接。為屋蓋時.構造柱應與每層圈梁連接。
(2)構造柱與磚墻連接:構造柱與磚墻連接處應砌成馬牙槎。并沿墻高每隔500mm設2Φ6拉結鋼筋,每邊伸入墻內不小于1m。
(3)墻與墻的連接:抗震設防烈度為7度時,層高超過3.6m或長度大于7.2m的大房間,外墻轉角及內外墻交接處,當未設構造柱時,應沿墻高每隔500mm設2Φ6拉結鋼筋,每邊伸入墻內不小于lm。
(4)屋頂間的連接:突出屋面的樓梯間,構造柱應從下一層伸到屋項間頂部,并與頂部圈粱連接。
(5)后砌墻體的連接:應沿墻商每隔500mm設2Φ6拉結鋼筋與承重墻連接。每邊伸入墻內不小于0.5m。抗震設防烈度為8度到9度時。長度大于5.1m的后砌墻頂,應與樓、屋面板或梁連接。科技論文。
(6)欄板的連接:磚砌欄板應配水平鋼筋,并且壓項臥梁應與砼立柱相連。
(7)構造柱底端連接:構造柱可不單獨設基礎,但應伸入室外地面下500mm,或錨入室外地面下不小于300mm的地圈梁。
4.4.3懸臂構件的連接
(1)女兒墻的穩定措施:抗震設防烈度為6~7度時,240mm厚無錨固女兒墻(非出入口處)的高度不能超過0.5m,當超過時,女兒墻應按抗震構造圖集要求采取措施。女兒墻的計算高度可從屋蓋的圈梁頂面算起。當屋面板周邊與女兒墻有鋼筋拉結時。計算高度可從板面算起。
(2)懸挑構件:懸臂陽臺挑梁的最大外挑長度不能大于1.8m.不應大于2m。并且不能采用墻中懸挑式踏步或豎肋插入墻體的樓梯。
5農村新建房屋的措施
新建房屋要從當地環境、設計方案、機構、材料、人員等方面進行控制,從而提高房屋的施工質量和房屋抗震水平。
對于當地的環境做一個系統的調查,做到因地制宜。合理采用設計方案,加強新型房屋結構的抗震能力的技術措施。在房屋建造區域建立地勘資料,為農民服務。作為地震行政主管部門應加強對農民地震知識的宣傳,加強地震防范意識。對于建筑的用料要嚴格進行控制,防止使用不合格的建筑材料,以免建造質量低劣的房屋。無論是村民還是施工人員應具備一些基本的抗震知識。
6.結束語
隨著我國農村經濟水平的提高,農村住宅數量越來越多,越來越多的農民建新房,多層房屋,在建房中,應重視房屋抗震設計中的各個環節,將工程質量放在首位,嚴格按照施工規范要求施工,加強規劃、設計、施工方面的管理,從而降低房屋的地震程度。
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[論文摘要]高層建筑抗震工作一直建筑設計和施工的重點,概述高層建筑的發展,對建筑抗震進行必要的理論分析,從而來探索高層建筑的設計理念、方法,從而采取必須的抗震措施。
現階段,土與結構物共同工作理論的研究與發展使建筑抗震分析在概念上進一步走向完善,如果可以在結構與地基的材料特性,動力響應,計算理論,穩定標準諸方面得到符合實際的發展,自然會在建筑結構抗震領域內起到重要的作用。
一、高層建筑發展概況
80年代,是我國高層建筑在設計計算及施工技術各方面迅速發展的階段。各大中城市普遍興建高度在100m左右或100m以上的以鋼筋為主的建筑,建筑層數和高度不斷增加,功能和類型越來越復雜,結構體系日趨多樣化。比較有代表性的高層建筑有上海錦江飯店,它是一座現代化的高級賓館,總高153.52m,全部采用框架一芯墻全鋼結構體系,深圳發展中心大廈43層高165.3m,加上天線的高度共185.3m,這是我國第一幢大型高層鋼結構建筑。進入90年代我國高層建筑結構的設計與施工技術進入了新的階段。不僅結構體系及建筑材料出現多樣化而且在高度上長幅很大有一個飛躍。深圳于1995年6月封頂的地王大廈,81層高,385.95m為鋼結構,它居目前世界建筑的第四位。
二、建筑抗震的理論分析
(一)建筑結構抗震規范
建筑結構抗震規范實際上是各國建筑抗震經驗帶有權威性的總結,是指導建筑抗震設計(包括結構動力計算,結構抗震措施以及地基抗震分析等主要內容)的法定性文件它既反映了各個國家經濟與建設的時代水平,又反映了各個國家的具體抗震實踐經驗。它雖然受抗震有關科學理論的引導,向技術經濟合理性的方向發展,但它更要有堅定的工程實踐基礎,把建筑工程的安全性放在首位,容不得半點冒險和不實。正是基于這種認識,現代規范中的條文有的被列為強制性條文,有的條文中用了“嚴禁,不得,不許,不宜”等體現不同程度限制性和“必須,應該,宜于,可以”等體現不同程度靈活性的用詞。
(二)抗震設計的理論
1、擬靜力理論。擬靜力理論是20世紀10~40年展起來的一種理論,它在估計地震對結構的作用時,僅假定結構為剛性,地震力水平作用在結構或構件的質量中心上。地震力的大小當于結構的重量乘以一個比例常數(地震系數)。
