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2008-03-21 16:31 【大 中 小】【打印】【我要糾錯】
1 前言對于地震區需要抗震設防的多層商住建筑,底層為鋼筋混凝土框架的大空間商店,上部為小開(kāi)間磚房或砌塊建筑。結構設計中有的未作縱橫兩方面的抗震驗算(包括承載力和變形),有的僅作了橫向底層框架的驗算,而縱向卻按一般連續梁計算。在構造上,有些設計忽視了在底層縱橫方向設置一定數量的抗震墻,或只有橫向抗震墻,使整幢建筑上剛下柔,或橫剛縱柔;地震作用下即容易產(chǎn)生較大的彈塑性變形。如果框架柱箍筋間距太大,特別是在柱上、下端箍筋沒(méi)有按規范要求進(jìn)行加密時(shí),其破壞就更加嚴重。此類(lèi)建筑即使是全框架結構,從震害的調查來(lái)看,也有許多同樣的破壞情況?拐鸾Y構在總體布置上有兩大忌:一是上部剛度大,底層僅有柱的雞腿式建筑;二是平面剛度不均勻,產(chǎn)生大扭轉的建筑。兩者在設計上全是難以解決的問(wèn)題。有足夠剪力墻或有核心筒的建筑,對維持整體穩定有利,并很大程度上減弱框架的受力;對一般建筑盡可能做框剪結構,避免做純框架結構,以節約建筑材料。
2 常見(jiàn)問(wèn)題
1)抗震設防不當
商住多層建筑近年來(lái)在中、小城市中很常見(jiàn),即將一層作商場(chǎng),然后在其上建造住宅或寫(xiě)字樓等建筑。此種結構形式實(shí)際計算屬下柔上剛,對抗震極為不利,如果不加抗震墻,做成底層純框架而上部磚混的結構,在地震區將存在一些問(wèn)題。
除底層不設抗震墻外,此類(lèi)建筑還有超高和超層問(wèn)題。如某農貿市場(chǎng)設層高3.2m的“半地下室”1層(南面開(kāi)敞,在地面以上,北面埋入土內),市場(chǎng)部分層高為6.5m,并在周邊設置夾層(實(shí)際應算作兩層,而其中間部分為1層,結構上按復式框架考慮),其上為6層2.8m高的住宅,因此總高度達26.5m,總層數為8~9層,超過(guò)《建筑抗震設計規范(GB50011- 2001)》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《抗規》)中此類(lèi)建筑在七度地震區總高度≤22m和總層數≤7層的規定。而且由于商場(chǎng)在使用上的要求,框架梁的跨度及荷載都較大,使得梁的截面尺寸較大,而中間柱高度相對較高,從而使得梁的剛度較大,而按《抗規》要求,抗震結構體系中的混凝土構件,應避免剪切先于彎曲破壞,混凝土的壓潰先于鋼筋屈服,鋼筋錨固粘結先于構件破壞,因此違背了“強剪弱彎、強柱弱梁和強節點(diǎn)”的設計準則。綜觀(guān)某縣級市的多個(gè)農貿市場(chǎng)及其它大底盤(pán)的商住建筑,包括正在建設中的大底盤(pán)商住建筑,或多或少均存在上述問(wèn)題,其設計思路仍然沿用非地震區的設計思路,如遇地震災害,則上述大底盤(pán)建筑因結構上未設防或設防不當,其后果將變得非常嚴重。
2)建筑布置不合理
《抗規》第3.4.2條明確規定“建筑及其抗側力結構的平面布置宜規則、對稱(chēng),并應具有良好的整體性;建筑的立面和豎向剖面宜規則,結構的側向剛度宜均勻變化,豎向抗側力構件的截面尺寸和材料強度宜自下而上逐漸減少,避免抗側力結構的側向剛度和承載力突變”。但在實(shí)際工作中,建筑布置的合理性往往被忽視。目前的一些建筑設計,由于仍沿襲不設防時(shí)的設計思路,將抗震基本要求擱置一邊,為片面追求建筑效果,將底層框架房屋平面上多處凹進(jìn)凸出,導致各部分質(zhì)量極不均勻,建筑物外縱墻多處被人為割斷,嚴重影響抗震剛度。此外,在立面上又設置了許多不利于抗震的裝飾物,如某公寓女兒墻竟高達3m以上。,如果上述問(wèn)題解決得不好,抗震設防問(wèn)題就會(huì )越積越多,一旦發(fā)生大地震,代價(jià)將會(huì )十分慘重。
