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[論文摘要]在我國現在的多高層建筑中,鋼筋混凝土結構應用最普遍,其中鋼筋混凝土框架結構是最常用的結構形式。依據GB 5002022002 混凝土結構設計規范和GB 5001122001 建筑結構抗震設計規范,對抗震等級的選取,振型組合數的合理選取,軸壓比限值等問題的計算容易被設計人員,進行初步探討,并取得較好的效果,可供設計人員參考。
一、概述
在我國現在的多高層建筑中,鋼筋混凝土框架結構是最常用的結構形式。因為其具有足夠的強度,良好的延性和較強的整體性,目前廣泛用于地震設防地區。
在多層鋼筋混凝土框架結構的設計過程中,筆者通過切身體會,總結歸納了一些不符合規范要求的問題。較常見的有在結構施工圖中將場地類別寫成了場地土類別,結構設計使用年限與建筑施工圖不一致,抗震措施和抗震構造措施不明確,柱縱筋在基礎內錨固長度不足,周期該折減而未折減等,應引起足夠的重視。
二、框架結構的耗能機理
框架結構主要是以壓彎構件——豎向框架柱和以彎剪構件——水平框架梁組成的。實際工程計算的例子表明,框架結構的延性很大程度上取決于框架梁和框架柱構件本身的延性和屈服彎矩。
在地震作用下,框架結構每經過一個循環,加載時先是結構吸收或儲存能量,卸載時釋放能量,但兩者不相等。兩者之差為結構或構件在一個循環中的“耗失能量”(耗能) ,也即一個滯回環內所含的面積。結構吸收的地震能量可以由力——位移曲線所包圍的面積來表示。
三、鋼筋混凝土框架結構設計中的兩個注意問題
(一)抗震等級的選取
對于乙類建筑,建筑抗震設計規范3.1.322規定:地震作用應符合本地區抗震設防烈度的要求,但是抗震措施(主要體現為抗震等級)在一般情況下,當抗震設防烈度為6度~8度時,應符合本地區抗震設防烈度提高一度的要求。實際設計中經常發生抗震等級選錯的情況,如:位于8度區的某乙類建筑,應按9度由建筑抗震設計規范表6.1.2確定,為一級抗震等級。
(二)振型組合數的合理選取
應按以下規則選取:對于較高層建筑,當不考慮扭轉耦聯時,振型數應不小于3;當振型數多于3時,宜取為3的倍數(由于程序按3個振型一頁輸出),但不能多于層數。當房屋層數不大于2時,振型數可取層數。對于不規則建筑,當考慮扭轉耦聯時,振型數應不小于9,但不能超過結構層的3倍,只有定義彈性樓板且按總剛分析法分析時,才可以取更多的振型。建筑抗震設計規范在條文說明中明確指出:振型數可以取振型參與質量達到總質量90%所需的振型數。
目前satwe等程序已有這種功能,這是一個重要指標。如:對于某一建筑,選取的振型數為15,但振型參與質量系數只有50%,說明振型數取得不夠,可能由于此建筑過于復雜或由于某些桿件不連續導致局部震動引起的,應仔細復核。
四、獨立基礎拉梁的問題
當基礎埋置較深,為了減小底層柱計算高度及底層側向位移,可在±0. 000附近設置基礎拉梁,但不宜按構造設置,宜按照框架要求設計,應注意此時需將板厚取為0,定義彈性結點,按總剛分析法分析計算,且基礎應設成短柱基礎。
五、構造方面的若干問題
(一)框架梁的通常面積配筋率ρsv不滿足規范要求
GB 5001022002混凝土結構設計規范11.3.9明確規定了最小面積配筋率,容易被忽視。如:二級框架,500mm×800mm,C40,非加密區箍筋
(二)當框架梁端縱向受拉筋配筋率大于2%時,箍筋直徑沒有增大2mm
設計中經常碰到梁端縱向受拉筋配筋率大于2%的情況,往往不注意GB 5001022002混凝土結構設計規范11.3.623的規定,導致箍筋直徑偏小。如:某二級框架梁截面尺寸為250mm×400mm,梁端負筋為4Φ25,混凝土為C30,箍筋為2%,故箍筋直徑應至少為10mm,原配箍筋直徑偏小。