2、反應譜理論。反應譜理論是在加世紀40~60年展起來的,它以強地震動加速度觀測記錄的增多和對地震地面運動特性的進一步了解,以及結構動力反應特性的研究為基礎,是加理工學院的一些研究學者對地震動加速度記錄的特性進行分析后取得的一個重要成果。
3、動力理論。動力理論是20世紀70-80年廣為應用的地震動力理論。它的發展除了基于60年代以來電子計算機技術和試驗技術的發展外,人們對各類結構在地震作用下的線性與非線性反應過程有了較多的了解,同時隨著強震觀測臺站的不斷增多,各種受損結構的地震反應記錄也不斷增多。進一步動力理論也稱地震時程分析理論,它把地震作為一個時間過程,選擇有代表性的地震動加速度時程作為地震動輸入,建筑物簡化為多自由度體系,計算得到每一時刻建筑物的地震反應,從而完成抗震設計工作。
三、高層建筑結構抗震設計
(一)抗震措施
在對結構的抗震設計中,除要考慮概念設計、結構抗震驗算外,歷次地震后人們在限制建筑高度,提高結構延性(限制結構類型和結構材料使用)等方面總結的抗震經驗一直是各國規范重視的問題。當前,在抗震設計中,從概念設計,抗震驗算及構造措施等三方面入手,在將抗震與消震(結構延性)結合的基礎上,建立設計地震力與結構延性要求相互影響的雙重設計指標和方法,直至進一步通過一些結構措施(隔震措施,消能減震措施)來減震,即減小結構上的地震作用使得建筑在地震中有良好而經濟的抗震性能是當代抗震設計規范發展的方向。而且,強柱弱梁,強剪弱彎和強節點弱構件在提高結構延性方面的作用已得到普遍的認可。
(二)高層建筑的抗震設計理念
我國《建筑抗震規范》(GB50011-2001)對建筑的抗震設防提出“三水準、兩階段”的要求,“三水準”即“小震不壞,中震可修,大震不倒”。當遭遇第一設防烈度地震即低于本地區抗震設防烈度的多遇地震時,結構處于彈性變形階段,建筑物處于正常使用狀態。建筑物一般不受損壞或不需修理仍可繼續使用。因此,要求建筑結構滿足多遇地震作用下的承載力極限狀態驗算,要求建筑的彈性變形不超過規定的彈性變形限值。當遭遇第二設防烈度地震即相當于本地區抗震設防烈度的基本烈度地震時,結構屈服進入非彈性變形階段,建筑物可能出現一定程度的破壞。但經一般修理或不需修理仍可繼續使用。因此,要求結構具有相當的延性能力(變形能力)不發生不可修復的脆性破壞。當遭遇第三設防烈度地震即高于本地區抗震設防烈度的罕遇地震時,結構雖然破壞較重,但結構的非彈性變形離結構的倒塌尚有一段距離。不致倒塌或者發生危及生命的嚴重破壞,從而保障了人員的安全。因此,要求建筑具有足夠的變形能力,其彈塑性變形不超過規定的彈塑性變形限值。
三個水準烈度的地震作用水平,按三個不同超越概率(或重現期)來區分的:多遇地震:50年超越概率63.2%,重現期50年;設防烈度地震(基本地震):50年超越概率 10%,重現期475年;罕遇地震:50年超越概率 2%-3%,重現期 1641-2475年,平均約為2000年。
對建筑抗震的三個水準設防要求,是通過“兩階段”設計來實現的,其方法步驟如下:第一階段:第一步采用與第一水準烈度相應的地震動參數,先計算出結構在彈性狀態下的地震作用效應,與風、重力荷載效應組合,并引入承載力抗震調整系數,進行構件截面設計,從而滿足第一水準的強度要求;第二步是采用同一地震動參數計算出結構的層間位移角,使其不超過抗震規范所規定的限值;同時采用相應的抗震構造措施,保證結構具有足夠的延性、變形能力和塑性耗能,從而自動滿足第二水準的變形要求。第二階段:采用與第三水準相對應的地震動參數,計算出結構(特別是柔弱樓層和抗震薄弱環節)的彈塑性層間位移角,使之小于抗震規范的限值。并采用必要的抗震構造措施,從而滿足第三水準的防倒塌要求。
(三)高層建筑結構的抗震設計方法
我國的《建筑抗震設計規范》(GB50011-2001)對各類建筑結構的抗震計算應采用的方法作了以下規定:1、高度不超過 40m,以剪切變形為主且質量和剛度沿高度分布比較均勻的結構,以及近似于單質點體系的結構,可采用底部剪力法等簡化方法。2、除1 款外的建筑結構,宜采用振型分解反應譜方法。3、特別不規則的建筑、甲類建筑和限制高度范圍的高層建筑,應采用時程分析法進行多遇地震下的補充計算,可取多條時程曲線計算結果的平均值與振型分解反應譜法計算結果的較大值。
參考文獻
[1]朱鏡清.結構抗震分析原理[M].地震出版社,2002.11.
