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【關(guān)健詞】工業(yè)民用建筑;主次梁;問題分析
中圖分類號(hào):[F287.2]文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
民用建筑中,框架結(jié)構(gòu)是最常見的結(jié)構(gòu)形式。大多數(shù)多層公共建筑都是采用框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。天災(zāi)總會(huì)給我們血的教訓(xùn),對(duì)這類建筑應(yīng)該加強(qiáng)抗震設(shè)計(jì)、重視鋼筋工程施工質(zhì)量,保證鋼筋混凝土構(gòu)件整體工作性能,已經(jīng)成為建筑界仁人志士正在努力做的工作?,F(xiàn)階段,多數(shù)設(shè)計(jì)圖紙采用標(biāo)準(zhǔn)圖集(混凝土結(jié)構(gòu)施工圖平面整體表示方法)03G101-1(以下簡稱《平法》)的制圖規(guī)則和構(gòu)造節(jié)點(diǎn)。但由于現(xiàn)在的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)多為電算程序,很多設(shè)計(jì)人員對(duì)一些構(gòu)造細(xì)節(jié)問題考慮不周,僅注明采用圖集做法,對(duì)一些可選擇性的做法指令不夠明確,加之施工單位技術(shù)人員雖對(duì)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范)比較熟悉,但對(duì)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010-2002(以下簡稱《規(guī)范》)學(xué)習(xí)理解不夠,混凝土結(jié)構(gòu)理論知識(shí)偏少。由于實(shí)際工程中混凝土結(jié)構(gòu)的配筋量越來越大,尤其在一些梁柱節(jié)點(diǎn)部位鋼筋密集,給施工帶來了巨大困難,對(duì)實(shí)際問題的處理完全依賴參建各方技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)與能力,這些都給建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量安全留下隱患。下面筆者結(jié)合自身以及本企業(yè)多年施工現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn),對(duì)框架結(jié)構(gòu)之框架梁鋼筋施工應(yīng)注意的幾點(diǎn)問題進(jìn)行解析。
1框架梁縱向鋼筋中間支座的錨固
框架梁縱向鋼筋中間支座的錨固,常常由于設(shè)計(jì)圖紙標(biāo)注不明確、圖集做法選用不恰當(dāng),從而采用錯(cuò)誤做法,留下質(zhì)量隱患如《規(guī)范》第10.4.2條,當(dāng)計(jì)算中充分利用鋼筋的抗拉強(qiáng)度時(shí)可以采用三種方式進(jìn)行鋼筋的錨固,見圖1
在選用圖集做法時(shí),大多施工人員都忽略選用條件,全部采用直接錨固。當(dāng)柱梁節(jié)點(diǎn)截面尺寸不夠鋼筋的直錨長度時(shí),也即部分錨固長度已經(jīng)穿過柱梁節(jié)點(diǎn)到達(dá)臨跨的梁中時(shí),筆者認(rèn)為應(yīng)該采取圖1(b)彎折錨固,或者采用圖1(c),在梁中彎矩較小處設(shè)置搭接接頭的形式。這樣也可以減輕梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼筋擁擠的現(xiàn)象,利于節(jié)點(diǎn)區(qū)混凝土澆注,提高節(jié)點(diǎn)剛性。
對(duì)于抗震的設(shè)計(jì),《規(guī)范》和《平法》只給出了直接錨固的方式,這種方式局限于節(jié)點(diǎn)截面滿足直錨長度1aE的情況,而對(duì)不滿足的情況沒有規(guī)定,這給現(xiàn)場(chǎng)施工提供了錯(cuò)誤的指向。一般認(rèn)為,該下部縱向鋼筋必須在節(jié)點(diǎn)處截?cái)?,考慮到《規(guī)范》第11.1.7條第4項(xiàng)規(guī)定“縱向受力鋼筋鏈接接頭的位置盡量避開梁端、柱端箍筋加密區(qū);當(dāng)無法避開時(shí),應(yīng)采用滿足等強(qiáng)度要求的高質(zhì)量機(jī)械連接接頭,且鋼筋接頭面積百分率不應(yīng)超過50%。”,筆者認(rèn)為也可參照非抗震形式或者抗震端節(jié)點(diǎn)形式做成彎折錨固或者在梁中彎矩較小處設(shè)置鋼筋等強(qiáng)度高質(zhì)量機(jī)械連接接頭,鋼筋接頭面積百分率不應(yīng)超過50%。彎錨長度為0.41ae+15d。
2框架梁縱向鋼筋的連接
2.1框架梁的縱向鋼筋連接接頭個(gè)數(shù)
鋼筋連接是對(duì)鋼筋混凝土工作整體性的一個(gè)減弱,不可為了充分利用鋼筋材料,而無限制地設(shè)置鋼筋接頭??蚣芰嚎v向鋼筋的連接接頭個(gè)數(shù)應(yīng)該盡可能少,應(yīng)該結(jié)合鋼筋料長、工程設(shè)計(jì)情況合理設(shè)置,鋼筋非連接區(qū)嚴(yán)禁設(shè)置鋼筋接頭?!兑?guī)范》第9.4.1條規(guī)定:“受力鋼筋的接頭應(yīng)設(shè)置在受力較小處。在同一根鋼筋上宜少設(shè)接頭?!薄镀椒ā分袑?duì)于梁的縱向鋼筋構(gòu)造也有“當(dāng)d≤28時(shí),除按圖示位置搭接外,也可在跨中l(wèi)ni/3范圍內(nèi)采用一次搭接接長”的說明。
