高烈度地震区住宅工程设计与施工

高烈度地震区住宅工程设计与施工

韦敏才,阮永芬

(昆明理工大学建筑工程学院,云南昆明　650093)

摘要:针对高烈度区工程实践,从层数与造价、结构类型与使用功能、基础型式选择、构造措施与

施工质量等方面阐述了住宅工程设计与施工中应注意的几个问题.关键词:高烈度;住宅造价;结构构造

中图分类号:TU241 文章编号:1007-855X (2000)01-057-03

我国新一代地震烈度区划图,即《中国地震烈度区划图》(1990)正式颁布以后,云南省许多地方抗震设防烈度提高了.据云南省125个县市统计:6度区15个,7度区58个,8度区37个,9度区及其以上15个,其中7°以上高烈度区就占了88%.特别是全省政治、经济、文化中心的昆明市,抗震设防烈度由7°提高到了8°,房屋建筑(砖混结构)层数降低了,构造措施要求更严格了,相应地工程造价也提高了许多,给设计和施工都提出了一系列新的要求.正确地认识和处理这些问题,对于保证建筑工程的安全经济合理,是非常重要的.

表1　截面抗震验算的水平地震影响系数最大值烈度6789αmax

0.04

0.08

0.16

0.32

1　房屋层数与造价

高烈度地震区的多层民用建筑与一般地区房屋不一样,并不是层数越多越经济,超过一定层数后就要改变结构类型,反而不经济了.根据抗震理论,地震时建筑物所受到的水平地震力为:

F EK =α1

G Eq

表2　砌体房屋高度(m )、层高、高宽比限值砌体类别粘土砖砼小砌块砼中砌块粉煤灰中砌块最小厚度0.240.190.200.247烈度高度21181515层数7655最大高宽比

2.52.52.52.58烈度高度181599层数6533最大高宽比

2.02.0

2.0

2.0

9烈度

高度12层数4最大高宽比

1.5

不宜采用式中G Eq 为结构等效总重力荷载,α1为水平地震影响系数.一般多层砌体房屋可取最大值αmax ,其值如表1.由表1可见,烈度增加一度,建筑所受到的水平地震作用成倍增长.据一些资料统计,设防烈度每提高一度,砼构件配筋率就要提高30%以上,基建投资提高40%左右.所以在“90区划图”中地震烈度升高了的地区,基建管理、设计和施工部门的人员,必须树立新的抗震设防观念,切不可再用低烈度时的所谓“工程经验”来衡量对待新烈度设防的建筑物,否则将会给基建工作带来困难和损失.

根据《建筑抗震设计规范》(GBJ11-89)规定,地震区多层砌体房屋受高度、层数及高宽比三个方面控制,具体如表2.

工程分析对比表明,高烈度区多层房屋若满足表2规定,可按一般砌体房屋建造,造价最低.如果要突破表2规定,则必须采用其他结结构形式或特殊的加强措施才能满足抗震设防要求,单位面积投资增加50%以上.其中正确选取建筑层数尤为重要.例如:昆明地区两单元三类住宅(70m 2

/套),按1998年最低

造价(不含征地费)估算如表3:

第25卷第1期昆　明　理　工　大　学　学　报

Vol .25　No .12000年2月

Journal of Kunming University of Science and Technology Feb .2000

收稿日期:2000-01-20

DOI :10.16112/j .cn ki .53-1223/n .2000.01.015

上表说明,增加一层只多解决了4户职工住宅,增加套数只占16.67%,而投资却增加了657200元,即造价提高了65.15%.造价提高的百分数是套数增加百分数的3.9倍,这是非常划不来的.若按6层考虑,用盖7层多花费的投资则可多建近16套住宅,即用同样的投资建6层比建7层多建12套住房.实际设计应为4单元6层砖混,加多占地的征地费也比建7层划得来.所以在地皮不太紧张的情况下,新建住宅按表2的规定层数建造,将是最经济最合算的.

表3　两单元三类住宅造价层数套数结构型式估算公式总造价/元624砖混

600×70×24

10088007

28

砖混加砼墙850×70×28

1666000

2　结构类型与使用功能

对于地震区的多层房屋,以昆明地区为例,主要有以下几种结构型式:

(1)砖混结构:墙体承重,采用构造柱集中配筋方式,造价低,分隔灵活,易满足住宅使用功能要

求,但不宜超过6层.(2)框架结构:适用于7层以上,45m 以下的多高层建筑,底层可作商业用房等大空间,内部分隔灵活,易满足使用功能和抗震投防要求.欲结构合理,必须柱网排列整齐均匀,房间有部分柱子外露,对于住宅使用起来不够理想.(3)砖砼墙结构:一般为7～8层,造价偏中.砼墙加上加筋砖墙体分散配筋,提高了墙体强度,能满足抗震要求,底层可出现大空间.但砼墙不宜开洞过多过大,而且要求布置均匀,应使刚度及质量中心重合,对使用功能有一定限制.

(4)准框架结构:这是几年出现的一种类似框架的结构体系,可建10层左右.框架只承担竖向荷载,水平剪力由墙体承担.需墙体加筋甚至少量砼墙,才能满足抗震要求.准框架结构房屋具有框架的主要特点,但梁柱截面稍小而且配筋量少得多.估计造价在砖砼墙与框架结构之间.

选择房屋的结构形式,首先应考虑屋数高度的限制,同进应进行必要的经济技术比较.8°地震区超过6层以上,结构形式与使用功能往往是矛盾的,过于强调使用功能的合理性,势必造成墙体或柱网布置零乱,导致结构不合理而使造价提高.例如,墙体开洞过多不能连通,形成一个个承受弯曲拉力的单片墙体,则抗剪能力就大大的降低,这样就要增加更多抗震墙和必要的加强措施,从而提高了造价.

表4　基础方案比较表

基础类型沉管灌注桩筏　板砼/m 3·元-11156/131778743/75245土方/m 3·元-1883/128012068/29980钢筋/t ·元-135.60/124600

35.81/125335

打桩费/元75389基价/元344568230659造价/元

465167

3112683　基础型式的选择

对于多层房屋而言,地震区基础设计与非地震设计原理大致相同,但必须校核地震作用下地基承载力是否满足要求.目前,多层房屋的基础造价要占15%～20%.因此,根据场地地质条件,选择适当的基础形式,对于降低基建投资是很重要的.地震区基础设计,首先应判断下卧土层是否存在可液化的砂土或粉土,若有液化土层则应采取抗液化的措施.昆明地区粉砂层一般含泥量较大(>12%),液化可能性小,但应仔细判别.其次,有的人错觉总认为地震区基础越深越好,其实只要满足抗震要求就行了.不研究场地地质情况,盲目选用深基础,势必造成不必要的浪费.

昆明地区不少建筑场地,往往在表层2～4m 处存在着一层中等坚硬土层,承载力为120Kpa 左右.因此,建多层房层应尽量利用这一土层,采用浅埋基础,以减少基础造价.例如:昆明地区某大学一栋7层学生宿舍楼,就建在这样的场地上.按当地常规做法是采用桩基础,桩长需要10多m ,设计人员选用筏板基础.两种基础形式的工程量及造价估算比较如表4.

从上表可以看出,除土方工程外,筏基明显优于桩基,砼量减少35.71%,投资降低33.1%,而且施工易行,缩短工期.

·58·昆　明　理　工　大　学　学　报 第25卷