图 1 一般错层结构
图 2 短柱错层结构
对于图 1 所示的情况 ,当结构体系为多层框架时 ,只要 按照有关的规定进行计算和构造设计 ,是可以满足规范要求 的 。然而 ,如果当结构的错层两侧存在着诸如剪力墙等刚度 较大的竖向构件时 (如图 3) ,水平力就不一定是唯一的设计 控制因素了 ,往往温度作用起着控制性的影响 。而对于图 2 所示的情况 ,无论其是否存在剪力墙构件 ,水平力作用和温 度作用对错层短柱的影响都必须是加以考虑的 。本文将以 工程实例来说明短柱错层结构的形式及其应对方法 。
2 应用实例 2. 1 实例 1
某单层和二层联体结构 ,左侧为单层枪械库 ,为纯钢筋 混凝土墙结构 ,右侧首层为仓库 ,二层为训练房 ,亦有部分混 凝土墙结构 。二者有 1 m 高差 ,之间以连梁相连 。如图 4 所 示 。施工在冬季 12 月份完成 ,第二年 5 月在节点 1 处的短 柱上出现明显斜向裂缝 ,裂缝宽度达 2 mm ,裂缝分布形态如 图 4 所示 。考虑到两侧的混凝土墙体具有极大的抗侧刚度 , 该裂缝不可能是由水平外力所引起 。由于施工时气温与出 现裂缝时温差高达 30 余摄氏度 ,可以认为该短柱上的裂缝 是由相邻左侧的连梁受热膨胀所引起 。数值计算表明 ,该短 柱的裂缝处的剪力设计值为抗剪承载力的 516 倍 ,而其它构 件的内力均远低于设计承载力 ,故而裂缝仅有可能出现在该 薄弱环节之上 。
建 筑 技 术 开 发
Building Techniq钟志和1 孙文波2 韦桂湘2
(1. 东莞市虎门建筑设计室 ,东莞 523930 ; 2. 华南理工大学建筑设计研究院 ,广州 510641)
[ 摘 要 ] 本文通过工程实例介绍了错层结构中较易被忽视的短柱破坏模式 ,并相应地提出了不同情况下的加固或放 松的处理应对措施 。
图 3 短柱错层结构 (含剪力墙)
图 4 实例一
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图 5 实例二
图 6 节点 2 详图
3 结语 错层结构中的短柱模式往往容易被忽视 ,尤其是错层程
度较小时 。而实际上 ,当错层形成了短柱结构形式时 ,柱的 脆性剪切破坏是非常危险的 。从设计的角度来讲应尽量避 免这种情况的出现 。短柱破坏的原因也有可能不仅与短柱 本身有关 ,而且与结构整体刚度有关 ;不仅与水平荷载有关 , 而且与温度作用相关 。设计时应根据不同的情况采用不同 的应对措施加以处理 。
[ 关键词 ] 错层 ;短柱破坏 ;应对方法 [ 中图分类号 ] TU37513 [ 文献标识码 ] B [ 文章编号 ] 10012523X(2004) 0120018202
1 概述 错层结构在工程中有着广泛的应用 。一般而言 ,错层结
构很可能在错层处产生短柱形态 ,因而对于钢筋混凝土柱来 说 ,其抗侧力性能会因短柱的脆性剪切破坏而大为降低以致 于破坏 ,不利于结构的抗震 。除了通常意义上的错层结构 (如图 1 所示) 外 ,局部楼面的标高变化亦会引起同样的结 果 ,如图 2 所示 ,可称之为短柱错层结构 ,且事实上在目前相 当多的大底盘多塔楼商住建筑中 ,为了将中庭处理成花园 , 这种结构形式是非常多见的 。
对于此类裂缝的处理原则 ,不仅仅要将其补强 ,尚须将 引起裂缝的隐患消除 。所以 ,除了对短柱裂缝处高压灌浆并 加贴钢板之外 ,同时将连梁从跨中截断 ,形成两段互相独立 的悬臂梁 ,以消除温度应力的影响 。处理后经过两年的使 用 ,结构功能完全正常 ,并且未发现新的裂缝 。 2. 2 实例二
某商住楼为框架结构共 8 层 ,裙楼 3 层 ,塔楼分两栋 ,各 为 5 层 ,如图 5 所示 。塔楼之间的裙楼下沉 115 m ,形成一露 天花园 ,以覆土植树 。采用考虑楼板刚度效应的 TBSAP 计算 表明 ,该段短柱将无法满足抗震的承载力要求 。为了保证该 节点的抗震性能 ,结合建筑专业的要求 ,对该段短柱进行了 强化 ,如图 6 所示 ,形成了一个刚性节点区域 ,从而避免了短 柱的脆性剪切破坏 。