做好这三项要点,装配式建筑就能突破新高度

发布时间:2018年07月04日 11:34 来源:建筑技术杂志社

摘要:据报道,近日,600余位来自上海和其他地区建设单位、研究院专家汇聚在上海临港新侨新兴产业园一处观摩工地。在这里,有两栋不到50米高的装配式建筑首次装上阻尼器,在全国装配式建筑中属于首例。阻尼器是一种吸能减振的装置,广泛运用于航空、铁路、桥梁、高层建筑等领域。“阻尼+装配式建筑”的新奇搭配,将大幅提高建筑结构抗震能力,攻克装配式建筑向百米超高层突破中遇到的难题。

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据报道,近日,600余位来自上海和其他地区建设单位、研究院专家汇聚在上海临港新侨新兴产业园一处观摩工地。在这里,有两栋不到50米高的装配式建筑首次装上阻尼器,在全国装配式建筑中属于首例。阻尼器是一种吸能减振的装置,广泛运用于航空、铁路、桥梁、高层建筑等领域。“阻尼+装配式建筑”的新奇搭配,将大幅提高建筑结构抗震能力,攻克装配式建筑向百米超高层突破中遇到的难题。

装配式建筑高度难以突破的一大难点就在于抗震,今天我们总结了装配式建筑抗震的几大要点,一起来看吧。

【要点一:节点连接】

工字形截面柱的拼接接头

柱的拼接节点一般都是刚接节点,柱拼接接头应位于框架节点塑性区以外,一般宜在框架梁上方1.3m左右。考虑运输方便及吊装条件等因素,柱的安装单元一般采用2层或3层1根,长度12m以下。根据设计和施工的具体条件,柱的拼接可采取焊接或高强度螺栓连接。

非抗震设计时的焊缝连接,可采用部分熔透焊缝,坡口焊缝的有效深度不宜小于板厚度的1/2。有抗震设防要求的焊缝连接,应采用全熔透坡口焊缝。

翼缘一般为全熔透坡口焊接,腹板可为高强度螺栓连接,当柱腹板采用焊接时,上柱腹板开K形坡口,要求焊透。箱形截面柱的拼接接头应全部采用焊接,为便于全截面熔透。

箱形柱的焊接接头

高层钢结构中的箱形柱与下部型钢混凝土中的十字形柱相连时,应考虑截面形式变化处力的传递平顺。箱形柱的一部分力应通过栓钉传递给混凝土,另一部分力传递给下面的十字形柱。两种截面的连接处,十字形柱的腹板应伸入箱形柱内,形成两种截面的过渡段。伸入长度应不小于柱宽加200mm,过渡段截面呈田字形。过渡段在主梁下并靠紧主梁。

两种截面的接头处上下均应设置焊接栓钉,栓钉的间距和列距在过渡段内宜采用150mm,不大于200mm,沿十字形柱全高不大于300mm。

型钢混凝土中十字形柱的拼接接头,因十字形截面中的腹板采用高强度螺栓连接施工比较困难,翼缘和腹板均宜采用焊接。

次梁与主梁的连接

次梁与主梁的连接通常设计为铰接,主梁作为次梁的支座,次梁可视作简支梁。其拼接形式如下图所示,次梁腹板与主梁的竖向加劲板用高强度螺栓连接,当次梁内力和截面较小时,也可直接与主梁腹板连接。

当次梁跨数较多,跨度、荷载较大时,次梁与主梁的连接宜设计为刚接,此时次梁可视作连续梁,这样可以减少次梁的挠度,节约钢材。

主梁的侧向隅撑

按抗震设计的框架梁,在梁可能出现塑性铰处(通常距柱轴线1/10~1/8梁跨处),梁上下翼缘均应设置侧向偶撑。侧向隅撑可按轴心受压构件计算,并应满足长细比要求。

梁腹板开孔的补强

当因管道穿过需要在梁腹板上开孔时,应根据孔的位置和大小确定是否对梁进行补强。当圆孔直径小于或等于1/3梁高,且孔洞间距大于3倍孔径,并避免在梁端1/8跨度范围内开孔时,可不予补强。

当因开孔需要补强时,弯矩由梁翼缘承担,剪力由孔口截面的腹板和孔洞周围的补强板共同承担。圆形孔的补强可采用套管、环形补强板或在梁腹板上加焊V形加劲肋等措施予以补强。

梁腹板上开矩形孔时,对腹板的抗剪影响较大,应在洞口周边设置加劲板,其纵向加劲板伸过洞口的长度不小于矩形孔的高度,加劲肋的宽度为梁翼缘宽度的1/2,厚度与腹板相同。

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【要点二:隔震】

1.软垫式隔震

和传统结构相比,在遇到强烈地震作用时,楼层底部设置有软垫式隔震装置的建筑物将会和地面摩擦产生一定的水平移动,而房屋底部与地面之间产生的相对水平位移,使建筑的自振周期增长,楼层的上部结构侧移变得较小,保护了建筑结构遭到地震作用破坏。

2.滑移式隔震

滑移式隔震是利用建筑物和上部结构基础之间设置的一个平滑移动面,并在平滑移动面上使用摩擦系数较小的材料,在建筑物遇上地震作用时做出相对基础水平滑动,使基础结构解锁,起到隔离楼层隔离地面的作用。

