居安思危!保證建築工程抗震性能要這樣做

隨著近年來全球地震災害逐漸增多,人們愈發重視建築的抗震性能。針對這一問題,我們總結了設計和施工中的各項注意要點,為您提供參考借鑑。

設計方面

一、設計原則

1. 強柱弱梁

對於結構設計,應使梁端的塑性鉸先出、多出,儘量減少或推遲柱端塑性鉸的出現,可通過增加適量的柱混凝土配筋實現這一目的。

2. 強剪弱彎

抗震設計中,由於剪力通過彎距計算得出,故以強剪弱彎原則進行結構設計可防止梁、柱在彎曲屈服前出現剪切破壞。可通過增加適量的抗剪切力鋼筋實現這一目的。

3. 強節點弱構件

該原則主要指增大節點核心區的組合剪力設計值進行設計計算,通過在設計時將框架結構中樑柱節點採用勁性節點等方式可實現這一目的。

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二、注意事項

1.外形、結構設計

在設計建築平面形狀和主體空間形狀時,應儘量將平面和空間的形狀設計成簡單、規則的結構,如矩形、圓形、扇形、方形等;儘量減少凹凸不平的結構,如不對稱的側翼、過長的伸翼等。

其次,在結構設計時也要儘量運用抗震性能優良的新技術、新結構形式,如心柱結構就可有效防止地震中的薄弱層破壞。

此外,應注意儘量使結構的重量和剛度分佈均勻,以免因其分佈不對稱導致結構產生扭轉效應,主要包括以下兩方面。

(1)建築平面佈置的設計應將建築使用功能需求與建築結構抗震要求有機結合,儘可能為結構抗側力構件的合理佈置創造條件。

(2)建築豎向佈置的設計應儘量做到均勻佈置剪力牆,使其能沿豎向貫通到建築物底部,不宜中斷或不連接地面,以減小地震時產生的扭轉效應。

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2. 頂部抗震設計

在建築工程,尤其是高層和超高層建築設計中,屋頂是重要的設計部分,但設計人員往往容易忽略。如上20世紀“9·21”大地震時,臺灣就有不少房屋由於上部牆體不砌磚,僅澆築混凝土牆,導致剛度過大,造成柱頂部的剪切破壞。

在屋頂設計中,應儘量降低其高度,採用強度高、重量輕的建築材料,注意結構剛度的均勻分佈,屋頂重心需與其下部建築物重心保持一致,使地震作用力能順暢地沿結構傳遞。

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施工方面

一、鋼筋

1.材料質量控制

在選擇鋼筋材料時,應注意控制鋼筋的實際抗拉強度、屈服強度和強度標準值之間的關係,避免超強或過多,以發揮其延性性能,有效提高結構設計中混凝土結構強柱弱梁、強剪弱彎的實際效果。

此外,應加強對框架結構中縱向受力鋼筋的質量抽檢,確保其滿足以下幾點要求。

(1)抗震等級為一、二級的框架結構,其縱向受力鋼筋採用普通鋼筋時,鋼筋的抗拉強度實測值與屈服強度實測值的比值不應小於1.25;

(2)鋼筋的屈服強度實測值與強度標準值的比值不應大於1/3;

(3)鋼筋在最大拉力下的總伸長率實測值不應小於9%。

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2.製作安裝要點

(1)箍筋須滿足以下幾點要求。

1)為滿足抗震要求,箍筋搭接處應做135°彎鉤,且平直段長度應不小於10倍箍筋直徑,加工時注意檢查平直段長度是否符合要求,綁紮時儘量保證標準化、規範化操作;

2)框架節點處箍筋加密區的箍筋,及樑上有集中荷載處的附加吊筋或箍筋不得漏放;

3)柱根部第一道箍筋應置於距結構結合部邊緣50mm內,有剛性地面時,還需注意檢查底層框架柱在剛性地面上下的加密情況,應在綁梁鋼筋前先將柱箍筋套在豎筋上,穿梁鋼筋後再綁紮;

4)主次梁節點部位主樑箍筋應按加密要求通長佈置。

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(2)應注意核查框架結構中縱向鋼筋伸入樑柱節點內的錨固長度是否符合抗震設計要求,錨固形式是否可靠。其中,梁端節點鋼筋的錨固可分為有彎折錨固和無彎折錨固兩種,彎折錨固分為水平段和彎折段,在鋼筋加工下料及安裝過程中,應對照圖紙,保證縱筋在柱內水平段不小於0.4倍抗震錨固長度,彎折段不小於15倍鋼筋直徑的要求。應分別按照規範對照檢查框架柱邊柱、中柱、角柱頂部節點樑柱鋼筋的錨固,包括邊柱、角柱外層鋼筋與樑上部鋼筋的相互錨固是否符合抗震等級要求,結合施工縫留置;中柱縱向鋼筋是否下料過短,錨固長度是否滿足抗震性能要求,只有預先計算下料才能保證準確可靠,使結構具有有良好的抗震性能。

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二、混凝土

1.強度等級控制

框架結構中,提高混凝土強度等級可減少樑柱的剪壓比和柱的軸壓比,有利於提高結構的剛度和延性。其中框支梁、框支柱及抗震等級為一級的框架樑、柱、節點核心區,混凝土強度等級不得低於C30;構造柱、芯柱、圈樑及其他各類構件不得低於C20。

2.澆築施工要點

應嚴格檢查節點部位不同強度等級混凝土的澆築順序,避免澆築的混凝土強度等級與設計不符。柱混凝土強度等級不高於梁板混凝土一級,或高於梁板混凝土強度等級不超過二級但節點四周均有框架樑時,節點核心區混凝土強度等級可與梁板相同,否則須單獨澆注,在混凝土初凝前澆搗梁板混凝土,注意保證混凝土的振搗和養護充分。驗收時,須注意對框架結構節點核心區、構造柱的混凝土試件留樣,以利於質量控制及後續維護。

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三、框架填充牆

(1)應注意填充牆中除須設置水平拉結筋外,還須設置混凝土連繫構件的抗震構造。填充牆高度大於4m時,應在一定牆高部位設置水平連繫梁;長度大於5m時,應在牆頂按1.5m間距設置固定件;長度大於2倍層高時,還應在牆長中部設置構造柱。以此可通過縱向柱、梁將大面牆體分割為小單元,增強其抗震性能並減少混凝土收縮裂縫。

(2)部分填充牆體除門窗洞口外還設有配電箱和消防箱的洞口,這些預留洞高度、規格各不相同,洞口之間的牆體相連接較短,牆體整體性、穩定性差,無法保證抗震性能。對此,應根據施工現場情況具體分析,不能盲目按圖施工,應對其採取一定的加固措施。

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四、縫隙控制

1.防震縫

設置防震縫須嚴格按設計進行,保證其寬度滿足要求並防止施工過程中材料、雜物等落入其中,須在混凝土澆築後拆除防震縫兩側模板。對於抗震設防烈度6度以上的建築,其全部的伸縮縫、沉降縫均應符合防震縫的相關要求。

2.樓梯縫

作為地震發生時重要的逃生通道,樓梯結構直接或間接與主體結構相連,梯段板在施工中往往存在施工接縫,接縫位置一般位於板跨1/4長度處。若接縫處施工前,泥砂、石塊等未清除乾淨,混凝土交界面處理不佳,極易形成薄弱部位,降低抗震性能,故須嚴格控制樓梯施工縫施工質量。

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