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所屬欄目:工業設計論文 發布日期:2010-08-23 14:44 熱度:
摘要:多層磚房結構(磚混結構)主要用于居住、辦公、學校、醫院等民用或公用建筑。多層磚房結構仍將被長期廣泛應用,仍將是民用住宅建筑的主要結構類型。
關鍵詞:結構抗震,施工處理
前言
地震造成人民生命財產損失的主要原因,是由地震引起的建筑物(絕大部分是磚房)和工程設施的破壞,以及次生災害。國內外歷次地震的經驗告訴我們:抓好抗震設防地區建設工程的抗震設計,是減輕未來地震災害損失最積極、最有效和最根本的措施。在我國,多層磚房結構(磚混結構)房屋修建數量最多分布最廣,約占80%,尤其在民用住宅建筑中更占到90%以上。雖然目前有高層剪力墻和異型小框架砌體結構、鋼結構、CL結構體系等新型推廣的結構形式,但按我國的實際經濟狀況,多層磚房結構仍將被長期廣泛應用,仍將是民用住宅建筑的主要結構類型。多層磚房的傳統做法是用粘土實心磚和混合空心磚砌筑,由于砌體材料的脆性,這種結構抗塑性變形能力差,抗震能力不足,到強震時破壞嚴重,造成極大的經濟損失和人員傷亡。因此在多層磚房的設計施工中,必須嚴格按照國家抗震規范的要求,采取各種防范措施,盡量減輕地震災害,減少損失。另外:在多層磚房的設計中再過度追求大開間、大門洞、大懸挑,甚至通窗效果等,必將大大削弱房屋的抗震能力。現就多層磚房的抗震設計和施工技術進行探討,具體如下:
一、設計中存在問題與設計理念的探討
1設計中存在的主要問題
(1)城市住宅磚房建設中,房屋超高或超層時有發生,尤其是底層為“家帶店”的磚房,高度超過限值1m以上。
(2)在“綜合樓”磚房中,底層或頂層有采用“混雜”結構體系的,即為滿足部分大空間需要,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,當作框架結構。
(3)住宅磚房中為追求大客廳,布置大開間和大門洞,有的大門洞間墻寬僅有240mm,并將陽臺作成大懸挑(懸挑長度大于2m)延擴客廳面積;部分“局部尺寸”不滿足要求時,有的不采取加強措施,有的采用增大截面及配筋的構造柱替代磚墻肢;住宅磚房中限于場地或“造型”,布置成復雜平面,或縱、橫墻沿平面布置多數不能對齊,或墻體沿豎向布置上下不連續等等。
(4)多層磚房抗震設計中,未作抗震承載力計算的占多數,加之缺乏工程經驗,使相近的多層磚房采用的砌體強度等級相距甚遠。
(5)多層磚房抗震設計中,所采取的抗震措施區別較大。構造柱和圈梁的設置:多數設計富余較大,部分設計設置不足(含大洞口兩側未設構造柱);抗震連接措施:多數設計不完整或未交待清楚,有的設計還采用“一本圖集打天下”的作法,不管具體作法和適用與否,全包在“圖集”身上。
2基本設計理念
我國建筑抗震設防的目標是三個水準。多層磚房可通過一階段設計達到下列要求:滿足抗震承載力要求,房屋可“小震不裂”,房屋可符合“中震可修”;滿足房屋高度和層數及構造柱和圈梁等要求,房屋可做到“大震不倒”。從震害分析表明,合理的抗震布置和構造措施對提高多層磚房結構抗震能力效果明顯,在某種程度上,抗震設計中概念設計比強度計算更重要。
二、設計的一般要求探討
1、建設場地的選擇。為達到減輕建筑物震害的目的,應根據掌握的工程地質資料、地震活動情況、建設項目的要求等,合理選擇建筑場地。應選擇對抗震有利的地段,避開不利的地段,無法避開的應采取有效措施。不應在危險地段建造甲、乙、丙類建筑。有利地段指堅硬土或開闊平坦均勻密實的中硬土等。不利地段指軟弱土、液化土、突出孤立的山嘴山丘、非巖質的陡坡、河岸和邊坡邊緣,平面分布上成因、巖性、狀態明顯不均勻的土層等;危險地段指可能震發滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等的部位。
