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近年来,在建筑行业施工中随着时展,超高层和大跨度的建筑结构形式日益增多,越来越多开始采用超常规高支模现浇混凝土施工,一定程度上给施工带来难度。在高支模现浇混凝土施工中,如果设计计算和施工技术措施不当,以及出现地基基础下沉等,都会导致支撑系统失稳倒塌而发生事故。
1 高支模的概述
在建筑工程施工中,大体积现浇混凝土构件施工对模板体系的安全稳定行有较高要求。在高支模大体积混凝土施工中,必须做好安全生产管理的日常工作,关键是制定最优化的专项技术安全施工方案,防止出现重大安全事故。
2 高支模架体搭设施工
2.1 搭设施工流程
高支模架体搭设流程:立杆定位放线铺设垫板放置立杆放置扫地杆第一步纵向水平杆第一步横向水平杆如此重复往上设置剪刀撑放置U托、方木和模板检查验收。
需注意的是,搭设时脚手架支撑系统应根据图纸尺寸进行搭设,先搭设梁两侧立杆,按照梁间距离均分设置板底支撑钢管间距,间距距离小于原设计间距。
2.2 搭设的要求
1)搭设的架体包括:支撑排架的立杆、纵向和横向水平杆、剪刀撑、扣件、立底部垫板和立杆U托等,这些都必须符合《建筑施工扣件式钢管脚手架安技术规范》要求。
2)钢管应选用合适尺寸的脚手管,不得使用弯曲变形和锈蚀的钢管。
3)扣件可锻铸件制作,材质符合《钢管脚手架扣件》(GB15831)规定,扣件分为直角扣件、旋转扣件及对接扣件。
4)选用合适的方木搭设,不得使用腐烂或变形的方木。
2.3 架体搭设方法
1)钢管选用符合规范要求的规格、间距和扣件质量。每根立柱底部均铺设5 cm垫板。
2)在搭设过程中,要确保立杆的垂直偏差和横杆的水平偏差小于规范要求的标准。
3)立杆支撑必须竖直,不得使用变形锈蚀的立杆,连接方式采用对接扣件连接,不得错接。立杆承载要贯通,不得出现立杆传载到横杆,再由横杆传递到立杆的情况。
4)支撑必须保证横平竖直,成排成列,确保横杆与每一根立杆都能用扣件进行连接。阴阳角采用木坊定位,确保线条平顺,防止出现胀模现象。
5)顶托支座位置采用两根木枋并排传递承载的方式。顶托支撑插入长度应小于20 cm,确保顶托支撑稳固,并不发生偏移。采用顶托支承的模架,支托底板至支架顶层横杆的高度应小于3 cm。当梁底增加立杆需用扣件连接时,必须采用双扣件。
6)钢管扫地杆、水平拉杆采用对接方式,剪刀撑应搭接,搭接长度应大于10 m,并在离杆端大于1 m处采用3个旋转扣件分别加以固定。
7)梁模板起拱设计的要求,如表1。
3 模板安装的质量要求
1)必须根据设计要求进行模板的组装。
2)必须牢固安装各种连接件、支撑件及加固配件,确保无松动,模板拼缝要严密。各种预埋件和预留孔洞位置必须准确并牢固。
3)每次使用模板前,都要全面检查模板表面的光洁度,表面不得有残留的混凝土浆,发现必须清理;模板使用前需喷刷一度无色的薄膜剂或清机油。
4)拆除模板前,必须经过相关技术人员的认可后才能进行拆模。
5)在校正或拆除模板时,禁止用棒撬或用大锤敲打模板,也禁止在模板表面留下铲毛或锤击痕迹。
6)应认真检查木模本身的质量问题,如果木模表面有脱皮,中板有变质的都不能使用;木围檩及木搁栅挠曲不直和有变质的也不能
使用。
4 模板拆装的安全及应急措施
4.1 安全措施
1)模板装拆施工时,上下安排人员接应,随拆随运转,并牢靠固定好活动部件,部件不能堆放在脚手板上或抛掷。
2)进行墙柱模板安装时,随时支撑固定,防止模板倾覆。
3)安装预拼装模板时,一边就位一边校正,并同时安设连接件,并加设临时支撑稳固。
4)进行模板吊装时,必须等模板就位并连接牢固后才能脱钩,操作人员必须严格遵守吊装机械使用安全的规定。
5)拆除模板时,由专人指挥和确保已做足安全措施,在标出作业区的区域严禁非操作者进入作业区。
6)拆模起吊前,再次复查拆墙螺栓是否拆净,再次确定无遗漏,并且模板与墙全完全脱离状态下才能吊起。
7)及时清理拆除后的模板表面混凝土渣块,并由专人对模板几何尺寸进行校队,偏差过大及时修理。
4.2 应急措施
梁板高支模施工时,可能会发生高空坠落、模板坍塌或物体打击等紧急情况,应急措施应做好。
1)对可能发生的事故,能作出快速反应和救援,成立应急救援领导小组。
2)建立并完善应急救援程序及措施。
3)配备应急救援装备,包括值班电话、报警电话、无线对讲机、灭火器材、消防专用水管、消防水池、防毒面具、应急药箱、担架、抽水机及切割机等。
5 结语
现代建筑中,高大空间结构形式日益增多,特别是公共建筑给施工带来了新的技术难题,因此,在模板支撑方面必须谨慎制定专项施工方案,以及安全可靠的技术措施。最重要的是在施工方案和技术措施上,充分周全地考虑到相关安全条件,消除安全隐患,确保施工全过程的安全。
参考文献
[1]陈功.天津滨海国贸中心扣件式高支模设计与施工[J].建筑安全,2010,09.
[2]陈哲,张展宇.郑州金版大厦工程高支模的设计与施工[J].山西建筑,2009,24.
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随着各方面的提升,对房屋建筑结构加固设计以及施工技术的要求也逐渐提升。为了提升建筑物结构的稳定性,减少人员的伤亡和财产的损失,我们应该对房屋建筑结构的设计进行改进,改良房屋建筑结构的施工技术。
一、房屋建筑结构施工中的问题
1、房屋建筑结构施工的设计不合理
房屋建筑结构施工要想提高质量,按时竣工,就必须依靠作为建筑工程灵魂的工程设计。周密合理的工程设计是建筑施工的首要因素。建筑施工工作能否按期正常进行,施工质量质量能否提高,都必须以建筑施工的工程设计作为先决条件。在建筑施工过程,有关技术人员对建筑工程性质和内容了解不够深入和透彻,也未到建筑工地进行考察,和相关工作人员及时进行交流和讨论,导致设计出的建筑方案不切实际,如同废纸一张,不能很好地对建筑工程进行指导。这使得建筑工程从根本上就存在问题,对大到建筑的内部结构和装修风格,小到建筑材料,施工场地等带来很严重的后果,极大的减慢了工程的进度,导致建筑工作中诸多问题的出现,影响建筑施工质量。
2、房屋建筑结构施工人员专业技术水平和素质不高
在建筑施工时,对劳动力的需求相当大,因此,施工人员的技术和素质问题是影响建筑施工质量的最重要的指标,建筑施工人员的专业技术是否精湛,综合素质是否重影响着建筑施工质量。然而,由于聘用的劳动力需求很大,因此在技术和质量方面难免会有所差别。再加上科学技术的飞速发展,这就对施工人员的技术要求越来越高了,但是施工单位并不能达到社会所要求的那样,这就造成了相关技术人员并不能充分了解有关施工设计的要求,对选用的建筑施工新材料的材质和使用方法了解也不够,更有甚者完全不了解新兴的建筑施工技术,其低下的建筑施工技术严重推迟了建筑施工的工程进度,给建筑施工的后续工作带来很多不利的影响。另外,有些技术人员虽然技术很好,但对建筑施工工作的责任心不够,在施工中偷工减料,询私舞弊,对建筑施工质量带来很大的安全隐患。因此,加强对施工人员的技术培训,培养他们的综合素质,是建筑结构施工首先应该关注的问题。
3、房屋建筑结构中所使用的钢结构设计不合理
在房屋建筑结构施工中通常会采用钢结构,这是由钢结构的特殊特点所决定的。在对钢结构进行设计时,对于钢结构的选型以及布置是十分重要的。特别是对于分析难以精确的内容以及对没有规范过的问题进行规范时,更应该加强重视,通过查阅相关资料,分析相关的力学关系以及出现的破坏机理或试验现象去构思新的设计。
二、房屋建筑结构比较常见的一些加固技术
(1)增加钢筋截面法
类似于混凝土的加固方法,以增加了截面积的方式来加强房屋的坚固度,此应用己经非常成熟,适应范围广,具体操作方面也是必较容易的。但是,更换混凝土加固方法,操作需要很长的时间,所以影响建筑物的使用。此外,这种加固方法后,建筑物内的净空面积会有所缩小。此方法适用于一般混凝土结构的建筑。
(2)有粘结外包型钢加固法
该方法具有良好的加固作用,建筑的优点就是施工的环节相对较少,由于这种方法对钢筋的需求量太大,导致更高的成本和费用。因此不适合使用在加固一般的建筑物上,主要用于结构强度高的建筑物,同时需要被加强的区域不能扩展等的建筑上。使用钢板的缘故,这种方法并不适用于加固高温场所的建筑结构。
(3)粘贴纤维加强塑料加固法
钢筋加固法顾名思义与粘贴有关,与粘贴钢板加固的方法有些许类似,但也存在一些差异,主要是材料方面。用于进一步加固材料是塑料的,所以不用担心相对湿度和腐蚀性,由于材料本身重量比较轻,而且成本比钢低得多。然而,塑料材料具有明显的缺点,温度不能太高,容易出现火灾。因此,使用过程中这个方法应该使结构坚固并妥善处理高温易燃的问题。
三、实施中的施工技术
一切准备工作就绪之后,就可以考虑施工时到底该做些什么了。工程实施中也要有很多的注意点,要掌握技术要点和施工方法。
(1)对原有旧钢结构考察、取样、实验、评定,这些工作看起来简单,其实非常的重要,所以这个工作一定要认真的对待,尽量做的细致一些。而且必须要有专业的实验室对原旧钢结构以及新钢材进行取样实验,出具权威评定报告,明确出符合条件的原料、需采购新钢材、焊条规格型号、焊接连接工艺的技术。
(2)对原旧钢结构进行喷砂除锈、除去在旧钢表面残留下来的所有氧化层和渣物,然后根据这些钢结构的使用年限和损毁程度,与设计一起研究,通过一系列专业的计算和讨论,整理出切合实际并且能够实施的处理、加固方案。
(3)原有旧钢结构只要生锈或者有一定的残渣等就会逐渐的被破坏下去,所以一定要将钢锈及在旧钢表层残留的腐蚀氧化层及渣物清除干净,用空压机连接专用的喷砂除锈机来进行彻底的清除工作,个别腐蚀严重的部位要提高警惕,必要的话可以投入相应的劳动力,人工用工具进行凿、磨工作。此外用来喷砂除锈的砂子应采用中细黄砂,并且在施工前一定要晒干。
四、房屋建筑结构加固施工时应注意的问题
(1)尽量减少破坏原有结构,充分利用原有结构的承载能力。在建设工程设计制造时应充分考虑钢筋目前的情况,确定钢筋加固方案,尽量保留建筑的原有结构,以尽量减少损失和伤害,尽量减少甚至取消拆除,这更适合原配的就是最好的这一原则。应该认真分析和探索现有的结构应,经过适当的测试和结构可靠性分析测试,准确判断原有房屋的结构和承载能力,以尽可能保持原貌或者保留它不应该忘记的地方,尽量按照原来的工程设定加固的特点,不要使得新旧之间有很大差距。
