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关键词:钢筋混凝土,结构抗震,加固方法
0引言
地震灾害是人类面临的严重自然灾害之一。地震具有突发性特点,至今可预报性仍然很低。强烈地震常造成人身和财产的巨大损失。我国属地震多发国家,特别是近年来地震活动频繁,一些特大地震已经给人类社会带来了不可估量的损失,这就迫使工程人员不得不去深入研究土木工程结构的抗震设计理论和方法,最大限度地减少地震给人们带来的影响。
抗震加固是对未进行抗震设防或已进行抗震设防但达不到设防标准的建筑物,进行结构补强和提高其抗震力的措施。建筑结构加固方法随着经济水平、技术水平和人们观念的发展而发展,但有些构件加固方法(如加大截面法)将使结构和构件的刚度发生变化,从而引起结构动力特性、构件内力的变化以及刚度软弱层和强度薄弱层的出现,而这些变化对结构承载力及弹塑性变形能力带来的不利或有利影响,是目前的加固方法所没有考虑的。因此对钢筋混凝土结构抗震加固技术进行论述有着重要的意义。
1 钢筋混凝土抗震常规加固技术
混凝土结构抗震常规加固方法包括加大截面加固法、外包钢加固法、预应力加固法、改变结构传力途径加固法、受弯构件外部粘贴加固法以及其他加固方法等,每种加固方法各有其特点和适应范围,应根据具体条件加以选择。
1.1 加大截面加固法
加大截面加固法即采用增大混凝土结构或构筑物的截面面积,以提高其承载力和满足正常使用要求的一种加固方法,可广泛用于混凝土结构的梁、板、柱等构件和一般构筑物的加固。但由于截面尺寸加大,有时受使用上限制。
1.2 外包型钢加固法
外包钢加固法即在混凝土构件四周包以型钢的加固方法(分干式和湿式两种形式),适用于使用上不允许增大混凝土截面尺寸,而又需要大幅度地提高承载力的混凝土结构加固。当采用化学灌浆外包钢加固时,型钢表面温度不应高于60℃;当环境具有腐蚀性介质时,应有可靠的防护措施。
1.3预应力加固法
即采用外加预应力的钢拉杆(一般分水平拉杆、下撑式拉杆和组合式拉杆3种)或撑杆对结构进行加固的方法,适用于要求提高承载力、刚度和抗裂性及加固后占空间小的混凝土承重结构。此法不宜用于高温环境下的混凝土结构,也不适用于混凝土收缩徐变大的混凝土结构。
2 改变结构传力途径加固法
2.1增设支点法
该方法是以减少结构的计算跨度和变形,提高其承载力的加固方法。按支承结构的受力性质又分为刚性支点和弹性支点2种。毕业论文,加固方法。刚性支点法是通过支承构件的轴心受压将荷载直接传给基础或其它承重结构的一种加固方法。增设支点法适用于房屋净空不受限制的大跨度结构加固。
2.2托梁拔柱法
该法是在不拆或少拆上部结构的情况下拆除、更换、接长柱子的一种加固方法。按其施工方法的不同又分为有支撑托梁拔柱、无支撑托梁拔柱及双托梁反牛腿托梁柱等方案。适用于要求房屋使用功能改变、增大空间的老厂改造等结构加固。其中双托梁反牛腿托梁拔柱,则适用于保留上柱的型钢加固。
2.3 受弯构件外部粘贴钢板、碳纤维或其它抗拉强度较高的材料加固法
此法是用建筑结构胶将钢板等材料粘贴在钢筋混凝土受弯构件表面,具有良好的共同工作性能,所占空间小、加固施工周期短、消耗材料少,其加固部位、范围与强度可视设计构造需要而定,是近几年来新发展的加固技术。本加固法适用于承受静力作用的一般受弯构件,且环境温度不应超过60℃, 相对湿度不大于70%及无化学腐蚀的使用环境中。
3钢筋混凝土结构抗震加固新技术
3.1 结构基础隔震技术
基础隔震技术是在上部结构和基础之间设置隔震装置,阻隔地震能量向上部结构传递,从而减少结构地震反应的一种抗震技术。目前研究开发的基础隔震技术主要有:叠层橡胶垫隔震、摩擦滑移隔震、滚珠及滚轴隔震、支撑式摆动隔震和混合隔震等。其中,叠层橡胶隔震支座已被广泛应用,具有很好的应用前景。纵观隔震技术的发展,可以看出近年来隔震技术有以下特点:
(1)隔震技术的应用范围越来越广,数量越来越多。隔震技术不仅在新建工程中获得广泛应用,而且在现有建筑的加同工程中得到应用。
(2)隔震建筑的结构形式日趋多样化,已从早期主要应用于砌体结构、钢筋混凝土结构发展到钢结构、组合结构、木结构。
(3)可供选择的隔震装置越来越多,新的隔震方法不断提出,并且采用混合隔震技术已经成为发展趋势。
3.2消能隔震技术
传统的抗震设计方法是靠结构的延性来耗散地震能量。但问题在于结构受到1次强烈地震时,结构构件在利用自身的延性耗散地震能量的同时,也会受到严重的损伤。为了解决这个矛盾,在结构上附加各种阻尼器,通过阻尼器大量耗散地震输入到上部结构的能量,从而达到保护主体结构免遭破坏的目的。常用的阻尼器有金属屈服阻尼器(Metallic Yielding Damper)、摩擦阻尼器(Friction Damper)、黏弹性阻尼器(ViscoelasticDamper)、粘滞液体阻尼器(Viscous Fluid Damper)等。消能减震技术近年来被大量应用在已有建筑物的抗震加固上,与传统的加固技术相比主要优势有:
(1)施工现场无湿作业,基本不影响原建筑的正常使用功能;
(2)能在保持原建筑外貌不变的前提下,实现了提高抗震能力和改善使用功能的协调;
(3)消能效果明显,结构经过合理的设计,可以满足各种设防烈度下的抗震要求;
(4)可以有效地节约经费和缩短工期。
3.3 高性能钢丝网复合砂浆薄层(HPFL)加固技术
高性能钢筋网复合砂浆薄层(HPFL)加固混凝土结构,是指对混凝土构件进行表面处理后,铺设钢筋网,再粉抹或喷射上高性能复合砂浆,使加固层与原构件共同工作,达到提高构件工作性能的目的。
采用高性能水泥复合砂浆钢筋网薄层加固混凝土构件能有效提高构件的承载力、刚度、抗裂性和延性。毕业论文,加固方法。毕业论文,加固方法。该加固方法与碳纤维加固法相比具有施工简单,经济实用的优点,在结构工程加固中的应用前景十分广阔。毕业论文,加固方法。毕业论文,加固方法。
随着抗震技术理论的不断发展和完善,抗震加固方法已从传统的方法不断趋向多样化。毕业论文,加固方法。目前新发展起来的减震控制技术在工程应用上有明显优势,为建筑的抗震设计和抗震加固提供了一条崭新的途径,它克服了传统结构“硬碰硬”式的抗震设计方法,具有概念简单、减震机理明确、减震效果显著和安全可靠的特点。
参考文献:
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关键词:多层枢架结构,房屋设计,问题
钢筋混凝土多层框架房屋,结构设计看似简单,但如果设计不当,将会给建设单位带来浪费或不安全的种种问题。本文就钢筋混凝土多层框架房屋结构实际设计中应注意的问题作了简要的分析探讨。
1.关于多层框架基础类型的选择问题