3.滑动支座

由橡胶片与薄钢板替换叠合而成,钢板边际缩入橡胶内,可防止钢板生锈。叠层橡胶支座又可分为通常叠层橡胶支座、高阻尼叠层橡胶支座、铅芯叠层橡胶支座和。因为橡胶板上、下两面的横向变形遭到刚板的约束,在竖向荷载效果下橡胶板中部处于三向压力状态,从而构成很高的抗压强度。

4.吊式隔震

高楼层隔震装置是结构上部和抗震结合的一种手段,它是利用原结构质量和阻尼组成隔震减震耗能装置,地震发生时,耗能减震装置吸收并消耗来自地震源的能量,下降结构受到的地震作用。地震发生时,支撑点将整个建筑物悬挂在巨型的钢筋混凝土结构上,这种悬挂式的隔震方法叫作悬吊式隔震。悬吊式隔震能够大幅度的减少建筑物所受到的地震作用力,主要适用于生活建筑和公共建筑中。

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【要点三:配件施工】

1.框架梁

(1)梁的截面尺寸,符合下列各项要求:截面宽度不小于200mm;截面高宽比不大于4;净跨与截面高度之比不小于4。 

(2)梁的配筋应确保梁端纵向受拉钢筋的配筋率不大于2.5%,且计入受压钢筋的梁端混凝土受压区高度和有效高度之比不大于0.35。梁端截面的底面和顶面纵向钢筋配筋量的比值,除按计算确定外,不小于0.3。 

(3)梁端箍筋加密区的长度、箍筋最大间距和最小直径按规范采用,当梁端纵向受拉钢筋配筋率大于2%时,箍筋最小直径数值应增大2mm。 

(4)梁的纵向钢筋配置,符合下列各项要求:沿梁全长顶面和底面的配筋,不少于 2φ14 且分别不少于梁两端顶面和底面纵向配筋中较大截面面积的1/4,框架梁内贯通中柱的每根纵向钢筋直径,不大于柱在该方向截面尺寸的1/20。 

(5)梁端加密区的箍筋肢距应不大于 250mm和20倍箍筋直径的较大值。

2.抗震墙

(1)抗震墙的厚度不小于160mm 且不小于层高的1/20,底部加强部位的抗震墙厚度不小于 200mm 且不应小于层高的1/16,底部加强层为1~3层,暗柱箍筋间距为150mm,抗震墙体双排钢筋之间梅花形拉筋间距为400mm;其余楼层,暗柱箍筋间距为200mm,拉筋为600mm。 

(2)抗震墙的竖向和横向分布钢筋,配筋率均不小于0.25%,并双排布置,拉筋间距不大于600mm,直径不小于6mm。 

(3)抗震墙的约束边缘构件包括暗柱、端柱和翼墙。 

(4)顶层连梁的纵向钢筋锚固长度范围内,应设置箍筋。

3.抗震支架

当遭遇到本地区抗震设防烈度的地震发生时,为达到减轻地震破坏,减少和尽可能防止次生灾害发生的目的,建筑给水排水、消防、供暖、通风、空调、燃气、热力、电力、通讯等机电工程设施应设置抗震支架。

抗震支吊架施工主要涉及到锚固件、加固吊杆、抗震连接构件、管道连 接构件、抗震斜撑、型钢和紧固件等构件的使用。施工时应注意以下问题:(1)组成抗震支吊架的所有构件应采用成品构件,确保支吊架施工质量符合要求;(2)因抗震支吊架在地下室设置较为集中,地下室属于室内潮湿环境,所以抗震支吊架的材料采购时,应从价格、质量等方面因素综合考虑。

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【国外案例:本八幡超高层建筑】

框架结构、结构高度144.2m、地上42层、标准层层高3.3m、一层地下室、管桩基础。体型对称,外框投影边长41.4m,高宽比3.48。规整的平面与体型,较小的高宽比,是结构利于抗震的第一步。

日本高层建筑普遍使用框架结构,剪力墙只在低、多层中使用,是因为日本人认为剪力墙相比框架而言抗震性能不明确;更重要的是,框架相比剪力墙更加“柔”,能够承受更大的变形,在日本的规范中,框架结构的层间位移角(就是楼层的水平位移除以层高)可以允许做到1/120,而国内为1/550,即日本认为地震时让建筑“适当摇摆以释放能量”要好过“硬扛”。配合以隔震减震技术,日本的框架结构可以做到200m高。

减震柱的使用  

减震原理:当地震来临,柔性建筑就开始晃动,所产生的能量就要全部被减震柱吸收掉,保护关键的柱子、梁不被破坏。

内筒框架因刚度较大,将分配较大的水平作用(约60%~80%的地震、风荷载)。尤其是内筒角部变形较大,故将减震柱布置于此,可最大限度发挥其吸收能量、保护主体的功能。而只布置3/4高,是因为结构底部承担了主要的水平剪力与倾覆力矩。顶部虽然位移较大,但位移角参数能控制在有效范围,安全无影响,加上底部3/4已有减震器参与工作,顶部加速度也能得到有效控制。

(部分内容来自中央人民广播电台网)


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