央企信托-305号盐城地级市政信集合资金信托计划

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政信知识：

并提出对连梁合理设计的建议

      【关键词】剪力墙结构；连梁设计  　　前 言  　　随着我国工业化、城市化建设进程的加快， 城市建设不断朝着高层、超高层建筑方向发展，框架-剪力墙及剪力墙结构体系设计日渐频繁，结构体系中连梁不仅是墙肢之间传力的纽带，而且还是抗震设防的第一道防线和主要耗能构件，设计是否合理直接决定建筑抗震性能好坏，其合理的刚度对结构的安全、经济性影响重大

    下面对连梁的工作机理进行探讨并提出连梁设计相关建议，为工程设计提供参考

      　　1、连梁的工作和破坏机理  　　1.1 高层建筑在风荷载和地震力作用下， 由于连梁两端的墙肢受到不均匀地压缩， 在连梁两端产生竖向的位移差， 并在连梁内产生内力

    但是连梁端部的弯矩、剪力和轴力反过来减小了墙肢的内力与变形， 对墙肢起到一定的约束作用， 并改善了墙肢的受力

      　　1.2 高层建筑剪力墙的连梁在水平荷载作用下的破坏可分两种， 第一种属于脆性破坏（即剪切破坏）， 第二种属于延性破坏（即弯曲破坏）

    当连梁发生脆性破坏时其承载力丧失，如果沿墙全高所有连梁均发生剪切破坏时， 各墙肢就丧失了连梁对它的约束作用， 并成为单片的独立梁

    从而造成结构的侧向刚度大大降低， 结构的变形加大， 并且进一步增大P―Δ 效应（竖向荷载由于水平位移而产生的附加弯矩）， 最终可能造成结构的倒塌

    当连梁发生延性破坏时， 梁端出现垂直裂缝， 受拉区出现微裂缝， 在地震作用下会出现交叉裂缝， 并形成塑性�， 因此结构刚度降低， 变形加大， 从而会吸收大量的地震能量

    由于通过塑性铰仍能继续传递弯矩和剪力， 并对墙肢起到一定的约束作用， 使得剪力墙保持足够的刚度和强度

    在这一过程中， 连梁起到了一种耗能的作用， 对减少墙肢内力， 延缓墙肢屈服有着重要的作用

    但在地震反复作用下， 连梁的裂缝会不断发展、加宽， 直到混凝土受压破坏

      　　2、合理结构体系的连梁设计  　　根据以上对连梁的工作和破坏机理的分析， 为保证墙肢和连梁一致协同地工作， 在正常的使用荷载和风荷载作用下，结构应处于弹性工作状态， 连梁不应该出现塑性铰

    在地震作用下， 结构允许进入弹塑性状态， 连梁可以产生塑性铰

    根据抗震设计规范总则的要求，所以连梁设计的要求符合“强剪弱弯”的原则， 连梁的屈服要早于墙肢的屈服， 并保证墙肢和连梁具有良好的延性

    因此在日常设计中， 为了建立合理的结构模型， 我们应该把握以下几种方法：  　　2.1 连梁刚度的折减  　　<1> 《高规》第5.2.1 条规定：在内力与位移计算中， 抗震设计的框架剪力墙或剪力墙结构的连梁刚度可以折减， 折减系数不宜小于0.5

    之所以考虑对连梁刚度进行折减， 是由于在侧向荷载作用下， 混凝土的开裂引起了刚度降低

    在地震作用下， 连梁的裂缝开展和塑性变形比在风荷载作用下更大， 因此刚度降低更多

    刚度折减越多意味着在设计荷载作用下裂缝开展越大

    在超载时， 如发生强大的阵风力或地震烈度超过多遇地震烈度时， 塑性铰就会出现更早， 所以要加强连梁的延性和使连梁符合强剪弱弯要求

    对位移由风荷载控制的建筑， 为避免连梁在使用荷载作用下裂缝开展过大， 连梁刚度折减系数不宜小于0 .8

    按《高规》规定， 在计算竖向荷载作用下的内力时， 对已经考虑连梁调幅的， 不应再考虑刚度折减

      　　2.1 .2 抗震设计剪力墙结构连梁的弯矩和剪力可进行适当塑性调幅， 以降低其剪力设计值

    但在结构计算中已对连梁进行了刚度折减， 其调幅范围应限制或不再调幅

    当部分连梁降低弯矩设计值后， 其余部位的连梁和墙肢的弯矩应相应加大

    一般情况下， 经全部调幅（包括计算中连梁刚度折减和对计算结果的后期调幅）后的弯矩设计值不宜小于调幅前（完全弹性）的0.8 倍（6， 7 度）和0.5 倍（8， 9 度）

