论钢筋混凝土多层框架结构的地震控制设计

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 [论文关键词]框架结构抗震设计加固方法

  [论文摘要]钢筋混凝土多层框架结构房屋具有良好的抗震性能，结构设计中只要经过抗震计算并采取妥善的抗震构造措施，在一般烈度区建造多层框架房屋是可以保证安全的。但是，在超过了其限度以后就不能保证了，就需要对其加固。文中阐述了多层钢筋混凝土结构，在抗震承载力不能满足要求或结构总体布置不十分合理的情况下，常用抗震加固的设计和施工方法。   一、结构的抗震等级   钢筋混凝土多高层房屋的抗震设计要求，不仅与建筑重要性和地震烈度有关，而且与建筑结构本身潜在的抗震能力有关。近几年来地震震害及试验成果反映了一些共同的看法，如框架—剪力墙结构或剪力墙体系的抗震性能，特别是防倒塌能力优于框架结构体系；次要抗侧力构件抗震要求可以低于主要抗侧力构件，例如框架剪力墙结构中的框架的抗震要求可以低于框架结构中的框架，而其中的剪力墙则应比剪力墙结构中的要求提高；较高的房屋地震反应大，延性要求也高。   在综合考虑建筑场地的地震烈度、结构类型和防务高度等因素后，将结构划分成四个抗震等级，设计时根据不同的等级，采用不同的要求，使房屋的抗震设计更经济合理。   研究表明，框架－剪力墙结构在基本振型地震作用下，框架部分承受的地震倾覆力矩大于底部地震倾覆力矩的50%时，框架－剪力墙结构的变形接近框架结构，框架部分起主要抗侧力作用，其框架部分的抗震等级要按框架结构体系采用。   另外，对同一类型结构抗震等级的要求分界，抗震规范主要按一般工业与民用建筑考虑，故对层高特殊的工业建筑应酌情调整。设防烈度为6度，建于Ⅰ∽Ⅲ类场地上的结构，不需做抗震验算但需抗震等级设计截面，满足抗震要求。   不同场地对结构的地震反应不同，通常Ⅳ类场地较高的高层建筑的抗震构造措施与Ⅰ∽Ⅲ类场地相比应有所加强，而在建筑抗震等级的划分中并未引入场地参数，没有以提高或降低一个抗震等级来考虑场地的影响，而是通过提高其他重要部位的要求（轴压比、柱纵筋配筋率控制；加密区箍筋设置等）来加以考虑。   二、多层钢筋混凝土结构抗震设计   框架结构抗震设计的正确指导思想：（1）塑性效应发生在梁端，底层柱的塑性效应较晚形成。（2）梁柱在弯曲破坏前，避免发生其他形式的破坏，如剪切破坏，粘性破坏。(3)在梁柱破坏之前，节点应有足够的强度及变形能力。(4)重视非结构构建设计。   三、多层钢筋混凝土结构抗震加固方法   1.结构抗震承载力不满足要求时的加固方法   结构抗震承载力不满足要求的加固方法要针对具体部位来选用。   当楼层承载力不足时，可增设抗震墙或翼墙、砌填充墙、抗震支撑、消能支撑等抗侧力构件，也可采用现浇钢筋混凝土套、喷射钢筋混凝土套加固；当构件承载力不足时，可采用钢构套、粘贴钢板、粘贴碳纤维或现浇钢筋混凝土套、喷射钢筋混凝土套加固；当原有结构有缺陷时，可采用现浇钢筋混凝土套、喷射钢筋混凝土套或细石混凝土修复，构件出现裂缝时，可灌注环氧树脂浆等补强加固；当填充墙体与框架连接不良时，可增设拉结筋、钢夹套加固。   2.