结构框架对比法

2024-10-21

结构框架对比法（共7篇）

结构框架对比法篇1

0 前言

在结构上附加阻尼器是消能减震的一种主要方式。粘滞阻尼器由于其耗能仅仅依赖于阻尼器自身相对速度, 并且其阻尼模式和所确定的结构内部阻尼模式一致, 使减震结构的动力分析模型大大简化。此外, 线性粘滞阻尼器在相当宽的频带内具有保持粘滞线性反应、对温度的不敏感性、产生的阻尼力与位移不同步等优点, 因此, 线性粘滞阻尼器在土木工程减震耗能领域内具有越来越好的前景。

减震结构的常用分析方法有时程分析法和反应谱法。无论结构处于弹性状态还是弹塑性状态, 粘滞阻尼器是线性还是非线性乃至其他更复杂的阻尼器, 都可以用时程分析法来进行分析, 而反应谱法只对设置线性阻尼器且处于弹性状态的结构分析较为准确。

1 粘滞阻尼器的力学特性

粘滞阻尼器是通过粘性流体对阻尼器活塞的阻碍而耗散能量, 它不产生刚度, 只产生附加阻尼, 其计算模型可简化为一个阻尼原件。

粘滞阻尼器产生的阻尼力仅与速度有关, 可用公式 ( 1) 表示:

式中, cα为广义阻尼系数; u为阻尼器内的位移;·u为相应的速度; α 为速度指数, 其值大致为0. 3 ~ 1。当 α = 1 时, 阻尼系数记为ce, 阻尼简化为fd ( t) = ce·u, 阻尼表现为线性, 否则表现为非线性。α 值离1. 0 越远, 其非线性程度越高。阻尼力的方向总是与位移方向相反, 从而阻止结构运动, 消耗能量。

2分析方法和相应程序

本文假定设置粘滞阻尼器后, 钢筋混凝土主体结构在中震作用下仍然保持弹性。

2. 1弹性时程分析法

对于多层房屋结构, 可用层间剪切模型, 即将横梁视为绝对刚性, 各层质量集中在屋面和楼板高度的葫芦串模型。当 α = 1 时, 得到运动微分方程[1]:

M、C、K分别代表结构的质量、阻尼、刚度矩阵, 其定义与传统结构相同; l为单位列向量。结构阻尼矩阵通常采用瑞雷阻尼假定, 即C = αM + b K, a、b为与结构体系有关的常系数。Ce是附加阻尼矩阵, 为对称的三对角矩阵, 一般不是比例阻尼矩阵。采用最为常用的Wilson - θ 法求解式 ( 2) 。时程分析法得出的是结构各层的位移uj、速度·uj和加速度¨uj反应时程曲线, 可得出结构的最大位移ujmax、速度·ujmax和加速度值¨ujmax, 故结构各层的最大剪力fkj、阻尼器出力fdj及地震力fej:

式中, θj为第j楼层阻尼器和水平方向的夹角 ( 假设同楼层阻尼器的方向一样) 。

2. 2 振型分解反应谱法

振型分解法是利用各振型相互正交的特性, 将原来耦联的微分方程变为若干相互独立的微分方程, 从而使原来多自由度体系的动力计算变为若干个单自由度体系的问题, 在求得各单自由度体系的解后, 再将各个解进行组合, 从而求得多自由度体系的地震反应。

运用广义位移来表示运动微分方程:

式中, X为振型矩阵; q ( t) 为广义坐标矩阵。

假设XjTCeX = XjTCeXj成立, 采用杜哈梅积分的数值计算求解单自由度体系的位移、速度和加速度。通常采用SRSS法或CQC法得到最大位移ujmax、速度·ujmax和加速度值¨ujmax。结构层间剪力、阻尼器出力及地震力, 可按下式首先求出每一振型的反应, 再按SRSS法进行组合, 以确定结构的最大地震效应[2]。

运用MTLAB编制两种分析方法程序[3]。

3 算例

3. 1 基本条件

某6 层医院住院楼, 1 层层高4. 2 m, 其余各层均为3. 6 m。建筑场地类别Ⅱ类, 场地特征周期0. 40 s, 抗震设防烈度8 度, 设计地震分组第二组, 设计基本地震加速度值为0. 20 g。采用钢筋混凝土框架结构, 取其中间一榀框架做平面配筋计算, 结构的几何尺寸见图1, 该榀框架承担的重力荷载为: 1 层770. 5 k N, 其余各层均为686 k N。梁、柱均采用C30 混凝土, 受力钢筋采用HRB335 级热轧钢筋。按现行抗震规范对原结构进行初步计算分析及配筋, 结构的基本周期T = 0. 88 s。

对于医院建筑, 要保证其在地震发生后继续使用, 故应提高其设防目标, 按必要目标来进行设计, 即要求中震不坏、大震可修。利用耗能减震技术, 在结构中设置粘滞阻尼器, 以提高结构的抗震性能。

原结构在地震下的楼层位移、层间位移、层间侧移角见表1, 由表1 可以看出, 在中震作用下结构的部分楼层已进入弹塑性状态, 不满足使用无害的设防水平 ( [θ] =1 /500) 。

现在每层设一个阻尼系数为cej= 3. 548 k N·s / mm的线性粘滞阻尼器, 安装角度 θ = 35°, 其他各层 θ = 31°。假定结构在中震下处于弹性状态。选择典型地震波El Centro波, 对未控结构及附加线性粘滞阻尼器的减震结构在中震下进行分析, 将原地震波的峰值加速度调整为200 gal。根据计算, 结构的层间位移角都小于1 /500, 符合结构处于弹性状态的假定, 能够满足中震不坏的抗震目标。

3. 2 两种程序最大响应对比

从图2 及表1 ~ 2 对比可以看出, 附加适当的线性粘滞阻尼器后, 作用于结构上的地震作用力有所减小, 结构的层最大剪力明显减小。

从图3 ~ 4 可以看出, 时程分析法和振型分解反应谱法都能有效地计算出减震结构的地震效应。二者计算结果相比, 楼层位移、层间位移和层剪力的最大误差约为20% , 误差主要来自两方面: 一方面来自振型分解, 由于附加阻尼分布不均匀引起的各阵型运动耦合被忽略掉而引起的误差; 另一方面是来自振型组合时引起的误差。但是两种方法的最大阻尼器出力在部分楼层相差比较大。

本文采用的是阻尼系数为线性粘滞阻尼器, 计算出结构的总阻尼比为: 第一模态、第二模态, 阻尼比较大, 在振型分解时忽略广义附加阻尼矩阵的非对角项, 即进行“强迫振型分解”, 会引起较大的误差。若改变粘滞阻尼器的阻尼系数为, 用两种方法计算的结构楼层位移和层剪力对比如图5 所示, 其最大误差仅约6% 左右。

4 结语

附加线性粘滞阻尼器的结构减震效果好, 计算模型简单, 能用简单的程序对其进行分析, 且时程分析法和振型分解反应谱法均适用。但是采用振型分解法时, 由于“强迫振型分解”和采用振型组合的方式求解最大效应, 会引起一定的误差, 若阻尼比较大, 或者阻尼矩阵非比例程度较高时, 误差会更大, 甚至产生错误。另外, 采用反应谱法时, 若用规范反应谱进行分析, 由于是在阻尼比很小的假定基础上忽略阻尼项的影响来计算结构效应的, 当阻尼比较大时, 计算是存在问题的, 故不能用规范反应谱来计算减震结构, 而可以采用多反应谱法。因此, 在对减震结构进行分析时, 即使是附加线性阻尼器, 用振型分解反应谱法也可能会不可靠, 宜采用时程分析法进行计算。

摘要：弹性时程分析和振型分解反应谱法是结构抗震设计最为常用的两种分析方法。本文基于这两种方法, 编制弹性时程分析程序和振型分解反应谱程序, 分析安装了线性粘滞阻尼器的钢筋混凝土框架结构在中震下的响应。将两种分析结果及相应原结构在中震下的响应进行对比, 讨论两种分析方法的适用性和局限性。

关键词：线性粘滞阻尼器,弹性时程分析法,振型分解反应谱法

参考文献

[1]杨叶, 童申家, 张思海, 等.安装粘滞阻尼器的RC框架结构静力非线性分析方法[J].四川建筑科学研究, 2010, 36 (3) :183-186.

