杨德怀
广东中科华大工程技术检测有限公司 510663
摘要：我国存在大量的未考虑抗震设防的钢筋混凝土框架结构，其中，包括很多具有历史价值的建筑，为确保这些建筑物在地震作用下的安全，必须对其进行抗震与加固，而已进行了抗震设计的结构由于使用功能的改变等原因需要再加固时，设计时仍需要考虑结构抗震的要求。本文基于建筑框架结构设计中的抗震设计，对抗震加固设计及加固后结构层刚度的识别进行了初步研究，并分析抗震性能的优劣、提出如何提高建筑物的抗震性能方法。
关键词：建筑结构；抗震性能；加固设计
引言
框架结构中对于混凝土强度等级的提高影响最大的是框架柱，而梁、板混凝土强度等级的提高对于其受力性能的提高是很有限的。因为框架柱主要承受竖向荷载，其受力主要为受压，混凝土强度等级的提高对其受压强度会有很火的提升。而梁、板为受弯构件，混凝土在梁、板中的受力主要为受拉，混凝土强度等级的提高对其受拉强度的提升是很小的。
一、建筑框架结构的应用范围和特点
框架结构可以设计成无铰框架、超静定的双铰框架或静定的三铰框架。混凝土框架结构可适用于办公楼、学校和民用住宅等；钢结构框架可以用于特殊用途的建筑物、多层工业厂房和跨度较大的公共建筑，如轻工业车间、造船厂、火车站、商场、剧场等。框架结构建筑具有很多优点，自重较轻、空间可以灵活分割，节省建筑材料；可以比较灵活的配合建筑的平面布置，便于安排较大的建筑空间结构；框架结构中使用的柱、梁等构件易于定型化和标准化，缩短建筑施工工期；现浇混凝土框架结构的刚度较强，整体性较好，合理的框架结构设计能起到良好的抗震作用，能根据设计需要将柱或梁的截面浇注成各种形状。
二、建筑结构抗震设计的衡量标准
对于性能的要求，现行抗震设计规范有两种基本的表达方式：一种是以损坏的程度来描述，另一种是以用途的重要性即抗震设防分类来描述。建筑结构中的损坏程度划分为不损坏和属正常维修下的损坏、可修复的破坏和倒塌；抗震设防分类则氛围甲、乙、丙、丁四类。对某些钢筋混凝土结构，现行规范给出了正常维修和倒塌的层问变位角作为定量指标。对于不同的设防类别，先行规范规定了不同的抗震措施，如乙类建筑的抗震措施要比丙类建筑的有关规定提高一度。按规范提高抗震措施后，存遭遇到相当于本地区设防烈度的地震影响时，由于地震作用步提高，乙类建筑毁坏程度比丙类建筑要轻些。在遭遇到本地区罕遇地震影响时，乙类建筑的抗倒塌能力比丙类建筑要明显提高。显然，结构的抗震能力仍然缺乏明确的数量的变化。
三、局部构件加固后结构层刚度的识别
震后损坏的局部构件加固后承载力和刚度虽然将得到大幅度的提高，但可能会引起原结构刚度在竖向产生突变，因此需要对局部构件加固后的房屋抗震性能进行深入分忻。要准确计算出绐受一定损伤且局部构件加固后整栋房屋的层刚度，难度较大，因此实际工作中常采用脉动法进行实测。该方法不需用起振设备，又不受结构型式和大小的限制，简单易行，是找出结构频率和振型比较容易的常用方法。
四、房屋整体结构加固设计
识别出结构层刚度后，若层刚度比满足《建筑抗震设计规范》（GB5011-2001）3.4.2的要求，可不进行第二阶段加固设计；反之，通常可采用以下两种方法对房屋进行结构整体加固以满足层刚度比的要求。
4.1 钢支撑体系加固法
钢支撑体系抗震加固技术特别适用于多高层空间框架结构，可以满足各层抗侧强度、刚度和结构延性的要求。在建筑物外部设置钢支撑，加固工作不影响建筑内部使用、不会造成面积浪费，经济和功能效果俱佳。钢支撑加固技术的主要优势是合适选择支撑的数量和尺寸，能够相对容易地调整结构的刚度水平使设计合理。
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4.2 增设钢筋混凝土抗震墙
