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摘要:目前,在我国砖混房屋是使用最广泛的一种建筑形式。但由于砌体房屋脆性材料的抗震性能较差,为了提高其抗震性能,行内经常采用设计建筑布局,改变结构构造。房屋的抗震设计就应用而生,主要是以预防为主,使房屋在小震中不坏,中震中可修,大震中不倒。因此在建设工程时,为了确保建筑工程具备合理的抗震能力,工程的抗震设防、抗震设计及施工质量等各方面都必须符合标准。本文针对当前多层建筑结构稳定性中一些常见却又常被忽视的问题进行了剖析,指出了错误的原因和后果,给出了一些设计建议和构造的要求,对多层房屋结构稳定性进行分析。
关键词:多层建筑;结构;稳定性
中图分类号:TU3文献标识码: A 文章编号:
住房建设作为民生重要依据,得到政府和国家高度重视,改革开放后国家更重视人员、资金、技术等投资,使住房条件得到改善。由于人口增长,人民对住房条件需求的提高等因素影响,住房成为消费热点,为此又产生了住房制度改革,住宅商品化等全社会关注的重要课题。砖混结构的房屋在我国使用最广泛的一种建筑形式,这是由于砖混结构的房屋建造时取材便利、施工简单、造价低廉,且施工工期短。
但是砖混结构的房屋存在自身一些缺点,砖混结构房屋的材料和不同组件之间的连接非常脆弱,砌体结构的抗震能力非常有限。因此,在进行工程建设时,有必要改善砌体结构的延展性,提高房屋的抗震能力。
一、多层建筑结构的概述
住宅建筑按其层数分为:低层(1~3层)、多层(4~6层)、中高层(7~9层)、高层(l0层以上)四类。
从80年代开始至今,是我国多层房屋建筑在设计使用及施工建筑等各方面得到迅速发展的阶段,各中等城市以及广大农村都普遍兴起建造以框架结构、砖混结构、砖木结构、加筋砌体等多层建筑。
多层住宅为4~6层高的住宅,借助公共楼梯解决垂直交通,其优点在于:①它比低层住宅占地少,比高层住宅建设工期短,一般开工一年内即可竣工;②公摊面积少,无需像高层住宅需要增加公共走道、电梯、高压水泵等方面的投资,物业费也较低,整体的性能价格比高;③结构设计成熟,建材可就地大量工业化、标准化地生产。因此,多层住宅造价较低,售价适中,易于被普通消费者接受。
二、设计失误对结构稳定性的影响
1.多层建筑的基础
多层房屋建筑无地质详勘报告,仅仅依据建设单位口头或笼统参照附近建筑物的基础设计资料就进行施工图设计;采用换土垫层进行软弱地基处理,不进行换土垫层设计,只凭经验处置,没有进行垫层宽度和厚度计算,既不安全,又不经济。
2.多层建筑的砖混结构房屋中构造柱兼作承重柱用
在砖混结构中,构造柱不但能够提高墙体的坑剪能力,而且构造柱与圈梁联结在一起,形成对砌体的约束,这对于限制墙体裂缝的开展,维持竖向承载力,提高结构的抗震性能有着重要的作用。
在当前结构设计中,构造柱经常被作为承重柱使用,这种做法使得构造柱提前受力,柱底基础的抗冲切、抗弯曲及局部承压强度必然不能满足要求,降低了构造柱的拉结和约束作用,一旦遭遇地震,构造柱位置因应力集中首先破坏。
3.多层建筑在框架结构设计中,只注意横向框架而忽视纵向框架
现行建筑抗震设计规范要求水平地震作用应按两个主轴方向分别计算,纵向框架与横向框架同等重要。一些结构设计者对于非抗震设计,没有考虑地震的纵向作用,在实际设计中经常出现梁的支座负筋,跨中纵筋及箍筋的配筋置均不足的现象。
4.多层建筑的悬挑梁的梁高选用过小
设计者往往只注意了对梁的强度和倾覆进行验算,而忽略了对梁挠度的验算。梁高选用过小,引起梁截面的受压区应力过高,梁的延性减小,在竖向地震作用下易发生脆性破坏,失去承载力。
5.多层建筑的连续梁按单梁进行设计
这种情况多发在阳台边梁的设计中。由于边梁上的荷重一般较小,没有引起设计者的重视,为图受力分析方便,设计者把实际应为连续梁的边梁按简支梁进行设计,致使边梁在支座处上部负筋配置量过少,加载后梁支座上部受拉区出现竖向裂缝,引起梁上的拦板出现竖向裂缝。
三、抗震设计对稳定性的影响
1.抗震措施
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己得到普遍的认可。
2.多层建筑的抗震设计理念我国
《建筑抗震规范》(GB50011-2001)對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”。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。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。
参考文献
[1] 王卫东,王勇.浅议多层砖混结构房屋的抗震设计[J].山西建筑,2005.