[2]郑久建, 孟凡兴, 刘瑞勇.粘滞阻尼减震结构分析及设计方法[M].沈阳:东北大学出版社, 2009.

[3]徐赵东, 郭迎庆.MTLAB语言在建筑抗震工程中的应用[M].北京:科学出版社, 2004.

结构框架对比法篇2

关键词：卓越绩效评价准则,质量,质量体系

一、前言

中国质量协会、中国标准化委员会在借鉴美国国家质量奖—波多里奇质量奖评奖标准的基础上, 制定了我国国家质量奖的评奖标准—《卓越绩效评价准则》。相比起来, 美国每年都会对波多里奇质量奖评奖标准做出修订与完善, 而我国自2 0 0 4年颁布《卓越绩效评价准则》以来, 一直未做过修订与完善。对中美两国国家质量奖评奖标准进行对比分析, 找出两者之间的相同点和不同点, 对于相关人员正确理解和使用两个标准及对中国将要进行的《卓越绩效评价准则》的修订和完善具有现实的作用和意义。

二、中美国家质量奖评奖标准的由来

1. 美国国家质量奖评奖标准的由来

20世纪80年代初期和中期, 美国在产品质量的领导地位方面受到来自日本等国家的严重挑战, 劳动生产率的增长也落后于日本。许多有远见的美国政府和工商界人士认识到, 在范围不断扩大、竞争日益激烈的国际市场上, 重新强调质量, 对美国组织来说, 已不再只是一种选择, 而是一种必需。在这种背景下, 当时的美国商务部部长马尔科姆·波多里奇率领美国政府和工商界有关人员在对日本进行调研后, 积极呼吁在美国建立类似日本戴明质量奖的国家质量奖。198 7年1月6日, 美国国会通过了马尔科姆·波多里奇国家质量改进法案, 这一法案规定了马尔科姆·波多里奇国家质量奖的设立。

美国波多里奇国家质量奖自设立以来, 美国历届总统都要亲自出席颁奖仪式并发表讲话, 它所提出的卓越绩效模式已发展成为一个风靡全球的管理模式, 为世界质量管理的发展做出了巨大的贡献。

2. 中国国家质量奖评奖标准的由来

1987年改革开放之初, 我国引进了全面质量管理, 在全国范围开展了全员、全过程、全面的质量管理活动。随着改革开放的不断深入, 1988年我国引进了87版ISO9000族质量体系标准, 开展了质量体系的建设和认证工作。进入2 1世纪后, 随着经济全球化和我国市场经济体制的建立, 为了提高我国组织的经营质量, 增强组织的竞争力, 我国重新恢复了1991年停止的“全国质量管理奖”, 借鉴美国波多里奇国家质量奖评价标准的内容, 启动了全国质量管理奖评审。2004年8月30日国家质量监督检验检疫总局、国家标准化管理委员会颁布了GB/T 19580—2004《卓越绩效评价准则》作为全国质量管理奖的评奖标准, 于2 0 0 5年1月1日起实施, 同时颁布了GB/Z 19579—2004《卓越绩效评价准则实施指南》作为技术文件同时实施, 并宣布我国将按国际惯例设立国家质量管理奖。

三、中美国家质量奖评奖标准框架结构的对比分析

1. 美国波多里奇质量奖评奖标准的框架结构

美国波多里奇质量奖评奖标准框架结构如图1所示。

美国波多里奇质量奖评奖标准框架结构的顶部是“组织概况”, 全面描述组织运作的轮廓, 包括环境、工作关系和面临的竞争挑战。框架中央是由六个项目组成的业绩管理系统, 项目1 (领导) 、2 (战略策划) 、3 (以顾客和市场为中心) 构成领导作用三角形, 项目5 (员工队伍) 、6 (过程管理) 、 (7) 经营结果) 构成经营结果三角形。框架中的水平箭头连接领导作用三角形和经营结果三角, 是要说明在一个有效的业绩管理系统中反馈的重要性。项目4 (测量、分析和知识管理) 作为业绩管理系统的基础放在框架的底部。

2. 中国国家质量奖评奖标准的框架结构

中国国家质量奖评奖标准的框架结构如图2所示。

中国《卓越绩效评家准则》框架结构的顶部是“过程:方法—展开—学习—整合”, 阐述了用方法—展开—学习—整合四个要素评价组织处在何种阶段。框架结构的中央是由六个项目组成的业绩管理系统, 项目4.1 (领导) 、4.2 (战略) 、4.3 (以顾客和市场) 构成领导作用三角形, 是带动力;项目4.4 (资源) 、4.5 (过程管理) 、4.7 (经营结果) 构成经营结果三角形, 是从动力。框架中的水平箭头连接领导作用三角形和经营结果三角, 表明领导与结果的关系。领导三角形和经营结果三角形通过项目4.6测量、分析与改进连接, 依据P D C A循环方式, 形成不断改进和创新的系统, 引导组织去追求卓越。

3. 对比分析

从中、美国家质量奖评奖标准的框架结构图可以看出, 两个标准的框架结构非常相似, 两者都由七个项目构成, 并且这七个项目都相同 (除个别项目的标题表述不相同外) , 七个项目之间的关系也都一样。两个标准的框架结构都有由三个项目构成的领导三角和由三个项目构成的结果三角, 而且两者的领导三角和结果三角也都一样。两者都以项目“测量、分析和改进 (知识管理) ”作为系统的基础。

从两个标准的框架结构图也可以看出, 两者也有一些不同。美国波多里奇质量奖评奖标准将“组织概述”作为框架的一项基本元素置于框架的顶部, 强调了“组织概述”与“领导”与“经营结果”的互动作用, 通过“组织概述”来指导组织如何发挥领导作用、制定相关战略、关注顾客与市场, 如何预测组织所应达到的经营结果。另外, 通过领导板块和经营板块的相关反馈信息重新面对组织的环境、关系和挑战。

中国《卓越绩效评价准则》参照了欧洲质量奖评奖标准的框架结构, 没有将“组织概述”作为框架的一项基本元素, 而是将“过程:方法-展开-学习-整合”和“结果”置于框架的顶部, 强调了过程对结果的重要性。即应对《卓越绩效评价准则》的要求, 确定、展开组织的方法, 并定期评价、改进、创新和分享, 使之达到一致、整合, 从而不断提升组织的整体结果, 赶超竞争对手和标杆, 获得世界级的绩效。

此外, 美国波多里奇质量奖评奖标准框架结构中项目5“员工队伍”和中国《卓越绩效评价准则》框架结构中项目4.4“资源”两个项目标题不一样。通过两个标准相应项目的具体条款可以看出, 美国波多里奇质量奖评奖标准在项目5“员工队伍”中对组织提出了人力资源方面的要求, 中国《卓越绩效评价准则》在项目4.4“资源”中对组织不但提出了人力资源的要求, 还对组织提出了基础设施、信息、技术等其他方面资源的要求, 两个项目提出资源要求的范围、内容是不同的。

美国波多里奇质量奖评奖标准框架结构中项目4“测量、分析和知识管理”和中国《卓越绩效评价准则》框架结构中项目4.6“测量、分析与改进”两个项目标题也不一样。通过两个标准相应项目的具体条款可以看出, 在两个项目在具体的条款内容里都提出了对组织绩效的测量、分析与改进和知识管理的要求。两个项目标题不同, 只是标题描述不同, 两个项目的内容并没有本质区别。

四、结束语

通过对中美国家质量奖评奖标准框架结构的对比分析可以看出, 两个标准的框架结构基本是一样的, 局部上有个别不同, 主要表现在两个方面:一是框架结构的顶部放置的要素不同;二是构成框架结构的两个项目的标题不同。两个标准框架结构的局部不同主要是因为我国在参照美国波多里奇质量奖评奖标准的框架结构时, 结合欧洲质量奖评奖标准的框架结构和我国的实际情况对其做了一定的修改。