關鍵詞:連梁設計,設計建議
一、連梁的受力機理與破壞形式
在水平荷載的作用下,墻肢產生彎曲變形,使連梁端產生轉角,從而使連梁產生內力,同時連梁作用在墻肢上的約束力又限制了墻肢的進一步變形,改善了墻肢的受力性能并與墻肢共同承擔水平荷載。免費論文。連梁的跨度一般不大,豎向荷載也較小,相對于墻肢變形產生的內力,豎向荷載產生的內力一般可以忽略不計。
在地震作用下,連梁可能因承載力超限而破壞,連梁破壞有兩種情況:一種是脆性破壞即剪切破壞;另一種是延性破壞,即彎曲破壞。在地震作用下,如果連梁產生剪切破壞,連梁對墻肢的約束作用將很快地喪失。聯肢墻或筒體將很快的劈成若干個單片的獨立墻肢,結構的抗側剛度迅速下降,結構變形顯著提高,造成結構整體抗震性能下降。連梁發生彎曲破壞時,梁端出現垂直裂縫,受拉區出現細微裂縫,在水平地震作用下出現交叉裂縫形成塑性鉸,結構剛度降低,變形加大,從而吸收大量地震能量,同時結構的地震效應減小.在地震的反復作用下,連梁裂縫不斷加長、加寬, 直至混凝土受壓破壞, 在這一過程中連梁起到一種耗能作用。另一方面,連梁出現塑性鉸后并未完全喪失承載力,它仍能通過塑性鉸傳遞一定的彎矩和剪力,對墻肢起到一定的約束作用,這對于減少墻肢力、延緩墻肢屈服有著重要作用。
綜上可見,墻肢和連梁的設計必須符合強剪弱彎的原則,要求連梁的屈服早于墻肢的屈服,并要求墻肢和連梁具有良好的延性。
二、連梁在結構設計中的存在的幾個問題
(一)連梁剛度的折減
《高層建筑混凝土結構技術規程》(JGJ3-2002) (以下簡稱《高規》)第5.2.1 條規定“: 在內力與位移計算中, 抗震設計的框架- 剪力墻或剪力墻結構中的連梁剛度可予以折減,折減系數不宜小于0.5”。免費論文。之所以考慮對連梁的剛度進行折減,是由于在側向荷載作用下,混凝土的開裂引起了剛度降低。在地震作用下,連梁的裂縫開展和塑性變形比在風荷載作用下的更大,因此,剛度降低的更多。但是,剛度折減得越多,意味著設計荷載作用下裂縫開展得越大。在超載時,如發生強大的陣風或地震烈度超過多遇地震烈度時,塑性鉸也會出現得更早,這就要求更加注意加強連梁的延性和使連梁符合“強剪弱彎”的要求。
(二)連梁剛度折減后承載力仍不符合滿足時的探討
《高規》第7.2.25 條第二款規定“: 抗震設計的剪力墻中連梁彎矩及剪力可進行塑性的調幅,以降低其剪力設計值。但在內力計算時已經按本規程第5.2.1 條的規定降低了剛度的連梁,其調幅范圍應當限制或不再繼續調幅。當部分連梁降低彎矩設計值后,其余部位連梁和墻肢的彎矩設計值應相應提高”。連梁的彎矩設計值包括豎向荷載和水平荷載兩部分所產生的內力。豎向荷載產生的彎矩已通過彎矩調幅進行調整, 而且豎向荷載的彎矩不能通過其他構件的彎矩來進行調整。因此,這里所說的彎矩調整是指水平荷載產生的彎矩。
個別連梁仍有超筋情況時《, 高規》第7.2.25 條第3 款規定“: 當連梁破壞對承受豎向荷載無明顯影響時, 可考慮在大震作用下該連梁不參與工作, 按獨立墻肢進行第二次多遇地震作用下結構內力分析,墻肢應按兩次計算所得的較大內力進行配筋設計”。免費論文。即假定連梁大震下破壞,不能約束墻肢。因此可考慮連梁不參與工作,而按獨立墻肢進行二次結構內力分析,這時就是剪力墻的第二道防線,這種情況往往使墻肢的內力及配筋加大,以保證墻肢的安全。
三、設計建議
(一)連梁剛度折減取值
在內力和位移計算時, 要區別豎向荷載作用下和水平荷載作用下兩種不同情況。
1、在豎向荷載作用下,連梁剛度不宜折減,連梁支座彎矩的降低可通過支座彎矩調幅來解決。
2、在水平荷載作用下,連梁剛度可以折減,當風荷載作用時,折減系數不宜小于0.8。當地震力為控制性水平荷載時不應小于0.5。
(二)連梁剛度折減后承載力仍不滿足時的設計在風荷載起控制作用的高層建筑中應采取下列幾點措施:
1、增加剪力墻的厚度即增加連梁截面寬度, 提高剪力墻剛度的同時亦提高連梁的抗剪能力;
2、增加剪力墻數,以減少每片剪力墻的水平力;
3、加大洞口寬度以加大連梁跨度;
4、減少連梁截面高度或在連梁中部開水平縫等,以降低連梁剛度。
對于地震作用控制的連梁,如果結構的剛度較大,位移比規定的限值小得較多,而超筋或超限的連梁數量又較多時,則可采取加大連梁洞口,減小連梁截面高度等方法,使連梁的內力減小。如果結構的剛度較小,則不應再對連梁的內力進行調整,而應采取增加剪力墻的厚度或數量的方法,以減小連梁的內力,使之符合要求。
