時間：2023-10-09 16:07:42
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關(guān)鍵詞： 預(yù)應(yīng)力混凝土；框架結(jié)構(gòu)；抗震設(shè)計
預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)在我國已得到廣泛的應(yīng)用，但對預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震設(shè)計研究及建議遠不夠系統(tǒng)；雖然GB50011—2010（建筑抗震設(shè)計規(guī)范》以及GB 50010—2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》對預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震設(shè)計提出了一些要求，然而，缺乏系統(tǒng)的理論和試驗分析及具體的抗震設(shè)計方法，仍然有許多問題值得進一步探討。
相對于普通混凝土結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的耗能能力低，最大位移反應(yīng)較大，延性、耗能能力相對較差。所以。預(yù)應(yīng)力混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計必須首先滿足一般框架的抗震設(shè)計原則。
1 預(yù)應(yīng)力混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計現(xiàn)狀
國內(nèi)外學(xué)者對預(yù)應(yīng)力混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震能力的研究，特別是多層多跨預(yù)應(yīng)力混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計方法的研究迄今還不夠深入。主要表現(xiàn)在下列幾點：
（1）多層多跨預(yù)應(yīng)力混凝土框架結(jié)構(gòu)在地震作用下結(jié)構(gòu)性能研究的試驗資料很少，設(shè)計人員常常只根據(jù)單跨預(yù)應(yīng)力混凝土框架抗震性能的研究成果，將鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的耗能機制套用于預(yù)應(yīng)力混凝土框架結(jié)構(gòu)。
（2）若預(yù)應(yīng)力混凝土框架結(jié)構(gòu)的耗能機制是梁鉸機制。在地震作用下的結(jié)構(gòu)性能與鋼筋混凝土框架的差別不大。但是結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)及邊柱縱向主筋配筋率的控制應(yīng)與鋼筋混凝土框架有所區(qū)別。許多國家（包括我國）關(guān)于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的條款和規(guī)定非常原則，設(shè)計者與審圖者常發(fā)生矛盾。
（3）預(yù)應(yīng)力混凝士框架結(jié)構(gòu)在產(chǎn)生較大的變形之后，有較好的變形恢復(fù)能力。其耗能比強度相當(dāng)、初始剛度相近的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)略低。但框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件中施加預(yù)應(yīng)力后對框架的抗震能力究竟有什么影響，目前探討得很少?？拐鹪O(shè)計規(guī)范中很大部分是根據(jù)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的抗震性能研究成果、單跨預(yù)應(yīng)力混凝土框架的低周反復(fù)荷載試驗或振動臺試驗得到的結(jié)果經(jīng)分析后提出，缺乏全面的研究。預(yù)應(yīng)力混凝土框架結(jié)構(gòu)的抗震能力特別是其抗震設(shè)計方法，很值得進一步探討與研究。
2兩階段抗震設(shè)計
建筑抗震設(shè)計規(guī)范規(guī)定應(yīng)進行兩階段抗震設(shè)計。第一階段為多遇地震作用下變形驗算和截面承載力的計算，采取相應(yīng)的構(gòu)造措施，保證結(jié)構(gòu)小震不壞和中震可修；第二階段為罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)薄弱部位的彈塑性變形驗算，不滿足時，或修改方案重算，或采取加強相應(yīng)的延性構(gòu)造措施，保證結(jié)構(gòu)大震不倒。
在多遇地震作用下預(yù)應(yīng)力混凝土框槊與鋼筋混凝土框架抗震計算的區(qū)別主要體現(xiàn)在阻尼比、地震影響系數(shù)的取值、預(yù)應(yīng)力作用參與地震作用的荷載效應(yīng)組合等。
抗震規(guī)范中罕遇地震作用下驗算結(jié)構(gòu)的彈塑性變形的簡化方法，實際上只是滿足抗震構(gòu)造要求，并非真正意義上結(jié)構(gòu)變形驗算。
通過實用而簡單的能力分析方法可以得到罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)的耗能機制、塑性鉸的轉(zhuǎn)角和基底總剪力與結(jié)構(gòu)頂端側(cè)移的P-骨架曲線，或采用彈塑性時程分析法。
框架結(jié)構(gòu)的耗能機制一般有粱鉸機制、柱鉸機制和混合機制三種。若框架邊節(jié)點處粱端先屈服。而在框架中柱的上、下端相繼出鉸，這種屈服機制稱之為“混合機制”。梁鉸機制和混合機制都只有一個自由度，從塑性總移P可確定各塑性鉸截面相應(yīng)增加的塑性轉(zhuǎn)角θP。
隨著框架結(jié)構(gòu)層數(shù)的增加，較大的重力荷載使柱軸向壓力逐層疊加，特別是最底下幾層中柱的軸壓比較大，中柱變?yōu)樾∑氖軌?，要使下面幾層中柱的兩端都出鉸、并且通過柱鉸來耗能是困難的。因為“柱鉸”的塑性轉(zhuǎn)動能力不足會發(fā)生局部脆性破壞，所以應(yīng)加強“柱鉸”截面處的箍筋約束，減小柱的軸壓比，加強結(jié)構(gòu)體系的抗側(cè)能力，減小框架的延性要求。
3框架柱和框架節(jié)點的設(shè)計要求
若預(yù)應(yīng)力框架層數(shù)較多時，隨著層數(shù)的增加，由于豎向荷載較大，而豎向荷載對柱又是逐層疊加的，這就使得下幾層柱的軸壓比較大，更接近小偏壓柱，所以保證柱子有足夠的延性非常重要。多層預(yù)應(yīng)力混凝土框架柱一般為普通混凝土柱。頂層柱考慮到其受力特點，一般要施加預(yù)應(yīng)力。對予普通混凝土柱可按規(guī)范中規(guī)定的普通鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)中框架柱的設(shè)計方法和設(shè)計原則進行設(shè)計。但由于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)自身特點，柱的軸壓比限值應(yīng)該要求嚴格一些。麗如果軸壓比過小，則隨著層數(shù)的增加，豎向荷載不斷地加大，底層柱的截面將增大到不合理的程度；而且隨著底層柱截面的增加，柱的側(cè)向剛度增大，框架的側(cè)向約柬也將增大。
