論鋼筋混凝土多層框架結構的地震控制設計

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 [論文關鍵詞]框架結構抗震設計加固方法

  [論文摘要]鋼筋混凝土多層框架結構房屋具有良好的抗震性能，結構設計中只要經過抗震計算并采取妥善的抗震構造措施，在一般烈度區(qū)建造多層框架房屋是可以保證安全的。但是，在超過了其限度以后就不能保證了，就需要對其加固。文中闡述了多層鋼筋混凝土結構，在抗震承載力不能滿足要求或結構總體布置不十分合理的情況下，常用抗震加固的設計和施工方法。   一、結構的抗震等級   鋼筋混凝土多高層房屋的抗震設計要求，不僅與建筑重要性和地震烈度有關，而且與建筑結構本身潛在的抗震能力有關。近幾年來地震震害及試驗成果反映了一些共同的看法，如框架—剪力墻結構或剪力墻體系的抗震性能，特別是防倒塌能力優(yōu)于框架結構體系；次要抗側力構件抗震要求可以低于主要抗側力構件，例如框架剪力墻結構中的框架的抗震要求可以低于框架結構中的框架，而其中的剪力墻則應比剪力墻結構中的要求提高；較高的房屋地震反應大，延性要求也高。   在綜合考慮建筑場地的地震烈度、結構類型和防務高度等因素后，將結構劃分成四個抗震等級，設計時根據不同的等級，采用不同的要求，使房屋的抗震設計更經濟合理。   研究表明，框架－剪力墻結構在基本振型地震作用下，框架部分承受的地震傾覆力矩大于底部地震傾覆力矩的50%時，框架－剪力墻結構的變形接近框架結構，框架部分起主要抗側力作用，其框架部分的抗震等級要按框架結構體系采用。   另外，對同一類型結構抗震等級的要求分界，抗震規(guī)范主要按一般工業(yè)與民用建筑考慮，故對層高特殊的工業(yè)建筑應酌情調整。設防烈度為6度，建于Ⅰ∽Ⅲ類場地上的結構，不需做抗震驗算但需抗震等級設計截面，滿足抗震要求。   不同場地對結構的地震反應不同，通常Ⅳ類場地較高的高層建筑的抗震構造措施與Ⅰ∽Ⅲ類場地相比應有所加強，而在建筑抗震等級的劃分中并未引入場地參數，沒有以提高或降低一個抗震等級來考慮場地的影響，而是通過提高其他重要部位的要求（軸壓比、柱縱筋配筋率控制；加密區(qū)箍筋設置等）來加以考慮。   二、多層鋼筋混凝土結構抗震設計   框架結構抗震設計的正確指導思想：（1）塑性效應發(fā)生在梁端，底層柱的塑性效應較晚形成。（2）梁柱在彎曲破壞前，避免發(fā)生其他形式的破壞，如剪切破壞，粘性破壞。(3)在梁柱破壞之前，節(jié)點應有足夠的強度及變形能力。(4)重視非結構構建設計。   三、多層鋼筋混凝土結構抗震加固方法   1.結構抗震承載力不滿足要求時的加固方法   結構抗震承載力不滿足要求的加固方法要針對具體部位來選用。   當樓層承載力不足時，可增設抗震墻或翼墻、砌填充墻、抗震支撐、消能支撐等抗側力構件，也可采用現澆鋼筋混凝土套、噴射鋼筋混凝土套加固；當構件承載力不足時，可采用鋼構套、粘貼鋼板、粘貼碳纖維或現澆鋼筋混凝土套、噴射鋼筋混凝土套加固；當原有結構有缺陷時，可采用現澆鋼筋混凝土套、噴射鋼筋混凝土套或細石混凝土修復，構件出現裂縫時，可灌注環(huán)氧樹脂漿等補強加固；當填充墻體與框架連接不良時，可增設拉結筋、鋼夾套加固。   2.