經上述調整后,仍不符合承載力要求時,可取連梁截面的最大剪壓比限值確定剪力,然后按“強剪弱彎”的要求,配置相應的縱向鋼筋。此時,如果不能保證連梁在大震時的延性要求,應將這些連梁按鉸接于剪力墻上考慮,重新計算整個結構。在實際設計中,可在超筋部位的連梁按鉸接處理進行整體分析計算, 若采用中國建筑科學研究院PKPMCAD 工程部開發研制的結構計算系列軟件計算時,可按下述方法處理:在用PM 建模時應在洞口兩側各增設一個節點,然后在兩節點間按普通梁布置,而后用SATWE“特殊構件定義”中將此梁設為兩端鉸接。但此時應注意按此法處理后結構層間位移比尚需滿足規范的要求,配筋按兩次計算所得的較大內力配筋。連梁鉸接處理后,主要承受豎向荷載,施工時仍為整澆,連梁上筋按構造設置處理。
四、結論
(一)連梁作為框剪或剪力墻結構體系中主要的抗震構件, 其合理的剛度對結構的安全、經濟性影響重大,通過結構分析比較,在保證連梁延性的要求下,連梁剛度不宜過弱。
(二)在結構分析中,連梁易出現超筋問題,根據情況可采取適當的方法,加以調整。
參考文獻:
[1]建筑抗震設計規范(2008 年版)(GB50011—2001).北京:中國建筑工業出版社.2008
[2]高層建筑混凝土結構技術規程(JGJ3—2002).北京:中國建筑工業出版社,2002
關鍵詞:近斷層地震動;脈動型;高層剪力墻;地震反應
1引言
近年來,近斷層地震動已經成為地震學與地震工程學兩個學科內的熱點問題。近二十年來發生的幾場大地震,如美國北嶺地震(1994,1,17)、臺灣集集地震(1999,9,21)都收集到了豐富的地震動數據,研究人員據此整理出了具有典型運動特征的地震動記錄。大量的研究資料表明,由于處于近斷層區域地震動往往具有大脈沖、長周期、高峰值等與遠場地震動顯著不同的特性,更容易對結構造成嚴重的破壞,所以以近斷層地震動作為研究對象具有實際意義。
關于近斷層地震動的定義在學術界尚未統一,大多數學者是將距離斷層破裂面小于20公里以內的區域稱作近斷層區域[1],在這一區域收集到的地震動記錄一般稱之為近斷層地震動記錄。
與遠場地震動不同的是,近斷層地震動具有長周期、大峰值以及速度脈沖等特點。研究人員根據大量的近斷層地震動記錄資料分析以及相關數值模擬,總結出了其主要運動特征包括集中性、破裂向前方向性效應、上盤效應、速度脈沖以及滑沖效應。本文以近斷層地震動記錄作為輸入,計算結構的地震反應,分析地震動的強度度量參數,得到對抗震設計有用的結論。
近年來,在高層住宅結構中,剪力墻結構得到了廣泛的應用。由于剪力墻結構剛度大,整體性較好,具有較好的抗剪能力。對于以水平方向作用為主的地震輸入,具有較強的抗震能力,因此,針對剪力墻結構抗震設計的研究,對高層剪力墻結構中剪力墻布置與優化具有很強的工程意義。
本文選取近斷層地震動記錄,這些地震動記錄來自實際地震,選取基于具有典型運動特征的脈沖型地震動記錄作為地震輸入,基于SAP有限元分析軟件進行彈塑性時程分析,提取結構層間位移角等地震反應數據,分析近斷層地震動記錄下高層建筑結構實際反應。
2近斷層脈沖型地震動特性參數
本文選取具有典型脈沖特性的近斷層地震動記錄[9],即來自臺灣集集地震(1999,9,21,震級MW=7.6)和美國北嶺地震(1994,1,17,震級MW=6.6)。這兩次地震動都得到了典型的近斷層地震動記錄,其中,集集地震還收集到了無脈沖地震動記錄,具體地震動參數如表1所示。
從圖2可以看出,無脈沖地震動作用下,剪力墻結構在各層的位移角相差不大,說明高層建筑結構的基本振型影響不明顯,而高階振型起顯著作用。而在滑沖效應和向前方向性地震動的作用下,高層剪力墻結構在頂部和底部的位移角有較為顯著的區別,這說明,結構的基本振型被地震動作用激發,成為控制結構位移的主要作用。簡而言之,分析近斷層無脈沖型地震動和含脈沖型地震動作用對高層剪力墻結構的地震反應影響,脈沖型地震動作用下,高層剪力墻結構層間變形較大,容易使結構產生整體倒塌,對結構安全更為不利。
4結論
通過對單自由度雙線性系統與高層剪力墻結構地震反應的分析,可以得到以下結論:
(1)分析結果表明,近斷層脈沖型地震動記錄主要與結構的基本陣型相關;二無脈沖型地震動對結構的高階陣型起主要作用。高層結構的基本陣型對結構抗震起決定性作用,因此,近斷層含脈沖型地震動對建筑結構具有更強的破壞性
(2)雙線性SDOF系統與高層剪力墻結構地震反應具有較好的相似性,表明以單自由度系統作為高層建筑的簡化結構進行地震反應分析是可靠的。
參考文獻
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【關鍵詞】剪力墻結構,高層建筑框架結構,設計,應用
中圖分類號: TU398+.2 文獻標識碼: A 文章編號:
一 前言
