框架結構范文

導語：如何才能寫好一篇框架結構，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：框架結構；填充墻；樓板；承載力；剛度；強柱弱梁

Abstract: In recent years the concrete frame structure damage appeared to violate fortification goal column hinge failure mechanism and the criterion of strong column and weak seismic fortification “beam" phenomenon, this reference to our current standard analysis main factors to” strong column-weak beam ", provide a reference for design of future, truly achieve the " strong column and weak beam ".

Keywords: frame structure; filled wall; floor; bearing capacity; stiffness; strong column and weak beam

中圖分類號：TU973+.15 文獻標識碼：A文章編號：

引言

鋼筋混凝土框架結構是指由梁和柱相連接而構成承重體系的結構，其自身抗側剛度較小，在地震作用下結構產生的側移較大，為了保證其抗震性能，設計時遵循“強柱弱梁、強剪弱彎”的設計理念，即在地震力作用下梁先于柱屈服，在梁端先形成塑性鉸耗能機制。但是在汶川，玉樹地震中框架結構的震害卻呈現出“柱鉸型”的破壞機制，與現行設計理論不符，所以分析產生“強梁弱柱”的“柱鉸型”破壞機制的原因，對以后抗震設計中實現“強柱弱梁”有重大意義。

圖1 汶川地震震害圖片

“強梁弱柱”震害現象的主要原因分析

2.1樓板對梁剛度的影響

樓板連接各樓層的梁構件，與梁、柱共同澆注形成一個整體結構，增加了結構整體的抗側力剛度，在整體剛度分配時，梁的抗彎剛度就得提高，而且在結構局部發生破壞時，樓板還會對其產生一定的拉應力，以減緩這種破壞效應。所以現澆樓板與整體結構的協調工作，使梁的抗彎剛度和抗彎承載力都得到了很大程度的增加。

通過對有無樓板結構及彈塑性樓板結構和彈性樓板結構進行參數分析，分析結果表明，現澆樓板的存在不僅延緩框架粱的破壞速度，使梁較難出現塑性較，而且使樓板結構吸收的地震能量比無樓板結構大，造成其最大位移及層間位移角都遠大于無樓板結構，其基底剪力小于無樓板結構基底剪力。而基于彈性樓板假定的結構分析模型，仍然不能真實有效地反映樓板在非線性階段對結構的空間作用。一方面，現澆樓板使整體結構吸收地震作用大，另一方面又對框架梁起到一定的增強作用，使得“強柱弱梁”的抗震設防目標較難實現。我國《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ3-2010）5.2.2條規定，現澆樓蓋中梁的剛度可以考慮翼緣的作用予以增大，增大系數可取1.3~2.0，來滿足，但基于結構配筋時梁、板單獨計算，這樣梁中實際配筋就為梁和板的計算配筋之和，而規范中并沒有考慮，國內外學者驗證這部分能提高梁承載力的20%~30%,這樣對于"強柱弱梁"的實現就有很大影響。

2.2填充墻對結構的影響

填充墻作為框架結構的重要組成部分, 理論上起圍護作用, 而不作為受力構件存在，但其存在必然影響結構的受力性能。水平方向上，不同剪力墻數量和分布影響結構側向剛度，從而結構地震力的分布；豎直方向，不同樓層剪力墻的數量、分布影響層間剛度，形成薄弱層。我國《抗規》（GB50011—2010）第3.7.4 條規定:框架結構圍護墻和隔墻，應估計其設置對結構抗震的不利影響, 避免不合理設置而導致主體結構的破壞。但并沒有明確確定該如何考慮填充墻對結構抗震的不利影響。實際工程設計采用考慮非承重墻剛度對結構自振周期的折減系數來調整結構的自振周期, 從而影響地震力的計算,但這種方法并不能完全符合實際設計情況。另一方面，在地震力作用下填充墻約束框架梁的變形，特別是連接比較緊密的情況時，增大了梁的剛度，這方面設計時可以嘗試將填充墻轉化為一定厚度的剪力墻才考慮它的約束機制。

2.3柱軸壓比對結構的影響

我國《建筑抗震設計規范》(GB50011—2010)規定, 框架結構柱的軸壓比限值在0.65～0.85 之間, 隨抗震等級提高而減小。與日本、新西蘭等國規范相比, 我國規范的軸壓比要大很多, 約是其2～3 倍。由得，軸壓比限值越高,相同情況下柱的截面允許尺寸就越小。雖然這樣能夠滿足使用空間大、美觀、經濟等的要求, 但減小了結構的安全儲備性能, 并降低了梁柱線剛度比。

2.4 梁柱剛度比過大

當梁柱剛度比超過一定值，在地震力作用下，柱的相對彎矩增幅會大于梁的相對彎矩增幅，也就是框架柱會先于梁達到抗彎承載力值而出鉸；并且當層間剪切變形達到一定程度后，即使柱端縱筋不屈服，柱端混凝土壓應變也會達到極限壓應變而發生破壞，導致柱端抗彎承載力降低。再加上P-效應，使結構無法再形成強柱弱梁屈服機制。

3 結語

框架結構設計時，以“強柱弱梁、強剪弱彎、強節點弱構架”為目標，但工程震害出現了“強梁弱柱”的震害現象，說明抗震理論和實際還存在著一定距離，結構設計軟件也存在著一些缺陷。造成“強梁弱柱”的實際因素還很多，本文只是就其幾個主要因素做了簡單分析。加快理論研究與實際結合的步伐，彌補抗震措施的不足，對“強柱弱梁”機制的實現具有重大現實意義。

參考文獻：

[1]GB 50011—2010，建筑抗震設計規范[S]．

[2]葉列平，曲哲，馬千里，林旭川，陸新征，潘鵬．從汶川地震中框架結構震害談“強柱弱梁”屈服機制的實現[J]·建筑結構，2008，38(11)：52-59.

[3]韋鋒，傅劍平，白紹良．我國混凝土框架結構強柱弱梁措施的實際控制效果[J]．建筑結構，2007(8)：5-9．

[ 4 ]田志鵬, 張新培, 趙統.汶川地震中多層鋼筋混凝土框架結構房屋震害分析[J].建筑結構，2009，39(11):67-71.

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關鍵詞：框架結構，抗震設計，構造措施

中圖分類號：TU973+.31 文獻標識碼： A 文章編號：

一、框架結構的震害

框架結構的震害主要集中于梁柱節點處，柱的震害重與梁；角柱重于內柱；短柱重于一般柱。以下就框架柱頂，柱底，柱身，梁，梁柱的節點的震害做了簡要介紹:①柱頂：柱頂的破壞，輕則在柱頂有周圍水平裂縫、斜裂縫或者交叉裂縫，重者則混凝土被壓碎崩落，柱內箍筋被拉斷，縱筋壓曲成燈籠狀，分許其原因是由于節點處于彎矩、剪力、軸力的復合作用下，且三者都比較大，柱的箍筋失效，混凝土剝落，軸向力使縱向鋼筋壓曲。這種震害在高度區較為普遍，修復也較困難。② 柱底：常見的震害是在離地面100-400mm處有周圍水平裂縫，重者混凝土剝落，鋼筋壓屈，一般是由柱底箍筋較少或者是混凝土澆搗不夠密實而引起的。③柱身：當地震剪力較大而柱抗剪強度不足的時候，柱身可能出現斜裂縫。④梁：一般梁的震害較輕，通常是在梁的兩端節點附近產生周圍豎向裂縫或者斜裂縫。⑤梁柱的節點：在地震的反復的作用下，節點主要承受剪力和壓力，由梁的兩端的反號彎矩引起節點核心區很大的剪力，是核心區混凝土處于剪壓復合應力狀態。當節點核心抗剪強度不足引起剪切破壞，表現在核心區產生斜向對角的通長裂縫，節點區的箍筋屈服、外鼓甚至崩段。

二、框架結構抗震設計步驟

與非抗震結構設計相比，考慮抗震的結構設計在確定結構方案和結構布置時要考慮是結構的自震周期避開場地的卓越的周期，否則應調整結構平面，直至滿足為止。在框架結構的抗震設計中大部分可分為以下幾個步驟：①、根據設計基本資料確定地震計算參數。②、進行抗震概念設計，合理布置結構體系。③、根據地震設計參數計算結構的總體地震響應，檢查各地震控制指標是否滿足規范要求，不滿足的要調整結構體系直至滿足為止。④、計算地震力。⑤、根據地震力計算結構內力。⑥、根據內力計算結果計算各構件配筋。⑦、按照規范要求調整截面配筋，并采取各種抗震構造措施。