    但是我们应该注意：  　　（1）这调整方法考虑连梁端部的塑性内力重分布， 对跨高比较大的连梁效果比较好， 而对跨高比较小的连梁效果较差

      　　（2）经此调整， 仍可确保连梁对承受竖向荷载无明显影响

      　　2.2 加大连梁跨度减小其高度  　　在连梁设计过程中， 其刚度经折减后， 仍有可能发生连梁正截面受弯承载力或斜截面受剪承载力不够的情况， 这时可以增加洞口的宽度， 以减小连梁刚度

    减小结构的整体刚度， 就是减小了地震力作用的影响， 使连梁的承载力有可能不超限

    如果只是部分连梁超筋或超限， 则可采取调整连梁内力来解决

    但是调整的幅度不宜大于20 %， 且连梁必须满足强剪弱弯原则

      　　2.3 加大剪力墙厚度  　　为了是增加连梁的截面宽度

    一方面由于结构整体刚度加大， 地震作用产生的内力增加， 另一方面连梁的受剪承载力与宽度的增加成正比

    由于该片墙厚增加以后， 地震所产生的内力并不按墙厚增加的比例分配给该片剪力墙， 而是小于这个比例， 因此有可能使连梁的受剪承载力不超限

      　　2.4 提高混凝土等级  　　混凝土等级提高后， 结构的地震作用影响增加的比例远小于混凝土受剪承载力提高的比例，有可能使连梁的受剪承载力不超限

      　　2.5 处于地震区的高层建筑剪力墙的连梁  　　在进行了上述调整后， 仍有部分不符合承载力要求时， 可取连梁截面的最大剪压比限值确定剪力

    然后按强剪弱弯的要求， 配置相应的纵向钢筋

    此时， 如果不能保证连梁在大震时的延性要求，应重新计算整个结构， 必要时调整结构布置， 使连梁的承载力符合要求

      　　2.6 连梁的铰接处理  　　当连梁的破坏对承受竖向荷载无明显影响（即连梁不作为次梁的支承梁）时， 可假定该连梁在大震下破坏， 对剪力墙按独立墙肢进行第二次多遇地震作用下的结构内力分析

    实际计算时， 为减小结构计算工作量， 可将连梁按两端铰接梁计算

    这时我们应该注意：  　　（1）事实上， 通过采取恰当的构造措施可确保连梁对剪力墙的约束不完全丧失， 避免出现独立墙肢

    采用铰接处理就是考虑了大震时连梁对剪力墙仍能保持一定的约束作用

      　　（2）调整的连梁为其破坏对承受竖向荷载无明显影响的连梁， 即该连梁不作为次梁或主梁的支承梁

      　　（3）此计算为第二次， 是对剪力墙进行包络设计的重要步骤之一

      　　（4）实际操作中， 经常会出现将某根超筋连梁进行铰接处理后， 引起其他位置原来不超筋的连梁超筋

    上述的措施中， 在满足结构整体刚度的情况下， 可优先采用刚度折减， 如果仍超限， 可采用其余措施， 如在连梁中部开水平缝等等

    但是总的原则是建立合理的模型并尽可能不超筋

      　　3、结 语  　　在框架-剪力墙及剪力墙结构体系的抗震设计中，连梁作为抗震设防的第一道防线和主要耗能构件，设计是否合理直接决定建筑抗震性能好坏，其合理的刚度对结构的安全、经济性影响重大

    应通过结构合理分析比较，综合考虑多方面因素对连梁变形能力、破坏形式和耗能能力的影响，并在保证“强剪弱弯“的原则同时合理控制连梁的刚度

      　　【1】《高层建筑混凝土结构技术规程》中国建筑工业出版社.JGJ3-2010.  　　【2】《建筑抗震设计规范》中国建筑工业出版社.GB50011-2010 .  　　【3】《建筑结构设计问答及分析》朱炳寅.北京：中国建筑工业出版社， 2009 .  　　【4】《高层建筑混凝土结构技术规程理解与应用》徐培福，黄小坤.北京：中国建筑工业出版社2003.03 因此在各类房屋及民用建筑中都得到了广泛的应用

