摘要:文章通過(guò)對(duì)鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)中的填充墻震害分析,結(jié)合抗震規(guī)范規(guī)定以及地震作用下填充墻對(duì)框架結(jié)構(gòu)的破壞情況,文章主要介紹了填充墻震害,鋼筋混凝土框架填充墻與柱拉結(jié)節(jié)點(diǎn)與鋼筋混凝土構(gòu)造柱的施工質(zhì)量控制等,提出了一些解決相關(guān)問(wèn)題的建議與辦法,從而提高鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)中填充墻抗震性能。
關(guān)鍵詞:鋼筋混凝土框架;填充墻震害分析;抗震構(gòu)造;質(zhì)量控制
鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu):是由鋼筋混凝土柱、縱梁、橫梁組成的框架來(lái)支承屋頂與樓板荷載的結(jié)構(gòu)。鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)作為一種結(jié)構(gòu)形式廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑中,有關(guān)地震災(zāi)害表明,地震作用下填充墻對(duì)框架結(jié)構(gòu)的影響是不能忽視的,這種影響在地震各階段的表現(xiàn)是不同的。
1鋼筋混凝土框架填充墻震害分析
1.1填充墻在地震作用下的破壞
據(jù)有關(guān)震害統(tǒng)計(jì)表明,地震作用下框架結(jié)構(gòu)中填充墻的震害主要表現(xiàn)為墻面出現(xiàn)單斜裂縫、交叉裂縫、與框架梁之間出現(xiàn)水平裂縫或者發(fā)生平面外倒塌。同時(shí)由于框架結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下變形為剪切型,因此框架下部填充墻破壞大于框架上部。
1.2地震作用下填充墻對(duì)框架結(jié)構(gòu)的影響
填充墻框架的承載能力略大于填充墻和框架單獨(dú)工作時(shí)承載能力之和,填充墻框架結(jié)構(gòu)在地震作用下框架對(duì)墻體有約束作用,同時(shí)墻體對(duì)框架也有一定的支撐。這種支撐作用增大了結(jié)構(gòu)早期剛度。并且,填充墻增強(qiáng)了框架的耗能能力和變形能力,減少了結(jié)構(gòu)倒塌的可能性。
1.3填充墻影響結(jié)構(gòu)的剛度變化,造成填充墻的破壞
無(wú)論填充墻采用的是砌塊砌體墻等何種材料,填充墻在構(gòu)造上與框架聯(lián)系在一起共同作用的時(shí)候,或多或少地改變了整個(gè)框架體系的抗側(cè)向作用的能力。同時(shí),由于填充墻的加入,有可能產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn),使一個(gè)本來(lái)均勻規(guī)整的框架結(jié)構(gòu)剛度中心偏移,從而使結(jié)構(gòu)在地震作用下發(fā)生偏移。大多數(shù)框架結(jié)構(gòu)的主體結(jié)構(gòu)震害一般較輕,主要破壞發(fā)生在圍護(hù)結(jié)構(gòu)和填充墻,因此,除了加強(qiáng)填充墻與主體結(jié)構(gòu)的拉結(jié)措施外,還應(yīng)考慮底層填充墻與結(jié)構(gòu)構(gòu)件在同一水準(zhǔn)下的抗震設(shè)計(jì)。
1.4填充墻造成框架柱的附加作用,使框架結(jié)構(gòu)出現(xiàn)“柱鉸”現(xiàn)象
同一結(jié)構(gòu)層內(nèi),由于填充墻的分布方式不同,使得水平地震剪力的分配也發(fā)生變化,造成同一層內(nèi)框架柱的水平受力不同而出現(xiàn)“柱鉸”破壞現(xiàn)象。
1.5結(jié)構(gòu)層間剛度的不均勻、結(jié)構(gòu)布置過(guò)于復(fù)雜而造成的破壞
不同結(jié)構(gòu)層內(nèi),填充墻的數(shù)量或布置方式的差異,形成了上下層的填充墻的不連續(xù);或由于結(jié)構(gòu)布置過(guò)于復(fù)雜,形成錯(cuò)層結(jié)構(gòu)布置,可能導(dǎo)致相鄰層間的剛度突變,這對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震十分不利。