理論上普遍認為，由子預(yù)應(yīng)力對節(jié)點的側(cè)向約束作用，使節(jié)點混凝土處于雙向受壓狀態(tài)，不僅可以提高混凝土的開裂荷載，也可以提高節(jié)點的受剪承載力；由于混凝土中存在預(yù)壓應(yīng)力，減輕了節(jié)點剛度退化效應(yīng)；預(yù)應(yīng)力筋抑制了梁筋從節(jié)點拔出，減少了梁筋失穩(wěn)破壞的可能性。而試驗結(jié)果卻并不樂觀。這是因為節(jié)點處鋼筋密集，錨具的存在削弱了截面；而且在強震作用下，節(jié)點核心區(qū)是受力復(fù)雜的高應(yīng)力區(qū)，當(dāng)斜拉應(yīng)力很大引起混凝土開裂時，可能同時導(dǎo)致錨固破壞。因此，錨具應(yīng)布置在梁柱節(jié)點核心區(qū)域以外，以避免該區(qū)域在剪力作用產(chǎn)生較大對角拉應(yīng)力的情況下，再承受錨具引起的劈裂應(yīng)力。節(jié)點核心區(qū)受剪承載力主要與柱子截面尺寸和配箍量有關(guān)。因此，應(yīng)加密箍筋，同時，為了保證節(jié)點混凝土澆筑密實，應(yīng)在滿足構(gòu)造要求的前提下，盡量把粱縱筋錨固到柱里。必要時可將梁端兩側(cè)加寬，以保證在梁端截面極限承載力基本保持不變的情況下，梁柱節(jié)點區(qū)得到加強，提高節(jié)點的受剪承載力。
4框架結(jié)構(gòu)的抗震變形驗算
抗震變形驗算包括：多遇地震作用下層間側(cè)移和頂層總側(cè)移的驗算；罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)薄弱層的抗震變形驗算。對于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計，我國規(guī)范只要求進行小震下的抗震承載力驗算，而對其在罕遇地震下彈塑性變形的驗算，并沒有硬性明確的規(guī)定，工程實踐中往往只是通過相應(yīng)的抗震措施來籠統(tǒng)地保證。雖然這種設(shè)計方法大大地簡化了設(shè)計過程，但卻顯得粗略、且可能使預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下存在較大的安全隱患。其實一些設(shè)計隱患不通過基于構(gòu)件層次的非線性分析是很難發(fā)現(xiàn)的，合理控制結(jié)構(gòu)在強烈地震作用下的損壞程度以減小地震造成的經(jīng)濟損失，有賴于對結(jié)構(gòu)進行彈塑性地震反應(yīng)分析。而規(guī)范建議的2種計算方法，時程分析法雖較為精確，但計算工作量大、技術(shù)復(fù)雜、結(jié)果處理繁雜，因此在實際工程抗震設(shè)計中該方法并沒有得到廣泛的應(yīng)用，通常僅限于理論研究中；Push—over法簡單實用，而且有效，可得到結(jié)構(gòu)從彈性、屈服，一直到極限倒塌狀態(tài)的全過程的內(nèi)力、變形，可考察塑性鉸的形成，找到結(jié)構(gòu)的薄弱部位。
關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土;框架;剪力墻；結(jié)構(gòu)設(shè)計
一、鋼框架－混凝土剪力墻體系
（一）組成及分類
鋼框架－混凝土剪力墻體系是以鋼框架為主體，并配置一定數(shù)量的鋼筋混凝土或型鋼混凝土剪力墻。由于剪力墻可以根據(jù)需要布置在任何位置上，布置靈活。另外剪力墻可以分開布置，兩片以上剪力墻并聯(lián)體較寬，從而可減少抗側(cè)力體系的等效高寬比值，提高結(jié)構(gòu)的抗推剛度和抗傾覆能力。鋼筋混凝土剪力墻又現(xiàn)澆和預(yù)制兩種。
（二）變形
1、鋼框架－預(yù)制鋼筋混凝土墻的變形
鋼框架－預(yù)制鋼筋混凝土墻體系是以鋼框架為主體，建筑的豎向荷載全部由鋼框架來承擔(dān)，水平荷載引起的剪力主要由鋼筋混凝土墻板來承擔(dān)，水平荷載引起的傾覆力矩主要由鋼框架和鋼筋混凝土墻板所形成的聯(lián)合體來承擔(dān)。由于框架間設(shè)置了混凝土墻板，結(jié)構(gòu)的抗推剛度和受剪承載力都得到顯著提高，地震作用的層間位移也就顯著減小。這種結(jié)構(gòu)體系可以用于地震區(qū)較多層數(shù)的樓房。
2、鋼框架－現(xiàn)澆鋼筋混凝土墻的變形
“鋼框架－現(xiàn)澆混凝土墻”體系是由現(xiàn)澆鋼筋混凝土墻和鋼框架所組成，一般應(yīng)沿房屋的縱向和橫向，均應(yīng)布置鋼筋混凝土墻體。縱、橫墻的數(shù)量應(yīng)根據(jù)設(shè)防烈度和樓房層數(shù)多少由計算確定，縱墻和橫墻可分開布置，也可連成一體，現(xiàn)澆鋼筋混凝土墻體水平截面的形狀可以是一字型、L型、工資型。
二、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計注意事項
1、對剪力墻結(jié)構(gòu)，《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》、《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》、《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》都有一些規(guī)定，高規(guī)的內(nèi)容要多一些，且有關(guān)于短肢剪力墻的規(guī)定（7.1.2條共8款）。一般剪力墻為hw（墻肢截面高度，個人認為此應(yīng)稱為“墻肢長度”，與高規(guī)表7.2.16注1及抗震設(shè)計規(guī)范6.4.9條與表6.4.7注4、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范表11.7.15注4統(tǒng)一）/bw（墻肢截面厚度）＞8，墻肢截面高度不宜大于8m，較長的剪力墻宜開設(shè)洞口（即所謂結(jié)構(gòu)洞）（高規(guī)7.1.5條）。短肢剪力墻hw/bw=5（認為按老習(xí)慣取4較合理）～8，抗震等級應(yīng)提高一級。hw/bw＜5（認為按老習(xí)慣取4較合理），即為異形柱。L形、十字形剪力墻等，只要其中的一肢達到一般剪力墻的要求，則不應(yīng)認為是短肢剪力墻。
2、高規(guī)7.1.1條規(guī)定“剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度不宜過大”，如果采用全剪力墻結(jié)構(gòu)，即除門窗洞外均為剪力墻，無一片后砌的填充墻，第一周期只有1.02秒，側(cè)向剛度過大，使地震作用過大，不經(jīng)濟，不合理。