由此可見,在進(jìn)行鋼筋算量下料時(shí),應(yīng)該本著盡量少設(shè)接頭的原則進(jìn)行鋼筋料長的合理選擇。目前市場(chǎng)上鋼筋料長一般為9 m,12 m等尺料,可以按照料長,考慮接頭設(shè)置個(gè)數(shù)。當(dāng)1+1E≤12 m,且(2+0.3 )1E≤1n/3時(shí),可以考慮d≤28的鋼筋一次搭接接長,這樣可以達(dá)到少設(shè)接頭,提高質(zhì)量同時(shí)減少鋼筋用量的目的。
2.2框架梁縱向連接方法
在工業(yè)與民用建筑施工中捆扎搭接接頭的框架梁縱向鋼筋連接時(shí)通常都是與相鄰鋼筋緊貼,這種做法是不正確的。綁扎連接的兩根鋼筋可以緊貼,但此兩個(gè)搭接鋼筋與其他鋼筋之間必須留有空隙?!痘炷两Y(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》第5.4.6條規(guī)定,其橫向間距應(yīng)不小于鋼筋的直徑,且不小于25 mm。這是因?yàn)榇罱觽髁Φ谋举|(zhì)是錨固,兩根相綁受力鋼筋分別將力通過粘結(jié)錨固作用傳遞給握裹層混凝土,從而完成力的過渡。因此,綁扎完畢的鋼筋四周應(yīng)該有足夠的混凝土握裹層。在梁截面設(shè)計(jì)有較多縱向鋼筋時(shí),如果采用縱向鋼筋搭接接頭,必須重視鋼筋綁扎完成后的鋼筋凈距。必要時(shí)采取減少同一截面搭接接頭百分率的措施錯(cuò)開搭接接頭實(shí)現(xiàn)凈距要求。
3框架梁箍筋的設(shè)置
3.1縱向受力鋼筋的箍筋加密
框架梁箍筋加密區(qū)的范圍正常是距柱邊≥2hb且≥500(一級(jí)抗震等級(jí))≥0.5hb且≥500(二至四級(jí)抗震等級(jí))。這個(gè)范圍在《平法》圖集中有明確標(biāo)示,施工時(shí)一般不會(huì)做錯(cuò)。但是,對(duì)采用搭接連接方式的縱向受力鋼筋,由于較少采用,且不被重視,往往容易漏掉。《規(guī)范》規(guī)定:“在縱向受力鋼筋搭接長度范圍內(nèi)應(yīng)配置箍筋?!蓖瑫r(shí)提出了對(duì)箍筋直徑、間距、拉壓區(qū)的要求。在這里應(yīng)該強(qiáng)調(diào),箍筋的約束對(duì)綁扎搭接的鋼筋傳力特別重要。有箍筋約束的搭接鋼筋在受力時(shí)不容易分離,其傳力性能才能夠維持。而失去約束,兩搭接鋼筋一旦分離,則會(huì)發(fā)生傳力中斷的脆性破壞。震害調(diào)查表明,配箍約束是不亞于搭接長度的重要構(gòu)造措施。 因此,縱向鋼筋采用搭接連接時(shí),必須按照《規(guī)范》要求設(shè)置加密箍筋。
3.2主次梁相交處附加橫向鋼筋的設(shè)置
在主次梁相交處附加橫向鋼筋范圍內(nèi),主梁的正常箍筋漏放是施工現(xiàn)場(chǎng)最常見的問題之一,也是較有爭(zhēng)議的一個(gè)問題。主次梁相交處附加橫向鋼筋范圍的主梁正常箍筋應(yīng)該正常布置。
從結(jié)構(gòu)受力角度來講,我們?cè)谟?jì)算主梁抗剪承載力驗(yàn)算時(shí)的假定是荷載直接作用于梁頂部。但是對(duì)于主次梁交接處,荷載是通過次梁傳遞給主梁的,屬于間接加載。試驗(yàn)證明,在主次梁節(jié)點(diǎn)處,次梁底部處的主梁上裂縫的出現(xiàn)早于理論值。因此《規(guī)范》第10.2.13條規(guī)定:“位于梁下部或梁截面高度范圍內(nèi)的集中荷載,應(yīng)全部由附加橫向鋼筋(箍筋、吊筋)承擔(dān),附加橫向鋼筋宜采用箍筋。箍筋應(yīng)布置在長度為s=2h1+3b的范圍內(nèi)。附加橫向鋼筋所需的總截面面積Asv≥F/fyv.sina即附加橫向鋼筋是為承受次梁集中荷載而設(shè)置的,其只受集中荷載、次梁寬度、以及次梁梁底至主梁下部縱向鋼筋的距三個(gè)因素影響。與主梁的橫向鋼筋沒有關(guān)系。在實(shí)際設(shè)計(jì)中,當(dāng)荷載較小時(shí),應(yīng)設(shè)置附加箍筋,荷載較大時(shí),可采取兩者結(jié)合的方式。另外,從鋼筋算量角度來看,主梁正常箍筋的個(gè)數(shù)也是按照整個(gè)梁長來計(jì)算的,N=(加密區(qū)長度/加密區(qū)間距)x2+(非加密區(qū)長度/非加密區(qū)間距)+1,并沒有刪除附加箍筋的區(qū)域。因此,附加箍筋與主梁正常箍筋各自發(fā)揮不同的功能應(yīng)該分別單獨(dú)設(shè)置。實(shí)際施工時(shí),應(yīng)按照正確的箍筋算量方式(考慮正常箍筋和附加箍筋兩種不同功能)計(jì)劃、加工足量的箍筋,在主梁箍筋綁扎時(shí),應(yīng)按照設(shè)計(jì)位置劃線,按線將可采取兩種方式相結(jié)合箍筋綁扎到位。在此需要提醒的是,附加箍筋必須按照s=2h1+3b這個(gè)范圍進(jìn)行布置才能起到承擔(dān)次梁集中荷載的作用,否則相當(dāng)于附加箍筋截面設(shè)計(jì)不足,會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)形成安全隱患。
4框架梁主次梁相交節(jié)點(diǎn)的鋼筋排列
隨著工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)的多元化發(fā)展,框架梁主次梁相交節(jié)點(diǎn)處的鋼筋排列問題也正逐步得到重視,也有不少專家學(xué)者專門撰文闡述此事,并給出相應(yīng)的技術(shù)措施,本文不再贅述。但強(qiáng)調(diào)三點(diǎn)管理問題。