(三)框架梁加密區箍筋肢距不滿足規范要求
如:寬300mm框架梁,箍筋為
(四)框架柱縱筋間距和凈距不滿足規范要求
按GB 5001022002混凝土結構設計規范10.3.123和11.4.13的規定,框架柱縱筋的凈距不宜小于50mm,且當柱截面尺寸大于400mm時縱筋的間距不宜大于200mm。邊柱有可能會遇到這種情況,特別是當邊跨較長,柱的計算長度較長,沿邊跨方向框架的抗側剛度較弱時。這時框架柱邊跨方向計算配筋較大,另一方向配筋較小,如某框架柱高7.0m,截面尺寸為500mm×700mm,短邊配8Φ25,長邊配4Φ25,兩方向均不滿足規范要求。
(五)地下室頂板厚度不夠
按建筑抗震設計規范6.1.4的規定,當作為上部嵌固部位時,應避免開大洞口,采用現澆結構,且板厚不宜小于180mm,實際設計中在此種情況下經常會忽視此條規定,導致板厚偏小。
(六)短柱位置未明確
樓梯平臺梁或者雨篷梁支撐在框架柱上,容易形成短柱,應按要求全長加密箍筋。框架外圍填充墻開窗,由于窗臺處砌體對框架柱作用,容易形成短柱,也應全長加密。若不加密,可將砌體墻與框架柱設成柔性連接(如:墻柱之間留有縫隙,填充一些松散材料,但應有鋼筋與柱拉結),或從邊框梁處出挑挑耳,上砌砌體填充墻,消除對框架柱的作用。
六、關于框架結構電梯井的問題
由于在地震作用下高層框架結構的位移較難控制,而多層框架結構的位移控制要比其容易許多,故對于多層的鋼筋混凝土框架結構電梯井,完全可以采用框架加填充墻形式,只是這時應加密填充墻構造柱,且應注意加強電梯井周圍的框架梁柱的配筋,因其剛度影響在計算中無法反映出來。若要將電梯井做成鋼筋混凝土形式,由于井筒會吸收較大地震力,相應減少框架部分吸收的地震力,則框架部分偏于不安全,且井筒基礎設計也較為困難,故應對整個結構按有無鋼筋混凝土井筒分別計算,取最不利結果配筋,且對井筒墻壁采取做薄墻厚、構造配筋、開豎縫、開計算洞等辦法來弱化電梯井剛度。這樣的墻體布置,在地震作用下不至于由于電梯井筒的破壞,而導致結構整體喪失穩定性。
參考文獻
[1]GB 5001022002,混凝土結構設計規范[S].
[2]GB 5001122001,建筑抗震設計規范[S].
關鍵詞:結構設計高層建筑 安全性
中圖分類號:TU208文獻標識碼: A
隨著經濟的快速發展,城市用地日趨緊張,這使得高層建筑成為了目前階段建筑設計的主要形式。高層建筑的廣泛出現,既節約了建筑的占地面積,增加了使用空間,又豐富了城市的景觀。但高層建筑美化城市的同時,也給建筑設計師們在安全設計性方面提供了諸多挑戰。其中,結構安全設計就是一個十分重要的部分。
建筑結構設計是整個建筑的精髓,是整個建筑工程的骨骼,因此對于建筑結構的設計至關重要。其合理的設計是保證建筑質量及安全性的重要方法。高層建筑的結構特點是需同時承受水平和豎向的荷載或間接作用。低層建筑結構通常以抵抗豎向荷載為主,水平荷載和作用的影響較小。如風荷載和地震作用,它們所產生的內力和位移較小,一般可以忽略。因此在低層建筑結構中,豎向荷載往往就是設計的控制因素。但在高層建筑結構中,較大的建筑高度造成了完全不同的受力情況,水平荷載和作用不僅是主要荷載的一種,跟豎向荷載共同起作用,而且往往還成為設計中的控制因素。因此,在水平荷載作用下,若高層建筑結構的抵抗側向變形能力或側向剛度不足,將會產生過大的側向變形,不僅使人產生不舒服的感覺,而且會使結構在豎向荷載作用下產生附加內力,會使填充墻、建筑裝修和電梯軌道等服務設施出現裂縫、變形,甚至會導致結構性的損傷或裂縫,從而危及結構的正常使用和耐久性。因此設計高層建筑結構時,不僅要求結構有足夠的強度,而且要求結構有合理的剛度,使水平荷載所產生的側向變形限制在規定的范圍內。同時,有抗震設防要求的高層建筑還應具有良好的抗震性能,使結構在可能的強震作用下當構件進入屈服階段后,仍具有良好的塑性變形能力,即具有良好的延性性能。綜合高層建筑的上述受力特點可知,與低層結構不同,高層建筑結構在強度、剛度和延性三方面要滿足更多的設計要求。抗側力結構的設計成為高層建筑結構設計的關鍵。
