住宅建筑的抗震施工技術及應用

牛桂森（中鐵十九局集團第一工程有限公司，遼寧　遼陽　111000）

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住宅建筑的抗震施工技術及應用

牛桂森
（中鐵十九局集團第一工程有限公司，遼寧遼陽111000）

摘要：對住宅建筑而已，抗震施工技術是保障住宅建筑面臨地震災害時破壞力最小的重要技術.通過應用抗震施工技術，逐步提高住宅建筑抗震能力，從而確保住宅建筑在面臨地震破壞作用時，能夠降低地震破壞.本文對住宅建筑的抗震施工技術進行簡單分析，對住宅建筑抗震施工技術應用進行探討.

關鍵詞:住宅建筑；抗震施工；施工技術；技術應用

隨著我國經濟的快速發展，城市現代化建設速度逐漸加快，高層建筑逐漸成為城市住宅建筑的重要組成部分.由于高層建筑樓層高度較高，相應的施工技術難度加大.加上近幾年來，全球地震頻發，地震災害造成的經濟損失和人員傷亡事故越來越嚴峻，因此，在住宅建筑施工過程中，必須要重視抗震技術的應用，通過開展抗震設計，運用抗震施工技術，逐步提高住宅建筑抗震能力，減少地震破壞，確保居民和住宅建筑的安全.

1　住宅建筑應用抗震施工技術的重要意義

2008年，四川汶川地震，2010年青海玉樹地震，2013年四川雅安大地震，2014年云南昭通大地震.近幾年來，全球地震災害頻發，我國境內發生多次大地震.地震災害造成人員傷亡，帶來巨大經濟損失，同時也導致許多房屋倒塌.歷次地震之后，大量的房屋倒塌，人們居無定所，值得依靠外部支援衛生.事實證明，由于大部分住宅建筑缺乏抗震設計，施工過程中不重視抗震施工技術的應用，導致住宅建筑抗震能力較弱.一旦面臨地震破壞災害時，造成房屋倒塌的重大事件.由于住宅建筑受到地震破壞，無法有效抵擋地震破壞作用，出現較強震感，導致房屋損毀，人員傷亡.此外，在較多工程建設過程中，施工單位過分重視項目建設經濟效益，使用再生鋼材，由于使用的再生鋼材抗拉強度無法達到工程設計技術標準，導致地震發生時無法抵御地震破壞作用，引發房屋倒塌事故.通過對住宅建筑開展抗震設計，在工程建設過程中，運用抗震施工技術，能夠顯著提高住宅建筑抗震能力，減少地震破壞，確保人員和住宅建筑安全.

2　影響住宅建筑抗震性能的主要因素

影響住宅建筑抗震性能的因素較多，通常情況下，各個影響要素之間相互作用和相互聯系，導致地震破壞作用加大.就外部因素而已，主要是由于住宅建筑未嚴格按照技術標準和規范進行施工作業，導致住宅建筑質量不合格，建筑結構設計不科學，未開展建筑抗震設計、住宅建筑選址地址不合理等因素造成的.內部因素主要包括房屋結構、材料使用、施工方法等因素.各類外部因素和內部因素共同作用，導致地震抗震能力下降，面臨地震災害時容易發生倒塌事故.

2.1住宅建筑的結構

住宅房屋的結構規則、勻稱，相同條件下要比其他非規則結構有較強的抗震性能.一旦住宅建筑房屋的結構不規則或不勻稱，導致一面偏重一面偏輕，出現上大下小的現象，此類住宅建筑房屋結構的抗震性能較弱.錯層戶型和復式、躍層結構要比平層住宅建筑房屋結構的居住舒適度要高，但錯層戶型和復式、躍層結構的抗震效果比平層住宅建筑房屋的抗震性能要弱.

2.2住宅建筑居住時間

一般情況下，住宅建筑居住時間越長，對應的抗震能力就越弱.隨著現代科學技術的深入發展，人們對建筑抗震性能認識水平越來越高，對住宅建筑抗震性能要求越來越高.每隔十年或更短時間，國家都會更新住宅建筑抗震標準，這就要求住宅建筑必須要不斷提高抗震施工技術水平，嚴格按照國家住宅建筑抗震標準來施工，保障建筑抗震性能符合技術規范的要求.從此方面來講，住宅建筑居住時間越久，相應的抗震性能越弱.反之，由于最近新建的住宅建筑抗震標準更加嚴厲，建筑抗震性能越強.

2.3住宅建筑使用的材料和施工質量

住宅建筑使用材料的質量直接關系住宅建筑整體抗震性能.施工過程中，使用的混凝土質量、鋼筋、鋼材質量是否符合設計標準和技術規格，都對建筑抗震性能造成影響.施工過程中，出現偷工減料現象，也造成住宅建筑抗震性能減弱.此外，抗震施工技術對建筑抗震性能也具有較大影響，施工過程中所使用的抗震施工技術未落實到位，未嚴格按照抗震施工技術標準進行作業，導致建筑抗震性能降低.

