樓板大開(kāi)洞復(fù)式超限住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

◎趙旭

樓板大開(kāi)洞復(fù)式超限住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

◎趙旭

現(xiàn)代的復(fù)式超限住宅的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)都是框支式，將更有性能化的設(shè)計(jì)理念作為大樓的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)于樓板大開(kāi)洞復(fù)式超限住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行多方面的分析，像項(xiàng)目的整體結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)理念、對(duì)于設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行分析、樓體的抗震性等，文章以某大樓為對(duì)象，探討其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

在建筑過(guò)程中樓板如果出現(xiàn)裂縫會(huì)導(dǎo)致建筑物失去安全性與耐久性，并且樓板會(huì)產(chǎn)生變形，在溫度的影響下，在工程過(guò)程中要多加以了解住宅結(jié)構(gòu)的中所有的狀況，可以隨時(shí)判斷樓體結(jié)構(gòu)安全性，同時(shí)為混凝土配置鋼筋，還要注意樓板大開(kāi)洞復(fù)式超限住宅的拉力情況，要時(shí)刻將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)處理妥當(dāng)，這樣才能保證建筑的安全性。

樓板開(kāi)洞復(fù)式超限住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與抗震性能相關(guān)內(nèi)容

工程概況。本次研究對(duì)象為某市一棟高層復(fù)式住宅，此樓高度為90米，共為30層，地下室還設(shè)有5層，此樓的轉(zhuǎn)換梁在第2層，轉(zhuǎn)換層的高度為4米，樓板的厚度也要適中，還要有預(yù)留洞，還要為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)置鋼筋長(zhǎng)度，此項(xiàng)目住宅現(xiàn)在已經(jīng)將施工圖設(shè)計(jì)完整。并且本次工程設(shè)計(jì)能夠使用的時(shí)間限制為60年，安全性能很好，同時(shí)還設(shè)有抗震設(shè)置，據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀察得知，此地質(zhì)適合采用人工挖孔注樁，要將強(qiáng)度高的微風(fēng)化粉砂巖層作為樁基，還要將混凝土的強(qiáng)度定在一定的范圍，測(cè)量好樁徑的長(zhǎng)度與高度。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)體系。此工程都是采用框支-剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將地下5層到地上4層作為一級(jí)抗震樓層，建筑物的底板平行于室外平地，樓層墻體的厚度為320毫米，各個(gè)樓層的墻體厚度各不相同，此工程的比例為：長(zhǎng)與寬之間的比例為1.2，高與寬之間的比例為4.5，數(shù)據(jù)都很精準(zhǔn)。（劉洪明.某樓板大開(kāi)洞復(fù)式超限住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].建筑結(jié)構(gòu)，2016，03(13):19）

超限的狀況。此工程主要超限狀況是主層面建筑高度超過(guò)適用的高度，樓板出現(xiàn)不連續(xù)現(xiàn)象，另外水平地震力對(duì)于樓層質(zhì)量有一定的影響，導(dǎo)致樓層扭轉(zhuǎn)位移發(fā)生變化，并且屬于不規(guī)則的扭轉(zhuǎn)，樓層平面也出現(xiàn)凹凸不平的現(xiàn)象，豎向構(gòu)件也不連續(xù)，是因?yàn)檗D(zhuǎn)換梁的設(shè)置不合理、還有局部穿層柱的不規(guī)則的現(xiàn)象，這些都是樓板開(kāi)洞復(fù)式超限住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的不利情況。

結(jié)構(gòu)抗震性。機(jī)構(gòu)性的抗震性能也是由一定的要求，地震的水準(zhǔn)分為三種：小震、中震、大震，同樣，底部加強(qiáng)區(qū)、落地剪力墻、框支柱、轉(zhuǎn)換梁、弱連接樓板，這些關(guān)鍵的構(gòu)件在小震與中震的情況下都是具有彈性，只有在大震的情況下是不屈服狀態(tài)，唯獨(dú)特別的是如果連接樓板在打針的情況下處于彈性狀態(tài)；非底部加強(qiáng)區(qū)、剪力墻、標(biāo)準(zhǔn)層部分、框架柱等普通的構(gòu)件在中震中處于不屈服情況，在小震中處于彈性情況，只有在大震情況下構(gòu)件抗彎，豎向構(gòu)件滿(mǎn)足規(guī)定的要求；像框架梁、連梁等耗能構(gòu)件在小震中處于彈性狀態(tài)，中震中可以使部分構(gòu)件抗彎屈服，樓板無(wú)論在小震還是中震下都是抗彎的，只有在大震情況下處于不屈服狀態(tài)。（宋志，王星.地下室大開(kāi)洞樓板及相應(yīng)外墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法探討[J].低碳世界，2016，05(15):167）

樓板開(kāi)洞復(fù)式超限住宅加固設(shè)計(jì)

