本發(fā)明屬于多層建筑的框架結構領域，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構體系及其施工方法。

背景技術：

單面走廊多層建筑是一種一側為房間、另一側為走廊的建筑形式，這種建筑通風采光好，土地利用率高，建筑成本低，是教學樓、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構，外挑走廊采用懸挑結構。

然而在高烈度地震區(qū)，這種結構表現(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，不應采用單跨框架結構；高度不大于24m的丙類建筑不宜采用單跨框架結構”。在實際工程中，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構，設計上也有以下幾種處理的方式：

一是在端部、隔間墻、樓梯間等位置設置剪力墻，形成框架-剪力結構。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；

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

技術實現(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構體系及其施工方法，要解決現(xiàn)有單跨多層鋼筋混凝土框架梁柱截面大、抗震性能差的技術問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種單面走廊多層建筑的抗震框架結構體系，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相對設置的兩行房間柱，分別為由外至內(nèi)按列對齊的外側房間柱和內(nèi)側房間柱，所述框架梁包括設置在屋內(nèi)的房梁，所述外側房間柱和內(nèi)側房間柱之間、外側房間柱和外側房間柱之間以及內(nèi)側房間柱和內(nèi)側房間柱之間均通過房梁連接；

所述框架柱還包括在內(nèi)側房間柱的外側、沿走廊的邊緣設置的一行廊柱，每根廊柱均布置在外側房間柱與內(nèi)側房間柱柱軸連線的延長線上，所述框架梁還包括設置在走廊內(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)混凝土為高強混凝土，強度等級為c60～c100。

所述鋼骨混凝土預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。

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

所述廊柱是長邊平行于走廊的矩形柱。

所述外側房間柱和內(nèi)側房間柱均為鋼骨混凝土預制柱，所述內(nèi)側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、預應力鋼筋混凝土樓板、或者預制預應力混凝土空心樓板。

一種單面走廊多層建筑的抗震框架結構體系的施工方法，施工步驟如下：

步驟一，根據(jù)建筑受力計算設計基礎、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；

步驟三，施工框架柱：

a、當框架柱采用鋼骨混凝土現(xiàn)澆柱時，直接在基礎上施工：

先在框架柱位置安裝鋼骨芯，呈直立狀態(tài)，當鋼骨芯為鋼管混凝土時，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制柱時，將兩層以上的框架柱作為一整根長柱進行預制：

b1、當鋼骨芯為h或者十字型的型鋼時，在鋼骨芯的外側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制柱；

b2、當鋼骨芯為鋼管混凝土時，預先在鋼管內(nèi)水平澆注鋼管內(nèi)混凝土，然后在鋼管外側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制柱；

b3、最后在基礎上方對鋼骨混凝土預制柱吊裝就位；

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，形成抗震框架結構體系。

與現(xiàn)有技術相比本發(fā)明具有以下特點和有益效果：

本發(fā)明的單面走廊多層建筑的抗震框架結構體系，在走廊的外側還增設有一行預制的廊柱，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制柱，承載力大，延性高，抗震性能非常好；當鋼骨芯采用圓形或者矩形鋼管并在鋼管內(nèi)填有混凝土時，承載力將進一步提高。

本發(fā)明的單面走廊多層建筑的抗震框架結構體系，廊柱預制成矩形，內(nèi)側房間柱也可以進一步預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構體系，外觀上仍為框架結構，相比于框架-剪力墻結構或者框架-支撐結構，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構體系，使用房間的樓板采用無梁板，不設次梁；連接走廊兩側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構體系，由于框架柱采用預制長柱，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以上高強混凝土，將高強混凝土應用于多層建筑，有利于高強材料的推廣使用，從而節(jié)省建筑材料。因此，本發(fā)明對鋼筋混凝土預制建筑的發(fā)展將起到重要的促進作用，具有重大經(jīng)濟意義和社會價值。

附圖說明

下面結合附圖對本發(fā)明做進一步詳細的說明。

圖1是實施例一的框架結構平面圖。

圖2是圖1中a-a剖面的結構示意圖。

圖3是鋼骨混凝土預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是鋼骨混凝土預制柱采用方鋼管圓形柱的橫截面示意圖。

圖9是實施例二的框架結構平面圖。

附圖標記：1－框架柱、1.1－外側房間柱、1.2－內(nèi)側房間柱、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。

具體實施方式

實施例一，參見圖1～2所示，這種單面走廊多層建筑的抗震框架結構體系，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包括在房間兩側相對設置的兩行房間柱，分別為由外至內(nèi)按列對齊的外側房間柱1.1和內(nèi)側房間柱1.2，所述框架梁包括設置在屋內(nèi)的房梁，所述外側房間柱和內(nèi)側房間柱之間、外側房間柱和外側房間柱之間以及內(nèi)側房間柱和內(nèi)側房間柱之間均通過房梁3連接。