關鍵詞:結構體系,框架剪力墻,結構計算
Abstract: This paper briefly introduces the design and calculation process of 28 # building project of No.13 land in Lvshun navy camp by Dalian Ruixin real estate Co. Ltd., and explains the foundation design, structure system, calculation analysis of this project.Keywords: structure system; the frame shear wall; structure calculation
中圖分類號:TU973+.19文獻標識碼:A 文章編號:
一、工程概述
大連瑞鑫房地產旅順水師營十三號地塊28#樓位于大連市旅順口區水師營街道,建筑面積4640.06 m2,,地下車庫和半地下車庫各一層,地上八層,該住宅樓總高度26.90m,地下車庫層高3.0m,半地下車庫2.6m,地上各層層高均為3.0m。標準層建筑平面圖見圖一:圖一
二、結構體系及截面設計
根據建筑功能要求和平面布置特點,本工程結構采用框架-剪力墻結構,建筑結構安全等級二級,設計使用年限50年。抗震等級:框架:三級;剪力墻:二級。 抗震設防烈度為7度,設計基本加速度值為0.1g,所屬地震分組為第二組。電梯井道,水暖井為剪力墻,建筑物東西兩側在A~C軸之間布置剪力墻。本工程計算軟件為PKPM CAD結構計算軟件2010版。
1.荷載的取值:基本雪壓: 0.4KN/ m2;
基本風壓:0.65KN/ m2;
屋面均布活荷載標準值: 機房:7.0 KN/ m2;樓面:2.0 KN/ m2;樓梯:3.5 KN/ m2;懸挑陽臺:2.5KN/ m2;屋面:0.5 KN/ m2。
2.材料選用:
(1)混凝土:C30;基礎墊層: C15。:圈梁、過梁及構造柱采用C25混凝土。
(2)鋼筋:熱軋鋼筋HPB300(),HRB400()。
(3)填充墻:非承重填充墻采用輕集料混凝土空心砌塊;其強度等級不低于MU3.5(外墻不
低于MU5.0),砂漿強度等級不低于Mb5。
3.主要受力構件截面尺寸:
(1) 擋土墻墻厚250mm,剪力墻墻厚200mm。通過PKPM軟件中SATWE的計算,底層墻肢底截面的軸壓比滿足《建筑抗震設計規范》GB 50011-2010中6.4.5條的規定,軸壓比不大于0.3,墻肢兩端設置構造邊緣構件。根據6.1.10規定,抗震墻底部加強部位為地下一層至地上一層的范圍。
(2)柱截面尺寸:初步按400X400mm設計。
(3)標準層梁布置見圖二:
圖二
(4)板:根據《高層建筑混凝土結構技術規程》JGJ 3-2010第3.6.3條,地下室頂板厚度為160mm。半地下室板厚120mm,地下及半地下室采用雙層雙向配筋。一~七層板厚100mm,其中圖三中標注的樓板①板厚為110mm。八層及機房層板厚均為120mm,雙層雙向配筋。
三、結構計算
1建立模型:根據建筑圖及初步設計的主要構件截面尺寸在PKPM結構軟件的PMCAD中建立模型。注意:填充墻上荷載加到梁上時,計算墻荷載應是層高減去梁高。在設計參數的地震信息中,根據《高層建筑混凝土結構技術規程》4.3.17規定,框架-剪力墻結構周期折減系數取0.7~0.8。.
