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【摘要】：文章简单介绍了框架结构概念设计的意义和建筑及其抗侧力结构布置，分析了地震灾后建筑物的破坏等级的划分，提出了加固方案和增强钢筋混凝土框架结构房屋抗震能力的措施。
【关键词】：混凝土；框架结构；抗震措施
中图分类号：TV331 文献标识码：A 文章编号：
前言
框架结构南梧架梁、柱、楼板等主要构件组成，其特点是柱网布置灵活，便于获得较大的使用空间，延性较好，横向侧移刚度较小，因此适用于需大空间的、层数不宜太多、房屋的高度不宜太高的建筑．例如商场、车站、图书馆、展览馆、车库、开敞式办公场所、餐厅等。如果采用轻质墙板作隔墙，框架结构用于住宅建筑也是适宜的。
1框架结构概念设计的意义
框架结构的概念设计是指对于计算或规范中难以做出具体规定的问题，由设计人员运用力学知识进行概念化的分析判断并采用相应的措施．即正确地解决总体方案、材料使用和细部构造．以达到合理抗震设汁的目的。框架结构的概念设计并不只是结构设计人员可以单独完成的，它应贯穿于建筑方案的确定到结构布置的整个过程中。
2建筑及其抗侧力结构布置
规则《建筑抗震设计规》(2008版)中规定建筑设计应符合抗震概念设计的要求。不規则的建筑方案应按规定采取加强措施；特别不规则的建筑方案进行专门研究和论证，采取特别的加强措施：不应采用严重不规范的建筑方案。。规则包含了对建筑的平、立面外形足寸，抗侧力构件布置、质量分布。直至承载力分布等诸多因素的综合要求。规则与否的区别，可参考规范第3．4．2条的规定。显而易见，体型规则的结构受力简单、受力性能比较明确，设计时容易分析结构在地震时的实际反应和结构的内力分布．便于采取抗震构造措施和进行结构的细部处理。面体型复杂、特别或严重不规则的结构则受力复杂。结构分析难度大，易造成较多的抗震薄弱部位，在抗震措施处理上难免顾此失彼而留下破坏隐患．对结构抗震性能带来很不利的影响。
3地震灾后建筑物的破坏等级的划分
多层钢筋混凝土框架结构房屋的地震破坏等级可参考以下划分标准:
Ⅰ级极轻微损坏:框架梁、柱、抗震墙完好,无可见裂缝和明显变形;梁、柱、抗震墙节点无破损、无裂缝。楼、屋盖现浇钢筋混凝土板无可见裂纹和变形;钢筋混凝土预制板与梁搭接处无松动和裂缝。填充墙体与钢筋混凝土梁、柱连接处可能有轻微裂缝,墙体转角处和纵横墙交接处无松动、脱闪现象。
Ⅱ级轻微损坏:框架梁、柱、抗震墙轻微裂缝,震前混凝土构件已有裂缝,如非预应力筋砼构件因钢筋锈蚀造成的裂缝、砼收缩裂缝等,扩展,抗震墙、节点的轻微破损和裂缝。楼、屋盖现浇钢筋混凝土板有轻微裂缝,无明显变形,钢筋混凝土预制板与梁搭接处有松动和轻微裂缝。填充墙、出屋面楼梯间墙体无明显裂缝。墙体转角处和纵横墙交接处有松动和轻微裂缝。出屋面的非结构构件和饰物,可有裂缝、移位、倾斜。
Ⅲ级中等破坏:框架梁、柱、抗震墙轻微裂缝,如剪力墙结构和框架剪力墙结构的剪力墙出现交叉裂缝或水平裂缝,但裂缝宽度较小,未出现承载能力极限状态的标志;裂缝所在楼层无明显的层间位移;部分梁、柱、抗震墙节点有轻微破损和裂缝。个别节点破损和开裂明显。楼、屋盖现浇钢筋混凝土板显著开裂;钢筋混凝土预制板与梁搭接处有松动和明显裂缝,装配或整体式柱在装配区出现裂缝。抗震墙与钢筋混凝土梁、柱连接处有松动和明显裂缝。填充墙、出屋面楼梯间墙体有可见裂缝。填充墙严重开裂或局部酥碎,墙体转角处和纵横墙交接处有松动和明显裂缝。Ⅳ级严重破坏:框架柱主筋压屈,梁、柱节点破坏严重。混凝土酥碎、崩落,剪力墙结构和框架剪力墙结构的剪力墙出现交叉形裂缝或水平裂缝,且裂缝宽度达1.5mm或钢筋出现颈缩拉断、裂缝处的混凝土破碎,所在楼层有明显层间位移,部分楼层倒塌。