参考文献

[1]李婷:基于文化的视角对美日国家质量奖的对比分析[J].大理学院学报, 2006 (5) :88-92

[2]Frequently Asked Questions and Answers about the Malcolm Baldrige National Quality Award.[D].http://www.baldrige.nist.gov

[3]韩福荣.现代质量管理学[M].北京:机械工业出版社, 2004:371-372

[4]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 中国国家标准化管理委员会.GB/T19580-2004卓越绩效评价准则[S].2004, 8, 30

结构框架对比法篇3

随着结构工程的发展, 有限单元法 (FEM) 已成为分析各种结构问题的强有力的使用工具。ANSYS软件是美国ANSYS公司开发的新一代大型通用有限元分析程序, 它拥有丰富和完善的单元库、材料模型库和求解器, 能高效地求解各类结构计算问题。ANSYS软件是第一个通过ISO9001质量认证的大型分析设计类软件, 是美国机械工程师协会 (ASME) 、美国核安全局 (NQA) 及近二十种专业技术协会认证的标准分析软件。在国内是第一个通过了中国压力容器标准化技术委员会认证并在国务院十七个部委推广使用的。在ANSYS数据库中, 提供了超过100种单元类型, 每种都有其自身的特点, 要选择适合结构本身特点的单元形式, 还是比较困难的[1,2]。本文结合某简单框架的结构特点, 采用实体建模和梁单元建模两种方式, 根据建模结果对两种建模方式进行了分析比较。

1 ANSYS实体建模的介绍

ANSYS程序提供了两种实体建模方法:自顶向下和自底向上。自顶向下进行实体建模时, 用户定义一个模型的最高级图元, 如球、棱柱, 称为基元, 程序自动定义相关的面、线和关键点, 用户可以利用这些高级图元直接构造几何模型。采用自底向上进行实体建模时, 用户从最低级的图元向上构造模型, 先定义关键点, 再依次定义线、面、体。无论采用哪种方法建模, 用户均能使用布尔运算来组合数据。ANSYS程序提供了完整的布尔运算, 诸如相加、相减、相交、分割、粘结、搭接和重叠。在创建复杂实体模型时, 对线、面、体、基元的布尔操作能减少相当可观的建模工作量[3], 并构造出用户想要的模型。此外, ANSYS程序还提供了拖拉、延伸、旋转、移动和复制实体模型的图元功能, 以及切线构造、自动倒角生成、通过拖拉与旋转生成面、体等附加功能, 可方便帮助用户建模。

2 两种建模方式单元类型的选择及特点

2.1 实体建模方式单元类型的选择及其特点

土木工程中, 常用的实体单元类型有Solid45, Solid92, Solid185, Solid187等几种。Solid45, Solid185可以归为第一类, 它们都是六面体单元, 都可以退化为四面体和棱柱体, 单元的主要功能基本相同, 其中Solid185还可以用于不可压缩超弹性材料。Solid92, Solid187可以归为第二类, 它们都是带中间节点的四面体单元, 单元的主要功能基本相同。实际选用单元类型时, 如果所分析的结构比较简单, 可以很方便的全部划分为六面体单元, 或者绝大部分是六面体, 只含有少量四面体和棱柱体, 此时, 应该选用第一类单元。如果所分析的结构比较复杂, 难以划分出六面体, 则应选用第二类单元, 也就是带中间节点的四面体单元。ANSYS的单元类型是在不断发展和改进的, 同样功能的单元, 编号大的往往意味着在某些方面有优化或者增强。但是对于本文中比较简单的框架结构单元, 选用Solid45就足够可以得到比较满意的计算结果。Solid45由8节点结合而成, 每个节点有X, Y, Z三个方向的自由度。

2.2 梁单元建模的单元类型的选择及特点

ANSYS程序中梁单元是一种几何上一维而空间上二维或三维的单元。常用的梁单元有Beam3, Beam4, Beam188三种。它们的主要区别在于:1) Beam3是2D的梁单元, 只能解决二维的问题。2) Beam4是3D的梁单元, 可以解决三维的空间梁问题。3) Beam188是3D梁单元, 可以根据需要自定义梁的截面形状。ANSYS中提供了11种常用截面形状梁截面库供我们选择, 由此提供了更强大的非线性分析能力和可视化特性。

对于该框架结构, 柱、横纵梁选用Beam188单元类型, 即三维线性应变梁单元类型。本实例中相应的选用梁单元, 楼板选用了Shell63单元类型。

使用Beam188建模时, 需要注意的是方向点K的选取, 方向点的作用是确定梁截面的方向, 也称为截面方向控制点。如图1所示, 由I指向J为单元坐标系统的X方向, K为单元坐标系统的在X—Z平面内+Z方向的任何一点 (但是I, J, K三个点不能够共线) , Y方向再由右手螺旋法则确定即可。其次, 梁柱交接处需要设置截面的偏移位置, 通过此参数可定义梁移动多少距离已达到和实际相符合的模型。

3 实例建模分析比较

某框架结构, 楼板面积20 m×8 m, 厚度为200 mm;框架柱截面为0.5 m×0.5 m, 横纵梁截面为0.3 m×0.6 m。立柱侧面间距4 m, 立面正面间距5 m。结构全部采用钢筋混凝土结构。分别采用实体和梁单元两种方式建模, 如图2, 图3所示。

4 结语

通过对简单框架结构的实体建模和梁单元建模的分析比较得出:

1) 对于简单框架结构, 实体建模和梁单元建模, 它们的模型差别不大。2) 实体建模能够真实反映结构特征, 但是需要建立大量的关键点、线、面、体, 有较多的节点和单元数量。对于细部结构, 交叉连接以及接触等问题的处理上比较繁琐。相比梁单元建模, 实体建模及CPU处理需要较长的时间。3) 从表1中两者统计的建模过程中相关数据明显的可以看出, 使用梁单元方式建模能以较少的节点数和单元数达到与实体模型相同的结果。对于许多在实体模型中难解决的问题, 在梁单元建模中, 变得很简单。但是梁单元建模需要划分网格后才能反映真实的结构特征。

对于简单的结构选取梁单元建模的方式既简单快捷又能达到比较理想的效果。但是对于复杂、庞大的结构, 以及需要对裂隙进行观察等复杂计算的结构, 最好还是采用实体建模, 以取得更为可靠的结果。在实际的工程中, 应该根据需要选择合适的建模类型, 使ANSYS这一软件更好地应用于空间结构有限元计算。

参考文献

[1]潘玉松.浅谈使用ANSYS时的建模方法[J].成都电子机械高等专科学校学报, 2006, 6 (2) :28-30.

[2]张萍.ANSYS建模过程中单元属性的定义[J].现代电子技术, 2003, 159 (16) :5-36.