2模型計算
在PKPM結構軟件板施工圖中,計算參數的選取:樓板負彎矩調幅系數取0.8,裂縫按0.3mm控制,地下室頂板按0.20mm控制。(混凝土結構設計規范GB 50010-2010中表3.4.5結構構件的裂縫控制等級及最大裂縫寬度的限制)。在樓板計算中,裂縫和撓度均滿足規范要求。
在SATWE分析與設計參數補充定義中:
在計算結構的位移比時,要選“對所有樓層采用剛性板假定”,在計算結構的內力和配筋時,則宜不選。
恒活荷載計算信息:選模擬施工加載3。
地震信息中:考慮偶然偏心,結構位移比大于1.2時,需要考慮雙向地震作用。如果偶然偏心和雙向地震作用同時選取時,PKPM軟件程序兩者取大值。
活荷信息:柱 墻設計時活荷載折減。
調整信息:連梁剛度折減系數取0.7。根據《高層建筑混凝土結構技術規程》8.1.4規定,經軟件計算,Vf
在分析結果圖形和文本顯示中:在邊緣構件信息修改中,將邊緣構件設置成構造邊緣構件。
3.對計算結果的分析及調整
(1)軸壓比:柱(墻)軸壓比N/(fcA)指柱(墻)軸壓力設計值與柱(墻)的全截面面積和混凝土軸心抗壓強度設計值乘積之比。它是影響墻柱抗震性能的主要因素之一,為了使柱墻具有很好的延性和耗能能力,規范采取的措施之一就是限制軸壓比。 查看: 混凝土構件配筋,《建筑抗震設計規范》6.3.6和6.4.2,《高層建筑混凝土結構技術規程》6.4.2和7.2.13對墻肢和柱均有相應限值要求。軸壓比不滿足時需增大該墻、柱截面或提高該樓層墻、柱混凝土強度。
經SATWE計算,地下室及半地下室部分框架柱軸壓比大于0.85,不滿足《建筑抗震設計規范》6.3.6的規定,需要加大柱的截面尺寸。
當墻肢的軸壓比雖未超過上表中限值,但又數值較大時,可在墻肢邊緣應力較大的部位設置邊緣構件,以提高墻肢端部混凝土極限壓應變,改善剪力墻的延性,見《建筑抗震設計規范》6.4.5和《高層建筑混凝土結構技術規程》7.2.14的規定。PKPM程序對底部加強部位及其上一層所有墻肢端部均按約束邊緣構件考慮。
(2)周期比:周期比即結構扭轉為主的第一自振周期(也稱第一扭振周期)Tt與平動為主的第一自振周期(也稱第一側振周期)T1的比值。周期比主要控制結構扭轉效應,減小扭轉對結構產生的不利影響,使結構的抗扭剛度不能太弱。
查看:WZQ.OUT 。
周期、地震力與振型輸出文件
(VSS求解器)
======================================================================
考慮扭轉耦聯時的振動周期(秒)、X,Y 方向的平動系數、扭轉系數
振型號周 期轉 角平動系數 (X+Y) 扭轉系數
1 0.9482179.920.99 ( 0.99+0.00 )0.01
2 0.7631 90.041.00 ( 0.00+1.00 )0.00
3 0.5888 26.210.01 ( 0.01+0.01 )0.99
4 0.26220.100.99 ( 0.99+0.00 )0.01
5 0.1935 90.210.96 ( 0.00+0.96 )0.04
調整標準:《高層建筑混凝土結構技術規程》3.4.5。周期比不滿足要求時,說明結構的扭轉剛度相對于側移剛度較小,結構扭轉效應過大。調整原則是加強結構墻、柱或梁的剛度,適當削弱結構中間墻、柱的剛度。 本工程在建筑物東西兩側A~C軸之間布置剪力墻,經計算周期比為0.62,小于0.9,滿足規范要求。
