住宅建筑的抗震施工技术及应用

牛桂森（中铁十九局集团第一工程有限公司，辽宁　辽阳　111000）



住宅建筑的抗震施工技术及应用

牛桂森
（中铁十九局集团第一工程有限公司，辽宁辽阳111000）

摘要：对住宅建筑而已，抗震施工技术是保障住宅建筑面临地震灾害时破坏力最小的重要技术.通过应用抗震施工技术，逐步提高住宅建筑抗震能力，从而确保住宅建筑在面临地震破坏作用时，能够降低地震破坏.本文对住宅建筑的抗震施工技术进行简单分析，对住宅建筑抗震施工技术应用进行探讨.

关键词:住宅建筑；抗震施工；施工技术；技术应用

随着我国经济的快速发展，城市现代化建设速度逐渐加快，高层建筑逐渐成为城市住宅建筑的重要组成部分.由于高层建筑楼层高度较高，相应的施工技术难度加大.加上近几年来，全球地震频发，地震灾害造成的经济损失和人员伤亡事故越来越严峻，因此，在住宅建筑施工过程中，必须要重视抗震技术的应用，通过开展抗震设计，运用抗震施工技术，逐步提高住宅建筑抗震能力，减少地震破坏，确保居民和住宅建筑的安全.

1　住宅建筑应用抗震施工技术的重要意义

2008年，四川汶川地震，2010年青海玉树地震，2013年四川雅安大地震，2014年云南昭通大地震.近几年来，全球地震灾害频发，我国境内发生多次大地震.地震灾害造成人员伤亡，带来巨大经济损失，同时也导致许多房屋倒塌.历次地震之后，大量的房屋倒塌，人们居无定所，值得依靠外部支援卫生.事实证明，由于大部分住宅建筑缺乏抗震设计，施工过程中不重视抗震施工技术的应用，导致住宅建筑抗震能力较弱.一旦面临地震破坏灾害时，造成房屋倒塌的重大事件.由于住宅建筑受到地震破坏，无法有效抵挡地震破坏作用，出现较强震感，导致房屋损毁，人员伤亡.此外，在较多工程建设过程中，施工单位过分重视项目建设经济效益，使用再生钢材，由于使用的再生钢材抗拉强度无法达到工程设计技术标准，导致地震发生时无法抵御地震破坏作用，引发房屋倒塌事故.通过对住宅建筑开展抗震设计，在工程建设过程中，运用抗震施工技术，能够显著提高住宅建筑抗震能力，减少地震破坏，确保人员和住宅建筑安全.

2　影响住宅建筑抗震性能的主要因素

影响住宅建筑抗震性能的因素较多，通常情况下，各个影响要素之间相互作用和相互联系，导致地震破坏作用加大.就外部因素而已，主要是由于住宅建筑未严格按照技术标准和规范进行施工作业，导致住宅建筑质量不合格，建筑结构设计不科学，未开展建筑抗震设计、住宅建筑选址地址不合理等因素造成的.内部因素主要包括房屋结构、材料使用、施工方法等因素.各类外部因素和内部因素共同作用，导致地震抗震能力下降，面临地震灾害时容易发生倒塌事故.

2.1住宅建筑的结构

住宅房屋的结构规则、匀称，相同条件下要比其他非规则结构有较强的抗震性能.一旦住宅建筑房屋的结构不规则或不匀称，导致一面偏重一面偏轻，出现上大下小的现象，此类住宅建筑房屋结构的抗震性能较弱.错层户型和复式、跃层结构要比平层住宅建筑房屋结构的居住舒适度要高，但错层户型和复式、跃层结构的抗震效果比平层住宅建筑房屋的抗震性能要弱.

2.2住宅建筑居住时间

一般情况下，住宅建筑居住时间越长，对应的抗震能力就越弱.随着现代科学技术的深入发展，人们对建筑抗震性能认识水平越来越高，对住宅建筑抗震性能要求越来越高.每隔十年或更短时间，国家都会更新住宅建筑抗震标准，这就要求住宅建筑必须要不断提高抗震施工技术水平，严格按照国家住宅建筑抗震标准来施工，保障建筑抗震性能符合技术规范的要求.从此方面来讲，住宅建筑居住时间越久，相应的抗震性能越弱.反之，由于最近新建的住宅建筑抗震标准更加严厉，建筑抗震性能越强.

2.3住宅建筑使用的材料和施工质量

住宅建筑使用材料的质量直接关系住宅建筑整体抗震性能.施工过程中，使用的混凝土质量、钢筋、钢材质量是否符合设计标准和技术规格，都对建筑抗震性能造成影响.施工过程中，出现偷工减料现象，也造成住宅建筑抗震性能减弱.此外，抗震施工技术对建筑抗震性能也具有较大影响，施工过程中所使用的抗震施工技术未落实到位，未严格按照抗震施工技术标准进行作业，导致建筑抗震性能降低.