3、關(guān)于底層剪力墻的厚度：高規(guī)7.1.2條規(guī)定“高層建筑結(jié)構(gòu)不應(yīng)采用全部為短肢剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu)”，當(dāng)短肢剪力墻較多時，其第2款規(guī)定“抗震設(shè)計時，筒體和一般剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩不宜小于總底部地震傾覆力矩的50％”。SATWE程序在計算時，是將各個墻肢的高厚比進行單獨計算，凡hw/bw=5～8，即歸入短肢剪力墻，這樣算得的短肢剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩就可能容易大于50％。而TAT程序在計算時，是將L形等剪力墻等只要其中的一肢達到一般剪力墻的要求，則不歸入短肢剪力墻，在相同的結(jié)構(gòu)中，這樣算得的短肢剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩就有可能不大于50％，建議宜按TAT計算該項指標。
4、在短肢剪力墻較多的剪力墻結(jié)構(gòu)中，多數(shù)設(shè)計人員將較短的墻段都畫為約束邊緣構(gòu)件或構(gòu)造邊緣構(gòu)件，將計算需要的縱向鋼筋均勻配置在整個墻段內(nèi)，這是不妥的，因為配置在墻肢中和軸附近的鋼筋并不能發(fā)揮作用，因此縱向鋼筋應(yīng)向墻肢端部集中，宜打印剪力墻邊緣構(gòu)件配筋計算結(jié)果復(fù)核?？拐鹪O(shè)計規(guī)范6.4.9條規(guī)定：“抗震墻的墻肢長度不大于墻厚的3倍時，應(yīng)按柱的要求進行設(shè)計，箍筋應(yīng)沿全高加密”，SATWE等程序在計算時也是照此條規(guī)定辦理。如墻厚為200mm，墻肢長度600～800mm，雖然墻肢長度達到墻厚的3～4倍，認為仍宜按柱配筋。
三、框架―剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計注意事項
1、剪力墻應(yīng)有邊框：邊框梁（或暗梁）、邊框柱（抗震設(shè)計規(guī)范6.5.1條，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范11.7.17條，高規(guī)8.2.2條）。不能只設(shè)幾段剪力墻，就成框架―剪力墻結(jié)構(gòu)體系了。
2、剪力墻承擔(dān)的地震傾覆彎矩應(yīng)≥50％，否則應(yīng)按框架結(jié)構(gòu)查抗震等級，其最大適用高度只可比框架結(jié)構(gòu)適當(dāng)增加（抗震設(shè)計規(guī)范6.1.3條1款）。
3、框架―剪力墻結(jié)構(gòu)中不應(yīng)采用短肢剪力墻。
參考文獻：
[1]鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)范(JGJ3-91).
關(guān)鍵詞：帶轉(zhuǎn)換層; 高層建筑;抗震設(shè)計
Abstract: With the rapid development of high-rise buildings in our country, as well as to the building structure with transfer function requirements, more and more high-rise structure, and set the location of the conversion layer is also more and more high. Therefore, this paper analysis of tall building structures with transfer story is not difference between seismic and seismic fortification intensity six seismic designs, for the majority of the engineering design personnel to deepen understanding, provide reference for different situations to take different measures to achieve the economic design, the purpose of safety.
Keywords: with the conversion layer of high-rise building; seismic design;
中圖分類號：[TU208.3]文獻標識碼A 文章編號
六度抗震地區(qū)與非抗震地區(qū)在帶轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計上的存在區(qū)別，不同區(qū)域的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，根據(jù)抗震等級不同也存在區(qū)別，對不同地區(qū)進行整體結(jié)構(gòu)概念設(shè)計，應(yīng)避免在實際設(shè)計工程中造成不必要的浪費或者安全度偏大，以達到節(jié)省建筑工程造價的目的。
一、帶轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則
帶轉(zhuǎn)換層建筑結(jié)構(gòu)是一種受力復(fù)雜、不利于抗震的結(jié)構(gòu)體系，在結(jié)構(gòu)總體設(shè)計時，特別是在抗震設(shè)防地區(qū)，應(yīng)遵循的如下原則：
首先，傳力直接，避免多次轉(zhuǎn)換。布置轉(zhuǎn)換層上下主體豎向結(jié)構(gòu)時，要盡量使水平轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)傳力直接，通過結(jié)構(gòu)的合理布置，使不落地的剪力墻通過轉(zhuǎn)換托梁直接傳給豎向承重構(gòu)件，盡可能的避免轉(zhuǎn)換次梁及水平多級轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)傳力路勁的最短化。
其次，強化下部、弱化上部。要保證底部大空間有適宜的剛度、強度、延性和抗震能力，要有意識的強化轉(zhuǎn)換層下部主體結(jié)構(gòu)剛度，弱化轉(zhuǎn)換層上部主體結(jié)構(gòu)的剛度，使得轉(zhuǎn)換層上下部主體結(jié)構(gòu)的剛度及變形特征盡量接近，以避免出現(xiàn)薄弱層。
再次，計算全面準確。必須將轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)作為整體結(jié)構(gòu)中一個重要組成部分，采用符合實際受力變形狀態(tài)的正確計算模型進行三維空間整體結(jié)構(gòu)計算分析。采用有限元方法對轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)進行局部補充計算時，轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)以上至少取2層結(jié)構(gòu)進入局部計算模型，同時應(yīng)計及轉(zhuǎn)換層及所有樓蓋平面內(nèi)剛度，計及實際結(jié)構(gòu)三維空間盒子效應(yīng)，采用比較符合實際邊界條件的正確計算模型。