1.6開(kāi)洞的填充墻可能對(duì)框架柱造成“短柱”效應(yīng)
填充墻的布置使得框架柱的計(jì)算高度減少,形成“短柱”,在水平力作用下,容易提前發(fā)生塑性鉸破壞。
2鋼筋混凝土框架填充墻抗震規(guī)范構(gòu)造規(guī)定
填充墻在平面和豎向的布置,宜均勻?qū)ΨQ(chēng),宜避免形成薄弱層或短柱。
砌體的砂漿強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于M5;實(shí)心塊體的強(qiáng)度等級(jí)不宜低于MU2.5,空心塊體的強(qiáng)度等級(jí)不宜低于MU3.5;墻頂應(yīng)與框架梁密切結(jié)合。
填充墻應(yīng)沿框架柱全高每隔500~600mm設(shè)2φ6拉筋,拉筋伸入墻體的長(zhǎng)度,6、7度時(shí)宜全長(zhǎng)貫通,8、9度時(shí)應(yīng)全長(zhǎng)貫通。
墻長(zhǎng)大于5m時(shí),墻頂與梁宜有拉結(jié);墻長(zhǎng)超過(guò)8m或?qū)痈?倍時(shí),宜設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱;墻高超過(guò)4m時(shí),墻體半高宜設(shè)置與柱連接且沿墻全長(zhǎng)貫通的鋼筋混凝土水平系梁。
樓梯間和人流通道的填充墻,尚應(yīng)采用鋼絲網(wǎng)砂漿面層加強(qiáng)。
3鋼筋混凝土框架填充墻施工質(zhì)量控制
3.1鋼筋混凝土框架填充墻拉結(jié)筋與鋼筋混凝土水平系梁鋼筋
抗震規(guī)范中規(guī)定填充墻的拉結(jié)筋與鋼筋混凝土水平系梁鋼筋應(yīng)在框架混凝土柱中滿(mǎn)足錨固長(zhǎng)度,而且國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)圖集《建筑抗震構(gòu)造圖集》03G329-1中也有該種節(jié)點(diǎn)做法,其目的就是要確保拉結(jié)筋與柱的可靠拉結(jié)。正常情況下,拉結(jié)筋與鋼筋混凝土水平系梁鋼筋在整個(gè)結(jié)構(gòu)體系中所起的作用不像框架柱、梁受力筋那么明顯,但當(dāng)?shù)卣鸪霈F(xiàn)時(shí),它需要能夠適應(yīng)主體結(jié)構(gòu)不同方向的層間位移,而且應(yīng)具有滿(mǎn)足層間變位的變形能力,以達(dá)到與框架柱的連接具有足夠的延性和適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)動(dòng)能力。而目前施工單位使用的一些“植筋”固結(jié)劑主要是環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi),其脆性較強(qiáng),當(dāng)其受外力撓動(dòng)后,大大降低它與混凝土及鋼筋的粘結(jié)力。因此當(dāng)?shù)卣鸪霈F(xiàn)時(shí),填充墻受到地震力的反復(fù)作用,拉結(jié)筋也同時(shí)要承受平面外剪切力的往復(fù)作用,其延性大大降低,不可能再保證拉結(jié)筋與混凝土柱的可靠連接,也就無(wú)法滿(mǎn)足承受拉力的要求,導(dǎo)致墻體鋼筋被拉出,墻體與柱子開(kāi)脫。因此,施工中應(yīng)高度重視框架填充墻與框架柱的拉結(jié)節(jié)點(diǎn)做法,不宜采用“植筋”。
3.2鋼筋混凝土框架填充墻砌筑
第一,干拌砂漿強(qiáng)度按照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)要求并提供質(zhì)保書(shū),拌和后3~4h內(nèi)用完,當(dāng)施工期間最高氣溫超過(guò)30℃時(shí),應(yīng)在拌成后2h內(nèi)使用完畢。
第二,砌筑前應(yīng)提前2天澆水濕潤(rùn),砌筑時(shí)不得有明顯水跡。砌塊表面污物應(yīng)清除干凈,嚴(yán)禁使用有豎向裂縫、斷裂的小砌塊砌筑。
第三,鋼筋混凝土構(gòu)造柱腳,砌筑時(shí)必須嚴(yán)格執(zhí)行先退后前的原則,每一馬牙搓的齒高一般約為30cm,齒深不小于6cm。
