淺談多層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計

（深圳市建筑設(shè)計研究總院有限公司，廣東，深圳，518000）

【摘要】地震的發(fā)生具有不確定及破壞性。因此，在工程建設(shè)中結(jié)構(gòu)的抗震等級及設(shè)計占有重要地位。本文根據(jù)筆者多年的工作經(jīng)驗(yàn)，對多層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計及加固進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】結(jié)構(gòu)抗震；設(shè)計；加固

1 建筑結(jié)構(gòu)抗震等級的規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)

震級是根據(jù)地震的強(qiáng)度而進(jìn)行的劃分，在我國，地震劃分為六個級別：3級為小地震，3-4．5級為有感地震，4．5～6級為中強(qiáng)地震，6～7為級強(qiáng)烈地震，7~8級為大地震，8級以上的為巨大地震。抗震設(shè)防有甲、乙、丁類建筑，在我國大部分的房屋抗震等級是Ⅷ度，可以抵抗6級地震的作用。國家設(shè)計部門依據(jù)有關(guān)規(guī)定，按照建筑物的分類和設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)房屋高度、結(jié)構(gòu)等方面，采用不同的抗震等級。

2 多層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計

2.1 框架結(jié)構(gòu)

2.1.1 框架柱設(shè)計。框架柱是框架結(jié)構(gòu)中最主要的承重構(gòu)件，要使框架結(jié)構(gòu)具有較好的抗震性能。就要確保框架柱有足夠的承載力和必要的延性。因此，框架柱設(shè)計應(yīng)滿足強(qiáng)柱弱梁要求。破壞時柱盡量不出現(xiàn)塑性鉸，柱在彎曲破壞前不發(fā)生剪切破壞，同時控制柱的軸壓比不要太大 并應(yīng)加強(qiáng)約束，配置必要的約束箍筋。

2.1.2 框架梁設(shè)計。框架結(jié)構(gòu)的合理屈服機(jī)制是在梁上出現(xiàn)塑性鉸。但梁形成塑性鉸后又要保證不發(fā)生剪切破壞，同時要防止由于梁筋屈服滲入節(jié)點(diǎn)影響節(jié)點(diǎn)的性能核心。因此，框架梁設(shè)計應(yīng)保證框架梁形成塑性鉸后有足夠的受剪承載力，框架梁筋屈服后。塑性鉸區(qū)段應(yīng)有較好的延性和耗能能力，框架梁筋錨固應(yīng)滿足構(gòu)造要求。

2.1.3 框架節(jié)點(diǎn)設(shè)計。框架節(jié)點(diǎn)易破壞且難以修復(fù)。其破壞形式是節(jié)點(diǎn)核心區(qū)剪切破壞和鋼筋錨固破壞。因此框架節(jié)點(diǎn)設(shè)計應(yīng)滿足節(jié)點(diǎn)的承載力不應(yīng)低于梁柱的承載力。多遇地震時，節(jié)點(diǎn)應(yīng)在彈性范圍內(nèi)工作；罕遇地震時，節(jié)點(diǎn)承載力的降低不得危及豎向荷載的傳遞，同時節(jié)點(diǎn)配筋不應(yīng)使施工太難。

2.2 框架一剪力墻結(jié)構(gòu)

2.2.1 框架設(shè)計要求。框架一剪力墻結(jié)構(gòu)的框架部分設(shè)計按上述考慮。

2.2.2 剪力墻設(shè)計要求。剪力墻部分的破壞形態(tài)有彎曲破壞、斜拉破壞、斜壓破壞、剪壓破壞、沿施工縫滑移和錨固破壞等。為使剪力墻有良好的抗震性能，設(shè)計中應(yīng)保證剪力墻在發(fā)生彎曲破壞之前 不發(fā)生斜拉、斜壓或剪壓等剪切破壞形式和其他脆性破壞形式，同時應(yīng)采用合理的構(gòu)造措施，保證剪力墻具有良好的延性和耗能能力。

3 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震加固方法分析

3.1 結(jié)構(gòu)抗震承載力不滿足要求時的加固方法

結(jié)構(gòu)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(dāng)樓層承載力不足時，可增設(shè)抗震墻或翼墻、砌體填充墻、抗震支撐、消能支撐等抗側(cè)力構(gòu)件，也可采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土套、噴射鋼筋混凝土套加固；當(dāng)構(gòu)件承載力不足時，可采用鋼構(gòu)套、粘貼鋼板、粘貼碳纖維或現(xiàn)澆鋼筋混凝土套、噴射鋼筋混凝土套加固；當(dāng)原有結(jié)構(gòu)有缺陷時，可采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土套、噴射鋼筋混凝土套或細(xì)石混凝土修復(fù)．構(gòu)件出現(xiàn)裂縫時，可灌注環(huán)氧樹脂漿等補(bǔ)強(qiáng)加固；當(dāng)填充墻體與框架連接不良時，可增設(shè)拉結(jié)筋、鋼夾套加固。