二、建筑結(jié)構(gòu)平面布置
關(guān)于建筑物的結(jié)構(gòu)平面布置，僅在《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》表4.3. 3中對建筑物在考慮地震作用時的平面長寬比以及局部凹凸進行明確規(guī)定；并且在4.3.5條中對建筑的位移比和周期比進行嚴格的限制。非抗震設(shè)計時，由于對周期比沒有嚴格的限制，故在設(shè)計轉(zhuǎn)換層以上的小開間住宅部分的豎向構(gòu)件時，可以只按照豎向構(gòu)件的承載力進行設(shè)計；作抗震設(shè)計時，為了使周期比滿足規(guī)范要求的限值，必須對建筑物周圍的豎向構(gòu)件進行加強處理，這就人為地增大了轉(zhuǎn)換層上部的建筑物結(jié)構(gòu)剛度，也增加了豎向構(gòu)件的數(shù)量或者截面，同時也會引起轉(zhuǎn)換層下部剛度相應(yīng)增大。
三、建筑結(jié)構(gòu)豎向布置
考慮地震作用下，僅在《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中4.4.2和4.4.3條對建筑物的側(cè)向剛度進行限制，保證建筑物的側(cè)向剛度的連續(xù)。4.4.5條對建筑物的豎向收進和外挑進行限制。
（1）底部大空間為1層時，可近似采用轉(zhuǎn)換層上、下層結(jié)構(gòu)等效剪切剛度比γ表示轉(zhuǎn)換層上、下層結(jié)構(gòu)剛度的變化，γ宜接近1，非抗震設(shè)計時γ 不應(yīng)大于3，抗震設(shè)計時γ不應(yīng)大于2。
（2）底部大空間層數(shù)大于1層時，其轉(zhuǎn)換層上部與下部結(jié)構(gòu)的等效側(cè)向剛度比γe宜接近1，非抗震設(shè)計時γe不應(yīng)大于2，抗震設(shè)計時γe不應(yīng)大于1.3。由于轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)上部建筑多為住宅，根據(jù)建筑住宅使用功能的要求，房間分隔較小且對結(jié)構(gòu)梁高進行限制，故造成上部住宅部分的豎向構(gòu)件柱子或短肢剪力墻數(shù)量較多，梁較密。并且轉(zhuǎn)換層上部住宅部分層高一般比下部大開間的商場部分小得多。這些都是造成轉(zhuǎn)換層上部結(jié)構(gòu)剛度遠遠大于下部結(jié)構(gòu)剛度的客觀原因。為了增加下部結(jié)構(gòu)剛度，只能在適當(dāng)位置處增加豎向構(gòu)件或原豎向構(gòu)件的截面尺寸。上、下部剛度越要求接近，則增加的下部豎向構(gòu)件越多或者截面越大。
因此，高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計時一定要注意按照轉(zhuǎn)換層所在位置的三種不同情況，分別采用三種不同的控制方法，特別要注意的是當(dāng)轉(zhuǎn)換層在3 層及3 層以上時，應(yīng)采用同時滿足等效剪切剛度比和樓層側(cè)向剛度比的兩個控制條件，才能滿足安全的要求。
四、結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力設(shè)計的區(qū)別
《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》4.7.1 條中規(guī)定：無地震作用時，構(gòu)件承載力設(shè)計值大于等于結(jié)構(gòu)作用效應(yīng)組合的設(shè)計值與結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)的乘值（結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)的取值在1.～1.1之間）；有地震作用組合時，構(gòu)件承載力設(shè)計值大于等于結(jié)構(gòu)作用效應(yīng)組合的設(shè)計值與結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力抗震調(diào)整系數(shù)的乘值（結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力抗震調(diào)整系數(shù)的取值在1.0～1.33之間）。
以上分析均針對非抗震設(shè)計和抗震設(shè)計在結(jié)構(gòu)概念設(shè)計上的區(qū)別，屬于確定建筑方案前需要考慮的結(jié)構(gòu)體系對建筑物的總體影響，是非抗震設(shè)計和抗震設(shè)計在性能設(shè)計上的根本區(qū)別，需要在建筑方案確定前進行經(jīng)濟綜合性比較分析。整體結(jié)構(gòu)概念設(shè)計是實現(xiàn)非抗震結(jié)構(gòu)性能經(jīng)濟性設(shè)計的根本方向。
五、具體建筑構(gòu)件單項比較分析
1.框支梁
梁上、下部縱向鋼筋的最小配筋率，非抗震設(shè)計時不應(yīng)小于0.30%；抗震設(shè)計時，特一、一和二級不應(yīng)小于0.60%、0.50%和0.40%；加密區(qū)箍筋最小面積含箍率在非抗震設(shè)計時不應(yīng)小于0.9ft/f yv；抗震設(shè)計時，特一、一和二級不應(yīng)小于1.3ft/fyv、1.2ft/fyv和1.1ft/fyv。
梁截面高度在抗震設(shè)計時不應(yīng)小于計算跨度的1/ 6，非抗震設(shè)計時不應(yīng)小于計算跨度的1/ 8；框支梁截面組合的最大剪力設(shè)計值應(yīng)符合下列要求：
無地震作用組合時：V≤0.2β cfcbh0；
有地震作用組合時：V≤0. 15β cfcbh0/γRE。
2.框支柱
框支柱截面組合的最大剪力設(shè)計值應(yīng)符合下列要求：無地震作用組合時，V≤0.2β cfcbh0；有地震作用組合時，V≤0.15β cfcbh0/γRE。
柱截面寬度，非抗震設(shè)計時不宜小于400mm，抗震設(shè)計時不應(yīng)小于450mm；柱截面高度，非抗震設(shè)計時不宜小于框支梁跨度的1/15，抗震設(shè)計時不宜小于框支梁跨度的1/12；
非抗震設(shè)計時，框支柱宜采用復(fù)合螺旋箍或井字復(fù)合箍，箍筋體積配箍率不宜小于0.8%，箍筋直徑不宜小于10mm，箍筋間距不宜大于150mm。
3.剪力墻
部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)，剪力墻底部應(yīng)加強部位墻體的水平和豎向分布鋼筋最小配筋率，抗震設(shè)計時不應(yīng)小于0.3%，非抗震設(shè)計時不應(yīng)小于0.25%；