Ⅴ级极严重破坏:建筑物内部多数梁、柱、板等承重构件毁坏,导致结构全部坍塌或局部倒塌。框架残留部分不足50%。
4加固方案
本文以某钢筋混凝土框架结构办公楼的震后梁加固的工程实例,来阐明地震灾后框架结构受损后如何对梁进行加固。依据上文划分的破坏等级,该办公楼最终评定为中度破坏。根据现场实际情况和数据分析,经过加固方案的比选,提出了如下加固方案:
1)采取在原结构梁上设置有效的支撑,对受损梁在加固过程中部分卸载和安全防护。
2)加固施工前,用灌缝材料将构件上的裂缝封闭。
3)对于受损的混凝土梁构件采用外包钢筋网复合砂浆加固提高构件的承载能力及刚度等力学性能。为保证新老界面紧密连接,在界面处涂刷界面剂,并在梁体内植入锚固筋。
5增强钢筋混凝土框架结构房屋抗震能力的措施
5.l房屋平面布置
房屋平面布置要规则、结构力求对称房屋外形不规则、不对称、凹凸变化尺度大,形心质心偏心大,同一结构单元内,结构平面形状和刚度不均匀、不对称,平面长度过长等,均不利于抗震。
5.2强度和刚度匀称
多层建筑应该使其各层之间强度和刚度匀称,如存在薄弱楼层,则该处就会成为地震力作用下的变形集中部位,从而使建筑物首先从该部位发生严重破坏,甚至整个建筑的破坏。可能出现的薄弱部位,应采取措施提高抗震能力。
5.3结构超静定次数多
静定结构的杆件受力系统和传力路线单一,一根杆件的破坏,就使整个结构体系因此而失效。超静定结构在超过其荷载能力时,先使多余杆件发生塑性变形,消耗吸收一部分能量,而保证整个结构的稳定性,减少地震破坏。超静定结构次数多,则消耗地震能量也就愈多,建筑抗震性能越强。
5.4设置多道设防的抗震结构体系
抗震建筑结构体系应根据建筑物的重要性、设防烈度、房屋高度、场地、地基、基础、材料和施工等因素,经过技术、经济条件比较综合确定。首先宜有多道抗震防线.应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构体系丧失抗震能力或对重力荷载的承裁能力。所谓多道抗震防线,是指在一个抗震结构体系中,一部分延性好的构件在地震作用下,首先达到屈服,充分发挥其吸收和耗散地震能量的作用,即担负起第一道抗震防线的作用,其他构件则在第一道抗震防线屈服后才依次屈服,从而形成第二、第三或更多道抗震防线.这样的结构体系对保证结构的抗震安全性是非常有效的。
5.5保证结构的延性抗震能力
合理选择了建筑结构后,就需要通过抗震措施来保证结构确实具有所需的延性抗震能力,从而保证结构在中震、大震下实现抗震设防目标,系统的抗震措施包括以下几个方面内容。强柱弱梁:人为增大柱相对于梁的抗弯能力,使钢筋混凝土框架在大震下,梁端塑性铰出现较早,在达到最大非线性位移时塑性转动较大;而柱端塑性铰出现较晚,在达到最大非线性位移时塑性转动较小,甚至根本不出现塑性铰。从而保证框架具有一个较为稳定的塑性耗能机构和较大的塑性耗能能力。强剪弱弯:剪切破坏基本上没有延性.一旦某部位发生剪切破坏,该部位就将彻底退出结构抗震能力.对于柱端的剪切破坏还可能导致结构的局部或整体倒塌。因此可以人为增大柱端、梁端、节点的组合剪力值,使结构能在大震下的交替非弹性变形中其任何构件都不会先发生剪切破坏。