第四,砌筑輕集料混凝土空心砌塊時(shí),應(yīng)底面朝上擺放砌筑(反砌),每層順砌,上下層砌塊對(duì)孔,豎向灰縫相互錯(cuò)開(kāi)。
第五,砌筑墻體時(shí),上、下皮砌塊要錯(cuò)縫搭砌,搭接長(zhǎng)度不小于砌塊長(zhǎng)度的1/3,在T型墻體處應(yīng)使橫墻砌塊隔皮露端面,并坐中于縱墻砌塊、墻轉(zhuǎn)角處,還應(yīng)使縱、橫墻的砌塊相互搭砌,隔皮砌塊露端面。加氣混凝土砌塊砌體豎縫宜用墻體兩側(cè)臨時(shí)夾板灌縫。
第六,水平灰縫厚度及豎向灰縫寬度分別為15mm和20mm;铱p必須橫平豎直,砂漿飽滿(mǎn),水平灰縫砂漿飽滿(mǎn)度不應(yīng)小于80%,豎向灰縫砂漿飽滿(mǎn)度也不應(yīng)小于80%。
第七,每層砌筑時(shí)先砌兩端再拉線(xiàn)砌筑中間部分,并隨砌隨吊、靠,確保墻體垂直、平整。
第八,對(duì)于預(yù)留的洞口、管道等,在砌筑時(shí)派專(zhuān)人預(yù)留和預(yù)埋準(zhǔn)確,對(duì)于敷設(shè)在砌體上的電線(xiàn)槽,必須彈線(xiàn)并用切割機(jī)進(jìn)行切割。
第九,在砌筑至拉接筋位置時(shí),必須將拉接筋理直調(diào)順后壓在水平灰縫內(nèi),再進(jìn)行上層砌塊的
砌筑。
第十,在砌筑到梁、板底部時(shí),留出一定空隙,至少7天后方可用水泥磚或頁(yè)巖磚斜砌頂緊,傾斜度為60°左右,要求砂漿飽滿(mǎn),組砌合理。設(shè)計(jì)不砌到梁底的砌體或窗底,須設(shè)鋼筋混凝土壓頂。壓頂?shù)淖龇閴w敷2φ6通長(zhǎng)鋼筋,錨入鋼筋混凝土框架柱岡,60厚C20混凝土現(xiàn)澆。
3.3鋼筋混凝土構(gòu)造柱施工
構(gòu)造柱主筋應(yīng)在鋼筋混凝土框架施工中按照設(shè)計(jì)要求預(yù)設(shè)短筋,保證搭接頭長(zhǎng)度一般為35d。箍筋間距不大于10cm.對(duì)于沿墻體每隔500mm設(shè)置一道2φ6拉結(jié)筋的要求,必須嚴(yán)格要求砌筑者隨砌隨放,并保證放入固定在密實(shí)的砂漿水平灰縫中。
構(gòu)造柱商品混凝土強(qiáng)度等級(jí)按設(shè)計(jì)要求,坍落度宜控制在16~18cm.按規(guī)定留置相應(yīng)試塊。
構(gòu)造拄混凝土振搗操作要設(shè)專(zhuān)人負(fù)責(zé),以免出現(xiàn)漏漿、過(guò)振、中間受阻混凝土澆注不到位等現(xiàn)象。澆搗柱混凝土?xí)r,宜用插入式振搗棒分層振實(shí),使馬牙搓上口的混凝土能保證澆搗密實(shí)。振搗棒隨振隨撥,分層振搗厚度不超過(guò)500mm為宜。振搗時(shí)嚴(yán)禁振動(dòng)磚墻、鋼筋,以免造成墻體松動(dòng)、拉結(jié)筋脫開(kāi)或鋼筋骨架變位。澆注前必須將磚砌體和木模板用水澆濕,并封閉清掃口。
4結(jié)語(yǔ)
過(guò)去,主要致力于主體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)抗震性能的研究,而忽略了非結(jié)構(gòu)部分填充墻等構(gòu)件的影響,結(jié)果導(dǎo)致在許多震害中由框架填充墻所造成的嚴(yán)重破壞。從鋼筋混凝土框架填充墻震害的分析,填充墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的存在,改變了框架結(jié)構(gòu)的各種性能指標(biāo),要使鋼筋混凝土框架填充墻結(jié)構(gòu)在地震中的抗震性能達(dá)到事先預(yù)定的目標(biāo),要高度重視鋼筋混凝土框架填充墻與柱拉結(jié)節(jié)點(diǎn)與鋼筋混凝土構(gòu)造柱的設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量,要從以往只注重結(jié)構(gòu)安全,向全面注重結(jié)構(gòu)的性能、在滿(mǎn)足抗震規(guī)范規(guī)定的基礎(chǔ)上應(yīng)加強(qiáng)某些框架梁柱的承載能力,以抵御地震作用下填充墻變形產(chǎn)生的附加力,消除安全隱患。
參考文獻(xiàn)
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