3.2 結(jié)構(gòu)總體布置不十分合理時的加固方法

當(dāng)結(jié)構(gòu)布置不十分合理時，可將單向框架加固為雙向框架：當(dāng)平面布置不規(guī)則而產(chǎn)生明顯的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)時，可將不規(guī)則平面分割成規(guī)則平面、增設(shè)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(cè)力構(gòu)件加固；當(dāng)結(jié)構(gòu)剛度差時，可增設(shè)鋼筋混凝土翼墻、砌體填充墻、抗震支撐、消能支撐等抗側(cè)力構(gòu)件加固；當(dāng)女兒墻超高時，可采用拆矮、內(nèi)加構(gòu)造柱、增設(shè)斜鋼拉桿加固。

4 多層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)常用加固方法的設(shè)計與施工

4.1 增設(shè)鋼筋混凝土抗震墻或翼墻

增設(shè)的抗震墻或翼墻布置應(yīng)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140ram，分布筋的配筋率不應(yīng)低于0．2％，雙排布置的鋼筋間距不應(yīng)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，如圖1a、1b，或現(xiàn)澆鋼筋混凝土套連接，錨筋直徑可采用10～12mm，與梁柱邊的距離不應(yīng)小于30mm，與梁柱軸線的間距不應(yīng)大于300mm；現(xiàn)澆鋼筋混凝土套厚度不宜小于50mm。原有梁柱表面應(yīng)鑿毛并經(jīng)清洗后方可澆筑，鋼筋應(yīng)除銹，錨孔應(yīng)采用鉆孔成型，漿液應(yīng)飽滿。

4.2 增設(shè)鋼構(gòu)套

鋼構(gòu)套加固梁柱時，應(yīng)在梁的陽角和柱的四角外貼角鋼。并與綴板焊接，加同梁的角鋼不宜小于50mmx6mm，加固柱的角鋼不宜小于75mm ~6mm，鋼綴板不宜小于40mm~4mm，間距不應(yīng)大于40i（i為單肢角鋼回轉(zhuǎn)半徑)，且不應(yīng)大于400mm；鋼構(gòu)套與梁柱間采用環(huán)氧樹脂化學(xué)灌漿或乳膠水泥粘結(jié)，梁柱表面應(yīng)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(xì)石混凝土填實(shí)，鋼板表面應(yīng)涂刷防銹漆。或抹25mm厚的1：3水泥砂漿保護(hù)層，或噴射1：2的水泥砂漿。

4.3 增設(shè)鋼筋混凝土套

鋼筋混凝土套加固梁時 應(yīng)在梁上下端設(shè)縱向鋼筋并與柱可靠連接，在縱向鋼筋外圍設(shè)置箍筋，箍筋應(yīng)有一半穿過樓板后彎折封閉，鋼筋混凝土套加固柱時應(yīng)在柱周圍設(shè)縱向鋼筋并穿過樓板，頂部應(yīng)在屋面板處封頂錨固，根部應(yīng)深入基礎(chǔ)錨固，在縱向鋼筋外圍設(shè)置封閉箍筋，混凝土宜采用≥C20且大于等于原構(gòu)件強(qiáng)度的細(xì)石混凝土，縱向鋼筋宜采用HRB335，箍筋宜采用HPB235，直徑不宜小于8mrn，間距不宜大于200mm，梁柱節(jié)點(diǎn)處適當(dāng)加密；施工時梁柱表面應(yīng)鑿毛并清理干凈，樓板鑿洞不應(yīng)損壞鋼筋。

4.4 粘貼鋼板

當(dāng)環(huán)境溫度不超過6O℃。相對濕度不大于70％且無化學(xué)腐蝕情況下，為彌補(bǔ)原構(gòu)件鋼筋不足，可在構(gòu)件表面用特制的建筑結(jié)構(gòu)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(yīng)采用粘結(jié)強(qiáng)度高、耐久性好且有一定彈性的粘結(jié)劑，同時采用脹管螺栓連接，粘貼后鋼板表面需進(jìn)行防腐防銹處理：粘貼鋼板受拉時的錨固長度應(yīng)≥200t且≥ 600mm。受壓時應(yīng)≥150t且 500mm，錨固區(qū)宜增設(shè)U形箍板或螺栓錨圃；被粘混凝土表面應(yīng)清洗、打磨、洗干，鋼板應(yīng)除銹、打磨、擦干，之后即可在其表面涂粘結(jié)劑。然后用夾具、支撐、脹管等固定并加壓，粘結(jié)劑固化后可拆除夾具、支撐 而脹管不拆。

5 結(jié)束語

框架結(jié)構(gòu)及框架一剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計包括框架柱、梁、節(jié)點(diǎn)和剪力墻設(shè)計四部分。每一部分都有各自的設(shè)計要求、設(shè)計時必須嚴(yán)格控制。當(dāng)結(jié)構(gòu)抗震出現(xiàn)問題時。應(yīng)針對具體情況，采取切實(shí)可行的加固措施，確保結(jié)構(gòu)安全。