CN113863550A - 避免现浇楼板对强柱弱梁破坏机制影响的抗震构造 - Google Patents

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许德峰
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Abstract

本发明涉及钢筋混凝土框架结构的抗震领域，具体为一种避免现浇楼板对“强柱弱梁”破坏机制影响的抗震构造。现浇楼板四角与框架梁端部两侧界面之间形成分隔空间，采用上下布置钢丝网的苯板填充，使现浇楼板的板角与框架梁端部两侧对应处彻底分隔。现浇楼板的板角与框架梁端部两侧的分隔空间在梁板支模及梁钢筋绑扎完毕后，分别布置苯板下表面钢丝网及苯板，然后绑扎现浇楼板的钢筋，并布置苯板上表面钢丝网；上述现浇楼板的板角与框架梁端部两侧的分隔空间填充完毕后，浇筑梁板混凝土以及苯板上下保护层。本发明可以避免现浇楼板对框架梁端部抗弯承载力的贡献，从而使框架结构能够只直接地、高效地实现“强柱弱梁”的抗震机制。

Description

避免现浇楼板对强柱弱梁破坏机制影响的抗震构造
技术领域
本发明涉及钢筋混凝土框架结构的抗震领域，具体为一种避免现浇楼板对“强柱弱梁”破坏机制影响的抗震构造。
背景技术
钢筋混凝土框架结构(RC框架结构)的抗震性能与框架的破坏机制密切相关，抗震设计规范提出了“强柱弱梁”的抗震设计原则，采用增大系数法来实现。“强柱弱梁”指的是使RC框架结构塑性铰出现在梁端的设计要求，使柱不先于梁破坏。然而，实际震害及研究表明，框架结构“柱铰”破坏机制比较普遍，造成此种现象的一个重要原因是设计中忽略了现浇楼板对框架梁端抗弯承载力所起的贡献作用。
目前，大量学者仅专注于框架结构的设计方法的研究：(1)通过提高柱端部弯矩增大系数。如：作者唐九如认为，为了合理考虑楼板影响，设计跨框架结构时若不计入楼板对框架梁承载力的提高，则需将柱梁弯矩承载力比提高至1.4甚至1.6，才能使塑性铰出现在梁上，进而实现框架结构“强柱弱梁”的破坏机制。(2)通过合理的楼板翼缘尺寸取值来考虑楼板的增强作用。如：作者蒋永生建议，梁端有效翼缘宽度取6倍的板宽，来抵消现浇楼板对框架梁抗负弯能力的提高，实现框架结构“强柱弱梁”的破坏机制。(3)通过合理考虑框架梁负弯矩区相邻楼板的截面尺寸和配筋率等因素来考虑楼板的增强作用。如：作者郭猛提出，通过降低框架梁负弯矩区相邻楼板的截面高度及配筋量，减少楼板钢筋参数与框架梁负弯矩受力程度，能有效减轻或基本避免了因楼板加强作用而导致的“强梁弱柱”的震害现象，实现“强柱弱梁”的抗震设计要求。
但上述方法并不能直接、高效地实现“强柱弱梁”的抗震设计原则。因此，本发明提出一种可行性较高的避免现浇楼板对实现“强柱弱梁”破坏机制影响的抗震构造措施。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提出一种避免现浇楼板对“强柱弱梁”破坏机制影响的抗震构造，使现浇楼板的板角与框架梁端部两侧对应处彻底分隔，避免楼板对框架梁端部两侧承载力的贡献，从而控制框架梁端部两侧塑性铰的出现，以达到框架梁相对弱于框架柱的目的，实现“强柱弱梁”抗震设计原则。
为了达上述目的，本发明的技术方案是：
一种避免现浇楼板对强柱弱梁破坏机制影响的抗震构造，现浇楼板四角与框架梁端部两侧界面之间形成分隔空间，采用上下布置钢丝网的苯板填充，使现浇楼板的板角与框架梁端部两侧对应处彻底分隔。
