浅谈建筑钢筋混凝土结构抗震设计

　　摘要：在我国,多层建筑一般指高度不超过10层的建筑。目前,这类建筑大部分为现浇及装配整体式钢筋混凝土框架和框架-剪力墙结构。现就这两种结构的抗震设计及加固技术进行了简要的分析。
　　关键词：钢筋混凝土结构；抗震设计；加固方法
　　1多层建筑钢筋混凝土结构抗震设计
　　1．1框架结构
　　1)框架柱设计。框架柱是框架结构中最主要的承重构件,要使框架结构具有较好的抗震性能,就要确保框架柱有足够的承载力和必要的延性。因此,框架柱设计应满足强柱弱梁要求,破坏时柱尽量不出现塑性铰,柱在弯曲破坏前不发生剪切破坏,同时控制柱的轴压比不要太大,并应加强约束,配置必要的约束箍筋。
　　2)框架梁设计。框架结构的合理屈服机制是在梁上出现塑性铰。但梁形成塑性铰后又要保证不发生剪切破坏,同时要防止由于梁筋屈服渗入节点影响节点的性能核心。因此,框架梁设计应保证框架梁形成塑性铰后有足够的受剪承载力,框架梁筋屈服后,塑性铰区段应有较好的延性和耗能能力,框架梁筋锚固应满足构造要求。
　　3)框架节点设计。框架节点易破坏且难以修复。其破坏形式是节点核心区剪切破坏和钢筋锚固破坏。因此框架节点设计应满足节点的承载力不应低于梁柱的承载力。多遇地震时,节点应在弹性范围内工作;罕遇地震时,节点承载力的降低不得危及竖向荷载的传递,同时节点配筋不应使施工太难。
　　1．2框架-剪力墙结构
　　1)框架设计要求。框架-剪力墙结构的框架部分设计按上述考虑。
　　2)剪力墙设计要求。剪力墙部分的破坏形态有弯曲破坏、斜拉破坏、斜压破坏、剪压破坏、沿施工缝滑移和锚固破坏等。为使剪力墙有良好的抗震性能,设计中应保证剪力墙在发生弯曲破坏之前,不发生斜拉、斜压或剪压等剪切破坏形式和其他脆性破坏形式,同时应采用合理的构造措施,保证剪力墙具有良好的延性和耗能能力。
　　2钢筋混凝土结构抗震加固方法分析
　　2．1结构抗震承载力不满足要求时的加固方法
　　结构抗震承载力不满足要求的加固方法要针对具体部位来选用。当楼层承载力不足时,可增设抗震墙或翼墙、砌体填充墙、抗震支撑、消能支撑等抗侧力构件,也可采用现浇钢筋混凝土套、喷射钢筋混凝土套加固;当构件承载力不足时,可采用钢构套、粘贴钢板、粘贴碳纤维或现浇钢筋混凝土套、喷射钢筋混凝土套加固;当原有结构有缺陷时,可采用现浇钢筋混凝土套、喷射钢筋混凝土套或细石混凝土修复,构件出现裂缝时,可灌注环氧树脂浆等补强加固;当填充墙体与框架连接不良时,可增设拉结筋、钢夹套加固。
　　2．2结构总体布置不十分合理时的加固方法
　　当结构布置不十分合理时,可将单向框架加固为双向框架;当平面布置不规则而产生明显的扭转效应时,可将不规则平面分割成规则平面、增设钢筋混凝土抗震墙或翼墙、砌体填充墙、抗震支撑、消能支撑等抗侧力构件加固;当结构刚度差时,可增设钢筋混凝土翼墙、砌体填充墙、抗震支撑、消能支撑等抗侧力构件加固;当女儿墙超高时,可采用拆矮、内加构造柱、增设斜钢拉杆加固。
　　3多层钢筋混凝土结构常用加固方法的设计与施工
　　3．1增设钢筋混凝土抗震墙或翼墙
　　增设的抗震墙或翼墙布置应尽可能满足均匀、对称、分散、周边的原则;抗震墙或翼墙厚不宜小于140mm,分布筋的配筋率不应低于0.2%,双排布置的钢筋间距不应大于600mm,直径不宜小于6mm;抗震墙或翼墙与原框架可采用锚筋连接,如图1a、1b,或现浇钢筋混凝土套连接，锚筋直径可采用10～12mm,与梁柱边的距离不应小于30mm,与梁柱轴线的间距不应大于300mm;现浇钢筋混凝土套厚度不宜小于50mm,原有梁柱表面应凿毛并经清洗后方可浇筑,钢筋应除锈,锚孔应采用钻孔成型,浆液应饱满。
　　3．2增设钢构套
　　钢构套加固梁柱时,应在梁的阳角和柱的四角外贴角钢,并与缀板焊接,加固梁的角钢不宜小于50mm×6mm,加固柱的角钢不宜小于75mm×6mm,钢缀板不宜小于40mm×4mm,间距不应大于40i(i为单肢角钢回转半径),且不应大于400mm;钢构套与梁柱间采用环氧树脂化学灌浆或乳胶水泥粘结,梁柱表面应刷洗干净,角部磨圆,角钢穿过楼板不得损伤钢筋,空隙用微膨胀细石混凝土填实,钢板表面应涂刷防锈漆,或抹25mm厚的1∶3水泥砂浆保护层,或喷射1∶2的水泥砂浆。
　　
　　
　　图1锚筋连接
　　3．3增设钢筋混凝土套
　　钢筋混凝土套加固梁时,应在梁上下端设纵向钢筋并与柱可靠连接,在纵向钢筋外围设置箍筋,箍筋应有一半穿过楼板后弯折封闭,钢筋混凝土套加固柱时,应在柱周围设纵向钢筋并穿过楼板,顶部应在屋面板处封顶锚固,根部应深入基础锚固,在纵向钢筋外围设置封闭箍筋,混凝土宜采用≥C20且大于等于原构件强度的细石混凝土,纵向钢筋宜采用HRB335,箍筋宜采用HPB235,直径不宜小于8mm,间距不宜大于200mm,梁柱节点处适当加密;施工时梁柱表面应凿毛并清理干净,楼板凿洞不应损坏钢筋。
　　3．4粘贴钢板
　　当环境温度不超过60℃,相对湿度不大于70%且无化学腐蚀情况下,为弥补原构件钢筋不足,可在构件表面用特制的建筑结构胶粘贴钢板,钢板可采用厚度t=2～6mm的Q235或Mn钢,粘贴钢板应采用粘结强度高、耐久性好且有一定弹性的粘结剂,同时采用胀管螺栓连接,粘贴后钢板表面需进行防腐防锈处理;粘贴钢板受拉时的锚固长度应≥200t且≥600mm,受压时应≥150t且≥500mm,锚固区宜增设U形箍板或螺栓锚固;被粘混凝土表面应清洗、打磨、洗干,钢板应除锈、打磨、擦干,之后即可在其表面涂粘结剂,然后用夹具、支撑、胀管等固定并加压,粘结剂固化后可拆除夹具、支撑,而胀管不拆。
　　4结束语
　　框架结构及框架-剪力墙结构的抗震设计包括框架柱、梁、节点和剪力墙设计四部分。每一部分都有各自的设计要求、设计时必须严格控制。当结构抗震出现问题时,应针对具体情况,采取切实可行的加固措施,确保结构安全。文章论述了多层建筑钢筋混凝土结构在抗震承载力不满足要求或结构总体布置不十分合理时的常用抗震加固方法的设计与施工。

《浅谈建筑钢筋混凝土结构抗震设计》

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