多层框架类型多层框架基础类型的选择,取决于地质条件,上部结构荷载的大小。上部结构对地基不均匀沉降及倾斜的敏感度及施工条件等因不。设计时应做技术经济比较,综合考虑后确定。对于框架结构的受力分析和辅助设计。可借助PKPM进行,其主要步骤:厚度:双向板为1/40板跨,单向板为1/35板跨。然后进行挠度和裂缝计算。最后确定板厚及配筋。柱截面:At=N/arc,a为轴压比,fc凝土压强度设计值。受荷面各及经验系数确定。初选梁截面:粱高为跨度的l/lO一1/15,粱宽通常为1/2—/3梁高。输入荷载:楼面荷载,梁上荷载,柱节点荷载,风载及地震信息。用PKPM中的SATWE内力分析程序进行计算。框架柱首先要满足轴压比限制,对超筋和构造配筋的梁柱进行调整,直至配筋,截面大小适中为止。另检查结构的自振周期,以名产生共振。基础选型:常用的基础型式有柱下独立基础。柱下条基,柱下筏板及柱基。
2.关于多层框架结构的参数选取问题
《抗震规范》中指出,所有的计算机计算结果,应经分析判断确认其合理、有效后方可用于工程设计。论文大全。通常情况下,计算机的计算结果主要是结构的自振周期、楼层地震剪力系数、楼层弹性层间位移(包括最大位移与平均位移)和弹塑性变形验算时楼层的弹塑性层间位移、楼层的侧向刚度比、振型参与质量系数、墙和柱的轴压比及墙、柱、梁和板的配筋、底层墙和柱底部截面的内力设计值、框架——抗震墙结构抗震墙承受的地震倾覆力矩与总地震倾覆力矩的比值。超筋超限信息等等。
为了分析判断计算机计算结果是否合理。结构设计计算时,除了有合理的结构方案、正确的结构计算简图外。正确填写抗震设防烈度和场地类别。合理选取电算程序总信息中的其他各项参数也是十分重要的。
多层框架结构房屋有时也设置地下室。由于隔墙少,常采用筏板式基础。在电算时,应将地下室层数和上部结构一起输入,并在总信息中按实际的地下室层数填写。这样,计算地基和基础底板的竖向荷载可以一次形成,并且在抗震计算时,程序会自动对框架底层柱底截面的弯矩设计值乘以增大系数。同时通过对层侧移刚度比的分析比较,还可以正确判断和调整房屋的嵌固位置,并采取相应的抗震构造措施。保证楼板有必要的厚度和最筋率等等;当结构表现为竖向不规则时。不仅要验算薄弱层,而且还要对薄弱层的地震剪力乘以1.15的增大系数。如果在结构总体计算时。论文大全。总信息中填写的地下室层散少于实际输入的层数,弯矩设计值增大系数将会乘错位置,从而在发生地震时,会使极易发生震害的底层柱底部位因抗震能力降低而破坏。
3.关于框架计算简图的问题
无地下室的钢筋混凝土多层框架房屋,独立基础埋置较深,在一0.05m左右设有基础拉梁时,应将基础拉梁按层1输入。以某学生宿舍楼为例,该项目为层钢筋混凝土框架结构,丙类建筑,建筑场地为II类;层高3.3m,基础埋深4.Om基础高度0.8m,室内外高差0.45m。根据《抗震规范》第6.1.2条,在8度地震区该工程框架结构的抗震等级为二级。设计者按3层框架房屋计算,首层层高取3.35m,即假定框架房屋嵌固在一0.05m处的基础拉梁顶面:基础拉梁的断面和配筋按构造设计:基础按中心受压计算。显然,选取这样的计算简图是不妥当的。因为,第一,按构造设计的拉梁无法平衡柱脚弯矩;第二,《混凝土结构设计规范》—2002)第7.3.11条规定,框架结构底柱的高度应取基础顶面至首层楼盖顶面的高度。工程设计经验表明,这样的框架结构宜按4层进行整体分析计算,即将基础拉梁层按层1输入,拉梁上如作用有荷载,应将荷载一并输入。论文大全。这样,计算剪力的首层层高为Hl=4—0. 05=3.95m,层2层高为3.35m,层3、4层高为.3m。根据《抗震规范》第6.2.3条,框架柱底层柱脚弯矩设计值应乘以增大系数1.25。当设拉梁层时,一般情况下,要比较底层柱的配筋是由基础顶面处的截面控制还是由基础拉梁顶面处的截面控制。考虑到地基土的约束作用,对这样的计算简图,在电算程序总信息输入中,可填写地下室层数为1,并复算一次,按两次计算结果的包络图进行框架结构底层柱的配筋。
综上所述,以上的几个问题在钢筋混凝土框架结构设计中经常遇到,也经常被忽略。所以,我们设计工作者应按规范和相应的构造要求,严格执行,从根本上消除设计隐患,确保设计质量。
【参考文献】
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关键词:农村建筑,抗震设计,措施
1 引言
地震给人类造成的最大危害是房屋倒塌,危度生命和财产安全。砖房在历次地震中的震害很严重,农村、城镇房屋建筑的主体为多层砌体结构。在地震力的作用下,砖结构易发生脆性的剪切破坏,从而导致房屋的破坏和倒塌。全国城镇民用建筑中,以砖砌体作为墙体材料的占90%以上,多层砌体(含底框砖房)所占(面积)比例达89%。抓好抗震设防地区建设工程的抗震设计,对减轻地震灾害有积极的作用。因此加强抗震地区合理的进行结构抗震设计是十分重要的工作。
2 农村房屋设计中存在的主要问题
(1)在建多层砌体住宅中,房屋出现超高现象。有些底层还出现店面屋
(2)有的房屋为设置大客厅,牺牲门间墙宽度,开大门洞,大门洞间墙宽仅有240mm,并将阳台做成大悬挑从而扩展客厅面积,当部分地方尺寸满足不了要求,也不注意采取措施,采用增大截面及配筋的构造柱替代砖墙肢,把布局改得乱七八糟的,不仅不美观,平面改成层次不齐,墙体沿竖向布置上下不连续。
(3)在房屋设计中没有对抗震承载力进行计算。
(4)房屋在抗震设计中,采取的抗震措施不到位。很多设计不完整,设置不足,细节不清楚,不管能实效不,就靠图纸来施行。
(5)在建多层楼房屋中,为了满足部分大空间需要,底层或顶层采用“混杂”结构体系的,在底层或顶层局部采用钢筋砼内框架结构,有的仅将构造柱和圈梁局部加大,当作结构的框架。
3.农村建筑抗震设计的基本原则
(1)选择对抗震有利的场地和地基,从地形地貌看,应选择地势平坦开阔的地方作为建筑场地。
(2)合理规划,避免地震时发生次生灾害。房屋不要建得太密,房屋的间距以不小于1~1.5倍房屋的高度为宜。
(3)抗震结构方案一般应采用矩形、方形、圆形的平面布置。要选择经济合理的设计方案
(4)保证结构的整体性,并使结构和联结部分具有较好的塑性。
(5)尽量不做建筑突出屋面的砖烟囱、女儿墙等,以免引起房屋破坏
(6)减轻建筑物的自重,降低它的重心位置。建筑物所受的地震荷载的大小和它的重量成正比。减轻建筑物的重量,是减少地震荷载最经济最有效措施。
(7)购置正规合格材料。材料强度应达到设计要求,按设计图纸施工,并严格按照施工规范施工。
4农村房屋抗震设计
4.1房屋坐落设计,布局要合理
房屋布局要紧凑,美观合理。尽量设计为正房,从而加大才光亮。区位选址要合理,建筑物与周围环境相协调,有足够的人均建筑面积,充分利用土地资源,使住宅具有足够的抵抗自然灾害能力。房间设备亮度足够,通风良好,南北朝向为佳,朝向的间距在净高1.5倍以上。房屋总高度与总宽度的最大比值,不能超过抗震规范要求。
4.2结构体系设计
首先应采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系。纵横向应应具有合理的刚度和强度。对出现薄弱的地方应采取相应措施提高其抗震能力。墙体布置应满足地震作用有合理的传递途径。同一结构单元不应采用砖房与底框砖房或内框架砖房或框架结构等“混杂”的结构类型。应采用相同的结构类型。