其中外側房間柱1.1和內(nèi)側房間柱1.2采用普通鋼筋混凝土柱。

所述框架柱還包括在內(nèi)側房間柱1.2的外側、沿走廊的邊緣設置的一行廊柱1.3，每根廊柱均布置在外側房間柱1.1與內(nèi)側房間柱1.2柱軸連線的延長線上，所述框架梁還包括設置在走廊內(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的鋼骨混凝土預制柱。

外側房間柱1.1、內(nèi)側房間柱1.2、廊柱1.3以及房梁3、縱向廊梁4和橫向廊梁5形成框架結構，其中外側房間柱1.1、內(nèi)側房間柱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，或者僅外邊設置框架柱的單跨多層框架，本發(fā)明在走廊外側設有框架柱，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。鋼骨混凝土預制柱包括兩種實現(xiàn)形式：

參見圖3～4所示，一種為鋼骨芯采用實腹式鋼柱加工，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制柱的形狀均為矩形，在其它實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為高強混凝土，強度等級為c60～c100，可以得到更高強度的框架柱，不但經(jīng)濟更好，而且有利高強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。但當走廊內(nèi)有較多管道還需要吊頂時，如風管、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構；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、預應力鋼筋混凝土樓板或者預制預應力混凝土空心樓板。在這種結構體系中，相對于梁板結構，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。

實施例二，如圖9所示，這種單面走廊多層建筑的抗震框架結構體系，與實施例一不同的是，所述外側房間柱和內(nèi)側房間柱均為鋼骨混凝土預制柱，同時內(nèi)側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。進一步，全部框架柱采用鋼骨混凝土預制柱，更加有利于抗震，也便于施工統(tǒng)一，內(nèi)側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縱向剛度，使建筑兩側抗側剛度更加均勻，減小結構在地震下的扭轉效應，從而減小結構在地震下可能發(fā)生的震害。

這種單面走廊多層建筑的抗震框架結構體系的施工方法，施工步驟如下：

步驟一，根據(jù)建筑受力計算設計基礎、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；

步驟三，施工框架柱：

a、當框架柱采用鋼骨混凝土現(xiàn)澆柱時，直接在基礎上施工：

先在框架柱位置安裝鋼骨芯，呈直立狀態(tài)，當鋼骨芯為鋼管混凝土時，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制柱時，將兩層以上的框架柱作為一整根長柱進行預制：

b1、當鋼骨芯為h或者十字型的型鋼時，在鋼骨芯的外側綁扎柱縱向鋼筋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形成鋼骨混凝土預制柱；

b2、當鋼骨芯為鋼管混凝土時，預先在鋼管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形成鋼骨混凝土預制柱；

b3、最后在基礎上方對鋼骨混凝土預制柱吊裝就位；

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，形成抗震框架結構體系。

具體施工時，鋼骨混凝土預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)下預制后再整體吊裝預制長柱，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；不過還應滿足運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：

當框架梁采用鋼梁時，采用在梁柱節(jié)點處預留鋼牛腿與鋼梁連接；

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

預制框架柱施工時有以下兩種情況：

當鋼骨芯12為h或者十字型實腹式鋼柱時，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，形成鋼骨混凝土預制柱；

當鋼骨芯為鋼管混凝土時，在鋼管12.1內(nèi)預先澆筑鋼管內(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)下進行澆筑時施工比較方便。

以下通過計算，進一步說明本發(fā)明使用效果：

算例1、常規(guī)鋼筋混凝土框架結構：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防烈度為8度，設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設防類，框架抗震等級為一級。

算例1采用房間兩側設框架柱的單跨框架結構，內(nèi)側房間柱1.2的1～3層截面大小為0.75m×0.60m，內(nèi)側房間柱1.2的4～5層及外側房間柱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)范關于多層框架不應采用單跨框架結構的抗震要求，而且走廊內(nèi)側框架柱的截面大小為0.75m×0.60m,截面明顯偏大。

算例2、鋼骨混凝土預制柱框架結構：對算例1的建筑物，采用本發(fā)明，在走廊外側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制柱。

走廊兩側框架柱1～5層框架柱即廊柱1.3和內(nèi)側房間柱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構體系，不但抗震性能大大提高、滿足了國家規(guī)范關于多層框架不應采用單跨框架結構的抗震要求，而且走廊兩側框架柱的截面大小為僅0.50m×0.40m，遠小于算例1中框架柱的截面大小0.75m×0.60m，有利于建筑使用。