[2] 王亚刚.砖混结构房屋建筑的抗震设计[J].中国新技术新产品,2011.
[3] 郑俐娜.房屋建筑的抗震技术及性能浅析[J].城市建设理论研究,2011.
关键词:多层建筑;结构;稳定性
中图分类号:TU3文献标识码: A 文章编号:
住房建设作为民生重要依据,得到政府和国家高度重视,改革开放后国家更重视人员、资金、技术等投资,使住房条件得到改善。由于人口增长,人民对住房条件需求的提高等因素影响,住房成为消费热点,为此又产生了住房制度改革,住宅商品化等全社会关注的重要课题。砖混结构的房屋在我国使用最广泛的一种建筑形式,这是由于砖混结构的房屋建造时取材便利、施工简单、造价低廉,且施工工期短。
但是砖混结构的房屋存在自身一些缺点,砖混结构房屋的材料和不同组件之间的连接非常脆弱,砌体结构的抗震能力非常有限。因此,在进行工程建设时,有必要改善砌体结构的延展性,提高房屋的抗震能力。
一、多层建筑结构的概述
住宅建筑按其层数分为:低层(1~3层)、多层(4~6层)、中高层(7~9层)、高层(l0层以上)四类。
从80年代开始至今,是我国多层房屋建筑在设计使用及施工建筑等各方面得到迅速发展的阶段,各中等城市以及广大农村都普遍兴起建造以框架结构、砖混结构、砖木结构、加筋砌体等多层建筑。
多层住宅为4~6层高的住宅,借助公共楼梯解决垂直交通,其优点在于:①它比低层住宅占地少,比高层住宅建设工期短,一般开工一年内即可竣工;②公摊面积少,无需像高层住宅需要增加公共走道、电梯、高压水泵等方面的投资,物业费也较低,整体的性能价格比高;③结构设计成熟,建材可就地大量工业化、标准化地生产。因此,多层住宅造价较低,售价适中,易于被普通消费者接受。
二、设计失误对结构稳定性的影响
1.多层建筑的基础
多层房屋建筑无地质详勘报告,仅仅依据建设单位口头或笼统参照附近建筑物的基础设计资料就进行施工图设计;采用换土垫层进行软弱地基处理,不进行换土垫层设计,只凭经验处置,没有进行垫层宽度和厚度计算,既不安全,又不经济。
2.多层建筑的砖混结构房屋中构造柱兼作承重柱用
在砖混结构中,构造柱不但能够提高墙体的坑剪能力,而且构造柱与圈梁联结在一起,形成对砌体的约束,这对于限制墙体裂缝的开展,维持竖向承载力,提高结构的抗震性能有着重要的作用。
在当前结构设计中,构造柱经常被作为承重柱使用,这种做法使得构造柱提前受力,柱底基础的抗冲切、抗弯曲及局部承压强度必然不能满足要求,降低了构造柱的拉结和约束作用,一旦遭遇地震,构造柱位置因应力集中首先破坏。
3.多层建筑在框架结构设计中,只注意横向框架而忽视纵向框架
现行建筑抗震设计规范要求水平地震作用应按两个主轴方向分别计算,纵向框架与横向框架同等重要。一些结构设计者对于非抗震设计,没有考虑地震的纵向作用,在实际设计中经常出现梁的支座负筋,跨中纵筋及箍筋的配筋置均不足的现象。
4.多层建筑的悬挑梁的梁高选用过小
设计者往往只注意了对梁的强度和倾覆进行验算,而忽略了对梁挠度的验算。梁高选用过小,引起梁截面的受压区应力过高,梁的延性减小,在竖向地震作用下易发生脆性破坏,失去承载力。
5.多层建筑的连续梁按单梁进行设计
这种情况多发在阳台边梁的设计中。由于边梁上的荷重一般较小,没有引起设计者的重视,为图受力分析方便,设计者把实际应为连续梁的边梁按简支梁进行设计,致使边梁在支座处上部负筋配置量过少,加载后梁支座上部受拉区出现竖向裂缝,引起梁上的拦板出现竖向裂缝。
三、抗震设计对稳定性的影响
1.抗震措施
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己得到普遍的认可。
2.多层建筑的抗震设计理念我国
《建筑抗震规范》(GB50011-2001)對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”。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。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。
参考文献
[1] 王卫东,王勇.浅议多层砖混结构房屋的抗震设计[J].山西建筑,2005.
[2] 王亚刚.砖混结构房屋建筑的抗震设计[J].中国新技术新产品,2011.
[3] 郑俐娜.房屋建筑的抗震技术及性能浅析[J].城市建设理论研究,2011.