(2)加强改造过程中,经常使用的加固连接技术的是植筋和锚栓技术,这种技术对于混凝土结构的建筑来说简单而有效的。按照《混凝土结构加固设计规范》的明确规定,对于一般的梁柱等构件,难以满足的锚所需要的厚度宽度长度,采用植筋锚栓技术时需要注意最小边距和最小距离,还要注意的是原有构件钢筋密集部位钻孔和定位的可能性,尽量小心,不要损坏原来的截断和构件。
(3)在前期工作在,需要认真调查,检测,分析工程设计的细节,并与施工单位积极协调和配合,共同设计出实惠,安全,合理,可行的和适当的加固方案,并选择可行的替代品,以避免重复设计,加强监督检查工程,加强执行力度,并消除任何风险,以确保项目的顺利进行。
五、结束语
综合全文来说,房屋建筑结构加固是一项系统性的工程,本文中讲到的是加固方法、设计及施工技术方面。除此之外还应该从根本上找问题,加强施工管理,提高工程质量也是可以有效避免损坏的发生。总之,在正常情况下建筑都会老化,在自然灾害的影响下会造成有较高程度的破坏,尤其是在多地震的国家,因此,加强房屋和其他建筑物的稳定性显得十分重要。加固住房的结构,需要高技术,只有居住在稳定性好的住宅内,确保住房建设安全性,才能真正促进中国建筑行业的健康和可持续发展。
参考文献:
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一、高层房屋建筑的结构设计与优化
1、结构体系的选择。就高层房屋建筑来说,工程结构设计应注意以下几点。(1)选择结构体系必须合理可靠。在高层房屋建筑中,结构力求简单,具有可操作性,避免在相对偏置的地方设置电梯间,应力部位要分散、对称,坚决避免应力集中发生扭转。(2)房屋建筑的比例要合理,长度、宽度、高度要严格满足规范要求。
2、桩基的设计。桩基与基础设计是房屋建筑的重中之重,工程师在此方面必须特别对待,它不仅仅影响着后期施工也关系着工程的整体造价与安全。桩基的设计必须考虑周围环境与土质,它承载着整栋大厦的应力,防止局部沉降,同时还要考虑房屋建筑物稍微的形变。桩基逆作法是一大创新,它颠覆传统方法先做承台和底板的基础,在施工一定的基础结构后在压桩产生固结压密效应以提高承受力。
3、结构分析计算。(1)相对一个工程的全部流程,分析计算是一大难题。如果没有准确、高效的对工程进行内力分析和规范设计就算拥有再好的材料也无济于事。工程师在这一阶段要全方面考虑可能出现的问题,整体的计算往往采用软件进行选择,但是各种计算软件在计算模式中存在差异,导致结果各有不同。这就要求工程师结合实际情况进行缜密的思考,在各种计算结果中寻找一个最精确的并且具有可操作性的。(2)在当今社会房屋建筑的防震系数被推到一个新高度,高层房屋建筑的防震与减震效果更是被社会广为关注。在工程设计中地震力是否会放大、震型数目是否足够都必须在计算结果中给予判断,排除一切不安全隐患。在遇到房屋建筑美观与结构冲突的情况下必须严格按照高层房屋建筑实际情况来处理,排除装饰结构对整体地震,风荷的影响。框架结构填充墙逆作法是一个大胆的创新,相对传统的框架结构设计仅能起到分隔空间与隔热作用。采用先砌墙都做框架能保障框架的内力分布更加合理,承受力、内力得以缓解,提高结构抗变以及延性。
4、房屋建筑结构设计的优化.目前的房屋结构设计优化还存在很多的缺陷,其中在优化过程中,只重视房屋建筑尺寸的优化,在给予指定材料等房屋建筑方面的要求后,优化只在房屋建筑的表面进行,完全忽略了整体设计的优化。而这种仅仅满足尺寸方面的优化对于整个房屋建筑来说没有任何意义。很多设计人员表明,房屋建筑结构的优化需要的是合理的方案和布局,其中,表面的尺寸完全可以依靠计算机计算精密的数据,在实际的构建中符合数据就可以满足了。而且还有另一个关键的缺陷,就是在目前的房屋建筑结构中,它的目标还不能满足房屋建筑结构优化的需要。在设计优化的时候计算出来的结果只是一种理想主义数据,实际在实际的情况中,由于限制因素和变量效果等的影响,很难将这些数据应用到实际的房屋建筑结构优化中。很多时候,房屋建筑的设计方案和布局结构还是很不错的,但是就因为计算方面的不足,导致没有达到理想中的房屋建筑结构目标。
二、高层房屋建筑施工的分析
高层房屋建筑由于其规模较大,而且结构非常复杂,这就要求具有较高的技术与质量。必须严格组织施工、高标准、高配合、高协调性,各个项目,工种协调一致,制定严格施工质量管理体系。高层房屋建筑的安全防护不容忽视,施工期间要严格按照规章制度合理化分配各项目的进行,制定完善的安全施工措施,保证施工过程安全。
1、混凝土施工。对于大多数高层房屋建筑的转换层的转换板,具有体积、厚度都很大的特点,这就导致施工条件复杂而且技术要求相对较高。不仅要求普通混凝土的刚度、耐久性、强度等,还要严格控制温度应力、温差的影响。所以要保证多方面因素相对稳定结合,确保混凝土质量。在房屋建筑工程中普通混凝土的抗拉强度较低,是脆性材料并且抗裂性能也不符合标准,这就影响了房屋建筑物的使用年限、存在安全隐患。因此,人们从逆向思维进行思考在钢筋的初步安装时不受应力改为受应力状态,这样解决了结构延展性、耐久性和混凝土的矛盾,使之成为弹性材料。在浇筑时还必须让每层整体连续性做到最好,从转换板的中心部位向两侧同时进行,对称浇筑可以使得下部转换板受力均匀,防止应力扭偏。在浇筑结束后需要静待一到两小时,等混凝土表面泌水渗出后要及时排水。
2、裂缝控制与施工。导致混凝土的裂缝的原因很多很多,特别是大体积的混凝土浇筑。这个问题不容忽视,如果不能采取有效措施,其后果不容设想。现在的大体积混凝土浇筑都采用标号很高的混凝土,这种混凝土添加多种化学试剂,成分多种多样,也导致施工程序复杂,如果任何一个环节出现问题都会导致裂层的出现。要想避免或者减少断裂、裂缝的出现,就必须对高标号的混凝土做好温度保护。普遍的做法有两种。一种是在春秋时期,为了保证混凝土的内外温差,减缓收缩还有散热时长,让混凝土在后期缓慢降温过程中得到充分的强度来抵抗变形和温度作用力。防止内外温差过大,做到缓慢收缩,循序渐进的发挥材料应变力,减少裂缝的出现。还要在混凝土表面增加保湿材料;另一种是在寒冷的冬天,气温较低,为了保证混凝土硬化正常不被寒潮天气气温突降而冻裂,在混凝土表面要采取相应的措施。保温湿控法被广泛的认可,它主要是在混凝土表面铺一到两层草垫,有时也可以铺塑料薄膜以保障表面与外界温差达到最小,保持湿度,与此同时也可以减少散热以保持强度的潜力和抗拉效果。预应力工程技术的应用可以抵消部分或者全部负荷的应力,使得混凝土由脆性建材变成具有弹性的塑性材料,避免或延缓了混凝土的开裂现象。
3、钢筋工程的施工与控制。在高层房屋建筑钢筋转换层工程中,转换板的含钢量很大,往往需要很长的主筋密密麻麻的布置在其中。在梁与柱的节点区域钢筋分布更为集中,正确合理的连接和下料成为关键一步。必须考虑好节点之间钢筋穿插和避让的关系,正常情况下节点主筋接头都采用闪光对焊,两节弯头对接,冷挤压套筒等方法连接。钢筋的稳固性能也非常重要,施工时尽量保证钢筋骨架稳固操作简便,制作的尺寸和绑扎的顺序合理,也可以使用永久骨架。当今社会出现的高强钢索使得斜拉结构和悬挂结构拥有更大的可用空间,被广泛应用于转换层中。
结束语
随着经济的快速发展,高层房屋建筑逐渐成为潮流。为了更好适应日趋复杂和多元化的高层房屋建筑,深入地研究探讨结构设计与施工技术具有十分重要的意义。
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引言
在改革开放后,我国的经济发展迅速,各行各业都取得了长足的发展,与此同时,我国的建筑业也随着国民经济的发展取得了辉煌的成绩。但在近年来,建筑质量问题也频繁出现,这也促使人们对建筑的稳定性提出了更高的要求。而要想提高建筑工程质量和建筑的稳定性就需要我们更好的进行设计,并且通过各项先进的技术来达到这一目的,建筑结构加固技术的出现也有效的解决了这一问题。然而目前我国的结构加固技术起步较晚,在很多方面还不够成熟,相对于其他发达国家依然存在着一定的差距,因此就需要我们通过不断的改进和完善来提高建筑工程的质量。
一、房屋建筑结构加固的必要性分析
对于房屋建筑工程而言,若前期地质勘查工作不够到位,设计方案不够合理与可靠,施工期间对各种原材料以及工艺技术的应用不够科学,施工过程不够规范,或建筑物在投入正常使用后存在不合理使用的问题,再加上外界恶劣自然条件的影响,以上多个方面的影响因素相互作用,最终将导致房屋建筑结构出现不稳定的问题,具体表现为房屋建筑墙体构件的开裂或者是主体结构发生倾斜。以上问题一旦出现则意味着房屋建筑结构的耐久性以及安全性受损,若情况严重则将会导致房屋建筑无法继续正常使用。为了能够消除房屋建筑结构存在的安全隐患,就需要在房屋建筑的正常使用性能不会产生不良影响的情况下,通过对现存结构问题的分析与研究,设计合理的结构加固方案,实施科学有效的结构加固技术。通过对相关结构加固技术的落实,能够使房屋建筑结构构件的稳定性水平得到改善,优化建筑结构的刚性。韧性水平,提高其耐久性,乃至结构使用寿命的提升,综合价值突出,都尤为值得重视。
二、房屋建筑结构的加固设计
(一)对房屋建筑加固与拆除重建的经济性分析
房屋建筑物在自然条件下,因长期受到阳光的照射和雨水的淋湿容易出现承重墙变形、墙面开裂、老化、楼板裂缝等现象,所以需要对建筑物做及时的加固,避免发生意外。针对这些现象,问题比较轻的只需要简单的维修,但若是年久失修的建筑出现的问题则需要重新做设计和制定新的加固施工方案。在做加固设计前,房屋的改建者需要考虑修复加固的费用是否合算,修复之后是否能恢复使用功能。所以,房屋建筑物的加固设计在施工之前要进行全方位的评估分析。
(二)对需加固建筑的历史设计、施工及使用现状的了解
