本發(fā)明屬于多層建筑的框架結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于高烈度地區(qū)、水平地震力大的單面走廊多層建筑的抗震框架結(jié)構(gòu)體系及其施工方法。

背景技術(shù)：

單面走廊多層建筑是一種一側(cè)為房間、另一側(cè)為走廊的建筑形式，這種建筑通風(fēng)采光好，土地利用率高，建筑成本低，是教學(xué)樓、宿舍、辦公樓等公共建筑和居住建筑普遍采用的建筑形式，尤其在南方非采暖地區(qū)的中小城市和村鎮(zhèn)建筑中應(yīng)用非常廣泛。目前，這種房屋常常采用單跨多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，外挑走廊采用懸挑結(jié)構(gòu)。

然而在高烈度地震區(qū)，這種結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出很多問題：首先，高烈度地震區(qū)框架水平地震力大，框架梁、柱截面常常很大，造價高，不便于使用；其次，歷次震害表明，單跨多層鋼筋混凝土框架由于缺少必要的冗余度、抗震防線少，在地震力作用下常常發(fā)生嚴(yán)重破壞，造成巨大的生命和財產(chǎn)損失，因此國家規(guī)范《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》g250011-2010中規(guī)定：對于多層和高層鋼筋混凝土房屋，“甲、乙類建筑以及高度大于24m的丙類建筑，不應(yīng)采用單跨框架結(jié)構(gòu)；高度不大于24m的丙類建筑不宜采用單跨框架結(jié)構(gòu)”。在實(shí)際工程中，對于地震地區(qū)、尤其是高烈度地震地區(qū)的這種建筑，應(yīng)盡量避免采用單跨多層鋼筋混凝土框架。

目前對于單跨多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，設(shè)計上也有以下幾種處理的方式：

一是在端部、隔間墻、樓梯間等位置設(shè)置剪力墻，形成框架-剪力結(jié)構(gòu)。這種方式縱向剪力墻常常影響使用，而且施工麻煩，增加造價較多，不太經(jīng)濟(jì)；

二是設(shè)置鋼支撐或者防屈曲鋼支撐，形成框架-支撐結(jié)構(gòu)。這種方法由于增加了斜支撐，使用上不方便，外觀上不美觀。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種單面走廊多層建筑的抗震框架結(jié)構(gòu)體系及其施工方法，要解決現(xiàn)有單跨多層鋼筋混凝土框架梁柱截面大、抗震性能差的技術(shù)問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種單面走廊多層建筑的抗震框架結(jié)構(gòu)體系，包括各層框架柱、框架梁和樓板，所述框架梁為鋼筋混凝土梁或者鋼梁，所述框架柱包括在房間兩側(cè)相對設(shè)置的兩行房間柱，分別為由外至內(nèi)按列對齊的外側(cè)房間柱和內(nèi)側(cè)房間柱，所述框架梁包括設(shè)置在屋內(nèi)的房梁，所述外側(cè)房間柱和內(nèi)側(cè)房間柱之間、外側(cè)房間柱和外側(cè)房間柱之間以及內(nèi)側(cè)房間柱和內(nèi)側(cè)房間柱之間均通過房梁連接；

所述框架柱還包括在內(nèi)側(cè)房間柱的外側(cè)、沿走廊的邊緣設(shè)置的一行廊柱，每根廊柱均布置在外側(cè)房間柱與內(nèi)側(cè)房間柱柱軸連線的延長線上，所述框架梁還包括設(shè)置在走廊內(nèi)的廊梁，所述廊梁包括連接相鄰廊柱的縱向廊梁和連接廊柱與內(nèi)側(cè)房間柱的橫向廊梁；

所述廊柱是鋼骨外鋼筋混凝土包裹中部鋼骨芯的鋼骨混凝土預(yù)制柱。

所述鋼骨芯包括橫截面為h型或者十字型的型鋼。

所述鋼骨芯包括外側(cè)的橫截面為圓形或矩形的鋼管和鋼管內(nèi)澆筑的鋼管內(nèi)混凝土，所述鋼管內(nèi)混凝土為高強(qiáng)混凝土，強(qiáng)度等級為c60～c100。