三、框架結構抗震設計的基本要求

有抗震性要求的框架結構，應設計成延性框架，遵守“強柱弱梁” 、“強剪弱彎”、強節點、強錨固等設計原則，柱截面不宜過小，應滿足結構側移變形及軸壓比的要求。在進行框架結構抗震設計的時候，需要確定框架結構的抗震等級，根據不同的等級進行設計，主要是為保證框架結構具有較好的延性，并且能滿足合理、經濟的設計要求。構件設計時應滿足各自的基本要求：①框架結構在進行梁端抗震設計時，既要允許塑性鉸在梁上出現又不要發生梁剪切破壞，同時還要防止由于梁筋屈服滲入節點而影響節點核心區的性能，使梁形成塑性鉸后仍有足夠的受剪承載力，梁筋屈服后，塑性鉸區段應有較好的延性和耗能能力。②框架柱在設計時，應該遵循強柱弱梁，使柱盡量不要出現塑性鉸，在彎曲破壞之前不發生剪切破壞，使柱有足夠的抗剪能力，同時控制柱的剪切比不要太大。③框架節點在地震破壞時，主要是節點核心區剪切破壞和鋼筋錨固破壞，因此在設計時，要采取“強節點弱構件”的設計概念，保證在多遇地震時，節點應在彈性范圍內工作；在罕遇地震時，節點承載力的降低不得危及豎向荷載的傳遞。

四、框架結構構件抗震設計的構造措施：

在進行構件截面設計時，須求的控制截面的最不利內力作為配筋的依據。對框架梁，一般選梁的兩端截面（最大負彎矩）和跨內截面（最大正彎矩）為控制截面；對框架梁柱，則選柱的上下段截面為控截面。最不利的內力就是在控制截面處對截面配筋起控制作用的內力。同一控制截面，可能有好幾組最不利的內力組合。內力組合的目的就是要求得控制截面上的最不利內力。為了求的控制截面上的最不利的內力組合，應考慮到荷載同時出現的可能性，對荷載效應進行組合。荷載效應組合應按照考慮地震作用組合和不考慮地震組合分別進行。

（1）框架梁的截面抗震設計尺寸，宜符合下列各項要求：截面寬度不宜小于 200mm；截面高寬比不宜大于 4；凈跨與截面高度之比不宜小于4。在計算出梁控制截面處考慮地震作用的組合彎矩后，可按一般鋼筋混土受彎構件進行正截面受彎承載力計算。梁端縱向受拉鋼筋的配筋率不應大于 2.5％，且計入受壓鋼筋的梁端混凝土受壓區高度和有效高度之比，一級不應大于 0.25，二、三級不應大于 0.35。梁端截面的底面和頂面縱向鋼筋配筋量的比值，除按計算確定外，一級不應小于 0.5，二、三級不應小于 0.3。梁端剪力設計值應根據強剪弱彎的原則，按的要求加以調整，對一、二、三級抗震等級分別采取1.3、1.2、和1.1梁端剪力增大系數。

（2）框架柱的截面抗震設計尺寸，宜符合下列各項要求：截面的寬度和高度均不宜小于 300mm；圓柱直徑不宜小于 350mm。剪跨比宜大于 2。截面長邊與短邊的邊長比不宜大于3。柱軸壓比不宜超過下表的規定；建造于Ⅳ類場地且較高的高層建筑，柱軸壓比限值應適當減小。柱的鋼筋配置，應符合柱縱向鋼筋的最小總配筋率，中柱和邊柱的一、二、三、四抗震等級分別是1.0、0.8、0.7、0.6，角柱、框支柱的一、二、三、四抗震等級分別是1.2、1.0、0.9、0.8。同時每一側配筋率不應小 0.2％；對建造于Ⅳ類場地且較高的高層建筑,數值應增加 0.1。 當采用 HRB400 級熱軋鋼筋時應允許減少 0.1，混凝土強度等級高于 C60 應增加 0.1。

（3）框架節點核芯區箍筋的最大間距和最小直徑宜按規范中的柱箍筋加密區的箍筋最大間距和最小直徑，一、二、三級框架節點核芯區配箍特征值分別不宜小于 0.12、0.10 和 0.08 且體積配箍率分別不宜小于 0.6％、0.5％ 和 0.4％。柱剪跨比不大于 2 的框架節點核芯區配箍特征值不宜小于核芯區上、下柱端的較大配箍特征值。

五、結語

框架結構的抗震設計是一個非常復雜的過程，需要考慮的因素很多，只有充分了解了自身的特點，結合現場的實際情況，才能確保整個框架結構的安全可靠，經濟合理且便于施工。

參考文獻

[1]楊鼎久.建筑結構[M].機械工業出版社.2005

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一、樓梯在地震中的震害及討論

專家們在經過實地深入的考察，感慨良深。我們原先的設計中，不考慮樓梯參與抗震，都把它當做一種簡單的板類結構獨立的進行受彎設計，只計算恒荷載+活荷載工況，然而樓梯與主體結構的整體澆筑，實際上已經形成了一種特殊的斜撐抗側力構件，梯板將產生軸力，樓梯板已變成拉壓彎構件，它不僅參與結構抗震，而且對結構的動力特性有著很大的影響。

當樓梯的斜撐效應對主體結構產生影響時，結構的周期、陣型將會發生變化，特別是當樓梯位于結構的角部時，影響是非常大的。這種斜撐作用在地震作用中受力復雜，但又很容易吸收更多的地震力，而我們原本的設計沒有考慮樓梯參與地震作用，這就加劇了樓梯在地震中的破壞。除了計算中存在的問題外，樓梯的抗震構造措施也不足，致使地震中很多逃生通道根本起不到理想的作用，造成無法挽回的悲劇。

二、樓梯概念設計的理論分析

樓梯在建筑物中是一個空間結構，各種構件以相當復雜的方式共同工作，這種復雜的、非彈性性質的、材料的時效、阻尼變化等多種因素，在實際計算中存在著不準確性。故在建筑抗震理論遠未達到很科學嚴密的情況下，單靠理論計算很難使樓梯具有良好的抗震能力，因而在實際工程設計中我們多了許多概念，假定與簡化。如樓梯不宜放在建筑物的角部和邊部，以便于荷載的傳遞；同時減少水平地震力作用下空間扭轉作用的影響。實際上踏步和平臺梁是整體連接，計算時需要在支座處加構造負筋；以往在建筑工程中負筋一端錨入樓梯梁，另一端伸進樓梯板四分之一的踏步板跨度。但通過實際工程震害發現，在梯板四分之一處梯板斷裂或梯板混凝土剝落。因此建議將梯板負鋼筋拉通配置，并且負筋伸入梯板內長度≥LaE。

再次，樓梯板在水平地震力作用下具有桁架中的腹桿效應，將產生較大的拉壓力。樓梯板由原先我們只考慮豎向力時的受彎構件，轉變為“拉壓彎”構件，加強了樓梯處的局部抗側剛度；結構剛度越大，地震作用效應越大，配筋越多。樓梯參與整體計算時的樓梯板配筋要比常規做法計算出來的鋼筋面積大出40%左右，當樓梯板不能承受地震力所產生的軸力及彎矩，勢必出現梯段被拉斷的情況。這樣為抵御地震而配的鋼筋，增加了結構的剛度，反而又使地震作用效應增強。這樣不僅加大了結構構件的設計難度，還增加了造價成本。

三、樓梯構件的實用設計方法

1、如果將樓梯參與整體計算，那么需要做一下幾點改進：1.調整結構布置，以平衡計入樓梯剛度導致的扭轉不規則。2. 樓梯板不應按照常規的純彎構件來計算，應該計入地震力產生的軸力，按照拉彎構件來計算，這僅僅靠上皮添加通長鋼筋并按照配筋率確定鋼筋面積是不精確地，而應該按照計算結果設計。3.適當加寬樓梯梁和休息板厚度，以承擔梯板斜撐作用傳遞來的平面外剪力。4.加強框架柱在半層休息板位置處的節點構造（增大框架柱的箍筋面積，減小箍筋間距， 提高框架柱體積配箍率），以防止地震力下的剪切破壞。

上述是以加強的方法來考慮樓梯的斜撐作用，如果一味的加強樓梯間構造，并不是解決問題的最好方法。

2、我們不妨換個思路，既然“抗”是比較困難的，那么我們就以“放”的方式解決問題。

1）既然樓梯間的破壞始作俑者是樓梯板在地震時產生的軸力，那么，不如把樓梯板的軸力釋放掉，使它在地震力作用下不對框架產生軸力，如果把樓梯和主體分離開，將樓梯梯跑下端設置成滑動支座，在第一階樓梯踏步下安裝一個近似消震的裝置，放置一層油氈（或者柔性材料），地震來時梯板滑移，消耗能量。那么地震時梯板將不會對框架產生軸力，樓梯板不具備斜撐效果，框架結構也將不會因為這種斜撐的作用致使剛度的變化。