(1)在設(shè)計(jì)階段,我們應(yīng)該重視電算程序完畢后在做手工調(diào)整,并對(duì)多梁相交引起的損失采取措施加以處理,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說明里加以明確,給參建各方提供明確的執(zhí)行依據(jù)。
(2)在施工準(zhǔn)備階段,做好設(shè)計(jì)交底,對(duì)多梁交叉措施加以強(qiáng)調(diào)。施工單位技術(shù)人員編制方案時(shí)做好重點(diǎn)安排,做好一線操作人員的技術(shù)交底。
(3)在結(jié)構(gòu)實(shí)施階段,派專人負(fù)責(zé)多梁交叉節(jié)點(diǎn)鋼筋下料、加工的質(zhì)量控制、監(jiān)督定點(diǎn)使用。以避免施工遺漏,保證結(jié)構(gòu)質(zhì)量。
6結(jié)語
1、扣減關(guān)系不一樣,框架梁算至柱邊,基礎(chǔ)梁是滿算,柱子從基礎(chǔ)梁以上開始計(jì)算。
2、框架梁的模板需要計(jì)算三面,框架梁的模板只需要計(jì)算兩面。
3、基礎(chǔ)梁是基礎(chǔ),是柱墻的底部支座,框架梁是框架節(jié)點(diǎn)中的受彎構(gòu)件,其以框架柱為支座。
4、基礎(chǔ)梁的支座負(fù)筋表示在支座下方,框架梁的支座負(fù)筋表示在支座上方。
框架梁的控制截面是跨中截面和支座截面。
框架柱的控制截面在頂面截面和底面截面。
框架梁和框架柱截面選取原因如下:
框架梁,最大正彎矩一般作用在跨中,而最大負(fù)彎矩及最大剪力作用在支座處,所以取跨中和支座作為控制截面,框架柱,最大彎矩發(fā)生在柱子的上下端,所以柱子的頂面和底面作為控制截面。
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關(guān)鍵詞:鋼筋混凝土;框架;節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)
中圖分類號(hào): TU37 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
鋼筋混凝土框架,由于其自身側(cè)向剛度較小,地震作用引起的側(cè)向位移較大,合理的抗震措施成為框架抗震性能實(shí)現(xiàn)的有利保證。
一、引言
汶川地震表明:“強(qiáng)柱弱梁”是框架抗震設(shè)計(jì)中不容忽視的重要內(nèi)容,也是實(shí)現(xiàn)梁鉸屈服機(jī)制的重要結(jié)構(gòu)措施。試驗(yàn)研究表明,梁端屈服型框架有較大的內(nèi)力重分布和能量消耗能力,極限層間位移大,抗震性能較好;柱端屈服型框架容易形成倒塌機(jī)制。
“強(qiáng)柱弱梁”的基本概念就是在強(qiáng)烈地震作用下,結(jié)構(gòu)發(fā)生大的水平位移進(jìn)入非彈性階段時(shí),為使框架仍有承受豎向荷載的能力而免于倒塌,要求塑性鉸首先在梁上形成,而避免在吸收地震能量較少的框架柱出現(xiàn)塑性鉸。對(duì)于超靜定框架,由于存在多余約束,當(dāng)某一截面出現(xiàn)塑性鉸后,內(nèi)力重分布,并不會(huì)立即導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的破壞。但是塑性鉸出現(xiàn)在框架柱上比出現(xiàn)在框架梁上有更嚴(yán)重的后果。因?yàn)榭蚣苤霈F(xiàn)塑性鉸,隨之而來的是產(chǎn)生大的層間位移,導(dǎo)致建筑物的永久偏斜,接著會(huì)引起失穩(wěn)。比較好的方法是出現(xiàn)梁鉸。
框架只能在自身平面內(nèi)抵抗側(cè)向力,必須在兩個(gè)正交的主軸方向設(shè)置框架,以抵抗各個(gè)方向的側(cè)向力。框架柱和梁軸線宜重合,不宜偏心。當(dāng)梁柱中先不能重合時(shí),應(yīng)考慮偏心對(duì)梁柱節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)和框架柱受力的不利影響,梁寬度不滿足要求時(shí),應(yīng)采取加腋措施至滿足《高規(guī)》第6.1.7條的要求。
梁柱節(jié)點(diǎn)將框架梁和框架柱連接在一起,是框架的重要組成部分。就節(jié)點(diǎn)而言,則要求在地震作用時(shí)豎向荷載下鄰近節(jié)點(diǎn)的柱端抗彎強(qiáng)度必須大于梁的抗彎強(qiáng)度。寧可發(fā)生鋼筋受彎屈服破壞,而不允許產(chǎn)生混凝土壓碎、剪切破壞和錨固破壞。因此對(duì)節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)混凝土要求有足夠的約束和配置足夠的抗剪鋼筋,即使保護(hù)層剝落時(shí)仍能保持傳遞豎向荷載和水平剪力。
二、下面分別從抗彎承載力、抗剪承載力和抗壓強(qiáng)度三方面進(jìn)行討論
1. 框架節(jié)點(diǎn)區(qū)抗彎承載力
主要是指鄰近節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)的柱端和梁端截面如何實(shí)現(xiàn)“強(qiáng)柱弱梁”的要求?!皬?qiáng)柱弱梁”的具體含義是:任何一個(gè)框架梁柱節(jié)點(diǎn),在最不利的設(shè)計(jì)軸力作用下,鄰近節(jié)點(diǎn)上下的柱端的抗彎能力之和必須大于同一平面內(nèi)各梁所承擔(dān)的極限抗彎能力之和。梁柱節(jié)點(diǎn)的抗震設(shè)計(jì)應(yīng)滿足節(jié)點(diǎn)處柱端實(shí)際受彎承載力 和梁端實(shí)際受彎承載力 應(yīng)滿足下列不等式: 。
