抗震混凝土框架結(jié)構(gòu)震害分析及施工質(zhì)量控制分析

朱志廣

【摘要】本文分析了住宅建筑抗震混凝土框架結(jié)構(gòu)的震害，闡述了抗震設(shè)計(jì)施工要求，提出了抗震施工質(zhì)量控制措施。

【關(guān)鍵詞】建筑抗震；混凝土；框架結(jié)構(gòu)；施工

【Abstract】This paper analyzes the residential building seismic damage of concrete frame structure， this paper expounds the construction requirements， seismic design of earthquake resistant construction quality control measures are put forward.

【Key words】Building seismic；Concrete；Frame structure；The construction of the

1. 住宅建筑抗震混凝土框架結(jié)構(gòu)概述

由鋼筋混凝土柱和梁通過鉸接或者是剛接的形式而構(gòu)成的承重體系的結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是自重輕、節(jié)省材料、空間布置靈活、幾乎可以隨意的進(jìn)行建筑平面的布置等。能滿足較大空間結(jié)構(gòu)的建筑功能?，F(xiàn)澆混凝土框架結(jié)構(gòu)的整體性好、剛度好，通過良好的設(shè)計(jì)可以達(dá)到很好的抗震效果和能力。同時(shí)梁柱的截面形式可以根據(jù)需要布置成相應(yīng)的截面。但是框架結(jié)構(gòu)體系還具有很多缺點(diǎn)：應(yīng)力集中在框架結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)十分顯著，其側(cè)移剛度較小，為柔性結(jié)構(gòu)框架，在地震的作用下會(huì)產(chǎn)生較大的水平位移，在地震作用下會(huì)產(chǎn)生較大的非結(jié)構(gòu)性破壞等等。因此在地震區(qū)，因?yàn)榈卣鹱饔玫娘@著作用，對(duì)于水平抵抗力弱的框架結(jié)構(gòu)體系，如何利用框架結(jié)構(gòu)的種種優(yōu)點(diǎn)合理設(shè)計(jì)成具有抗震結(jié)構(gòu)的建筑體系是當(dāng)前設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。

2. 住宅建筑抗震混凝土框架結(jié)構(gòu)的震害分析

2.1在框架結(jié)構(gòu)布置不合理產(chǎn)生的震害。 結(jié)構(gòu)布置不合理產(chǎn)生的震害主要是因?yàn)榭蚣芙Y(jié)構(gòu)的平面布置不對(duì)稱造成建筑物的邊緣部位的扭轉(zhuǎn)破壞：里面上布置的結(jié)構(gòu)不均勻?qū)е略谪Q向結(jié)構(gòu)上不規(guī)則：塑性變形產(chǎn)生薄弱層引起的破壞；建筑物之間的防震縫的寬度沒有達(dá)到規(guī)定的要求寬度，導(dǎo)致框架結(jié)構(gòu)在大地震的作用下建筑的水平位移太大，導(dǎo)致防震縫之間的結(jié)構(gòu)碰撞產(chǎn)生的破壞作用。

2.2框架結(jié)構(gòu)框架柱、梁和節(jié)點(diǎn)的震害。 因?yàn)樵谒降卣鹱饔玫那闆r下，柱端的彎矩、剪力以及軸力都很大，在柱的箍筋配置不合理或者是錨固不好的情況下，在地震中的彎剪共同的作用下會(huì)使箍筋過早的實(shí)效，導(dǎo)致混凝土剝落，甚至壓碎崩落，地震中的縱向力使縱筋壓曲呈現(xiàn)出燈籠狀?？蚣芙Y(jié)構(gòu)也會(huì)在這樣的情況下形成短柱：夾層、錯(cuò)層、半高的填充墻、不適當(dāng)?shù)脑O(shè)置連續(xù)梁時(shí)就會(huì)形成短柱。在地震的作用下建筑房屋不可避免的發(fā)生扭轉(zhuǎn)的作用，導(dǎo)致角柱承受巨大的剪力，角柱還會(huì)在地震的作用下受到雙向彎矩的作用，而角柱因?yàn)檫吘壴蚴艿降募s束較其他柱較小，所以在震害的情況下發(fā)生的破壞比內(nèi)柱要大。

2.3框架磚填充墻的震害。 框架結(jié)構(gòu)中的砌體填充墻很容易發(fā)生墻面斜裂縫，這些斜裂縫會(huì)沿著柱的周邊開裂。地震作用下的端墻、窗問墻、門窗洞口的邊角部位的破壞將會(huì)更加的嚴(yán)重。地震烈度較高情況下的地震會(huì)使墻體倒塌。還有框架結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形時(shí)剪切變形，這樣框架結(jié)構(gòu)的下部層問位移較大，填充墻的震害會(huì)出現(xiàn)“下重上輕”的現(xiàn)象。由于填充墻的受剪承載力低，變形能力較小，墻體和框架之間沒有有效的拉結(jié)作用，在地震的往復(fù)變形中墻體容易發(fā)生剪切破壞和散落。

