張然
【摘要】建筑行業(yè)中的“89規(guī)范體系”施行以前的房屋,其設計、施工的管理和技術要求與現(xiàn)行的技術標準存在著較大的不同。對于上世紀中后期經(jīng)常采用,而現(xiàn)階段被減少、限制或淘汰的房屋結(jié)構(gòu)體系,其結(jié)構(gòu)安全性鑒定中,所需考慮的結(jié)構(gòu)整體性相關因素,本文做了相應探討。
【關鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)體系;結(jié)構(gòu)隱患;安全鑒定
由于歷史的原因,特別是建筑行業(yè)中的“89規(guī)范體系”施行以前的房屋,設計、施工的管理和技術要求與現(xiàn)行的技術標準存在著較大的不同,因而需要通過對以往房屋的設計、施工的研究來指導房屋鑒定工作。對于上世紀中后期經(jīng)常采用而現(xiàn)階段被減少、限制或淘汰的房屋結(jié)構(gòu)體系,這部分房屋受當時經(jīng)濟條件的限制,房屋建筑材料也較為節(jié)儉,為了降低建筑造價,結(jié)構(gòu)形式有的也較為混雜,同時設計、施工和管理明顯落后于現(xiàn)階段。由于這部分房屋存量較大,房齡也大都在三十年左右,一直是房屋安全管理和房屋安全鑒定工作所關注的重點。
1、部分框架結(jié)構(gòu),部分砌體結(jié)構(gòu)房屋
砌體結(jié)構(gòu)主要受力構(gòu)件是墻體,所以小開間布局是其顯著的特點。為獲取較大空間,根據(jù)需要,有的在砌體結(jié)構(gòu)中局部采用框架結(jié)構(gòu),造成房屋似砌體結(jié)構(gòu)又非砌體結(jié)構(gòu),似框架結(jié)構(gòu)又非框架結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)體系不明,傳力途徑不清楚。
框架結(jié)構(gòu)和砌體結(jié)構(gòu)剛度相差很大,受力性能和變形差異也很大,兩種結(jié)構(gòu)難以共同工作,計算模型也很難確定,勉強確定計算簡圖和實際結(jié)構(gòu)體系嚴重不符,導致計算結(jié)果與實際偏差較大。不僅上部結(jié)構(gòu),房屋地基也很難保證均勻沉降,構(gòu)件開裂在所難免。如果房屋維修不及時,任其裂縫發(fā)展,必然降低構(gòu)件或結(jié)構(gòu)受力性能,產(chǎn)生安全隱患。因此這類房屋,不僅要注意砌體的裂縫,還要重點勘察框架結(jié)構(gòu)的裂縫。在地震設防區(qū),這種結(jié)構(gòu)體系更不應采用。這種結(jié)構(gòu)體系若非對稱布局,剛度相差會更大,在地震作用下極易發(fā)生扭轉(zhuǎn)破壞;即使對稱布局,因其砌體結(jié)構(gòu)剛度遠大于框架結(jié)構(gòu)的剛度,地震時承受較多地震作用,而砌體的抗裂性能很低,砌體開裂后剛度大幅下降,致使地震作用力只能由框架承受。若設計未考慮結(jié)構(gòu)實際開裂后的內(nèi)力重分配,則可能會在地震力作用下,導致結(jié)構(gòu)被“各個擊破”而破壞。這類房屋常見的主要有部分為商店,部分為辦公的房屋等。也可能此類房屋尚未發(fā)生明顯病害現(xiàn)象,但采用此種結(jié)構(gòu)體系為房屋帶來了先天缺陷,形成安全隱患,尤其是在對房屋進行可靠性評判中,應當考慮此因素。
2、底層框架磚房