結構的第一、第二振型宜為平動,扭轉周期宜出現在第三振型及以后。見《建筑抗震設計規范》3.5.3條3款及條文說明“結構在兩個主軸方向的動力特性(周期和振型)宜相近”。
剪重比:剪重比即最小地震剪力系數λ,主要是控制各樓層最小地震剪力。《建筑抗震設計規范》5.2.5和《高層建筑混凝土結構技術規程》4.3.12規定,抗震驗算時,結構任一樓層的水平地震剪力不應小于最小地震剪力系數λ。查看:WZQ.OUT,滿足規范要求。
剛度比:剛度比指結構豎向不同樓層的側向剛度的比值(也稱層剛度比),該值主要為了控制高層結構的豎向規則性,以免豎向剛度突變,形成薄弱層。
查看:WMASS.OUT,剛度比滿足《建筑抗震設計規范》3.4.3-2和《高層建筑混凝土結構技術規程》3.5.2的要求。
剛重比:結構的側向剛度與重力荷載設計值之比稱為剛重比。查看:WMASS.OUT:結構整體穩定驗算結果
X向剛重比 EJd/GH**2=8.67
Y向剛重比 EJd/GH**2= 12.68
該結構剛重比EJd/GH**2大于1.4,能夠通過高規(5.4.4)的整體穩定驗算
該結構剛重比EJd/GH**2大于2.7,可以不考慮重力二階效應
(6)位移比:即樓層豎向構件的最大水平位移與平均水平位移的比值。查看:WDISP.OUT調整標準:抗規3.4.4,5.5.1,高規 3.4.5,,3.7.3.
對于計算結果的判讀,應注意以下幾點:a.若位移比(層間位移比)超過1.2,則需要在總信息參數設置中考慮雙向地震作用;b.驗算位移比需要考慮偶然偏心作用,驗算層間位移角則不需要考慮偶然偏心c.驗算位移比應選擇強制剛性樓板假定,但當凸凹不規則或樓板局部不連續時,應采用符合樓板平面內實際剛度變化的計算模型,當平面不對稱時尚應計及扭轉影響d.最大層間位移、位移比是在剛性樓板假設下的控制參數。構件設計與位移信息不是在同一條件下的結果(即構件設計可以采用彈性樓板計算,而位移計算必須在剛性樓板假設下獲得),故可先采用剛性樓板算出位移,而后采用彈性樓板進行構件分析。
四、基礎設計
根據地質部門提供的地質報告,工程場地土層依次為耕土,含碎石粉質粘土,全風化板巖,強風化板巖,中風化板巖,本工程基礎采用人工挖孔灌注樁,樁端持力層為強風化板巖,樁端極限端阻力標準值為6000Kpa(不考慮樁側摩阻)。根據《建筑地基基礎設計規范》GB50007-2002中8.5.5計算,采用樁徑為0.8m,擴大頭為1.2m,樁長為6~7米,樁端嵌入巖層均不少于0.5m,樁身混凝土強度等級C30。
以上主要介紹了大連瑞鑫房地產旅順水師營十三號地塊28#樓工程的設計與計算過程,本文不足之處還望批評指正。
參考文獻
1.《建筑結構荷載規范》 GB50009-2001(2006年版) 中國建筑工業出版社,2006
2.《混凝土結構設計規范》GB50010-2010中國建筑工業出版社,2011
3.《建筑抗震設計規范》GB50011-2010中國建筑工業出版社,2010
4.《建筑地基基礎設計規范》GB50007-2002中國建筑工業出版社,2002
關鍵詞:變形縫 種類 設計
中圖分類號: S611文獻標識碼: A
引言:建筑物在外界因素作用(括溫度變化、地基不均勻沉降以及地震等)下往往會產生變形,導致開裂甚至破壞。不考慮這些外在因素的影響,將會影響建筑物的使用和壽命。因此在工程設計時,應在變形的敏感部位或其它必要的部位將建筑物沿全高斷開,令各部分成為獨立的單元,或分為簡單、規則、單一的段,并在其中設縫以利變形需要,這就是變形縫。變形縫一般分為伸縮縫、沉降縫以及抗震縫,下面將對三種縫的特點及設計依據進行闡述。