4.2.1外墙维护设计。优先采用陶粒空心砌块、陶粒聚苯砌块作为外墙围护。
4.2.2窗户设计。要针对地区特点、窗的位置、朝向及室外遮挡等情况,进行合理的设计。农村住房可采用现行建筑设计规范中规定的窗地比。科技论文。窗应布置在房间或开间中部。这样可以使室内照明度均匀,窗台高度高度一般为900mm,不能过高或过低。科技论文。
4.2.3抗震设计。抗震性能好坏取决于建筑地点、地质条件;建筑物的设计是否符合抗震设计规范;施工质量的优劣。建造中适当配以构造柱、圈梁及拉结筋,以增强建筑物的抗震能力。
4.2.4平、立面布置。有的没抗震设计理念,为开大门洞,缩小门间墙宽度。建筑的平面布置和抗侧力结构的平面布置要对称,有规则。纵、横墙沿平面布置不能对齐的墙体较少,楼梯间不宜设在房屋的转角处,房屋转角处的门窗间墙承受双向侧向应力,其局部尺寸应不小于lm;其余外纵墙的门窗间墙局部尺寸部分不满足1m要求时,其限值可放宽到0.8m;内墙门间墙局部尺寸不满足要求时,可用设构造柱来满足。建筑的立面和竖向剖面力求规则,结构的侧向刚度宜均匀变化,墙体沿竖向布置上下应连续,避免刚度突变。当房屋的立面高差较大、错层较大,采用防震缝将结构分割成平面和体形规则的独立元。虽然砖砌体与构造柱和圈梁可以增加房屋的延性。但它们不能同时发挥作用。
4.3抗震计算
抗震计算是抗震设计中的重要内容,是保证满足抗震承载力的基础。对平面和竖向不规则的多层砖房采用考虑地震扭转影响的分析程序。多层砖房的抗震计算可采用底部剪力法。
4.4抗震措施
为保证房屋在地震中有良好的抗震能力,以下介绍了几点抗震措施内容。
4.4.1构造柱和圈梁的设置
现在农村很多房屋是多层砌体房屋。对横墙较多或较少的要采取不同设置,对横墙较少的应根据房屋增加一层或二层后的层数。对横墙较多应按要求设置构造柱。对横墙承重或纵横墙共同承重的装配式钢筋砼楼、木楼、屋盖应按抗震规范要求设置圈粱。圈梁的截面和配筋不能太大。
4.4.2构件间的连接措施
(1)构造柱与楼、屋盖连接:当为现浇楼、屋盖时,在楼、屋盖处设240mmx120mm拉梁与构造柱连接。为屋盖时.构造柱应与每层圈梁连接。
(2)构造柱与砖墙连接:构造柱与砖墙连接处应砌成马牙槎。并沿墙高每隔500mm设2Φ6拉结钢筋,每边伸入墙内不小于1m。
(3)墙与墙的连接:抗震设防烈度为7度时,层高超过3.6m或长度大于7.2m的大房间,外墙转角及内外墙交接处,当未设构造柱时,应沿墙高每隔500mm设2Φ6拉结钢筋,每边伸入墙内不小于lm。
(4)屋顶间的连接:突出屋面的楼梯间,构造柱应从下一层伸到屋项间顶部,并与顶部圈粱连接。
(5)后砌墙体的连接:应沿墙商每隔500mm设2Φ6拉结钢筋与承重墙连接。每边伸入墙内不小于0.5m。抗震设防烈度为8度到9度时。长度大于5.1m的后砌墙顶,应与楼、屋面板或梁连接。科技论文。
(6)栏板的连接:砖砌栏板应配水平钢筋,并且压项卧梁应与砼立柱相连。
(7)构造柱底端连接:构造柱可不单独设基础,但应伸入室外地面下500mm,或锚入室外地面下不小于300mm的地圈梁。
4.4.3悬臂构件的连接
(1)女儿墙的稳定措施:抗震设防烈度为6~7度时,240mm厚无锚固女儿墙(非出入口处)的高度不能超过0.5m,当超过时,女儿墙应按抗震构造图集要求采取措施。女儿墙的计算高度可从屋盖的圈梁顶面算起。当屋面板周边与女儿墙有钢筋拉结时。计算高度可从板面算起。
(2)悬挑构件:悬臂阳台挑梁的最大外挑长度不能大于1.8m.不应大于2m。并且不能采用墙中悬挑式踏步或竖肋插入墙体的楼梯。
5农村新建房屋的措施
新建房屋要从当地环境、设计方案、机构、材料、人员等方面进行控制,从而提高房屋的施工质量和房屋抗震水平。
对于当地的环境做一个系统的调查,做到因地制宜。合理采用设计方案,加强新型房屋结构的抗震能力的技术措施。在房屋建造区域建立地勘资料,为农民服务。作为地震行政主管部门应加强对农民地震知识的宣传,加强地震防范意识。对于建筑的用料要严格进行控制,防止使用不合格的建筑材料,以免建造质量低劣的房屋。无论是村民还是施工人员应具备一些基本的抗震知识。
6.结束语
随着我国农村经济水平的提高,农村住宅数量越来越多,越来越多的农民建新房,多层房屋,在建房中,应重视房屋抗震设计中的各个环节,将工程质量放在首位,严格按照施工规范要求施工,加强规划、设计、施工方面的管理,从而降低房屋的地震程度。
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[论文摘要]高层建筑抗震工作一直建筑设计和施工的重点,概述高层建筑的发展,对建筑抗震进行必要的理论分析,从而来探索高层建筑的设计理念、方法,从而采取必须的抗震措施。
现阶段,土与结构物共同工作理论的研究与发展使建筑抗震分析在概念上进一步走向完善,如果可以在结构与地基的材料特性,动力响应,计算理论,稳定标准诸方面得到符合实际的发展,自然会在建筑结构抗震领域内起到重要的作用。
一、高层建筑发展概况
80年代,是我国高层建筑在设计计算及施工技术各方面迅速发展的阶段。各大中城市普遍兴建高度在100m左右或100m以上的以钢筋为主的建筑,建筑层数和高度不断增加,功能和类型越来越复杂,结构体系日趋多样化。比较有代表性的高层建筑有上海锦江饭店,它是一座现代化的高级宾馆,总高153.52m,全部采用框架一芯墙全钢结构体系,深圳发展中心大厦43层高165.3m,加上天线的高度共185.3m,这是我国第一幢大型高层钢结构建筑。进入90年代我国高层建筑结构的设计与施工技术进入了新的阶段。不仅结构体系及建筑材料出现多样化而且在高度上长幅很大有一个飞跃。深圳于1995年6月封顶的地王大厦,81层高,385.95m为钢结构,它居目前世界建筑的第四位。
二、建筑抗震的理论分析
(一)建筑结构抗震规范
建筑结构抗震规范实际上是各国建筑抗震经验带有权威性的总结,是指导建筑抗震设计(包括结构动力计算,结构抗震措施以及地基抗震分析等主要内容)的法定性文件它既反映了各个国家经济与建设的时代水平,又反映了各个国家的具体抗震实践经验。它虽然受抗震有关科学理论的引导,向技术经济合理性的方向发展,但它更要有坚定的工程实践基础,把建筑工程的安全性放在首位,容不得半点冒险和不实。正是基于这种认识,现代规范中的条文有的被列为强制性条文,有的条文中用了“严禁,不得,不许,不宜”等体现不同程度限制性和“必须,应该,宜于,可以”等体现不同程度灵活性的用词。
(二)抗震设计的理论
1、拟静力理论。拟静力理论是20世纪10~40年展起来的一种理论,它在估计地震对结构的作用时,仅假定结构为刚性,地震力水平作用在结构或构件的质量中心上。地震力的大小当于结构的重量乘以一个比例常数(地震系数)。