当房屋刚度较小、明显不均匀或有明显的扭转效应时，可增设钢筋混凝土抗震墙或翼墙加固。该法实际上是通过在结构的适当部位增设一定数量的剪力墙，将原框架结构改变为框架一剪力墙结构，是提高框架结构各层刚度的均匀性及减小扭转效应的有效方法。除以上两种常用的整体结构加固方法外，还有消能减震法、隔震加固法等。
五、框架结构抗震性能比较
1、钢结构住宅
钢结构是以钢材制作为主的结构，是主要的建筑结构类型之一。钢材的特点是强度高、自重轻、刚度大，同时由于钢材料的匀质性和韧性好，可有较大变形，能很好地承受动力荷载，具有很好的抗震能力。
2、框架结构住宅
即由钢筋混凝土浇灌成承重梁柱，组成骨架，再用空心砖或预制的加气混凝土、膨胀珍珠岩、陶粒等轻质板材作隔墙分户装配而成的住宅。墙主要是起围护和隔离的作用，由于墙体不承重，可以用各种轻质材料制成。又叫现浇结构，它是以梁和柱来承重，它的梁、柱还有楼板都是现浇而成的。房屋的结构可以随客户的意愿而改变。现浇的房子抗震度比较高，防水性比较好。目前，高层住宅的建筑结构主要采用这种方式。
框架结构中，还有一种框剪结构住宅，又名框架――剪力墙结构，它是框架结构和剪力墙结构两种体系的结合，吸取了各自的长处，既能为建筑平面布置提供较大的使用空间，又具有良好的抗侧力性能。这种结构的住房在抗震性能上也有不错的表现。
3、砖混结构住宅
砖混结构住宅中的“砖”，是指一种统一尺寸的建筑材料，也有其他尺寸的异型黏土砖、空心砖等。“混”是指由钢筋、水泥、沙石、水按一定比例配制的钢筋混凝土配料，包括楼板、过梁、楼梯、阳台、排檐。这些配件与砖做的承重墙相结合，所以称为砖混结构住宅。由于抗震的要求，砖混结构住宅一般以多层住宅为主，其抗震性能比起上述两者相对弱一些。
六、提高建筑物抗震性能的方法
建筑物的抗震性能必须把好抗震设计和施工两道关。抗震设计必须按照抗震设防要求和抗震设计规范进行。根据当前的震害经验和理论认识，良好的抗震设计应尽可能地考虑下述原则：
（1）场地选择。场地选择的原则是避开地质松软的地方，地基沉陷、可能发生地基失效的松软场地，选择坚硬场地。
（2）体形均匀规整。无论是在平面或立面上，结构的布置都要力求使几何尺寸、质量、刚度、延性等均匀、对称、规整，避免突然变化。
（3）提高结构和构件的强度和延性。结构物的振动破坏来自地下震动引起的结构振动，因此抗震设计要力图使从地基传人结构的振动能量为最小，并使结构物具有适 当的强度、刚度和延性，以防止不能容忍的破坏。在不增加重量、不改变刚度的前提下，提高总体强度和延性是两个有效的抗震途径。
（4）多道抗震防线。使结构具有多道支撑和抗水平力的体系，则在强地震的作用下，建设工程的一道防线破坏后尚有第二道防线可以支撑结构，避免倒塌。
（5）防止脆性与失稳破坏，增加延性。脆性与失稳破坏常常导致倒塌，故应防止。这种破坏常见于设计不良的细部构造。合理的抗震设计必须通过高质量的施工才能起到抗御地震的作用。只有把好抗震设计和施工两道关才能有效地提高建设工程的抗震性能。
结束语
经过汶川大地震的灾难，人们逐渐认识到了建筑物的抗震性能对生命财产安全的重要性，因此，在各地的建筑结构中，要因地制宜，严格遵照国家抗震设计以及抗震等级的要求，选择合理的建筑形式，严格设计、精心施工，才能提高建筑物的抗震性能，也为人民的生命财产安全提供有力的保障。
参考文献
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[4] 王振宇．建筑结构损伤评估的研究进展[J]．世界地震工程，2012，17（3）：43―48
论文作者:杨德怀
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年1期
论文发表时间:2019/5/6
标签：结构论文; 刚度论文; 框架结构论文; 建筑论文; 性能论文; 延性论文; 强度论文; 《建筑学研究前沿》2019年1期论文;