3. 高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則

3.1結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)具有必要的承載力、剛度、穩(wěn)定性、延性等方面的性能。

（1）結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)遵守“強(qiáng)柱弱梁，強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件，強(qiáng)底層柱（墻）”的原則。

（2）對(duì)可能造成結(jié)構(gòu)的相對(duì)薄弱部位，應(yīng)采取措施提高抗震能力。

（3）承受豎向荷載的主要構(gòu)件不宜作為主要耗能構(gòu)件。

3.2盡可能設(shè)置多道抗震防線。

（1）一個(gè)抗震結(jié)構(gòu)體系應(yīng)由若干個(gè)廷性較好的分體系組成，井由延性較好的結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接協(xié)同工作。例如框架一剪力墻結(jié)構(gòu)由延性框架和剪力墻兩個(gè)分體組成，雙肢或多肢剪力墻體系組成。

（2）強(qiáng)烈地震之后往往伴隨多次余震，如只有一道防線，則在第一次破壞后再遭余震，將會(huì)因損傷積累導(dǎo)致倒塌.抗震結(jié)構(gòu)體系應(yīng)有最大可能數(shù)量的內(nèi)部，外部冗余度，有意識(shí)地建立一系列分布的屈服區(qū)，主要耗能構(gòu)件應(yīng)有較高的延性和適當(dāng)剛度。以使結(jié)構(gòu)能吸收和耗散大量的地震能量，提高結(jié)構(gòu)抗震性能，避免大震時(shí)倒塌。

（3）適當(dāng)處理結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)弱關(guān)系，同一樓層內(nèi)宜使主要耗能構(gòu)件屈服后，其他抗側(cè)力構(gòu)件仍處于彈性階段，使“有效屈服”保持較長(zhǎng)階段，保證結(jié)構(gòu)的延性和抗倒塌能力。

（4）在抗震設(shè)計(jì)中某一部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)超強(qiáng).可能造成結(jié)構(gòu)的其他部位相對(duì)薄弱.因此在設(shè)計(jì)中不合理的加強(qiáng)以及在施工中以大帶小，改變抗側(cè)力構(gòu)件配筋的做法。都需要慎重考慮。

3.3對(duì)可能出現(xiàn)的薄弱部位.應(yīng)采取措施提高其抗震能力。

（1）構(gòu)件在強(qiáng)烈地震下不存在強(qiáng)度安全儲(chǔ)備.構(gòu)件的實(shí)際敢載能力分析是判斷薄弱部位的基礎(chǔ)。

（2）要使樓層（部位）的實(shí)際承載能力和設(shè)計(jì)計(jì)算的彈性受力的比值在總體上保持一個(gè)相對(duì)均勻的變化，一旦樓層（部位）的比值有突變時(shí).會(huì)由于塑性內(nèi)力重分布導(dǎo)致塑性變形的集中。

（3）要防止在局部上加強(qiáng)而忽視了整個(gè)結(jié)構(gòu)各部位剛度、承載力的協(xié)調(diào)。

（4）在抗震設(shè)計(jì)中有意識(shí)、有目的地控制薄弱層（部位），使之有足夠的變形能力又不使薄弱層發(fā)生轉(zhuǎn)移，這是提高結(jié)構(gòu)總體抗震性能的有效手段。

4. 住宅建筑抗震混凝土框架結(jié)構(gòu)旖工中抗震設(shè)計(jì)施工要求

4.1鋼筋工程。

（1）梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)柱箍筋的數(shù)量與間距。 大量的實(shí)踐情況表明：地震區(qū)中框架節(jié)點(diǎn)遭受的地震破壞主要表現(xiàn)在節(jié)點(diǎn)區(qū)的鋼筋的錨固破壞和剪切的破壞，這些地方的破壞引起整個(gè)框架主體的破壞等。因此梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)的箍筋的數(shù)量和間距要嚴(yán)格按照相應(yīng)的規(guī)定進(jìn)行施工和設(shè)計(jì)，比較實(shí)用的做法就是將節(jié)點(diǎn)區(qū)箍筋全部按要求綁扎好在安裝綁扎柱筋前，加一道較大直徑的節(jié)點(diǎn)定位箍筋在梁的上面。連接方式優(yōu)先選用電焊的連接方式和主筋連接。在下一道工序進(jìn)行施工前防止箍筋由于模板的施工造成箍筋綁扎點(diǎn)的松動(dòng)、脫落和移位。施工中可以把梁上的鋼筋在節(jié)點(diǎn)區(qū)已經(jīng)綁扎好的鋼筋間隙中通過，在梁上的鋼筋進(jìn)行綁扎完成后要對(duì)個(gè)別的鋼筋進(jìn)行松動(dòng)移位的檢查，出現(xiàn)松動(dòng)、移位的要及時(shí)進(jìn)行固定。