房屋建筑物的原施工单位比较了解和熟悉其结构,尤其是隐蔽工程的施工。当建筑物的隐蔽工程出现问题或是所需要加固的部位与隐蔽部位相连接,又因为房屋的基本结构已经定型,所以在做加固施工和修建之前最好寻找原来的施工单位来施工,这样可以尽量减少对原建筑结构的破坏,并在最大程度上能够保留原来的承载能力。若是原来的设计单位因某些原因不能给予加固意见则可以让新的设计施工单位与原单位进行沟通,通过新单位与原来单位的沟通,使得新单位更加的了解房屋的结构设计,从而能够根据了解到的设计、施工信息对建筑物加固施工或是拆除重建做出更合理的判断,同时对加固设计提供更合理的前期设计信息,在施工过程中,需要施工单位进行认真的检测和分析,将没必要拆除或加固的原始结构构件尽量保留,并做好需要加固部位的过度工作。另外,加固设计施工过程中不宜出现太大的新旧断层现象,采取合理的加固方法,在保证迭合部位钢筋与混凝土的可靠连接的同时尽量减低施工的难度。
三、高层房屋建筑施工技术的要点
(一)间接加固技术
间接加固技术主要是根据房屋建筑工程的实际受力状况采取的一种加固技术。因为混凝土构件受力不均会破坏房屋结构,通过合理的调整房屋建筑工程的受力状况,能够有效的对房屋建筑结构进行加固。房屋结构加固设计中,通过对受弯混凝土构件进行预应力加固,能够有效的限制外荷载对混凝土构件造成的损坏,防止荷载过大导致房屋结构被破坏,即通过降低外荷载效应,提高混凝土结构的抗弯能力。间接加固法中最常用的加固技术是预应力水平拉杆加固技术,预应力水平拉杆加固主要是通过在混凝土结构上施加预应力,以此改善房屋建筑工程混凝土结构的抗裂性能,有效的限制裂缝的宽度和长度,便于改善混凝土构件的施加预应力,延长房屋结构的使用寿命。此外,预应力拉杆加固技术也是常用的间接加固技术之一,在房屋建筑混凝土结构加固中的应用通常采用卧式组装,该种方式具有很强的抗压性和稳定性。
(二)强化混凝土弱剪力墙体系
在进行混凝土弱剪力墙体系进行加固改造时要特别注意,尤其是在剪力墙开洞和切除剪力墙时,不能过于削弱抗剪强度以至于结构的破坏,在每取消一道剪力墙时也应该在同轴线上及时补设,从而在维持均衡和安全的前提下进行加固改造。这是因为剪力墙是由钢筋混凝土浇成的墙体,它是由剪力墙组成的承受竖向和水平作用的结构,以此合理的对砌体结构体系进行改造能够有效的强化混凝土弱剪力墙体系。此种方法可以减少湿作业,但是施工成本相对较高,此外,利用预应力撑杆加固的方法也可以有效提高砌体结构的承载能力,从而达到建筑结构加固的效果。
(三)房屋建筑施工中对太阳能的利用技术
太阳能建筑技术的大量应用是房屋建筑工程节能施工技术的重要方面。太阳能最具洁净和丰富性的能源,太阳能技术在我国建筑业节能施工中被广泛应用。太阳能具有众多的环保节能功能:安装在屋顶的太阳能电池发电系统可把太阳能辐射的热能转化成电能,由特定的蓄电池把其储存起来,并将输出线路连接到相应供电设施上,可是建筑物内的动力与照明系统的耗电量得到大致的满足;太阳能具有采暖与供热的功能,这能使建筑物的日常供热需求得到有效满足;太阳能技术所具有的对建筑物采光的控制同样利于建筑物的日常生活的节能等。太阳能具有的无污染、不受环境的限制、不消耗染料、维护简单、安装方便和安全可靠等优点使它成为建筑物节能环保技术中最受欢迎也是最适宜的一类应用技术。
(四)刚性楼面的设计
为了使程序的计算结果能够很好的反映出建筑结构的真实受力状况,以减少根本性误差的出现,在设计过程中应尽量设计成刚性楼面。因此在建筑设计方案阶段应避免大开洞。外伸翼块太长及凹槽缺口太深等楼面设计问题。同时,还要保证建筑结构布置与配筋构造的合理性,且要保证结构的使用功能。若平面无法满足刚性楼板的设定,这就要求在进行房屋结构设计中必须要增设连系梁板与在洞口边增设暗梁边梁,以增加梁板或暗梁边梁的配筋量,并采用双层配筋或斜向配筋等方法,以满足刚性楼板的设计要求。
(五)增设支承的加固方法
增加支点进行加固的方法指的是通过减少构件的弯曲承受来完成的,这样就可以减少作用在构件上的单位面积作用力了,如果支承点多了,那么作用在相同构建上的力多一些也不会有什么太大的影响,构建也不会出现断裂或者是其他的一些情况。这种方法比较简单,而且也是效果比较明显的一种方法,但是也有其缺点,那就是原来建筑物的面貌会被这些支承点改变,如果做得不好还可能会损坏原来建筑物的使用功能,甚至会减少建筑物的使用空间,对房屋建筑物来说,其使用空间是非常重要的。所以,这种加固方式对那些条件许可的混凝土结构还算是比较合适的。
结束语
现代建筑也与科技的发展息息相关,随着科技的进步,新技术"新工艺和新设备会广泛应用到建筑房屋的实践中,在房屋的质量安全控制中,建筑施工的架构加固技术起到关键的作用。良好的结构加固技术可以节约资金投入,保证人民的生命财产安全。房屋建筑施工结构加固技术相关研究越来越受到更多的重视和关注。要在未来的房屋建筑结构加固技术的长信和发展上多做努力和探索,为我国建筑业的整体发展作出更大的贡献。
参考文献:
[1]张智慧.房屋建筑结构设计中常见的问题分析[J].江西建材,2014,15:38.
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现代化的房屋建设工程施工难度正随着房屋结构和房屋功能的复杂变得越来越高,特别在墙体、地下室、梁柱、女儿墙、混凝土结合部常会因材料和工艺的问题出现裂缝,此外,在房屋门窗与墙面的接触部位也常见渗漏的现象,这些裂缝和渗漏既影响了房屋建筑的质量,又影响了使用者正常的工作和生活,甚至造成房屋结构和功能的改变,给人们的生命和财产造成不必要的危害和隐患。注浆技术是用压力将由粘结性的凝胶注入松散的混凝土裂缝或缝隙中,在凝胶物硬化后提高混凝土性质,填充混凝土裂缝,进而达到修复混凝土裂缝、加强混凝土结构力学性能、防治渗漏的目的。注浆技术具有工艺简单、对复杂环境适应性强、加固效果明显和环保等优点,是房建工程中重要的施工技术。在房屋建设工程中更好地应用注浆技术应该根据施工的实际经验和房屋工程特点,在掌握注浆技术和容易出现裂缝混凝土部位特点的基础上,根据具体施工需要选择好注浆材料,结合具体的房屋建设中出现裂缝的部位,做好注浆技术的应用,形成注浆技术施工的技术关键点,为高效处理房屋建设过程中出现的裂缝,提升房屋建设质量起到技术上的导引作用。
1注浆技术的特点
1.1注浆技术的易工性
注浆技术在房屋建筑施工方面具有工艺上和操作上的优势,注浆技术可以广泛应用于房屋建筑施工中出现的各种裂缝,有效防范各类渗漏;注浆技术具有工艺简单、操作方便、设备轻巧等优点,极易在房屋建筑施工中推广。
1.2注浆技术的适应性
注浆技术在防水方面有比较高的性能,对于房屋建筑中出现的蜂窝、孔洞和裂缝有比较好的适应性,注浆技术通过将注浆液注入混凝土裂缝中,完成对各类松散和薄弱部位的加强,是改善混凝土强度的有效措施和技术。
1.2注浆技术的性能
注浆技术的使用材料一般具有高强度、耐久性强和无污染等特点,可以在综合提高混凝土薄弱部位性能的基础上,提升房屋整体的综合力学性能,并达到环保的效果。
2注浆材料的概述
2.1注浆材料选择的要点
对于房屋建筑工程来说,选择注浆材料应该着眼于如下几点:一是,材料的物理性质必须优良,注浆材料必须选择耐老化、填充性好、综合力学能力强的原料。二是,材料的化学性质必须稳定,材料应具备较高的渗透能力,并且具有亲水性、粘结性和扩散性,能与混凝土迅速凝结成稳固的整体。三是,材料的综合性能应该保持,注浆施工应该选择环保、易操作、价格适中的材料。
2.2注浆材料的组成
常见的注浆材料有:一是水泥,水泥是注浆施工中常常用的材料;二是,水玻璃浆液,注浆中加注水玻璃浆液用来改善水泥浆液的性能。三是,有机高分子材料,如纸浆废液、脉醛树脂-硫酸浆液和水溶性聚氨醋浆液等,为注浆提供重要的凝结原料。
3注浆技术在房屋建设工程施工中的应用
3.1处理房屋墙体、窗门裂缝中注浆技术的应用要点
处理墙体渗漏应该先铲除薄弱层,做一道防水层或防水砂浆。但作为连通的墙体将会出现这边治理那边渗漏的局面。同样窗台漏水往往是在“认为”漏水的部位涂上一道封闭胶就可以解决问题。殊不知,窗、门—窗、门框—墙体是一个整体。当窗、门及其框不封闭,雨水沿框的固定螺丝孔、框的拼缝渗流到空心的窗、门框内,再向墙体渗漏;在北方门窗因低温会有凝霜的现象,凝霜的冰水会沿裂缝想墙体和结合部位渗透,产生进一步的冻胀作用;墙体的渗漏的另一原因是外墙的饰面材料不能起到封闭作用,以饰面砖建筑物出现的渗漏为多。采用“穿衣”防水的办法只能治标不治本,当材料老化渗漏又再出现,同时水被封闭在空心墙内(或灰砂砖体内),这些只能通过内墙蒸发,使墙体发霉,并导致寄生性微生物的寄居,在影响使用者健康的同时,还会造成墙体内暗埋电线管路的损坏,也会产生触电和漏电等电力事故。采用注浆技术处理门窗周围的裂缝应该以在门窗框的底部注浆,材料以水泥浆为主,注意对缝隙有效的封堵。在水泥注浆结束后,对施工部位再用高分子采集进行环氧封闭处理,加强其养护工作,尤其是做好处理部位的控水工作。
3.2处理房屋厨房、卫生间渗漏中注浆技术的应用要点
在现代的房屋设计中厨房、卫生间是用水的集中地方,一般都采用不同方式进行内防水处理。但是由于施工和材料等方面处理不当,会导致厨房和卫生间在施工和使用的过程中通常出现渗漏,主要是防水层失效,厨房、卫生间的用水沿砖和砖缝灰砂的毛细作用渗透至墙面冒汗、发潮。处理的方法是通过环氧注浆切断渗水通道,控制水沿毛细孔扩散。即在砼地板与砖墙的砖缝开一小槽,沿砖缝布孔,孔距在20~30cm为宜,采用环氧砂浆嵌槽,埋管注入环氧浆,重复注浆至充填饱满。处理方法简单有效,如条件限制可在厨、卫间施工。即在瓷片的连接位上钻孔、埋管、注浆后,采用同色水泥进行孔位表面修饰即可,省去铲除批荡层、涂防水胶、重新批荡的工序,节省费用,缩短工时,效果明显。
3.3处理女儿墙裂缝中注浆技术的应用要点
受温度影响房屋主体与女儿墙的热胀冷缩形变率与不一致时容易产生裂缝。处理应做好如下工作:在女儿墙与楼板接触部位进行钻孔、埋管注浆,注浆材料应选用拉、剪强度好,粘结力强的材料。
参考文献:
[1]熊士斌.注浆技术在建筑施工中的应用探讨[J].现代商贸工业.2008(13).
[2]张日葵.浅析地下室混凝土开裂、渗漏的原因与防治[J].经营管理者.2009(14).