1伸縮縫
伸縮縫是建筑工程中最常見的一種變形縫。它的設置主要是為了防止建筑構件因溫度變化而產生熱脹冷縮,使房屋出現裂縫甚至發生破壞。伸縮縫一般沿建筑物長度方向每隔一定距離垂直設置。
伸縮縫設置時主要考慮溫度和收縮變形因素的影響,在應力集中、容易產生裂縫的部位,自基礎以上將建筑物的墻體、樓板層、屋頂等地面以上部分全部斷開。基礎部分因溫度變化影響較小,不需斷開。
根據材料特性和結構類型的漲縮指數而制定的分類允許范圍就是溫度區間,其空隙就是伸縮縫寬度。兩個伸縮縫之間的允許距離,即溫度區間的長度,也就是伸縮縫間距。伸縮縫的構造,應該滿足建筑結構沿水平方向變形的要求。伸縮縫寬度一般取為20~30mm。對于設計中經常用到的砌體和鋼筋混凝土結構一般參照《砌體結構設計規范》(GB50003—2011)表6.5.1及《混凝土結構設計規范》(GB50010—2010)表8.1.1。
2沉降縫
地基沉降不均勻引起房屋裂縫甚至破壞也是建筑工程經常遇到的問題。為預防這種破壞,我們在建筑物的相應部位設置的垂直縫隙稱為沉降縫。沉降縫將建筑物分為幾個獨立的結構承重體系,能有效的消除部分建筑物因不均勻沉降產生的剪力,防止裂縫的產生和發展。
沉降縫一般設置在建筑物不均勻沉降而遭到破壞的部位:
(1) 地基土的壓縮性有明顯差異處;
(2)平面形狀復雜的建筑物轉折部位;
(3)高度差異或荷載差異處;
(4)建筑結構(或基礎)類型不同處;
(5)長高比過大的砌體承重結構或鋼筋混凝土框架結構的適當部位;
(6)局部地下室的邊緣;
(7)地基基礎處理方法不同處;
(8)分期建造房屋的交界處。
沉降縫的寬度與一般取決于建筑物高度,具體可按照表1采用。
表1房屋沉降縫的寬度
注:沉降縫內一般不填塞材料,當必須填塞時,應防止縫內兩側因房屋內傾而相互擠壓影響沉降效果。
由于沉降縫兩側基礎同樣需要斷開,對基礎的設計就稱為設置伸縮縫的難點和重點。一般而言,對砌體結構沉降縫兩側基礎可做如下處理:
沉降縫兩側均設承重墻及其基礎。這種處理方式使沉降縫兩側形成兩個相似獨立的結構單元,每個單元形成基本的砌體結構模式。
沉降縫一側設置承重墻及其基礎,另一側設置輕質隔墻,采用挑梁或其他結構形式承擔上部墻體荷載。
當承重墻間距較小時,還可以采用交叉式基礎。這種方式是設置兩排交錯的獨立基礎,沉降縫兩側墻體分別坐落在不同的獨立基礎上。
在鋼筋混凝土框架結構中,沉降縫基礎的處理一般采用雙柱懸挑梁或簡支梁。
不同于伸縮縫,沉降縫將建筑物從基礎到屋頂全部斷開。沉降縫寬度一般大于伸縮縫的寬度。在同一個建筑物內,當某個部位既需要設置伸縮縫又需要設置沉降縫時,可用沉降縫代替伸縮縫。
3防震縫
防震縫是考慮地震對建筑的破壞而設置的。設置防震縫,可以將復雜結構分割為較為規則的結構單元,有利于減少房屋的扭轉并改善結構的抗震性能。一般情況下,符合下列情況宜設置防震縫:
(1)建筑平面尺寸不規則而無加強措施;
(2)房屋有較大錯層;
(3)各部分結構的剛度或荷載相差懸殊而未采取有效措施;
在《建筑抗震設計規范》(GB50011—2011)3.4.5條規定:體型復雜、平立面不規則的建筑,應根據不規則程度、地基基礎條件和技術經濟等因素的比較分析,確定是否設置防震縫。
當設置伸縮縫和沉降縫時,其寬度應符合防震縫的要求。