3)人為因素
抗震設防問(wèn)題設計人一定要重視,應當嚴格遵守《抗規》的相關(guān)要求進(jìn)行設計。在日常設計中注意下面的情況:
a)仔細理解規范的要求,搞清楚底框結構在地震時(shí)的破壞情況。上面幾層砌體結構,由于開(kāi)間小、橫墻多,不僅重量大,側移剛度也大,而底層框架側移剛度比上層小得多。剛度的急劇變化使得在結構剛柔交接處,應力高度集中,在柱端產(chǎn)生塑性鉸,并使房屋的變形集中發(fā)生在相對薄弱的底層。這種比較薄弱的底層或中間層,可稱(chēng)之為“軟層”,對于這種“軟層”在抗震設計中應引起足夠重視。
b)底層框架一般為大空間的公共建筑,由于使用功能上的需要,在客觀(guān)上給縱橫抗震墻的布置帶來(lái)了不少困難。
c)設計人有時(shí)未作詳細計算,僅憑習慣上的概念,錯誤地認為底層框架的側向剛度一定比磚房好,縱向框架側向剛度一定比橫向好,而實(shí)際上并非如此。
3 防治措施對于底層框架抗震墻的磚房,底層框架抗震墻和上部磚房部分均具有一定的抗震能力,但這兩部分不同承重和抗側力體系之間的抗震性能是有差異的,而且其過(guò)渡樓層的受力也比較復雜。為了使這類(lèi)房屋的抗震設計滿(mǎn)足“小震不壞”,“中震可修”和“大震不倒”的抗震設防目標,其防治措施可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮:
1)底層框架磚房的底層,不應采用純框架結構。結構設計人員要及早介入建筑方案與初步設計,并和建筑工種與建設單位反復協(xié)商,在不影響或少影響功能的前提下,使縱橫外墻、室內分隔墻等盡量對稱(chēng),并均勻地在縱橫兩個(gè)方向設置一定數量的抗震墻,使上層與底層的縱橫向側移剛度比,能夠滿(mǎn)足規范要求。根據《砌體結構設計規范(GB50003- 2001)》條文說(shuō)明,底層設置一定數量抗震墻的框支墻梁房屋模型振動(dòng)臺試驗表明,其抗震性能不僅不比同樣層數的多層房屋低,甚至還要好些。所以,在底框結構中合理設置一些抗震墻是非常重要的。
2)底部剪力法僅適用于剛度比較均勻的多層結構,對于具有薄弱底層的底層框架磚房,應考慮塑性變形集中的影響。另外,經(jīng)分析知道提高軟層的屈服強度可以減少軟層塑性變形的集中。因此,底部剪力法對底層地震剪力要乘以一個(gè)1.2~l.5的增大系數。
3)底層框架磚房的剪力分配不能按照框架抗震墻的方法進(jìn)行,因為底層框架磚房只有底層是框架抗震墻,且底層還有塑性變形,所以要采取雙保險的辦法。對抗震墻要使其承擔全部剪力,對框架要按剛度比分配,不過(guò)要注意,在剛度計算時(shí)框架是按彈性計算的,而抗震墻開(kāi)裂后剛度會(huì )退化。據有關(guān)試驗數據得知,其剛度將下降到彈性剛度的20~30%。
4)底房框架柱應考慮地震的傾復力矩引起的附加軸力。
5)在底層框架磚房的上層,構造上仍應設置構造柱,并應每層設置圈梁,底層的頂板應為現澆或裝配整體式樓蓋。軟層中的柱,特別是結構剛柔相接的地方,要避免出現塑性鉸。
6)設計人員要轉變設計思路,提高設計部門(mén)及設計人員的業(yè)務(wù)素質(zhì),盡快走出“不設防”的誤區。要在嚴格執行《抗規》的前提下,在合理的平面布置上多做文章,同時(shí)設計單位可安排專(zhuān)人嚴把抗震設計關(guān)。
參考文獻
1 混凝土結構設計規范GB50010-2002.北京:中國建筑工業(yè)出版社,2002 2 建筑抗震設計規范GB50011-2001.北京:中國建筑工業(yè)出版社,2001 3 砌體結構設計規范GB50003-2001.北京:中國建筑工業(yè)出版社,2002作者:陳峰 男 1970年3月出生 工程師
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