錯層處平面外受力的剪力墻，其截面厚度，非抗震設(shè)計時不應(yīng)小于200mm，抗震設(shè)計時不應(yīng)小于250mm，并均應(yīng)設(shè)置與之垂直的墻肢或扶壁柱；抗震等級應(yīng)提高一級采用。錯層處剪力墻的混凝土強度等級不應(yīng)低于C30，水平和豎向分布鋼筋的配筋率，非抗震設(shè)計時不應(yīng)小于0.3%，抗震設(shè)計時不應(yīng)小于0.5%。
4.一般框架梁、柱、抗震墻
根據(jù)對國內(nèi)外規(guī)范最小配筋率取值情況的研究成果，可知各國設(shè)計規(guī)范梁類構(gòu)件受拉鋼筋最小配筋率取值存在兩種體系。
一種是對抗震及非抗震情況取用相同的最小配筋率，如美國、新西蘭規(guī)范。另一種是對抗震及非抗震情況分別取用大小不同的最小配筋率，如歐共體混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范EC2 和抗震設(shè)計規(guī)范EC8。后者非抗震最小配筋率的取值水準比第一種取值體系明顯偏低。結(jié)合我國現(xiàn)行規(guī)范分析如下：
(1)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010-2002）第9.5.1 條規(guī)定在非抗震的情況下，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件中縱向受力鋼筋的最小配筋百分率。具體規(guī)定如下：①受壓構(gòu)件。全部縱向鋼筋最小配筋百分率0. 6%；一側(cè)縱向鋼筋最小配筋百分率0.2%。②受彎構(gòu)件、偏心受拉、軸心受拉構(gòu)件一側(cè)的受拉鋼筋最小配筋百分率0.2和45ft/fy中的較大值。
(2)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2001）第6.3.3 條規(guī)定在考慮抗震的情況下，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(yīng)小于0.5，二、三級不應(yīng)小于0.3?！痘炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010-2002）第10.2.6 條規(guī)定當(dāng)梁端實際受到部分約束但按簡支計算時，應(yīng)在支座區(qū)上部設(shè)置縱向構(gòu)造鋼筋，其截面面積不應(yīng)小于梁跨中下部縱向受力鋼筋計算所需截面面積的0. 25。故在非抗震的情況下部分符合該情況的梁局部支座負筋可比考慮抗震時低25%左右。
(3)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2001）第6.3.8.1 條規(guī)定在考慮抗震的情況下，根據(jù)抗震等級的不同，中柱和邊柱截面縱向鋼筋的最小總配筋率由0. 6%逐步遞增到1.0%；角柱、框支柱截面縱向鋼筋的最小總配筋率由0.8%逐步遞增到1.2%。故在非抗震的情況下，當(dāng)柱截面配筋均為構(gòu)造配筋時，柱截面縱向鋼筋僅為考慮抗震時的50%～75%左右。
(4)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2001）第6.4.3 條規(guī)定在考慮抗震的情況下，一、二、三級抗震墻的豎向和橫向分布鋼筋最小配筋率不應(yīng)小于0.25%；四級抗震墻不應(yīng)小于0.20%。故當(dāng)剪力墻豎向和橫向配筋均為構(gòu)造配筋時，在非抗震的情況下的剪力墻配筋與四級情況下的剪力墻配筋相同，但僅為考慮地震作用時一、二、三級剪力墻配筋的80%左右。
關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)框架，抗震設(shè)計措施，延性，耗能
中圖分類號：TU391 文獻標識碼：A
在建筑結(jié)構(gòu)中，鋼結(jié)構(gòu)由于其材料的優(yōu)越性，使得其抗震性能要優(yōu)于混凝土結(jié)構(gòu)，具有良好的延性與耗能性能，在地震作用下，不能具有較強的變形能力，還能很好的消耗地震能量，基于鋼結(jié)構(gòu)建筑的突出優(yōu)點，美國、韓國等國的鋼結(jié)構(gòu)建筑已占到總量的50％左右。日本是多地震的國家，鋼結(jié)構(gòu)建筑在日本的占有率更是達到了65％左右。據(jù)日本阪神地震后資料顯示，鋼結(jié)構(gòu)建筑在地震中的受損率遠低于混凝土結(jié)構(gòu)建筑，本文以《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50010-2010（以下簡稱《抗規(guī)》）[1]為依據(jù)，主要闡述了多高層鋼結(jié)構(gòu)框架的抗震設(shè)計措施，并與混凝土框架結(jié)構(gòu)進行相應(yīng)的對比。
1鋼結(jié)構(gòu)抗震結(jié)構(gòu)體系總體指標
同鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)一致，房屋的高度是抗震措施中的一項重要的規(guī)定，故《抗規(guī)》8.1.1條分別給出了框架、框架-中心支撐、筒體結(jié)構(gòu)的最大適用高度，并同時對房屋高度比進行了規(guī)定，因為單純地從結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域來看，高寬比越大的房屋其側(cè)向穩(wěn)定性越低，故《抗規(guī)》8.1.2中規(guī)定烈度越大的地區(qū)，其高寬比限制越嚴。
抗震設(shè)計中一個重要的概念是保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延性，以實現(xiàn)延性耗能的目標?！犊挂?guī)》8.1.3中對鋼結(jié)構(gòu)在不同高度、不同烈度下的結(jié)構(gòu)延性進行規(guī)定，并取烈度越高，高度越高，要求延性耗能越大，也即抗震等級越高，但同時應(yīng)注意的是《抗規(guī)》8.1.3注-2的規(guī)定，此處之所以做此規(guī)定，是根據(jù)R-U-T準側(cè)[2]。當(dāng)結(jié)構(gòu)的承載力高時，可合理降低其延性，故規(guī)范做此規(guī)定。與混凝土結(jié)構(gòu)不同的是，此處未對不同的結(jié)構(gòu)體系分別規(guī)定其抗震等級，對此《抗規(guī)》8.4.3、8.5.7條中分別針對框架-中心支撐、框架-偏心支撐中的框架做出相應(yīng)的規(guī)定，當(dāng)支撐為主要抗側(cè)力構(gòu)件時，可對框架部分的構(gòu)造措施降低一級采用，之所以做此規(guī)定，原因同混凝土結(jié)構(gòu)中的框架-剪力墻結(jié)構(gòu)類似，對于雙重抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系，對框架部分的地震需求可適當(dāng)降低。
