¿Discutir el diseño sísmico de estructuras de ladrillo y concreto de varios pisos?
La estructura de ladrillo y hormigón ha sido la forma de construcción más utilizada en mi país durante muchos años debido a su conveniente selección de materiales, construcción simple, corto período de construcción y bajo costo. Entre ellos, los edificios residenciales representan más del 90%. Las estructuras de ladrillo y hormigón se construyen principalmente con ladrillos de arcilla y mortero mixto, y la conexión general se logra mediante el entrelazamiento de paredes de ladrillo internas y externas. En áreas sismorresistentes, los materiales básicos y métodos de conexión de las estructuras de ladrillo-hormigón de varios pisos determinan su alta fragilidad y pequeña capacidad de deformación, lo que resulta en un pobre desempeño sísmico de la casa, por lo que es de gran importancia mejorar la ductilidad de la casa. la estructura de mampostería y el comportamiento sísmico del edificio. De acuerdo con las especificaciones actuales de diseño sísmico para edificios y estructuras de mampostería, combinadas con mi propia experiencia en diseño, creo que se debe prestar atención a los siguientes aspectos en el diseño sísmico de edificios de ladrillo y concreto de varios pisos.
Primero, el diseño científico de la planta y el alzado del edificio.
La regularidad del plano y el alzado del edificio es un contenido muy básico e importante en todo el diseño estructural. En el diseño sísmico, el plano y la elevación del edificio deben ser lo más simples y regulares posible, y el centro de masa de la estructura debe ser consistente con el centro de rigidez. Para edificios con un diseño plano estructural irregular, a menudo es difícil lograr la coincidencia del centro de masa y la rigidez. Bajo la acción de un terremoto, se producirá un efecto de torsión, lo que aumenta en gran medida el poder destructivo del terremoto. En formas irregulares, se debe prestar atención a la distancia desde el centro rígido de la estructura. Cálculo sísmico de las secciones de la pared final. La fachada del edificio debe tener una parte superior pesada, bajar el centro de gravedad del edificio tanto como sea posible, evitar fachadas escalonadas y la altura de las partes del edificio más allá del techo no debe ser demasiado alta para evitar efectos de latigazo cervical durante los terremotos. Al mismo tiempo, se debe controlar la resistencia vertical y la uniformidad de rigidez de la estructura.
El diseño arquitectónico debe cumplir con los requisitos del diseño conceptual sísmico y no se deben adoptar planos de diseño seriamente irregulares. Incluso si es inevitable, se deben establecer juntas sísmicas en lugares apropiados tanto como sea posible para dividir el complejo e irregular diseño del edificio en un número de unidades independientes relativamente regulares. En el diseño de ingeniería real, el diseño plano y la apariencia de la fachada deben diseñarse para que sean regulares, concisos y hermosos, teniendo en cuenta la forma arquitectónica y cumpliendo con los requisitos funcionales tanto como sea posible. Al mismo tiempo, puede mejorar efectivamente el desempeño sísmico del proyecto.
En segundo lugar, el número total de pisos y la altura total de los edificios de mampostería no deben exceder los límites.
Los daños causados por terremotos anteriores demuestran que cuantas más capas y mayor sea la altura de un edificio de mampostería, mayor será el grado de daño sísmico. Por lo tanto, controlar la altura total y el número total de pisos de los edificios de mampostería de ladrillo juega un papel importante en la reducción del daño por terremoto. El código actual para el diseño sísmico de edificios (GB50011-2001) tiene regulaciones obligatorias sobre la altura total y el número total de pisos de edificios de mampostería de varios pisos: la altura total y el número total de pisos de edificios de mampostería de varios pisos deben cumplir con el límites en la Tabla 1.
Tabla 1 Límite de altura del edificio (metros)
(Nota: cuando la diferencia de altura interior y exterior es superior a 0,6 m, se debe permitir que la altura total del edificio aumente adecuadamente desde el datos de la tabla, pero no debe ser superior a 1,0 m).
En el diseño, la altura total y el número total de pisos del edificio deben cumplir las restricciones de superíndice al mismo tiempo, porque el peso de los pisos representa aproximadamente la mitad del peso total del edificio. , y la altura total del edificio es la misma. Un piso extra supone un aumento de la acción sísmica lateral en medio piso, y un aumento del momento de vuelco en la planta baja. Bajo la acción de terremotos moderadamente fuertes, el momento de vuelco es demasiado grande, lo que provoca una tensión excesiva en la pared inferior o una falla de la tijera. Por lo tanto, reducir el peso propio, reducir el número de pisos y reducir la altura de los pisos es una de las formas efectivas de reducir el impacto de los terremotos.