2、房屋高度的限制。震害調查表明,在同樣的地基條件下,磚房層數越多、高度越大,震害程度越嚴重,破壞比例也越高。這是由于作用于多層磚房的水平地震力隨房屋層數、高度增大而增加所致。因此對房屋總高度和層數進行雙控制,是既經濟又有效的抗震措施,目前有些設計只注重滿足甲方要求,滿足單一控制,而忽視抗震規范對房屋高度的雙控制,這種做法是不可取的。新規范特別指出對醫院、教學樓等及橫墻較少的多層砌體房屋應比一般規定降低3m,層數降低一層。
3、房屋高寬比的限制。如果房屋的寬度太窄,在地震傾覆力矩的作用下,墻體水平截面產生的彎曲應力超過磚砌體的抗拉強度,底層外墻可能出現水平裂縫?拐鹨幏恫灰髮σ话闫鲶w房屋進行整體彎曲驗算,但明確提出了房屋高寬比的限制。
4、結構選型和布置。多層磚房要注意平、立面規則的體型,應優先采用抗震性能較好的橫墻承重或縱橫墻共同承重方案,一般縱墻承重必然造成橫墻間距較大的情況,對抗震不利;抗震橫墻間距要符合規范要求,間距過大時,縱向磚墻會因過大的層間變形而產生出平面的彎曲破壞,應加以防止;縱橫墻特別是承重墻體應沿豎向對直,宜在平面內也對齊;墻體平面布置要求均勻和大體對稱,這樣可使地震作用能勻稱地分配到各個墻段,避免出現應力集中和局部墻段扭轉破壞。
5、對設防烈度8度以上地區,房屋立面高差6m以上、房屋有錯層且樓板高差大、各部分剛度與質量截然不同等情況宜設防震縫。
三、截面抗震計算簡式的探討
國家《建筑抗震設計規范》(GB50011-2001)給出的普通磚、多孔磚墻體的截面抗震承載力驗算采用底部剪力法,公式如下式(1)、(2),詳解見規范第7.2.8條。一般情況下,應按下式計算。V≤fvEA/γRE(1)當按(1)式驗算不滿足要求時,可計入設置于墻段中部、截面不小于240mmX240mm且間距不大于4m的構造柱對受剪承載力的提高作用,按下列簡化方法計算
V≤[ηcfvE(A-AC)+ζftAC+0.08fyAs]/γRE(2)
四、抗震構造措施的探討
1、加強墻體、樓屋蓋連接的措施,F澆鋼混樓板或屋面板伸進縱、橫墻內的長度均不應小于120mm;裝配式鋼筋混凝土樓板或屋面板,當圈梁未設在板的同一標高時,板端伸進外墻的長度不應小于120mm,伸進內墻的長度不應小于100mm,在梁上不應小于80mm;當板的跨度大于4.8m并與外墻平行時,靠外墻的預制板側邊應與墻或圈梁拉結;房屋端部大房間的樓蓋,8度時房屋的屋蓋和9度時房屋的樓屋蓋,當圈梁設在板底時鋼筋混凝土預制板應相互拉結,并應與梁、墻或圈梁拉結。預制板端部宜留錨固鋼筋,以與其它構件拉結,F有的地區禁止使用預制空心板作樓屋蓋,而必須用現澆鋼筋混凝土樓板,這是加強房屋整體性、增強其抗震性能有利措施。
2、設置鋼筋混凝土圈梁。圈梁在多層磚房結構中有多方面的作用,它可以增強縱橫墻體的連接,增強房屋的整體性和穩定性;與構造柱協同作用,它可提高整個建筑物的空間剛度和整體性,加強墻體的抗彎、抗剪能力,約束墻面裂縫的開展;抵抗由于地震或其他原因引起的地基不均勻沉降對房屋的破壞等。規范對不同設防烈度下圈梁的設置和內橫墻間距有明確的要求。圈梁應交圈閉合設置,不在同一標高時應有可靠搭接。圈梁宜設于樓板同一標高處、或緊靠樓板的位置。
3、設置鋼筋混凝土構造柱。通過系統的實驗研究和工程實踐,設置構造柱已被公認為多層磚房結構最有效的抗震措施,可以明顯地提高多層磚房的抗震性能,使磚混結構的強度特別是變形能力得到提高。墻體即使開裂,在構造柱的約束作用下,以其塑性變形和滑移、摩擦來消耗地震能量,而且只要構造柱主筋不全部斷裂,破碎的墻體被約束在其自身的平面內滑移,摩擦作用繼續存在,墻體仍能承擔豎向壓力和一定的水平地震力。這就使結構達到了“裂而不倒”的目標。新規范表7.3.1列出了不同設防烈度的多層磚房構造柱的設置要求。在房屋四大角、錯層部位的橫墻兩端、較大洞口和大房間兩側墻處均應設置構造柱;構造柱必須是先砌墻后澆筑柱混凝土,并有馬牙槎和拉結鋼筋使墻和柱連接,拉結鋼筋沿墻高每500mm設2φ6,伸入每邊墻體不宜小于1m。以上構造措施最主要的是使結構的整體性、變形能力得到提高,從而使其脆性得以改善,極大提高結構吸收、消耗地震能量的能力和抗倒塌能力,從而增強多層磚房結構的抗震性能。新規范強調甲、乙類建筑的抗震措施應符合本地區抗震設防烈度提高一度的要求,并把上面三條作為多層磚房設計的強制性措施,必須嚴格執行。