结构总体布置不十分合理时的加固方法   当结构布置不十分合理时，可将单向框架加固为双向框架；当平面布置不规则而产生明显的扭转效应时，可将不规则平面分割成规则平面、增设钢筋混凝土抗震墙或翼墙、砌体填充墙、抗震支撑、消能支撑等抗侧力构件加固；当结构刚度差时，可增设钢筋混凝土翼墙、砌体填充墙、抗震支撑、消能支撑等抗侧力构件加固；当女儿墙超高时，可采用拆矮、内加构造柱、增设斜钢拉杆加固。   四、多层钢筋混凝土结构常用加固方法的设计与施工   1.增设钢筋混凝土抗震墙或翼墙   增设的抗震墙或翼墙布置应尽可能满足均匀、对称、分散、周边的原则；抗震墙或翼墙厚不宜小于140mm，分布筋的配筋率不应低于0．2％，双排布置的钢筋间距不应大于600mm，直径不宜小于6mm；抗震墙或翼墙与原框架可采用锚筋连接，或现浇钢筋混凝土套连接，锚筋直径可采用10～12ram，与梁柱边的距离不应小于30mm，与梁柱轴线的间距不应大于300mm；现浇钢筋混凝土套厚度不宜小于50mm，原有梁柱表面应凿毛并经清洗后方可浇筑，钢筋应除锈，锚孔应采用钻孔成型，浆液应饱满。   2.增设钢构套   钢构套加固梁柱时，应在梁的阳角和柱的四角外贴角钢，并与缀板焊接，加固梁的角钢不宜小于50ram×6mm，加固柱的角钢不宜小于75ram×6mm，钢缀板不宜小于40mm×4mm，间距不应大于40i(i为单肢角钢回转半径)，且不应大于400ram；钢构套与梁柱间采用环氧树脂化学灌浆或乳胶水泥粘结，梁柱表面应刷洗干净，角部磨圆，角钢穿过楼板不得损伤钢筋，空隙用微膨胀细石混凝土填实，钢板表面应涂刷防锈漆，或抹25mm厚的?1∶3?水泥砂浆保护层，或喷射1∶2的水泥砂浆。3.增设钢筋混凝土套   钢筋混凝土套加固梁时，应在梁上下端设纵向钢筋并与柱可靠连接，在纵向钢筋外围设置箍筋，箍筋应有一半穿过楼板后弯折封闭，钢筋混凝土套加固柱时，应在柱周围设纵向钢筋并穿过楼板，顶部应在屋面板处封顶锚固，根部应深入基础锚固，在纵向钢筋外围设置封闭箍筋，混凝土宜采用≥C20且大于等于原构件强度的细石混凝土，纵向钢筋宜采用HRB335，箍筋宜采用HPB235，直径不宜小于8mm，间距不宜大于200mm，梁柱节点处适当加密；施工时梁柱表面应凿毛并清理干净，楼板凿洞不应损坏钢筋。   4.粘贴钢板   当环境温度不超过60℃，相对湿度不大于70％且无化学腐蚀情况下，为弥补原构件钢筋不足，可在构件表面用特制的建筑结构胶粘贴钢板，钢板可采用厚度t=2～6mm的Q235或Mn钢，粘贴钢板应采用粘结强度高、耐久性好且有一定弹性的粘结剂，同时采用胀管螺栓连接，粘贴后钢板表面需进行防腐防锈处理；粘贴钢板受拉时的锚固长度应≥200t且600mm，受压时应≥150t且500mm，锚固区宜增设U形箍板或螺栓锚固；被粘混凝土表面应清洗、打磨、洗干，钢板应除锈、打磨、擦干，之后即可在其表面涂粘结剂，然后用夹具、支撑、胀管等固定并加压，粘结剂固化后可拆除夹具、支撑，而胀管不拆。   参考文献：   [1]张敬书.建筑抗震鉴定与加固．北京：知识产权出版社，2006．   [2]刘大海.房屋抗震设计.西安：陕西科学技术出版社，2002．   [3]李宏南.多层及高层建筑结构设计.北京：中国建筑工业出版社，2002．   [4]苏三庆.地震工程．西安：陕西科学技术出版社，2001．