3　住宅建筑的抗震施工技术及应用

3.1住宅建筑的墙体结构抗震性能

住宅建筑施工过程中，要重视提高墙体砌筑的抗震性能.作为建筑框架的维护构件，墙体砌筑发挥重要承重作用.砌筑的砖块或混凝土剪力墙强度无法满足设计要求，导致承重结构无法发挥应有功能.砖混住宅建筑结构中，通过提高圈梁的数量可以提升整个住宅建筑的抗震性能.住宅建筑的墙体是整体抗震性能的重要组成部分，不能只重视框架结构的抗震性能，而忽视墙体的重要作用.施工过程中，除了使用高强度水泥外，要合理配合砂浆比例，确保砂浆强度满足设计要求.此外，施工过程中，要避免出现以下问题：湿润砖块不彻底，导致干砖块使用砂浆后无法满足强度要求，水分被干砖块吸收，以至于整体砌体强度下降.

框架结构的住宅建筑在施工过程中，要预先在墙体中安装长度短小的钢筋，砌筑过程中焊接短小钢筋，从而提高整体稳固度.同时，对于预埋钢筋位置出现偏差时，影响周边维护结构质量时，施工过程中要按照皮数杆来设置钢筋，提高钢筋位置精准度.要避免放置生锈或再生钢筋材料，避免材料抗拉性能下降.

3.2重视构造柱施工

3.2.1构造柱的设置部位

构造柱的设置部位下图所示.

房屋层数设置部位6度　7度　8度四、五　　三、四　　二、三　　楼梯、电梯间四角、楼梯斜段上下9度隔12m或单元横墙与外纵墙交接处；楼梯间对应的另一侧内横墙与外纵墙交接处六　　五　　四　　隔开间横墙（轴线）与外墙交接处；山墙与内纵墙交接处二七　　≥六　　≥五　≥三端对应的墙体处；外墙四角和对应转角；错层部位横墙与外纵墙交接处；大房间内处墙交接处；较大洞口两侧内墙（轴线）与外墙交接处；内墙的局部较小墙垛处；内纵墙与横墙（轴线）交接处

多层砖砌体房屋楼梯间构造柱的位置如下图所示.

图1　

超长超高墙体中构造柱和水平系梁的设置时，长度超过8m或2倍层高的墙体，墙中宜设置构造柱.高度超过4m的墙体，墙半高处宜设置与柱连接且贯通全墙的水平系梁.

3.2.2构造柱的纵筋和箍筋

（1）构造柱的纵筋.构造柱的纵筋可采用4条直径12mm、14mm的光圆钢筋或带肋钢筋.构造柱可不单独设置基础，但应伸入室外地面下500mm，或与埋深小于500mm的基础圈梁相连.构造柱的纵筋应锚入梁，上下贯通.构造柱的纵筋应从梁的纵筋内侧通过.构造柱纵筋的搭接长度按《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）附录B的规定.

（2）构造柱的箍筋.构造柱的箍筋，应为直径d≥6mm，间距≤200mm.在楼层上下lm加密区范围内（lm≥500mm）和纵筋搭接区，箍筋间距应≤100mm.箍筋末端应做成135°弯钩，弯钩端头平直段长度应≥10d.如图2所示.

图2　

3.3采用分体柱

短柱的抗剪承载力要低于其抗弯承载力，面对地震破坏作用时，通常都是剪切功能失效，无法完全发挥抗弯承载力.在住宅建筑施工过程中，可以人为的削弱短柱的抗弯强度，将削弱后的短柱抗弯强度略微低于其抗剪强度，面对地震破坏时，短柱能够首先达到抗弯强度，出现延性破坏状态.在实际工程施工过程中，分体住的方法具有非常实用的价值.实际操作过程中，可以将短柱沿着竖向设缝，分隔为2-4个由柱肢组成的分体柱，将分体柱的各柱肢分开配筋.在各个组成分体住的柱肢之间采用素砼连接件、预应力摩擦阻尼器、预制分隔板、通缝等形式，设置对应的链接件，增强初期刚度和后期的耗能水平.

图3　分体柱示意图

3.4提升住宅建筑节点的抗震性能

由于住宅建筑的框架节点发挥连接梁和框架柱的重要作用，因此，住宅建筑框架节点必须符合建筑抗震标准，才能确保住宅建筑整体抗震性能的提升.住宅建筑中，一旦框架节点造成破坏，避免直接造成整体住宅建筑出现结构失稳，发生倒塌或出现严重位移.框架节点对整体建筑抗震性能具有重要影响，施工过程中要格外重视.要全面加强框架节点和周边区域混凝土的强度，采用适当配置策略，有效提升住宅建筑整体抗震性能.

