牛桂森（中鐵十九局集團(tuán)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(shù)及應(yīng)用

牛桂森
（中鐵十九局集團(tuán)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(shù)是保障住宅建筑面臨地震災(zāi)害時破壞力最小的重要技術(shù).通過應(yīng)用抗震施工技術(shù)，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(shù)進(jìn)行簡單分析，對住宅建筑抗震施工技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行探討.

關(guān)鍵詞:住宅建筑；抗震施工；施工技術(shù)；技術(shù)應(yīng)用

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市現(xiàn)代化建設(shè)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(yīng)的施工技術(shù)難度加大.加上近幾年來，全球地震頻發(fā)，地震災(zāi)害造成的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡事故越來越嚴(yán)峻，因此，在住宅建筑施工過程中，必須要重視抗震技術(shù)的應(yīng)用，通過開展抗震設(shè)計(jì)，運(yùn)用抗震施工技術(shù)，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(yīng)用抗震施工技術(shù)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(zāi)害頻發(fā)，我國境內(nèi)發(fā)生多次大地震.地震災(zāi)害造成人員傷亡，帶來巨大經(jīng)濟(jì)損失，同時也導(dǎo)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(wèi)生.事實(shí)證明，由于大部分住宅建筑缺乏抗震設(shè)計(jì)，施工過程中不重視抗震施工技術(shù)的應(yīng)用，導(dǎo)致住宅建筑抗震能力較弱.一旦面臨地震破壞災(zāi)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(xiàn)較強(qiáng)震感，導(dǎo)致房屋損毀，人員傷亡.此外，在較多工程建設(shè)過程中，施工單位過分重視項(xiàng)目建設(shè)經(jīng)濟(jì)效益，使用再生鋼材，由于使用的再生鋼材抗拉強(qiáng)度無法達(dá)到工程設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致地震發(fā)生時無法抵御地震破壞作用，引發(fā)房屋倒塌事故.通過對住宅建筑開展抗震設(shè)計(jì)，在工程建設(shè)過程中，運(yùn)用抗震施工技術(shù)，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(lián)系，導(dǎo)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(yán)格按照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行施工作業(yè)，導(dǎo)致住宅建筑質(zhì)量不合格，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不科學(xué)，未開展建筑抗震設(shè)計(jì)、住宅建筑選址地址不合理等因素造成的.內(nèi)部因素主要包括房屋結(jié)構(gòu)、材料使用、施工方法等因素.各類外部因素和內(nèi)部因素共同作用，導(dǎo)致地震抗震能力下降，面臨地震災(zāi)害時容易發(fā)生倒塌事故.

2.1住宅建筑的結(jié)構(gòu)

住宅房屋的結(jié)構(gòu)規(guī)則、勻稱，相同條件下要比其他非規(guī)則結(jié)構(gòu)有較強(qiáng)的抗震性能.一旦住宅建筑房屋的結(jié)構(gòu)不規(guī)則或不勻稱，導(dǎo)致一面偏重一面偏輕，出現(xiàn)上大下小的現(xiàn)象，此類住宅建筑房屋結(jié)構(gòu)的抗震性能較弱.錯層戶型和復(fù)式、躍層結(jié)構(gòu)要比平層住宅建筑房屋結(jié)構(gòu)的居住舒適度要高，但錯層戶型和復(fù)式、躍層結(jié)構(gòu)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(yīng)的抗震能力就越弱.隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的深入發(fā)展，人們對建筑抗震性能認(rèn)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(biāo)準(zhǔn)，這就要求住宅建筑必須要不斷提高抗震施工技術(shù)水平，嚴(yán)格按照國家住宅建筑抗震標(biāo)準(zhǔn)來施工，保障建筑抗震性能符合技術(shù)規(guī)范的要求.從此方面來講，住宅建筑居住時間越久，相應(yīng)的抗震性能越弱.反之，由于最近新建的住宅建筑抗震標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)厲，建筑抗震性能越強(qiáng).

2.3住宅建筑使用的材料和施工質(zhì)量

住宅建筑使用材料的質(zhì)量直接關(guān)系住宅建筑整體抗震性能.施工過程中，使用的混凝土質(zhì)量、鋼筋、鋼材質(zhì)量是否符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)格，都對建筑抗震性能造成影響.施工過程中，出現(xiàn)偷工減料現(xiàn)象，也造成住宅建筑抗震性能減弱.此外，抗震施工技術(shù)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(shù)未落實(shí)到位，未嚴(yán)格按照抗震施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行作業(yè)，導(dǎo)致建筑抗震性能降低.