En tercer lugar, mejorar la rigidez y la integridad de los edificios de mampostería.
Un edificio es un sistema estructural con rigidez espacial compuesto por miembros portantes verticales y horizontales y losas de piso de cuya resistencia a los terremotos depende. sobre la estructura. rigidez y estabilidad espacial general. Las losas de piso rígido aseguran que cada componente resistente a fuerzas laterales distribuya la acción sísmica de acuerdo con su rigidez lateral. Los pisos y techos de concreto reforzado moldeados in situ tienen las ventajas de una buena integridad y una alta rigidez horizontal, lo que los convierte en componentes ideales resistentes a los terremotos. No sólo eliminan los problemas de deslizamiento y dispersión, sino que también aumentan la integridad del edificio y la rigidez del suelo. Además, los requisitos para la alineación del muro en el plano se pueden relajar adecuadamente, porque como estructura de mampostería dominada por la deformación por cortante, se puede controlar la deformación entre capas. La rigidez horizontal de las losas del piso y del techo es fuerte, lo que proporciona buenas condiciones para la transferencia de carga. En el plano, cuando las paredes superior e inferior no coinciden, el piso y el techo moldeados en el lugar pueden desempeñar un cierto papel en la transmisión de fuerza horizontal. El piso y el techo moldeados en el lugar aumentan las limitaciones del piso. la pared. Por lo tanto, el uso de revestimientos para pisos moldeados in situ es una buena manera de mejorar la rigidez espacial y la estabilidad general de la estructura del edificio. Agregar columnas estructurales y configurar algunas barras de acero estructural en ubicaciones apropiadas también puede mejorar la integridad de la estructura. Además, la instalación de vigas anulares reforzadas puede limitar los problemas de dispersión, mejorar la rigidez espacial y mejorar la estabilidad general de la estructura, mejorando así el comportamiento sísmico de la casa.
4. Disposición razonable de los muros longitudinales y transversales
Los principales componentes portantes de los edificios de ladrillo y hormigón de varios pisos son los muros verticales y horizontales. En los terremotos, las grietas son causadas principalmente por paredes verticales y horizontales bajo la acción de fuerzas sísmicas. En casos severos, pueden inclinarse, tambalearse y colapsar, causando daños a los edificios.
Por lo tanto, la disposición racional de los muros verticales y horizontales juega un papel importante en la mejora del comportamiento sísmico de los edificios. Los edificios de ladrillo y hormigón de varios pisos deben dar prioridad al sistema estructural de muros transversales de carga o muros longitudinales y transversales de carga. La disposición de las paredes verticales y horizontales debe ser uniforme y simétrica, alineada a lo largo del plano y continua hacia arriba y hacia abajo a lo largo de la dirección vertical. Al mismo tiempo, el ancho de la pared de la ventana en un eje debe ser uniforme. La rigidez espacial general y la estabilidad general del edificio determinan la resistencia sísmica del edificio. Los edificios de ladrillo y hormigón de varios pisos generalmente utilizan paredes longitudinales o transversales para soportar la carga. Dado que hay pocos muros de contención y un gran espaciamiento en la dirección sin carga, la rigidez en esta dirección es débil, la rigidez espacial y la integridad son pobres y la resistencia a la tracción y a los sísmicos es baja. En áreas de alta intensidad, la pared se daña primero debido a la inestabilidad fuera del plano, lo que provoca el colapso de toda la casa. Las casas con muros de carga mixtos en dirección vertical y horizontal limitan la deformación lateral de los muros verticales y horizontales y mejoran la rigidez y la integridad del espacio, por lo que son muy propicias para resistir terremotos horizontales, flexión y corte. Al organizar las paredes, intente adoptar un diseño en planta con paredes longitudinales atravesándolas. Cuando el muro longitudinal no puede penetrar, se pueden tomar medidas de refuerzo en la conexión entre el muro longitudinal y el muro transversal, o se pueden agregar columnas estructurales de hormigón armado en la conexión entre el muro longitudinal y el muro transversal para fortalecer adecuadamente el refuerzo estructural; si es necesario, se pueden agregar refuerzos a intervalos regulares. Se colocan barras de acero estructural de tracción horizontal a intervalos para fortalecer la integridad de la casa y evitar que las juntas de las paredes longitudinales y transversales se separen.