2）由于梯梁、梯板與梯柱、框架柱為現澆，這樣框架柱就很容易形成短柱，再次放大地震效應，對樓梯極為不利。為此，我們將休息平臺板與框架柱之間分離開，預留≥5cm空隙；主體完工后，平臺用柔性材料進行嵌縫，不影響平臺的正常使用功能；同樣道理，梯梁與框架柱之間脫離開，梯梁端部與樓梯平臺，梯柱澆筑在一起，梯柱離框架柱一定的距離，這樣在概念上避免了由于梯梁，梯板，框架柱之間由于現澆而產生的短柱，降低了框架柱分擔的地震剪力，保護了樓梯的安全。

經過上述方法處理樓梯后，樓梯變形增加，柔性更大。在水平地震力作用下樓梯參與結構整體受力變小，樓梯更安全，結構更合理。

（上接第563頁）

內容

成本效益 建筑物圍護結構 供熱系統 圍護結構+供熱系統

門窗 外墻保溫 屋頂防潮保溫 室內溫控和計量 二次網和可能的熱源 圍護結構 供熱系統

分項單位面積成本（元/m2） 50 100 50 20 30 200 50

單位面積成本

（元/m2） 200 50 250

直接節能效果

（kgce/m2） 9 9 15

形成1噸標準煤節能能力的成本（元/tce） 22000 5500 17000

節能效益（元/m2） 7.2 7.2 7.2

投資回收期（年） 28 7 21.3

3.3 合同能源改造工程——威海匯泉服裝公司節能改造

威海匯泉服裝公司用“LED綠色照明”取代傳統的高能耗日光燈照明，通過提高照明效率來減少用電量。項目初期的改造費用由專業節能公司承擔，通過項目實施后節約的電費折算來逐步收回投資。威海匯泉服裝有限公司不僅零投入進行照明裝置升級，而且還從節能費用中分享收益。

通過實地測試，安裝LED節能燈后，工作臺照度平均提高60%，過道照度平均提高50%。根據目前的平均用電量計算，該項目完成后，五年內合計可節電約74萬度，節省電費約67萬元，節能率達63%。折算節省標煤300噸，減排二氧化碳783噸，相當于2萬平米住宅或193輛1.5L汽車一年的碳排放。

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關鍵詞:舊房改造;抗震加固;加層設計;構造

Abstract: review the old houses in the reconstruction of feasibility analysis, fully exploit the original structure of the bearing potential, choose appropriate increase layer structure form, do add layer with the original building of the part between tectonic processing, add layer renovation and the old houses seismic strengthening, and the combination of improve the seismic resistance of buildings.

Key words: the old modification; Seismic strengthening; Add layer design; structure

中圖分類號：TU311 文獻標識碼：A 文章編號：

對舊建筑物增層改造特別適合我國國情，它具有投資少、收效快、不占地、不需搬遷、節省城市配套費及美化市容等許多優點，其經濟效益非常顯著，具有強大生命力。

這些建筑物大多數是磚混結構的辦公樓、宿舍、住宅、病房及汽車庫等。增層層數普遍是1~2層。對舊建筑進行增層擴建，可以擴大建筑面積，增加建筑物的使用功能，同時又基本不增加土地使用面積，是緩解建筑用地緊張的有效途徑。但增層工程是一項復雜而細致的工作，增層得當，可節約投資，又避免了拆遷各項公共生活設施和市政設施。如果處理不當，則勞民傷財，甚至會危及人民生命財產安全。

1 工程概況

濱州市北海飯店中心樓，原設計為3層，框架結構、柱下獨立基礎，建筑面積約2700。該辦公樓設計單位為濱州市建筑設計研究院（1999年）。因無相應資料，施工單位和開竣日期不詳。

2 房屋質量現狀檢測

為了更加貼近結構的實際現有情況，改建設計前，業主委托有關建筑質量監督檢測單位對主體結構進行全面檢測。

2.1房屋的損壞情況

2.1.1基礎

經開挖檢查發現基礎基本完好，無風化、酥堿等現象。

2.1.2承重磚墻

外墻局部有一定的風化現象，風化深度3~5mm，且有少量磚塊出現酥堿現象。底層部分窗臺下墻體中部有豎向裂縫，裂縫最寬2~3mm。其他墻體未發現明顯因地基不均勻沉降或結構受力產生的裂縫。

2.1.3混凝土構件

對混凝土的碳化深度進行測試，樓板碳化深度5~10mm，梁碳化深度一般為8~15mm，即混凝土構件碳化深度較大。

檢查發現，由于混凝土保護層部分深度碳化、失去了對鋼筋的防護作用，使保護層產生順鋼筋的裂縫，局部保護層脫落，出現鋼筋銹蝕現象。

2.2房屋的不均勻沉降和垂直偏斜測量

2.2.1不均勻沉降測量

采用水準儀配以標尺測量原設計處與同一設計標高的勒腳線的相對高程，測得房屋無明顯高差，不均勻沉降量仍在規范允許范圍內。

2.2.2房屋垂直偏斜測量

對房屋的外墻陽角線頂端進行垂直投影，測量其相應底部的偏移值。測量結果為外墻向東偏斜，最大偏移值為30mm，傾斜率為0.26‰，在規范允許范圍內。

2.2.3建筑材料現有強度測試

現場采用回彈、取芯等測試方法測得鋼筋混凝土構件強度值為21.1~26.2Mpa ,由于建成年代較久，所測混凝土強度等級可取C20。

3 結構復核計算和分析

加層部分材料特性：框架部分混凝土C30，外采用250mm加氣混凝土砌塊墻體，內墻均采用GRC輕質隔墻。為了全面了解加層后的整體結構情況，采用了中國建筑科學研究院編制的satwet三維空間結構計算軟件對加層加荷后的結構作整體計算。（根據規范將混凝土和鋼筋的強度乘以0.9的折減系數）。

結構計算分析考慮的基本設計條件是：設計使用年限為50年，結構安全等級為二級，根據《建筑抗震設計規范》GB50011――2001，抗震設防類別為丙類，建筑場地類別為Ⅲ類，場地特征周期Tg＝0.55 s，設計基本加速度為0.10g。結果顯示，原建筑物的自震周期、層間位移比、底層柱軸壓比均達不到設計要求，說明加層、加荷后建筑物整體的承載力、抗震能力不能滿足要求，必須進行加固處理。

通過計算，原建筑的地基承載力和基礎能滿足要求，梁板也能滿足設計要求，但已建成的部分框架柱承載力不滿足要求，軸壓比超出規范要求，梁柱節點承載力不能滿足要求，均需要加固。

4加固設計

通過對原建筑物調查分析表明，框架結構破壞的情況主要有：柱端彎剪破壞，角柱雙向受彎、受剪及扭轉破壞，填充墻剪切破壞。所以該原建筑物加固設計目的主要為：解決提高承載力的同時加強抗震設計，減輕自重，同時能滿足加固后合理使用年限為50年。

4.1框架柱加固

由于加層后荷載增加，柱截面偏小，造成底層柱軸壓比均超限，并且原1層、2層和3層柱承載力均不足。故原底層柱采用雙面加大截面法加固，每邊增加50mm，既提高了承載力又能滿足軸壓比的要求。

外包混凝土強度為C30，按增加截面后重新計算結果來配置縱筋，縱筋下端用結構膠值入基礎中，上端植入框架梁中。新澆柱應設U形箍，并與原柱箍筋焊接。新澆柱混凝土應緊貼梁底，不得留有間隙。

2層和3層柱的加固采用干式外包鋼法加固。角鋼采用Q235B，四角角鋼采用L75×6，連接綴板的間距為300mm，角鋼穿過樓板遇到鋼筋時應與鋼筋接在一起。嚴格要求焊接質量，鋼材與混凝土構件之間用乳膠水泥填實。

4.2梁柱節點加固

為了更好的滿足框架結構的“強錨固強節點”設計要點，本次加固重點處理節點設計，更加注重抗震概念設計，所以對原框架節點進行加固。在節點區采用橫穿鋼筋，四角加焊角鋼的方法加固。橫穿鋼筋與角鋼焊接前應用夾具夾緊，角鋼穿過樓板遇到鋼筋時應與鋼筋焊接在一起。

4.3結構的整體加固

由于結構的最大層間位移角滿足抗震規范的要求，所以不需要整體加固。經過以上加固處理后再應用satwet三維空間結構計算軟件對建筑物結構整體計算，結果均滿足規范要求。

由于加強結構構造連接措施，完善抗震加固，抗震性能得到極大增強，可確保結構體系的堅固性和耐久性。目前，該建筑物已加固完成，使用情況良好。

5 結論

（1）在既有建筑增層改造的設計過程中，應根據原結構的檢測鑒定結果，合理確定新增結構的設計使用年限和荷載，并采取合理措施，以使新老結構的安全可靠度處于同一水準之上。

（2）對老建筑物進行改造特別是加層之前，應對房屋進行全面的檢測和鑒定，調查清楚原建筑的原結構形式和傳力路線，測試材料的現有強度，測量原建筑的不均勻沉降情況、損壞和老化情況，并應根據現場調查情況進行抗震和靜力驗算。綜合檢測分析改造的可行性，作為原建筑改造設計的依據。

（3）建筑物在增層改造時由于將使原結構負荷增加，加層前須按照現行設計規范對原主體結構承載力不足的構件和地基基礎進行加固，同時應進行抗震加固，使之在構造上和抗震承載力上符合現行的抗震設計規范。

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關鍵詞：混凝土框架結構；結構設計；抗震設計

Abstract: in recent years, with some construction engineering safety accidents, people for the engineering quality more and more shows the highly attention. Therefore, the construction of safety and durability design into building design workers face subject. This paper, from the concrete frame structure seismic design perspective, the concrete frame structure seismic design goal and general principles discussed and analyzed, and based on this, a detailed discussion on the concrete frame structure seismic design points and concrete measures.