5.6增强构件的相互连接
多个构件有可靠的连接才能保证各个构件的强度充分发挥,才能更好地传递地震力,使各个构件都能充分地吸收地震力,提高整个构件的延性。构件连接不破坏,整个结构才能保证其整体性,各构件之间的连接必须可靠。
5.7填充墙的利用
砖砌围护墙和隔墙,嵌砌于框架之间,地震力作用时可减轻主体结构的破坏。但混凝土填充墙可能会造成框架比较显著的局部破坏,所以说砌体填充墙对主体结构抗震有有利和不利两种影响,应该在结构抗震时加以具体分析,同时要使隔墙和围墙在平面上要对称均匀分布,以及沿竖向连续均匀分布。
结束语
抗震设计往往需要进行复杂的计算分析．在现阶段，由于采用新技术。提高了抗震计算分析能力，但因地震存在很大程度的不确定性．所以。对结构抗震设计来说不能仅靠计算解决，“概念设计”比“计算设计”更为重要。只要进行合理的概念设计，从平立面布置、场地选择、结构体系、结构构件及连接等方面去研究．使它们符合一定的要求和原则。给抗震计算创造有利的条件才能使计算分析结果反映出地震时结构反应的实际情况，才能有效地控制结构在地震作用下的形薄弱环节，达到合理抗震设计的目的。
参考文献:
[1]寇秀梅.结构设计中的抗震设计问题.中国西部科技,2008,07(6).
[2]廖雅娟,明铁.钢筋混凝土多层框架的抗震设计浅谈.建筑工程.
[3]尚守平,曾令宏,彭晖,等.复合砂浆钢丝网加固RC受弯构件的试验研究[J].建筑结构学报,2003,24(6):87291.
[4]建筑抗震设计规范.GB50011-2001.
【关键词】：混凝土；框架结构；抗震措施
中图分类号：TV331 文献标识码：A 文章编号：
前言
框架结构南梧架梁、柱、楼板等主要构件组成，其特点是柱网布置灵活，便于获得较大的使用空间，延性较好，横向侧移刚度较小，因此适用于需大空间的、层数不宜太多、房屋的高度不宜太高的建筑．例如商场、车站、图书馆、展览馆、车库、开敞式办公场所、餐厅等。如果采用轻质墙板作隔墙，框架结构用于住宅建筑也是适宜的。
1框架结构概念设计的意义
框架结构的概念设计是指对于计算或规范中难以做出具体规定的问题，由设计人员运用力学知识进行概念化的分析判断并采用相应的措施．即正确地解决总体方案、材料使用和细部构造．以达到合理抗震设汁的目的。框架结构的概念设计并不只是结构设计人员可以单独完成的，它应贯穿于建筑方案的确定到结构布置的整个过程中。
2建筑及其抗侧力结构布置
规则《建筑抗震设计规》(2008版)中规定建筑设计应符合抗震概念设计的要求。不規则的建筑方案应按规定采取加强措施；特别不规则的建筑方案进行专门研究和论证，采取特别的加强措施：不应采用严重不规范的建筑方案。。规则包含了对建筑的平、立面外形足寸，抗侧力构件布置、质量分布。直至承载力分布等诸多因素的综合要求。规则与否的区别，可参考规范第3．4．2条的规定。显而易见，体型规则的结构受力简单、受力性能比较明确，设计时容易分析结构在地震时的实际反应和结构的内力分布．便于采取抗震构造措施和进行结构的细部处理。面体型复杂、特别或严重不规则的结构则受力复杂。结构分析难度大，易造成较多的抗震薄弱部位，在抗震措施处理上难免顾此失彼而留下破坏隐患．对结构抗震性能带来很不利的影响。