由于科學技術的進步和人們生產生活方式的改變,人們對建筑結構設計的要求也越來越高,隨著建筑結構設計理論的逐漸完善,剪力墻結構憑借著剛度大,可以有效的減少側移,建筑結構抗震性能很好,可以保證建筑的安穩和穩定性,因此,在建筑結構設計中被廣泛的推廣運用,為我國的經濟發展和人們生活質量的改善提供了強大的動力。因此,加強剪力墻結構在建筑結構設計中的應用探究,有著十分重大的意義。筆者將從結合多年的施工經驗,對高層建筑框架剪力墻結構設計的基本原則,墻肢分類,設置,邊緣構件的布置,和連梁的設計等多方面做出分析,并提出剪力墻結構設計的優化措施。
二 墻肢的分類和結構布置
2.1墻肢的分類
在剪力墻的分類中,最重要的分類依據是墻肢的高度和厚度比值。一般有短肢剪力墻和一般剪力墻兩種,同時,也可以根據墻面的開洞大小分為整截面墻、整體小開口墻、聯肢墻和壁式框架等幾種類型。
2.2厚度選擇
剪力墻的墻肢厚度關系到剪力墻出平面的的穩定性和剛度。因此,在選擇時候,一定要遵守相關的技術規程。在住宅建筑的設計中,填充墻的厚度和剪力墻的厚度相同,多會選取兩百毫米左右。如果高層建筑沒有地下室,在進行剪力墻的設計時候,可以在綜合考慮到建筑結構平面的基礎上,減少一字型的剪力墻結構設計,多采用十字形等形狀。這樣既可以使得翼緣長度大于其厚度,讓建筑結構抗震性能更好的發揮,同時也可以滿足建筑設計的美觀性和實用性。
2.3剪力墻的結構布置
隨著建筑越來越高,建筑的綜合性能也日漸提升,因此,建筑設計中,應該使得建筑具有很好的空間工作性能。因此,在進行剪力墻結構設計時候,應該采用雙向布置,科學合理的構成建筑結構的空間性能。同時,由于對建筑的抗震性能有了更高的要求,因此,在剪力墻設計時候,嚴禁在需要抗震設防區域使用單向剪力墻設計。在進行剪力墻設計時,要保證平面均勻分布,剛度中心要和建筑的整體質心相重合或者是盡量靠近,如此可以很大程度上減小扭轉效應。
如果剛度中心和質心相距很遠,可以改變墻肢長度和連梁的高度調整剛心位置。在進行建筑結構設計中,剪力墻由于抗側剛度很大,整體結構的自振周期很短,使得整體建筑受到的水平地震作用很大,不利于建筑結構的穩定,因此,可以綜合考慮到剪力墻的抗側剛度和承載力,減小墻體的縱橫厚度,加大墻體之間的距離,或者是合理減少墻體的總體數量,如此,可以達到降低墻體自身重量的目的。同時,可以降低墻體的整體水平地震的剪力和彎矩程度。
三 連梁的設計布置
連梁的跨高以及截面的尺寸會受到各種條件的影響和限制,因此,在剪力墻的連梁設計中,會因為設計的不合理,容易出現連梁承載力或者是連梁的界面難以達到相關規定的標準,從而既會影響到工程的施工,又會影響到工程的質量。因此,要綜合多種情況,進行設計和處理。
3.1提高混凝土等級
為了讓連梁的抗剪承載能力不會超過規定標準,可以合理的提高剪力墻的混凝土的等級,當混凝土的等級得到提升,混凝土的彈性模量增加比例會小于抗剪承載力的提升比例,從而,可以達到控制目標。
3.2增加剪力墻洞口的寬度、減小連梁高度
在進行連梁的設計中,為了達到降低連梁剛度,減少地震影響效果的目的,可以選擇擴大剪力墻所開洞口的寬度,也就是增加連梁的總體跨度,從而使的連梁的高度降低。使得連梁的承載力保證在一定的標準范圍內。
3.3對連梁的剛度進行折減
連梁由于跨高比較小與之相連的墻肢剛度大等原因,在水平力作用下的內力往往很大,連梁屈服時表現為梁端出現裂縫,剛度減小,內力重分布。因此,在開始進行結構整體計算時,就需對連梁剛度進行折減。高規中解釋說高層建筑結構構件均采用彈性剛度參與整體分析,但抗震設計的剪力墻結構中的連梁剛度相對墻體較小,而承受的彎矩和剪力很大,配筋設計困難。因此,可考慮在不影響其承受豎向荷載能力的前提下,允許其適當開裂而把內力轉移到墻體上。
3.4增加剪力墻的厚度
在進行連梁設計時,可以增加剪力墻的厚度,使得連梁的截面寬度變大,不僅僅可以讓建筑結構整體的剛度變大,也使得地震產生的內力作用變得更大,由于連梁的抗剪承載力與連梁寬度的增加成正比。通過剪力墻的厚度增加,也有可能達到讓連梁抗剪承載力符合限度的目的。
四 剪力墻結構計算和設計的優化的措施
4.1剪力墻結構計算方面的優化
4.1.1樓層最小剪力系數的調整原則。在滿足短肢剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩占結構總底部地震傾覆力矩不超過40%的前提下,盡可能減少剪力墻的布置,以大開間剪力墻布置方案為目標,使結構具有適宜的側向剛度使樓層最小剪力系數接近規范限值,這樣能夠減輕結構自重,有效減小地震作用的輸入同時降低工程造價。