Keywords: concrete frame structure; Structure design; Seismic design

中圖分類號：TU323.5 文獻標識碼：A文章編號：

框架結構作為一種優秀的結構設計思想，在當前建筑設計中廣泛地被加以應用。對于建筑而言，對其抗震性能有很嚴格的要求。因此，對混凝土框架結構抗震設計的研究是廣大建筑設計工作者探討的熱點問題。本文筆者結合實踐經驗，就這一問題作以下探討與分析，以期為同行提供有益借鑒與參考。

1、結構的抗震性能與抗震能力

結構的抗震性能是指結構或構件所固有的基本特征，諸如滯回環的形狀、延性、耗能等性能。結構的抗震能力是指整體結構抵抗既定烈度地震作用的能力，它不僅取決結構自身的抗震性能，而且取決于結構的抗震設計方法。

結構的抗震性能與結構的抗震能力既有聯系又有區別。結構的抗震能力建立在結構抗震性能的基礎上。然而在一定的條件下，用抗震性能較差的材料也能設計出抗震能力較好的結構來。反之，即使采用抗震性能好的材料，如果結構的耗能機制選擇及設計不合理，也會使得整體結構的抗震能力較差。

抗震性能反應了某種材料或結構形式的固有特性，是抗震設計所依據的基礎；結構抗震能力則是可以改變的，它取決于設計者所采用的設計方法及所把握的安全度準則。結構的抗震性能是基本的、本質的、相對穩定的；結構的抗震能力則依賴于設計，是可變化的。

2、混凝土框架結構抗震設計目標及要求

2.1抗震設計目標

國內外抗震設防目標是要求建筑物在使用期間對不同頻率和強度的地震應具有不同的抵抗能力，即小震不壞，中震可修，大震不倒。這一抗震設防目標也為我國抗震設計規范所采納，我國《建筑抗震設計規范》中抗震設防目標如下：

（1）在遭受低于本地區設防烈度的多遇地震影響時，建筑物一般不受損壞或不需修理仍可繼續使用。

（2）在遭受本地區規定的設防烈度的地震影響時，建筑物可能有一定損壞但不致危及人民生命和生產設備的安全，經修理或不需修理仍可繼續使用。

（3）在遭受高于本地區設防烈度的罕遇地震影響時，建筑物不致倒塌或發生危及人民生命和生產設備安全的嚴重破壞?；谏鲜隹拐鹪O防目標，建筑物在使用期間對不同頻率和強度的地震應具有不同的抵抗能力。

2.2抗震設計的基本要求

混凝土框架結構抗震設計要依據抗震設防烈度，通過地震作用的取值和抗震措施的采取來實現結構抗震設防目標?？拐鸫胧┑牟扇∫罁拍钤O計原理進行，概念設計是正確地解決總體方案、材料使用和細部構造，以達到合理抗震設計的目的。

（1）選擇對抗震有利的場地、地基和基礎選擇建筑場地時應根據工程需要，掌握地震活動情況和工程地質的相關資料，做出綜合評價。

（2）選擇對抗震有利的結構布置方案結構平面應簡單規則，結構的主要抗側力構件應對稱均勻布置，使結構的剛心與重心重合，避免地震時引起結構扭轉及局部應力集中。

（3）處理好非承重結構構件和主體結構的關系?；炷量蚣芙Y構中非承重墻體材料選型和布置，應根據烈度、房屋高度、建筑體型、結構層間變形、墻體抗側力性能的利用等因素經綜合分析后確定，應優先采用輕質墻體材料。

（4）注意材料的選擇和施工質量各材料的強度等級和施工質量應符合抗震規范要求。

3、混凝土框架結構抗震設計的要點分析

3.1框架梁的設計

框架梁、柱中心線宜重合。當梁柱中心線不重合時，應考慮偏心對梁柱節點核心區受力和構造的不利影響，以及梁荷載對柱子的偏心影響。偏心距大于該方向柱寬的1/4時，可采取增設梁的水平加腋等措施。另外，為減小扭轉的不利影響，應采用整體現澆樓蓋。計算梁端受拉鋼筋時宜考慮梁端受壓鋼筋的作用，計算梁端受壓區高度時宜按梁端截面實際受拉和受壓鋼筋面積進行計算。

3.2框架柱的設計

為了保證框架結構的延性，《建筑抗震設計規范》對框架柱的軸壓比進行了限制，設計時應遵守。利用箍筋對柱加強約束，可以提高柱的混凝土抗壓強度，從而降低軸壓比要求?？拐鹪O計時，框架角柱按雙向偏心受力構件進行正截面承載力設計。

3.3樓、屋蓋的設計

框架結構宜采用現澆樓蓋結構?，F澆樓蓋的混凝土強度等級不宜低于C20，不宜高于C40。受力鋼筋盡量用包括直徑10mm的鋼筋，直徑12mm的受力鋼筋，不采用不符合標準的鋼筋。當板厚，150mm時，鋼筋間距不宜大于200mm；當板厚>150mm時，鋼筋間距不宜大于1.5倍板厚，且不宜大于250mm鋼筋宜大直徑大間距，但間距通常不大于200mm，盡量取200mm，鋼筋直徑類型也不宜過多。分布筋間距不宜大于250mm；集中荷載較大或溫度影響較大時，分布筋截面積應適當增加，間距適當減小，其間距不宜大于200mm。頂層及考慮抗裂時板上筋可不斷，或部分連通，拉通筋均應按受拉搭接鋼筋。

3.4填充墻和隔墻

框架結構的填充墻和隔墻一般為輕質墻體。過梁一般不采用預制混凝土過梁，而是現澆梁帶。設計時應注明采用的輕質墻的做法及圖集，并注明過梁的補充筋。當過梁與柱或構造柱相接時，柱應甩筋，過梁現澆。有抗震設防要求情況下，如果采用砌體填充墻，其布置應符合：上、下層剛度不能變化過大；盡量減少因抗側剛度偏心造成的扭轉。另外，還要采取措施確保砌體填充墻及隔墻的自身穩定性。

框架結構中的電梯井壁宜采用粘土磚砌筑，但不能采用磚墻承重。應采用每層的梁承托每層的墻體重量。梯井四角加構造柱，層高較高時宜在門洞上方位置加圈梁。出屋面的樓電梯間不得采用磚混結構。

3.5材料選用

（1）混凝土：現澆樓蓋的混凝土強度等級不宜低于C20、不宜高于C40；一級抗震等級框架梁、框架柱、節點，混凝土強度等級不應低于C30；其他各類結構構件，混凝土強度等級不低于C20。當采用HRB400級鋼筋以及承受重復荷載的構件，混凝土強度等級不得低于C20?；A墊層的混凝土強度等級可采用C10?；炷翉姸鹊燃壊⒉皇窃礁咴胶?，而是要適宜，要滿足抗震設防的要求?？蚣芰骸⒅幕炷恋燃壱讼嗖钜患?。

（2）鋼筋：有抗震設防要求的框架梁、框架柱、剪力墻等結構構件的中縱向受力鋼筋宜采用HR 8400級（III級）和HRB335（III級）熱軋鋼筋；箍筋宜選用HRB335，HRB400，HPB235（I級）級熱軋鋼筋。規范提倡采用HRB400級鋼筋作為我國鋼筋混凝土結構的主力鋼筋，推進在我國工程實踐中提升鋼筋的強度等級。

4、結束語

隨著混凝土框架結構在建筑設計中的推廣應用，其抗震問題是值得我們研究的問題?？傮w上來看，其研究方向主要集中于兩個方面：一是繼續深入研究預應力混凝土框架結構的抗震性能，二是研究預應力混凝土框架結構的抗震能力及其設計方法；這也是我們建筑設計工作者探索的方向。

參考文獻:

[1]閆顏，閆雁軍.基于性能的結構抗震設計[J].四川建筑.2009（03）

[2]陳印東.淺談基于性能的抗震設計理論與方法[J].廣東建材.2010（09）

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關鍵詞：鋼筋混凝土；框架結構；住宅結構設計

混凝土框架結構是由梁、板、柱構件組成的空間結構，既承受豎向荷載，又承受水平荷載。其延性較好，橫向側移剛度較小，特點是柱網布置靈活，便于獲得較大的使用空間，適用于需要大空間的、層數不宜太多、房屋的高度不宜太高的建筑。