結構總體布置不十分合理時的加固方法   當結構布置不十分合理時，可將單向框架加固為雙向框架；當平面布置不規(guī)則而產生明顯的扭轉效應時，可將不規(guī)則平面分割成規(guī)則平面、增設鋼筋混凝土抗震墻或翼墻、砌體填充墻、抗震支撐、消能支撐等抗側力構件加固；當結構剛度差時，可增設鋼筋混凝土翼墻、砌體填充墻、抗震支撐、消能支撐等抗側力構件加固；當女兒墻超高時，可采用拆矮、內加構造柱、增設斜鋼拉桿加固。   四、多層鋼筋混凝土結構常用加固方法的設計與施工   1.增設鋼筋混凝土抗震墻或翼墻   增設的抗震墻或翼墻布置應盡可能滿足均勻、對稱、分散、周邊的原則；抗震墻或翼墻厚不宜小于140mm，分布筋的配筋率不應低于0．2％，雙排布置的鋼筋間距不應大于600mm，直徑不宜小于6mm；抗震墻或翼墻與原框架可采用錨筋連接，或現澆鋼筋混凝土套連接，錨筋直徑可采用10～12ram，與梁柱邊的距離不應小于30mm，與梁柱軸線的間距不應大于300mm；現澆鋼筋混凝土套厚度不宜小于50mm，原有梁柱表面應鑿毛并經清洗后方可澆筑，鋼筋應除銹，錨孔應采用鉆孔成型，漿液應飽滿。   2.增設鋼構套   鋼構套加固梁柱時，應在梁的陽角和柱的四角外貼角鋼，并與綴板焊接，加固梁的角鋼不宜小于50ram×6mm，加固柱的角鋼不宜小于75ram×6mm，鋼綴板不宜小于40mm×4mm，間距不應大于40i(i為單肢角鋼回轉半徑)，且不應大于400ram；鋼構套與梁柱間采用環(huán)氧樹脂化學灌漿或乳膠水泥粘結，梁柱表面應刷洗干凈，角部磨圓，角鋼穿過樓板不得損傷鋼筋，空隙用微膨脹細石混凝土填實，鋼板表面應涂刷防銹漆，或抹25mm厚的?1∶3?水泥砂漿保護層，或噴射1∶2的水泥砂漿。3.增設鋼筋混凝土套   鋼筋混凝土套加固梁時，應在梁上下端設縱向鋼筋并與柱可靠連接，在縱向鋼筋外圍設置箍筋，箍筋應有一半穿過樓板后彎折封閉，鋼筋混凝土套加固柱時，應在柱周圍設縱向鋼筋并穿過樓板，頂部應在屋面板處封頂錨固，根部應深入基礎錨固，在縱向鋼筋外圍設置封閉箍筋，混凝土宜采用≥C20且大于等于原構件強度的細石混凝土，縱向鋼筋宜采用HRB335，箍筋宜采用HPB235，直徑不宜小于8mm，間距不宜大于200mm，梁柱節(jié)點處適當加密；施工時梁柱表面應鑿毛并清理干凈，樓板鑿洞不應損壞鋼筋。   4.粘貼鋼板   當環(huán)境溫度不超過60℃，相對濕度不大于70％且無化學腐蝕情況下，為彌補原構件鋼筋不足，可在構件表面用特制的建筑結構膠粘貼鋼板，鋼板可采用厚度t=2～6mm的Q235或Mn鋼，粘貼鋼板應采用粘結強度高、耐久性好且有一定彈性的粘結劑，同時采用脹管螺栓連接，粘貼后鋼板表面需進行防腐防銹處理；粘貼鋼板受拉時的錨固長度應≥200t且600mm，受壓時應≥150t且500mm，錨固區(qū)宜增設U形箍板或螺栓錨固；被粘混凝土表面應清洗、打磨、洗干，鋼板應除銹、打磨、擦干，之后即可在其表面涂粘結劑，然后用夾具、支撐、脹管等固定并加壓，粘結劑固化后可拆除夾具、支撐，而脹管不拆。   參考文獻：   [1]張敬書.建筑抗震鑒定與加固．北京：知識產權出版社，2006．   [2]劉大海.房屋抗震設計.西安：陜西科學技術出版社，2002．   [3]李宏南.多層及高層建筑結構設計.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002．   [4]蘇三慶.地震工程．西安：陜西科學技術出版社，2001．