樓板的加固。在建筑功能的不斷變化下與樓主不斷提出的新要求，才會(huì)出現(xiàn)樓板大開(kāi)洞的現(xiàn)象，而且樓板在整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)中都有著很大的作用，樓板把荷載通過(guò)梁傳到柱或者是墻，樓板本身的剛度很大，用來(lái)做抗震分析，樓板開(kāi)洞有一定的影響，由于樓板的混凝土與鋼筋大部分存在，在整個(gè)建筑工程中占有很大比例，因此，一定要深入研究鋼筋的配置與受力分析，這樣才能夠有更好的建筑設(shè)計(jì)，在生活中建筑樓板會(huì)依據(jù)要求預(yù)留孔洞，如果孔洞垂直樓板方向?qū)挾仍?00到1000毫米時(shí)，要在孔洞的周?chē)嗉愉摪?，如果寬度大?000毫米，就要設(shè)置邊梁，但是，邊梁一旦出現(xiàn)，會(huì)整體影響建筑的美觀，但是如果不設(shè)置邊梁在受力分析與配置鋼筋上又會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，在樓板開(kāi)洞，加大重量的情況下，要對(duì)樓板進(jìn)行加固，像植筋法、外包鋼加固法、增大截面加固法等都是現(xiàn)代樓板加固的方法，本文研究的對(duì)象樓板厚度為160毫米，可以選擇粘鋼法進(jìn)行加固，要保證環(huán)境的溫度與濕度，還要避免化學(xué)成分的腐蝕，要對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題采取合理的防護(hù)措施，如果一旦混凝土的強(qiáng)度過(guò)低，就不要使用粘鋼法進(jìn)行加固。

梁的加固。在軸線(xiàn)之間的梁上進(jìn)行加固，考慮到梁的承載力問(wèn)題，要對(duì)梁的底部與兩側(cè)進(jìn)行粘接鋼板，可以采用粘鋼法，將鋼板的寬度定為220毫米，厚度定為3毫米，按照梁的正截面粘鋼加固進(jìn)行設(shè)計(jì)，將梁的底部受力鋼板控制在一定的范圍下。

對(duì)于樓板開(kāi)洞復(fù)式超限住宅結(jié)構(gòu)的分析

對(duì)于小震反應(yīng)譜的分析。分析小震地要采取振型分解反應(yīng)譜法，采用分塊剛性板假定對(duì)于奇數(shù)層樓板，對(duì)于沒(méi)有樓板的部分用分散節(jié)點(diǎn)質(zhì)量聯(lián)系到豎向構(gòu)件上面，剛性板假定用于偶數(shù)層樓板，據(jù)結(jié)果分析，第一、第二周期較為平動(dòng)，從第三周期開(kāi)始逐漸走向扭轉(zhuǎn)，樓層之間的剛度比之間都能夠符合規(guī)范的要求，風(fēng)荷載控制著結(jié)構(gòu)層之間的位移角，樓層之間的位移角都是在限值規(guī)范內(nèi)。（丁然，陶慕軒，周萌，聶建國(guó)，周建軍，趙春蓮.考慮樓板大開(kāi)洞及大質(zhì)量比附屬設(shè)施的結(jié)構(gòu)抗震性能實(shí)例研究[J].工程力學(xué)，2016，07(03):65）

對(duì)于小震彈性時(shí)程的分析。通過(guò)時(shí)程分析與反應(yīng)譜法計(jì)算的樓層剪力做對(duì)比，來(lái)分析小震的彈性，據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示，結(jié)構(gòu)基底剪力的平均值都超過(guò)振型分解反應(yīng)譜法，超出的比例大概在70%，還存在部分高區(qū)樓層，得出結(jié)果是樓層剪力很小，設(shè)計(jì)施工圖時(shí)要重點(diǎn)放大設(shè)計(jì)對(duì)頂部樓層的地震剪力，保證整體結(jié)構(gòu)都有巨大的承載力。

對(duì)于大震動(dòng)力彈塑性的分析。要通過(guò)三維整體模型來(lái)進(jìn)行分析，用彈性桿來(lái)對(duì)梁和柱進(jìn)行模擬非線(xiàn)性變形，平面性的彎曲與剪切彈性使用于剪力墻。同時(shí)還要計(jì)算模型的復(fù)核，通過(guò)調(diào)查結(jié)果顯示各個(gè)振興的周期與結(jié)構(gòu)總質(zhì)量都符合要求，能夠更好的分析大震動(dòng)力彈塑性。

可以選擇相應(yīng)的抗震性能化的設(shè)計(jì)來(lái)解決抗震超限明顯的結(jié)構(gòu)，針對(duì)不同的構(gòu)件采用不一樣的水準(zhǔn)來(lái)設(shè)計(jì)，針對(duì)不同樓板的開(kāi)洞率來(lái)確定樓層間的位移角的變化，要從多方面考慮結(jié)構(gòu)的剛度與位移角方面的計(jì)算，想要滿(mǎn)足抗震性目標(biāo)，要適當(dāng)采用動(dòng)力彈塑性分析，要對(duì)建筑的穩(wěn)定性與安全性加以注意，還要計(jì)算好承載能力，為了提高構(gòu)件的抗震性，要采取一定的措施。

（作者單位：吉林建筑大學(xué)）