结构框架对比法篇4

内爆法是利用少量的炸药对建筑物的承重结构造成一定的破坏, 从而导致整个结构在重力的作用下完全倒塌的过程。因此内爆法是一种较好的在拥挤城市中爆破拆除高楼等建筑物或构筑物的手段。

2 研究内容及研究目标

2.1 研究目标

建立一套切实可行的框架结构建筑物内爆法拆除设计数值模拟, 为内爆法理论研究的突破开辟一条新的途径。

2.2 主要研究内容

1) 框架结构内爆法拆除设计基本原理;

2) 框架结构建筑物爆破拆除数值模型;

3) 根据所建框架结构建筑物模型进行材料属性的修改, 最后在K文件里, 修改材料转化的时间间隔, 得到最优的间隔时间和起爆顺序;

4) 通过对不同爆破拆除方案数值模拟爆破倒塌效果的比较, 得出框架结构建筑物内爆法拆除的最优方案。

3 内爆法拆除理论

内爆法的主要原理是:运用炸药拆除建筑物的一些主要梁和柱, 预处理电梯井和楼梯, 让被炸部分构件下落, 把下面的建筑结构撞碎。炸药只相当于楼房倒塌的催化剂, 起作用的实际上是建筑物的重力, 坍塌部分带动未坍塌部分下落。实现一次内爆拆除, 炸药对整个地板或墙壁的扭折、弯曲、倾倒有选择性破坏或改变结构支撑柱梁的作用。

3.1 内爆法拆除方法

首先是建筑物的结构物由超静定体系至临界状态;其次建筑物结构失稳达到临界状态体系到几何可变状态。最后是结构全部或部分悬空后, 以一定的速度向下坠落的过程。

3.2 内爆法拆除倒塌机理

3.2.1 内爆法拆除结构物的主要作用机理

1) 扭折破坏机理, 利用钢筋混凝土材料的抗拉抗扭性能弱的特点, 位于底部的爆破拆除楼层由于采用微差起爆, 按照从左到右或者从中间向两边的方式, 结构承重构件逐渐减少且朝一个或几个方向集中, 梁楼板等水平构件跨度逐渐加大而发生弯曲破坏。

2) 破坏节点刚度, 梁在竖向变形时导致承重构件不再保持竖直状态而是保持一定的倾角, 从而大幅降低柱的承载能力。

3) 冲击破坏机理。一是结构间的碰撞。二是结构与地面的碰撞。重力势能大部分转换为动能, 形成巨大的冲击作用。

3.2.2 内爆法的倒塌过程划分为3个阶段

结构从超静定体系至临界状态。临界状态体系到几何可变状态。几何可变状态向下冲击与地面及本身相互碰撞过程。

3.2.3 内爆法拆除特点

1) 内爆法拆除框架结构建筑物不要求建筑物的重心移出其原有的支撑面。运用内爆法拆除高层建筑, 建筑物的重心位置不必移出建筑物原有的支撑面, 随下部结构的破坏, 上部结构与下部结构碰撞从而达到破坏的效果[1]。

2) 内爆法拆除高层框架结构建筑时不必保留定向倾倒时所必需的转动铰链。内爆法设计过程中, 不用顾忌整体结构倒塌的定向倾倒的转动铰链问题, 就不会出现结构后坐和前冲现象。

3) 构件解体程度高。在起爆一定时刻后框架结构建筑物的主体部分在很短的时间内能处于悬空状态, 建筑物依靠自身的巨大重力向下塌落, 并以一定的加速度向下加速塌落, 最后建筑物的底部先与地面接触发生强烈的挤压碰撞, 使建筑物的结构发生大面积的解体破碎。这种挤压不仅仅是地面和建筑物结构的挤压, 更多的是结构与结构之间的挤压破碎, 使结构的解体破坏程度加大。

4 框架结构建筑物内爆法设计及数值模拟

1) 模型的建立

建立一个18层的混凝土框架结构, 东西走向, 高54m, 宽16m, 长44m, 层高3m, 南北两跨, 东西五跨的框架结构。

2) 定义单元类型

运用LS-DYNA软件, 选用柱和梁的单元类型为Beam161, 板的单元类型Shell163, 地面的单元类型为Solid164, 柱、梁和板的材料选用*MAT_PLASTIC_KINEMATIC的C40的混凝土参数, 密度为2700kg/m3, 弹性模量为3.2E10MPa, 泊松比为0.22, 屈服应力为3E7MPa, 剪切模量为3.2E8MPa。地面建模*MAT_RIGID的材料参数, 密度为2400kg/m3, 弹性模量为3.2E10MPa, 泊松比为0.30, 屈服应力为3.2E8MPa, 剪切模量为3.2E8MPa。

3) 划分网格单元

对建立好的模型进行网格划分, 柱截面单元尺寸为0.3m, 梁截面单元尺寸为0.4m, 板的面单元尺寸为0.4m×0.4m。

4) 修改模型里的单元材料属性

根据自己设计好的爆破方案对需要在不同楼层的柱进行材料属性进行修改, 根据不同的材料号, 为后面进行Part转化服务。弱化的材料*MAT_PLASTIC_KINEMATIC参数为密度为240kg/m3, 弹性模量为3.2E7MPa, 泊松比为0.2。

5) 编辑求解过程

在ANSYS建模页面生成所有的Part, 再设定好求解所用的时间分别为10s、12s2种情况。设定好求解步长, 选择所要生成的途径和类型, 最后生成K文件。在生成的k文件里, 用Ultra Edit文件编辑器对需要修改的Part部分增加一个Part转换, 通过运用LS-DYNA设定一定的时间间隔对材料属性进行转化来弱化材料, 模拟炸药对柱和梁材料的爆破过程。根据Part转换让不同的柱在设定的时间间隔转化成刚体, 再改变成弹塑性体, 对地面施加边界条件, 再施加重力载荷, 这样在LS-DYNA Solver模块里选择K文件进行求解, 最后得出所要求的结果。

4.1 框架建筑物内爆法拆除设计

1) 爆破方案1:内爆法1

此次内爆法的拆除方案是建筑物由内而外的辐射状起爆, 先由最中间的柱材料进行弱化, 通过同一层楼房不同柱0.5s延期弱化, 由第1层到第3层0.3s延期弱化, 让框架结构建筑物第1层中间先倒塌, 在建筑物自身重力作用下, 带动整个建筑物向内倒塌, 从而减少建筑物爆堆的占地面积, 减少爆破时对周边环境的不利影响。

2) 爆破方案2:内爆法2

通过对前面内爆法拆除方案改进, 得到一个新的内爆法拆除方案方案, 此次方案由前面仅弱化第1层到第3层的柱, 改为在弱化第1、2层1s后弱化3、4柱的材料, 2.5s后弱化7、8层的柱的材料, 3s后弱化11、12层柱的材料。这样框架结构楼房会在自身的重力作用下, 发生与地面、梁柱间的挤压破碎, 使楼房结构发生解体, 达到更充分的破碎。为后面爆堆的清理工作带来便利。

3) 爆破方案3:定向倒塌

此次数值模拟采用A排柱的模拟起爆高度为9m, 根据LS-DYNA的特性, 通过对A排柱材料属性进行转化, 让其先发生倒塌。B排柱的模拟起爆高度为6m, 间隔时间为0.5s, 最后是对C排柱进行松动爆破, 炸高可以很小, 只需要选择模型中一个很小的单元就行了。通过对模型生成的K文件参数进行修改, 就可以应用LS-DYNA软件进行求解, 达到生成倒塌动画的结果。

4) 爆破方案4:逐跨倒塌

首先选择A跨到F跨要弱化的1~3层的柱, 修改柱的材料属性, 通过修改K文件中的Part转化的时间, 就可以通过求解得到建筑物的倒塌过程。

4.2 框架建筑物拆除爆破其他理论模型

1) 定向倒塌

建筑物高宽比大, 横向跨度小式中, H为建筑物高度, m;B为建筑物宽度, m;η为建筑物高宽比。场地能满足建筑物塌要求, 则可采用整体建筑物定向倾倒方式, 即在倾倒方向一侧布置具有一定开口高度的爆破切口, 切口形成后, 整体建筑物绕支撑体左下角转动倾倒冲击地面而解体。此方式只是炸毁部分支撑柱和梁, 施爆比较简单, 但场地要求严格, 解体构件大小不易控制。

2) 折叠倒塌

建筑物高宽比大但场地不能满足框架整体倾倒要求, 应采用竖向逐断折叠倒塌方式。即每隔若干层布置爆破切口炸毁一侧支撑柱, 使框架按由上到下或由下到上的顺序逐段折叠倒塌。

3) 水平分段爆破

建筑物高宽比小但框架长度较长, 可采用沿水平方向推移逐段解体拆除方案, 在前段框架倾倒解体时, 后段框架依然保持稳定和整体性。这种方式是按照一定的时间间隔和先后顺序逐段起爆, 连续倒塌。这种拆除方式, 施爆比较复杂, 设计时要精确地进行结构力学分析, 确定倒塌段数和间隔时间。