一、截面尺寸的選擇

梁、柱的截面尺寸的選擇是框架結構設計的前提，除應滿足規范[1]所要求的取值范圍，還應注意盡可能使柱的線剛度與梁的線剛度的比值大于1，以達到在罕遇地震作用下，梁端形成塑性鉸時，柱端處于非彈性工作狀態而沒有屈服，節點仍處于彈性工作階段的目的。即規范所要求的“強柱弱梁強節點”。

二、梁、柱的適宜配筋率

框架梁的配筋在設計中應掌握“適中”的原則，一般情況下其配筋率宜取0.4%~1.5%框架柱的全部縱向受力鋼筋的配筋率宜取1%~3%。另外當梁端的縱向受拉鋼筋最小配筋率大于2%時，其箍筋的最小直徑應增大2mm。但是無論在何種情況下，均應滿足規范[1]所規定的最大、最小配筋率的要求。另外框架梁的縱向受拉鋼筋配筋率，應注意規范[1]與規范[2]中的區別：規范[2]中梁的縱向受拉鋼筋最小配筋率只和框架的抗震等級有關，而在規范[1]中梁的最小配筋率除和框架的抗震等級有關外，還和混凝土的軸心抗拉強度設計值與鋼筋的抗拉強度設計值的比值有關，所以在設計中應依據規范[1]來確定梁的最小配筋。

三、框架柱配筋的調整

框架柱的配筋率一般都很低，有時電算結果為構造配筋，但是實際工程中均不會按此配筋。因為在地震作用下的框架柱，尤其是角柱，所受的扭轉剪力最大，同時又受雙向彎矩作用，而橫梁的約束又較小，工作狀態下又處于雙向偏心受壓狀態，所以其震害重于內柱。對于質量分布不均勻的框架尤為明顯。因此應選擇最不利的方向進行框架計算，另外也可分別從縱、橫兩個方向計算后比較同一側面的配筋，取其較大值，并采用對稱配筋的原則。為了滿足框架柱在多種內力組合作用下其強度要求，在配筋計算時應注意以下問題：

1．角柱、邊柱及抗震墻端柱在地震作用組合下會產生偏心受拉時，其柱內縱筋總截面面積應比計算值增大25%。

2．框架柱的配筋可放大1.2~1.6倍，其中角柱1.4倍，邊柱1.3倍，中柱1.2倍。

3．框架柱的箍筋形式應選用菱形或井字形，以增強箍筋對混凝土的約束。

4．對于二、三級框架的底層柱底和底部加強部位縱筋宜采用焊接，且當柱縱向鋼筋的總配筋率超過3%時，箍筋的直徑不應小于Φ8，并應焊接。

另外多層框架電算時常不考慮溫度應力和基礎的不均勻沉降，當多層框架水平尺寸和垂直尺寸較大以及地基軟弱土層較厚或地基土質不均勻時，可以適當放大框架柱的配筋，且宜在縱、橫兩個方向設置基礎梁，其配筋不宜按構造設置，應按框架梁進行設計，并按規范[1]要求設置箍筋加密區。

四、框架梁裂縫寬度、斜截面配筋調整

在滿足梁柱的截面尺寸和配筋率的情況下，仍需在計算配筋后進行梁的裂縫寬度的驗算和滿足梁端斜截面“強剪弱彎”條件下的梁端配筋調整。

1．影響裂縫寬度的因素和調整的辦法?？蚣芰旱牧芽p寬度驗算往往被工程設計人員忽視，對此應引起我們的注意。影響裂縫寬度的主要因素有兩方面，一是構件的混凝土強度等級，二是鋼筋的級別和直徑。由于混凝土等級與鋼筋的級別有一定的“依賴關系”，因此對于普通的混凝土構件，混凝土的高等級對減小梁的裂縫寬度影響不大，一般情況下宜采用加大梁的配筋率或增大梁的截面尺寸的方法來減小梁的裂縫寬度。另外需注意在利用計算機輔助軟件進行結構建模中的荷載輸入時，一定要將恒、活載數值分開輸入，以便進行內力組合和裂縫寬度的計算，不要貪圖省事而將恒、活載合并輸入，以防止梁、柱內力計算錯誤，致使所繪制的施工圖不能使用。

2．梁端斜截面的配筋調整?？蚣芙Y構設計中，宜滿足在地震作用下框架梁的梁端斜截面受彎承載力的規范要求，即“強剪弱彎”。在具體設計和梁配筋調整時，可采用以下方法：

（1）不放大梁端負彎矩鋼筋而加大梁的跨中受力鋼筋（一般放大1.1~1.3倍）；（2）梁端箍筋的直徑可增加2mm；（3）支座處盡量不設置彎起鋼筋，宜利用箍筋承受支座剪力。

3、在電算中合理、準確運用彎矩的調幅

規范規定只有在豎向力作用下梁端彎矩可調幅，水平力作用下梁端彎矩不允許調幅，因此在計算時必須先將豎向荷載作用下的梁端彎矩調幅后，再將水平荷載產生的梁端彎矩疊加。在此可采用兩種方法：一是將梁端的固定彎矩調幅后，再進行力矩分配；二是將由力矩分配法算得的梁端負彎矩直接乘以調幅系數。

五、框架結構設計中應注意的其它問題

1．在框架結構中不允許采用兩種不同的結構型式，樓、電梯間、局部突出屋頂的房間，均不得采用磚墻承重。因為框架結構是一種柔性結構體系，而磚混結構是一種剛性結構。為了使結構的變形相互協調，不應采用不同結構混合受力。

2．加強短柱的構造措施：在工程施工過程中頂棚可能要吊頂或其它裝修，甲方為了節約開支，往往要求柱間填充墻不到頂或者是在墻上任意開門窗洞口，這樣往往會造成短柱。由于短柱剛度大，吸收地震作用使其受剪，當混凝土抗剪強度不足時，則產生交叉裂縫及脆性錯斷，從而引起建筑物或構筑物的破壞甚至倒塌。所以在設計中應采取如下措施：

（1）盡量減弱短柱的樓層約束，如降低相連梁的高度、梁與柱采用鉸接等；（2）增加箍筋的配置，在短柱范圍內箍筋的間距不應大于100mm，柱的縱向鋼筋間距≤150mm；（3）采用良好的箍筋類型，如螺旋箍筋、復合螺旋箍筋、雙螺旋箍筋等。

3．由于建筑的需要，有時需要框架梁外挑，且梁下設置鋼筋混凝土柱。在柱的內力和配筋計算中，有些設計人員對其受力概念不清，誤認為此柱為構造柱，并且其配筋為構造配筋，懸臂梁也未按計算配筋，這樣有可能導致水平荷載作用下承載力不足，為事故的發生埋下隱患。實際上，在結構的整體計算中，此柱為偏心受壓構件，柱與梁端交接處類似于框架梁、柱節點，應考慮懸臂梁梁端的協調變形。所以對于此柱應作為豎向構件參與結構的整體分析，并且柱與梁端交接處應按框架梁、柱的節點處理。

4．對于框架梁下部的填充墻構造措施，當填充墻長度大于5m時，墻頂與梁宜采用拉接措施；當墻高度超過4m時，宜在墻高中部設置與柱連接的通長鋼筋混凝土水平墻梁。

5．在設計框架結構和裙房時，高低跨之間不要采用主樓設牛腿、低層屋面或樓梯梁擱在牛腿上的做法，也不要用牛腿托梁的方式作為防震縫。因為在地震時各單元之間，尤其是高低層之間的震動情況不同，連接處很容易壓碎、拉斷。因此，凡要設縫，就要分得徹底，凡不設縫，就要連接牢固，絕不能似分非分，似連非連，否則很容易在地震中破壞。