4.1.2樓層最大層間最大位移與層高之比的調整原則。規范規定在計算多地震作用的樓層最大層間位移時,以樓間彎曲變形為主,計入扭轉變形,可不扣除結構整體彎曲變形,因此,對于高層建筑應盡可能扭轉變形最小,但又不能僅根據這些層間位移不夠,不加分析地增加豎向構件的剛度。在實際工程設計中,有些設計人員一看到某一方向層間位移不能滿足規范要求,就不斷地增加該項的側向剛度,此舉雖然可以解決問題,但應該注意此時結構的剪重比,若與規范限制接近則可行,若剪重比已經較大,則不應一味地增加也要學會減小對應一側的結構剛度,使其剪重比減小,地震作用減小,同樣可以達到較好的效果。
4.2剪力墻結構設計方面的優化
4.2.1剪力墻墻肢截面宜簡單、規則。剪力墻的豎向剛度應均勻,剪力墻的門窗洞口宜上下對齊,成列布置,形成明確的墻肢和連梁。應力分布比較規則,又與當前普遍應用的計算簡圖較為符合,設計結果安全可靠。宜避免使墻肢剛度相差懸殊的洞口設置,當剪力墻的洞口布置出現錯洞,疊合錯洞時,墻內配筋應構成框架形式。
4.2.1剪力墻的特點是平面內剛度及承重力大,而平面外剛度及承載力都相對很小,應控制剪力墻平面外的彎矩,保證剪力墻平面外的穩定性。當剪力墻墻肢與其平面外方向的樓面梁連接時,應采取足夠的措施減少梁端部彎矩對墻的不利影響。
五 結束語
總之,剪力墻結構在我國建筑行業的廣泛運用,既可以大力推進我國建筑質量的提高,又可為我國的社會主義和諧社會奠定強大的基礎,在進行剪力墻結構設計時候,必須綜合考慮多方面因素,嚴格遵守設計規程,進而保證設計的科學合理。
參考文獻;
[1] 李成華 剪力墻結構在建筑結構設計中的應用分析 [期刊論文] 《城市建設》 -2009年35期
[2] 王福貴 剪力墻結構在建筑結構設計中的應用分析 [期刊論文] 《城市建設理論研究(電子版)》 -2008年1期
【關鍵詞】構造柱、施工問題、框架砌體
隨著社會的發展,對建筑物的可靠性,耐久性要求不斷提高,建筑物的抗震性能愈加得到重視。我國大多數地區,框架結構中都是采用加氣混凝土砌塊、爐渣空心磚、燒結頁巖空心磚等輕質砌體作為填充墻。填充墻在框架結構中雖為非承重構件,但由于墻體超長、抗震能力和穩定性不足以及環境溫度變化和材料收縮等原因,常常會引起墻體開裂、滲水,有損房屋的觀瞻和正常使用,地震作用下還會發生墻體倒塌,因此,我國《建筑抗震設計規范》[1](GB50011-2001) 第13.3.3條有關于超長砌體填充墻的構造要求作出明確規定:為加強填充墻的抗震能力和穩定性,框架砌體填充墻長度大于5m時,墻頂部與梁宜有拉結;墻長超過層高2倍時,宜設置鋼筋混凝土構造柱。而實際施工中,構造柱因非承重構件而往往不被施工者重視,鋼筋混凝土構造柱施工出現較多方面的質量問題,給工程留下了質量隱患。
1 鋼筋混凝土構造柱的作用
在混凝土框架磚砌體填充墻中,混凝土構造柱能增加建筑物的整體剛度與延性,提高建筑物的抗震能力。其作用一般為:1)加強縱墻間的連接,提升砌體結構的抗剪能力,增加了建筑物的整體性。這是由于構造柱與其相鄰的縱橫墻以及馬牙搓相連接并沿墻高每隔500mm設置2Φ6mm~8mm拉結筋,鋼筋每邊伸入墻內大于1000mm。一般施工時先砌磚墻后澆筑混凝土構造柱,這樣能增加橫墻的結合,可以提高砌體的抗剪承載能力10%~30%。其作用機理是構造柱與圈梁共同將區格內的砌體緊箍,從而提升砌體的抗剪能力。理論上構造柱的拉力使砌體受壓正應力增加,同樣強度等級的砌體,同樣強度等級的砂漿,同一個操作人員用同種工藝砌筑的砌體,在規定的范圍內,受壓正應力愈高,抗剪能力就愈高。2)大大提高砌體結構的延性。構造柱與圈梁的共同工作,可以把磚砌體分割包圍,當砌體開裂時能迫使裂縫在所包圍的范圍之內,而不至于進一步擴展。砌體雖然出現裂縫,但能限制它的錯位,使其維持承載能力并能抵消振動能量而不易較早倒塌。砌體結構作為垂直承載構件,地震時最性出現四散錯落倒地,從而使水平樓板和屋蓋墜落,而構造柱則可以阻止或延緩倒塌時間,以減少損失和人員傷害。構造柱與圈梁連接又可以起到類似框架結構的作用,其作用效果非常明顯。
2 鋼筋混凝土構造柱存在的施工問題
2.1 砌體填充墻中鋼筋混凝土構造柱的施工順序存在問題:將構造柱與框架梁一起施工,構造柱鋼筋與梁同時綁扎,柱上下端鋼筋錨入梁內,然后同時澆筑混凝。構造柱一般均生根于基礎梁或樓面梁上,當構造柱與框架柱、梁同時現澆后,上部結構荷載將部分通過構造柱直接傳給樓面梁或基礎梁,致使原基礎受力發生改變,造成支撐構造柱的樓面梁或基礎梁上局部荷載的增加,導致其截面大小及配筋某種程度的不足,給結構造成了較大的安全隱患。
2.2 構造柱縱向鋼筋上下錯位,豎向鋼筋搭接不規范,箍筋松散、歪斜且數量不足;墻柱拉結筋數量不夠、位置不對。墻與構造柱應沿墻高每50cm設置2Ф6水平拉結鋼筋聯結,每邊伸入墻內不應小于 1m。
