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行业动态

房屋安全鉴定中的结构概念分析方法

时间:2018-09-05 10:42:04  作者:房屋检测站  来源:房屋检测机构  查看:1573  评论:0
内容摘要:房屋安全鉴定中的结构概念分析方法1引言现阶段进行房屋安全性检测、评估,其结构分析主要是设计规范水平的验算分析。即,按照设计规范方法,利用工程设计软件,对房屋结构进行计算分析,并据此判定结构安全性。这里,与新工程设计的不同之处在于计算输入条件(如:结构材料性能指标、荷载条件等)引用...

 

房屋安全鉴定中的结构概念分析方法

 

1 引言
现阶段进行房屋安全性检测、评估,其结构分析主要是设计规范水平的验算分析。即,按照设计规范方法,利用工程设计软件,对房屋结构进行计算分析,并据此判定结构安全性。这里,与新工程设计的不同之处在于计算输入条件(如:结构材料性能指标、荷载条件等)引用了现状检测结果。该方法为一般工程师所熟悉,计算软件选择余地较大,具有很强的实用性,我们近些年所完成的多数检测项目采用了此法。用现行的工程设计软件对既有房屋结构进行验算分析经常遇到的问题是“超规范”,如:应力比大于规范规定、实际配筋数量不足等。发生这些问题的原因是多方面的,有的可能是现计算模型与原设计计算模型差异所致,也有的是新的设计规范提高了设计要求所致,更多的是上述两种原因同时存在。工程中一般认为“超规范”是不可接受的,需要采取相应的处理措施,然而,长期的使用历史表明房屋结构具有良好的性能,此时,为了减少不必要的处理工程量,利用一些结构概念分析方法,考虑一些建筑构配件、建筑构造对结构的贡献等,对设计计算模型进行适当修正,往往可以使验算结果在规范许可范围内,取得显著的技术经济利益。

2 多层砌体房屋带翼墙墙体及地基基础承载能力验算
2.1 竖向作用效应扩散传递影响分析
长期以来,多层砌体房屋墙体受力分析时,通常假定竖向荷载直接向下传递,不考虑向相邻翼墙墙体的扩散传递,这样的假定,由于在计算分析中没有考虑相邻翼墙的作用,结果会趋向于安全。这样的计算结果,如果作为新房屋设计依据并无不当之处,但作为既有房屋安全性评估,如果据此结果判定房屋结构不安全,显然存在不妥。事实上,竖向荷载的传递会向竖向刚度相对较大、变形较小的相邻翼墙墙体扩散。理论上,借助有关计算机分析软件,是可以对这些竖向荷载的扩散做出估计的,但由于地基基础变形的复杂性,准确地估计作用效应的大小与分布是很困难的。实用上,如果地基基础不存在明显的不均匀沉降,墙体不存在明显开裂损坏,房屋结构现状及使用条件不发生改变,则,按照下列步骤进行分析计算,并最终满足要求时可以认为墙体(或地基基础)承载能力满足规范标准规定。
(1)按照现行规范计算墙体(或地基基础)的承载能力设计值,计算作用效应与承载能力设计值之差;
(2)参照确定墙梁顶面荷载设计值的原则方法,确认墙体相关构造可以满足扩散传递前差值的要求;
(3)假定前差值传递到相邻翼墙墙体,并与该墙体已有的作用效应叠加;
(4)验算相邻翼墙墙体(或地基基础)承载能力符合现行规范标准规定。
2.2组合截面墙体结构抗力影响分析
在上述的分析中,带翼墙墙体被分解为单片墙体,分别考虑其结构抗力,忽略了纵横墙体相互作用。事实上,纵横墙组合后形成的T形截面或工字形截面的综合抗力水平会明显高于各单片墙体的抗力之和。实用上,在前述的分析中,如果翼墙墙体承载能力不能符合现行规范标准规定,此时可以合理地将带翼墙墙体分解为“一字形”及“T形”截面墙体,重复上述的过程。
(1)按照现行规范计算“一字形”墙体(或地基基础)的承载能力设计值,计算作用效应与承载能力设计值之差;
(2)参照确定墙梁顶面荷载设计值的原则方法,确认墙体相关构造可以满足扩散传递前差值的要求;
(3)假定前差值传递到相邻“T形”截面墙体,并与该墙体已有的作用效应叠加;
(4)验算相邻“T形”截面墙体(或地基基础)承载能力符合现行规范标准规定。
2.3关于抗震问题
上述的分析主要是针对静力计算而言,一般不用于结构抗震性能分析。现实的震害调查显示,在7度区,对于过去未曾进行抗震设防的砌体结构房屋,震后均会出现严重开裂损坏;结构布置有缺陷的,可能会倒塌或局部倒塌;防止房屋地震倒塌的的根本措施在于墙体及圈梁的合理布置,进行墙体承载能力验算没有明显的实际意义。

总的来讲,小开间多层砌体房屋,如:多层住宅、宿舍、办公楼等,由于墙体布置较多,设计上可能存在较多的安全储备,进行既有房屋结构分析时可以适当加以利用,合理评价其安全性,避免不必要的加固处理。