En un terremoto, la fuerza sísmica lateral de una casa de ladrillo y hormigón de varios pisos es soportada principalmente por las paredes transversales. Esto requiere que no sólo las paredes transversales tengan suficiente capacidad de carga, sino también el suelo. Tienen la capacidad de transmitir la fuerza sísmica al nivel de los muros transversales.
Rígido; el espaciamiento máximo de los muros transversales sísmicos se estipula para cumplir con los requisitos de rigidez de la losa del piso para transmitir fuerzas sísmicas horizontales. El actual "Código para el diseño sísmico de edificios" (GB50011-2001) estipula que el espacio entre las paredes transversales sísmicas de los edificios no debe exceder los requisitos del punto 7.1.5 del código, entre ellos, el hormigón armado integral o moldeado in situ. edificios y techos de estructuras multicapa de ladrillo y hormigón, cuando se construyen fortificados según 8 grados, la distancia máxima entre muros transversales sísmicos es de 15 m. Los muros longitudinales de ladrillo causarán daños por flexión plana debido a la deformación excesiva entre capas, lo que hará que la losa del piso pierda la capacidad de transmitir fuerzas sísmicas horizontales, lo que provocará que los muros longitudinales se dañen antes de que las fuerzas sísmicas se transmitan a los muros transversales; Un control eficaz del espacio entre muros transversales puede mejorar la resistencia sísmica de los edificios.
5. Aumentar adecuadamente el área del muro y mejorar razonablemente la resistencia del mortero.
Los daños causados por terremotos anteriores muestran que la resistencia sísmica de los edificios de ladrillo y hormigón de varios pisos es directamente proporcional al área de la pared y al grado de resistencia del mortero. Aumentar el área de la pared y el nivel de resistencia del mortero puede mejorar efectivamente la resistencia a los terremotos del edificio y es una de las formas efectivas de reducir los daños causados por los terremotos. En la verificación sísmica de una casa de ladrillo y concreto de 6 pisos, los efectos sísmicos en los pisos superiores son menores y pueden cumplir fácilmente con los requisitos de capacidad de carga sísmica, mientras que los efectos sísmicos en el primer y segundo piso, especialmente el primer piso, son más grande y más débil, lo que a menudo dificulta el cumplimiento de los requisitos. Sin embargo, si se cambia el área de carga de algunos muros o se aumenta adecuadamente el nivel de resistencia del mortero, como cambiar algunos muros de carga de 240 mm de ancho a 360 mm; -muros de ancho, o aumentando el nivel de resistencia del mortero de M5 a M10, los resultados sísmicos muestran que se cumplen los requisitos sísmicos. Se puede ver que aumentar adecuadamente el área de las paredes del primer al segundo piso de la planta baja o aumentar la resistencia del mortero puede mejorar efectivamente la resistencia general a los terremotos de una casa de ladrillo y concreto de 6 pisos.
Cuando el nivel de control de calidad de la construcción es el nivel B, los valores de diseño de resistencia a la compresión de 28 días de antigüedad de ladrillos comunes y mampostería de ladrillo poroso sinterizado calculados en base a la sección transversal total deben adoptarse de acuerdo con la Tabla 2; los valores de diseño de resistencia a la tracción axial, resistencia a la tracción a la flexión y resistencia al corte por tracción deben adoptarse de acuerdo con la Tabla 3.
Grado de resistencia del ladrillo
Grado de resistencia del mortero
Resistencia del mortero m 15m 10m 7,5m 2,50 mu 303. 943. 272. 932. 592. 615mu 253. 602 982 .682+0.50088888886438+052.792 .312.071.831.602
Los valores de diseño de la resistencia a la tracción axial y la resistencia a la tracción a la flexión de la mampostería cuando la sección de junta de fresno de la mampostería está dañada.
Tabla 3 Valores de diseño de resistencia y resistencia al corte (Mpa)
Categorías de mampostería
Categorías de resistencia
Características de falla
Grado de resistencia del mortero
≥ m10m7.5mm2.5 ladrillos ordinarios sinterizados, la resistencia a la tracción axial de los ladrillos porosos sinterizados es 0.190.160.130.09.
Tensión de flexión
A lo largo de la costura del diente 0.330.290.230.17 A lo largo de la costura pasante 0.170.140.110.08 Fuerza de corte_ 0.170.140.5438.