通常情况下，将混凝土浇筑至梁底的标高位置，之后连同梁板一起浇筑框架节点的混凝土.在住宅建筑施工过程中，施工队伍必须要提高抗震施工技术应用的重要意识，要从多方面来杜绝施工隐患，要求施工人员严格遵守住宅建筑抗震设计要求，严格按照设计图纸进行施工.确保住宅建筑抗震构造图能够全部了解并熟练应用，保障整体住宅建筑框架结构处于高强度状态.由于框架节点和周边区域中，在框架柱的横断面截面上通常包括梁的横断面，因此要在住宅建筑的梁箍筋和柱箍筋方面格外重视，避免出现箍筋形式化问题，必须要采用焊接封闭箍筋的方式，确保箍筋牢固.同时，要确保箍筋数量，提升整体抗震性能.在施工过程中，将拉筋位置紧贴纵筋、将配筋材料改为拉筋方式，紧紧钩住封闭的箍筋，能够充分发挥整体混凝土的抗压作用，发挥箍筋重要作用，提高整体抗震性能.

3.5可靠度理论在基于性能抗震设计中的应用

作为处理结构设计中不确定因素的合理思想——结构可靠度理论已经成功地应用到结构设计中,并且指导制定结构设计规范.对于抗震设计,由于地震作用在时间、强度和空间的强随机性,以及结构材料强度、设计和施工过程以及人为因素的影响,使得结构的性能在地震作用下会有很大的不确定性.故把可靠度理论应用到结构抗震设计中是可以合理地处理一些不确定因素.目前我国抗震设计规范在进行构件强度设计时就采用了可靠度思想,尽管在设计过程没有直接采用可靠度理论,但是各设计表达式的分项系数是采用可靠度分析和优化思想确定的,这样就可以保证结构构件的可靠度水平保持在一定水平之间.对于基于性能的抗震设计,由于要更明确地确定结构在不同水平地震作用下的性能水准,就应该更合理地处理这些不确定因素,也就应该基于可靠度理论进行结构抗震设计.这一点在美国联邦紧急救援署(FE MA)的研究报告中明确提出“基于性能的结构抗震设计框架应该是基于可靠度理论的”.我国学者也提出相同的看法.目前抗震设计在可靠度分析中考虑的不确定因素主要有结构反应的不确定性,结构本身抗力的不确定性以及计算模式的不确定性.但已知道,影响结构抗震性能的不确定因素很多,如人为的不确定性,地震发生时间的不确定性以及环境造成的不确定影响等.这些都会给结构未来的抗震性能带来影响.故把可靠度理论应用到基于性能抗震设计中,除要考虑以往已经考虑的不确定因素外,另外一些不确定因素也应考虑进去.不过一些不确定因素对结构性能的影响需要做长期大量的统计调查和试验研究,所以要很完整地考虑这些不确定因素还需要做长期的工作.基于性能的抗震设计思想主张抗震设计应以结构体系的可靠度理论为基础进行，并由传统结构设计规范中的分项系数表达形式（隐式）过渡到直接采用可靠度的表达形式（显式），即：

pr=1-pf=1-F(Z<0)≥[pr]

（1）式中，pr为结构的可靠度；pf为结构的失效概率；Z为性能函数；[pr]为结构的目标可靠度.这里的难点在于pf的计算，因为Z由多个随机变量控制，且各变量间有可能存在相关关系，因此在求Pf时，不但要知道各个变量的概率分布函数，还要知道相关变量的联合概率分布函数，然后进行多重积分运算.即使Z只考虑相互独立随机变量R（结构抗力）和S（结构上的效应）的简单情况，令Z=R-S,构件的失效概率计算仍然比较复杂.如图4所示，这时的失效概率表达式为：

图4　R，S的概率密度函数曲线

(2)其中的概率密度函数fR和fR本身并不明确，这样的积分运算也不容易.根据目前的实际情况，应该抓住若干个主要的性能变量，并适当简化其概率分布模型，利用数值方法求解并编制计算程序，这应是一个有效的途径.

4　结论

住宅建筑施工过程中，必须要重视抗震施工技术的应用.结合工程实际情况，严格按照抗震设计规范和技术标准进行作业，做好工程质量管理工作，保障整体结构安全，从抗震性能角度出发，多方措施提升整体住宅建筑抗震性能，保障建筑物安全.

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收稿日期：2015年11月17日

中图分类号：TU973+.31

文献标识码：A

文章编号：1673-260X（2016）01-0138-03