2、反应谱理论。反应谱理论是在加世纪40~60年展起来的,它以强地震动加速度观测记录的增多和对地震地面运动特性的进一步了解,以及结构动力反应特性的研究为基础,是加理工学院的一些研究学者对地震动加速度记录的特性进行分析后取得的一个重要成果。
3、动力理论。动力理论是20世纪70-80年广为应用的地震动力理论。它的发展除了基于60年代以来电子计算机技术和试验技术的发展外,人们对各类结构在地震作用下的线性与非线性反应过程有了较多的了解,同时随着强震观测台站的不断增多,各种受损结构的地震反应记录也不断增多。进一步动力理论也称地震时程分析理论,它把地震作为一个时间过程,选择有代表性的地震动加速度时程作为地震动输入,建筑物简化为多自由度体系,计算得到每一时刻建筑物的地震反应,从而完成抗震设计工作。
三、高层建筑结构抗震设计
(一)抗震措施
在对结构的抗震设计中,除要考虑概念设计、结构抗震验算外,历次地震后人们在限制建筑高度,提高结构延性(限制结构类型和结构材料使用)等方面总结的抗震经验一直是各国规范重视的问题。当前,在抗震设计中,从概念设计,抗震验算及构造措施等三方面入手,在将抗震与消震(结构延性)结合的基础上,建立设计地震力与结构延性要求相互影响的双重设计指标和方法,直至进一步通过一些结构措施(隔震措施,消能减震措施)来减震,即减小结构上的地震作用使得建筑在地震中有良好而经济的抗震性能是当代抗震设计规范发展的方向。而且,强柱弱梁,强剪弱弯和强节点弱构件在提高结构延性方面的作用已得到普遍的认可。
(二)高层建筑的抗震设计理念
我国《建筑抗震规范》(GB50011-2001)对建筑的抗震设防提出“三水准、两阶段”的要求,“三水准”即“小震不坏,中震可修,大震不倒”。当遭遇第一设防烈度地震即低于本地区抗震设防烈度的多遇地震时,结构处于弹性变形阶段,建筑物处于正常使用状态。建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用。因此,要求建筑结构满足多遇地震作用下的承载力极限状态验算,要求建筑的弹性变形不超过规定的弹性变形限值。当遭遇第二设防烈度地震即相当于本地区抗震设防烈度的基本烈度地震时,结构屈服进入非弹性变形阶段,建筑物可能出现一定程度的破坏。但经一般修理或不需修理仍可继续使用。因此,要求结构具有相当的延性能力(变形能力)不发生不可修复的脆性破坏。当遭遇第三设防烈度地震即高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震时,结构虽然破坏较重,但结构的非弹性变形离结构的倒塌尚有一段距离。不致倒塌或者发生危及生命的严重破坏,从而保障了人员的安全。因此,要求建筑具有足够的变形能力,其弹塑性变形不超过规定的弹塑性变形限值。
三个水准烈度的地震作用水平,按三个不同超越概率(或重现期)来区分的:多遇地震:50年超越概率63.2%,重现期50年;设防烈度地震(基本地震):50年超越概率 10%,重现期475年;罕遇地震:50年超越概率 2%-3%,重现期 1641-2475年,平均约为2000年。
对建筑抗震的三个水准设防要求,是通过“两阶段”设计来实现的,其方法步骤如下:第一阶段:第一步采用与第一水准烈度相应的地震动参数,先计算出结构在弹性状态下的地震作用效应,与风、重力荷载效应组合,并引入承载力抗震调整系数,进行构件截面设计,从而满足第一水准的强度要求;第二步是采用同一地震动参数计算出结构的层间位移角,使其不超过抗震规范所规定的限值;同时采用相应的抗震构造措施,保证结构具有足够的延性、变形能力和塑性耗能,从而自动满足第二水准的变形要求。第二阶段:采用与第三水准相对应的地震动参数,计算出结构(特别是柔弱楼层和抗震薄弱环节)的弹塑性层间位移角,使之小于抗震规范的限值。并采用必要的抗震构造措施,从而满足第三水准的防倒塌要求。
(三)高层建筑结构的抗震设计方法
我国的《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)对各类建筑结构的抗震计算应采用的方法作了以下规定:1、高度不超过 40m,以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构,以及近似于单质点体系的结构,可采用底部剪力法等简化方法。2、除1 款外的建筑结构,宜采用振型分解反应谱方法。3、特别不规则的建筑、甲类建筑和限制高度范围的高层建筑,应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算,可取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值。
参考文献
[1]朱镜清.结构抗震分析原理[M].地震出版社,2002.11.
关键词:连梁设计,设计建议
一、连梁的受力机理与破坏形式
在水平荷载的作用下,墙肢产生弯曲变形,使连梁端产生转角,从而使连梁产生内力,同时连梁作用在墙肢上的约束力又限制了墙肢的进一步变形,改善了墙肢的受力性能并与墙肢共同承担水平荷载。免费论文。连梁的跨度一般不大,竖向荷载也较小,相对于墙肢变形产生的内力,竖向荷载产生的内力一般可以忽略不计。
在地震作用下,连梁可能因承载力超限而破坏,连梁破坏有两种情况:一种是脆性破坏即剪切破坏;另一种是延性破坏,即弯曲破坏。在地震作用下,如果连梁产生剪切破坏,连梁对墙肢的约束作用将很快地丧失。联肢墙或筒体将很快的劈成若干个单片的独立墙肢,结构的抗侧刚度迅速下降,结构变形显著提高,造成结构整体抗震性能下降。连梁发生弯曲破坏时,梁端出现垂直裂缝,受拉区出现细微裂缝,在水平地震作用下出现交叉裂缝形成塑性铰,结构刚度降低,变形加大,从而吸收大量地震能量,同时结构的地震效应减小.在地震的反复作用下,连梁裂缝不断加长、加宽, 直至混凝土受压破坏, 在这一过程中连梁起到一种耗能作用。另一方面,连梁出现塑性铰后并未完全丧失承载力,它仍能通过塑性铰传递一定的弯矩和剪力,对墙肢起到一定的约束作用,这对于减少墙肢力、延缓墙肢屈服有着重要作用。
综上可见,墙肢和连梁的设计必须符合强剪弱弯的原则,要求连梁的屈服早于墙肢的屈服,并要求墙肢和连梁具有良好的延性。
二、连梁在结构设计中的存在的几个问题
(一)连梁刚度的折减
《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002) (以下简称《高规》)第5.2.1 条规定“: 在内力与位移计算中, 抗震设计的框架- 剪力墙或剪力墙结构中的连梁刚度可予以折减,折减系数不宜小于0.5”。免费论文。之所以考虑对连梁的刚度进行折减,是由于在侧向荷载作用下,混凝土的开裂引起了刚度降低。在地震作用下,连梁的裂缝开展和塑性变形比在风荷载作用下的更大,因此,刚度降低的更多。但是,刚度折减得越多,意味着设计荷载作用下裂缝开展得越大。在超载时,如发生强大的阵风或地震烈度超过多遇地震烈度时,塑性铰也会出现得更早,这就要求更加注意加强连梁的延性和使连梁符合“强剪弱弯”的要求。