《抗震規(guī)范》第6.2.2條規(guī)定:一、二、三、四級(jí)框架的梁柱節(jié)點(diǎn)處,除框架頂層和柱軸壓力小于0.15者及框支梁與框支柱的節(jié)點(diǎn)外,柱端組合彎矩設(shè)計(jì)值應(yīng)符合下式要求: ;一級(jí)框架結(jié)構(gòu)和9度的一級(jí)框架可不符合上式要求,但應(yīng)符合下式要求: 。
1)影響“強(qiáng)柱弱梁”的主要因素:
(1)梁端負(fù)彎矩
由上圖可以看出,梁端負(fù)彎矩是影響“強(qiáng)柱弱梁”的重要因素,梁端負(fù)彎矩越大,則對(duì)框架柱的要求越高;因此,適當(dāng)降低梁端負(fù)彎矩?cái)?shù)值,對(duì)“強(qiáng)柱弱梁”的實(shí)現(xiàn)具有積極的意義。
(2)梁端正彎矩
由上圖還可以發(fā)現(xiàn),在強(qiáng)柱弱梁驗(yàn)算中,梁端正彎矩與節(jié)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的梁端負(fù)彎矩組成強(qiáng)柱弱梁驗(yàn)算的梁端力偶,合理取用梁端正彎矩?cái)?shù)值,同樣對(duì)強(qiáng)柱弱梁的實(shí)現(xiàn)具重要意義。
(3)梁端實(shí)配鋼筋面積
梁端(指梁端的頂部和底部)實(shí)配鋼筋面積直接影響梁端受彎承載力,合理控制梁端實(shí)配鋼筋與計(jì)算鋼筋的比例關(guān)系,對(duì)強(qiáng)柱弱梁的實(shí)現(xiàn)意義重大。
2)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)建議
(1)抗震設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量考慮框架梁的塑性內(nèi)力重分布,采用柱邊緣截面處的梁端內(nèi)力設(shè)計(jì)值。
(2)構(gòu)件的裂縫寬度驗(yàn)算中,宜采用考慮塑性內(nèi)力重分布的分析方法,采用柱邊緣截面處的梁端內(nèi)力設(shè)計(jì)值,確保構(gòu)件的裂縫寬度驗(yàn)算不致給強(qiáng)柱弱梁驗(yàn)算增加新的負(fù)擔(dān)。同時(shí),建議按梁的凈跨單元驗(yàn)算框架梁梁端的裂縫寬度。
(3)正確區(qū)分框架梁梁中截面配筋要求與框架梁端部截面梁底配筋的不同概念,控制梁端下部實(shí)際配筋數(shù)量與強(qiáng)柱弱梁計(jì)算中梁底配筋的計(jì)算值不致相差太大。
(4)嚴(yán)格控制梁端實(shí)配鋼筋,對(duì)梁端負(fù)彎矩鋼筋不應(yīng)超配,對(duì)梁端正彎矩鋼筋應(yīng)控制超配比例。
(5)在進(jìn)行梁的配筋設(shè)計(jì)及梁端裂縫驗(yàn)算時(shí),應(yīng)考慮梁端實(shí)配受壓鋼筋的作用,以適當(dāng)減小梁頂配筋,有利“強(qiáng)柱弱梁”的實(shí)現(xiàn)。
2.框架節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)抗剪承載力
框架節(jié)點(diǎn)在強(qiáng)烈地震作用下,往往發(fā)生節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)剪切破壞。其原因是梁柱節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)承受很大的剪力??紤]到框架節(jié)點(diǎn)的“強(qiáng)剪弱彎”,梁柱節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)的受剪承載力應(yīng)大于梁的彎曲屈服超強(qiáng)引起的剪力。
核芯區(qū)截面抗震驗(yàn)算方法應(yīng)符合《抗震規(guī)范》附錄D的規(guī)定,由公式 可知:影響框架梁柱節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)抗剪承載力的主要因素是節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)有效驗(yàn)算寬度 及正交梁的約束影響系數(shù) ,而 、 均與梁柱截面的寬度比值有關(guān)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)采取提高 、 的有效措施。
1)提高框架梁柱節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)抗剪承載力的途徑很多,但主要的是加大框架梁對(duì)梁柱節(jié)點(diǎn)的約束,可直接加大框架梁的截面寬度或在框架梁的端部設(shè)置水平加腋(即在框架梁的寬度方向加腋)。
2)當(dāng)梁柱節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)的實(shí)際抗剪承載力與規(guī)范要求相差不多,且框架梁寬略小于1/2框架梁的截面寬度時(shí),可結(jié)合工程實(shí)際情況適當(dāng)加大框架梁的截面寬度,以滿足規(guī)范對(duì)框架梁柱節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)的抗震承載力驗(yàn)算要求。