所述鋼骨混凝土預(yù)制柱的橫截面形狀為圓形或矩形，所述鋼骨外鋼筋混凝土包括鋼骨外鋼筋和鋼骨外混凝土，所述鋼骨外鋼筋由柱縱向鋼筋和柱橫向箍筋綁扎而成，所述鋼骨外混凝土為普通混凝土。

所述鋼骨混凝土預(yù)制柱是將兩層以上的框架柱作為一整根長柱、水平預(yù)制后再整體吊裝預(yù)制長柱。

所述廊柱是長邊平行于走廊的矩形柱。

所述外側(cè)房間柱和內(nèi)側(cè)房間柱均為鋼骨混凝土預(yù)制柱，所述內(nèi)側(cè)房間柱是長邊平行于走廊的矩形柱。

所述橫向廊梁為鋼梁。

所述樓板為無梁板，該無梁板采用普通鋼筋混凝土樓板、現(xiàn)澆空心樓板、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土樓板、或者預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土空心樓板。

一種單面走廊多層建筑的抗震框架結(jié)構(gòu)體系的施工方法，施工步驟如下：

步驟一，根據(jù)建筑受力計算設(shè)計基礎(chǔ)、框架柱、框架梁和樓板的類型和尺寸，其中包括房間柱、廊柱、房梁和廊梁的選型；

步驟二，施工基礎(chǔ)；

步驟三，施工框架柱：

a、當(dāng)框架柱采用鋼骨混凝土現(xiàn)澆柱時，直接在基礎(chǔ)上施工：

先在框架柱位置安裝鋼骨芯，呈直立狀態(tài)，當(dāng)鋼骨芯為鋼管混凝土?xí)r，接著在鋼管內(nèi)豎向澆注鋼管內(nèi)混凝土；然后在鋼骨芯外側(cè)綁扎柱縱向鋼筋和柱橫向箍筋，最后再豎向澆注鋼骨外混凝土形成鋼骨混凝土柱；

b、框架柱采用鋼骨混凝土預(yù)制柱時，將兩層以上的框架柱作為一整根長柱進(jìn)行預(yù)制：

b1、當(dāng)鋼骨芯為h或者十字型的型鋼時，在鋼骨芯的外側(cè)綁扎柱縱向鋼筋和柱橫向箍筋，然后再水平澆注鋼骨外混凝土形成鋼骨混凝土預(yù)制柱；

b2、當(dāng)鋼骨芯為鋼管混凝土?xí)r，預(yù)先在鋼管內(nèi)水平澆注鋼管內(nèi)混凝土，然后在鋼管外側(cè)綁扎柱縱向鋼筋和柱橫向箍筋，接著再水平澆注鋼骨外混凝土形成鋼骨混凝土預(yù)制柱；

b3、最后在基礎(chǔ)上方對鋼骨混凝土預(yù)制柱吊裝就位；

步驟四，施工框架柱之間房梁、縱向廊梁和橫向廊梁；

步驟五，施工房梁和廊梁上的樓板，形成抗震框架結(jié)構(gòu)體系。

與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有以下特點(diǎn)和有益效果：

本發(fā)明的單面走廊多層建筑的抗震框架結(jié)構(gòu)體系，在走廊的外側(cè)還增設(shè)有一行預(yù)制的廊柱，使橫向變成雙跨框架，大大改善了原單跨多層框架的抗震性能；而且該行框架柱是一種中部包含鋼骨芯的鋼骨混凝土預(yù)制柱，承載力大，延性高，抗震性能非常好；當(dāng)鋼骨芯采用圓形或者矩形鋼管并在鋼管內(nèi)填有混凝土?xí)r，承載力將進(jìn)一步提高。

本發(fā)明的單面走廊多層建筑的抗震框架結(jié)構(gòu)體系，廊柱預(yù)制成矩形，內(nèi)側(cè)房間柱也可以進(jìn)一步預(yù)制成與廊柱一樣的矩形，柱截面高度可以減小，改善外排框架柱擠占走廊的空間的問題，感觀好。