(二)连梁刚度折减后承载力仍不符合满足时的探讨
《高规》第7.2.25 条第二款规定“: 抗震设计的剪力墙中连梁弯矩及剪力可进行塑性的调幅,以降低其剪力设计值。但在内力计算时已经按本规程第5.2.1 条的规定降低了刚度的连梁,其调幅范围应当限制或不再继续调幅。当部分连梁降低弯矩设计值后,其余部位连梁和墙肢的弯矩设计值应相应提高”。连梁的弯矩设计值包括竖向荷载和水平荷载两部分所产生的内力。竖向荷载产生的弯矩已通过弯矩调幅进行调整, 而且竖向荷载的弯矩不能通过其他构件的弯矩来进行调整。因此,这里所说的弯矩调整是指水平荷载产生的弯矩。
个别连梁仍有超筋情况时《, 高规》第7.2.25 条第3 款规定“: 当连梁破坏对承受竖向荷载无明显影响时, 可考虑在大震作用下该连梁不参与工作, 按独立墙肢进行第二次多遇地震作用下结构内力分析,墙肢应按两次计算所得的较大内力进行配筋设计”。免费论文。即假定连梁大震下破坏,不能约束墙肢。因此可考虑连梁不参与工作,而按独立墙肢进行二次结构内力分析,这时就是剪力墙的第二道防线,这种情况往往使墙肢的内力及配筋加大,以保证墙肢的安全。
三、设计建议
(一)连梁刚度折减取值
在内力和位移计算时, 要区别竖向荷载作用下和水平荷载作用下两种不同情况。
1、在竖向荷载作用下,连梁刚度不宜折减,连梁支座弯矩的降低可通过支座弯矩调幅来解决。
2、在水平荷载作用下,连梁刚度可以折减,当风荷载作用时,折减系数不宜小于0.8。当地震力为控制性水平荷载时不应小于0.5。
(二)连梁刚度折减后承载力仍不满足时的设计在风荷载起控制作用的高层建筑中应采取下列几点措施:
1、增加剪力墙的厚度即增加连梁截面宽度, 提高剪力墙刚度的同时亦提高连梁的抗剪能力;
2、增加剪力墙数,以减少每片剪力墙的水平力;
3、加大洞口宽度以加大连梁跨度;
4、减少连梁截面高度或在连梁中部开水平缝等,以降低连梁刚度。
对于地震作用控制的连梁,如果结构的刚度较大,位移比规定的限值小得较多,而超筋或超限的连梁数量又较多时,则可采取加大连梁洞口,减小连梁截面高度等方法,使连梁的内力减小。如果结构的刚度较小,则不应再对连梁的内力进行调整,而应采取增加剪力墙的厚度或数量的方法,以减小连梁的内力,使之符合要求。
经上述调整后,仍不符合承载力要求时,可取连梁截面的最大剪压比限值确定剪力,然后按“强剪弱弯”的要求,配置相应的纵向钢筋。此时,如果不能保证连梁在大震时的延性要求,应将这些连梁按铰接于剪力墙上考虑,重新计算整个结构。在实际设计中,可在超筋部位的连梁按铰接处理进行整体分析计算, 若采用中国建筑科学研究院PKPMCAD 工程部开发研制的结构计算系列软件计算时,可按下述方法处理:在用PM 建模时应在洞口两侧各增设一个节点,然后在两节点间按普通梁布置,而后用SATWE“特殊构件定义”中将此梁设为两端铰接。但此时应注意按此法处理后结构层间位移比尚需满足规范的要求,配筋按两次计算所得的较大内力配筋。连梁铰接处理后,主要承受竖向荷载,施工时仍为整浇,连梁上筋按构造设置处理。
四、结论
(一)连梁作为框剪或剪力墙结构体系中主要的抗震构件, 其合理的刚度对结构的安全、经济性影响重大,通过结构分析比较,在保证连梁延性的要求下,连梁刚度不宜过弱。
(二)在结构分析中,连梁易出现超筋问题,根据情况可采取适当的方法,加以调整。
参考文献:
[1]建筑抗震设计规范(2008 年版)(GB50011—2001).北京:中国建筑工业出版社.2008
[2]高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3—2002).北京:中国建筑工业出版社,2002
关键词:近断层地震动;脉动型;高层剪力墙;地震反应
1引言
近年来,近断层地震动已经成为地震学与地震工程学两个学科内的热点问题。近二十年来发生的几场大地震,如美国北岭地震(1994,1,17)、台湾集集地震(1999,9,21)都收集到了丰富的地震动数据,研究人员据此整理出了具有典型运动特征的地震动记录。大量的研究资料表明,由于处于近断层区域地震动往往具有大脉冲、长周期、高峰值等与远场地震动显著不同的特性,更容易对结构造成严重的破坏,所以以近断层地震动作为研究对象具有实际意义。
关于近断层地震动的定义在学术界尚未统一,大多数学者是将距离断层破裂面小于20公里以内的区域称作近断层区域[1],在这一区域收集到的地震动记录一般称之为近断层地震动记录。
与远场地震动不同的是,近断层地震动具有长周期、大峰值以及速度脉冲等特点。研究人员根据大量的近断层地震动记录资料分析以及相关数值模拟,总结出了其主要运动特征包括集中性、破裂向前方向性效应、上盘效应、速度脉冲以及滑冲效应。本文以近断层地震动记录作为输入,计算结构的地震反应,分析地震动的强度度量参数,得到对抗震设计有用的结论。
近年来,在高层住宅结构中,剪力墙结构得到了广泛的应用。由于剪力墙结构刚度大,整体性较好,具有较好的抗剪能力。对于以水平方向作用为主的地震输入,具有较强的抗震能力,因此,针对剪力墙结构抗震设计的研究,对高层剪力墙结构中剪力墙布置与优化具有很强的工程意义。
本文选取近断层地震动记录,这些地震动记录来自实际地震,选取基于具有典型运动特征的脉冲型地震动记录作为地震输入,基于SAP有限元分析软件进行弹塑性时程分析,提取结构层间位移角等地震反应数据,分析近断层地震动记录下高层建筑结构实际反应。
2近断层脉冲型地震动特性参数
本文选取具有典型脉冲特性的近断层地震动记录[9],即来自台湾集集地震(1999,9,21,震级MW=7.6)和美国北岭地震(1994,1,17,震级MW=6.6)。这两次地震动都得到了典型的近断层地震动记录,其中,集集地震还收集到了无脉冲地震动记录,具体地震动参数如表1所示。
从图2可以看出,无脉冲地震动作用下,剪力墙结构在各层的位移角相差不大,说明高层建筑结构的基本振型影响不明显,而高阶振型起显著作用。而在滑冲效应和向前方向性地震动的作用下,高层剪力墙结构在顶部和底部的位移角有较为显著的区别,这说明,结构的基本振型被地震动作用激发,成为控制结构位移的主要作用。简而言之,分析近断层无脉冲型地震动和含脉冲型地震动作用对高层剪力墙结构的地震反应影响,脉冲型地震动作用下,高层剪力墙结构层间变形较大,容易使结构产生整体倒塌,对结构安全更为不利。
4结论
通过对单自由度双线性系统与高层剪力墙结构地震反应的分析,可以得到以下结论:
(1)分析结果表明,近断层脉冲型地震动记录主要与结构的基本阵型相关;二无脉冲型地震动对结构的高阶阵型起主要作用。高层结构的基本阵型对结构抗震起决定性作用,因此,近断层含脉冲型地震动对建筑结构具有更强的破坏性
(2)双线性SDOF系统与高层剪力墙结构地震反应具有较好的相似性,表明以单自由度系统作为高层建筑的简化结构进行地震反应分析是可靠的。
参考文献
[1]刘启方,袁一凡等.近断层地震动的基本特征[J].地震工程与工程振动.2006,26(1):1-10.