所述的避免现浇楼板对强柱弱梁破坏机制影响的抗震构造，现浇楼板的板角与框架梁端部两侧对应处，纵横向分隔跨度分别为相应方向楼板跨度的1/7～1/9。
所述的避免现浇楼板对强柱弱梁破坏机制影响的抗震构造，苯板宽度为80～120mm，苯板长度即为现浇楼板的板角与框架梁端部两侧之间分隔跨度，苯板厚度为现浇楼板厚度去掉上下保护层厚度，苯板的上下保护层为混凝土，其厚度分别10～20mm。
所述的避免现浇楼板对强柱弱梁破坏机制影响的抗震构造，苯板上下表面布置细钢丝网，钢丝网的钢丝直径不超过3mm，相邻两根平行钢丝的间距为20mm～30mm，钢丝网端部伸入楼板30mm～50mm。
所述的避免现浇楼板对强柱弱梁破坏机制影响的抗震构造，该抗震构造的施工方法如下：
现浇楼板的板角与框架梁端部两侧的分隔空间在梁板支模及梁钢筋绑扎完毕后，分别布置苯板下表面钢丝网及苯板，然后绑扎现浇楼板的钢筋，并布置苯板上表面钢丝网；上述现浇楼板的板角与框架梁端部两侧的分隔空间填充完毕后，浇筑梁板混凝土以及苯板上下保护层。
本发明避免现浇楼板对实现“强柱弱梁”破坏机制影响的抗震构造措施，与现有技术不同之处取得了如下优点及技术效果：
1、本发明避免现浇楼板对实现“强柱弱梁”破坏机制影响的抗震措施解决了现浇楼板对框架梁端部两侧的贡献问题，满足规范忽视楼板翼缘对框架梁端部两侧增强作用的设计方法，不影响正常的施工，达到了“强柱弱梁”抗震机制实现的目的。
2、如图1及图2所示，本发明依据规范设计并制作了两个2×2跨、四层1/5缩尺的RC框架试验模型，包括普通楼板模型A(图1)和四角开洞楼板模型B(图2，开洞如虚线所示)。模型B板角开洞的目的是将现浇楼板2的板角与框架梁2端部两侧对应处彻底分隔，板角与框架梁2端部两侧细节见图3(开洞如虚线所示)，框架梁2端部、框架柱6端部均出现开裂。两模型除了楼板不同，其余条件完全相同，制作完成的整体试验模型见图4。
3、本发明两模型的振动台对比试验现象表明，普通楼板模型A主要是框架柱端部开裂，见图5；板角开洞楼板模型B主要是框架梁端部、框架柱端部均开裂，见图6；普通楼板模型A破坏非常严重并倾斜，最后倒塌；而板角开洞楼板模型B尚未完全破坏，见图7及图8。
4、本发明通过振动台对比试验可见，现浇楼板对框架梁端部两侧的贡献不容忽视，避免现浇楼板对框架梁端部两侧贡献的抗震构造措施对实现“强柱弱梁”破坏机制具有良好的控制效果。
附图说明
图1为RC框架结构“强柱弱梁”振动台对比试验模型A，为普通楼板模型；
图2为RC框架结构“强柱弱梁”振动台对比试验模型B，为板角开洞楼板模型；
图3为RC框架结构“强柱弱梁”振动台对比试验模型板角与框架梁端部两侧的分隔详图；
图4为RC框架结构“强柱弱梁”振动台对比试验两整体试验模型；
图5为RC框架结构“强柱弱梁”振动台对比试验普通楼板模型开裂情况；
图6为RC框架结构“强柱弱梁”振动台对比试验板角开洞楼板模型开裂情况；
图7为RC框架结构“强柱弱梁”振动台试验两模型破坏情况对比；
图8为RC框架结构“强柱弱梁”振动台试验两模型最终破坏情况对比；
图9为本发明框架结构现浇楼板的板角与框架梁端部两侧的分离抗震构造措施的结构立体示意图；
图10为本发明框架结构现浇楼板的板角与框架梁端部两侧的分离抗震构造措施的结构平面示意图；
图11为本发明框架结构现浇楼板的板角与框架梁端部两侧的分离抗震构造措施的结构剖面示意图；