篇6
1 后浇带的分类
由于作用目的的不同,后浇带共可分为三类:
(1)沉降后浇带:为解决高层建筑主楼与裙房的沉降差而设置的后浇施工带。
(2)温度后浇带:为防止混凝土因温度变化拉裂而设置的后浇施工带。
(3)伸缩后浇带:为防止因建筑面积过大,结构因温度变化,砼收缩开裂而设置的后浇施工缝。
2 后浇带的作用
后浇带共有解决沉降差和减小温度收缩影响两种作用。
2.1 解决沉降差
高层建筑和裙房的结构及基础设计成整体,但在施工时用后浇带把两部分暂时断开,待主体结构施工完毕,已完成大部分沉降量(50%以上)以后再浇灌连接部分的混凝土,将高低层连成整体,设计是基础应考虑两个阶段不同的受力状态,分别进行荷载校核。连成整体后的计算应当考虑后期沉降差引起的附加内力。这种做法要求地基土较好,房屋的沉降能在施工期间内基本完成。同时还可以采取以下调整措施:
(1)调压力差。主楼荷载打,采用整体基础降低土压力,并加大埋深,减少附加压力;低层部分采用较浅的十字交叉梁基础,增加土压力,使高低层沉降接近。
(2)调时间差。先施工主楼,待其基本建成,沉降基本稳定,再施工裙房,是后期沉降基本相近。
(3)调标高差。经沉降计算,把主楼标高定的稍低,预留两者沉降差,使最后两者实际标高相一致。
2.2 减小温度收缩影响
新浇混凝土在硬结过程中会收缩,已建成的结构遇热膨胀,受冷收缩。混凝土的硬结收缩大部分将在施工后的1~2个月完成,而温度变化对结构的作用则是经常的。当其变形受到约束时,在结构内部就产生了温度应力,严重时就会在构件中出现裂缝。
在施工中设后浇带,是在过长的建筑物中,每隔30m到40m设宽度为700~1000毫米的缝,缝内钢筋采用搭接或直接加弯做法。留出后浇带后,施工过程中混凝土可以自由收缩,从而大大减少了收缩应力。混凝土的抗拉强度可以大部分用来抵抗温度应力,提高结构抵抗温度变化的能力。
后浇带保留时间一般不少于一个月,期间,收缩变形可完成30%~40%。后浇带的浇筑时间宜选择气温较低(但应为正温度)时,后浇带混凝土采用比设计强度等级提高一级微膨胀混凝土浇灌密实并加强养护,防止新老混凝土之间出现裂缝,造成薄弱部位。
3 后浇带的设计
房屋建筑工程施工前都要进行工程设计工作,这当然也包括了后浇带施工的设计。科学合理的设计工作,是保证工程项目施工质量的前提,为具体的施工提供技术依据。
3.1 后浇带的设计要求
(1)后浇带的留置宽度一般为700~1000mm,现常见的有800mm、1000mnm、1200mm三种。
(2)后浇带的接缝形式有平直缝、阶梯缝、槽口缝和X形缝四种形式。
(3)后浇带内的钢筋,有全断开再搭接,有不断开另设附加筋的规定。
(4)后浇带砼的补浇时间,有的规定不少于14天,有的规定不少于42天,有的规定不少于60天,有的规定封顶后28天。“高层建筑混凝土结构技术规程”(JGJ3-2002)规定是14天,60天。混凝土结构构造手册第三版(中国建筑工业出版社)规定是28天。
(5)后浇带的砼配置及强度,有的要求原砼提高一级强度等级,也有的要求同等级或提高一级的无收缩砼浇筑。
(6)养护时间规定不一致,有7天、14天或28天等几种时间要求。
上述差异的存在给施工带来了许多不便,有很大的可伸缩性,所以只要认真理解各专业的规范的不同和根据本工程的特点、性质,灵活可靠地应用规范规定,才能有效地保证工程质量。
3.2 后浇带的设计方法
(1)在建筑结构中,若其平面尺寸大于规定的伸缩缝的最大间距时,应考虑通过后浇带施工的方式进行伸缩缝间距的增大,由于地上结构易受环境温度变化的影响,因此伸缩缝的最大间距不能太超过混凝土规范值,期间做好屋面的保温隔热工作,外墙外保温要高效可靠,并且要适当地提供屋面、外纵墙等较重要部位的纵向钢筋配筋率。
而有些地上结构因为防震方面的考虑会设置防震缝,这时伸缩缝的宽度要符合防震缝的宽度需求。而对于地下室,由于其结构超长,只有地下室的顶板与处于室外地面以上的地下室外墙受环境温度变化影响较大,而地下室内部与基础结构则基本不受温度变化的影响,所以地下室要解决的主要问题就是收缩应力对混凝土结构的影响。
注意,对于施工期间的混凝土自收缩问题,可以由后浇带解决,但对于因温度变化引起的结构应力集中的问题,则无法有后浇带解决,只能使用伸缩缝,不能将后浇带和伸缩缝看做等同,这是每一个结构设计者都应注意的问题。
(2)在地下室结构超长过多的情况下,使用后浇带施工的方法不能有效地解决混凝土收缩和因温度变化而产生的问题,这时可采用在适当的位置设置膨胀土加强带,补偿收缩混凝土的方法。这样,不但能够以膨胀加强带代替后浇带,而且可以实现混凝土连续浇筑也就是无缝施工。
(3)根据地基持力层土质状况、形式和建筑上部结构布置等来确定在高层建筑主体和裙房见是否在施工阶段设置沉降后浇带,或设置永久变形缝。
在地基持力层土质较好的情况下,由于建筑沉降变形量小,可采用施工阶段设置沉降后浇带的方法,是裙房基础或地下室与高层建筑连为一体。而在地基持力层厚度较大且压缩性较高的情况下,因为高层建筑与裙房间高度上差距很大,建筑负荷较大,这时应设置永久变形缝将两者分开。
4 后浇带的施工
(1)按照工程施工方案,根据设计的分块图划分好的混凝土浇筑施工层段进行支设模板的工作。在此过程中,沿后浇带方向在后浇带两侧设置模板带和独立支撑,等到后浇带混凝土凝结达到符合工程需求的强度后,将两者与后浇带模板一块拆除。在保证结构构件安全的同时又不会影响其他的模板和支撑的周转。
(2)在浇筑混凝土时,为防止浇筑过程中出现漏浆或者混凝土振捣不密实的现象,要保证在后浇带的周边区域其混凝土有良好的浇筑质量。使用钢筋支架钢丝网在后浇带两旁进行隔断,有结构设计人员深化设计断面形式。
(3)做好后浇带区域进行封闭浇筑施工的准备工作。首先要清理干净施工区域内的各种杂物,其次做好铺设钢筋的除锈工作,进行对后浇带两侧混凝土的凿毛并涂刷界面剂。
(4)确认后浇带施工的封闭时间。对沉降后浇带,要在高层建筑主体结构封顶后进行浇筑工作,而对于收缩后浇带,在混凝土浇筑后两个月可认为完成了60%以上的收缩变形,可以进行后浇带封闭浇筑施工工作。
(5)在后浇带两侧50cm处,使用砂浆为材料建出高5~10cm、宽5cm的挡水带,以防止施工用水或雨水流入后浇带中;在基础后浇带两端设置高于底板得 临时挡水墙,防止地下水侵入基础底板后浇带。
5 结束语
在房屋建筑工程中,一定要严格按照施工方案进行后浇带的使用,根据具体情况决定后浇带的位置、施工技术,做好后浇带的防护工作,保证后浇带施工的圆满完成,维护整个建筑施工的良好质量。
篇7
社会经济的高速发展,人民生活水平快速提升,伴随对房屋建筑的要求条件越来越高,一般既要具备基本的设施功能,又要具备良好的稳定性,并能抵御一些自然和主观因素的影响。显然,对房屋建筑结构加固就要更加科学、合理了。
房屋建筑结构造成影响的因素主要有两大类:一类是自然因素,即台风、地震、洪水、雷电等;二是主观因素,即建筑施工材料质量没有达到建筑设计标准,施工前未重视地质勘察工作、建筑设计不符合规定标准、施工程序不规范、施工技术方案不合理等。两种因素都能对房屋建筑结构造成严重的不良影响,以至于房屋建筑墙体出现裂开、降低结构稳定性等,严重时甚至导致整栋房屋建筑倾斜,这就造成了房屋建筑无法继续正常使用。因此来说,保证房屋建筑结构的安全、稳定性非常重要。为尽量消除和避免这种潜在的安全隐患,建筑企业采取加固房屋建筑结构方式较妥。因该方式可以有效增强房屋建筑结构的韧性和刚性,并能提高耐久度,进而可延长房屋建筑的使用寿命,又安全可靠。
1 房屋建筑结构加固设计方法
在房屋建筑结构加固设计中,这则是前提。加固设计过程中的每一个环节都要重视程度,以确保结构加固设计万无一失。为此,这就需要切实注重以下几个要点。1)重视房屋建筑所在环境。对于不同房屋建筑结构的加固,也各有不同,弄清房屋建筑所在环境,了解地形地势,才便于具体设计房屋建筑加固方案。比如因超载、火灾或地基不稳而导致的结构受损;增加房屋面积或在原建筑上加层要求加固;为符合相关规定实行抗震加固等,这都是房屋建筑结构加固所要考虑的因素。2)注重设计与施工的关系。设计时为使方案符合施工单位的技术水平,应尽可能与施工单位沟通,听取意见,完善设计方案。当时不能沟通交流的,则应在设计完成后立即与确定的施工单位交流方案,并对方案进行修改与调整,以尽可能确保施工质量;实行改造加固设计之后,要由担任该任务的设计单位对房屋建筑结构的耐久度与稳定性负全责,未参与改造加固设计的设计单位就不再负责了。最好选择具有一定资质的设计单位参与房屋建筑结构的改造加固设计。 3)重视房屋建筑的鉴定与检测。该工作则是了解和认识房屋建筑结构耐久度、稳定性与适用性的主要之手段。这样也可获取房屋建筑结构的有关数据,并明确其各方面数值是否达到施工要求,进而对该建筑的可靠性给予准确的评价。该工作由具有一定资质的单位来做较好,以房屋结构的现场情况和特点为根据,能明确施工的重点(如混凝土碳化程度及强度等级、蜂窝结构缺陷、开裂情况等)。
2 房屋建筑结构加固技术方案分析
就房屋建筑加固施工来说,加固设计和加固施工方案则是成功与否的关键。所以,为保证加固顺利,应根据每座房屋建筑物的特征,制定出符合该房屋建筑物要求的加固设计方案。在此,首先还要考虑方案是否具有良好的施工性。如果缺乏施工性,方案即便再好,因施工难度大、安全系数低、劳动需求大等现实原因影响,建筑加固的施工也难以实行,并影响到加固的成效。当前房屋建筑结构加固方式主要采用直接加固法和间接加固法。在设计时,设计人员应根据现场实际情况和施工条件选择合适的方案。
常用的几种加固技术方法主要有:①截面扩大加固法。这种施工技术具有适应性高、施工工艺简单等特点。该技术发展时间较长,有诸多施工经验与完善的设计方案可供参考。通过在钢筋混凝土抗弯构件受压区添加混凝土现浇层,可显著扩大截面面积,增加截面高度,进而可从抗剪、抗弯和刚性等三个方面来提升构件性能。另外,主筋面积的扩大还可使旧构件的正截面抗弯承受力在正截面筋率低下的状态下得到增强。在钢筋可承受范围下,随着钢筋面积与强度的扩大,混凝土弯变构件正截面承受力也随之增强了。该法适合于加固墙、柱、板、梁等构造物,但因湿作业,耗费时间长,并减小了房屋建筑净空,所以施工前应考虑多项影响因素。②预应力加固法。通过对混凝土受弯构件的预应力水平拉杆实行加固施工,可促使构件形成偏心受压作用。这种作用一是降低了外荷载效应,使构件的抗弯能力得到增强,二是使构件裂缝的扩大问题在压力作用的制约下得到控制,继而提高斜截面剪的承受力。③置换混凝土加固法。它适合存在较大缺陷或受压区混凝土强度较低的混凝土承载构件的加固。优势与截面扩大法大同小异,不会导致房屋建筑净空减小,但在湿作业方面仍然与截面扩大法存在相同问题。④增补受拉钢筋加固法。对部分存在受力过大情况的结构,采用该加固法可对其受力拉钢进行增补。通过实施该法,既可提高房梁的抗压能力,又可增加结构的承载能力,继而提升房屋建筑的稳定性,达到加固目的。该法近年来以其优势受到广大建筑企业的欢迎,被广泛应用。该法在短期内也延伸出诸多极具价值的施工技术与工艺。⑤更改承重体加固法。上述加固法中,唯有该法是最主要的手段之一,它通过将托梁与托架增加到房屋建筑结构中,实现建筑结构抗压能力的提高。施工时,应先对各个分类元素进行详细分析,而后根据结果的不同进行分类。将受力点分为刚性支点与弹性支点两类,按照受力情况的不同,又将支撑形式分非预应力与预应力支撑两种。预应力则是通过在支撑杆基础上提高预应力,进而实现房屋建筑结构预应力的增强。再者,虽然该法可明显提高房屋建筑的承载力,但会对建筑外观产生影响,所以采用前应先征询建筑持有人意见。
3 房屋建筑结构加固施工方式、方法
房屋建筑结构加固时,需注重以下三个施工问题:①在一定范围内,建筑结构构件轻度裂开与变形是可接受的,一旦超出该范围,将可对建筑结构产生影响。所以若发现该类情况,应尽早派专人调查并记录进展情况,然后由具备资质的危险房屋鉴定单位对该房屋建筑结构进行鉴定并作出结论,以对房屋建筑结构的安全性进行明确。②施工过程中施工人员不可避免的要进行高空作业,若不采取任何防护措施,不仅会埋下安全隐患,还会提高安全事故发生率,同时施工时引起的大量粉尘与颗粒也会向外扩散,并对周边环境质量造成不良影响。为此,要求施工单位必须彻底落实好每一项安全措施,且施工前还必须搭建好环境保护设施。③结合建筑旧钢结构上氧化层、锈迹及渣物情况,要运用专门的喷砂除锈机与空压机连接后实行清除,对部分腐蚀情况较严重的区域,应该以人工方式采用榔头、钢凿、砂轮机等工具进行彻底清除,保持构件清洁、干净。
结束语
对于房屋建筑结构加固来说,其作为一整套的系统工程,要确保施工质量,不仅需要掌握施工技术要点,更需要制定完善的加固设计方案和施工措施,还需要从根本上做好设计施工过程中的每一点、每个环节的工作,要以最大限度的提高施工质量,确保被加固建筑结构质量可靠、安全稳定,并能耐久使用。
参考文献
[1]梅全亭,李建.房屋抗震加固与维修[J].中国建筑工业2009,1.