對于防震縫寬度的要求,在《建筑抗震設計規范》(GB50011—2011)7.1.7條規定:多層砌體房屋設置防震縫時,縫兩側均應設置墻體,縫寬應根據烈度和房屋高度確定,可采用70mm~100mm;在《建筑抗震設計規范》(GB50011—2011)6.1.4條及《高層建筑混凝土結構技術規程》(JGJ3—2010)3.4.10條中也確定了框架結構、框剪結構等的防震縫寬度設置要求。
理論上,防震縫的寬度不宜小于兩側建筑物在較低建筑物屋頂高度處的垂直防震縫方向的側移之和。考慮到我們的設防目標是“小震不壞、中震可修、大震不倒”,即建筑物在中震狀態下不應出現嚴重破壞,因此,在確定防震縫寬度時,應取基本烈度下的側移,即近似地將我國抗震設計規范規定的在小震作用下彈性反應的側移乘以3的放大系數,并應附加上地震前和地震中地基不均勻沉降和基礎轉動所產生的側移。
歷次地震震害調查表明,合理設置防震縫能有效保護建筑物免遭縫側縫側建筑震害影響,但縫寬過小易使建筑構件碰撞破壞,不當設縫則易造成建筑物局部破壞。因此,在設置防震縫時,應遵循以下設置原則及要求:
(1)能不設置沉降縫時盡量不設置沉降縫縫。當不設置防震縫時,必須充分考慮地震作用下的各種不利工況,分析判明其應力集中、變形集中或地震扭轉效應等導致的易損部位,采取相應的加強措施,滿足建筑物的抗震設防要求。
(2)當設置防震縫時,需充分考慮抗震設防烈度、結構類型、結構高度、扭轉地震效應等因素,設置足夠的縫寬,盡量避免防震縫兩側建筑物在地震下發生碰撞而造成局部破壞。
抗震縫的設置要求比伸縮縫和沉降縫更加嚴格。在抗震設防地區,當需要設置伸縮縫或者沉降縫時,要考慮抗震需要,縫的設置必須同時滿足抗震縫的設置要求。
4結束語
每個建筑物都有各自不同的特點,是否需要變形縫、如何設置變形縫,應根據每個工程不同的建筑要求、結構形式和地理環境來確定。考慮到變形縫施工困難,施工過程中易出現各種問題,特別是在抗震區,在地震力作用下,變形縫兩側的建筑易發生碰撞從而加劇震害的影響,因此,應慎重設計使用變形縫。在高烈度地震區,應避免采用不規則的建筑方案,實現少設甚至不設防震縫,達到從源頭上避免由于設縫而加劇震害的目的。對于伸縮縫和沉降縫,也可通過采取構造和施工措施減少設縫,如設置后澆帶解決沉降差及減少收縮應力,提高結構整體剛度抵抗不均勻沉降造成的附加應力等。
參考文獻
[1] 《建筑抗震設計規范》GB50011-2010
[2] 《高層建筑混凝土結構技術規程》JGJ3—2010
[3] 《砌體結構設計規范》GB50003—2011
[4] 《混凝土結構設計規范》GB50010—2010
[5] 《簡明鋼筋混凝土結構構造手冊》(第三版) 國振喜 機械工業出版社
【關鍵詞】底層框架—抗震墻砌體房屋;抗震設計;托墻梁框架
底層框架—抗震墻砌體房屋是我國砌體房屋中的一種特殊形式。底部框架砌體房屋是由底部托墻梁框架—抗震墻和上部砌體結構所組成。這種由上下不同材料組成的混合結構,其抗震性能存在明顯的不利因素。事實證明,在歷次地震震害中,這種結構的震害是相對比較重的。結合新規范,底層框架—抗震墻砌體房屋的抗震設計的基本要點如下:
一、房屋的平、立面布置應規則、對稱。
歷次震害調查說明,體型復雜或結構構件(墻體、柱網等)布置不合理,將加重房屋的震害.對于底層框架抗震墻磚房,其抗震性能相對于多層鋼筋砼房屋要差一些。因此,這類房屋平、立面布置的規則要求應更嚴格一些,即房屋體型宜簡單、對稱,結構抗側力構件的 布置也應盡量對稱,這樣可以減少水平地震作用下的扭轉。