3　住宅建筑的抗震施工技術及應用

3.1住宅建筑的墻體結構抗震性能

住宅建筑施工過程中，要重視提高墻體砌筑的抗震性能.作為建筑框架的維護構件，墻體砌筑發揮重要承重作用.砌筑的磚塊或混凝土剪力墻強度無法滿足設計要求，導致承重結構無法發揮應有功能.磚混住宅建筑結構中，通過提高圈梁的數量可以提升整個住宅建筑的抗震性能.住宅建筑的墻體是整體抗震性能的重要組成部分，不能只重視框架結構的抗震性能，而忽視墻體的重要作用.施工過程中，除了使用高強度水泥外，要合理配合砂漿比例，確保砂漿強度滿足設計要求.此外，施工過程中，要避免出現以下問題：濕潤磚塊不徹底，導致干磚塊使用砂漿后無法滿足強度要求，水分被干磚塊吸收，以至于整體砌體強度下降.

框架結構的住宅建筑在施工過程中，要預先在墻體中安裝長度短小的鋼筋，砌筑過程中焊接短小鋼筋，從而提高整體穩固度.同時，對于預埋鋼筋位置出現偏差時，影響周邊維護結構質量時，施工過程中要按照皮數桿來設置鋼筋，提高鋼筋位置精準度.要避免放置生銹或再生鋼筋材料，避免材料抗拉性能下降.

3.2重視構造柱施工

3.2.1構造柱的設置部位

構造柱的設置部位下圖所示.

房屋層數設置部位6度　7度　8度四、五　　三、四　　二、三　　樓梯、電梯間四角、樓梯斜段上下9度隔12m或單元橫墻與外縱墻交接處；樓梯間對應的另一側內橫墻與外縱墻交接處六　　五　　四　　隔開間橫墻（軸線）與外墻交接處；山墻與內縱墻交接處二七　　≥六　　≥五　≥三端對應的墻體處；外墻四角和對應轉角；錯層部位橫墻與外縱墻交接處；大房間內處墻交接處；較大洞口兩側內墻（軸線）與外墻交接處；內墻的局部較小墻垛處；內縱墻與橫墻（軸線）交接處

多層磚砌體房屋樓梯間構造柱的位置如下圖所示.

圖1　

超長超高墻體中構造柱和水平系梁的設置時，長度超過8m或2倍層高的墻體，墻中宜設置構造柱.高度超過4m的墻體，墻半高處宜設置與柱連接且貫通全墻的水平系梁.

3.2.2構造柱的縱筋和箍筋

（1）構造柱的縱筋.構造柱的縱筋可采用4條直徑12mm、14mm的光圓鋼筋或帶肋鋼筋.構造柱可不單獨設置基礎，但應伸入室外地面下500mm，或與埋深小于500mm的基礎圈梁相連.構造柱的縱筋應錨入梁，上下貫通.構造柱的縱筋應從梁的縱筋內側通過.構造柱縱筋的搭接長度按《混凝土結構工程施工質量驗收規范》（GB50204-2002）附錄B的規定.

（2）構造柱的箍筋.構造柱的箍筋，應為直徑d≥6mm，間距≤200mm.在樓層上下lm加密區范圍內（lm≥500mm）和縱筋搭接區，箍筋間距應≤100mm.箍筋末端應做成135°彎鉤，彎鉤端頭平直段長度應≥10d.如圖2所示.

圖2　

3.3采用分體柱

短柱的抗剪承載力要低于其抗彎承載力，面對地震破壞作用時，通常都是剪切功能失效，無法完全發揮抗彎承載力.在住宅建筑施工過程中，可以人為的削弱短柱的抗彎強度，將削弱后的短柱抗彎強度略微低于其抗剪強度，面對地震破壞時，短柱能夠首先達到抗彎強度，出現延性破壞狀態.在實際工程施工過程中，分體住的方法具有非常實用的價值.實際操作過程中，可以將短柱沿著豎向設縫，分隔為2-4個由柱肢組成的分體柱，將分體柱的各柱肢分開配筋.在各個組成分體住的柱肢之間采用素砼連接件、預應力摩擦阻尼器、預制分隔板、通縫等形式，設置對應的鏈接件，增強初期剛度和后期的耗能水平.

圖3　分體柱示意圖

3.4提升住宅建筑節點的抗震性能

由于住宅建筑的框架節點發揮連接梁和框架柱的重要作用，因此，住宅建筑框架節點必須符合建筑抗震標準，才能確保住宅建筑整體抗震性能的提升.住宅建筑中，一旦框架節點造成破壞，避免直接造成整體住宅建筑出現結構失穩，發生倒塌或出現嚴重位移.框架節點對整體建筑抗震性能具有重要影響，施工過程中要格外重視.要全面加強框架節點和周邊區域混凝土的強度，采用適當配置策略，有效提升住宅建筑整體抗震性能.