Comparando las dos tablas anteriores, se puede observar que para el mismo tipo de mampostería, cuando se construyen ladrillos ordinarios sinterizados o ladrillos porosos sinterizados con morteros de diferentes niveles de resistencia, la resistencia a la compresión, la resistencia a la tracción axial, y la resistencia a la flexión son Los valores de diseño para la resistencia a la tracción y la resistencia al corte son diferentes. A medida que aumenta el grado de resistencia del mortero, la resistencia de diseño anterior de mampostería similar también aumenta en consecuencia. Se puede ver que aumentar el grado de resistencia del mortero puede mejorar efectivamente la resistencia de la mampostería y aumentar la capacidad de carga de la mampostería, mejorando así la resistencia del mortero. Comportamiento sísmico de viviendas de ladrillo-hormigón.
6. Instale eficazmente vigas anulares y columnas estructurales.
Muchos estudios de daños por terremotos han demostrado que las vigas anulares son una medida económica y eficaz para casas de ladrillo de varios pisos y pueden mejorar la calidad. Resistencia sísmica de la casa para reducir los daños causados por el terremoto. En edificios de ladrillo y hormigón de varios pisos, se instalan vigas anulares horizontales a lo largo de la elevación del piso para fortalecer la conexión entre las paredes internas y externas y mejorar la integridad del edificio.
Debido al efecto de restricción de las vigas anulares, las losas del piso y las paredes verticales y horizontales forman una estructura integral en forma de caja, que puede suprimir eficazmente la dispersión de los paneles prefabricados y reducir en gran medida la posibilidad de que el ladrillo colapse fuera del plano. muros, dando así pleno juego a la resistencia sísmica de cada muro. Como componentes de borde, las vigas anulares restringen el edificio ensamblado y el techo dentro del plano horizontal, lo que puede mejorar la rigidez horizontal del edificio y el techo al tiempo que garantiza que las losas del piso funcionen como diafragmas generales. Las vigas anulares y las columnas estructurales constriñen conjuntamente la pared en el plano vertical, limitando el desarrollo de grietas en la pared y no se extienden más allá de la pared entre las dos vigas anulares, reduciendo el ángulo entre las grietas y el plano horizontal, asegurando así la integridad de la flexibilidad de la pared y capacidad de deformación, y mejora la resistencia al corte de la pared. La instalación de vigas anulares también puede reducir el impacto del asentamiento desigual de los cimientos y las grietas superficiales en la casa durante los terremotos. En particular, las vigas anulares en la parte superior del techo y los cimientos tienen la capacidad de aumentar la rigidez vertical de la casa y resistir. asentamiento desigual. El montaje de vigas anulares de hormigón armado coladas in situ deberá cumplir con lo establecido.
Requisitos de los códigos de diseño sísmico de edificación actuales. Las vigas anulares de hormigón armado coladas in situ deben estar cerradas. Al abrir los agujeros, deben superponerse hacia arriba y hacia abajo. Las vigas anulares deben estar a la misma altura que la losa prefabricada o cerca del fondo de la losa. La altura de la sección transversal de la viga anular no debe ser inferior a 120 mm y el refuerzo debe cumplir los requisitos de la Tabla 4.
Varilla
Resistencia
6. 789 refuerzo longitudinal mínimo 4ф104ф124ф14 espaciamiento máximo de estribos (mm) 250200150.
Muchas pruebas han demostrado que agregar columnas estructurales a las paredes de ladrillo puede mejorar la ductilidad de las casas de ladrillo y concreto y desempeñar un papel restrictivo en la prevención de la extrusión lateral y el colapso de la mampostería de ladrillo. La instalación de columnas estructurales de hormigón armado puede aumentar la capacidad de carga de corte de la mampostería entre un 10 y un 30% y mejorar la capacidad de deformación de la mampostería. Es una medida eficaz contra el colapso. Además, la instalación racional de columnas estructurales en edificios de ladrillo y hormigón de varios pisos puede mejorar la integridad del edificio y también puede utilizar su deformación plástica y fricción por deslizamiento para consumir energía sísmica, mejorando así en gran medida la resistencia sísmica. La ubicación de las estructuras de hormigón armado coladas in situ debe cumplir con los requisitos de los códigos sísmicos de construcción. La sección transversal mínima de la columna de construcción puede ser de 240 a 180 mm. Cuando el grado 8 excede los cinco pisos, el refuerzo longitudinal de la columna estructural debe ser de 4ф14, el espacio entre los estribos no debe ser superior a 200 mm y los extremos superior e inferior de la columna deben ser adecuadamente densos. Las estructuras en las cuatro esquinas del edificio se pueden ampliar y reforzar adecuadamente. La conexión entre la columna estructural y la pared debe hacerse en forma de diente de caballo, y se deben colocar barras de unión de ф6 cada 500 mm a lo largo de la altura de la pared, y cada lado no debe tener menos de 1 m.