6．在設計中不得隨意加大主筋的面積，或為了簡化構造而統一截面設計，以避免造成結構的某些部位相對薄弱。

參考文獻

[1]中華人民共和國建設部．混凝土結構設計規范（GB50010-2010）．中國建筑工業出版社，2010．

[2]中華人民共和國建設部．混凝土結構設計規范（GBJ-89）．中國建筑工業出版社，1989．

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1．1煤倉間框架結構形式和梁柱截面尺寸的優化

電廠煤倉間框架結構軸線尺寸為81m×19．4m×54．55m(長×寬×高)，共9榀框架。截止目前尚無百萬機組荷載的明確規定，也無相同機組的設計經歷，因而在初始階段只能依據60萬機組設計經驗、收口資料和工藝大荷載進行框架結構形式的布置和梁柱截面的確定，并初步擬定了兩個方案，方案一和方案二框架剖面圖見圖1。兩個方案整體布置相近，其主要區別在于根據兩方案的結構布置特點調整了內部框架柱的高度和框架梁、柱截面。其中方案一內部框架柱頂標高為29．5m煤斗層，方案二內部框架柱頂標高為38．0m煤斗止晃層，并且柱截面在17m，29．5m進行兩次變截面，由方案一的1000×1200修改為1000×1000，1000×800，煤斗止晃層框架梁截面由方案一的600×2000縮減為500×1500，方案二其余各層梁截面高度較方案一也均有所降低。經過模型計算和比較，最終選擇方案二為本工程煤倉間框架的結構設計方案。選擇方案二，主要有以下原因:1)由于煤倉間在38．0m層是個煤斗止晃層，煤斗止晃層需要承受煤斗產生的水平晃動荷載和地震水平作用，而在方案一中，這部分荷載完全依賴于本層的框架梁來承擔，導致本層梁和框架結構受力不利;2)方案二在解決煤斗止晃層荷載傳遞不利的同時還降低本層框架梁的截面高度，有效增加了主廠房的凈空，避免了“胖柱肥梁”現象。

1．2框架結構配筋優化

煤倉間框架結構形式和梁柱截面確定后，進一步從煤倉間框架的材料選擇、荷載取值、計算系數和細部構造等方面對煤倉間框架配筋進行了優化。1)材料選擇。提高材料強度一方面可有效降低材料用量，減少結構自重;另一方面也可降低梁柱板尺寸，有效增加主廠房凈空。具體措施有:a．無特殊要求的填充墻全部采用輕質材料;b．煤倉間框架結構混凝土等級由原來的C30提高為C45;c．受力鋼筋由原來的HPB235，HRB335級提高為HRB400級。2)荷載取值。煤倉間框架結構計算的荷載取值，嚴格遵循《火力發電廠土建結構設計技術規程》(以下簡稱《土規》)和《火力發電廠主廠房荷載設計技術規程》(以下簡稱《荷載規程》)要求，并對相關規定進行了細化。a．樓(屋)面活荷載按《土規》要求進行了折減，樓層活荷載分區布置，避免在荷載布置時只取最大荷載布置而造成的荷載放大;b．折減后不小于4kN/m2樓(屋)面活荷載分項系數取為1．3;c．管道荷載乘0．9折減系數;d．主廠房屋面不考慮積灰荷載和雪荷載;e．樓(屋)面活荷載各組合值系數按《荷載規程》表7．0．4取值，設備、管道荷載各組合值系數按《荷載規程》6．6條取值，風荷載各組合值系數按《荷載規程》9．1．3條取值。3)模型計算分析中各項系數的取值。在模型計算中，有很多參數對計算結果的影響較大，在滿足規范要求前提下，通過對某些關鍵參數的調整，可在一定程度上降低配筋的計算量，為梁柱結構配筋的優化提供依據。a．內力計算的相關參數按實際取值，如梁端負彎矩調幅系數取0．8，梁活荷載內力放大系數取1．0等;b．梁柱截面和配筋均不進行歸并，主筋選筋庫中鋼筋直徑全選，配筋放大系數取1．05，若需調整可在梁柱施工圖中人工選擇;c．梁柱受力鋼筋的直徑盡量取兩種;d．箍筋、架立筋、腰筋等構造鋼筋，不人為提高直徑和數量。4)細部構造設計及措施。a．增加主筋和箍筋直徑類別，按計算配筋面積配置，受力主筋采用兩種直徑鋼筋以最接近計算面積的方式搭配使用，避免了因鋼筋歸并造成的鋼筋面積加大的現象;b．按照規范要求設置附加吊筋，不任意加大吊筋直徑和根數;c．改變箍筋設置形式，部分梁柱復合封閉套箍筋改為拉結筋;d．框架結構受力鋼筋采用機械接頭以減少鋼筋搭接長度。實施以上措施，設計工作量會增加很多，設計人員需要不厭其煩地計算調整再計算再調整，框架梁柱截面的配筋形式和鋼筋類型也會更復雜多樣。優化前后煤倉間主框架配筋對比詳見表1。根據表中統計結果，經過優化，煤倉間橫向框架鋼筋體積含量減少了45．39kg/m3，鋼筋用量降低了近20%。

2結論及建議

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【關鍵詞】基于性能；抗震加固；框架結構；應用

我國城市人口十分集中，且隨著城市建設的進一步發展，各種大型建筑、重要建筑項目越來越多，在地震災害面前如何更好地生存就成為當前亟待解決的重要問題。就當前我國城市現狀來看，部分房屋已經步入中老年期，在現有經濟條件下，全部重建并不現實，而應用基于性能的抗震加固就成為有效、積極的方法，前景十分廣闊。因此，對基于性能的抗震加固在框架結構中的應用進行探討，對于新時期的城市建設具有積極的現實意義。

一、基于性能的抗震加固思路

隨著社會經濟的發展，當前不少高層建筑都在功能方面呈現出多樣化的趨勢，例如，中層及下層用于辦公、餐飲或者娛樂，居住以及旅館等則主要被安排在樓層的上部。首先，從建筑功能的角度來分析，在建筑的上部安排小開間軸線布置以及數量較大的墻體設計以及基本可以符合居住以及旅館的需要；在建筑的下部，出于實用性的考慮，則需要盡可能的減少墻體以及諸柱子的使用，以便營造出較大的室內空間；再從結構受力角度加以分析，根據建筑力學的相關理論，建筑物的下部要保持較大的剛性，增加墻體以及柱子的數量以便符合受力要求，而建筑的上部，由于所承受的力度相對較小，所以可以適當的減少墻體以及柱子的使用量，經過分析不難發現，根據建筑功能所進行的布置與根據力學所進行的布置是存在矛盾的，為了有效解決這一問題，確保建筑物符合功能性的要求，就要打破常規進行結構設計，采取上小下大的空間布置方案，將剛度較大的剪力墻應用在建筑的上部分，剛度相對較小的框架柱則主要用于下部，根據這種建筑設計方案以及布局要求，就必須在建筑的結構轉換層設置一個水平轉換構件。

基于性能的抗震加固是以建筑物使用功能、結構形式、加固要求等為依據，來對其個等級的性能水平加以確定，并針對性能水平的差異性來明確抗震設防標準，以此為基礎來開展加固設計。通常來講，基于性能的抗震加固思路基本包含以下步驟：第一，全面鑒定現有結構，對框架結構的材料強度、布置形式、抗震構造及其他特征加以掌握；第二，以結構抗震驗算、結構加固后使用要求、現行規范為依據，來對加固性能目標加以確定；第三，以確定的性能目標為依據，來對加固方案作出初步確定；第四，結合工程施工周期、造價對建筑使用影響情況來評估加固方案，作出合理修改，從而對最佳加固方案加以確定。轉換層上部和下部結構層間位移角比與轉換層的高度之間具有一定的聯系，提高轉換層高度，位移角比也會相應的增加；轉換層下部結構的層間位移角會隨著層數的增多而迅速的增加，所以，要嚴格限制轉換層上部及下部結構的剛度比以及層間位移角。

二、震害下框架結構的倒塌機理

在震害下，鋼筋混凝土框架結構發生破壞，其屈服機制如圖1所示，可能的形式主要包括以下幾種：第一，混凝土壓碎、一個或多個截面鋼筋屈服、構件發生軸壓破壞或彎曲破壞；第二，一個或多個截面出現剪切破壞，剪壞構件；第三，結構整體或局部形成可動機構；第四，結構整體或局部發生失穩情況；第五，結構整體或局部出現過大變形，超出使用范圍的要求?？蚣芙Y構倒塌判斷準則同構件穩定性、構件破壞準則有著直接的聯系，結構體系穩定性的喪失是必要的倒塌條件，而倒塌則是不穩定狀態的積累，直至承載能力的最終喪失，是一個不可逆轉的過程。

（a）粱鉸破壞機制

（b）柱鉸破壞機制

（c）混合鉸破壞機制

圖1 框架結構屈服機制

三、基于性能的抗震加固在框架結構中的應用分析

（一）確定框架結構工程的基本設計參數

框架結構工程的基本設計參數通常包括以下內容：第一，工程的絕對標高；第二，抗震設防烈度，包含地震的基本加速度、建筑物抗震設防類別、建筑結構安全等級及框架結構的主體結構形式；第三，基本風壓、基本雪壓、地面粗糙度，建筑的場地類型、場地類別、地震分組、周期折減系數、地基基礎設計等級；第四，正常使用與維護為前提，主體結構在不改變使用環境和用途下的使用年限；第五，建筑物平面尺寸、高、底層層高、其余層高，混凝土等級，樓板厚度及梁柱截面的尺寸。