2 鋼框架結(jié)構(gòu)的主要抗震措施
鋼框架的設(shè)計思路基本上與混凝土框架一致，例如防止發(fā)生層間側(cè)移機構(gòu)，以形成以梁較為主的塑性耗能體系，防止節(jié)點區(qū)發(fā)生提前破壞的強節(jié)點弱構(gòu)件措施，由于鋼結(jié)構(gòu)相對于混凝土來說其剪切耗能能力較好，故沒有像混凝土一樣采取防止塑性鉸出現(xiàn)之前的剪切破壞，而是允許其發(fā)生剪切耗能[3]。以上是對鋼框架的基本調(diào)控思路。
2.1計算措施
1）強柱弱梁措施（《抗規(guī)》8.2.5-1條）
與混凝土框架不同的是，鋼結(jié)構(gòu)沒有采用柱內(nèi)力調(diào)整系數(shù)，而是引入“強柱系數(shù)”對節(jié)點區(qū)的梁、柱的塑性轉(zhuǎn)動承載力進行相應(yīng)的驗算，例如等截面梁的基本公式：
上式中由于涉及到的為保證中震、大震下的屈服機制，故采用的材料強度為標準值fy而非設(shè)計值f。上式中對于節(jié)點兩側(cè)梁的塑性彎矩很容易理解，而對左側(cè)柱的塑性彎矩可由下式推導(dǎo)得出。
根據(jù)文獻[4]，壓彎構(gòu)件在出現(xiàn)塑性鉸時有的關(guān)系式，故可得：，且Mp=Wpcfyc;Np=Acfyc，可得：，也即左側(cè)公式。
但對于某些特殊情況，例如軸壓比較?。ㄍ炷量蚣埽┮蚱溲有院芎?，故允許柱出鉸。還有與支撐斜桿相連的節(jié)點，因無論柱還是梁出鉸均會無斜桿形成穩(wěn)定的抗側(cè)力體系，故不再調(diào)整。
2)節(jié)點域的驗算（《抗規(guī)》8.2.5條）
節(jié)點域的驗算同混凝土框架節(jié)點核心區(qū)的原理是較為一致的，都是防止節(jié)點域提前破壞，使結(jié)構(gòu)的抗側(cè)向剛度以及結(jié)構(gòu)的整體性降低，影響結(jié)構(gòu)的抗震性能，不同的是混凝土節(jié)點一般是核心區(qū)混凝土的剪切強度破壞，而鋼框架節(jié)點處一般多為節(jié)點域腹板的失穩(wěn)破壞。
從《抗規(guī)》8.2.5-2條可以看出，公式保證了梁端出鉸后節(jié)點板不發(fā)生剪切失穩(wěn)，從而形成了強節(jié)點的抗震措施，公式的具體推導(dǎo)可參照文獻[4]第381、382頁。
另外還需注意的是《抗規(guī)》8.2.5-3條中所示的公式為多遇水準下的節(jié)點板驗算，并非保證中震、大震下的調(diào)整措施，故采用的為設(shè)計值，而非8.2.5-2條中的標準值。
3）構(gòu)件之間的連接（《抗規(guī)》8.2.8條）
混凝土結(jié)構(gòu)中的梁柱的連接主要是采用鋼筋的錨固與搭接，使梁柱形成整體，故規(guī)范中通過大量的試驗得到相應(yīng)的錨固長度等連接形式。
對于鋼框架主要是通過焊縫與螺栓連接，為此采取相應(yīng)的措施，保證連接不在中震與大震下發(fā)生破壞，例如《抗規(guī)》8.2.8條規(guī)定，采用大于1.0的連接系數(shù)來保證其中震、大震下的連接性能。
2.1構(gòu)造措施
前面我們已經(jīng)從計算層次上確定了鋼框架的抗震設(shè)計思路，即：強柱弱梁-強節(jié)點-強連接，以形成梁較為主的側(cè)移機構(gòu)，故應(yīng)采取相應(yīng)的構(gòu)造措施以實現(xiàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耗能能力。
1）梁構(gòu)造措施
根據(jù)已有的資料可知，翼緣的寬厚比對結(jié)構(gòu)的滯回曲線有較大的影響，寬厚比越大其滯回環(huán)的耗能越弱[5]，故應(yīng)對梁中翼緣的寬度比進行相應(yīng)的限制。且隨著板件應(yīng)變的增大，對翼緣的寬厚比的限制也就越嚴格。為此《抗規(guī)》8.3.2條中對梁翼緣以及腹板部分的寬厚比進行了限制，且隨著抗震等級的增加，其限制越小。保證梁端滯回耗能的另一個重要的措施就是梁受壓翼緣的側(cè)向支撐，以防止其在受壓翼緣屈服后，梁的側(cè)向屈曲發(fā)生。故針對梁的抗震措施主要包括：板件高厚比、側(cè)向支撐以使梁端的塑性耗能能力得以充分發(fā)揮。
2）柱構(gòu)造措施
柱作為主要的抗側(cè)力構(gòu)件，首要的目的就是對柱的長細比進行限制，以保證其在地震作用下的穩(wěn)定性。
同時與梁翼緣，柱的板件的寬厚比也必須進行限制。但由于在中震及大震下結(jié)構(gòu)主要是梁進入塑性，柱端即使是進入塑性，其塑性轉(zhuǎn)動較梁也是很弱的，故《抗規(guī)》8.3.2條中對柱中板件的寬厚比等的限值較梁相比是有所放松的。
再一個措施就是對受壓翼緣設(shè)置側(cè)向支撐，防止其平面外的屈曲。
3）構(gòu)件之間的連接
如前述，已通過計算上的調(diào)整使構(gòu)件之間的連接強度較構(gòu)件高，但還應(yīng)采用相應(yīng)的措施以保證連接的有效性與合理性，對此，規(guī)范對構(gòu)件之間的連接部位以及焊縫的形式都作了詳細的規(guī)定，以使結(jié)構(gòu)在中震、大震下連接區(qū)不先于構(gòu)件屈服破壞，對結(jié)構(gòu)抗震是有利的。
小結(jié)：
本文主要針對現(xiàn)行抗震規(guī)范中鋼結(jié)構(gòu)框架的抗震思路做了相應(yīng)的整理，總體來說與混凝土框架的抗震設(shè)計思路還是較為一致的。首先采取相應(yīng)的計算措施來確定結(jié)構(gòu)整體的耗能機構(gòu)，然后采用相應(yīng)的構(gòu)造措施來保證各構(gòu)件延性耗能的實現(xiàn)，但是由于材料的區(qū)別，規(guī)范對兩者抗震細節(jié)處又有所區(qū)別對待。
參考文獻：
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【關(guān)鍵詞】 延性抗震等級
【Abstract】 Inthispaper,theauthorsanalyzedthereasonsofA buildingwithmultipleseismicgradeintheengineeringdesign。
【Key words】 Ductility ; Seismicgrade
建造于有抗震設(shè)防要求地區(qū)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)樓房，在工程設(shè)計時，通常要求應(yīng)有較好的延性。延性是衡量結(jié)構(gòu)是否具有良好耗能能力的一個重要指標，一般指構(gòu)件和結(jié)構(gòu)屈服后，具有承載能力不降低或基本不降低、且具有足夠塑性變形能力的一種性能。然而結(jié)構(gòu)的延性是不能通過計算精確得到的，而是通過加強構(gòu)造措施的方法來保證結(jié)構(gòu)的延性，所以在不同的情況下，構(gòu)件的延性要求是不同的，在地震作用強烈或是對地震作用敏感的地方延性的要求應(yīng)高一些，重要的、震害造成損失較大的結(jié)構(gòu)，延性的要求也應(yīng)高一些，反之，延性的要求可適當(dāng)?shù)慕档?。前面說過，因為延性不是通過計算得到的，所以為了在工程設(shè)計的過程中做到安全適用、經(jīng)濟、合理，《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB 50011-2001）與《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JG 3-2002）采用了對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)區(qū)分抗震等級（特一級、一級、二級、三級、四級）的辦法，不同的抗震等級的構(gòu)造措施不同，從而在宏觀上對結(jié)構(gòu)的不同延性要求加以區(qū)別。