3)當(dāng)梁柱節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)的實(shí)際抗剪承載力與規(guī)范要求相差鉸多,且框架梁寬遠(yuǎn)小于1/2框架梁的截面寬度時(shí),可結(jié)合工程實(shí)際情況,在框架梁端部設(shè)置水平加腋,以加大框架梁對(duì)梁柱節(jié)點(diǎn)的約束,以滿足規(guī)范對(duì)框架梁柱節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)的抗震承載力驗(yàn)算要求。
當(dāng)柱混凝土強(qiáng)度等級(jí)比梁高較多時(shí),且梁柱節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)混凝土強(qiáng)度等級(jí)隨梁板時(shí),可根據(jù)工程具體情況,采取綜合措施,整體加大梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)域,既提高框架梁柱節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)抗剪承載力,又可滿足節(jié)點(diǎn)區(qū)采用低強(qiáng)度等級(jí)的驗(yàn)算問題。
3.框架節(jié)點(diǎn)區(qū)抗壓強(qiáng)度
梁柱節(jié)點(diǎn)作為框架柱的一部分應(yīng)能傳遞上面框架柱的軸向壓力。為了使框架柱與梁柱節(jié)點(diǎn)有較好的延性與足夠的抗壓強(qiáng)度,除應(yīng)適當(dāng)限制節(jié)點(diǎn)中軸向壓應(yīng)力的數(shù)值外,并要求對(duì)節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)混凝土在水平方向進(jìn)行適當(dāng)?shù)募s束。這種約束可由框架柱的縱向鋼筋和節(jié)點(diǎn)四周的梁來提供,或在核芯區(qū)內(nèi)配備必要的橫向鋼筋(封閉箍筋),形成所謂“約束混凝土”。
在鋼筋混凝土構(gòu)件中,可以通過設(shè)置密排螺旋筋或與應(yīng)力方向相垂直的封閉箍筋(箍筋末端彎鉤不小于135°且有8倍鋼筋直徑的延長段),即可認(rèn)為是“約束混凝土”。這些橫向鋼筋在一開始是沒有應(yīng)力的,此時(shí)混凝土基本上不受約束,只是在混凝土應(yīng)力接近其極限強(qiáng)度(大約是85%的非約束混凝土的強(qiáng)度)時(shí),混凝土內(nèi)部裂縫引起體積膨脹使螺旋筋或箍筋受拉,反過來,螺旋筋或箍筋就約束了混凝土。當(dāng)約束起作用時(shí),那些未受約束的混凝土保護(hù)層會(huì)剝落,但是受約束的核芯區(qū)所增加的強(qiáng)度將能彌補(bǔ)由于保護(hù)層剝落而產(chǎn)生的強(qiáng)度損失。
框架節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)的抗震構(gòu)造措施尚應(yīng)符合《抗震規(guī)范》第6.3.10條規(guī)定:框架節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)箍筋的最大間距和最小間距宜按《抗震規(guī)范》第6.3.7條采用,一、二、三級(jí)框架節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)配箍特征值分別不宜小于0.12、0.10和0.08,且體積配箍率分別不宜小于0.6%、0.5%和0.4%。柱剪跨比不大于2的框架節(jié)點(diǎn)核芯區(qū),體積配箍率不宜小于核芯區(qū)上、下柱端的較大體積配箍率。
三、結(jié)語
通過以上對(duì)梁柱節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度要求的分析,抗震設(shè)計(jì)要求弱梁、強(qiáng)柱、節(jié)點(diǎn)更強(qiáng),可見節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的重要性。在對(duì)梁柱節(jié)點(diǎn)及與節(jié)點(diǎn)相連接的結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件的抗震性能應(yīng)進(jìn)行充分的分析,并加強(qiáng)其構(gòu)造措施,以提高梁柱節(jié)點(diǎn)在地震作用下的承載力和延性。通過抗震概念設(shè)計(jì)使鋼筋混凝土框架成為延性耗能框架。
參考文獻(xiàn):
[1]唐九如.鋼筋混凝土框架節(jié)點(diǎn)抗震.南京:東南大學(xué)出版社 1989.10:23-29
關(guān)鍵詞:高邊坡, 錨索框架梁,護(hù)坡,施工技術(shù)
中圖分類號(hào):TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):
Abstract: combined with the engineering practice, the high slope anchor frame beams construction technology of slope discussed.