附图标记说明：
1-框架梁；2-现浇楼板；3-苯板；4-钢丝网；5-模板；6-框架柱；l-楼板跨度。
具体实施方式
下面，结合附图和实施例对本发明避免现浇楼板对实现“强柱弱梁”破坏机制影响的抗震措构造施作进一步说明。
实施例1
如图9-图11所示，按规范正常设计的一钢筋混凝土框架结构，现浇楼板2厚度为100mm，楼板跨度l为3000mm，在施工过程中，上述关于避免现浇楼板对实现“强柱弱梁”破坏机制影响的抗震构造措施为：
现浇楼板2四角与框架梁1端部两侧界面之间形成分隔空间，分隔空间采用上下布置钢丝网4的苯板3填充，将现浇楼板2的板角与框架梁1端部两侧对应处彻底分隔。上述现浇楼板2的板角与框架梁1端部之间分隔跨度为375mm(l/8)，该范围内框架梁1端部两侧与现浇楼板2内的混凝土及钢筋均不连接，使框架梁1相对弱于框架梁1之间的框架柱6(即“强柱弱梁”)。
上述现浇楼板2的板角与框架梁1端部两侧的分隔空间在梁板支模(模板5)及梁钢筋绑扎完毕后，分别布置苯板下表面钢丝网4及苯板3，然后绑扎现浇楼板2的钢筋，并布置苯板上表面钢丝网4。上述现浇楼板的板角与框架梁1端部两侧的分隔空间填充完毕后，浇筑梁板混凝土以及苯板3上下保护层。其中，钢丝网4的钢丝直径为1.6mm，相邻两根平行钢丝的间距为30mm，钢丝网4端部伸入现浇楼板2内30mm；苯板宽度为100mm，苯板长度为375mm(l/8)，苯板厚度为70mm。苯板3的上下分别设有混凝土保护层，保护层的厚度分别15mm。
实施例结果表明，本发明提供一种避免现浇楼板对实现“强柱弱梁”破坏机制影响的抗震构造措施，避免现浇楼板对框架梁端部抗弯承载力的贡献，从而使框架结构能够只直接地、高效地实现“强柱弱梁”的抗震机制。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种避免现浇楼板对强柱弱梁破坏机制影响的抗震构造，其特征在于，现浇楼板四角与框架梁端部两侧界面之间形成分隔空间，采用上下布置钢丝网的苯板填充，使现浇楼板的板角与框架梁端部两侧对应处彻底分隔。
2.根据权利要求1所述的避免现浇楼板对强柱弱梁破坏机制影响的抗震构造，其特征在于，现浇楼板的板角与框架梁端部两侧对应处，纵横向分隔跨度分别为相应方向楼板跨度的1/7～1/9。
3.根据权利要求1所述的避免现浇楼板对强柱弱梁破坏机制影响的抗震构造，其特征在于，苯板宽度为80～120mm，苯板长度即为现浇楼板的板角与框架梁端部两侧之间分隔跨度，苯板厚度为现浇楼板厚度去掉上下保护层厚度，苯板的上下保护层为混凝土，其厚度分别10～20mm。
4.根据权利要求1所述的避免现浇楼板对强柱弱梁破坏机制影响的抗震构造，其特征在于，苯板上下表面布置细钢丝网，钢丝网的钢丝直径不超过3mm，相邻两根平行钢丝的间距为20mm～30mm，钢丝网端部伸入楼板30mm～50mm。
5.根据权利要求1～4之一所述的避免现浇楼板对强柱弱梁破坏机制影响的抗震构造，其特征在于，该抗震构造的施工方法如下：
现浇楼板的板角与框架梁端部两侧的分隔空间在梁板支模及梁钢筋绑扎完毕后，分别布置苯板下表面钢丝网及苯板，然后绑扎现浇楼板的钢筋，并布置苯板上表面钢丝网；上述现浇楼板的板角与框架梁端部两侧的分隔空间填充完毕后，浇筑梁板混凝土以及苯板上下保护层。
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