本發(fā)明的單面走廊多層建筑的抗震框架結(jié)構(gòu)體系，外觀上仍為框架結(jié)構(gòu)，相比于框架-剪力墻結(jié)構(gòu)或者框架-支撐結(jié)構(gòu)，使用上更加方便，觀感上更加美觀。

本發(fā)明的單面走廊多層建筑的抗震框架結(jié)構(gòu)體系，使用房間的樓板采用無梁板，不設(shè)次梁；連接走廊兩側(cè)框架柱的框架梁跨度小，同時橫向廊梁采用鋼梁有利于按安裝，梁高比普通混凝土梁小很多，因此將大大減低建筑層高，有利于節(jié)省工程總體造價。

本發(fā)明的單面走廊多層建筑的抗震框架結(jié)構(gòu)體系，由于框架柱采用預(yù)制長柱，工程質(zhì)量可靠，施工速度快，抗震性能優(yōu)于常規(guī)現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架。特別是鋼管內(nèi)采用c60以上高強(qiáng)混凝土，將高強(qiáng)混凝土應(yīng)用于多層建筑，有利于高強(qiáng)材料的推廣使用，從而節(jié)省建筑材料。因此，本發(fā)明對鋼筋混凝土預(yù)制建筑的發(fā)展將起到重要的促進(jìn)作用，具有重大經(jīng)濟(jì)意義和社會價值。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

圖1是實(shí)施例一的框架結(jié)構(gòu)平面圖。

圖2是圖1中a-a剖面的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是鋼骨混凝土預(yù)制柱采用十字型鋼骨的方形柱的橫截面示意圖。

圖4是鋼骨混凝土預(yù)制柱采用h型鋼骨的方形柱的橫截面示意圖。

圖5是鋼骨混凝土預(yù)制柱采用圓鋼管方形柱的橫截面示意圖。

圖6是鋼骨混凝土預(yù)制柱采用方鋼管方形柱的橫截面示意圖。

圖7是鋼骨混凝土預(yù)制柱采用圓鋼管圓形柱的橫截面示意圖。

圖8是鋼骨混凝土預(yù)制柱采用方鋼管圓形柱的橫截面示意圖。

圖9是實(shí)施例二的框架結(jié)構(gòu)平面圖。

附圖標(biāo)記：1－框架柱、1.1－外側(cè)房間柱、1.2－內(nèi)側(cè)房間柱、1.3－廊柱、2－樓板、3－房梁、4－縱向廊梁、5－橫向廊梁、11－鋼骨外鋼筋混凝土、11.1－鋼骨外鋼筋、11.2－鋼骨外混凝土、11.11－柱縱向鋼筋、11.12－柱橫向箍筋、12－鋼骨芯、12.1－鋼管、12.2－鋼管內(nèi)混凝土。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例一，參見圖1～2所示，這種單面走廊多層建筑的抗震框架結(jié)構(gòu)體系，包括各層框架柱、框架梁和樓板2。

所述框架梁為鋼筋混凝土梁或者鋼梁。

所述框架柱1包括在房間兩側(cè)相對設(shè)置的兩行房間柱，分別為由外至內(nèi)按列對齊的外側(cè)房間柱1.1和內(nèi)側(cè)房間柱1.2，所述框架梁包括設(shè)置在屋內(nèi)的房梁，所述外側(cè)房間柱和內(nèi)側(cè)房間柱之間、外側(cè)房間柱和外側(cè)房間柱之間以及內(nèi)側(cè)房間柱和內(nèi)側(cè)房間柱之間均通過房梁3連接。

其中外側(cè)房間柱1.1和內(nèi)側(cè)房間柱1.2采用普通鋼筋混凝土柱。

所述框架柱還包括在內(nèi)側(cè)房間柱1.2的外側(cè)、沿走廊的邊緣設(shè)置的一行廊柱1.3，每根廊柱均布置在外側(cè)房間柱1.1與內(nèi)側(cè)房間柱1.2柱軸連線的延長線上，所述框架梁還包括設(shè)置在走廊內(nèi)的廊梁，所述廊梁包括連接相鄰廊柱1.3的縱向廊梁4和連接廊柱1.3與內(nèi)側(cè)房間柱1.2的橫向廊梁5；