4) 原地坍塌

当建筑物高宽比很小, 建筑物整体的结构强度小, 如宽度大于高度的砖砌结构楼房、单层排架结构厂房、仓库等建筑物, 均可采用原地坍塌拆除方式, 这种方式, 就是把建筑物底部一定高度的承重结构瞬时全部炸掉, 使建筑物在自身重力作用下塌落冲击解体。

4.3 框架结构楼房内爆法拆除数值模拟

通过对不同爆破方案的比较, 表1是4种爆破方案倒塌时间、爆堆高度和爆堆面积的比较。我们可以看到内爆法拆除的框架结构建筑物爆堆高度要比其他的方案小, 结构解体程度要好。但可能还是在建模中出现一些问题, 导致部分结构的构件飞出。

5 结论

在进行建筑物内爆法拆除方案设计前, 可以通过计算机模拟, 选择最优爆破方案, 保证施工, 安全、有序地进行。尽管国内还很少采用这种拆除方案, 但我相信在不久的将来, 内爆拆除将是国内爆破方案的首选, 越来越多的理论研究专家和工程技术人员将会从事对内爆法力学, 运动学, 倒塌过程的分析, 解开内爆法的神秘面纱。

参考文献

结构框架对比法篇5

关键词：抗震性能,鉴定,快速法

1 引言

地震灾害发生时, 往往有大量的建筑物损毁, 导致人员伤亡和财产损失。从现状看, 由于地震预测科学发展的滞后, 对于地震灾害的抵御或防御, 主要应该走“防震减灾”之路[1]。对于既有建筑进行抗震性能鉴定和适当的加固, 即属于此范畴。现行国家标准《建筑抗震鉴定标准》GB50023-2009可以适用于抗震性能鉴定, 但比较耗时费力, 不符合经济性和合理性原则。笔者从快速评估的思路出发, 借鉴FEMA154等方法, 研制抗震性能鉴定快速法。

2 鉴定快速法

2.1 适用范围和目标的设定

本鉴定快速法, 适用于8度抗震设防区;90年代建造的在用多层框架结构;场地不属于危险地段, 不利地段仅限于软弱土或液化土的建筑物;同时要求能够提供基本的建筑、结构等专业设计图纸。适用于8度抗震设防区, 主要对应于本地区, 也是广东省内少数的8度区。90年代建造的建筑物, 对应于《建筑抗震鉴定标准》的B类建筑, 要求后续使用年限不宜少于40年 (条件许可时50年) 。这一段时间设计和施工的建筑物, 量大面广, 主要采用框架结构形式, 且已使用二十年左右, 有进行鉴定的需求。

虽然在《建筑抗震鉴定标准》中, 要求对B类建筑采用第一、二级并行鉴定、综合评定的方法, 但笔者利用本鉴定快速法, 可以在较短的时间 (1~2个小时) 内, 对建筑物进行抗震性能评级, 给出基本的建议。评级分为AS、BS、CS、DS等四级, 如表1。采用0~1的计分原则[2]:AS级0.90~1;BS级0.80~0.90、CS级0.60~0.80、DS级0.6以下。AS、BS、CS、DS四级的等级值分别取其区域值上下限的平均值, 即Q1=0.95, Q2=0.85, Q3=0.7, Q4=0.3。

2.2 确定影响因子和权重

主要依据是《建筑抗震设计规范》GB50011、《建筑抗震鉴定标准》, 参考《危险房屋鉴定标准》JGJ125-99、美国FEMA154建筑潜在震害快速观察判定法[3], 主要方法是模糊综合评价法、层次分析法。

首先需要确定影响抗震性能的主要因素, 即一级影响因子及其权重。《建筑抗震鉴定标准》中, 混凝土结构第一级鉴定主要内容包括一般规定、结构体系、材料强度、整体性连接、特殊构件、非结构构件及其连接构造等。FEMA154法中选取的影响因素是结构类型、层数、竖向不规则、平面不规则、规范前 (抗震规范首次采用之前设计施工的) 、基准期后 (抗震规范修改并要求强制使用后设计施工的) 、土类别。对于高、中、低不同的地震区, 采用不同的调查表, 其基本分数不同。综合以上内容, 并考虑建筑物的质量现状, 选取地基基础、结构体系、整体性连接、结构主体质量现状等四个因素为一级影响因子。

确定一级影响因子权重时选用了层次分析法[4]。采用1~9标度, 根据各因子的重要程度, 作因素之间两两对比。各影响因子的判断矩阵见表2。

平均随机一致性指标RI=0.89 (n=4, 经查表得平均随机一致性指标为0.89)

根据矩阵理论, 当CR<0.1时, 判断矩阵的一致性可以接受。

2.3 二级因子和分级标准

对于以上的一级影响因子, 需要确定各自的二级因子和分级标准。经分析得到表3~表6, 每个二级因子分为a、b、c、d四级。主要依据仍是《建筑抗震设计规范》、《建筑抗震鉴定标准》, 其中地基基础现状、混凝土外观质量分级依据《民用建筑可靠性鉴定标准》GB50292-1999。二级因子的权重依据专家经验、工程调查确定。

3 算例

采用了文献[5]中第三章钢筋混凝土结构校舍抗震鉴定的示例五和示例六进行分析评定。其中, 示例五为某学校办公楼, 始建于1994年, 两层 (局部三层) 框架结构;示例六为某中学综合教学楼, 建于1999年, 四层框架结构。两个示例均符合本方法的适用范围。

以示例五为例, 地基基础隶属度为:

结构体系隶属度为:

整体性连接隶属度为:

结构主体质量状况隶属度为:

建筑物整体模糊综合评判隶属度为:

按评判因素参照标准得:

可以评定本建筑物等级为CS级, 即“抗震性能显著不符合, 需有抗震减灾对策”。对照[5]中示例五, 结论为“应进行加固”。

示例六, 按评判因素参照标准得:

可以评定本建筑物等级为BS级, 即“存在疑问, 需要进一步鉴定确认”。对照[5]中示例六, 结论为“综合抗震能力不满足抗震鉴定要求”。

从示例五和示例六的快速评判分析, 以及结果数值的直接比较, 与实际情况和采用《建筑抗震鉴定标准》鉴定的结果均吻合, 说明本方法具备可应用性, 在一定程度上可以替代《建筑抗震鉴定标准》的第一级鉴定, 其定量指标具有直观性。

4 小结

既有建筑物的抗震性能鉴定工作量较大, 本方法提供了一定程度上替代《建筑抗震鉴定标准》第一级鉴定的快速法, 可以在较短的时间 (1~2个小时) 内, 对建筑物进行抗震性能评级, 给出基本的建议, 有其良好的应用前景。

通过调整影响因子和分级指标, 可以将本方法应用于不同结构类型和不同建造年代的建筑物。

参考文献

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[2]谢季坚, 刘承平.模糊数学方法及其应用 (第三版) [M].华中科技大学出版社, 2006.

[3]国家建筑工程质量监督检验中心.建筑抗震能力快速判定方法[M].地震出版社, 2009.

[4]李胜波, 王建国, 谢会川.运用模糊数学层次分析法评价房屋完损等级[J].四川建筑科学研究, 2004, 30 (3) :66-68.

