理论教育 建筑结构设计与选型,2.8倍强调

建筑结构设计与选型,2.8倍强调

时间:2023-09-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:事故原因主要是下弦节点构造设计不合理。原设计为砖牛腿加混凝土垫块来支承吊车梁,为防止偏心压力下混凝土垫块翻落,设计要求有一插入砌体的锚栓与之连结。又如,在混合结构中常设置构造柱与圈梁,这是非常重要的构造措施,圈梁对抗震,抵抗温度变化及地基沉降造成的不利影响非常有利。地震时,尽管房屋的局部可能有损伤,构造柱和圈梁可保证房屋整体不散架,不倒塌,从而有效地提高了房屋的抗震能力。

建筑结构设计与选型,2.8倍强调

重设计计算,轻构造细节,这是一些结构工程师常犯的“轻敌”毛病。构造细节处理不当,也会引起结构失效。因为构造千差万别,种类繁多,不能一一说明。这里仅举两个例子来说明构造失误造成的后果也很严重。

【例2-14】 某15m组合屋架的事故因结点设计不安全而造成事故。

某单位的饭厅兼礼堂,于1971年7月建成。屋架采用组合屋架,跨度15m,见图2-52a,屋面采用钢筋混凝土挂瓦板,上铺小青瓦,交付使用后已经过了一冬一春,当年冬天还下了一场较大的雪,并未发现反常现象,也未发现有过大的变形。1972年8月,因发现屋面有几处渗水,上屋面察看,见到屋面不平,局部有较大下垂。根据这一现象,立即仔细检查,发现端间一榀屋架下弦节点已破坏,下弦挠度很大,上弦裂缝严重。整个屋盖共有四榀屋架,其余三榀屋架节点虽未达破坏,但也不同程度地存在裂缝,其位置及破坏形态也与破坏的屋架相同。于是决定停止使用,进行分析加固,因而未造成更大的恶性事故。

由图2-52可知,组合屋架两端拉杆为2978-7-111-48732-6-Chapter02-213.jpg28,伸过节点与中间的1978-7-111-48732-6-Chapter02-214.jpg28拉杆绑条对接焊相联结,斜腹杆为混凝土柱,斜拉杆为1978-7-111-48732-6-Chapter02-215.jpg20。斜拉杆上、下锚入混凝土中,在下弦节点处弯一圆弧与水平受拉钢筋焊牢。在节点破坏处,斜拉杆已从下弦节点处拉出,焊缝撕断,下弦节点处在水平钢筋以上的混凝土被斜拉杆拉裂破碎而抛出。由于斜拉杆拉脱,节点急剧下垂达220mm,上弦严重裂缝,全屋架已经破坏,处于倒塌的边缘。

事故原因主要是下弦节点构造设计不合理。斜拉杆弯入斜压腹杆,本意为保证锚固长度,实际上因斜拉杆的受力方向与受压腹杆的轴线不相一致,斜拉杆在节点中能起锚固作用的距离很短,靠锚固传力极不可靠。斜拉杆与水平钢筋焊接为圆弧与直线相切,要求满焊,实际上只能点焊,故只能起到定位作用。若由焊接传递拉力,而焊缝完全不能满足传递拉力的要求。在荷载作用下,焊缝首先拉坏,进而节点处混凝土拉碎抛出,造成节点失效,使屋架破坏。

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图2-52 【例2-14】组合屋架和节点

【例2-15】 某单位一金工车间,跨度12m,有一个3t起重机。原设计为砖牛腿加混凝土垫块来支承吊车梁,为防止偏心压力下混凝土垫块翻落,设计要求有一插入砌体的锚栓与之连结。施工时发现,砌体上几乎不可能将锚栓插入。于是,与设计人员洽商,将垫块下的砌体改为混凝土,从强度置换看,似乎没有问题。但施工完毕,交付使用后,垫块与吊架梁翻落很多。分析其原因是,混凝土置换砌体时保留了外伸(40mm×60mm)的砖砌体,施工时一般将其先砌筑好作为浇筑混凝土的外模。由于悬挑,浇筑混凝土时不敢充分振捣,从而导致混凝土疏松,强度不足,而挑出的砖块是浮贴在混凝土面上,一遇压力便脱落,继而混凝土压碎而导致吊车梁倾覆,造成很大的损失。这种工程事故的性质实在低劣,见图2-53示例。

由上例子可以看出,构造细节的处理十分重要,万万不可轻视。

又如,在混合结构中常设置构造柱与圈梁,这是非常重要的构造措施,圈梁对抗震,抵抗温度变化及地基沉降造成的不利影响非常有利。(www.daowen.com)

当地基产生不均匀沉降时,房屋就会有较大的整体变形。我们可把整个房屋看作一个受弯的“梁”,当房屋中部下沉时,设在基础顶面的圈梁就像“梁”的配筋一样承受拉力。尽管圈梁的配筋很少(一般只配4978-7-111-48732-6-Chapter02-217.jpg10或4978-7-111-48732-6-Chapter02-218.jpg12),然而这根“梁”的有效高度很高,相当于房屋总高,内力臂很大,很少的几根钢筋就可以承受这个弯矩,阻止砌体开裂,并减少不均匀沉降。反之,当房屋两端下沉时,则设在房屋顶部的圈梁受拉,作用完全相同。同时圈梁对加强楼盖的整体性,提高楼盖的水平刚度,从而改善结构抵抗水平外力的能力起到关键性作用。由此,我们就不难理解为什么圈梁要成“圈”,圈梁不能随意弯折,圈梁的钢筋必须锚固可靠。

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图2-53 【例2-15】吊车梁支座构造大样

a)原设计梁支承大样:

1—钢筋混凝土圈梁 2—钢筋混凝土垫块 3—屋面大梁 4—锚栓

b)改造后设计梁大样

1—圈梁 2—垫块 3—屋面大梁 4—锚栓 5—水泥砂浆

在混合结构的抗震构造中还广泛采用构造柱。构造柱和圈梁一样,截面小、配筋少,往往不被重视。然而,构造柱和圈梁像对砌体房屋从整体上加的竖向和水平向的箍一样,把房屋紧紧地捆在了一起,增强了房屋结构的整体性,提高了砌体结构的延性,改善了砌体的受力性能。地震时,尽管房屋的局部可能有损伤,构造柱和圈梁可保证房屋整体不散架,不倒塌,从而有效地提高了房屋的抗震能力。以上只是通过简单的实例来说明建筑结构中细部构造处理的重要性。

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