Keywords: high slope, anchor frame beams, slope protection, construction technology
預(yù)應(yīng)力錨索框架梁,是一種將框架梁護(hù)坡與錨固工程有機(jī)結(jié)合的支擋結(jié)構(gòu)。主要工作原理是利用一定深度的注漿錨索將鋼筋混凝土梁體牢牢地錨固在巖土體坡面上,它承受的荷載通過錨索和巖石壁面摩擦力傳遞到穩(wěn)定巖體上。預(yù)應(yīng)力錨索框架梁,具有結(jié)構(gòu)形式多樣布置靈活不必開挖擾動(dòng)邊坡施工安全快速等優(yōu)點(diǎn)在邊坡或滑坡工程中已得到廣泛應(yīng)用。
一、工程概況
某高速公路工程K24+100~K24+500段左側(cè)深挖路塹邊坡地設(shè)計(jì),全長400m。本路段邊坡地層除坡頂局部為殘積土外主要為砂土狀強(qiáng)風(fēng)化混合二長花崗巖,除底部局部巖出露完整外,大多比較破碎。設(shè)計(jì)采用錨索框架梁+三維植草坡面防護(hù)結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)三層坡面(中間設(shè)平臺(tái)),三層邊坡率分別為1:0.25、1:0.5、1:0.75,邊坡最大高度在25m左右。坡頂、平臺(tái)、坡腳分別設(shè)天溝和截水溝、排水邊溝;坡腳設(shè)綠化樹池,以便對(duì)邊坡進(jìn)行豎向垂直綠化。
二、錨索的工作原理及作用機(jī)理
1、錨索的工作原理
錨索就是高挖方路段為了減少對(duì)原狀土的挖方數(shù)量,保護(hù)生態(tài)環(huán)境而設(shè)計(jì)的一種特殊擋防結(jié)構(gòu)。主要解決破裂面至土體臨空面之間破裂土體的穩(wěn)定。其作用原理是:依靠對(duì)錨索的張拉預(yù)應(yīng)力,用錨具鎖定在樁身上,錨索產(chǎn)生的反作用力通過樁身傳遞到破裂土體,使破裂土體在外力作用下穩(wěn)定。錨索預(yù)應(yīng)力一頭靠錨固段承受,另一頭靠樁身承受,中間穿過破裂土體,從而達(dá)到施加固體穩(wěn)定或限制其變形的目的。
2、預(yù)應(yīng)力錨索在高邊坡防護(hù)中的作用機(jī)理
(1)葫蘆串機(jī)理。通過錨索進(jìn)入山體,將破碎風(fēng)化的孤立巖體及松散土體串集在一起,象葫蘆串一樣形成整體,達(dá)到穩(wěn)定。
(2)骨架機(jī)理。錨索進(jìn)入山體與端頭連接在一起,在整個(gè)邊坡內(nèi)外形成了骨架結(jié)構(gòu)。
(3)組合機(jī)理:錨索孔內(nèi)注入砂漿,將周邊圍巖組合在一起,形成一體。
三、施工要點(diǎn)
1、施工準(zhǔn)備
(1)施工前,將預(yù)應(yīng)力錨索試驗(yàn)報(bào)告提交給監(jiān)理工程師審批。
(2)整理場(chǎng)地、搭設(shè)工作平臺(tái),測(cè)量放樣確定預(yù)應(yīng)力錨索的位置,并作出標(biāo)記。
2、造孔
(1)錨孔測(cè)放:根據(jù)施工設(shè)計(jì)圖要求,將錨孔位置準(zhǔn)確測(cè)放在坡面上,孔位在坡面上縱橫誤差不得超過技術(shù)規(guī)范及設(shè)計(jì)圖紙的要求。
(2)鉆孔設(shè)備:根據(jù)錨固地層的類別、錨孔孔徑、錨孔深度、以及施工場(chǎng)地條件等來選擇鉆孔設(shè)備。錨孔鉆造采用潛孔鉆機(jī)或錨索鉆機(jī)沖擊成孔。
(3)鉆機(jī)就位:根據(jù)坡面測(cè)放孔位準(zhǔn)確安裝固定鉆機(jī)、調(diào)整機(jī)位,確保錨孔開鉆就位縱橫誤差、高程誤差、鉆孔傾角和方向符合設(shè)計(jì)要求。
(4)鉆進(jìn)方式:錨孔鉆進(jìn)采用無水干鉆,根據(jù)鉆機(jī)性能和錨固地層嚴(yán)格控制鉆孔速度,防止鉆孔扭曲和變徑,造成下錨困難或其它意外事故。
(5)鉆進(jìn)過程:鉆進(jìn)過程中對(duì)每個(gè)孔的地層變化,鉆進(jìn)狀態(tài)(鉆壓、鉆速)、地下水及一些特殊情況作好現(xiàn)場(chǎng)施工記錄。如遇塌孔縮孔等不良鉆進(jìn)現(xiàn)象時(shí),應(yīng)立即停鉆,及時(shí)進(jìn)行固壁灌漿處理(灌漿壓力0.1~0.2MPa),待水泥砂漿初凝后,重新掃孔鉆進(jìn)。
(6)孔徑孔深:為確保錨孔直徑和錨孔深度,要求實(shí)際使用鉆頭直徑不得小于設(shè)計(jì)孔徑,實(shí)際鉆孔深度大于設(shè)計(jì)深度0.2m。
(7)錨孔清理:鉆進(jìn)達(dá)到設(shè)計(jì)深度之后,不能立即停鉆,要求穩(wěn)鉆1~2分鐘,防止孔底尖滅,達(dá)不到設(shè)計(jì)孔徑。鉆孔孔壁不得有沉碴及水體粘滯,必須清理干凈。
(8)錨孔檢驗(yàn):錨孔成造結(jié)束后,須經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理檢驗(yàn)合格后,方可進(jìn)行下道工序。