所述廊柱1.3是鋼骨外鋼筋混凝土11包裹中部鋼骨芯12的鋼骨混凝土預(yù)制柱。

外側(cè)房間柱1.1、內(nèi)側(cè)房間柱1.2、廊柱1.3以及房梁3、縱向廊梁4和橫向廊梁5形成框架結(jié)構(gòu)，其中外側(cè)房間柱1.1、內(nèi)側(cè)房間柱1.2、廊柱1.3以及房梁3和橫向廊梁5形成跨度為6～9米左右的一榀框架，以支承使用房間的樓板和抵抗水平力，相鄰榀框架之間的開間為6～12米左右，均根據(jù)工程設(shè)計決定。

相比于常規(guī)的采用外挑走廊的單跨多層框架，或者僅外邊設(shè)置框架柱的單跨多層框架，本發(fā)明在走廊外側(cè)設(shè)有框架柱，大大改善了多層單跨框架的受力狀況；同時廊柱采用鋼骨混凝土預(yù)制柱，承載力較普通鋼筋混凝土柱大大提高，延性好，因此，框架主體抗震性能得以很大程度的改善。

所述鋼骨外鋼筋混凝土11包括鋼骨外鋼筋11.1和鋼骨外混凝土11.2，所述鋼骨外鋼筋11.1由柱縱向鋼筋11.11和柱橫向箍筋11.12綁扎而成，所述鋼骨外混凝土11.2為普通混凝土。鋼骨混凝土預(yù)制柱包括兩種實(shí)現(xiàn)形式：

參見圖3～4所示，一種為鋼骨芯采用實(shí)腹式鋼柱加工，鋼骨芯為h型或者十字型的型鋼，在建筑層數(shù)不多、地震力不大時使用效果較好。此處列出的兩種形式的鋼骨混凝土預(yù)制柱的形狀均為矩形，在其它實(shí)施例中也可以制作成圓形。

參見圖5～8所示，另一種為鋼骨芯包括橫截面為圓形或矩形的鋼管12.1和鋼管內(nèi)澆筑的鋼管內(nèi)混凝土12.2，所述鋼管內(nèi)混凝土12.2為高強(qiáng)混凝土，強(qiáng)度等級為c60～c100，可以得到更高強(qiáng)度的框架柱，不但經(jīng)濟(jì)更好，而且有利高強(qiáng)材料在多層建筑中的推廣使用。因此，這種框架柱的承載力可以大大提高，在建筑層數(shù)多、地震力大時使用效果很好。

為了改善外排框架柱擠占走廊空間的問題，廊柱可以是長邊平行于走廊的矩形柱。其垂直于走廊方向的短邊尺寸為300～500mm，平行于走廊方向的長邊尺寸為400～600mm。采用寬扁的矩形柱有利于給走廊提供更大的凈空。

橫向廊梁4一般采用普通鋼筋混凝土梁比較經(jīng)濟(jì)。但當(dāng)走廊內(nèi)有較多管道還需要吊頂時，如風(fēng)管、消防管，為了減小梁高度，獲得更大的凈高，還可以采用鋼梁，這樣框架柱安裝也更加方便。

所述房間的樓板一般可以采用帶次梁的梁板結(jié)構(gòu)；優(yōu)先的，采用無梁板，無梁板采用普通鋼筋混凝土樓板、現(xiàn)澆空心樓板、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土樓板或者預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土空心樓板。在這種結(jié)構(gòu)體系中，相對于梁板結(jié)構(gòu)，無梁板取消了次梁，雖然樓板造價略高，但可以降低層高，節(jié)省材料，同時有利于使用總體效果更好。