2.3 構造柱馬牙槎砌不正確或不按規范留設,槎口高度、深度不一,遇內外墻丁字砌體節點時,內墻只留直槎,個別工程干脆取消馬牙槎,導致構造柱與填充墻不能形成一個有效的整體。在地震作用下,構造柱迅速與墻體脫離,不能起到約束填充墻的作用。磚墻應砌成馬牙槎,每馬牙槎沿高度方向尺寸不超過30cm。
2.4 露筋和麻面。支模前,鋼筋骨架上沒有綁扎混凝土保護層墊塊,致使鋼筋保護層厚度不足,同時,有的鋼筋位置不準,造成露筋現象。混凝土澆筑前,模板和馬牙槎磚墻未作充分濕潤,混凝土中的部分水分被磚墻和模板吸走,混凝土表面出現麻面和酥松現象。
2.5 造柱混凝土爛根、斷條。在構造柱施工中,由于每層構造柱的根部均低于樓板頂面。形成凹槽,而在砌筑墻體時,砂漿、磚塊等雜物很容易掉在凹槽內,如果在澆筑混凝土前不將這些雜物清除,或清除不干凈,會使構造柱根部出現夾層及混凝土澆筑過程中由于震搗不密實出現混凝土斷條,易使構造柱失去應有作用,使磚墻的整體性降低。
3 構造柱施工問題發生的原因
3.1 施工人員對混凝土構造柱的作用原理認識不清,對構造柱的抗震作用認識不足,忽視構造柱的施工質量,甚至違反施工程序,違規操作。
3.2 設計單位設計文件交待不清,工單位在施工中僅僅憑著經驗去操作,因而使設計意圖無法正確地得到貫徹。
4 構造柱施工問題的防治措施與方法
4.1 嚴格按規范施工工序操作施工。澆筑框架柱、梁,要在框架梁上構造柱部位預留插筋,待混凝土強度達到設計要求后拆模,然后再砌筑墻體,并應根據馬牙槎尺寸要求,從柱腳開始,先退后進,以保證柱腳為大截面,砌體完成后交木工支模,最后澆筑構造柱混凝土。
4.2 構造柱的鋼筋大部分是在樓層板梁面預埋插筋,等到主體結構完成后再進行鋼筋綁扎連接安裝。在拆模過程中預留的鋼筋受到模板及支架、木方的多次碰撞、人為的彎曲、造成構造柱鋼筋根部反復彎折,使鋼筋的強度降低。故為了保證構造柱的鋼筋不移位,首先要做好鋼筋的保護,其次在每一層安裝模板之前,要固定好鋼筋骨架,校正其垂直度,并采取可靠措施固定,保證在澆搗混凝土時不發生偏位。如果位置偏差過大,可采用后植筋法預埋構造柱縱筋,豎向鋼筋采用綁扎接頭的,綁扎長度和構造要符合要求。放拉結筋時,沿墻高度每隔500mm設置2Φ6mm~8mm拉結筋,每邊伸入墻內不宜少于1000mm,通過馬牙槎使混凝土與磚墻連接,以保證混凝土與磚墻整體性。。
4.3 構造柱馬牙槎必須從柱腳開始先退后進,左右對稱,上下對齊,每一馬牙槎沿高度方向的尺寸,不宜超過300mm,馬牙槎進退尺寸不少于60mm。
4.4 為保證構造柱混凝土在澆筑后不出現柱腳孔洞、蜂窩、麻面、露筋、跑漿等質量通病,就應按照規范要求,做好模板加固和混凝土的振搗工作。常見的構造柱模板加固方法是使用對拉螺栓固定兩側模板,對拉螺栓設置在兩側填充墻上,模板可以滿封,柱端部一側模板設置為喇叭式進料口,進料口應比構造柱高大約100mm,澆筑柱混凝土時應把進料口也滿澆,拆模后將多余的混凝土鑿掉即可,保證構造柱頂部混凝土與頂梁之間不留空隙。沿砌體馬牙槎凹凸邊緣貼上雙面膠,使模板與砌體表面密封不漏漿,澆筑過程中使用小型插入式振動棒插入振搗,保證混凝土密實。
4.5 防止構造柱混凝土的爛根、斷條。構造柱底部在砌墻體之前,宜先用細石混凝土做出高于樓板頂面3―5cm的一段柱根,柱根要澆搗密實,混凝土接槎處要按施工縫處理,構造柱兩側模板支模前,應處理好柱根及清除堆物,然后用水清洗柱根,再行支模,混凝土澆筑時應加強震搗保證密實。
5 結語
綜上所述,施工單位只有充分認識到構造柱的作用原理及其重要性,重視構造柱的施工,在構造柱施工過程中嚴格質量管理,制定質量保證措施,認真按規范要求操作,才能消除混凝土構造柱的質量通病,保證混凝土構造柱的質量。
參考文獻:
[1]屈如意.強愛珍.宋美權,淺談框架結構中構造柱施工問題[期刊論文]-陜西建筑2011(9)
論文摘要:根據升板結構房屋的特點,結合工程實例,通過對該類房屋進行現場調查、構造分析和結構復算,對房屋的檢測和加固方法進行了研究,從而使升板結構房屋滿足現行設計規范要求,進而推廣升板結構形式的應用。
0引言
升板結構是二十世紀七八十年代的一種鄉昭些結構形式,其主要特點為現場濕作業少、構件統一、易于預制、板底平整等。正是由于這些特點和當時施工技術等原因,所以建設了較多的這種結構形式的房屋。在當前城市改造過程中,或多或少地會遇到這類房屋。其主要缺點為水平剛度較小,柱板連接節點較弱等。本文結合工程實例對這類房屋的特點進行分析,并對加固設計方法進行研究。
1工程概況