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[7]王长山.近断层地震动作用下钢框架结构的地震响应分析[D].北京:北京交通大学硕士学位论文,2008
【关键词】剪力墙结构,高层建筑框架结构,设计,应用
中图分类号: TU398+.2 文献标识码: A 文章编号:
一 前言
由于科学技术的进步和人们生产生活方式的改变,人们对建筑结构设计的要求也越来越高,随着建筑结构设计理论的逐渐完善,剪力墙结构凭借着刚度大,可以有效的减少侧移,建筑结构抗震性能很好,可以保证建筑的安稳和稳定性,因此,在建筑结构设计中被广泛的推广运用,为我国的经济发展和人们生活质量的改善提供了强大的动力。因此,加强剪力墙结构在建筑结构设计中的应用探究,有着十分重大的意义。笔者将从结合多年的施工经验,对高层建筑框架剪力墙结构设计的基本原则,墙肢分类,设置,边缘构件的布置,和连梁的设计等多方面做出分析,并提出剪力墙结构设计的优化措施。
二 墙肢的分类和结构布置
2.1墙肢的分类
在剪力墙的分类中,最重要的分类依据是墙肢的高度和厚度比值。一般有短肢剪力墙和一般剪力墙两种,同时,也可以根据墙面的开洞大小分为整截面墙、整体小开口墙、联肢墙和壁式框架等几种类型。
2.2厚度选择
剪力墙的墙肢厚度关系到剪力墙出平面的的稳定性和刚度。因此,在选择时候,一定要遵守相关的技术规程。在住宅建筑的设计中,填充墙的厚度和剪力墙的厚度相同,多会选取两百毫米左右。如果高层建筑没有地下室,在进行剪力墙的设计时候,可以在综合考虑到建筑结构平面的基础上,减少一字型的剪力墙结构设计,多采用十字形等形状。这样既可以使得翼缘长度大于其厚度,让建筑结构抗震性能更好的发挥,同时也可以满足建筑设计的美观性和实用性。
2.3剪力墙的结构布置
随着建筑越来越高,建筑的综合性能也日渐提升,因此,建筑设计中,应该使得建筑具有很好的空间工作性能。因此,在进行剪力墙结构设计时候,应该采用双向布置,科学合理的构成建筑结构的空间性能。同时,由于对建筑的抗震性能有了更高的要求,因此,在剪力墙设计时候,严禁在需要抗震设防区域使用单向剪力墙设计。在进行剪力墙设计时,要保证平面均匀分布,刚度中心要和建筑的整体质心相重合或者是尽量靠近,如此可以很大程度上减小扭转效应。
如果刚度中心和质心相距很远,可以改变墙肢长度和连梁的高度调整刚心位置。在进行建筑结构设计中,剪力墙由于抗侧刚度很大,整体结构的自振周期很短,使得整体建筑受到的水平地震作用很大,不利于建筑结构的稳定,因此,可以综合考虑到剪力墙的抗侧刚度和承载力,减小墙体的纵横厚度,加大墙体之间的距离,或者是合理减少墙体的总体数量,如此,可以达到降低墙体自身重量的目的。同时,可以降低墙体的整体水平地震的剪力和弯矩程度。
三 连梁的设计布置
连梁的跨高以及截面的尺寸会受到各种条件的影响和限制,因此,在剪力墙的连梁设计中,会因为设计的不合理,容易出现连梁承载力或者是连梁的界面难以达到相关规定的标准,从而既会影响到工程的施工,又会影响到工程的质量。因此,要综合多种情况,进行设计和处理。
3.1提高混凝土等级
为了让连梁的抗剪承载能力不会超过规定标准,可以合理的提高剪力墙的混凝土的等级,当混凝土的等级得到提升,混凝土的弹性模量增加比例会小于抗剪承载力的提升比例,从而,可以达到控制目标。
3.2增加剪力墙洞口的宽度、减小连梁高度
在进行连梁的设计中,为了达到降低连梁刚度,减少地震影响效果的目的,可以选择扩大剪力墙所开洞口的宽度,也就是增加连梁的总体跨度,从而使的连梁的高度降低。使得连梁的承载力保证在一定的标准范围内。
3.3对连梁的刚度进行折减
连梁由于跨高比较小与之相连的墙肢刚度大等原因,在水平力作用下的内力往往很大,连梁屈服时表现为梁端出现裂缝,刚度减小,内力重分布。因此,在开始进行结构整体计算时,就需对连梁刚度进行折减。高规中解释说高层建筑结构构件均采用弹性刚度参与整体分析,但抗震设计的剪力墙结构中的连梁刚度相对墙体较小,而承受的弯矩和剪力很大,配筋设计困难。因此,可考虑在不影响其承受竖向荷载能力的前提下,允许其适当开裂而把内力转移到墙体上。
3.4增加剪力墙的厚度
在进行连梁设计时,可以增加剪力墙的厚度,使得连梁的截面宽度变大,不仅仅可以让建筑结构整体的刚度变大,也使得地震产生的内力作用变得更大,由于连梁的抗剪承载力与连梁宽度的增加成正比。通过剪力墙的厚度增加,也有可能达到让连梁抗剪承载力符合限度的目的。
四 剪力墙结构计算和设计的优化的措施
4.1剪力墙结构计算方面的优化
4.1.1楼层最小剪力系数的调整原则。在满足短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩占结构总底部地震倾覆力矩不超过40%的前提下,尽可能减少剪力墙的布置,以大开间剪力墙布置方案为目标,使结构具有适宜的侧向刚度使楼层最小剪力系数接近规范限值,这样能够减轻结构自重,有效减小地震作用的输入同时降低工程造价。
4.1.2楼层最大层间最大位移与层高之比的调整原则。规范规定在计算多地震作用的楼层最大层间位移时,以楼间弯曲变形为主,计入扭转变形,可不扣除结构整体弯曲变形,因此,对于高层建筑应尽可能扭转变形最小,但又不能仅根据这些层间位移不够,不加分析地增加竖向构件的刚度。在实际工程设计中,有些设计人员一看到某一方向层间位移不能满足规范要求,就不断地增加该项的侧向刚度,此举虽然可以解决问题,但应该注意此时结构的剪重比,若与规范限制接近则可行,若剪重比已经较大,则不应一味地增加也要学会减小对应一侧的结构刚度,使其剪重比减小,地震作用减小,同样可以达到较好的效果。
4.2剪力墙结构设计方面的优化
4.2.1剪力墙墙肢截面宜简单、规则。剪力墙的竖向刚度应均匀,剪力墙的门窗洞口宜上下对齐,成列布置,形成明确的墙肢和连梁。应力分布比较规则,又与当前普遍应用的计算简图较为符合,设计结果安全可靠。宜避免使墙肢刚度相差悬殊的洞口设置,当剪力墙的洞口布置出现错洞,叠合错洞时,墙内配筋应构成框架形式。
4.2.1剪力墙的特点是平面内刚度及承重力大,而平面外刚度及承载力都相对很小,应控制剪力墙平面外的弯矩,保证剪力墙平面外的稳定性。当剪力墙墙肢与其平面外方向的楼面梁连接时,应采取足够的措施减少梁端部弯矩对墙的不利影响。
五 结束语