上世紀七、八、九十年代此類結(jié)構(gòu)多用于大中型城市臨街房屋;九十年代和本世紀初縣、市、鎮(zhèn)較多采用。這類房屋的結(jié)構(gòu)特點是:底層的框架及剪力墻承受上部分結(jié)構(gòu)的全部荷載,并且房屋底層層高一般是4.2m左右,結(jié)構(gòu)設計中梁高的取值受限,梁的鋼筋用量大,一根框架梁或主梁承受上部四至五層的某一片區(qū)的墻體、樓板和活荷載,受力很大,其中還有相當大的集中荷載;框架柱同樣道理,軸力非常大;剪力墻墻體也是既承受上部墻體的均布荷載,又承受托梁傳來的集中荷載;磚砌體施工工藝相對復雜,如墻體的抗震墻部分和承受豎向荷載部分需要先砌后澆;分隔部分又需要先澆后砌。同時,墻體內(nèi)還要根據(jù)需要設置拉結(jié)鋼筋,并采用不同的砌筑方式。設計中,有時容易疏漏,施工中有時難以滿足受力模式的需要,因此,鑒定中需重點調(diào)查是否存在整體平面布置不合理、抗震剪力墻設置不符合要求、上下部分側(cè)向剛度比不符合要求、過渡層加強措施不符合要求等結(jié)構(gòu)布置方面的問題。
3、單跨框架結(jié)構(gòu)房屋
單跨框架結(jié)構(gòu)是由兩根柱子和單根梁組成的結(jié)構(gòu)。為獲得較好的通風采光效果,過去很多中小學教學樓和生活設施建筑都采用單面走廊的形式,其結(jié)構(gòu)形式也相應采用了單跨框架結(jié)構(gòu)體系。而單跨框架作為框架結(jié)構(gòu)的特殊形式,其抗側(cè)移剛度小,耗能能力弱,結(jié)構(gòu)冗余度小,在遭遇強烈地震時,很容易造成分隔墻倒塌,甚至是由于單個豎向構(gòu)件發(fā)生破壞繼而引發(fā)結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌。如,1999年9月21日臺灣發(fā)生強烈地震,臺中客運站由于一側(cè)柱子破壞而導致全樓倒塌;再如,2008年,5月12日,汶川發(fā)生強烈地震,也有很多類似的情況。
這類建筑的安全隱患,在歷次的地震中,都證明這種結(jié)構(gòu)體系對抗震嚴重不利,所以在總結(jié)經(jīng)驗教訓的基礎上,新設計的建筑基本都避免采用單跨框架結(jié)構(gòu)。已建成的單跨框架結(jié)構(gòu)應當進行抗震鑒定并加固以提高其抗震能力。《建筑抗震設計規(guī)范》和《建筑抗震鑒定標準》也做了相應規(guī)定:
(1)《建筑抗震設計規(guī)范》第6.1.5條規(guī)定:“甲、乙類建筑以及高度大于24m丙類建筑,不應采用單跨框架結(jié)構(gòu);高度不大于24m丙類建筑不宜采用單跨框架結(jié)構(gòu)”。
(2)《建筑抗震鑒定標準》第6.2.1條也規(guī)定:“框架結(jié)構(gòu)不宜為單跨框架,乙類設防時,不應為單跨框架結(jié)構(gòu)”。
根據(jù)單跨框架在地震荷載作用下,因為剛度小,而使側(cè)移變形大;因為冗余度小,耗能弱的特點,在進行房屋抗震鑒定中除依據(jù)標準進行外,要特別分清有利因素和不利因素,如:在主要結(jié)構(gòu)是單跨框架的結(jié)構(gòu)體系中,在一定距離內(nèi)均勻設置多榀框架的結(jié)構(gòu)體系,均勻的增加了剛度是有利因素,當滿足一定要求時,甚至可以認定不是單跨框架結(jié)構(gòu)體系;在全部是單跨框架的結(jié)構(gòu)體系中,端部小房間的框架中,利用粘土磚等剛性材料分隔,其它跨內(nèi)空曠或輕質(zhì)材料分隔,使結(jié)構(gòu)體系的剛度不均勻,又增加了體系中的扭轉(zhuǎn)不利因素,對房屋的抗震性能更加降低,此類設置應予拆除更換或加固改造。對應其特點,在加固中,固然對梁柱配筋的加強,有利于安全,但增加結(jié)構(gòu)的剛度會更加有效。如,在單跨方向有效(與框架柱共同工作)設置柱子翼墻(小段鋼筋混凝土墻)更加有效,一般這種剪力墻寬度不小于200mm,框架方向長度不小于600mm;在單跨方向均勻設置鋼支撐等措施也會取得較好的效果。
參考文獻:
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