[2]抗震加固研究会译.(日)图解钢筋混凝土结构抗震加固技术[J].中国建筑工业出版社.20l0,1.
篇8
1 后浇带法的设计
1)当建筑结构的平面尺寸超过混凝土规范规定的伸缩缝最大间距时,可考虑采用施工后浇带的方法来适当增大伸缩缝间距,但一般地上结构由于受环境温度变化影响较大,所以伸缩缝最大间距不宜超过混凝土规范限值过多,同时应注意加强屋面保温隔热,采用可靠的、高效的外墙外保温,并适当提高外纵墙、山墙、屋面等重要部位的纵向钢筋配筋率。
当地上结构由于抗震设计需要而设置了防震缝时,伸缩缝宽度应满足防震缝宽度的要求。地下室结构超长的情况较为常见,除地下室顶板和处于室外地面以上的地下室外墙受温度变化影响相对较大外,地下内部和基础结构在使用阶段受室内外温度变化影响较小,需解决的主要问题是混凝土收缩应力对结构的影响。
必须指出的是,后浇带只能解决施工期间的混凝土自收缩,它不能解决由于温度变化引起的结构应力集中,更不能替代伸缩缝。有一些结构设计者将后浇带和伸缩缝等同起来的看法是错误的,因为两者的作用并不相同。
2)当地下室结构超长过多,单靠设置后浇带不足以解决混凝土收缩和温度变化问题时,可以考虑采用补偿收缩混凝土,在适当位置设置膨胀加强带。采用这种方法,不仅可以进一步增大伸缩缝最大间距,而且可以用膨胀加强带取代部分施工后浇带,从而实现混凝土的连续浇筑即无缝施工。
3)对高层建筑主体与裙房之间是设置永久变形缝,还是在施工阶段设置沉降后浇带,应该根据建筑场地地基持力层土质情况、基础形式、上部结构布置等条件综合确定。当地基持力层土质较好或采用桩基时,高层建筑沉降变形量较小,此时可考虑采用施工后浇带而不设置永久变形缝,将高层建筑与裙房基础(或地下室) 连成整体。当地基持力层压缩性较高且厚度较大,高层建筑主体与裙房之间的高差悬殊较大,高层建筑荷载较大时,则由于高层建筑与裙房之间的差异沉降量较大,在采用天然地基的情况下,还是以设置永久变形缝将高层建筑与裙房彻底脱开为好。
2 后浇带法的施工
1)施工中必须保证后浇带两侧混凝土浇筑质量,防止漏浆或混凝土疏松。后浇带两侧应采用钢筋支架钢丝网隔断,并由结构设计人员确定两侧断面形式,当地下室有防水要求时,地下室后浇带不宜留成直槎。施工单位应指派专人负责保持后浇带内的清洁,防止后浇带内的钢筋锈蚀或钢筋被压弯、踩弯。
2)在封闭施工后浇带之前,应将后浇带内的杂物清理干净,做好钢筋的除锈工作,并将两侧混凝土凿毛,涂刷界面剂,后浇带混凝土应比两侧混凝土强度等级增大一级,并且采用掺加了微膨胀剂的补偿收缩混凝土浇筑。
3)施工后浇带的封闭时间。一般来讲,对于收缩后浇带,不宜少于两个月,通常认为这时混凝土的收缩变形已经完成60 %以上;对于沉降后浇带,应等高层建筑主体结构封顶后再浇筑后浇带混凝土,即要求高层建筑先施工、先沉降,以释放一部分高层与裙房之间的差异沉降;或者根据沉降观测,当高层建筑结构施工到一定高度时,若高层建筑的沉降量较小,预估高层与裙房之间产生的差异沉降量处在控制范围之内时,亦可以提前浇筑后浇带混凝土。
4)在封闭后浇带之前,结构设计者应在图纸上明确提出后浇带附近一定范围内不允许堆放施工材料,限制施工荷载,并做好后浇带两侧的临时支护。特别是目前很多工程中,施工采用快拆体系的模板,这时更要注意后浇带附近的支护质量,防止在拆除模板过程中,由于支撑松动、移位等造成结构开裂。
5)底板后浇带施工。底板后浇带采用钢筋作骨架,铺设3 层钢丝网作侧模支护。有些工程则采用快易收口网代替钢丝网,但浇灌硅时,同样要防止大量漏浆影响硅质量的问题。为保证结构施工质量,后浇带钢筋骨架不得焊于底板钢筋上。后浇带放置期间,为防止被水浸泡并便于清除杂物,浇筑底板时在后浇带处浇一条硷带。底板后浇带放置期间,为防止杂物污水进入,可采取临时保护措施:在底板后浇带两侧砌筑12 cm宽、12 cm 高的砖带;砖为MU10 ,砂浆用M5 ;砖带与底板面转角处用1∶2 水泥砂浆抹成圆弧,上部用胶合板封闭。
3 后浇带施工流程中的一些具体要求
3.1 对后浇带混凝土及施工的要求
1)后浇带内的后浇混凝土,应使用无收缩的混凝土灌实。无收缩混凝土可以采用膨胀水泥拌制,也可以采用掺加具有膨胀作用的外加剂与普通水泥拌制。混凝土的强度至少与先浇混凝土相同或提高一级。2)后浇带内的后浇混凝土的浇灌时间,应采取不同类型的后浇带采用不同的浇灌时间。伸缩后浇带根据先浇灌混凝土的收缩完成时间而定。沉降后浇带一般宜在建筑物沉降稳定后,再浇筑后浇带的混凝土。
3.2 对施工后浇带的具体要求
1)后浇带的接缝形式,必需严格按施工图施工,施工缝施工时要用堵头板,根据接口形式在堵头板上装凸条。在后浇混凝土前要进行认真清理、洗刷、凿毛,对该处的混凝土一定要振捣密实,以使混凝土达到设计的强度等级标准。2)后浇带的先浇混凝土完成后,应进行设法防护,顶部应遮盖,四周用临时栏杆或围护砌体围护,防止后浇带内垃圾堆积、难以清理,在施工过程中钢筋被污染、踩踏。3)后浇带后浇部分混凝土一定要用无收缩混凝土,有条件的最好掺入一些早强减水剂,施工前应试配比,拌制要认真,精心浇捣密实,事后还要注意浇水养护。4)后浇带跨内的梁板在后浇混凝土尚未浇筑前,两侧结构长期处于悬臂受力状态,在施工期间本跨内的模板和支撑不能拆除,必须待后浇混凝土设计强度达到其强度值的75 %后,按由上往下的顺序进行拆除。在后浇带浇筑混凝土后,要在一定时间内进行监测,并将数据同整个沉降观测记录在案。
4 后浇带施工注意事项
1)后浇带接缝形式必须严格按设计施工图施工,施工时宜用堵头板上装凸条。2)后浇带两侧硅浇筑后,应进行防护,局部应覆盖,四周用临时栏杆围护,防止施工过程中钢筋被污染,保证钢筋不被踩踏。有些工地后浇带不设围护,致使钢筋被严重踩弯、钢筋杂乱、建筑垃圾较多,不易清理。3)在后浇带浇筑硷前,需将两侧硅凿毛,清除浮动石子,浇水冲刷干净,并保持湿润。4)后浇带后浇硅要求用无收缩硅,掺用微膨胀剂,精心振捣密实,注意浇水养护。5)后浇带跨内的梁板在后浇带硅浇筑前,两侧结构长期处于悬臂受力状态,在施工期间,本跨内的模板和支撑不能拆除,必须在后浇硅强度达到设计强度值的75 %以上后,方可按由上向下的顺序拆除。
总之,后浇带的设计、施工是保证结构有效连接的重要环节,要根据不同的工程性质、特点、作用,认真设计,精心施工,才能保证每个工程项目的整体性、完美性和使用性,达到提高工程质量的真正目的。
参考文献:
[1]杨滔.房屋建筑工程[M].成都:西南交通大学出版社,2002.