實(shí)施例二，如圖9所示，這種單面走廊多層建筑的抗震框架結(jié)構(gòu)體系，與實(shí)施例一不同的是，所述外側(cè)房間柱和內(nèi)側(cè)房間柱均為鋼骨混凝土預(yù)制柱，同時內(nèi)側(cè)房間柱也是長邊平行于走廊的矩形柱，尺寸可以與廊柱相同。進(jìn)一步，全部框架柱采用鋼骨混凝土預(yù)制柱，更加有利于抗震，也便于施工統(tǒng)一，內(nèi)側(cè)房間柱采用扁柱不但有利于走廊凈寬，方便使用；而且有利于減小走廊一側(cè)縱向剛度，使建筑兩側(cè)抗側(cè)剛度更加均勻，減小結(jié)構(gòu)在地震下的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，從而減小結(jié)構(gòu)在地震下可能發(fā)生的震害。

這種單面走廊多層建筑的抗震框架結(jié)構(gòu)體系的施工方法，施工步驟如下：

步驟一，根據(jù)建筑受力計算設(shè)計基礎(chǔ)、框架柱、框架梁和樓板5的類型和尺寸，其中包括房間柱、廊柱、房梁和廊梁的選型；

步驟二，施工基礎(chǔ)；

步驟三，施工框架柱：

a、當(dāng)框架柱采用鋼骨混凝土現(xiàn)澆柱時，直接在基礎(chǔ)上施工：

先在框架柱位置安裝鋼骨芯，呈直立狀態(tài)，當(dāng)鋼骨芯為鋼管混凝土?xí)r，接著在鋼管12.1內(nèi)豎向澆注鋼管內(nèi)混凝土12.2；然后在鋼骨芯外側(cè)綁扎柱縱向鋼筋11.11和柱橫向箍筋11.12，最后再豎向澆注鋼骨外混凝土11.2形成鋼骨混凝土柱；

b、框架柱采用鋼骨混凝土預(yù)制柱時，將兩層以上的框架柱作為一整根長柱進(jìn)行預(yù)制：

b1、當(dāng)鋼骨芯為h或者十字型的型鋼時，在鋼骨芯的外側(cè)綁扎柱縱向鋼筋11.11和柱橫向箍筋11.12，然后再水平澆注鋼骨外混凝土11.2形成鋼骨混凝土預(yù)制柱；

b2、當(dāng)鋼骨芯為鋼管混凝土?xí)r，預(yù)先在鋼管12.1內(nèi)水平澆注鋼管內(nèi)混凝土12.2，然后在鋼管外側(cè)綁扎柱縱向鋼筋11.11和柱橫向箍筋11.12，接著再水平澆注鋼骨外混凝土11.2形成鋼骨混凝土預(yù)制柱；

b3、最后在基礎(chǔ)上方對鋼骨混凝土預(yù)制柱吊裝就位；

步驟四，施工框架柱之間房梁、縱向廊梁4和橫向廊梁5；

步驟五，施工房梁和廊梁上的樓板，形成抗震框架結(jié)構(gòu)體系。

具體施工時，鋼骨混凝土預(yù)制柱是將兩層以上的框架柱作為一整根長柱、水平或者略微傾斜的斜狀態(tài)下預(yù)制后再整體吊裝預(yù)制長柱，其橫截面形狀為圓形或矩形。為了獲得良好的經(jīng)濟(jì)性，長柱制作長度宜盡可能地長，以減少現(xiàn)場拼接接頭；不過還應(yīng)滿足運(yùn)輸及吊裝起重量限制的要求。對于一般樓層，可以采用2～4層高作為一根柱，長度8～12m左右，這樣安裝較方便；對于多高層建筑底層柱，安裝條件比樓層好，也可以采用5～10層、約20～40m作為一根柱。

施工框架梁時有以下兩種情況：

當(dāng)框架梁采用鋼梁時，采用在梁柱節(jié)點(diǎn)處預(yù)留鋼牛腿與鋼梁連接；

當(dāng)框架梁采用鋼筋混凝土梁時，采用在梁柱節(jié)點(diǎn)處鋼骨外混凝土11.2留空，待框架梁縱筋穿過后再現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)混凝土。