总之,剪力墙结构在我国建筑行业的广泛运用,既可以大力推进我国建筑质量的提高,又可为我国的社会主义和谐社会奠定强大的基础,在进行剪力墙结构设计时候,必须综合考虑多方面因素,严格遵守设计规程,进而保证设计的科学合理。
参考文献;
[1] 李成华 剪力墙结构在建筑结构设计中的应用分析 [期刊论文] 《城市建设》 -2009年35期
[2] 王福贵 剪力墙结构在建筑结构设计中的应用分析 [期刊论文] 《城市建设理论研究(电子版)》 -2008年1期
【关键词】构造柱、施工问题、框架砌体
随着社会的发展,对建筑物的可靠性,耐久性要求不断提高,建筑物的抗震性能愈加得到重视。我国大多数地区,框架结构中都是采用加气混凝土砌块、炉渣空心砖、烧结页岩空心砖等轻质砌体作为填充墙。填充墙在框架结构中虽为非承重构件,但由于墙体超长、抗震能力和稳定性不足以及环境温度变化和材料收缩等原因,常常会引起墙体开裂、渗水,有损房屋的观瞻和正常使用,地震作用下还会发生墙体倒塌,因此,我国《建筑抗震设计规范》[1](GB50011-2001) 第13.3.3条有关于超长砌体填充墙的构造要求作出明确规定:为加强填充墙的抗震能力和稳定性,框架砌体填充墙长度大于5m时,墙顶部与梁宜有拉结;墙长超过层高2倍时,宜设置钢筋混凝土构造柱。而实际施工中,构造柱因非承重构件而往往不被施工者重视,钢筋混凝土构造柱施工出现较多方面的质量问题,给工程留下了质量隐患。
1 钢筋混凝土构造柱的作用
在混凝土框架砖砌体填充墙中,混凝土构造柱能增加建筑物的整体刚度与延性,提高建筑物的抗震能力。其作用一般为:1)加强纵墙间的连接,提升砌体结构的抗剪能力,增加了建筑物的整体性。这是由于构造柱与其相邻的纵横墙以及马牙搓相连接并沿墙高每隔500mm设置2Φ6mm~8mm拉结筋,钢筋每边伸入墙内大于1000mm。一般施工时先砌砖墙后浇筑混凝土构造柱,这样能增加横墙的结合,可以提高砌体的抗剪承载能力10%~30%。其作用机理是构造柱与圈梁共同将区格内的砌体紧箍,从而提升砌体的抗剪能力。理论上构造柱的拉力使砌体受压正应力增加,同样强度等级的砌体,同样强度等级的砂浆,同一个操作人员用同种工艺砌筑的砌体,在规定的范围内,受压正应力愈高,抗剪能力就愈高。2)大大提高砌体结构的延性。构造柱与圈梁的共同工作,可以把砖砌体分割包围,当砌体开裂时能迫使裂缝在所包围的范围之内,而不至于进一步扩展。砌体虽然出现裂缝,但能限制它的错位,使其维持承载能力并能抵消振动能量而不易较早倒塌。砌体结构作为垂直承载构件,地震时最性出现四散错落倒地,从而使水平楼板和屋盖坠落,而构造柱则可以阻止或延缓倒塌时间,以减少损失和人员伤害。构造柱与圈梁连接又可以起到类似框架结构的作用,其作用效果非常明显。
2 钢筋混凝土构造柱存在的施工问题
2.1 砌体填充墙中钢筋混凝土构造柱的施工顺序存在问题:将构造柱与框架梁一起施工,构造柱钢筋与梁同时绑扎,柱上下端钢筋锚入梁内,然后同时浇筑混凝。构造柱一般均生根于基础梁或楼面梁上,当构造柱与框架柱、梁同时现浇后,上部结构荷载将部分通过构造柱直接传给楼面梁或基础梁,致使原基础受力发生改变,造成支撑构造柱的楼面梁或基础梁上局部荷载的增加,导致其截面大小及配筋某种程度的不足,给结构造成了较大的安全隐患。
2.2 构造柱纵向钢筋上下错位,竖向钢筋搭接不规范,箍筋松散、歪斜且数量不足;墙柱拉结筋数量不够、位置不对。墙与构造柱应沿墙高每50cm设置2Ф6水平拉结钢筋联结,每边伸入墙内不应小于 1m。
2.3 构造柱马牙槎砌不正确或不按规范留设,槎口高度、深度不一,遇内外墙丁字砌体节点时,内墙只留直槎,个别工程干脆取消马牙槎,导致构造柱与填充墙不能形成一个有效的整体。在地震作用下,构造柱迅速与墙体脱离,不能起到约束填充墙的作用。砖墙应砌成马牙槎,每马牙槎沿高度方向尺寸不超过30cm。
2.4 露筋和麻面。支模前,钢筋骨架上没有绑扎混凝土保护层垫块,致使钢筋保护层厚度不足,同时,有的钢筋位置不准,造成露筋现象。混凝土浇筑前,模板和马牙槎砖墙未作充分湿润,混凝土中的部分水分被砖墙和模板吸走,混凝土表面出现麻面和酥松现象。
2.5 造柱混凝土烂根、断条。在构造柱施工中,由于每层构造柱的根部均低于楼板顶面。形成凹槽,而在砌筑墙体时,砂浆、砖块等杂物很容易掉在凹槽内,如果在浇筑混凝土前不将这些杂物清除,或清除不干净,会使构造柱根部出现夹层及混凝土浇筑过程中由于震捣不密实出现混凝土断条,易使构造柱失去应有作用,使砖墙的整体性降低。
3 构造柱施工问题发生的原因
3.1 施工人员对混凝土构造柱的作用原理认识不清,对构造柱的抗震作用认识不足,忽视构造柱的施工质量,甚至违反施工程序,违规操作。
3.2 设计单位设计文件交待不清,工单位在施工中仅仅凭着经验去操作,因而使设计意图无法正确地得到贯彻。
4 构造柱施工问题的防治措施与方法
4.1 严格按规范施工工序操作施工。浇筑框架柱、梁,要在框架梁上构造柱部位预留插筋,待混凝土强度达到设计要求后拆模,然后再砌筑墙体,并应根据马牙槎尺寸要求,从柱脚开始,先退后进,以保证柱脚为大截面,砌体完成后交木工支模,最后浇筑构造柱混凝土。
4.2 构造柱的钢筋大部分是在楼层板梁面预埋插筋,等到主体结构完成后再进行钢筋绑扎连接安装。在拆模过程中预留的钢筋受到模板及支架、木方的多次碰撞、人为的弯曲、造成构造柱钢筋根部反复弯折,使钢筋的强度降低。故为了保证构造柱的钢筋不移位,首先要做好钢筋的保护,其次在每一层安装模板之前,要固定好钢筋骨架,校正其垂直度,并采取可靠措施固定,保证在浇捣混凝土时不发生偏位。如果位置偏差过大,可采用后植筋法预埋构造柱纵筋,竖向钢筋采用绑扎接头的,绑扎长度和构造要符合要求。放拉结筋时,沿墙高度每隔500mm设置2Φ6mm~8mm拉结筋,每边伸入墙内不宜少于1000mm,通过马牙槎使混凝土与砖墙连接,以保证混凝土与砖墙整体性。。
4.3 构造柱马牙槎必须从柱脚开始先退后进,左右对称,上下对齐,每一马牙槎沿高度方向的尺寸,不宜超过300mm,马牙槎进退尺寸不少于60mm。