五施工技術要點的探討
在多層磚房結構的實際施工中,由于施工企業對抗震規范、操作規程等不夠重視,建筑隊伍、施工操作人員水平參差不齊和施工技術掌握不熟練等原因,致使按規范要求設計的抗震構造措施受到削弱。因此嚴格按抗震構造措施要求施工,是一項非常重要和復雜的工作,F以抗震設防烈度為6-8度的一般多層磚房(磚混結構)為例,簡述其抗震構造施工技術要求和應注意的問題。
1無構造柱處的內外墻(縱橫墻)要求同時咬槎砌筑;并根據設防烈度要求設置拉結鋼筋,沿墻高每500mm設2φ6拉結筋,伸入每邊墻體內至少1000mm。后砌承重墻應放坡留斜槎,不得留直槎。2與構造柱相鄰的磚墻應砌筑成馬牙槎;在墻體砌筑時,應根據馬牙槎的尺寸要求,從每層柱腳開始,先退后進,保證柱腳為大截面。相鄰馬牙槎的最小間距須滿足構造柱的設計截面尺寸。3墻體與構造柱應沿墻高每500mm設置2φ6水平拉結鋼筋聯結,每邊伸入墻內不應少于1000mm。后砌的非承重墻與承重墻交接處,除應在承重墻留陽槎外,尚應沿墻高每500mm配置2φ6鋼筋互相拉結,鋼筋伸入每邊墻內的長度不應小于500mm。4構造柱必須與圈梁連接,在柱與圈梁相交節點處,構造柱的縱筋應穿過圈梁,保證構造柱縱筋上下貫通。節點處柱箍筋應加密,加密范圍在圈梁上下,取六分之一層高或500mm中的較大值,箍筋間距不宜大于100mm。5構造柱、圈梁的箍筋一般用φ6,箍筋端部應做成135。彎鉤,彎鉤的平直長度不應小于10倍箍筋直徑。構造柱、圈梁的縱向鋼筋的錨固長度和搭接長度為35倍鋼筋直徑,采用Ⅰ級鋼筋的鋼筋末端應加彎鉤。構造柱縱向鋼筋的搭接應從每層圈梁頂面開始,鋼筋的保護層厚度為30mm。6在澆筑混凝土前,必須將砌體和模板澆水濕潤,并將模板內的落地灰、磚渣和其他雜物清除干凈。柱模板宜在柱腳和二次澆灌段的下端位置留出清掃口。構造柱的混凝土可分段澆筑,每段高度不宜大于2m或每層分兩次澆筑。在施工條件較好并能確保澆灌質量時,亦可每層一次澆灌。澆筑柱混凝土宜用插入式振搗棒分層搗實,振搗棒應隨振隨拔,每次振搗層的厚度不應超過振搗棒有效長度的1.25倍。振搗時,應避免振搗棒觸碰墻身或柱鋼筋。7構造柱、圈梁的混凝土強度等級一般為C20,其骨料最大粒徑不大于20mm,其坍落度以50-70mm為宜。新老混凝土結合處須先用水沖洗濕潤,再鋪20-30mm厚的水泥砂漿(砼配比去掉石子),然后澆筑新的混凝土。8構造柱從基礎到頂必須垂直,對準軸線,其層間錯位和垂直度必須符合施工規范要求。在每層放線和安裝模板時,必須根據柱軸線隨時校正豎筋位置和垂直度,澆注柱混凝土前應校核柱筋位置并采取措施固定鋼筋。
六結語
我國是地震的多發性國家,地震區(基本烈度6度及以上地區)的面積占全部國土面積的60%以上。在目前無法準確預報、無法消除地震的情況下,抗震防災工作是減輕地震災害的根本措施。因此,廣大建筑工程的規劃設計、監理、施工人員必須對多層磚房設置抗震構造的重要性予以高度重視,以高度的責任感和緊迫感,認真學習鉆研有關規范規程、技術標準、構造圖集手冊,采取有效的技術和管理措施,積極采用國家推廣的對房屋抗震有利的新工藝、新材料、新方法,確保多層磚房達到抗震設防標準,減少地震損失。
文章標題:多層磚房的抗震設計和施工技術要點的探討
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