结构框架对比法篇6

1 计算模型

1.1 模型参数

本文采用三维计算模型进行静力弹塑性分析,分析中主要考虑以下几点:1)为简化分析,构件采用统一的配筋率ρs和含钢率ρss,型钢混凝土构件配筋率均取为1%,钢筋混凝土构件取2%,型钢混凝土角柱和边柱的含钢率分别取为8%及5%;型钢混凝土框架柱截面均为方形截面,角柱配有十字形型钢,边柱配有工字形型钢;梁采用宽翼缘钢梁H500×300×12×25,且钢梁与外框架刚接,与核心筒铰接处理;钢材采用Q235,混凝土为C60;楼层活荷载取2.5 kN/m2。2)设防烈度为8度,第Ⅰ类场地,特征周期为0.35 s。3)可能塑性铰的设置:对框架梁和连梁设置纯弯塑性铰;对框架柱设置压(拉)弯塑性铰;由剪力墙转换成的等效框架柱设置压(拉)弯塑性铰;斜支撑和链杆设置压(拉)塑性铰。4)核心筒采用等效转化方法[4],来考虑进入塑性阶段的性能[5]。

1.2 一般塑性铰的定义和设置[6]

在SAP2000中通过离散铰来考虑结构的非线性行为,铰只影响非线性静力和非线性直接积分时程分析中的结构行为。本文对型钢梁和钢筋混凝土柱及斜支撑分别采用了程序中所提供的塑性铰M铰,PMM铰和P铰,并赋予默认属性。

1.3 型钢混凝土构件塑性铰的定义和设置

对于型钢混凝土柱采用考虑由轴力和双向弯矩相关(PMM)作用产生的自定义塑性铰。本文通过CSI公司通用软件———SectionBiulder,对型钢混凝土柱进行截面全过程分析,计算PMM相关面,并结合基于试验确定的弯矩—曲率恢复力模型[7],确定了PMM属性。

2 Push-over分析及结果分析

2.1 建立计算模型

将核心筒等效方法简化成斜支撑框架,建立空间杆系简化模型;侧向荷载分布模式选用考虑前三阶振型影响的分布形式,考虑竖向荷载作用,对混合结构进行模态Push-over分析[8,9,10]。

计算模型共40层,层高3.3 m,总高为132 m,筒体壁厚取0.6 m,改变型钢混凝土框架截面尺寸,所有构件截面尺寸沿高度保持不变。

2.2 计算结果分析

1)结构自振周期。对结构实体模型和等效斜支撑模型进行模态分析得出前20阶振型。分析结果显示,各模型振型的前两阶为平动,第三阶为扭转振动。a.实体模型和等效后的简化模型自振周期基本一致,两种模型基本自振周期误差不超过0.7%;b.随着型钢混凝土柱刚度的减小,模型Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ的周期有减小的趋势,模型Ⅳ的周期相对于模型Ⅰ,Ⅱ周期大。这是由于框架柱的刚度减小的同时,结构总重量也减小,而前三个模型刚重比相对加大,第四模型刚重比相对减小,导致周期大小变化趋势不同。

2)结构模型性能指标。通过Push-over分析,得到计算模型在多遇地震和罕遇地震下的能力谱曲线与需求谱曲线的交点,即性能点。图1a),1b)是模型Ⅳ在多遇地震和罕遇地震下的性能点参数,横轴表示谱位移Sd,纵轴表示谱加速度Sa,其他模型的性能点参数见表1;在多遇地震下,结构基本处于弹性阶段,几乎无塑性铰产生;塑性铰首先在底层筒体产生,随着顶点位移的加大,底层筒体均出现塑性铰然后以三角形的分布形式向上发展随后从底层钢梁与框架柱连接的端部依次产生塑性铰。

由表1可知:多遇地震下,SRC柱刚度的变化对性能点的影响不大,各模型性能点参数基本相同;随着结构框架柱刚度的减弱,结构顶点位移增大,基底剪力增大,结构有效周期变大;在罕遇地震下,模型Ⅳ的顶点位移最大,为291.6 mm,而基底剪力最小,为30 536.66 kN,即割线刚度最小。

3 结语

1)采用非线性有限元软件可以对SRC框架—RC筒体混合结构进行Push-over分析,快速判断结构抗倒塌能力,研究模型结构在地震作用下塑性铰的形成和分布规律、结构的破坏机制和薄弱部位确定薄弱层。

2)静力弹塑性分析方法分析中、低层框架结构已经很成熟,但对高层混合结构的分析尚处初步研究,其适用性有待进一步验证和研究

摘要：利用有限元软件SAP2000,建立SRC框架—RC筒体混合结构计算模型,研究模型结构在地震作用下塑性铰的形成和分布规律、结构的破坏机制和薄弱部位,为简单快速分析该类型结构提供了依据。

关键词：型钢混凝土,Push-over分析,混合结构

参考文献

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[2]GB 50011-2001,建筑抗震设计规范[S].

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[5][英]库尔.高层建筑结构分析与设计[M].陈瑜,龚丙年,译.北京:地震出版社,1993.

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[7]薛建阳,赵鸿铁.型钢混凝土框架模型的弹塑性地震反映分析[J].建筑结构学报,2000,21(4):28-33.

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结构框架对比法篇7

1 施工工艺

本工法主要施工流程包括: (1) 悬挑施工外架搭设→ (2) 测量放线→ (3) 梁板支撑架搭设→ (4) 结构柱、剪力墙钢筋安装→ (5) 结构柱、剪力墙钢筋验收→ (6) 结构柱、剪力墙封模及加固→ (7) 梁板模板安装→ (8) 梁板钢筋及水电、消防、幕墙埋件、外架连墙件安装→ (9) 梁板钢筋及水电、消防、幕墙埋件、外架连墙件验收→ (10) 柱墙梁板模板、梁板支撑架、施工外架、核心筒电梯井内架全面检查及验收→ (11) 柱、墙、梁、板一体浇筑→ (12) 砼养护

1.1 悬挑施工外架搭设

主体外架搭设必须先于本层主体结构施工, 以确保本层主体结构施工安全。本施工采用悬挑外架, 每四层卸载一次 (建筑标准层高4.15m) , 每段悬挑架高度16.6m, 搭设九步架, 要求立杆横距0.80m、纵距1.5m, 步距1.8m, 架体距楼层边缘200mm, 每步外排均设栏杆, 栏杆设置高度为1.2m, 顶步作业层外排设0.9m和1.8m两道栏杆。如果是悬挑层, 悬挑钢梁工字钢规格不得小于I16、固定端预埋锚箍钢筋直径不得小于φ16 (为I级钢, 锚箍弯钩锚在底层板筋以下) , 悬挑钢梁固定段长度应为悬挑段长度的1.25倍以上, 工字钢梁上离墙面200mm设置内排立杆, 距离内排立杆800mm设置外排立杆, 立杆下焊长200mmφ25定位钉, 外排定位钉距离悬挑端部不小于10cm, 悬挑首步架要设纵横向扫地杆, 外排立杆内侧设挡脚杆、挡脚板、栏杆和悬挑分层标志。每根钢梁外端斜拉卸荷钢丝绳 (直径不小于φ14) , 卸荷钢丝绳吊拉点预埋吊环应采用I级钢筋, 直径应大于φ20。外立面剪刀撑应自下而上连续设置。施工前做好材料报验, 由于目前市场建筑材料规格、质量普遍存在缩水, 因此要保证工字钢、钢管、扣件、钢丝绳材料质量。施工时架子工要戴好安全帽、系好安全带, 及时挂设安全立网, 安装脚手板作竖向和水平防护, 保证施工物件不至朝外飞落。外架上禁止堆放任何物件。悬挑外架、施工升降机卸料平台架及作业层梁板支撑架三者应独立分开搭设, 不得有杆系联系。施工升降机卸料平台架与施工外架同步分层, 同步卸载。

1.2 测量放线

用激光投影仪通过楼板放线孔将地面坐标控制点引至施工层, 再用墨线弹出结构柱、墙轴线、模板安装边线及校模辅助线;用激光测距仪或钢尺将地面水准控制点引至施工层, 以控制楼面标高。坐标点和水准点均应各自进行闭合或附合检查, 无误后才能使用。

1.3 梁板支撑架搭设

架子工按楼板施工测量放样弹出的柱、剪力墙、梁墨线位置搭设成满堂支撑架, 立杆纵横向间距均为1.0m, 立杆底部设纵横向扫地杆, 离地高度200mm, 中、顶部各设一道纵横向水平杆, 中部杆离地高度1.8m, 顶部杆高度距离支撑点不超过0.5m, 立杆下端加垫木板, 上端一律采用可调顶撑, 顶撑露丝长度不得超过350mm, 插入立杆内长度不得小于150mm, 架体内部纵横向每四跨设置一道竖向剪刀撑, 架体外围均设置竖向剪刀撑, 在竖向剪刀撑顶部交点平面和扫地杆设置层各设一道水平剪刀撑, 楼板施工布料机及梁上柱正下方做加密立杆加固, 梁宽大于600mm设置独立纯梁系支撑, 外围纵向水平杆四周交圈封闭连接, 用直角扣件与外围角部立杆固结, 以提高整体稳定性。