7. Coloque barras de acero horizontales en ubicaciones razonables en los segmentos de la pared.
En la verificación sísmica, a menudo es difícil que los pisos inferiores de las casas de ladrillo y concreto de varios pisos cumplan con los requisitos sísmicos. Incluso si a veces se agregan columnas estructurales en lugares apropiados, no pueden cumplir completamente con los requisitos sísmicos. verificación. Para mejorar la resistencia sísmica del muro, se pueden instalar barras de acero horizontales en las secciones del muro de carga con resistencia sísmica insuficiente, de modo que la fuerza sísmica sea soportada por la mampostería y las barras de acero horizontales. Algunas pruebas han demostrado que los muros de ladrillo poroso reforzado pueden mejorar efectivamente el desempeño sísmico de las secciones de muro, reducir la fragilidad, aumentar la ductilidad y mejorar el desempeño sísmico de los edificios de ladrillo y concreto. El grado de resistencia del mortero de mampostería de mampostería de ladrillo reforzada horizontalmente no debe ser inferior a M7.5, el refuerzo horizontal debe ser HPB235 y HRB335, la proporción de refuerzo no debe ser inferior al 0,07% ni superior al 0,17%, y el espaciado no debe ser superior a 400 mm de anclaje de barras de acero. La longitud no debe ser inferior a 180 mm.
Ocho. Otras medidas
Las escaleras de los edificios de ladrillo y hormigón de varios pisos deben ubicarse en el medio de cada unidad, y las escaleras deben tratar de evitar los frontones cerca de los extremos del edificio en el caso de las escaleras que sobresalen; el techo, las columnas estructurales deben extenderse hasta la parte superior y conectarse con la viga del anillo superior. Para evitar que debido a una resistencia sísmica insuficiente se dañen secciones individuales de las paredes y se produzcan daños uno por uno, lo que a su vez provoca daños o incluso el colapso de todo el edificio, es necesario que las dimensiones locales de la casa cumplan con las requisitos límite del código sísmico.
Los edificios de ladrillo y hormigón de varios pisos pueden compensar la falta de materiales frágiles en los edificios de mampostería mediante medidas estructurales y de diseño razonables, cumpliendo así con los requisitos sísmicos. En el diseño sísmico, se refleja el concepto de diseño orientado a la prevención para lograr los objetivos de fortificación de no ser dañada por pequeños terremotos, reparable por terremotos moderados y no caer por grandes terremotos. Sólo cuando la fortificación sísmica, el diseño sísmico y la calidad de la construcción cumplan con los requisitos se podrá garantizar que el proyecto de construcción tenga una resistencia sísmica razonable.
Las escaleras de los edificios de ladrillo y hormigón de varios pisos deben ubicarse en el medio de cada unidad, y las escaleras deben tratar de evitar los frontones cerca de los extremos del edificio en el caso de las escaleras que sobresalen del techo; , las columnas estructurales deben extenderse hasta la parte superior y alinearse con la conexión de la viga del anillo superior. Para evitar que debido a una resistencia sísmica insuficiente se dañen secciones individuales de las paredes y se produzcan daños uno por uno, lo que a su vez provoca daños o incluso el colapso de todo el edificio, es necesario que las dimensiones locales de la casa cumplan con las requisitos límite del código sísmico.
Los edificios de ladrillo y hormigón de varios pisos pueden compensar la falta de materiales frágiles en los edificios de mampostería mediante medidas estructurales y de diseño razonables, cumpliendo así con los requisitos sísmicos. En el diseño sísmico, se refleja el concepto de diseño orientado a la prevención para lograr los objetivos de fortificación de no ser dañada por pequeños terremotos, reparable por terremotos moderados y no caer por grandes terremotos. Sólo cuando la fortificación sísmica, el diseño sísmico y la calidad de la construcción cumplan con los requisitos se podrá garantizar que el proyecto de construcción tenga una resistencia sísmica razonable.
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