（2）框架柱縱筋接頭的位置。 在實(shí)際的工作中由于施工人員對(duì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的理解不到位，實(shí)際中的框架結(jié)構(gòu)的柱的節(jié)點(diǎn)的位置大多不符合要求。因此施工中節(jié)點(diǎn)區(qū)的鋼筋施工應(yīng)該做到如下的要求：確定非連接區(qū)：一層為≥Hn/3范圍內(nèi)在離基礎(chǔ)頂面嵌固部位上面，其他各層可以在離樓面的≥Hn/6≥35d、≥500mm三者中最大的值為準(zhǔn)，該范圍為非連接區(qū)。鋼筋的鏈接接頭應(yīng)該相互錯(cuò)開在柱筋的相鄰的縱向鋼筋內(nèi)。接頭在35d和500mm取較大的值，接頭面積百分率不應(yīng)大于50%在同一截面內(nèi)的鋼筋接頭。鋼筋的下料時(shí)不能簡(jiǎn)單的進(jìn)行等分下料，要保證充足的下料長(zhǎng)度。在實(shí)際的柱縱筋下料時(shí)，須充分考慮后一層鋼筋接頭的位置，如果鋼筋出現(xiàn)問題需要進(jìn)行切斷時(shí)必須進(jìn)行原鋼筋更換，同時(shí)要保證鋼筋足夠的長(zhǎng)度。

（3）邊柱和角柱柱頂縱向鋼筋錨固長(zhǎng)度。 柱頂?shù)目v向的鋼筋和邊柱、角柱的柱頂?shù)目v向鋼筋的錨固構(gòu)造并不相同，實(shí)際的工程中因?yàn)槭┕と藛T對(duì)標(biāo)準(zhǔn)理解的不到位導(dǎo)致邊柱縱向鋼筋的錨固和中柱縱向鋼筋的錨固相同的構(gòu)造做法。因此要加強(qiáng)施工人員對(duì)施工標(biāo)準(zhǔn)的理解和加強(qiáng)日常施工中的質(zhì)量控制措施。頂層柱筋的下料不宜過早，確保柱筋有足夠的錨固長(zhǎng)度。

4.2混凝土工程。 混凝土要按規(guī)范要求進(jìn)行施工處理：混凝土的配置要達(dá)到計(jì)量準(zhǔn)確，保證混凝土具有良好的和易性，水灰比要嚴(yán)格按照要求進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工，施工中要攪拌均勻，混凝土在澆筑的過程中不能超過2m的澆筑高差，如果在混凝土的澆筑施工中高差大于3m時(shí)要采取必要的措施進(jìn)行澆筑施工，如設(shè)置溜槽、設(shè)置串通等工具進(jìn)行混凝土的輔助澆筑施工。同時(shí)要保證混凝土澆筑時(shí)不發(fā)生離析現(xiàn)象。澆筑施工后要及時(shí)進(jìn)行混凝土的振搗，振搗過程中要保證振搗器的操作均勻，快插慢拔進(jìn)行施工，振搗器布點(diǎn)要均勻。同時(shí)混凝土振搗的過程中要保證振搗的布點(diǎn)要小于作用半徑的1.5倍。澆筑施工時(shí)認(rèn)真振搗。

4.3框架結(jié)構(gòu)中構(gòu)造柱質(zhì)量控制。

（1）構(gòu)造柱的投放量。 在框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)施工中要嚴(yán)格按照規(guī)范的規(guī)定進(jìn)行合理的設(shè)置和布置，框架結(jié)構(gòu)的構(gòu)造柱應(yīng)該設(shè)置在外墻轉(zhuǎn)角、橫墻和外墻的交接處、樓梯間、電梯間、砌體欄桿的轉(zhuǎn)角處、大于2m的洞口都要設(shè)置構(gòu)造柱，設(shè)置的構(gòu)造柱要保證框架結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性，達(dá)到不少設(shè)、不漏設(shè)，符合規(guī)范相關(guān)的規(guī)定。

（2）鋼筋設(shè)置。 構(gòu)造柱中的鋼筋要保證梁板混凝土的澆筑振搗前安裝施工完畢，要保證構(gòu)造柱的鋼筋上下貫通，梁內(nèi)梁面要保證有合理的鋼筋，和梁鋼筋進(jìn)行合理的綁扎和固定。防止樓板混凝土澆筑時(shí)的鋼筋跑位偏移。