對于一棟鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的樓房我們是怎樣確定它的抗震等級而來保證它的延性呢？這里我們先來解釋一下三個重要概念： ①抗震措施：除地震作用計算和抗力計算以外的抗震設(shè)計內(nèi)容，包括抗震構(gòu)造措施；②抗震構(gòu)造措施：根據(jù)抗震概念設(shè)計原則，一般不需計算而對結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)各部分必須采取的各種細部要求；③抗震等級：它是結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)防的標準，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的樓房應(yīng)根據(jù)烈度、結(jié)構(gòu)類型和房屋高度采用不同的抗震等級，并應(yīng)符合相應(yīng)的計算、構(gòu)造措施和材料要求。從上面的概念介紹我們可以看出抗震措施包括的內(nèi)容比較廣泛一些，它主要有場地選擇、內(nèi)力的調(diào)整、結(jié)構(gòu)選型、結(jié)構(gòu)布置與一些增大延性的措施；而抗震構(gòu)造措施包括范圍相對來說要小一些，如限制最大軸壓比、最小體積配箍率等。對于抗震等級，在同等設(shè)防烈度和房屋高度的情況下，不同的結(jié)構(gòu)類型，其次要抗側(cè)力構(gòu)件的抗震等級可低于主要抗側(cè)力構(gòu)件，當(dāng)然在實際工程設(shè)計中，也可根據(jù)具體需要來提高局部某些構(gòu)件的抗震等級。掌握這三個概念之后，我們就可以根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB 50011-2001）或《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JG 3-2002）來確定任何一棟鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)樓房的抗震等級而不會出錯。下面我們來通過三個案例來說明確定樓房的抗震等級應(yīng)注意的問題，并且通過案例看出同一棟鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的樓房有多個抗震等級的情況。
【案例一】：某框架-剪力墻結(jié)構(gòu)房屋的抗震設(shè)防分類標準為丙類，總高為28米，層數(shù)為9層，所處地區(qū)的場地類別為II類，抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計基本加速度為0.10g，確定該房屋的抗震等級。
主要考慮過程如下：根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》的第6.1.1條可以看出，房屋的高度是滿足要求的，因該房屋的抗震設(shè)防分類標準為丙類，所以可以直接根據(jù)表6.1.2查出此房屋的抗震等級為：框架部分為三級，剪力墻部分為三級。從這個案例我們可以看出這個樓房有兩個抗震等級，抗震措施與抗震構(gòu)造措施所用的抗震等級是相同的。
【案例二】：某框架結(jié)構(gòu)房屋的抗震設(shè)防分類標準為丙類，總高為28米，層數(shù)為9層，所處地區(qū)的場地類別為III類，抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計基本加速度為0.15g，確定該房屋的抗震等級。
主要考慮過程如下：根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》的第6.1.1條可以看出，房屋的高度是滿足要求的，因該房屋的抗震設(shè)防分類標準為丙類，根據(jù)表6.1.2查出此房屋的抗震等級為三級，根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》3.3.3條，當(dāng)建筑場地為Ⅲ時，對設(shè)計基本地震加速度為0.15g的地區(qū)，除本規(guī)范另有規(guī)定外,宜分別按抗震設(shè)防烈度8度(0.20g)時各類建筑的要求采取抗震構(gòu)造措施，所以該房屋當(dāng)確定抗震構(gòu)造措施時所用的抗震等級為二級。從這個案例我們可以看出這個樓房也有兩個抗震等級，但抗震措施與抗震構(gòu)造措施所用的抗震等級是不相同的；當(dāng)進行內(nèi)力的調(diào)整時，所用的抗震等級為三級，當(dāng)確定構(gòu)件的最大軸壓比、最小體積配箍率時，所采用的抗震等級為二級，雖然本案例的抗側(cè)力構(gòu)件為單一的構(gòu)件（框架），但它仍然有兩個抗震等級，從而來保證結(jié)構(gòu)的延性。下面我們通過【案例三】來說明同一棟樓房有更多的抗震等級和更為復(fù)雜的情況。
【案例三】：某框支剪力墻結(jié)構(gòu)房屋的抗震設(shè)防分類標準為丙類，總高為60米，層數(shù)為18層，所處地區(qū)的場地類別為III類，抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計基本加速度為0.15g，轉(zhuǎn)換層的位置設(shè)置在2層，確定該房屋的抗震等級。
關(guān)鍵詞：抗震設(shè)計；計算方法；基于性能
Abstract: earthquake has the characteristics of sudden, forecast is still very low. Earthquake disaster is one of severe natural disasters human beings are facing. Our country two seismic zone in the middle, ring the Pacific seismic zone in the east, west of the Mediterranean - Himalayan seismic belt, is one of the earthquake more countries in the world. So the seismic performance of structures in our country has full of necessity.