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1.1整体原则
对预应力钢骨混凝土框架套建增层结构实施设计时,应该严格按照国家制定的建筑施工标准操作,通过先进的施工技术来维持正常的工程项目质量,这样可以让项目工程达到理想的要求。设计结构时需要遵循的总原则包括:(1)在房屋内部结构改造过程中,应该确保套建增层施工过程中原房屋的准确运用。(2)对既有房屋实施套建增层改造则要结合相关的理论知识完成。 (3)对于套建增层加以更新之后,要保证房屋的现有结构在安全性、耐久性上达到使用要求。(4)对既有房屋实施套建增层改造要保证整体受力情况的一致性。
1.2 结构型式
(1)套建增层预应力钢骨混凝土框架柱多数使用了角钢混凝土框架柱。(2)套建增层结构一层顶框架梁则使用内置H型钢预应力混凝土构成的框架梁,利用H型钢下侧挂底模,然后将底模当成支承设置侧模,这样可以满足混凝土浇注施工的相关要求,使得H型钢承担梁自重以及荷载。当混凝土的强度等级值超过75%之后,需要保证张拉梁体内曲线布置的合理性,形成内置H型钢预应力混凝土构建出框架梁。(3) 选择内置H型钢混凝土组合梁作为套建增层结构一层顶的次梁。经过在H型钢下侧挂底模,可以让施工人员利用H型钢来承担次梁自重和施工荷载完成操作,然后结合阶段内置H型钢与其钢筋混凝土以组合梁的状况持续操作。(4)板选择常规形式的钢筋混凝土现浇板。垂直在次梁内置H型钢焊接槽钢作主楞,在主楞上布置木方设计次楞,在次楞上铺放板底模,可以让施工产生的不同负荷传输到次梁上。
2.材料设计
(1)对套建增层预应力钢骨混凝土框架结构房屋施工时,通常工程人员在材料选择上合正常的混凝土结构无差异,只要对材料的质量严格把握。 (2)新增套建增层结构一层顶的内置H型钢、焊缝用焊条与连接用螺栓要与建筑施工项目的材料标准一致,避免使用这类构件引起质量问题。
3 抗震构造与梁板截面尺寸。
(1)针对套建增层框架具体情况,要关注抗震等级、构造分类等方面的问题,这些也应该和新建房屋用预应力钢骨混凝土框架保持一样。而遇到8度抗震设防区处于Ⅱ、Ⅲ类场地土的套建增层预应力钢骨混凝土框架结构房屋时,底层结构层的高控制在7m,增层层数则是2到4层的原二级抗震框架,对结构实施抗震性能设计时按一级抗震框架对待。(2)对角钢混凝土框架柱上、下端加密区钢板箍的配置则根据建筑行业普遍采用的混凝土结构标准执行,以此满足建筑内部性能要求。(3)梁板尺寸运用和新建房屋结构一样的尺寸,不得出现随意变动尺寸的现象。(4)套建增层角钢混凝土框架柱的轴压比限值应按照表1选用。
表1套建增层角钢混凝土框架柱轴压比限值
4.梁、柱设计及节点组成
(1)内置H型钢预应力混凝土组合梁必须要保证相关组成的尺寸标准,通常正截面承载力最大裂缝宽度要按照混凝土标准设计,将型钢翼缘当成纵向受力钢筋,同时要顾及到梁受拉侧1/4梁高范围内的型钢腹板和预应力筋的影响。计算时要按照最大裂缝宽度计算公式完成,最大裂缝宽度的限值也必须控制在建筑标准范围里。此外,对于钢骨、预应力筋、挠度等参数指标的控制,也应该做好各种计算设计。(2)斜截面承载力根据结构设计需要确定,保证承载能力大小符合实际情况。(3)框架节点构造把伸入柱中的H型钢与其上下两侧的钢板之间相互连接,这样才能做好区域之间的配合调整。考虑到防止节点区的钢板箍穿越梁H型钢的腹板,在梁两侧把钢板截断,焊到设置在支座处梁钢骨两侧的加劲肋板上;为避免梁中普通钢筋穿越柱中角钢和横向钢板箍,梁中布置的普通筋在梁端截断,焊到柱角钢之间的横向钢板箍上;为防止节点处钢梁在混凝土中滑移,在节点处H型钢上下垂直设置工字钢,具体节点构造如图1所示。其中: (a)为节点平面图;(b)、(c)为剖面图;(d)为节点未浇筑混凝土前型钢骨架节点轴侧图;(e)为节点内部剖面图。
5.其它
(1)在设计内置H型钢预应力混凝土组合框架梁和内置H型钢混凝土组合梁时要合理考虑型钢的两阶段受力。(2)次梁的内置H型钢通过连接加劲肋与框架梁应有可靠的连接。(3)框架梁的内置H型钢及次梁的内置H型钢的安装就位应符合GB50205-2001《钢结构工程施工质量验收规范》的要求。
6.结语
根据当前的建筑施工标准看,房屋建筑内部结构的形式逐渐多样化,这些都给现代建筑施工人员提出了严格的要求。在其它方面的施工也要严格按照房屋建设标准控制,积极选择预应力钢骨混凝土框架套建增层作为相应的施工考核指标。
参考文献
[1]计静.套建增层预应力钢骨混凝土框架抗震性能与设计方法研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学, 2008.
[2]GB50011-2001,建筑抗震设计规范[S]
[3]GB50010-2002,混凝土结构设计规范[S]
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中图分类号:S611文献标识码:A文章编号:
设置后浇带的目的就是将大部分的约束应力释放,然后用膨胀混凝土填缝以抗衡残余应力。按后浇带功能的不同,可将其分为三种:为解决高层建筑主楼与裙房的沉降差而设置的后浇施工带称为沉降后浇带;为防止因建筑面积过大,结构因温度变化,混凝土收缩开裂而设置的后浇施工缝为伸缩后浇带;为防止混凝土因温度变化拉裂而设置的后浇施工带称为温度后浇带。
1、后浇带的设计1)当建筑结构的平面尺寸超过混凝土规范规定的伸缩缝最大间距时,可考虑采用施工后浇带的方法来适当增大伸缩缝间距。地下室结构超长的情况较为常见,除地下室顶板和处于室外地面以上的地下室外墙受温度变化影响相对较大外,地下室内部和基础结构在使用阶段受室内外温度变化影响较小,需解决的主要问题是混凝土收缩应力对结构的影响。
2)后浇带的位置宜选在结构受力较小的部位,一般在梁、板的反弯点附近,此位置弯矩不大,剪力也不大。也可选在梁、板的中部,该位置虽弯矩大,但剪力很小。
3)后浇带钢筋是否断开,主要由后浇带的类型来决定。沉降后浇带的钢筋应贯通,伸缩后浇带钢筋应断开,梁板结构的板筋应断开,但梁筋贯通,若钢筋不断开,钢筋附近的砼收缩将受到较大制约,产生拉应力开裂,从而降低了结构抵抗温度应力的能力。
4)当地下室结构超长过多,单靠设置后浇带不足以解决混凝土收缩和温度变化问题时,可考虑采用补偿收缩混凝土,在适当位置设置膨胀加强带。采用这种方法,不仅可以进一步增大伸缩缝最大间距,而且可以用膨胀加强带取代部分后浇带,从而实现混凝土的连续浇筑即无缝施工。
5)对高层建筑主体与裙房之间是设置永久变形缝,还是在施工阶段设置沉降后浇带,应该根据建筑场地地基持力层土质、基础形式、上部结构布置等条件计算和确定。当地基持力层土质较好或采用桩基时,高层建筑沉降变形量较小,此时可考虑采用施工后浇带而不设置永久变形缝,将高层建筑与裙房基础(或地下室)连成整体。当地基持力层压缩性较高且厚度较大,高层建筑主体与裙房之间的高差悬殊较大,高层建筑荷载远大于裙房,高层建筑与裙房之间的沉降差较大时,在采用天然地基的情况下,还是以设置永久变形缝将高层建筑与裙房彻底分开为好。
6)有一点需要指出的是,现设计院设计的后浇带施工图不尽相同,规范及不同版本的建筑结构构造图,对后浇带的要求都有详细的规定。但由于这些规范、标准由不同专家组编写,所以内容和要求不尽相同,各有偏重,存在一些差异,比如:
(1)后浇带的留置宽度一般700-1000mm,常见的有800mm、1000mm、1200mm三种;
(2)后浇带内的钢筋,有全断开再搭接,有不断开另设附加筋的规定;
(3)后浇带砼的补浇时间,有的规定不少于14天,有的规定不少于42天,有的规定不少于60天,有的规定封顶后28天。高层建筑混凝土结构技术规程”(JGJ3-2002规定是14天,60天)。混凝土结构构造手册第三版中国建筑工业出版社规定是28天。
(4)后浇带的砼配制及强度,有的要求原砼提高一级强度等级,也有的要求用同等级或提高一级的无收缩砼浇筑。
(5)养护时间规定不一致,有7天、14天或28天等几种时间要求。
上述差异有很大的可伸缩性,也给施工带来了诸多不便,所以只有认真理解各专业的规范的不同和根据本工程的特点、性质,灵活可靠地应用规范规定,才能有效地保证工程质量。 2、后浇带的施工
1)施工中必须保证后浇带两侧混凝土浇筑质量,防止漏浆或混凝土疏松。后浇带两侧支模应采用堵头板或钢丝网隔断,接缝接口形式在板上装凸条,由结构设计人员确定两侧断面形式。对地下室有防水抗渗要求的还应留设止水带或作企口模板,以防后浇带处渗水。施工单位应指派专人负责保持后浇带内的清洁,防止后浇带内的钢筋锈蚀或钢筋被压弯、踩弯。
2)后浇带处第一次浇筑留设后,应采取保护性措施,顶部遮盖,四周用临时栏杆或围护砌体围护,防止缝内进入垃圾、防止被水浸饱、钢筋污染、踩踏变形,给清理带来困难。
3)在封闭施工后浇带之前,应将后浇带内的杂物清理干净,做好钢筋的除锈工作,并将两侧混凝土剔凿出毛面、清除浮动石子,浇水冲刷干净,并保持湿润。接槎处涂刷界面剂,移位的钢筋要复位。
4)混凝土浇筑一定要振捣密实,后浇带混凝土应至少同原浇筑砼相同或提高一个级别,一般应使用无收缩砼浇筑,可以采用膨胀水泥也可采用掺和膨胀剂与普通水泥拌制。有条件的最好掺入一些早强减水剂,施工前应试配比,拌制要认真,事后还要注意浇水养护。特别是地下室底板后浇带更应认真处理,以提高其自身防水能力。
5)混凝土浇筑和振捣过程中,应特别注意分层浇筑厚度和振捣器距钢丝网模板的距离。为防止混凝土振捣中水泥浆流失严重,应限制振捣器与模板的距离,为保证混凝土密实,垂直施工缝处应采用钢钎捣实。
6)施工后浇带的封闭时间。一般来讲,不同类型后浇带混凝土的浇筑时间不同。伸缩后浇带视先浇部分混凝土的收缩完成情况而定,一般为施工后60天。沉降后浇带宜在建筑物基本完成沉降后进行,可以等高层建筑主体结构封顶后再浇筑后浇带混凝土,即要求高层建筑先施工、先沉降,以释放一部分高层与裙房之间的差异沉降,或者根据沉降观测,当高层建筑结构施工到一定高度时,若高层建筑的沉降量较小,预估高层与裙房之间产生的差异沉降量处在控制范围之内时,亦可以提前浇筑后浇带混凝土。在一些工程中,设计单位对后浇带的保留时间有特殊要求,应按设计要求进行浇筑。
7)结构设计者应在图纸上明确后浇带封闭前,其附近一定范围内不允许堆放施工材料,限制施工荷载。后浇带部位宜采用独立支护体系,并保证支护质量,以避免后浇带封闭前,两侧拆模时造成的支撑松动、移位以及结构开裂。
8)底板后浇带施工。底板后浇带采用钢筋作骨架,铺设3层钢丝网作侧模支护。有些工程则采用快易收口网代替钢丝网,但浇灌混凝土时,同样要防止大量漏浆影响质量的问题。为保证结构施工质量,后浇带钢筋骨架不得焊于底板钢筋上。