（二）進行框架結構的模態分析與反應譜分析

1、模態分析

通常應用SAP2000程序來對框架結構進行模態分析，進行模態分析來求解振型的方法有兩種，分別為Ritz向量法和特征向量法。通過兩種方法的綜合運用，來對框架結構的基本性能參數進行提供，定性判斷結構的響應性，來為其他動力的分析提供條件。

2、反應譜分析

反應譜分析是一種擬動力的分析形式，底部剪力法、振型分解法是地震作用下的框架結構分析方法。其中，前者是一種靜力模擬計算方法，其原理為：對質點體系地震反應進行計算，建立反應譜，計算結構等效地震荷載，執行結構的計算與設計。而后者則先分析設計反應譜曲線，再應用振型組合方法來對振型進行分析，且CQC組合方法的應用最為普遍。

（三）基于性能抗震加固方案的提出與分析

以滿足框架結構抗震加固方案的基本要求為前提，來提出基于性能的抗震加固方案，加固方案的提出主要針對以下情況：第一，房屋抗震承載力難以滿足要求的情況；第二，鋼筋混凝土構件存在局部損傷的情況；第三，墻體同框架柱間存在不良連接的情況；第四，建筑中存在易倒塌部位的情況；第五，建筑內電梯間、樓梯間、水箱間存在同鑒定要求不相符的情況；結合框架結構的重要性和已使用年限，來針對上述情況提出相應的加固方案。其基本方案如圖2所示，在明確加固方案后，就應對加固方案進行分析，通常應用Pushover分析法來進行，如以側向加固方式為例，首先進行新框架結構的model分析，在得到框架結構振型的方向和周期后，選用側向加載和重力兼顧的方式，來運用Pushover分析法來對新框架結構做出分析，從而對加固方案的性能加以明確。

（四）進行抗震加固構造連接

在確定加固方案之后，還應進行抗震加固構造連接，期間應注意以下幾點事項：第一，因抗震加固時，新舊構件連接是加固后框架結構整體協同工作的關鍵保障，故應進行原構件同新增構件間的可靠連接。第二，新增的抗震墻、柱既是傳遞豎向荷載的主要構件，又是負責對水平地震作用的直接抵抗，故應保證其基礎的可靠性，基礎的寬度和深埋應結合對新建墻、柱基礎的計算來加以確定；第三，加固中對于需要鑿除的砼應采取必要的頂撐措施，選取專業公司開展施工，并征詢設計單位的相關意見；第四，對構造直筋的最小深度、受力縱向鋼筋植筋深度、植筋最小邊距進行合理確定；第五，結合框架結構實際來對新加混凝土與原砼交界面中的注意事項加以說明，更好地保障框架結構加固性能。轉換板下部貫通落地剪力墻以及框支柱所承受的地震剪力會隨著轉換層位置的升高而增加，并且會在距離轉換板上部距離最近的一層出現剪力墻應力集中的現象。如果轉換層之下有四層以上時，就需要在進行建筑抗震設計時，重點加強貫通落地剪力墻以及框支柱部位，在必要情況下，要對抗震等級適當的調整。梁柱節點處不同強度等級混凝土采用分別澆搗的施工方法，給施工帶來不便，且容易形成鄰接面的冷縫，故當柱子混凝土強度等級高于梁板混凝土強度等級不超過二級時（10N/mm2），可考慮梁柱節點處的混凝土隨同梁板一起澆搗。

篇9

摘要：在現在的建筑建設中，框架的結構設計是較為流行的一種應用方法，并且用處巨大，對于各類建筑都有一定的應用價值。首先通過對建筑框架結構的設計和改造的具體闡釋，使讀者可以對這些有一定的了解。接下來，對于建筑框架結構加固設計方面的研究，為讀者全面認識框架結構的加固設計做了全面的分析和研讀，并為加固設計提出了具體的方式和方法。

關鍵詞：建筑；建筑框架結構；加固設計途徑

中圖分類號：TB 文獻標識碼：A 文章編號：16723198（2013）18018001

1 對于建筑框架結構設計原則的理解

建筑框架結構設計是一棟房屋或者一棟大型建筑在開工建造之初的設計模板，是其建造的主要依據。在進行結構設計時，要考慮到房屋所處的地理位置和周圍環境，比如是否防潮，防風，當地是否地震頻發，需要進行加固，是否雨水較多，需要放雨水滲漏，建筑的主要用途是什么，選取什么樣的材料進行建設，國家規定的關于房屋建設的標準有哪些等等很多的情況都需要在這一階段深入研究和分析，方便為房屋的實際建設提供必要的參考憑證。在進行設計時需要考慮的情況大致有以下幾點：

（1）房屋在建造時采用什么樣的構造以及其設計的整體造型應該如何；建造房屋的用途，比如是用于學校，用于辦公，用于商場、超市還是其他情況等等；建造的房屋可以投入使用的年份是多少，什么時候開始維修；房屋所處的地理位置，如是否處于地震多發區，是否處于洪澇多發區等，根據這些情況需要對房屋進行加固設計；而所需要的材料應該用多大密度，房屋的堅固程度，等等這一系列的需要從結構上進行規劃的問題要在這一階段進行嚴密的分析，尋找到具體的解決方案。

（2）在設計房屋時，房屋設計需要多少的高度；各類管道的安裝和線路的安裝應該采用何種方式；房屋所能承受的重量；建造的地基堅固度和高度；是否會由于地表或地下其他一些因素影響房屋建造等的情況都要在地基建造之前考慮清楚。

（3）對于鋼筋和混凝土的要求。鋼筋要根據國家標準對于不同的建筑采用不同密度的鋼筋，充分考慮到建筑物的堅固耐用程度。而混凝土則要根據地域和地理環境的不同在設計和具體施工的過程中對于混凝土的抗壓能力，防水能力，堅固程度等等進行分門別類的進行選擇，以求建筑物的穩固耐用達到國家規定的同時能夠符合人們的使用水平和要求。

（4）在設計建筑物時，火災也要在考慮范圍內。盡量避免使用易于燃燒的材料，提高房屋的耐水性、抗壓性的同時也要注意房屋的耐火程度。

（5）設計中，還要對開工建造后的具體實施階段提出一定的注意情況。比如某些材料應該如何應用，結構中應該如何進行各個工隊之間的建造的先后順序及他們的配合等等。

（6）在設計過程中，任何設計都要留有一定的余地，避免突發狀況的發生。

2 建筑框架結構的加固設計原則

2.1 建筑框架結構在加固設計過程中所需要考慮的因素

建筑框架結構加固設計在設計的過程中有許多需要考慮的因素，對這些因素條件的滿足可能會使設計出來的房屋更加符合現代人的需求，提升使用度和房屋的耐壓耐水耐火性。

（1）建筑物的支撐方面進行加固。支撐物是整個建筑物形成具體框架的根本。對于這方面的加固，有助于房屋在具體建設過程中施工的有效進行。比如在設計時，對于房屋的支撐物所要用的材料進行市場調查和分析，通過不同的材料對比進行選擇。而且在具體施工的過程中，各種材料之間應該配合使用，提高堅固程度。比如可以通過外包角鋼加固的方法等。

（2）對于板面進行加固。在板面加固時，可以采用將混凝土的使用度增加的方式，也就是指使用雙層的鋼筋混凝土板或者采用密度較高，較為厚實的混凝土板進行加固。

（3）在縫隙處或者陽臺處等的設計過程中，應避免受到較大的壓力或者施重力后就會扭曲變形。

（4）在地下室的設計上，應該考慮地下太潮濕，容易使混凝土板腐朽，因此應該加入一些防水設計。

2.2 建筑框架結構加固的設計途徑思考

加固設計方法可以有很多種。其中包括對于混凝土進行加工，對房屋的砌體結構進行加固改造，對所用的鋼料進行加固等方面。以下主要就對鋼材料的加工改造進行分析。

對于鋼架結構進行加固是現在應用的較為廣泛的一種方法。一般來說，加固的途徑有以下幾種：

首先，可以添加鋼料進行加工。這種方法就是指在設計的過程中，為了達到加固房屋的目的，對于某些部分的鋼料使用或者對于整棟房屋在建造過程中的鋼料使用預算增加?；蛘咭部梢酝ㄟ^將某些部分用鋼料代替，如將鉸鏈接換成用鋼鏈接，或者改變材料原有的長度、寬度、增加受力面等，提高房屋的承載能力和承載水平。

其次，可以加大所使用的物理截面。如通過對于建筑條件和建筑材料的考慮，使所應用的材料在可加固的范圍內應該盡量符合所處的地理環境和地質條件，同時在充分考慮材料的性能等的方面入手，在可利用的范圍內對材料進行焊接和其他加工，加大受力面積，同時避免材料在使用過程中出現的變形情況。

3 結語

框架結構設計的加固設計對于提高房屋的抗壓能力和抗震能力很有效果，對于我國南方或者一些地震多發區的房屋也十分適用。房屋的堅固度的提升，可以避免人們在遭遇自然災害時，很多人因為房屋不堅固而被砸死、砸傷，同時給救援隊提供更多的救援時間。

參考文獻

[1]JGJ 12322000.既有建筑地基基礎加固技術規范[S].

