抗震混凝土框架結構震害分析及施工質量控制分析

朱志廣

【摘要】本文分析了住宅建筑抗震混凝土框架結構的震害，闡述了抗震設計施工要求，提出了抗震施工質量控制措施。

【關鍵詞】建筑抗震；混凝土；框架結構；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構概述

由鋼筋混凝土柱和梁通過鉸接或者是剛接的形式而構成的承重體系的結構為鋼筋混凝土框架結構。框架結構的優點是自重輕、節省材料、空間布置靈活、幾乎可以隨意的進行建筑平面的布置等。能滿足較大空間結構的建筑功能。現澆混凝土框架結構的整體性好、剛度好，通過良好的設計可以達到很好的抗震效果和能力。同時梁柱的截面形式可以根據需要布置成相應的截面。但是框架結構體系還具有很多缺點：應力集中在框架結構的節點十分顯著，其側移剛度較小，為柔性結構框架，在地震的作用下會產生較大的水平位移，在地震作用下會產生較大的非結構性破壞等等。因此在地震區，因為地震作用的顯著作用，對于水平抵抗力弱的框架結構體系，如何利用框架結構的種種優點合理設計成具有抗震結構的建筑體系是當前設計的重點。

2. 住宅建筑抗震混凝土框架結構的震害分析

2.1在框架結構布置不合理產生的震害。 結構布置不合理產生的震害主要是因為框架結構的平面布置不對稱造成建筑物的邊緣部位的扭轉破壞：里面上布置的結構不均勻導致在豎向結構上不規則：塑性變形產生薄弱層引起的破壞；建筑物之間的防震縫的寬度沒有達到規定的要求寬度，導致框架結構在大地震的作用下建筑的水平位移太大，導致防震縫之間的結構碰撞產生的破壞作用。

2.2框架結構框架柱、梁和節點的震害。 因為在水平地震作用的情況下，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使箍筋過早的實效，導致混凝土剝落，甚至壓碎崩落，地震中的縱向力使縱筋壓曲呈現出燈籠狀。框架結構也會在這樣的情況下形成短柱：夾層、錯層、半高的填充墻、不適當的設置連續梁時就會形成短柱。在地震的作用下建筑房屋不可避免的發生扭轉的作用，導致角柱承受巨大的剪力，角柱還會在地震的作用下受到雙向彎矩的作用，而角柱因為邊緣原因受到的約束較其他柱較小，所以在震害的情況下發生的破壞比內柱要大。

2.3框架磚填充墻的震害。 框架結構中的砌體填充墻很容易發生墻面斜裂縫，這些斜裂縫會沿著柱的周邊開裂。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更加的嚴重。地震烈度較高情況下的地震會使墻體倒塌。還有框架結構的側向變形時剪切變形，這樣框架結構的下部層問位移較大，填充墻的震害會出現“下重上輕”的現象。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作用，在地震的往復變形中墻體容易發生剪切破壞和散落。

3. 高層建筑抗震結構設計的基本原則

3.1結構構件應具有必要的承載力、剛度、穩定性、延性等方面的性能。

（1）結構構件應遵守“強柱弱梁，強剪弱彎、強節點弱構件，強底層柱（墻）”的原則。

（2）對可能造成結構的相對薄弱部位，應采取措施提高抗震能力。

（3）承受豎向荷載的主要構件不宜作為主要耗能構件。

3.2盡可能設置多道抗震防線。

（1）一個抗震結構體系應由若干個廷性較好的分體系組成，井由延性較好的結構構件連接協同工作。例如框架一剪力墻結構由延性框架和剪力墻兩個分體組成，雙肢或多肢剪力墻體系組成。

（2）強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，將會因損傷積累導致倒塌.抗震結構體系應有最大可能數量的內部，外部冗余度，有意識地建立一系列分布的屈服區，主要耗能構件應有較高的延性和適當剛度。以使結構能吸收和耗散大量的地震能量，提高結構抗震性能，避免大震時倒塌。

（3）適當處理結構構件的強弱關系，同一樓層內宜使主要耗能構件屈服后，其他抗側力構件仍處于彈性階段，使“有效屈服”保持較長階段，保證結構的延性和抗倒塌能力。

（4）在抗震設計中某一部分結構設計超強.可能造成結構的其他部位相對薄弱.因此在設計中不合理的加強以及在施工中以大帶小，改變抗側力構件配筋的做法。都需要慎重考慮。

3.3對可能出現的薄弱部位.應采取措施提高其抗震能力。

（1）構件在強烈地震下不存在強度安全儲備.構件的實際敢載能力分析是判斷薄弱部位的基礎。

（2）要使樓層（部位）的實際承載能力和設計計算的彈性受力的比值在總體上保持一個相對均勻的變化，一旦樓層（部位）的比值有突變時.會由于塑性內力重分布導致塑性變形的集中。

（3）要防止在局部上加強而忽視了整個結構各部位剛度、承載力的協調。

（4）在抗震設計中有意識、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生轉移，這是提高結構總體抗震性能的有效手段。