9)后浇带跨内的梁板在后浇混凝土尚未浇筑前,两侧结构长期处于悬臂受力状态,在施工期间本跨内的模板和支撑不能拆除,必须待后浇混凝土设计强度达到其强度值的85%以上后,按由上往下的顺序一同进行拆除。在后浇带浇筑混凝土后,要注意保护,并且在一定时间内进行监测,并将数据同整个沉降观测记录在案。
3、结论
总之,后浇带的设计、施工是保证结构有效连接的重要环节,要有机地结合规范、图集,并且根据不同的工程性质、特点、作用,认真设计,精心施工,才能保证每个工程项目的整体性、和使用性,真正达到提高工程质量的目的。
参考文献:
JGJ3-2002《高层建筑混凝土结构技术规程》
JGJ6-99《高层建筑箱形与筏形基础技术规范》
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下面通过介绍防雷工程的相关施工设计以及防护思路,为建筑防雷工程技术人员作参考。
1建筑应该设置水平避雷带
1.1滚球半径高度应该设置水平避雷带
GB50057第3.2.4条、第3.3.10条、第3.4.10条有关于防侧击的规定。这些要求都是针对滚球半径值高度以上的部分设计的,而滚球半径高度以下的部分的防雷措施,在整个GB50057中都没有规定。这事实上说明GB50057认为在这一高度下的部分应该全部处于接闪器保护范围之内的。滚球法保护范围的确定方法如图1所示,距地面hr处作一平行于地面的平行线;以针尖O为圆心,hr为半径,作弧线交于平行线的A、B两点;以A、B为圆心,hr为半径作弧线,该弧线与针尖相交并与地面相切,从此弧线起到地面止就是保护范围。
1.2防雷电侧击应该设置水平避雷带
建筑物防雷电侧击本质上还是属于直击雷防护范畴。前文提到只有一类防雷建筑要求设置水平避雷带,具体规定是从30m起每隔不大于6m进行设置。但二类、三类防雷建筑物却完全没有水平避雷带的相关规定,对于雷电侧击的防护,主要是要求滚球半径高度以上的外墙栏杆、门窗等较大金属物与防雷装置相连。这其实是一种被动防御的措施,即雷电如果击在这些栏杆、门窗上则可以通过相连的防雷装置泄流,但是栏杆、门窗本身并不是接闪器,不能按照滚球法将建筑外立面置于保护范围以内。考虑到即使小的雷电流同样可能破坏外立面建材造成高空坠物的二次伤害,因此二类、三类防雷建筑同样有必要通过设置水平避雷带防雷电侧击。
1.3水平避雷带不能被均压环替代
在实际的防雷工程中,水平避雷带和均压环往往被混淆成同一概念。这主要是因为在实际工程中水平避雷带和均压环有两个共同的特征:
(1)都是沿建筑物四周水平布设;
(2)都必须将所有引下线与其可靠连接。
但在本质功能上这两种防雷装置其实是有区别的。水平避雷带属于接闪器,它的作用很明确,就是为了直接截受雷击(防雷电侧击其实也是属于直击雷防护)。均压环的作用主要是均衡建筑物同一高度上因雷击造成的电位差。对于很高的建筑物,由于引下线很长,雷电流的电感电压降将达到很大的数值,因此需要将各条引下线、建筑物的金属结构和金属设备连接到环上。
2灵活运用滚球法确定直击雷保护范围
GB50057附录四给出了七种运用滚球法计算保护范围的方法,其中用得比较多的是第一条至第六条。第七条最为特殊,防雷工程技术人员通常都未采用,其具体方法如图2。以A、B为圆心,hr为半径作弧线相交于O点;以O为圆心,hr为半径作弧线AB,弧线AB就是保护范围的上边线。
从滚球法第七条的规定我们可以看出这是一种基于两个接闪器A、B共同定位决定保护范围的方法。但采用此方法的前提条件是接闪器A、B必须是已经被置于保护范围之内(虚线外周线以内)的。
2.1两点法在防雷电侧击方面的应用
本文1.2中论述了水平避雷带在防雷电侧击方面的应用,一类防雷建筑的因每隔6m设置水平避雷带,雷电侧击的安全已有较大的保障;二类、三类防雷建筑水平避雷带间距可为滚球半径值hr,但雷电穿越接闪器发生绕击的概率还是较高。根据电气-几何模型I=(hr/10)1.54:对第二类防雷建筑物(hr=45m),I=10.1kA;对第三类防雷建筑物(hr=60m),I=15.8kA。因此雷电流小于上述数值时,雷闪有可能穿过接闪器击于被保护物上。高层、超高层建筑外立面越来越多的采用玻璃幕墙或外挂石材的形式。这些建材的金属龙骨大都被玻璃或石材完全覆盖,金属龙骨部分都在建材里面,对于直击雷起不了保护作用,只是对于雷电感应或雷电电磁脉冲有一定的屏蔽作用。将水平避雷带的间距缩短本应是安全系数最高的防护手段,但是水平避雷带属于环状设置,支持卡每隔1m作固定,这会大大增加
施工难度,也会影响建筑外观。可以将水平避雷带与安装避雷短针相结合的方式,按照两点法计算保护范围,能够有效解决这一问题。
在《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》(DL/T620-1997)中的雷电流概率分布公式lgP=-I/88,P为雷电流超过I的概率,1-P就应该是小于雷电流I的概率。以二类防雷建筑为例,其滚球半径对应的雷电流I=10.1kA,经计算可知二类防雷建筑的接闪器能够防御自然界中77.8%的雷电流,但仍有23.2%的雷电流有可能穿越接闪器。为了避免较小的雷电流击在建筑物的侧面,二类、三类防雷建筑避雷短针的滚球半径对应的雷电流应尽可能小。基于控制雷电侧击风险的需要,可以将小于雷电流I的概率1-P定为5%,计算可得雷电流I为1.96kA。将其代入电气-几何模型I=(hr/10)1.54,其对应的滚球半径约为15.5m,工程上可取值为16m。如图3,AD、BE、CF为安装与高层、超高层建筑外立面的避雷短针,HB、GA为建筑物对应防雷类别的滚球半径,DE、EF为避雷短针的间距。避雷短针的间距取值为5m~8m,运用勾股定理可以算出避雷短针的长度。
笔者认为短针长度取值为0.3m,间距为6m,对于高度超过30m的高层建筑特别是超高层建筑,不会对外观造成太大影响。避雷短针可从建筑物均压环、引下线等防雷装置引出,并应与幕墙、石材金属龙骨等立面较大金属物作等电位连接。因此在高层、超高层建筑外立面安装的避雷短针完全符合实际工程的需要,既可以最大限度的对建筑进行防雷保护、节省材料成本,又不会影响建筑外观。
2.2运用两点法对建筑物的特殊造型进行直击雷防护
随着社会经济的不断发展,现代的高层、超高层建筑外形不再只是简单的立方体,很多建筑屋顶逐层收缩,采取诸如宝塔形、圆锥体或几种不规则的几何形式的组合。有的超高层建筑顶部设有停机坪等特殊设施,不允许安装避雷针,这些都给建筑物的直击雷防护带来了新的挑战。借用两点法设置避雷短针防护雷电侧击的思路同样可以为这些特殊形式的建筑提供直击雷防护。
假定某二类防雷的超高层建筑,顶部造型为一梯形锥体结构,且顶部因特殊原因无法设立避雷针,如果单靠设置屋顶避雷带可能无法将整个锥体部分置于保护范围以内。
运用两点法则可以弥补避雷带保护范围不够的问题。由于是屋顶部分,不需要考虑小的雷电流穿越的问题,因此按二类防雷建筑接闪器的要求,滚球半径取值为45m,间距为10m。经计算,短针长度为0.279m,实际工程上同样可以取为0.3m。如图4所示,沿锥体斜表面设置避雷短针完全能将整个椎体斜面置于保护范围以内。
3 结语
总之,必需统一考虑将内外部防雷装置、建筑物外的环境及全建筑区的防雷装置应用于建筑物的防雷设计和安装中。这不仅要电气专业的设计者有整体观念,建筑专业的设计者对防雷也要有整体观念。这是现代防雷设计观念转变的重要问题。
参考文献
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目前城市土地资源日益紧缺,建筑及城市交通有逐渐向地下发展的趋势。然而,建筑由于其功能和结构本身的需要,大多设置了地下室。随着建筑层数的日益增高,地下结构已向多层发展,其结构设计、施工及防水等日益成为建筑工程界关注的热点。由于地下室工程的施工环境特殊、隐蔽性大、涉及的工种多、施工复杂,也容易出现质量问题,因而对设计和施工有一定的特殊要求。
二 地下室结构设计难点概述
地下室工程涉及的专业极为复杂,在建筑的地下室结构设计时,需综合考虑防火、使用功能、人防要求、设备用房及管道、坑道、排水、通风、采光等各专业的配合。对于具有大底盘地下室的高层建筑群体而言,塔楼部分一般在使用阶段不会存在抗浮问题,但裙房及纯地下室部分经常会有抗浮不满足要求的问题。而且由于实际地下室抗浮设计中往往只考虑正常使用极限状态,对施工过程和洪水期重视不足,因而也会造成施工过程中由于抗浮不够而出现局部破坏,加上地下室防水工程是一项系统性工程,涉及设计、施工、材料选择等诸多方面因素,因此造成了地下室结构设计难点繁多,一般来讲概括起来为:结构平面设计;抗震设计;地下室抗浮、抗渗设计;外墙结构设计。
三 建筑工程地下室结构优化设计监理分析
(一)结构平面设计监理分析
在高层建筑的地下室结构设计时,需综合考虑防火、使用功能、人防要求、设备用房及管道、坑道、排水、通风、采光等各专业的配合。例如地下室的长度超过设计规定长度时,需要与结构专业配合,确定是否设置变形缝,通常应尽可能少设或不设变形缝,因为设置变形缝会使得变形缝处的防水处理变得复杂。设计人员可以通过设置后浇带和合理使用混凝外加剂或地上设缝、地下不设缝等方式,达到不设缝的目的。若地下室过长依靠设置后浇带的方法难以解决,设计人员应合理地调整平面将地下室分割成几个小地下室,中间用较窄的通道相连,以满足使用及管道相连的要求,而将变形缝设置在通道处,这样可以使接缝较少且处于受力较小处,便于补救。在结构设计时应合理地设置采光通风井,若高层建筑采光通风井位置设计不当,例如在侧壁外作附加通长采光井,而采光井外壁又不能与地下室顶板整体连接,会造成地下室保证结构稳定功能的丧失,不能有效地将上部的地震及风力作用传至侧壁及地面,不能满足高层建筑的埋深要求。
(二)地下室抗浮、抗渗设计监理分析
地下水位及其变幅是地下室抗浮设计的重要依据。实际在地下室抗浮设计时仅考虑正常使用的极限状态,而对施工过程和洪水期重视不足,因而会造成地下室施工过程中因抗浮不够而出现局部破坏。另外,在同一整体大面积地下室的上部常建有多栋高层和低层建筑,由于地下室的面积较大、形状又不规则,且地下室上方的局部没有建筑,此类抗浮问题相对难以处理,须作细致分析后再进行处理。地下室结构设计除应满足受力要求外,抗渗也是其中一个重点。由于钢筋混凝土结构通常带裂缝工作,要达到抗渗目的,一般可采取以下措施:
1补偿收缩混凝土。在混凝土中掺微膨胀剂,以混凝土的膨胀值抵消混凝土的最终收缩值。当其差值大于或等于混凝土的极限拉伸时,即可控制裂缝。
2膨胀带。混凝土中膨胀剂的膨胀变形不会完全补偿混凝土的早期收缩变形,而设置补偿收缩混凝土带可以实现混凝土连续浇注无缝施工。
3后浇带。后浇带作为混凝土早期短时期释放约束力的一种技术措施,较长久性变形缝已有很大的改进并广泛应用。