二、嚴格限制房屋層數和高度。
在唐山大地震、汶川大地震中,未經抗震設防的底層框架抗震墻磚房的破壞較為嚴重。其主要原因是 底層沒有設置為框架抗震體系。在震害較為嚴重的底層框架磚房中,底層為半框架沿街一 跨為框架另一跨為磚墻承重體系,底層為內框架體系以及底層大部分為框架體系而山墻與樓梯間墻處不設框架梁柱等。基于總結震害經驗等,《建筑抗震設計規范》GB50011一2010(以下簡稱2010規范)結合砌體的種類,按設防烈度對房屋的總層數及高度給予了強制性的限制。2010規范特別規定了乙類建筑,以及丙類建筑8度0.30g和9度設防時不推薦采用此類底部托墻梁框架—抗震墻上部砌體結構的房屋。
三、嚴格控制底部框-墻結構和上部砌體結構的側移剛度比。
在地震作用下底層框架抗震墻磚房的彈性層間位移反應均勻和減少在強烈地震作用下的 彈塑性變形集中,能夠能夠提高房屋的整體抗震能力。2010規范對底層框架抗震墻磚房的彈性和彈塑性位移以及層間極限剪力系數進行了分析,強制性規定:第二層計入構造柱影響的砌體剛度與底層托墻梁框架—抗震墻的側移剛度比,6、7度不大于2.5,8度不大于2.0,同時不小于1.0;底部兩層托墻梁框架—抗震墻時,除底部一二層的側移剛度應相互接近外,對第三層計入構造柱影響的砌體剛度與第二層側移剛度比,6、7度不大于2.0,8度不大于1.5,且均不應小于1.0;
四、抗震墻的最大間距限值。
底層框架抗震墻磚房的抗震墻間距分為底層和上部磚房兩部分,上部磚房備層的橫墻間距要求應和多層磚房的要求一樣;底層框架抗震墻部分,由于上面幾層的地震作用要通過底層的樓蓋傳至底層抗震墻,樓蓋產生的水平變形將比一般框架抗震墻房屋分層傳遞地震作用的樓蓋水平變形要大。因此,在相同變形限制條件下,底層框架抗震墻磚房底層抗震墻的間距要比框架—抗震墻的間距要小一些。
五、合理布置上、下樓層的墻體。
首先應盡量使上層承重墻體落在下層框架梁上,即上部砌體抗震墻與底部框架梁“對齊”。不能落在框架梁上的砌體改為非抗震墻;若確實有困難時,可以部分落在框架次梁上,但是數量不能過多,以利于荷載傳遞。上部砌體抗震墻與底部框架梁的中心有偏差時,底部框架梁應考慮偏心引起的扭轉。
六、加強拖墻梁及其樓蓋和過渡層的墻體。
承托上層砌體墻的托墻梁,由于所受的荷載比較集中,在靜力作用下可以考慮為墻梁的作用,使墻梁荷載由于內拱作用而有所分散。但是在地震作用下,尤其是抗震設防原則允許墻體裂而不倒,因此,對其墻梁作用的程度和荷載的大小,在計算上和靜載下有不同的假設,可以參考有關資料確定。對于過渡層,作為剛度變化較大的樓層,理應加強處理,如考慮底部框架柱與上層構造柱的連接,樓蓋水平剛度的加強,墻體適當配置水平鋼筋等措施,以利豎向剛度的漸變。
七、提高底部托墻梁框架及抗震墻的抗震等級。
對底部的鋼筋混凝土結構,通過抗震等級來確定其主要抗震措施。對于抗震墻,一般要求采用鋼筋混凝土墻。對于底部框架-抗震墻的鋼筋混凝土部分原則上都要求符合鋼筋混凝土結構的要求。但對于抗震墻可針對低矮墻的特點設計或開設豎縫形成帶縫混凝土墻。托墻梁框架的抗震等級要高于框架—抗震墻結構中框架的等級且接近抗震墻結構的框支層框架的要求。
底層框架—抗震墻砌體房屋除了按上述要點進行抗震設計外,尚需嚴格按照規范要求采取抗震構造措施。汶川地震震害表明,只要嚴格遵循《建筑抗震設計規范》,可以大大減輕地震對結構的破壞和倒塌。
參考文獻
[1] 建筑抗震設計規范 GB50011-20 10.