    钻孔灌注桩的施工大部分是在地下进行的，其施工过程无法观察，成桩后也不能进行开挖验收

    因此，加强混凝土灌注桩在施工阶段的质量控制和成桩后的质量验收，就变的尤为必要

     关键词：灌注桩，质量控制，验收 　　前言：混凝土钻孔灌注桩由于对各种地质条件的适应性、施工简单易操作且设备投入一般不是很大，因此在各类房屋及民用建筑中都得到了广泛的应用

    钻孔灌注桩的施工大部分是在地下进行的，其施工过程无法观察，成桩后也不能进行开挖验收

    所以在施工过程中任何一个环节出现问题，都将直接影响到整个工程的质量和进度

    因此，加强混凝土灌注桩在施工阶段的质量控制和成桩后的质量验收，就变的尤为必要

     　　1．测量质量控制 　　建筑工程桩基础施工测量的主要任务有：①把设计总图上的建筑物基础桩位按设计和施工的要求，准确地测到拟建区地面上，为桩基础工程施工提供标志，作为按图施工、指导施工的依据；②进行桩基础施工监测；③在桩基础施工完成后，为检验施工质量和为地面建筑工程施工提供桩基础资料，需要进行桩基础竣工测量

     　　在进行质量控制时，应注意一下两点： 　　1)建筑物定位矩形网点需要埋设直径 8cm、 长35cm的大木桩，桩位既要便于作业，又要便于保存，并在木桩上钉小铁钉作为中心标志，对木桩要用水泥加固，在施工中要注意保护，使用前应进行检查

    对于大型或较复杂、工期较长的工程应埋设顶部为 10cm ×10cm，底部为 12cm × 12cm，长为 80cm的水泥桩为长期控制点

     　　2)必须加强检查工作，对桩位测量放线图的所有计算数据，必须经第二个人进行 100%的检查，确认无误后才能到现场测设

    在建筑物定位测量成果经检查满足要求后，才能测设建筑物桩位轴线进行建筑物的定位测量

     　　2．成孔质量的控制 　　在成孔的施工技术和施工质量控制方面应着重做好以下几项工作

     　　2.1确保桩身成孔垂直精度 　　这是灌注桩顺利施工的一个重要条件，否则钢筋笼和导管将无法沉放

    为了保证成孔垂直精度满足设计要求，应采取扩大桩机支承面积使桩机稳固，经常校核钻架及钻杆的垂直度等措施，并于成孔后下放钢筋前作井径、井斜超声波测试

     　　2.2 进行严格钻进控制

     　　钻进时须严格控制泥浆的比重、粘度、砂率等指标

    特别象本桥淤质砂层较厚的地层，控制适当的钻时速度，不可急进；并采用适当增大泥浆泵的单位小时循环量等措施，以减轻钻机钻进时的负荷

    钻进时，泥浆比重可适当大点，泥浆池要设2～3级的沉淀池，使粉砂、 碎岩等物充分沉淀，并经常清理泥浆池，以保证泥浆具有良好的悬浮功能

    在土层变化处应经常捞取碴样，判明土层，详细记录并和地质剖面图核对，及时反馈调整施工工艺

     　　2.3保证钢筋笼制作质量和吊放准确 　　钢筋笼制作前首先要检查钢材的质保资料，检查合格后再按设计和施工规范验收钢筋的规格、数量和制作质量

    论文参考

    在验收中还要特别注意钢筋笼吊环长度能否使钢筋准确地吊放在设计标高上，这是由于钢筋吊笼放后是暂时固定在钻架底梁上的，因，吊环长度是根据底梁标高的变化而改变，所以应根据底梁标高逐根复核吊环长度，以确保钢筋的埋入标高满足设计要求

    同时，要注意钢筋笼能否顺利下放，沉放时不能碰撞孔壁；当吊放受阻时，不能加压强行下放，因为这将会造成坍孔、钢筋笼变形等现象，应停止吊放并寻找原因，如因钢筋笼没有垂直吊放而造成的，应提出后重新垂直吊放，如果是成孔偏斜而造成的，则要求进行复钻纠偏，并在重新验收成孔质量后再吊放钢筋笼

