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摘要:现代建筑结构中,抗震结构设计是人们越来越关注的问题。因此,在以后的抗震设计中,保证设计更加合理科学化,在遵守相关规定制度基础上,实施有效抗震设计,保障建筑结构安全性,促进建筑行业可持续发展。
关键词:建筑结构;抗震节点;设计;施工技术
在施工中增强节点区域的钢筋和混凝土施工质量,特别是箍筋配置和混凝土浇筑质量以及施工缝的留置,应在保证节点和构件基本技术条件满足《规范》前提下,对局部采取必要附加措施进行补强,以达建筑结构抗震设计的原则和目的。
一、建筑结构抗震节点设计
1强剪弱弯
“强剪弱弯”是对梁柱抗震性能的进一步说明,它要求梁、柱受剪承载力大于其受弯承载力,保证与框架节点相连接的构件在地震作用下达延性水平,防止出现节点剪切和构件脆性破坏,尽量使结构在遭受强烈地震作用时出现延性破坏形式,使结构具有良好变形能力和耗能能力。建筑结构受地震作用后应避免塑性铰区剪切破坏,严格按“强剪弱弯”原则进行设计并注意以下两点:首先,设计框架梁剪力设计值时,将抗震作用考虑在内的弯矩设计值和不同增大系数相乘,并平衡掉剪力值;其次,针对一级框架结构和9度设防的框架,应充分考虑梁中纵筋可能出现超配的情况,并据实际配备的钢筋计算对应弯矩设计值。
2强柱弱梁
地震作用下结构的一个显著特点是,结构强度无强度储备,即梁端部受弯承载力与其在地震作用下的实际弯矩相等,柱端部实际弯矩作用与其在偏压下受弯承载力相等。框支柱和框架柱一般延性比较小,为避免塑性铰提前出现在柱端造成层间出现较大侧移,设计时应按“强柱弱梁”原则进行设计。设计框架柱时要求适当增大框支柱、上下柱端弯矩设计值。针对一级抗震要求和9度设防框架,确定柱端弯矩设计值时应参考梁端出现塑性铰时受弯承载力对应的弯矩值。
3强节点弱构件
为避免构件组合缺陷造成的影响,设计节点时应保证其具备足够强度,从而能抵抗较大荷载。另外,和其他构件相比节点一旦被破坏造成的后果常较为重,而如梁柱局部被破坏还仍能具备一定承载能力,因此设计时要求节点在地震作用下,破坏时间节点不能早于构件。验算框架节点核心区应注意:应抗震验算一级、二级、三级框架节点核心区,而四级框架节点可据实际情况不进行抗震验算,不过应满足抗震设计其他规范要求。
二、节点设计和施工
1不等强梁柱节点的施工
对建筑柱承载力要求也越来越大,解决这种问题的方法主要包括:第一,在建筑梁柱混凝土强度差距在5兆帕以内时,无论是中结点还是边节点,建筑梁筋穿过节点区域,使建筑梁对节点起约束作用,使节点区箍起加密作用,强节点原则也达到完全实现。为方便建筑施工,可使用梁板和节点一起浇筑的方式,在施工时使用梁板混凝土。第二、建筑梁柱混凝土间相差十兆帕以上时,对建筑柱和节点等级强度一样兆帕的进行混凝土浇筑,主要施工步骤包括:在柱边五百毫米处对快易口进行绑扎,在浇筑节点混凝土时,因节点混凝土用量较少,所以应采用塔吊浇筑方式,不但可防止混凝土坍落,同时还能使节点混凝土高出楼面,防止其发生振捣情况。在浇筑板梁混凝土施工时,首先要对分界部位进行浇筑,使其达标准高度后在对其节点区混凝土进行振捣,这样施工不但可防止板梁低强度的混凝土流入建筑节点区,还能防止建筑节点区混凝土浆流入到建筑梁内,在混凝土初凝前完成振捣,相差时间以内两个小时内为基准,防止冷缝形成。
2不等强梁柱节点施工
在钢筋混凝土结构设计中,在强柱弱粱原则下,柱混凝土强度一般均高于梁混凝土强度等级1—2级(即5-10MPa),且随建筑高度增高,这种强度差别越大。因随高度增高,要求柱的承载力越大,因而柱的混凝土强度有时达C45—C60,而一般梁板结构适宜强度是C25—C35,带来强度差超过10MPa的情况,节点给混凝土浇筑带来一定困难。其做法是:
1)柱梁混凝土强度级差小于等级5MPa时,不管是边节点还是中节点,因梁对节点处的约束作用以及梁筋纵横穿过节点区和节点区箍的加密等作用,完全可实现强节点原则,为方便施工,可将节点与梁板一起浇筑,采用梁板混凝土。
2)对柱梁混凝土强度等级相差10MPa及其以上,节点应采用与柱强度等级一样混凝土浇筑,具体施工步骤为:①先将快易收口网绑扎在距柱边500mm或h(h为梁高,取两者之中最大值)之处,浇筑节点混凝土,节点混凝土因用量少可采用塔吊浇筑,不采用泵送混凝土,这样可降低混凝土坍落度,节点混凝土稍高出楼面,暂不振捣;②浇筑梁板混凝土,先浇筑靠分界部位,基本达标高后先振捣节点区混凝土,后再振捣梁板混凝土,这样做既可防止节点区混凝土浆流失到梁中,又可防止梁板低强度混凝土流入节点区,当然振捣应在混凝土初凝前完成,且两边时间差应在2h内,防止形成冷缝。
3节点混凝土施工质量影响
节点区域钢筋排布十分密集,包括框架柱主筋还有四周梁伸进主筋锚固区段。因节点处钢筋占据很大空间且分布杂乱,导致施工中振捣困难,节点处混凝土易发生不密实,而使节点处混凝土强度降低,也是发生剪切破坏主要成因。因此,应加大施工管理力度,保证混凝土振捣质量。节点处钢筋体积量增大,钢筋分布不规则,很大程度上影响混凝土与钢筋协同工作机理,严重时使节点处抗震验算计算模型适用性发生了变化,验算结果可靠性降低,设计时应给予重视,并采取相应构造补强措施。
4施工缝影响
在建筑框架结构中,抗震设计应按强梁强柱原则进行设计,对建筑柱子抗变形能力与承载力设计及其重要,但地震也有可能在建筑柱端产生塑性铰[15]。所以,在实际设计中,设计人员还应采用构造措施来对建筑柱的抗震性能进行保证。在框架结构施工时,节点沿建筑框架梁高度底口和上口处进行设置施工缝,使建筑节点下端与上端作建筑柱承受剪力最大位置,其建筑施工质量好坏影响建筑抗震性能质量,所以应用心完成施工缝接茬的每项工作,对接缝处混凝土完整性与连续性起保证作用,从而保证建筑结构节点抗震性能。
5节点处钢筋
要据建筑框架柱和梁受力传送方式,将建筑柱纵向主筋里侧放置框架量的竖向主筋,这种方式被称为柱包梁施工技术,因建筑柱筋数量大、密集排列等因素影响,导致建筑筋柱在缝隙中有梁筋穿过,由此可见,在建筑实际施工时,建筑梁钢筋定位无法规避其出现偏差。如在施工时,应将柱、梁设计成截面等宽,梁的里外侧竖筋的位置距离要在设计宽度尺寸以内,在建筑梁端部加密区的钢筋不能和竖向的主筋连接紧密,不能形成规范的建筑钢筋骨架,导致建筑梁端的实际断面减小,最终会使建筑梁的承载力降低,也不能使主筋和箍筋有效合作,还会降低抗剪能力。
根据建筑结构受力情况,在建筑施工时一般使用板包强的方法对钢筋进行排放。因为受到建筑梁上方的竖筋与板上方网片钢筋位置和间隙的影响,经常会出现建筑柱主筋偏差尺寸较大,导致主筋容易出现建筑缩小或者增大的情况,甚至会使柱子根部的实际面尺寸小于或者大于设计时的尺寸,另外,在建筑插筋工作时,要保证柱子生根钢筋锚固长度时,还应该重视纵直断的锚固长度。因此,在建筑施工时,保证构件截面尺寸与强插筋定位的基础上,对建筑板梁钢筋进行适当的排距调整,如果仍然没有办法满足其要求,应该对墙筋的底部使用附加补强措施。
总结
在建筑施工时,应增加节点区域的混凝土与钢筋的施工质量,特别是施工缝的留置与混凝土的浇筑以及箍筋的配置。对于在常规建筑施工条件下不能按照规范中进行施工要求的,应在保证构件和节点基本技术满足规范基础上,对建筑局部进行附加补强措施,从而达到建筑结构抗震设计的目标与原则。
参考文献
[1]张拥军。探讨建筑结构抗震节点设计及施工技术[J].建筑工程技术与设计,2016(31):379.
[2]代梅叶。结构抗震技术设计及施工要点分析[J].民营科技,2014(2):201.