4. 住宅建筑抗震混凝土框架結構旖工中抗震設計施工要求

4.1鋼筋工程。

（1）梁柱節點區柱箍筋的數量與間距。 大量的實踐情況表明：地震區中框架節點遭受的地震破壞主要表現在節點區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框架主體的破壞等。因此梁柱節點區的箍筋的數量和間距要嚴格按照相應的規定進行施工和設計，比較實用的做法就是將節點區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點定位箍筋在梁的上面。連接方式優先選用電焊的連接方式和主筋連接。在下一道工序進行施工前防止箍筋由于模板的施工造成箍筋綁扎點的松動、脫落和移位。施工中可以把梁上的鋼筋在節點區已經綁扎好的鋼筋間隙中通過，在梁上的鋼筋進行綁扎完成后要對個別的鋼筋進行松動移位的檢查，出現松動、移位的要及時進行固定。

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

（3）邊柱和角柱柱頂縱向鋼筋錨固長度。 柱頂的縱向的鋼筋和邊柱、角柱的柱頂的縱向鋼筋的錨固構造并不相同，實際的工程中因為施工人員對標準理解的不到位導致邊柱縱向鋼筋的錨固和中柱縱向鋼筋的錨固相同的構造做法。因此要加強施工人員對施工標準的理解和加強日常施工中的質量控制措施。頂層柱筋的下料不宜過早，確保柱筋有足夠的錨固長度。

4.2混凝土工程。 混凝土要按規范要求進行施工處理：混凝土的配置要達到計量準確，保證混凝土具有良好的和易性，水灰比要嚴格按照要求進行設計和施工，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時要采取必要的措施進行澆筑施工，如設置溜槽、設置串通等工具進行混凝土的輔助澆筑施工。同時要保證混凝土澆筑時不發生離析現象。澆筑施工后要及時進行混凝土的振搗，振搗過程中要保證振搗器的操作均勻，快插慢拔進行施工，振搗器布點要均勻。同時混凝土振搗的過程中要保證振搗的布點要小于作用半徑的1.5倍。澆筑施工時認真振搗。

4.3框架結構中構造柱質量控制。

（1）構造柱的投放量。 在框架結構的設計施工中要嚴格按照規范的規定進行合理的設置和布置，框架結構的構造柱應該設置在外墻轉角、橫墻和外墻的交接處、樓梯間、電梯間、砌體欄桿的轉角處、大于2m的洞口都要設置構造柱，設置的構造柱要保證框架結構整體穩定性，達到不少設、不漏設，符合規范相關的規定。

（2）鋼筋設置。 構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，要保證構造柱的鋼筋上下貫通，梁內梁面要保證有合理的鋼筋，和梁鋼筋進行合理的綁扎和固定。防止樓板混凝土澆筑時的鋼筋跑位偏移。

5. 住宅建筑抗震混凝土框架結構的抗震施工質量控制措施

5.1梁柱節點箍筋施工控制措施。 節點區的箍筋的同時施工做法是在模板支好進行沉梁時就把柱箍筋綁扎好，然后和梁一起放下，但實際由于摩擦的原因導致箍筋和柱縱筋下落的不平衡，使箍筋不能下落，而施工人員強力往下打的現象。這些施工行為導致箍筋的間距不符合規范的要求，導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考慮適當的添加幾根和箍筋同級別的短鋼筋，其長度根據節點區的箍筋高度進行確認，箍筋的開口處應該先焊接牢固。然后把柱的箍筋按照設計的間距用短柱鋼筋焊接。可以在箍筋的每邊和兩邊進行相對焊接。加工成上下開口和四周封閉的整體骨架形式。

5.2節點混凝土澆筑問題。 混凝士柱的強度等級要比混凝土梁等級高一個級別依據結構抗震設計的要求。在框架結構施工的一般方法是將梁板和節點處的混凝土同時進行施工，往往在梁柱的交接處預留施工縫，這樣就達不到是施工的要求。導致存在安全的隱患。施工中為了避免節點處的質量隱患問題，節點區的混凝土的澆筑方法應該采用：先將與柱同級別的混凝上運送到位，采用小型振搗器，分層振搗密實，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的錨固和保證了柱子混凝土強度不發生變化，同時也能避免高低混凝土鄰接處形成冷縫問題，從而達到很好的抗震設計要求。

5.3混凝土保護層厚度問題。 為滿足結構構件的耐久性要求、對受力鋼筋有效錨固的要求以及防止鋼筋銹蝕而進行混凝土厚度的規定。混凝土厚度小就不能滿足上述的要求，太大則構件表面容易開裂。在框架結構施工中因為樓面標高是一致的，雙向的框架梁同時穿過主節點位置，會造成框架梁的面筋保護層的厚度偏大。因為一向框架梁受力鋼筋要從另一向框架梁底下穿過，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，對梁的骨架受力是不利的。因此在梁端箍筋下料時應該將高度降低20～30mm，施工時以那一向為主。同時要考慮因為保護層的增大導致截面的有效高度的減小，使正截面受彎承載力減小5%，這在設計是應該考慮到這種影響問題。

6. 結語

混凝土框架結構的抗震施工技術措施是保證施工質量的有效措施。也是保證混凝土框架結構的抗震能力的關鍵技術。施工質量的好壞很大的影響著工程的抗震效果。因此在設計工程的設計和施工中，管理人員和設計施工人員都要重視混凝土框架結構的抗震施工技術。在工作中嚴格按照規范的規定進行合理的施工設計，保證措施提高構件的延性，從而達到行之有效的提高建筑混凝土框架結構的抗震性能。

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