3　住宅建筑的抗震施工技術(shù)及應(yīng)用

3.1住宅建筑的墻體結(jié)構(gòu)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(hù)構(gòu)件，墻體砌筑發(fā)揮重要承重作用.砌筑的磚塊或混凝土剪力墻強(qiáng)度無法滿足設(shè)計(jì)要求，導(dǎo)致承重結(jié)構(gòu)無法發(fā)揮應(yīng)有功能.磚混住宅建筑結(jié)構(gòu)中，通過提高圈梁的數(shù)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(jié)構(gòu)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(qiáng)度水泥外，要合理配合砂漿比例，確保砂漿強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求.此外，施工過程中，要避免出現(xiàn)以下問題：濕潤磚塊不徹底，導(dǎo)致干磚塊使用砂漿后無法滿足強(qiáng)度要求，水分被干磚塊吸收，以至于整體砌體強(qiáng)度下降.

框架結(jié)構(gòu)的住宅建筑在施工過程中，要預(yù)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(wěn)固度.同時，對于預(yù)埋鋼筋位置出現(xiàn)偏差時，影響周邊維護(hù)結(jié)構(gòu)質(zhì)量時，施工過程中要按照皮數(shù)桿來設(shè)置鋼筋，提高鋼筋位置精準(zhǔn)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(gòu)造柱施工

3.2.1構(gòu)造柱的設(shè)置部位

構(gòu)造柱的設(shè)置部位下圖所示.

房屋層數(shù)設(shè)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(yīng)的另一側(cè)內(nèi)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(nèi)縱墻交接處二七　　≥六　　≥五　≥三端對應(yīng)的墻體處；外墻四角和對應(yīng)轉(zhuǎn)角；錯層部位橫墻與外縱墻交接處；大房間內(nèi)處墻交接處；較大洞口兩側(cè)內(nèi)墻（軸線）與外墻交接處；內(nèi)墻的局部較小墻垛處；內(nèi)縱墻與橫墻（軸線）交接處

多層磚砌體房屋樓梯間構(gòu)造柱的位置如下圖所示.

圖1　

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

3.2.2構(gòu)造柱的縱筋和箍筋

（1）構(gòu)造柱的縱筋.構(gòu)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(gòu)造柱可不單獨(dú)設(shè)置基礎(chǔ)，但應(yīng)伸入室外地面下500mm，或與埋深小于500mm的基礎(chǔ)圈梁相連.構(gòu)造柱的縱筋應(yīng)錨入梁，上下貫通.構(gòu)造柱的縱筋應(yīng)從梁的縱筋內(nèi)側(cè)通過.構(gòu)造柱縱筋的搭接長度按《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50204-2002）附錄B的規(guī)定.

（2）構(gòu)造柱的箍筋.構(gòu)造柱的箍筋，應(yīng)為直徑d≥6mm，間距≤200mm.在樓層上下lm加密區(qū)范圍內(nèi)（lm≥500mm）和縱筋搭接區(qū)，箍筋間距應(yīng)≤100mm.箍筋末端應(yīng)做成135°彎鉤，彎鉤端頭平直段長度應(yīng)≥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(fā)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(qiáng)度，將削弱后的短柱抗彎強(qiáng)度略微低于其抗剪強(qiáng)度，面對地震破壞時，短柱能夠首先達(dá)到抗彎強(qiáng)度，出現(xiàn)延性破壞狀態(tài).在實(shí)際工程施工過程中，分體住的方法具有非常實(shí)用的價(jià)值.實(shí)際操作過程中，可以將短柱沿著豎向設(shè)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(yù)應(yīng)力摩擦阻尼器、預(yù)制分隔板、通縫等形式，設(shè)置對應(yīng)的鏈接件，增強(qiáng)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(jié)點(diǎn)的抗震性能

由于住宅建筑的框架節(jié)點(diǎn)發(fā)揮連接梁和框架柱的重要作用，因此，住宅建筑框架節(jié)點(diǎn)必須符合建筑抗震標(biāo)準(zhǔn)，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(jié)點(diǎn)造成破壞，避免直接造成整體住宅建筑出現(xiàn)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，發(fā)生倒塌或出現(xiàn)嚴(yán)重位移.框架節(jié)點(diǎn)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(qiáng)框架節(jié)點(diǎn)和周邊區(qū)域混凝土的強(qiáng)度，采用適當(dāng)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(biāo)高位置，之后連同梁板一起澆筑框架節(jié)點(diǎn)的混凝土.在住宅建筑施工過程中，施工隊(duì)伍必須要提高抗震施工技術(shù)應(yīng)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(yán)格遵守住宅建筑抗震設(shè)計(jì)要求，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行施工.確保住宅建筑抗震構(gòu)造圖能夠全部了解并熟練應(yīng)用，保障整體住宅建筑框架結(jié)構(gòu)處于高強(qiáng)度狀態(tài).由于框架節(jié)點(diǎn)和周邊區(qū)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(xiàn)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(shù)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(fā)揮整體混凝土的抗壓作用，發(fā)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(shè)計(jì)中的應(yīng)用