3、錨索的安裝
(1)錨筋體組裝
①當(dāng)采用錨索(鋼筋)作為錨筋體時(shí),錨索組裝前鋼筋應(yīng)平直,并經(jīng)除油和除銹處理合格。
②當(dāng)采用鋼絞線或高強(qiáng)鋼絲作錨筋體時(shí),錨索編束前,要確保每根鋼絞線或高強(qiáng)鋼絲順直,不扭不叉,排列均勻,嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)尺寸下料,每股長度誤差不大于±50mm。鋼絞線要求采用機(jī)械切割,嚴(yán)禁采用電弧切割,并經(jīng)除油和除銹處理合格,對(duì)有死彎、機(jī)械損傷及銹坑材料應(yīng)剔除。
③在錨索體完成隔離支架和緊箍環(huán)的組裝之后,應(yīng)在錨索體底端接裝導(dǎo)向帽,以便下錨順利。
④當(dāng)采用二次補(bǔ)充注漿的錨筋體組裝時(shí),應(yīng)同時(shí)裝放二次注漿管和止?jié){密封裝置。
⑤壓力分散型錨索之錨固段鋼質(zhì)承載板與擠壓套之間要求采用對(duì)拉栓接固定措施,所有鋼質(zhì)材料外露部分表面要求涂刷防銹漆保護(hù)。對(duì)于壓力分散型錨索,各單元錨索應(yīng)有明確可靠標(biāo)記,以便采用差異分步張拉。
(2)錨筋體防腐:錨筋體自由段的防腐與隔離應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求施做。
(3)隔離支架:隔離支架應(yīng)由鋼質(zhì)、塑料或其他對(duì)錨筋體無損害的材料制作。
(4)塑料套管:塑料套管的材質(zhì)、規(guī)格和型號(hào)應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求,具有足夠強(qiáng)度,保證其在加工和安裝過程中不致?lián)p壞。
(5)注漿管:注漿管應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求,具有足夠強(qiáng)度,保證在注漿施工過程中注漿順利,不堵塞、爆管或破損拉斷。
(6)錨筋體長度:錨筋體長度應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求制作,錨固段長度制作允許誤差為±50mm,自由段長度除滿足設(shè)計(jì)要求外,應(yīng)充分考慮張拉設(shè)備和施工工藝要求,一般預(yù)留超長1.0~1.5m。
(7)錨筋體檢驗(yàn):在錨筋體制作完成后,應(yīng)進(jìn)行外觀檢驗(yàn)和錨筋體各部件檢查,使用前需經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工程師認(rèn)可。
(8)錨筋體的運(yùn)輸與吊裝:水平運(yùn)輸時(shí),各支點(diǎn)間距不得大于2m,錨筋體的彎轉(zhuǎn)半徑不宜太小,以不改變和損傷鋼筋體結(jié)構(gòu)為限。垂直運(yùn)輸時(shí),除主吊點(diǎn)外,其他吊點(diǎn)應(yīng)使錨筋體快速、安全脫鉤。在運(yùn)輸和吊裝過程中,應(yīng)細(xì)心操作,不得損傷錨筋體及其防護(hù)介質(zhì)和組成部件。
(9)錨筋體安裝:入孔安放錨筋體時(shí),應(yīng)防止錨筋體擠壓、彎曲或扭轉(zhuǎn),錨筋體入孔傾角和方位應(yīng)與錨孔的傾角和方位一致,要求平順推送,嚴(yán)禁抖動(dòng)、扭轉(zhuǎn)和串動(dòng),防止中途散束和卡阻。錨筋體入孔長度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求,錨筋體安裝完成后,不得隨意敲擊,不得懸持重物。
4、注漿施工
(1)注漿漿液:注漿漿液應(yīng)嚴(yán)格按照配合比攪拌均勻,隨攪隨用,漿液應(yīng)在初凝前用完,并嚴(yán)防石塊、雜物混入漿液。
(2)注漿結(jié)束:錨孔灌漿作業(yè)一般宜為孔底返漿方式注漿,直至錨孔孔口溢出漿液或排氣管停止排氣時(shí),方可停止注漿。注漿結(jié)束后,應(yīng)將注漿管、注漿槍和注漿套管清洗干凈。
(3)注漿記錄與試驗(yàn):注漿作業(yè)過程應(yīng)做好注漿記錄,同時(shí),每批次注漿都應(yīng)進(jìn)行漿體強(qiáng)度試驗(yàn),保證滿足設(shè)計(jì)漿體強(qiáng)度要求。
5、框架梁施工
(1)施工準(zhǔn)備。施工現(xiàn)場(chǎng)三通一平工作要完成,進(jìn)入工作面等施工輔道已經(jīng)修建完畢;各鋼筋、砂石材料已經(jīng)試驗(yàn)抽檢合格;各施工機(jī)具已進(jìn)場(chǎng)并滿足施工生產(chǎn)要求;各作業(yè)人員已進(jìn)場(chǎng)并進(jìn)行技術(shù)交底培訓(xùn);根據(jù)工程需要及工程劃分,技術(shù)人員、管理人員及其他人員均已到位。
(2)測(cè)量放樣。各開挖后斷面的復(fù)測(cè)工作已經(jīng)完成,開挖坡體在人工修整其坡比等達(dá)到要求,然后測(cè)放出框架縱梁、橫梁位置及施作起始范圍。