3地震灾后建筑物的破坏等级的划分
多层钢筋混凝土框架结构房屋的地震破坏等级可参考以下划分标准:
Ⅰ级极轻微损坏:框架梁、柱、抗震墙完好,无可见裂缝和明显变形;梁、柱、抗震墙节点无破损、无裂缝。楼、屋盖现浇钢筋混凝土板无可见裂纹和变形;钢筋混凝土预制板与梁搭接处无松动和裂缝。填充墙体与钢筋混凝土梁、柱连接处可能有轻微裂缝,墙体转角处和纵横墙交接处无松动、脱闪现象。
Ⅱ级轻微损坏:框架梁、柱、抗震墙轻微裂缝,震前混凝土构件已有裂缝,如非预应力筋砼构件因钢筋锈蚀造成的裂缝、砼收缩裂缝等,扩展,抗震墙、节点的轻微破损和裂缝。楼、屋盖现浇钢筋混凝土板有轻微裂缝,无明显变形,钢筋混凝土预制板与梁搭接处有松动和轻微裂缝。填充墙、出屋面楼梯间墙体无明显裂缝。墙体转角处和纵横墙交接处有松动和轻微裂缝。出屋面的非结构构件和饰物,可有裂缝、移位、倾斜。
Ⅲ级中等破坏:框架梁、柱、抗震墙轻微裂缝,如剪力墙结构和框架剪力墙结构的剪力墙出现交叉裂缝或水平裂缝,但裂缝宽度较小,未出现承载能力极限状态的标志;裂缝所在楼层无明显的层间位移;部分梁、柱、抗震墙节点有轻微破损和裂缝。个别节点破损和开裂明显。楼、屋盖现浇钢筋混凝土板显著开裂;钢筋混凝土预制板与梁搭接处有松动和明显裂缝,装配或整体式柱在装配区出现裂缝。抗震墙与钢筋混凝土梁、柱连接处有松动和明显裂缝。填充墙、出屋面楼梯间墙体有可见裂缝。填充墙严重开裂或局部酥碎,墙体转角处和纵横墙交接处有松动和明显裂缝。Ⅳ级严重破坏:框架柱主筋压屈,梁、柱节点破坏严重。混凝土酥碎、崩落,剪力墙结构和框架剪力墙结构的剪力墙出现交叉形裂缝或水平裂缝,且裂缝宽度达1.5mm或钢筋出现颈缩拉断、裂缝处的混凝土破碎,所在楼层有明显层间位移,部分楼层倒塌。
Ⅴ级极严重破坏:建筑物内部多数梁、柱、板等承重构件毁坏,导致结构全部坍塌或局部倒塌。框架残留部分不足50%。
4加固方案
本文以某钢筋混凝土框架结构办公楼的震后梁加固的工程实例,来阐明地震灾后框架结构受损后如何对梁进行加固。依据上文划分的破坏等级,该办公楼最终评定为中度破坏。根据现场实际情况和数据分析,经过加固方案的比选,提出了如下加固方案:
1)采取在原结构梁上设置有效的支撑,对受损梁在加固过程中部分卸载和安全防护。
2)加固施工前,用灌缝材料将构件上的裂缝封闭。
3)对于受损的混凝土梁构件采用外包钢筋网复合砂浆加固提高构件的承载能力及刚度等力学性能。为保证新老界面紧密连接,在界面处涂刷界面剂,并在梁体内植入锚固筋。
5增强钢筋混凝土框架结构房屋抗震能力的措施
5.l房屋平面布置
房屋平面布置要规则、结构力求对称房屋外形不规则、不对称、凹凸变化尺度大,形心质心偏心大,同一结构单元内,结构平面形状和刚度不均匀、不对称,平面长度过长等,均不利于抗震。
5.2强度和刚度匀称
多层建筑应该使其各层之间强度和刚度匀称,如存在薄弱楼层,则该处就会成为地震力作用下的变形集中部位,从而使建筑物首先从该部位发生严重破坏,甚至整个建筑的破坏。可能出现的薄弱部位,应采取措施提高抗震能力。
5.3结构超静定次数多