     　　2.4保证清孔质量 　　清孔的主要目的是清除孔底沉渣

    论文参考

    清孔是利用泥浆在流动时所具有的动能冲击桩孔底部的沉渣，使沉渣中的岩粒、砂粒等处于悬浮状态，再利用泥浆胶体的粘结力使悬浮着的沉渣随着泥浆的循环流动被带出桩孔，最终将桩孔内的沉渣清干净

    灌注桩成孔至设计标高，应充分利用钻杆在原位进行第一次清孔，直到孔口返浆比重持续小于 1.10-1.20 ，测得孔底沉渣厚度小于50mm ，即抓紧吊放钢筋笼和沉放砼导管

    由于孔内原土泥浆在吊放钢筋笼和沉放导管这段时间内使处于悬浮状态的沉渣再次沉到桩孔底部，最终不能被砼冲击反起而成为永久性沉渣，从而影响桩基工程的质量

    因此，必须在砼灌注前利用导管进行第二次清孔

    当孔口返浆比重及沉渣厚度均符合规范要求后，应立即进行水下砼的灌注工作

     　　3．成桩质量控制 　　混凝土灌注质量是影响成桩质量最重要的因素

     　　(1)在灌注前， 首先要严格检查验收进场原材料的质保书 (水泥出厂合格证、化验报告、砂石化验报告) 和配合比试验报告， 核对进场材料是否与抽检样品一致， 拌合及计量设备能否能正常工作，并根据理论配合比和现场实际情况计算施工配合比

    其次，水下混凝土主要采用导管灌注，由于落差较大，很可能出现混凝土离析现象，但良好的混凝土配合比可降低离析程度

    因此，配合比要随水泥品种、砂、石料规格及含水率的变化进行调整

    在混凝土搅拌前复核配合比并严格计量和测试管理

    为防止发生断桩、夹泥、堵管等现象，在混凝土灌注时应加强对混凝土搅拌时间和混凝土坍落度的控制

     　　(2) 在灌注过程中， 随时注意每米桩的混凝土用量，并对每根桩的用量进行记录， 以及时判断是否发生塌孔及缩孔， 并以此确定每段桩体的充盈系数，要求充盈系数 > 1

    灌注混凝土应连续施工， 否则导管内产生气囊高压； 容易将两节导管间的封水橡皮垫挤出，致使接口漏空而进水

    如果中断灌注超过半小时或确认发生塌孔、缩孔， 则必须立即采取补救措施或重新钻孔

    每根桩至少应作混凝土试件一组， 以其28 d试压强度作为质量评定的依据

    论文参考

     　　(3) 注意：在施工过程中，要控制好灌注工艺和操作方法

    抽动导管的力度应适中，保证有序的拔管和连续灌注，升降幅度不能过大，否则容易造成混凝土冲刷孔壁，导致缩颈或坍落、桩身夹泥、夹砂

     　　4．工程验收阶段的成桩检测和质量评价 　　(1) 成桩检测: 包括桩位偏差、 桩身质量、桩的承载力检测等

    可以采用超声无损检测法检测桩体质量，有未发现严重的缩颈、夹层和混凝土不密实等缺陷

    桩的承载力检测包括静载试验、动力测试两项

    规范要求：作静载试验的桩数不少于总桩数的 1% ，且不少于 3根；检验桩体竖向承载力的动力测试取桩总数的 10%～15%

     　　　　(2) 质量评价: 完工后应根据桩基施工过程记录、成桩检测及试块试验结果对施工质量做出评定质量结果

     　　结语 　　由于灌注桩基的特殊性和隐蔽性，施工人员要根据实际情况采取合理的施工组织设计和施工工艺，精心施工，加强管理，并充分考虑施工中可能出现的意外，提前提出质量控制和检验标准，施工过程中严格遵守和执行，同时充分重视工程验收阶段的检测结果，并认真分析总结，从而不断提高施工水平

       参考文献 【1】 李龙江.建筑工程桩基础施工测量的质量控制. 施工技术，2009，38(6):147-149

     【2】 余才勤.浅谈钻孔灌注桩基础施工及质量验收要点【J】.中小企业管理与科技，2008，(6):145 【3】 张明，金畅.钻孔灌注桩的施工质量控制【J】.长春工程学院学报 (自然科学版)， 2005， 6(4):19-20 【4】 张会远，钟亚伟.钻孔灌注桩施工质量控制【J】.路基工程，2007，3:145-147 【5】蒋路华，罗宇光，姚若荣.软弱地基桩基础施工质量检测分析【J】.中南公路工程，2003，28（1）:57-59

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