某商場為一幢4層混凝土結構房屋,建筑面積8 000時。房屋結構形式為柱板結構,柱形式為角鋼勁性柱;1層,2層采用密肋樓板升板結構,3層,4層采用平板升板結構。柱設計截面尺寸為350 x 350,內配4藝80x8等邊角鋼。密肋板的肋梁截面尺寸為120 x 250 @ 615,柱邊肋梁負彎矩處配2小18,跨中正彎矩配2似5,箍筋為雙肢懷@ 150;跨中肋梁負彎矩配砷18,正彎矩配125,拉結筋為S形拓@ 150。后澆方形柱帽,柱帽尺寸為1 500 x1 500 x 400。平板設計板厚為200,內配X14)150鋼筋雙層雙向配置,板底、板頂鋼筋的斷開位置均在跨中1 /3處。后澆錐形柱帽,柱帽尺寸為1 800 x 1 800 x 300。混凝土設計標號為300號。升板與柱之間的連接采用型鋼承重銷、型鋼與提升環中的預埋型鋼焊接。房屋采用柱下條形基礎,基礎埋深2.000 m,電梯井及樓梯間位置的基礎為筏片基礎,基礎埋深為2.000 m,混凝土設計標號為200號,結構平面圖見圖1,圖2。
2現場調查
由于房屋使用歷史較長,在平時使用過程中沒有按照原設計荷載要求進行使用,曾多次對房屋進行改造,樓層面裝飾層厚度達到300~,遠遠大于原始設計荷載。在現場將所有樓層裝飾層全部拆除后,發現原有平板呈現明顯的凹凸現象,與無梁樓板在均布荷載作用下的變形情況完全一致,說明長期荷載作用下,混凝土樓板已經出現了永久變形。1層大部分混凝土柱的混凝土質量較差,鋼筋銹蝕較嚴重,混凝土表面已經發現有部分保護層剝落,2層混凝土柱的混凝土質量略好于1層框架柱。角鋼勁性柱由于保護層厚度較薄,鋼材表面已經銹蝕,銹蝕量不大,樓板的鋼筋銹蝕情況不明顯。1層的混凝土標號比原設計200號混凝土低,1層可評定為C15,2層可評定為C25;3層,4層的混凝土標號離散性較大,可以評定為C25。
升板結構現場發現部分外露型鋼承重銷出現較為嚴重的銹蝕現象,個別構件銹蝕量已經大于5 mm,嚴重影響了承重銷的承載能力。
3構造分析
按照現行建筑抗震設防等級分類標準,房屋為丙類建筑,框架的抗震等級為二級。
現行GB 50011-2001建筑抗震設計規范(2008版)對結構體系的要求:結構體系尚宜符合下列各項要求:1)宜有多道抗震防線;2)宜具有合理的剛度和承載力分布,避免因局部削弱或突變形成薄弱部位,產生過大的應力集中或塑性變形集中;3)結構在兩個主軸方向的動力特性宜相近。對板柱一抗震墻結構而言,規范要求:房屋的周邊和樓、電梯洞口周邊應采用有梁框架;房屋的屋蓋和地下1層頂板宜采用梁板結構。板柱一抗震墻結構的抗震墻應承擔結構的全部地震作用,各層板柱部分應滿足計算要求,并應能承擔不少于各層全部地震作用的20 0%。顯然本工程的結構體系不能滿足規范要求。
4結構復算
1)根據計算結果,大部分框架柱的軸壓比以及配筋不能滿足使用要求,其中最大值為1.75,遠遠大于規范規定的0. 85。地基基礎承載能力基本能夠滿足使用要求。2)層間位移及結構動力特性計算結果表明,樓層集中質量較大,結構的側向剛度較弱,層間位移最大值為1 /397,是規范規定的2倍多。3)框架柱的箍筋設置亦不滿足抗震設計規范的要求。
5小結
1)從整個結構來看,本房屋結構體系均為板柱結構。原結構設計沒有考慮抗震設防,柱板連接節點構造、框架柱的抗震構造措施等均不能滿足抗震構造要求。結構的承載力達不到7度抗震設防要求。因此房屋整體抗震性能不符合現行抗震設計規范要求。2)層間位移及結構動力特性計算結果表明,結構的側向剛度明顯較弱,層間位移均超過規范規定限值。
6加固方法研究
根據驗算結果并依據GB 50367-2006混凝土結構加固技術規范,建議對整個建筑結構采取如下加固措施:
1)由于結構的側向剛度較小,層間位移不能滿足規范要求,應當在適當的位置增設抗側力構件,提高結構的側向剛度,減小層間位移。結構加固平面圖見圖3。結構層間位移和動力特性計算結果見表1,表2。從表1,表2中可以看出,增加抗側力構件(抗震墻)后,房屋的結構體系由原來的板柱體系轉化為板柱一抗震墻體系。層間位移計算明顯減小,房屋振動周期縮短,結構整體水平剛度有了較大的提高。結構體系相對而言比較合理,且滿足了現行設計規范要求。
2)樓板應當全面鑿除裝修層,減輕結構的恒載。
3)對于密肋樓板應當進行結構加固。密肋樓板的加固方法可采用加固密肋的方法,在板肋正負彎矩區粘貼高強片材,如鋼板或碳纖維材料。
4)混凝土柱,應首先鑿除混凝土柱表面已經碳化、酥裂部分,采用擴大截面法進行加固。為了保證框架柱的連續性,柱鋼筋應穿樓板至屋面,并增設箍筋加密區。
5)對于升板結構與混凝土柱之間的連接,應增澆柱帽,提高樓板的抗沖切能力。