(3)基礎(chǔ)開挖。盡量修整好邊坡,凸出地方要削平,按后按框架豎梁、橫梁尺寸及模板厚度精確挖出單根梁肋輪廓。其中最下一級(jí)邊坡平臺(tái)有網(wǎng)格坡腳基礎(chǔ),測(cè)量放線后經(jīng)監(jiān)理驗(yàn)收后可開挖。
(4)鋼筋綁扎。
①先施工豎梁,并于接點(diǎn)處預(yù)留橫梁鋼筋,豎梁形成后,再施工橫梁。
②在施工安置框架鋼筋之前,先清除框架基礎(chǔ)底浮碴,保證基礎(chǔ)密實(shí),并在底部鋪一層1:3水泥砂漿墊層。
③在坡面上打短鋼筋錨釘,準(zhǔn)備好與混凝土保護(hù)層厚度一致的砂漿墊塊。
④綁扎鋼筋,用砂漿墊塊墊起,與坡面保持一定中距離,并和短鋼筋錨釘連接牢固。
(5)立模板。
①模板采用木板或橋梁板按設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行拼裝。模板線型在曲線段時(shí)每5m放一控制點(diǎn)掛線施工,保證線形順暢,符合施工要求。
②立模前首先檢查鋼筋骨架施工質(zhì)量,并做好記錄,然后立模板。
③模板表面刷脫模劑,模板接裝要平整、嚴(yán)實(shí)、凈空尺寸準(zhǔn)確,設(shè)合設(shè)計(jì)要求并美觀。
④用腳手架鋼桿支撐固定模板,模板底部要與基礎(chǔ)緊密接觸,以防跑漿、脹模。
⑤檢查立模質(zhì)量,并做好原始質(zhì)檢記錄。
(6)混凝土澆筑。
①澆筑前應(yīng)檢查框架的截面尺寸,要嚴(yán)格檢查鋼筋數(shù)量及布置情況。
②框架主筋的保護(hù)層一定要滿足設(shè)計(jì)要求,最小不能少于50mm,箍筋凈保護(hù)層不得小于35mm,主筋的凈保護(hù)層不小于40mm。
③鋼筋宜制成整體長骨架,其制作、搭接、安裝要符合設(shè)計(jì)及技術(shù)規(guī)范要求。
④澆筑框架混凝土必須連續(xù)作業(yè),邊澆筑邊振搗。澆筑過程中如有混凝土滑動(dòng)跡象可采取速凝或早強(qiáng)混凝土或用蓋模模壓住。各豎梁混凝土應(yīng)不間斷澆筑,若因故中斷澆筑,其接縫按通常方式處理。
⑤錨索框架的施工是錨索與混凝土框架兩項(xiàng)工程密切配合的過程。錨索和框架的相對(duì)位置比二者的絕對(duì)位置更重要,務(wù)必須精確測(cè)量,準(zhǔn)確定位。
⑥澆筑框架混凝土?xí)r,應(yīng)分別從下而上在三個(gè)部位制取混凝土試件各一組,進(jìn)行試驗(yàn)。
⑦坡腳基礎(chǔ)混凝土澆筑采用C20混凝土,施工時(shí)選用30振搗棒振搗密實(shí),頂面用光抹壓光。
5、張拉鎖定與封錨
(1)錨筋張拉。
①錨具托臺(tái)座的承壓面應(yīng)平整,并與錨筋的軸線方向垂直。
②錨具安裝應(yīng)與錨墊板和千斤頂密貼對(duì)中,千斤頂軸線與錨孔及錨筋體軸線在一條直線上,不得彎壓或偏折錨頭,確保承載均勻同軸,必要時(shí)用鋼質(zhì)墊片調(diào)整滿足。
③錨固體與臺(tái)座混凝土強(qiáng)度均達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%以上時(shí),方可進(jìn)行張拉。
④錨筋正式張拉之前,應(yīng)取0.1~0.2倍設(shè)計(jì)張拉力值對(duì)錨筋進(jìn)行1~2次預(yù)張拉,確保錨固體各部分接觸密貼,錨筋體順布平直。
⑤永久錨筋張拉控制應(yīng)力不應(yīng)超過其極限應(yīng)力值的0.6倍,臨時(shí)錨筋張拉控制應(yīng)力不應(yīng)超過其極限應(yīng)力值的0.65倍。
(2)錨筋鎖定:錨筋張拉至設(shè)定最大張拉荷載值后,應(yīng)持荷穩(wěn)定10~15分鐘,然后卸荷進(jìn)行鎖定作業(yè)。鎖定使用錨具和夾片應(yīng)符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量要求。若發(fā)現(xiàn)有明顯預(yù)應(yīng)力損失,應(yīng)及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償張拉。
(3)錨孔封錨:錨筋鎖定后,須用機(jī)械切割余露錨筋,嚴(yán)禁電弧燒割,并應(yīng)留長5~10cm外露錨筋,以防拽滑。最后用水泥凈漿注滿錨墊板及錨頭各部分空隙,并按設(shè)計(jì)要求封錨處理,防止銹蝕和兼顧美觀。
四、結(jié)束語
高邊坡的防護(hù)治理工程較為復(fù)雜,采用預(yù)應(yīng)力錨索,施工方便、快捷,對(duì)邊坡穩(wěn)定性可以起到一個(gè)快速的加固作用,并且可以避免常規(guī)的路基支擋方式所需要的龐大材料及人力,大大地縮減施工時(shí)間,而且通過力學(xué)檢算及工程實(shí)踐,發(fā)現(xiàn)優(yōu)于常規(guī)的支擋方式,同時(shí)在施工中,對(duì)周邊的環(huán)境影響要小得多,符合目前環(huán)保要求。
參考文獻(xiàn):