作為處理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不確定因素的合理思想——結(jié)構(gòu)可靠度理論已經(jīng)成功地應(yīng)用到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,并且指導(dǎo)制定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范.對于抗震設(shè)計(jì),由于地震作用在時間、強(qiáng)度和空間的強(qiáng)隨機(jī)性,以及結(jié)構(gòu)材料強(qiáng)度、設(shè)計(jì)和施工過程以及人為因素的影響,使得結(jié)構(gòu)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(yīng)用到結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中是可以合理地處理一些不確定因素.目前我國抗震設(shè)計(jì)規(guī)范在進(jìn)行構(gòu)件強(qiáng)度設(shè)計(jì)時就采用了可靠度思想,盡管在設(shè)計(jì)過程沒有直接采用可靠度理論,但是各設(shè)計(jì)表達(dá)式的分項(xiàng)系數(shù)是采用可靠度分析和優(yōu)化思想確定的,這樣就可以保證結(jié)構(gòu)構(gòu)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(shè)計(jì),由于要更明確地確定結(jié)構(gòu)在不同水平地震作用下的性能水準(zhǔn),就應(yīng)該更合理地處理這些不確定因素,也就應(yīng)該基于可靠度理論進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì).這一點(diǎn)在美國聯(lián)邦緊急救援署(FE MA)的研究報(bào)告中明確提出“基于性能的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)框架應(yīng)該是基于可靠度理論的”.我國學(xué)者也提出相同的看法.目前抗震設(shè)計(jì)在可靠度分析中考慮的不確定因素主要有結(jié)構(gòu)反應(yīng)的不確定性,結(jié)構(gòu)本身抗力的不確定性以及計(jì)算模式的不確定性.但已知道,影響結(jié)構(gòu)抗震性能的不確定因素很多,如人為的不確定性,地震發(fā)生時間的不確定性以及環(huán)境造成的不確定影響等.這些都會給結(jié)構(gòu)未來的抗震性能帶來影響.故把可靠度理論應(yīng)用到基于性能抗震設(shè)計(jì)中,除要考慮以往已經(jīng)考慮的不確定因素外,另外一些不確定因素也應(yīng)考慮進(jìn)去.不過一些不確定因素對結(jié)構(gòu)性能的影響需要做長期大量的統(tǒng)計(jì)調(diào)查和試驗(yàn)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(shè)計(jì)思想主張抗震設(shè)計(jì)應(yīng)以結(jié)構(gòu)體系的可靠度理論為基礎(chǔ)進(jìn)行，并由傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中的分項(xiàng)系數(shù)表達(dá)形式（隱式）過渡到直接采用可靠度的表達(dá)形式（顯式），即：

pr=1-pf=1-F(Z<0)≥[pr]

（1）式中，pr為結(jié)構(gòu)的可靠度；pf為結(jié)構(gòu)的失效概率；Z為性能函數(shù)；[pr]為結(jié)構(gòu)的目標(biāo)可靠度.這里的難點(diǎn)在于pf的計(jì)算，因?yàn)閆由多個隨機(jī)變量控制，且各變量間有可能存在相關(guān)關(guān)系，因此在求Pf時，不但要知道各個變量的概率分布函數(shù)，還要知道相關(guān)變量的聯(lián)合概率分布函數(shù)，然后進(jìn)行多重積分運(yùn)算.即使Z只考慮相互獨(dú)立隨機(jī)變量R（結(jié)構(gòu)抗力）和S（結(jié)構(gòu)上的效應(yīng)）的簡單情況，令Z=R-S,構(gòu)件的失效概率計(jì)算仍然比較復(fù)雜.如圖4所示，這時的失效概率表達(dá)式為：

圖4　R，S的概率密度函數(shù)曲線

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

4　結(jié)論

住宅建筑施工過程中，必須要重視抗震施工技術(shù)的應(yīng)用.結(jié)合工程實(shí)際情況，嚴(yán)格按照抗震設(shè)計(jì)規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行作業(yè)，做好工程質(zhì)量管理工作，保障整體結(jié)構(gòu)安全，從抗震性能角度出發(fā)，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(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1673-260X（2016）01-0138-03