4.4 为保证构造柱混凝土在浇筑后不出现柱脚孔洞、蜂窝、麻面、露筋、跑浆等质量通病,就应按照规范要求,做好模板加固和混凝土的振捣工作。常见的构造柱模板加固方法是使用对拉螺栓固定两侧模板,对拉螺栓设置在两侧填充墙上,模板可以满封,柱端部一侧模板设置为喇叭式进料口,进料口应比构造柱高大约100mm,浇筑柱混凝土时应把进料口也满浇,拆模后将多余的混凝土凿掉即可,保证构造柱顶部混凝土与顶梁之间不留空隙。沿砌体马牙槎凹凸边缘贴上双面胶,使模板与砌体表面密封不漏浆,浇筑过程中使用小型插入式振动棒插入振捣,保证混凝土密实。
4.5 防止构造柱混凝土的烂根、断条。构造柱底部在砌墙体之前,宜先用细石混凝土做出高于楼板顶面3―5cm的一段柱根,柱根要浇捣密实,混凝土接槎处要按施工缝处理,构造柱两侧模板支模前,应处理好柱根及清除堆物,然后用水清洗柱根,再行支模,混凝土浇筑时应加强震捣保证密实。
5 结语
综上所述,施工单位只有充分认识到构造柱的作用原理及其重要性,重视构造柱的施工,在构造柱施工过程中严格质量管理,制定质量保证措施,认真按规范要求操作,才能消除混凝土构造柱的质量通病,保证混凝土构造柱的质量。
参考文献:
[1]屈如意.强爱珍.宋美权,浅谈框架结构中构造柱施工问题[期刊论文]-陕西建筑2011(9)
论文摘要:根据升板结构房屋的特点,结合工程实例,通过对该类房屋进行现场调查、构造分析和结构复算,对房屋的检测和加固方法进行了研究,从而使升板结构房屋满足现行设计规范要求,进而推广升板结构形式的应用。
0引言
升板结构是二十世纪七八十年代的一种乡昭些结构形式,其主要特点为现场湿作业少、构件统一、易于预制、板底平整等。正是由于这些特点和当时施工技术等原因,所以建设了较多的这种结构形式的房屋。在当前城市改造过程中,或多或少地会遇到这类房屋。其主要缺点为水平刚度较小,柱板连接节点较弱等。本文结合工程实例对这类房屋的特点进行分析,并对加固设计方法进行研究。
1工程概况
某商场为一幢4层混凝土结构房屋,建筑面积8 000时。房屋结构形式为柱板结构,柱形式为角钢劲性柱;1层,2层采用密肋楼板升板结构,3层,4层采用平板升板结构。柱设计截面尺寸为350 x 350,内配4艺80x8等边角钢。密肋板的肋梁截面尺寸为120 x 250 @ 615,柱边肋梁负弯矩处配2小18,跨中正弯矩配2似5,箍筋为双肢怀@ 150;跨中肋梁负弯矩配砷18,正弯矩配125,拉结筋为S形拓@ 150。后浇方形柱帽,柱帽尺寸为1 500 x1 500 x 400。平板设计板厚为200,内配X14)150钢筋双层双向配置,板底、板顶钢筋的断开位置均在跨中1 /3处。后浇锥形柱帽,柱帽尺寸为1 800 x 1 800 x 300。混凝土设计标号为300号。升板与柱之间的连接采用型钢承重销、型钢与提升环中的预埋型钢焊接。房屋采用柱下条形基础,基础埋深2.000 m,电梯井及楼梯间位置的基础为筏片基础,基础埋深为2.000 m,混凝土设计标号为200号,结构平面图见图1,图2。
2现场调查
由于房屋使用历史较长,在平时使用过程中没有按照原设计荷载要求进行使用,曾多次对房屋进行改造,楼层面装饰层厚度达到300~,远远大于原始设计荷载。在现场将所有楼层装饰层全部拆除后,发现原有平板呈现明显的凹凸现象,与无梁楼板在均布荷载作用下的变形情况完全一致,说明长期荷载作用下,混凝土楼板已经出现了永久变形。1层大部分混凝土柱的混凝土质量较差,钢筋锈蚀较严重,混凝土表面已经发现有部分保护层剥落,2层混凝土柱的混凝土质量略好于1层框架柱。角钢劲性柱由于保护层厚度较薄,钢材表面已经锈蚀,锈蚀量不大,楼板的钢筋锈蚀情况不明显。1层的混凝土标号比原设计200号混凝土低,1层可评定为C15,2层可评定为C25;3层,4层的混凝土标号离散性较大,可以评定为C25。
升板结构现场发现部分外露型钢承重销出现较为严重的锈蚀现象,个别构件锈蚀量已经大于5 mm,严重影响了承重销的承载能力。
3构造分析
按照现行建筑抗震设防等级分类标准,房屋为丙类建筑,框架的抗震等级为二级。
现行GB 50011-2001建筑抗震设计规范(2008版)对结构体系的要求:结构体系尚宜符合下列各项要求:1)宜有多道抗震防线;2)宜具有合理的刚度和承载力分布,避免因局部削弱或突变形成薄弱部位,产生过大的应力集中或塑性变形集中;3)结构在两个主轴方向的动力特性宜相近。对板柱一抗震墙结构而言,规范要求:房屋的周边和楼、电梯洞口周边应采用有梁框架;房屋的屋盖和地下1层顶板宜采用梁板结构。板柱一抗震墙结构的抗震墙应承担结构的全部地震作用,各层板柱部分应满足计算要求,并应能承担不少于各层全部地震作用的20 0%。显然本工程的结构体系不能满足规范要求。
4结构复算
1)根据计算结果,大部分框架柱的轴压比以及配筋不能满足使用要求,其中最大值为1.75,远远大于规范规定的0. 85。地基基础承载能力基本能够满足使用要求。2)层间位移及结构动力特性计算结果表明,楼层集中质量较大,结构的侧向刚度较弱,层间位移最大值为1 /397,是规范规定的2倍多。3)框架柱的箍筋设置亦不满足抗震设计规范的要求。
5小结
1)从整个结构来看,本房屋结构体系均为板柱结构。原结构设计没有考虑抗震设防,柱板连接节点构造、框架柱的抗震构造措施等均不能满足抗震构造要求。结构的承载力达不到7度抗震设防要求。因此房屋整体抗震性能不符合现行抗震设计规范要求。2)层间位移及结构动力特性计算结果表明,结构的侧向刚度明显较弱,层间位移均超过规范规定限值。
6加固方法研究
根据验算结果并依据GB 50367-2006混凝土结构加固技术规范,建议对整个建筑结构采取如下加固措施:
1)由于结构的侧向刚度较小,层间位移不能满足规范要求,应当在适当的位置增设抗侧力构件,提高结构的侧向刚度,减小层间位移。结构加固平面图见图3。结构层间位移和动力特性计算结果见表1,表2。从表1,表2中可以看出,增加抗侧力构件(抗震墙)后,房屋的结构体系由原来的板柱体系转化为板柱一抗震墙体系。层间位移计算明显减小,房屋振动周期缩短,结构整体水平刚度有了较大的提高。结构体系相对而言比较合理,且满足了现行设计规范要求。
2)楼板应当全面凿除装修层,减轻结构的恒载。
3)对于密肋楼板应当进行结构加固。密肋楼板的加固方法可采用加固密肋的方法,在板肋正负弯矩区粘贴高强片材,如钢板或碳纤维材料。
4)混凝土柱,应首先凿除混凝土柱表面已经碳化、酥裂部分,采用扩大截面法进行加固。为了保证框架柱的连续性,柱钢筋应穿楼板至屋面,并增设箍筋加密区。
5)对于升板结构与混凝土柱之间的连接,应增浇柱帽,提高楼板的抗冲切能力。