1.4 结构柱、剪力墙钢筋安装

楼板梁板支撑架搭设后, 即可安装结构柱、剪刀墙钢筋, 安装前应对结构柱、剪力墙基础面进行清理和冲洗, 基础表面要求凿毛, 剔除表面浮浆、松散石子及砼。剪力墙按先竖向分布筋, 后横向分布筋, 再水平拉钩顺序, 柱筋按先主立筋, 后箍筋顺序, 首步筋离基础楼面不超过5cm, 拉钩筋要钩住外侧钢筋, 注意钢筋连接 (机械连接、电渣压力焊接、电弧焊、绑扎搭接等) 接头的质量, 并保证接头错开, 柱箍筋要保证加密区段长度。

1.5 结构柱、剪力墙钢筋验收

钢筋安装完成后, 安装模板前, 应对钢筋进行隐蔽工程验收, 合格后才能封装模板。验收前应对基础面再次进行清理和冲洗, 保证封模前基础面干净。验收时, 对钢筋型号、规格、弯曲形式、数量、间距、安装位置、钢筋连接型式等作全面检查, 发现问题当场及时整改, 直到验收合格。

1.6 结构柱、剪力墙封模及加固

钢筋验收合格后才能进行下一道工序———封模加固。封模时, 先安装钢筋保护层垫块, 沿柱墙模板边线 (测量放线弹出的墨线) 立模, 每根柱脚模板设清扫孔, 剪力墙每2米设一清扫孔, 便于浇筑前对模仓内冲洗排污。由于实际楼板浇筑时难免存在楼板面局部不平整, 要求立模加固后, 沿柱墙模底脚外围四周用干砂浆围堵严实, 以保证柱墙砼浇筑中不漏浆。柱墙模外侧设φ48钢管竖向和横向龙骨, 内侧设M12对穿螺栓, 对穿螺栓通过蝴蝶扣件与双肢柱箍或墙横向龙骨紧固, 螺杆加装塑料套管, 便于拆模后抽出回收利用。柱角部位增设步步紧, 墙角部位的角点两侧模板应各外背一根竖向龙骨, 再用水平龙骨通过旋转扣件夹紧, 防止浇筑中角缝胀开漏浆。对拉螺杆布置间距应下密上疏。柱墙模板安装要注意垂直度的检查, 发现问题及时调整。

1.7 梁板模板安装

柱墙模板安装的同时即可进行楼板梁板模板安装 (即与之搭接施工) 。模板安装顺序先梁后板, 按下一层测量放样墨线吊线施工, 梁板跨度超过4m按3‰设置预拱, 板模主楞采用100×100方木, 布置间距1m, 次楞采用50×100方木, 布置间距300mm, 禁止用钢管作为主、次楞。梁板模板支撑竖向传力体系:砼构件→梁、板模板→次楞→主楞→顶托→立杆→基础楼面。梁模安装顺序:底模→侧模→梁柱节点模, 底模木楞采用50×100方木, 布置间距300mm, 梁截面大于300×600, 两侧模设M12对穿螺栓。梁模两底角用步步紧扣紧, 防止砼浇筑中胀开漏浆。梁宽大于600mm设置独立纯梁系支撑。核心筒电梯井洞口内设安全防护内架, 每六层用I16工字钢梁简支卸荷一次, 内架水平杆均与各楼层边梁边墙顶紧, 以提高架体稳定性。电梯井内架不得作为井边梁支撑架使用, 电梯井边梁设独立立杆支撑在下一层梁面上。梁板支撑架、施工外架和施工升降机卸料平台架三者均必须独立分开搭设, 之间不得有任何拉杆联系, 楼板外围边梁设独立斜立杆与支撑内架形成整体。模板安装要注意克服“三梁”处 (梁梁、梁墙、梁柱交接处) 拼接不严的质量通病。

1.8 梁板钢筋及水电、消防、幕墙埋件、外架连墙件安装

梁板钢筋安装要求先装梁筋后装板筋, 梁筋钢筋笼一般先用方木搁置在梁模上口, 待钢筋笼骨架及梁柱节点核心箍筋均安装完成后, 再从钢筋笼底下抽掉方木, 使梁钢筋笼下落到梁模槽内, 梁模板一般先只安装底模和一边侧模, 另一边侧模待梁钢筋笼落到位后, 梁腰筋及水平拉钩安装后再封模。钢筋安装时注意保证钢筋接头 (机械接头、绑扎接头等) 质量, 梁板上层筋两端支座处1/3梁板段范围内不应有接头, 下层筋中部1/3梁板段范围内不应有接头。板筋端头弯钩, 上层朝上, 下层朝下布置。板筋主筋在下, 分布筋在上。主次梁及板筋交叠时, 板筋在上, 次梁筋居中, 主梁筋在下。安装后注意调整钢筋保护层垫块, 双层板筋应分散增设马镫筋, 保证钢筋安装位置准确。

水电、消防、幕墙预埋件及外架连墙件安装要与钢筋安装过程同步进行。各专业班组要相互配合, 水电管线盒均不得高过钢筋保护层厚度, 必要时走钢筋内部。预埋幕墙锚板与边梁钢筋焊接时不得烧伤主筋。外架连墙件按规范要求两步三跨设置, 连墙件预埋安装注意竖杆锚入梁内深度, 边梁外侧模不得过高, 否则影响连墙件横杆正常安装。

1.9 梁板钢筋及水电、消防、幕墙埋件、外架连墙件验收

钢筋及水电、消防、幕墙埋件、外架连墙件安装完成后应进行施工“三检” (自检、互检、交检) , 合格后分别报请现场土建和水电监理工程师验收。验收钢筋时注意检查钢筋级别、规格、根数、间距、位置、锚固长度、加密区段长度、保护层厚度。注意检查钢筋接头 (电弧焊接、电渣压力焊接、绑扎搭接、机械连接等) 质量及错开距离。注意检查梁柱主节点核心区箍筋安装质量。注意检查模仓内垃圾杂物清理情况。

1.1 0 柱墙梁板模板、梁板支撑架、施工外架、核心筒电梯井内架全面检查及验收

柱墙梁板一体法浇筑前, 应报请监理对柱墙梁板模板、梁板支撑架、施工外架、核心筒电梯井内架等进行全面合格验收。柱墙等竖向构件必须检查垂直度。柱墙梁板模板应重点检查“三梁”处 (即梁梁、梁柱、梁墙交接处) 模板拼接质量、对拉螺栓及钢管柱箍龙骨加固松紧程度, 模板内垃圾杂物清理情况。梁板支撑架应重点检查立杆间距、扫地杆、水平杆、竖向和水平剪刀撑、大梁纯梁系支撑、砼布料机及梁上柱正下方加固。施工悬挑外架应重点检查立杆垂直度、钢管接头、每步栏杆、作业层栏杆、安全立网、连墙件及外立面剪刀撑安装, 悬挑层检查悬挑钢梁、锚箍、定位箍、扫地杆、挡脚板、卸荷钢丝绳、吊拉点等规格和受力情况。施工中外架不得堆放任何施工材料。核心筒电梯井内架也是安全施工重点安全防范对象, 电梯井临时内架只作为安全防护架, 不得作为模板支撑架使用, 每六层必须用钢梁简支卸载一次, 电梯井内架水平杆必须与各楼层井边墙边梁约束顶紧, 以提高架体整体稳定性。