3 框架填充墙房屋结构承载能力验算
现今的框架结构房屋设计,一般认为框架承担所有的荷载作用(包括:自重、风、地震等),不考虑填充墙体对房屋结构承载性能的贡献。这种设计极大地方便了房屋内部的平面布置,一般情况下(不考虑地震等动力作用影响)其计算结果会趋向于安全,作为新房屋设计依据并无不当之处,但在既有房屋安全性评估中,如果据此结果判定房屋结构不安全,显然存在不妥。事实上,只要有填充墙体存在,其对房屋结构的承载性能是有贡献的。理论上,借助有关计算机分析软件,可以对框架-填充墙复合结构的受力做出估计的,但由于系统的复杂性,准确地估计作用效应的大小与分布是很困难的。实用上,如果填充墙砌筑质量良好,不存在明显的变形、开裂等损坏现象,房屋结构现状及使用条件不发生改变,则,可以按照下列的一些原则方法对房屋结构承载能力进行验算分析。
3.1无侧移框架方案
对于墙体布置比较稠密,符合现行《砌体结构设计规范》GB50003有关刚性方案规定的房屋结构体系,可以按照无侧移框架,对框架结构进行承载能力验算分析。
3.2框架-剪力墙(或支撑-框架)方案
对于墙体布置相对较少,但楼盖整体性较好的房屋,可以将墙体作为剪力墙(或支撑)考虑,按照框架-剪力墙(或支撑-框架),对框架结构进行承载能力验算分析。这里,剪力墙(或支撑)的刚度可通过折算或等代处理。
对于满填框架格或小开洞填充墙,可以用等代剪力墙模拟,也可以用支撑杆件模拟。对于有窗洞口的填充墙,应采用支撑杆件模拟。支撑杆件的支点应取在窗洞口下部。填充墙体的承载能力可以参有关资料确定,除非砂浆强度等级太低(低于M0.4),不考虑地震时一般无需进行加固处理。
3.3关于抗震问题
上述的分析主要是针对静力计算而言,一般不用于结构抗震性能分析。
现实的震害调查显示,填充墙体的存在对框架结构的抗震性能有显著影响,如:墙体布置的不对称导致明显的整体扭转效应损坏、适当的填充墙体存在避免了房屋的整体倒塌等,在进行抗震性能分析时必须给予考虑。借助填充墙体提高房屋结构的抗震性能,关键是保证墙体与框架有可靠拉结,地震作用下墙体可以酥裂但不应坍塌。

应该指出,早期(上世纪前半页或更早)的框架结构房屋,其框架结构设计一般就是仅考虑竖向荷载作用,水平荷载(主要是风荷载)由按构造要求设置的墙体抵抗。这个设计理念在当今几乎被人们忘却,在房屋的装修改造中,人们不经意间对墙体的拆改可能造成了房屋结构性能的破坏,此类可能存在的问题在评估分析时应予甄别。
总的来讲,框架填充墙房屋,由于填充墙体的作用,设计上可能存在较多的安全储备,在进行既有房屋结构分析时可以适当加以利用,合理评价其安全性,避免不必要的加固处理。

4 现浇肋梁楼盖结构承载能力验算
对既有房屋的现浇肋梁楼盖结构进行承载能力验算时,可以适当考虑下列一些有利因素,避免产生一些不必要的加固工程量。
4.1整体楼地面面层对结构承载能力的贡献
整体楼地面,主要指整浇细石混凝土面层、水磨石面层等直接粘结在楼板结构表面的地面面层。新房屋结构设计时作为荷载考虑,不考虑对结构承载能力的影响。在对既有房屋结构进行安全性评估时,如果在关键受力部位,地面面层不存在开裂、空鼓等损坏现象,那么,对楼板、梁进行承载能力验算时,可以考虑地面面层参与部分工作。
4.2楼板钢筋对梁承载能力的贡献
新房屋结构设计时,梁(包括楼盖梁和框架梁)、板一般是分别计算,分别配筋,在板的边角部位往往还增配一些构造钢筋。在对既有房屋结构进行安全性评估时,可以考虑梁和板的钢筋共同参与工作。具体地,在梁的负弯矩区,可以考虑一定宽度(即:倒T形截面梁)的板配筋参与梁的工作。关于楼板配筋参与框架梁工作问题,由于显著影响了强柱弱梁破坏模式的实现,在结构抗震研究中已经引起高度重视。

5 钢筋混凝土连续梁结构承载能力验算
设计钢筋混凝土连续梁时,为了便于钢筋布置,一般均会对支座弯矩进行调幅处理,同时,为了限制梁的裂缝宽度等,对调幅比例有一定限制。在对既有房屋结构进行安全性评估时,如果现状检查没有发现影响正常使用的变形、开裂等损坏现象,可以进一步增大调幅比例,直至按照梁的支座、跨中均产生塑性铰的状态进行验算分析,如果存在现浇楼板,支座截面还可以考虑板面配筋参与工作。

6 预制楼板承载能力验算
楼地面面层对楼板结构承载能力是有贡献的。在确认地面面层粘结良好、不存在明显损坏的条件下,验算预制楼板承载能力时,可以考虑地面面层参与部分工作。

7 结语
房屋安全性检测、评估中结构分析的深度可分为三个层次,依次为结构状况宏观分析、基于设计规范的验算分析、针对具体问题的专题研究分析。结构状况宏观分析一般在初步调查阶段采用,目的是为下一步检测分析制定工作方案。基于设计规范的验算分析是现阶段房屋安全性检测、评估采用的主要分析方法。对于验算结果“超规范”的房屋,当事者无异议时可直接采取处理措施;有更进一步要求时,可以针对具体问题进行专题研究分析,即第三层次分析。本文介绍的一些分析概念或方法,技术上实现了将第三层次问题转化为第二层次的问题来解决,将高技术风险问题转化为了低技术风险问题。
房屋结构真实受力性能并不像设计计算模型展示的那样简单,房屋的安全性也不应仅仅是靠构件或构件截面验算来把握的,应用本文介绍的分析概念或方法处理具体问题时,仍需要工程师独立思考与判断,规避技术风险。

 


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