5. 住宅建筑抗震混凝土框架結(jié)構(gòu)的抗震施工質(zhì)量控制措施

5.1梁柱節(jié)點(diǎn)箍筋施工控制措施。 節(jié)點(diǎn)區(qū)的箍筋的同時(shí)施工做法是在模板支好進(jìn)行沉梁時(shí)就把柱箍筋綁扎好，然后和梁一起放下，但實(shí)際由于摩擦的原因?qū)е鹿拷詈椭v筋下落的不平衡，使箍筋不能下落，而施工人員強(qiáng)力往下打的現(xiàn)象。這些施工行為導(dǎo)致箍筋的間距不符合規(guī)范的要求，導(dǎo)致箍筋沒有得到封閉的綁扎并且雜亂變形。因此在鋼筋的下料時(shí)考慮適當(dāng)?shù)奶砑訋赘凸拷钔?jí)別的短鋼筋，其長(zhǎng)度根據(jù)節(jié)點(diǎn)區(qū)的箍筋高度進(jìn)行確認(rèn)，箍筋的開口處應(yīng)該先焊接牢固。然后把柱的箍筋按照設(shè)計(jì)的間距用短柱鋼筋焊接?？梢栽诠拷畹拿窟吅蛢蛇呥M(jìn)行相對(duì)焊接。加工成上下開口和四周封閉的整體骨架形式。

5.2節(jié)點(diǎn)混凝土澆筑問題。 混凝士柱的強(qiáng)度等級(jí)要比混凝土梁等級(jí)高一個(gè)級(jí)別依據(jù)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的要求。在框架結(jié)構(gòu)施工的一般方法是將梁板和節(jié)點(diǎn)處的混凝土同時(shí)進(jìn)行施工，往往在梁柱的交接處預(yù)留施工縫，這樣就達(dá)不到是施工的要求。導(dǎo)致存在安全的隱患。施工中為了避免節(jié)點(diǎn)處的質(zhì)量隱患問題，節(jié)點(diǎn)區(qū)的混凝土的澆筑方法應(yīng)該采用：先將與柱同級(jí)別的混凝上運(yùn)送到位，采用小型振搗器，分層振搗密實(shí)，杜絕漏振死角；混凝土初凝前，泵送澆筑樓面梁板的混凝土。這樣的澆筑方法確保了梁在柱內(nèi)的錨固和保證了柱子混凝土強(qiáng)度不發(fā)生變化，同時(shí)也能避免高低混凝土鄰接處形成冷縫問題，從而達(dá)到很好的抗震設(shè)計(jì)要求。

5.3混凝土保護(hù)層厚度問題。 為滿足結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐久性要求、對(duì)受力鋼筋有效錨固的要求以及防止鋼筋銹蝕而進(jìn)行混凝土厚度的規(guī)定?；炷梁穸刃【筒荒軡M足上述的要求，太大則構(gòu)件表面容易開裂。在框架結(jié)構(gòu)施工中因?yàn)闃敲鏄?biāo)高是一致的，雙向的框架梁同時(shí)穿過主節(jié)點(diǎn)位置，會(huì)造成框架梁的面筋保護(hù)層的厚度偏大。因?yàn)橐幌蚩蚣芰菏芰︿摻钜獜牧硪幌蚩蚣芰旱紫麓┻^，如果該向框架梁端箍筋按原尺寸下料，鋼筋就不能直接綁扎到箍筋上面去，對(duì)梁的骨架受力是不利的。因此在梁端箍筋下料時(shí)應(yīng)該將高度降低20～30mm，施工時(shí)以那一向?yàn)橹?。同時(shí)要考慮因?yàn)楸Ｗo(hù)層的增大導(dǎo)致截面的有效高度的減小，使正截面受彎承載力減小5%，這在設(shè)計(jì)是應(yīng)該考慮到這種影響問題。

6. 結(jié)語

混凝土框架結(jié)構(gòu)的抗震施工技術(shù)措施是保證施工質(zhì)量的有效措施。也是保證混凝土框架結(jié)構(gòu)的抗震能力的關(guān)鍵技術(shù)。施工質(zhì)量的好壞很大的影響著工程的抗震效果。因此在設(shè)計(jì)工程的設(shè)計(jì)和施工中，管理人員和設(shè)計(jì)施工人員都要重視混凝土框架結(jié)構(gòu)的抗震施工技術(shù)。在工作中嚴(yán)格按照規(guī)范的規(guī)定進(jìn)行合理的施工設(shè)計(jì)，保證措施提高構(gòu)件的延性，從而達(dá)到行之有效的提高建筑混凝土框架結(jié)構(gòu)的抗震性能。

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