1.1 1 柱、墙、梁、板一体浇筑

本工序是整个施工流程的重点, 是本工法质量成败的关键。设计柱墙砼为C50, 梁板砼为C35。砼输送系统采用两台高压输送泵、两条砼输送导管和两台砼布料机, 分东西两侧同时进行。浇筑顺序为先柱墙, 后梁板, 具体分述如下

1.1 1.1 柱、墙砼浇筑

浇筑前先用水管从柱或剪力墙上口往下冲洗柱底基础面, 污水从柱或剪力墙模脚清扫孔流出。基础面清洗后, 先打入3~5cm与砼同标号同成分的水泥砂浆, 铺筑均匀, 再灌入C50砼, 砼浇筑应分层卸料, 分层捣实, 连续浇筑, 分层高度不宜超过50cm。各柱间浇捣顺序要尽量做到对称均匀, 同一轴线各柱应分别从两端柱同时向中间柱靠拢浇筑, 以减小柱模板的侧向倾斜。砼振捣是最为关键的环节, 由于模板和钢筋的限制, 柱墙下段砼振捣情况无法用眼直观检查, 这就要求作业工人必须有足够的实践操作经验, 插入式振动棒软轴必须有足够的伸入长度, 插入点范围要均匀, 从边到中, 快插慢拔。在振捣上一层砼时, 振动棒头应插入下层已振捣砼内3~5cm, 以保证分层结合紧密。在拔出振动棒时, 如果发现砼表面基本无气泡跑出, 砼液面不再下沉, 并开始泛白浆时即可结束振捣, 表明砼已振捣密实, 不能再振, 否则易因过振, 导致砼成分离析。为避免液态砼对柱墙模板的产生过大侧压力, 柱墙砼应从下往上分两段施工, 下段砼施工结束, 工人休息1小时, 再进行上段砼施工。上段砼施工应在下段砼初凝前进行, 这样既能保证不产生施工冷缝, 又能减小柱模的侧压力, 防止胀模和爆模现象发生。浇筑上段砼应在下段砼还未初凝前进行, 施工时振动棒应插入下段砼5~10cm, 并充分振捣, 以保证上下段砼胶结质量。由于柱墙和梁板强度等级相差≥5MPa, 在柱 (墙) 梁 (板) 节点区, 高标号C50柱墙砼应向低标号C35梁板砼至少延伸浇筑1/2梁 (板) 高的距离, 倾斜角度45度~60度, 由于柱墙高标号砼流动性更大, 一般在梁头或板边位置设钢丝网等隔挡措施, 便于柱墙节点区砼能振捣密实。

1.1 1. 2 梁、板砼浇筑

柱墙上段砼浇筑完毕后应停歇1~1.5小时, 在柱墙砼初凝前继续浇筑梁板。梁板采用赶浆法一起浇筑, 推进方向应垂直于主梁轴线 (即沿次梁方向) , 浇筑中两台布料机各移动一次。梁应分层铺料, 分层插入振捣, 板应一次铺料, 插入式和表面式先后分别振捣, 表面平板振动器移动方向应垂直砼推进方向, 并与已振实部分搭接1/4宽度。浇筑中防止出现漏振和过振现象, 要派专人护模、护筋、护埋件、看护支撑架。在板面四周及柱筋上设置楼板标高控制线, 便于控制板面标高。在板面砼振实后初凝前应进行二次抹面, 防止砼产生收缩裂缝。

1.1 1. 3 浇筑中应注意的问题

砼浇筑施工应连续进行, 分层分段浇筑, 要在下一层段砼初凝之前及时浇筑上一层段砼, 避免产生施工冷缝。当出现交通堵塞, 砼运输供应不及时, 或发生砼导管堵塞, 无法连续浇筑施工时, 应考虑做临时施工缝处理, 临时施工缝应设置在受力较小部位, 柱墙等竖向结构应留水平缝, 梁板等水平结构应留竖向缝, 并留在次梁和板跨度中间1/3范围内 (不应留在主梁段内) 。梁板设缝时应用钢丝网阻隔, 并将砼振捣密实, 砼初凝后如条件允许应对施工缝凿毛。

浇筑中梁板作业下面应安排足够的专业工人护模、护支架。护模人员手持必要的工具、材料, 振动棒响在哪里, 护模人员眼睛睁在哪里, 发现胀模漏浆及时处理加固, 必要时通知板上作业人员暂停施工。护支架重点检查楼板周边支架, 大深梁、剪力墙连梁正下方的独立纯梁系支撑, 砼布料机、梁上柱等正下方要做特别加固, 发现扣件螺栓和可调顶托松动应及时加固拧紧。夜班施工梁板下应保证足够的照明, 确保在浇筑中模板支架结构的安全。

浇筑中梁板层应有专人护筋、护埋件。由于本工法为柱墙梁板一体浇筑法, 工人在浇捣结构柱、剪力墙时踩踏板面钢筋及预埋件会相对严重, 影响钢筋和预埋件的安装质量, 护筋、护埋件就成为一体浇筑法必不可少的一道重要工序, 板筋安装不仅需要安装足够的保护层垫块和支撑马镫筋, 而且需要护筋人员的浇筑全过程随时细心呵护, 以保证成型楼板结构的承载能力。水电、消防线管在浇筑施工中也是易遭损坏, 砂浆直接灌入, 也需要水电班组及时看护。玻璃幕墙锚板和施工外架连墙件、转料平台主钢梁锚箍、钢丝绳吊拉点, 外架悬挑层钢梁锚箍、定位箍等都是重要安全埋件, 都直接影响到结构的安全, 相应专业班组及时看护, 保证成品质量。

1.1 2 砼养护

柱墙梁板砼一体浇筑完毕后, 12小时内应及时对砼结构进行养护。对于柱墙等竖向结构, 在未拆模前应用水管均匀喷淋外裹模板降温, 以降低砼产生的水化热, 拆模后有条件应及时包裹塑料布保湿养护, 防止砼表面水分过早蒸发。对于梁板等水平结构, 在浇筑整平后砼终凝前应进行二次人工抹面, 及时抹掉砼表面毛细孔洞, 防止内部水分过快蒸发。砼终凝后应及时覆盖土工布进行保湿养护, 楼板保湿养护至少要7天, 期间洒水要及时, 避免楼板砼出现干湿循环状态, 否则容易导致砼表面裂缝产生。

2 施工质量控制要点

本工法整个施工过程要把好“六大关”, 即图纸关、测量关、材料关、人员关、工序关、资料关。

2.1 图纸关:

施工前应认真熟悉图纸, 明确设计意图, 施工单位要进行集体图纸会审, 设计单位要进行设计交底, 对施工方提出的问题集中答疑, 并形成会议纪要, 做到胸有成竹。

2.2 测量关:

测量是工程师的眼睛, 施工前应认真复核设计交桩, 施工中应严格控制施工轴线、座标控制点及水准标高, 楼板施工至少要预留三个放线孔, 采用精密激光垂直仪和激光测距仪将水准和座标控制点引向各施工楼层, 各点之间应相互闭合或附合检查, 尽量减少放线误差。

2.3 材料关:

施工材料构成未来工程实体, 其质量优劣直接影响工程实体质量, 因此必须严格控制材料质量, 材料进场时应向现场监理报验, 并提供出厂合格证及出厂检验报告, 在监理见证员监督下随机抽取样品封存委托送检, 送检合格后才能投入使用。经检验不合格的材料必须及时清除出场, 不留质量隐患。

2.4 人员关:

人员是影响施工质量最活跃的因素, 选择技术经验丰富、责任心强的合格的施工人员 (包括作业工人和技术管理人员) 尤为至关重要, 特种作业及测量技术工种均应经严格考核, 持证上岗, 钢筋、模板支架及砼施工班组施工前应进行施工质量安全技术交底, 接受交底人员应对交底内容共同签字。

2.5 工序关:

强调过程控制, 施工质量品质凝结于施工过程中每一个工序的点滴细节中, 各工序间互为因果, 形成环环相扣的工艺质量链条, 细节质量决定总体质量, 施工的每道工序都必须经过施工自检和现场监理检验, 合格后才能进行下一道工序。