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砖筒水塔加固技术阐述

时间:2017-02-21    点击量:2

唐山地震后,国家对防震减灾工作抓得很紧。拨出巨额资金,对已建工程进行了大量的水塔加固工作。在财力非常困难的情况下也对县内的几座砖筒水塔加固。在新建砖筒水塔中,增加了抗震设防。取得了比较满意的结果。
对已建砖筒水塔加固,采取设置圈梁、构造柱的办法。见图1
在基础大放脚上,做一道圈梁。圈梁与基础之间,每隔500lm深的洞,插入一根Φ25钢筋,用高强水泥砂浆灌筑,以加强圈梁与基础的联接。其上沿砖筒高度布置圈梁,间距不大于4m,最上一道圈梁做在水柜底板处,勾住水柜。沿砖筒周圈布置6根构造柱其下端有钢筋与底圈梁相连,钢筋上端伸入水柜底板圈梁。圈梁、构造柱与砖筒之间加Φ20联接键,中一中500
新建砖筒水塔,采取在砖筒内布置圈梁和构造柱的办法。见图2
解决砖筒水塔的抗震设防要求。
搞砖筒水塔抗震加固的依据:
1.遵循《建筑抗震设计规范》;
2.根据文献对水塔震害的统计资料和对震害的分析。
文献阐明:砖筒水塔的破坏,不发生在水塔根部,而发生在距根部一定距离的中下部位。其破坏形式有水平裂缝、斜裂缝、交叉裂缝、水平错位、压鼓等。所有倒塌的水塔,几乎都是原地塌落,没有发生倾倒现象。
根据文献,对震害的分析和计算,在竖向地震力作用下,破坏截面发生在上部重量为水塔总重的3/4的中下部位。此截面在竖向地震力和水平地震力的共同作用下,截面受拉区的拉应力,大于砌体的弯曲抗拉强度。故出现水平裂缝。而受压区(受压截面仅为截面的1/2)的压应力,也将大于砌体的抗压强度。
砖筒将产生竖向裂缝,交叉裂缝,压鼓,直至倒塌。依据文献的计算,9度地震区,水塔的变位远小于砖筒半径r值。水塔的倾覆力矩远小于抗倾覆力矩。故而,水塔不可能发生倾倒现象,水塔破坏时只能原地塌落。
根据以上分析,对砖筒水塔采取加固措施,应解决这样两个问题:
1.砖筒水塔增设构造柱。在9度地震时,由水平地震力所产生的弯矩,由砖筒和构造柱共同承受,这样砖筒不会出现拉应力,可防止水平裂缝的发生。
2.增设圈梁和构造柱,使水塔的整体性能加强,在水平剪力的作用下不会产生水平错位。砖筒水塔的计算截面,在水平地震力和竖向地震力的共同作用下,由于圈梁、构造柱和砖筒共同工作,减小了截面最大压应力,不会出现竖向裂缝,交叉裂缝,压鼓等现象,提高了水塔的抗震性能。
构造柱配筋及砖筒强度的验算:
砖筒水塔加固图,见图l。此砖筒水塔建在n类场地上。水塔高度H=21.2m,砖筒直径D=4.44m,塔体自重G1=1595kN,水柜总重G2=1820kN,计算截面的I=9.86m4,A=4.72m2
砖筒水塔的自振周期
作用于水柜质量重心的水平地震力F=α·G2=88.45kN
F对塔根产生的弯矩M=F·Hθ=1875.14kN·m
由弯矩引起的构造柱内拉力N=M/a=487.68kN
构造柱配筋As=N/fy=1573.16mm2
8Φ20As=2513mm2,每根柱内配4Φ20
砖筒强度的验算:
9度区砖筒水塔竖向地震作用下产生的最大轴力,根据文献Fvamax=1.125G=3415kN
水塔在水平地震和竖向地震共同作用下,砖筒水塔计算截面中的最大压应力为:
1.274MPa<l.58MPa(未考虑构造柱承压)
砖筒经加固,9度地震时仍能安全工作。
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