4提高钢筋混凝土的抗拉能力。混凝土应考虑增加抗变形钢筋,如侧壁增加水平温度筋,在混凝土面层起强化作用;侧壁受底板和顶板的约束,混凝土胀缩不一致,可在墙体中部设置一道水平暗梁抵抗拉力。当然,在采取以上措施时,同时要注备混凝土的养护。
(三)外墙结构设计监理分析
1荷载。地下室外墙所承受的荷载分为水平荷载和竖向荷载。竖向荷载包括上部及地下室结构的楼盖传重和自重,水平荷载包括地面荷载、侧向上压力和人防等效静荷载。在实际工程设计中,竖向荷载及风荷载或地震作用产生的内力一般不起控制作用,墙体配筋主要由垂直墙面的水平荷载产生的弯矩确定,而且通常不考虑与竖向荷载组合的压弯作用,仅按墙板弯曲计算弯曲的配筋。
2静止土压力系数。静止土压力宜由试验确定,当不具备试验条件时,砂土可取0.34-0.45,粘性土可取0.5-0.7。
3地下室外墙的配筋计算。实际设计时,在外墙的配筋计算中,对于带扶壁柱的外墙,不是根据扶壁柱的尺寸大小进行计算,而是均按双向板计算配筋,扶壁柱则按地下室结构的整体电算分析结果进行配筋,不按外墙双向板传递荷载验算扶壁柱配筋。根据外墙与扶壁柱变形协调的原理,这种设计将使得外墙竖向受力筋配筋不足、扶壁柱配筋偏少、外墙的水平分布筋则有富余量。因此,在计算地下室外墙的配筋时,对于垂直于外墙方向有钢筋混凝土内隔墙相连的外墙板块或外墙扶壁柱截面尺寸较大的外墙板块,如高层建筑外框架柱之间,按双向板计算配筋为宜,其余的宜按竖向单向板计算。对竖向荷载较小的外墙扶壁柱,其内外侧主筋也应适当加强。外墙的水平分布筋应根据扶壁柱截面尺寸的大小,适当地配以外侧附加短水平负筋加强,外墙转角处也应适当加强。地下室外墙计算时底部为固定支座(即底板作为外墙的嵌固端),侧壁底部弯矩与相邻的底板弯矩相等,底板的抗弯能力应不小于侧壁的抗弯能力,其厚度应与配筋量相匹配。这种情况在地下车道中最为典型,车道侧壁为悬臂构件,底板的抗弯能力应不小于侧壁底部的抗弯能力。
(四)地下室基坑支护结构的设计必须满足强度和变形两个方面的要求,特别是变形问题。
1针对不同的情况,采用因地制宜的围护措施,不仅能达到围护目的,而且安全经济省时。工程基坑围护针对不同现场情况,不同开挖深度,综合采用了钻孔桩、钊板桩、卸土、挖土预留土台、钢筋混凝土内支撑和钢内支撑等方法,即达到设计的目的,而且围护费也合理。
2内支撑的设置不仅满足整个支护结构计算内力的合理性,同时还要为方便施工创造条件。工程设上、下两层支撑均采用对撑及角撑,不仅满足设计内力要求,而且有利于机械挖土,且第二层支撑采用工字钢,用电焊联接,施工灵活方便,缩短工期;工字钢可回收重复使用,降低基坑支护费用。
3钢支撑与工程基础承台一起浇筑,安全性大大提高,且不影响承台受力,加快施工速度。
4对基坑支护结构及周围建筑物的监测,实行信息化施工,不仅使施工具有科学性,确保施工安全,也为优化设计合理组织施工提供可靠依据,节省了工程造价。
四 结束语
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一、前言
雷电会引起建筑物的损坏,人员伤亡,对电力、电讯等设备造成损坏。雷电的破坏作用归纳起来有两种:一是直接击在建筑物上产生热效作用和电动力作用; 二是雷电流产生的静电感应作用和电磁感应作用以及雷电波侵入作用。随着社会经济的发展,建筑物的规模不断扩大、建筑高度不断的增加,高层建筑更易遭受雷击,加之高层建筑正在向智能化发展,特别是现代家电器具日趋增多,大量电子设备和网络系统一旦遭受雷击,损失将很严重,这些对建筑防雷都带来不利影响,也为雷电防护提出了大量新的问题。我国每年因雷击破坏建筑物内电气设备及雷击事件时有发生,防雷系统可靠与否极为重要, 因此建筑物的防雷设计与施工就显得尤为重要。
二、雷击的危害
雷击分为两种基本形式:直接雷击和感应雷击。
1.雷电直接击中电气设备、线路或构筑物,其过电压引起强大的雷电流通过这些物体放入大地,从而产生强大的热效应和机械效应,相伴的还有电磁效应和闪络放电称之为直接雷击。直雷击可导致建筑物,设备部件破坏,甚至导致人身伤亡。
2.感应雷高压脉冲:由于雷云之间放电或雷云对地放电所形成的静电感应及电磁感应,通过场耦合到各种电线中,产生几仟伏乃至几十仟伏以上的感应高电位,以波的形式传入户内,对线路及设备产生很大的破坏性。防雷电波入侵危害的措施通常有法:
(1)室外线路全线埋地敷设;
(2)采用电缆段进线方式供电;
(3)进出建筑物的架空线路,进出户处加装放电间隙和避雷器等;
(4)建筑物防直击雷同各种电气系统共用接地装置时总进户装置处加避雷器。
三、建筑防雷技术应用分析及施工措施
1.接闪器
它是专门用来接受直接雷击的物体,接闪的金属杆为避雷针,还有避雷网和避雷带等必须与顶部外露的其他金属物体连成一个整体的电气通路,且与避雷引下线连接可靠,带屋面结构一般采用现浇混凝土板,避雷网与避雷带主要采用镀锌圆钢或镀锌扁钢敷设成带状或网状作为接闪器,一级防雷建筑物的保护措施设计施工,防雷网在屋顶组成不大于10m×10m或12m×8m的网格。避雷带采用直径不小于12mm圆钢,沿屋顶周围装设,高出屋面100~150mm,支持卡间距1~1.5 m,支持卡拉力大于5kg。
2.引下线
引下线的粗细和数量直接影响分流效果,同时应在建筑物的中间部位增加均压环,以减小引下线的电感电压降,这样不仅可以分流,而且可以降低反击电压,引下线利用柱中不小于¢16对角线主钢筋、主梁钢筋与防雷系统连接,不少于2支主梁钢筋焊接连通,均压环焊口双面焊接长度不小于圆钢直径的6倍,单面焊接长度不小于圆钢直径的12倍。高度超45m外墙所有大金属构件也应与防雷系统连接等电位,柱钢筋与基础接地体连接,组成具有多层屏蔽的笼形防雷体系。混凝土浇灌前,各钢筋之间必须焊接构成电气连接,接地体主要是利用基础桩的对角线钢筋与承台的连接,选定作为引下线和均压环屏蔽网的梁柱筋。
3.等电位
建筑物内的结构钢筋与各种金属物及金属管线连接成统一的导电体,形成一个类似封闭的金属笼,它是一个具有极小接地电阻和引下线阻抗、以等电位为主体的法拉第笼。雷击时,能起到均压屏蔽作用,构成一个等电位体,建筑物内就不会产生不同的电位,这样就可保证建筑物内不会产生反击和危及人身安全的跨步电压,这对防止设备免受雷电电磁脉冲干扰有很大好处。等电位联结在施工时把建筑物内所有金属物,如混凝土内的钢筋、自来水管、煤气管,以及其他金属管道、设备基础金属物和大型的埋地金属物、电缆金属屏蔽层、防雷建筑物的接地线,用电气连接的方法连接起来,如高层建筑45m以上各大金属如门、窗等必须引出等电位线与其连接。使整个建筑物空间成为一个良好的等电位体。
4.接地装置
电气设备的某部分与土壤之间作良好的电气连接称为接地。与土壤直接接触的金属物体,称为接地体。分为人工接地体与自然接地体。连接接地体及设备接地部分的导线为接地线。接地线与接地体合称接地装置。在接地装置安装时必须符合建筑电气工程施工质量验收规范,接地装置顶面埋设深度不应小于0.6m,圆钢、角钢及钢管接地极应垂直进入地下,间距不应小于5m,接地装置的焊接应采取搭接焊。搭接长度应符合以下规定:
(1)扁钢与扁钢搭接为扁钢宽度的2倍,不少于三面施焊。
(2)圆钢与圆钢搭接为圆钢直径的6倍,双面施焊。
(3)圆钢与扁钢搭接为圆钢直径的6倍,双面施焊。
(4)扁钢与钢管,或角钢焊接,紧贴角钢外侧两面,或紧贴3/4钢管表面,上下施焊。
(5)除埋设在混凝土中的焊接接头外,必须有防腐措施。
接地装置的接地电阻必须符合设计要求,钢筋混凝土结构的建筑利用其桩基内或底板基础内的钢筋作为接地装置,并在整个基础内构成统一的联合接地体,但是需要注意,有些钢筋混凝土不能作为接地装置,如防水水泥、铝酸盐水泥、矾土水泥、异丁硅酸盐水泥等以人造材料水泥做成的钢筋混凝土基础等。接地电阻越小,散流越快,落雷物体高电位保持时间就越短,危险越小,以至于跨步电压、接触电压也越小。然而理论和实践证明,接地网结构较接地电阻更应受到重视。环形接地网就是把接地体沿建筑物周围围成一个闭合环。这样的
接地网可以使界面以内的电场分布比较均匀,减少跨步电压对人的危害,也可减少室内在被雷击时,由于地面电位梯度大产生对设备高电压反击的危险。防止接地体腐蚀,选用材料很关键,一般不要使用再生钢,应采用热镀锌优质钢材。接地体的埋深一定要达到0.6m以上,要用细土回填,并分层夯实,不要用碎石和建筑垃圾回填,对焊接头的焊口长度,焊接质量要严格把关,不能有虚焊、假焊现象,对焊口要刷防锈漆进行处理。散流地线也同样很重要,应按设计图纸要求的位置焊好散流地线,散流地线应采用40×4热镀锌扁钢制做,申出建筑物1.5m以上,埋深度大于1.2m。
5.电涌保护器(SPD)
电涌保护器是电子设备雷电防护中不可缺少的一种装置。电涌保护需要在瞬态过电压存在的极短时间内,在被保护区域内的所有导电部件之间建立起一个等电位。这种导电部件也包括电路中的电源线。在预期的雷击情况下,通过完备的等电位联结装置,可以在极短的时间内形成一个等电位岛,这个等电位岛对于远处的电位差甚至可高达数十万伏。但重要的是,在需要保护的区域内,所有导电部件都可认为具有接近相等或绝对相等的电位,而不存在显著的电位差。因此建筑物上安装有防直击雷的防雷装置的情况下,设计者在SPD的设计过程中必须做防雷等电位联结,必须在低压电源进户处安装SPD.为了安全起见及使用和维护方便,电源系统的多级防雷原则上均选用并联型电源电涌保护器。但考虑到电网电压不稳定、波动范围大的实际情况,在尽量选择残压较低的电源电涌保护器的同时,还必须考虑电涌保护器有足够大的最大连续工作电压。如果最大连续工作电压偏低,则容易造成电涌保护器自毁。安装电涌保护器时的引线应采用截面积不小于10mm2的多股铜导线(建议使用16mm2的多股铜导线),并尽可能短(引线长度不宜超过0.5m)。当引线长度超过0.5m时,应加大引线的截面积。引线应紧凑并排或绑扎布放。电源电涌保护器的接地线应使用不小于25~35 mm2的多股铜导线,并尽可能就近与交流保护地汇流排、总汇流排或接地网直接可靠连接。电涌保护器(SPD)目前市面上品牌规格很多,安装的品牌必须是海南省防雷中心确认备案的品牌,规格有3P的有4P的也有3P+N的,安装在不同的配电系统用不同的规格,如目前海南大多数商住楼(居民区)用电安装的配电系统基本上都是TN-S系统,因此在安装电涌保护器(SPD)时,在变压器N与PE线连接处安装的电涌保护器用(3P),在其后N与PE线分开后安装电涌保护器时用(4P),即在N与PE线间增加一个。
四、结语
我们必须正确认识建筑防雷重要性,严格按照建筑物防雷规范进行施工,加强建筑物防雷保护措施的安全管理,最大程度的减少雷击事故的发生,保护人身和设备安全,不断促进综合防雷技术的发展。
参考文献:
[1] 韩秀彬:《建筑物防雷的设计与施工问题探析》,《黑龙江科技信息》,2007年18期