通常情況下，將混凝土澆筑至梁底的標高位置，之后連同梁板一起澆筑框架節點的混凝土.在住宅建筑施工過程中，施工隊伍必須要提高抗震施工技術應用的重要意識，要從多方面來杜絕施工隱患，要求施工人員嚴格遵守住宅建筑抗震設計要求，嚴格按照設計圖紙進行施工.確保住宅建筑抗震構造圖能夠全部了解并熟練應用，保障整體住宅建筑框架結構處于高強度狀態.由于框架節點和周邊區域中，在框架柱的橫斷面截面上通常包括梁的橫斷面，因此要在住宅建筑的梁箍筋和柱箍筋方面格外重視，避免出現箍筋形式化問題，必須要采用焊接封閉箍筋的方式，確保箍筋牢固.同時，要確保箍筋數量，提升整體抗震性能.在施工過程中，將拉筋位置緊貼縱筋、將配筋材料改為拉筋方式，緊緊鉤住封閉的箍筋，能夠充分發揮整體混凝土的抗壓作用，發揮箍筋重要作用，提高整體抗震性能.

3.5可靠度理論在基于性能抗震設計中的應用

作為處理結構設計中不確定因素的合理思想——結構可靠度理論已經成功地應用到結構設計中,并且指導制定結構設計規范.對于抗震設計,由于地震作用在時間、強度和空間的強隨機性,以及結構材料強度、設計和施工過程以及人為因素的影響,使得結構的性能在地震作用下會有很大的不確定性.故把可靠度理論應用到結構抗震設計中是可以合理地處理一些不確定因素.目前我國抗震設計規范在進行構件強度設計時就采用了可靠度思想,盡管在設計過程沒有直接采用可靠度理論,但是各設計表達式的分項系數是采用可靠度分析和優化思想確定的,這樣就可以保證結構構件的可靠度水平保持在一定水平之間.對于基于性能的抗震設計,由于要更明確地確定結構在不同水平地震作用下的性能水準,就應該更合理地處理這些不確定因素,也就應該基于可靠度理論進行結構抗震設計.這一點在美國聯邦緊急救援署(FE MA)的研究報告中明確提出“基于性能的結構抗震設計框架應該是基于可靠度理論的”.我國學者也提出相同的看法.目前抗震設計在可靠度分析中考慮的不確定因素主要有結構反應的不確定性,結構本身抗力的不確定性以及計算模式的不確定性.但已知道,影響結構抗震性能的不確定因素很多,如人為的不確定性,地震發生時間的不確定性以及環境造成的不確定影響等.這些都會給結構未來的抗震性能帶來影響.故把可靠度理論應用到基于性能抗震設計中,除要考慮以往已經考慮的不確定因素外,另外一些不確定因素也應考慮進去.不過一些不確定因素對結構性能的影響需要做長期大量的統計調查和試驗研究,所以要很完整地考慮這些不確定因素還需要做長期的工作.基于性能的抗震設計思想主張抗震設計應以結構體系的可靠度理論為基礎進行，并由傳統結構設計規范中的分項系數表達形式（隱式）過渡到直接采用可靠度的表達形式（顯式），即：

pr=1-pf=1-F(Z<0)≥[pr]

（1）式中，pr為結構的可靠度；pf為結構的失效概率；Z為性能函數；[pr]為結構的目標可靠度.這里的難點在于pf的計算，因為Z由多個隨機變量控制，且各變量間有可能存在相關關系，因此在求Pf時，不但要知道各個變量的概率分布函數，還要知道相關變量的聯合概率分布函數，然后進行多重積分運算.即使Z只考慮相互獨立隨機變量R（結構抗力）和S（結構上的效應）的簡單情況，令Z=R-S,構件的失效概率計算仍然比較復雜.如圖4所示，這時的失效概率表達式為：

圖4　R，S的概率密度函數曲線

(2)其中的概率密度函數fR和fR本身并不明確，這樣的積分運算也不容易.根據目前的實際情況，應該抓住若干個主要的性能變量，并適當簡化其概率分布模型，利用數值方法求解并編制計算程序，這應是一個有效的途徑.

4　結論

住宅建筑施工過程中，必須要重視抗震施工技術的應用.結合工程實際情況，嚴格按照抗震設計規范和技術標準進行作業，做好工程質量管理工作，保障整體結構安全，從抗震性能角度出發，多方措施提升整體住宅建筑抗震性能，保障建筑物安全.

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收稿日期：2015年11月17日

中圖分類號：TU973+.31

文獻標識碼：A

文章編號：1673-260X（2016）01-0138-03