篇10

關鍵詞：鋼框架結構 梁柱點連接 設計方法 分析

中圖分類號：TU323文獻標識碼： A 文章編號：

鋼框架梁柱是鋼結構建筑中常用的結構體系，其中鋼框架梁柱連接節點起著傳遞彎距和剪力的作用，連接節點的設計好壞直接影響著結構承載力的可靠性和安全性，還會對結構構件的加工制作與安裝造成影響。因此在進行鋼框架結構梁柱點連接設計時，務必要選擇合理的連接方式與設計方法。

1 梁柱連接節點的重要性

鋼結構的抗震性能一般比較好，但如果結構布置或構造上存在缺陷，尤其是連接不合理就會造成震害而帶來巨大的經濟損失甚至危及以生命安全。而大部分的鋼結構框架的破壞發生在梁與柱的節點處，基本上是由于焊接破壞造成的。由此可見，在鋼結構梁與柱連接點設計時一定要采取合理的設計方法。

2 連接節點的分類及特點

根據連接節點的受力情況和細部構造可分為剛性連接、半剛性連接和鉸接連接。剛性連接具有較高的強度和剛度，其特點是受力性能好；鉸接連接具有很大的柔性，其特點是構造簡單，能簡化安裝程序；半剛性連接的剛度和強度介于前兩者之間，其特點是節點的轉動剛度很難確定因此在實際的設計與應用中使用范圍很小。

3 梁柱點連接的常用類型及設計方法

在進行鋼框架結構梁柱點設計的過程中，要根據建筑結構的整體布局并充分考慮到其實用性和經濟性，選擇既能滿足承載能力，又構造簡單，便于日后施工且節約用鋼量的設計類型和方法。在設計的過程中中比較常見的連接方法有螺栓連接、全焊型連接和栓焊混合連接，其中螺栓連接又可分為普通螺栓連接和高強度螺栓連接。

3.1 普通螺栓連接

普通螺栓分為A、B、C三個等級，其中A、B級屬于精制螺栓，這種螺栓在鋼結構梁柱點設計中已經很少使用，而C級螺栓可設計用于不直接承受荷載情況下的次要連接或臨時固定和可拆卸結構的連接。

3.2 高強度螺栓連接

在鋼框架結構梁柱點設計中可以通用扭剪型高強度螺栓連接副和大六角頭高強度螺栓連接副，這兩種高強度螺栓的性能都比較可靠。根據受力特性的不同抗剪連接可分為摩擦型高強度螺栓連接和承壓型高強度螺栓連接。其中摩擦型高強度螺栓連接可設計用于重要結構和承受動力荷載的結構和可能出現反向內力軟件的連接處，它是通過連接板層間的抗滑力來傳遞剪力，按板層間出現滑動作為其承載能力的極限狀態。而承壓型高強度螺栓以連接板層間出現的滑動作為正常使用的極限狀態，可設計于允許產生少量滑移的靜荷載結構或間接承受動力荷載的構件。

3.3 全焊型連接

全焊型梁柱連接具有較好的塑性變形能力，但在設計時要注意節點板的厚度選擇一定要合理，如果節點板太厚就會造成材料的浪費，而且也不能充分的利用節點域的變形能力耗散地震能量；如果節點板厚度不足，那么梁柱的連接雖然能發展相當大的塑性變形但由于梁翼緣難以形成塑性，這就對節點的耗能能力造成了限制。同時，如果節點域的塑性轉動過大就會增加框架水平位移的移動量，這樣就對框架的整體受力產生不利的影響。因此在進行鋼框架結構梁柱點進行全焊連接設計時梁上下蓋板邊緣與柱設計為對接焊縫連接，蓋板與梁的連接設計為角焊縫，梁腹板與柱連接通過鋼板或角鋼連接在一起，鋼板或角鋼與梁腹板設計為角焊縫連接，鋼板或角鋼與柱設計為對接焊縫連接。在進行全焊連接點設計時為避免增加結構的剛度和接頭部位的應力集中，應根據“強節點、弱桿件”的原則適當加強節點，在不發生失穩的情況下可適當的削弱梁，使塑性變形出現在梁上。為了減少結構和焊接接頭部位的應力集中，腹板上的工藝孔就平滑過渡，避免應力集中，有不減小腹板連接強度的條件下適當的加大工藝孔，這樣可方便在施工時的焊接處理從而提高焊接的質量。

3.4 栓焊混合連接

所謂栓焊混合連接主要指的是摩擦型高強度螺栓與焊縫形成的混合連接，在進行這種形式的連接時，要注意焊縫的破壞強度要高于高強度螺栓連接的抗滑極限強度且不能設計于需要難處疲勞的連接中。在靜力荷載作用下，摩擦型高強度螺栓可以和側角焊縫共同使用，而在直接承受動荷載作用的連接中則不能設計成這種連接方式。而且在設計中還應考慮焊接過程中溫度對高強度螺栓預拉力強度的影響，應對摩擦型高強度螺栓的預拉力進行適當的折減。在進行栓焊混合連接點的設計時要注意梁腹板與柱應采用摩擦型連接，摩擦型高強螺栓連接在受剪設計時，以剪力達到板件接觸面間由螺栓預壓力使板件壓緊所提供的最大摩擦力為極限，在設計摩擦型高強螺栓時，應保證連接點在整個使用期間的剪力不超過最大摩擦力，使板件間不會發生相對的滑移變形，連接件按彈性整體受力考慮。

以上的幾種連接方式各有優劣，比如全焊型連接在工業的領域應用非常廣泛，而且同樣大小的節點板連接強度要遠遠的高于高強螺栓連接；高強螺栓連接的施工速度快，但是價格昂貴，而且在設計時產生的附加彎矩較大；而栓焊混合連接是在我國使用范圍最廣的，它結合了全焊型連接與高強螺栓連接的優點，也是我國梁柱點連接方式的發展趨勢。

4 梁柱節點的新式設計方法

在對鋼結構梁柱點設計時，除了上述比較常見的幾種連接方法，還要相應的選擇新形式的節點連接來提高整體工程的質量。其中狗骨式節點、槽型節點在鋼框架結構梁柱節點的設計中比較普遍的新式節點。

4.1 狗骨式節點

狗骨式節點的最大的特點就是在梁的翼緣靠近節點處進行了截面削弱，這弱梁的削弱部分的截面能夠改變塑性變形出現的位置，迫使在極限荷載作用下塑性變形偏離脆弱的節點連接處，而是首先出現在梁上，因為經過截面削弱的梁具有很大延性，這樣就通過對梁的削弱來保護梁柱節點。而且這種削弱對梁造成的結構剛度和強度的影響非常小，在正常結構設計荷載作用下，梁的強度和剛度都能完全滿足要求。

4.2 槽型節點

槽型節點構造是美國的SSDA申請專利的節點形式，它的主要特點是可使塑性變形的位置從梁翼緣焊縫處移至距剪切連接板端部約一半梁高的位置從而保護了節點的梁翼緣焊縫。而且減小了節點焊縫處的應力集中，大大改善了節點焊縫的受力狀態。同時梁腹板上槽的存在可使節點由原來的梁翼緣焊縫的破壞轉變為梁翼緣板的局部屈曲破壞。

5 梁柱點的抗震設計

目前改善節點抗震性能的途徑主要有兩個方面，一個是通過改善節點區的應力分布來減小應力集中，其中可以根據加蓋板的方式來實現。加蓋板節點是在節點部位梁的上下翼緣外表面焊上楔形鋼板，在現場采用坡口全熔透對接焊縫和角焊縫分別與柱翼緣和梁翼緣連接，使焊縫截面面積大于單獨的翼緣截面面積。加蓋板以后就迫使較大應力和非彈性應變遠離焊縫和切割孔，使拉應力狀態向梁中轉移，這樣就減少了柱表面區域的應力集中程度。另一種方法是通過加腋節點的方法對梁上出現塑性變形的位置進行局部削弱。加腋節點是在節點部位梁的下面加上三角形的梁腋，其目的在于能過加腋增加節點處截面的有效高度，從而迫使塑性變形在梁腋區域外形成從而沖洗梁下翼緣處對接焊縫的應力。梁腋可由H型鋼或工字型鋼切割而成，梁腋的腹板、翼緣分別能過角焊縫、對接焊縫與梁柱焊接。

結束語：鋼框架結構梁柱點的設計關系著整體結構的承載力和質量，梁柱連接點是鋼結構工程中的最薄弱部位，也是最重要的部位，因此在進行設計時要根據鋼結構整體工程的特點選擇方便施工和承載能力達到要求的方法，同時還要注意新式節點在設計中的應用，以此來保證鋼結構工程的整體性能。

參考文獻：

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