預(yù)制框架柱施工時有以下兩種情況：

當(dāng)鋼骨芯12為h或者十字型實(shí)腹式鋼柱時，將鋼柱平放，綁扎柱縱向鋼筋11.11和柱橫向箍筋11.12，然后澆注鋼骨外混凝土11.2，形成鋼骨混凝土預(yù)制柱；

當(dāng)鋼骨芯為鋼管混凝土?xí)r，在鋼管12.1內(nèi)預(yù)先澆筑鋼管內(nèi)混凝土12.2，然后在將鋼管混凝土平放，綁扎柱縱向鋼筋11.11和柱橫向箍筋11.12，然后澆注鋼骨外混凝土11.2，形成鋼骨混凝土預(yù)制柱。鋼管內(nèi)混凝土12.2可以在鋼管水平或者略微傾斜的狀態(tài)下澆筑，也可以在鋼管垂直狀態(tài)下澆筑，尤其在鋼管與水平面夾角不大于20°的狀態(tài)下進(jìn)行澆筑時施工比較方便。

以下通過計算，進(jìn)一步說明本發(fā)明使用效果：

算例1、常規(guī)鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)：某5層框架建筑，地上5層，1～5層層高3.9m，房間跨度6.6m，附加2.4m寬的走廊，開間8.4m。樓面活載2.0kn/m²?？拐鹪O(shè)防烈度為8度，設(shè)計基本地震加速度值為0.20g，場地類別為ⅱ類?？蚣芸拐鸬燃壈粗攸c(diǎn)設(shè)防類，框架抗震等級為一級。

算例1采用房間兩側(cè)設(shè)框架柱的單跨框架結(jié)構(gòu)，內(nèi)側(cè)房間柱1.2的1～3層截面大小為0.75m×0.60m，內(nèi)側(cè)房間柱1.2的4～5層及外側(cè)房間柱1.1的1～5層截面大小均為0.55m×0.55m，x向框架梁的截面大小為0.30m×0.55m。y向框架梁1～3層房間處的截面大小為0.40m×0.75m，走廊處的截面大小為0.35m×0.6，4～5層房間處的截面大小為0.35m×0.65m，走廊處的截面大小為0.35m×0.5m。梁柱混凝土均采用c40。

計算結(jié)果顯示，在地震力作用下，x方向的最大層間位移角1/578，y方向的最大層間位移角1/627，滿足國家規(guī)范不大于1/550的要求。缺陷是不滿足國家規(guī)范關(guān)于多層框架不應(yīng)采用單跨框架結(jié)構(gòu)的抗震要求，而且走廊內(nèi)側(cè)框架柱的截面大小為0.75m×0.60m,截面明顯偏大。

算例2、鋼骨混凝土預(yù)制柱框架結(jié)構(gòu)：對算例1的建筑物，采用本發(fā)明，在走廊外側(cè)增加一列框架柱即廊柱1.3，同時將所有框架柱均采用鋼骨混凝土預(yù)制柱。

走廊兩側(cè)框架柱1～5層框架柱即廊柱1.3和內(nèi)側(cè)房間柱1.2的截面大小采用0.50m×0.40m，鋼管12.1的尺寸為d203mm×10mm；外側(cè)房間柱1.1的截面大小為0.55m×0.50m，鋼管的尺寸為d273mm×10mm；鋼管內(nèi)混凝土為c60，鋼管外混凝土為c40，其他均同算例1。

計算結(jié)果顯示，在地震力作用下，x方向的最大層間位移角1/577，y方向的最大層間位移角1/663，滿足國家規(guī)范不大于1/550的要求。

由此可見，采用本發(fā)明的多層建筑抗震框架結(jié)構(gòu)體系，不但抗震性能大大提高、滿足了國家規(guī)范關(guān)于多層框架不應(yīng)采用單跨框架結(jié)構(gòu)的抗震要求，而且走廊兩側(cè)框架柱的截面大小為僅0.50m×0.40m，遠(yuǎn)小于算例1中框架柱的截面大小0.75m×0.60m，有利于建筑使用。