静定结构的杆件受力系统和传力路线单一,一根杆件的破坏,就使整个结构体系因此而失效。超静定结构在超过其荷载能力时,先使多余杆件发生塑性变形,消耗吸收一部分能量,而保证整个结构的稳定性,减少地震破坏。超静定结构次数多,则消耗地震能量也就愈多,建筑抗震性能越强。
5.4设置多道设防的抗震结构体系
抗震建筑结构体系应根据建筑物的重要性、设防烈度、房屋高度、场地、地基、基础、材料和施工等因素,经过技术、经济条件比较综合确定。首先宜有多道抗震防线.应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构体系丧失抗震能力或对重力荷载的承裁能力。所谓多道抗震防线,是指在一个抗震结构体系中,一部分延性好的构件在地震作用下,首先达到屈服,充分发挥其吸收和耗散地震能量的作用,即担负起第一道抗震防线的作用,其他构件则在第一道抗震防线屈服后才依次屈服,从而形成第二、第三或更多道抗震防线.这样的结构体系对保证结构的抗震安全性是非常有效的。
5.5保证结构的延性抗震能力
合理选择了建筑结构后,就需要通过抗震措施来保证结构确实具有所需的延性抗震能力,从而保证结构在中震、大震下实现抗震设防目标,系统的抗震措施包括以下几个方面内容。强柱弱梁:人为增大柱相对于梁的抗弯能力,使钢筋混凝土框架在大震下,梁端塑性铰出现较早,在达到最大非线性位移时塑性转动较大;而柱端塑性铰出现较晚,在达到最大非线性位移时塑性转动较小,甚至根本不出现塑性铰。从而保证框架具有一个较为稳定的塑性耗能机构和较大的塑性耗能能力。强剪弱弯:剪切破坏基本上没有延性.一旦某部位发生剪切破坏,该部位就将彻底退出结构抗震能力.对于柱端的剪切破坏还可能导致结构的局部或整体倒塌。因此可以人为增大柱端、梁端、节点的组合剪力值,使结构能在大震下的交替非弹性变形中其任何构件都不会先发生剪切破坏。
5.6增强构件的相互连接
多个构件有可靠的连接才能保证各个构件的强度充分发挥,才能更好地传递地震力,使各个构件都能充分地吸收地震力,提高整个构件的延性。构件连接不破坏,整个结构才能保证其整体性,各构件之间的连接必须可靠。
5.7填充墙的利用
砖砌围护墙和隔墙,嵌砌于框架之间,地震力作用时可减轻主体结构的破坏。但混凝土填充墙可能会造成框架比较显著的局部破坏,所以说砌体填充墙对主体结构抗震有有利和不利两种影响,应该在结构抗震时加以具体分析,同时要使隔墙和围墙在平面上要对称均匀分布,以及沿竖向连续均匀分布。
结束语
抗震设计往往需要进行复杂的计算分析．在现阶段，由于采用新技术。提高了抗震计算分析能力，但因地震存在很大程度的不确定性．所以。对结构抗震设计来说不能仅靠计算解决，“概念设计”比“计算设计”更为重要。只要进行合理的概念设计，从平立面布置、场地选择、结构体系、结构构件及连接等方面去研究．使它们符合一定的要求和原则。给抗震计算创造有利的条件才能使计算分析结果反映出地震时结构反应的实际情况，才能有效地控制结构在地震作用下的形薄弱环节，达到合理抗震设计的目的。
参考文献:
[1]寇秀梅.结构设计中的抗震设计问题.中国西部科技,2008,07(6).
[2]廖雅娟,明铁.钢筋混凝土多层框架的抗震设计浅谈.建筑工程.
[3]尚守平,曾令宏,彭晖,等.复合砂浆钢丝网加固RC受弯构件的试验研究[J].建筑结构学报,2003,24(6):87291.
[4]建筑抗震设计规范.GB50011-2001.