Key words: seismic design; Calculation method; Based on the performance
中圖分類: TU973+.31 文獻標識碼：A 文章編號：
抗震概念設(shè)計及思路
抗震設(shè)防的基本目的是在一定的經(jīng)濟條件下，最大限度地限制和減輕建筑物的地震破壞，保障人民生命財產(chǎn)的安全。為了實現(xiàn)這一目的，抗震設(shè)計規(guī)范以“小震不壞，中震可修，大震不倒”，即三水準的抗震設(shè)防要求作為建筑抗震設(shè)計的基本原則。
一般來說，建筑抗震設(shè)計包括三個方面的內(nèi)容與要求：概念設(shè)計、抗震計算與構(gòu)造措施。概念設(shè)計在整體上把握抗震設(shè)計的主要原則，減少由于建筑結(jié)構(gòu)自身帶來地震作用及結(jié)構(gòu)地震反映的復(fù)雜性而造成抗震計算不準確；抗震計算為結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計提供定量依據(jù)；構(gòu)造措施則是抗震概念設(shè)計與抗震計算的有效保障。結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計三個方面的內(nèi)容是一個不可分割的整體，忽略其中任何一部分都可能造成抗震設(shè)計的失效。
建筑結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計的目標是使整體結(jié)構(gòu)能發(fā)揮耗散地震能量的作用，從而避免結(jié)構(gòu)出現(xiàn)比較敏感的薄弱部位，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)過早的破壞。假定整個結(jié)構(gòu)能發(fā)揮耗散地震能量的作用是抗震設(shè)計方法的前提之一，在此前提下才能以多遇地震作用進行結(jié)構(gòu)計算與構(gòu)造措施。
建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的基本原則包括：（1）結(jié)構(gòu)的簡單性，即結(jié)構(gòu)在地震作用下具有比較明確的傳力途徑，結(jié)構(gòu)的計算、內(nèi)力及位移分析都易于把握。（2）結(jié)構(gòu)的規(guī)則及均勻性，造型和結(jié)構(gòu)布置比較均勻可以避免剛度、承載能力與傳力途徑的突變，以限制結(jié)構(gòu)在豎向出現(xiàn)敏感的薄弱部位，建筑平面比較規(guī)則可以使建筑物質(zhì)量分布與結(jié)構(gòu)剛度分布協(xié)調(diào)，限制質(zhì)量與剛度之間的偏心。（3）結(jié)構(gòu)的剛度與抗震能力，結(jié)構(gòu)布置應(yīng)使結(jié)構(gòu)在兩個主軸方向具有足夠的剛度和抗震能力、足夠的抗扭剛度和抵抗扭轉(zhuǎn)振動的能力。
二、結(jié)構(gòu)抗震計算方法及抗震驗算
結(jié)構(gòu)抗震計算可分為地震作用計算和結(jié)構(gòu)抗震驗算兩部分。進行結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計時，在確定結(jié)構(gòu)方案后，首先應(yīng)計算地震作用，然后計算結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的地震作用效應(yīng)，最后再將地震作用效應(yīng)與其他荷載效應(yīng)進行組合，驗算結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的承載力與變形，以滿足“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震設(shè)防要求。
結(jié)構(gòu)抗震計算的方法包括：（1）底部剪力法，特點是忽略高振型的影響，假定結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)以基本振型為主，將基本振型簡化為倒三角形進行計算，但是計算精度稍差。（2）振型分解反應(yīng)譜法，利用振型分解的原理和反應(yīng)譜理論進行結(jié)構(gòu)最大地震反應(yīng)分析，計算精度稍高。（3）時程分析法，選用一定的地震波直接輸入到所設(shè)計的結(jié)構(gòu)，然后對結(jié)構(gòu)的運動微分方程進行逐步數(shù)值積分，求得結(jié)構(gòu)在整個地震時程范圍內(nèi)的地震反應(yīng)，計算精度高。
為了滿足“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震設(shè)防標準，我國《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》規(guī)定進行下列內(nèi)容的抗震驗算：（1）多遇地震下結(jié)構(gòu)允許彈性變形驗算，防止非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞，如隔墻、幕墻、建筑裝飾等的破壞。（2）多遇地震下結(jié)構(gòu)強度驗算，防止結(jié)構(gòu)構(gòu)件因承載力不足而破壞。（3）罕遇地震下結(jié)構(gòu)彈塑性變形驗算，以防止結(jié)構(gòu)因過大變形發(fā)生倒塌。
三、提高結(jié)構(gòu)抗震性能的措施
結(jié)構(gòu)的抗震性能決定于結(jié)構(gòu)的整體性、延性，而結(jié)構(gòu)的整體性和延性與結(jié)構(gòu)布置、結(jié)構(gòu)整體剛度、結(jié)構(gòu)節(jié)點和構(gòu)件的延性和強度密切相關(guān)。
結(jié)構(gòu)布置時宜考慮多道抗震防線，一個抗震結(jié)構(gòu)應(yīng)由若干延性較好的分體系組成，通過構(gòu)件的鏈接協(xié)同作用，有意識地在結(jié)構(gòu)內(nèi)部、外部建立一系列分布的屈服區(qū)，使結(jié)構(gòu)在先屈服的部分耗散大量的地震能量，而使最后的“防線”得以保存，便于結(jié)構(gòu)修復(fù)。
結(jié)構(gòu)應(yīng)具有合理的剛度和承載力分布，建筑物的側(cè)移剛度越大，則自振周期越短，地震作用也越大，要求結(jié)構(gòu)構(gòu)件具有較高的承載力。提高結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度，往往以提高造價和降低結(jié)構(gòu)變形能力為代價，因此在確定結(jié)構(gòu)體系時，需要在剛度、承載力之間尋求較好的匹配關(guān)系。
結(jié)構(gòu)應(yīng)采取的構(gòu)造措施，對于多層砌體結(jié)構(gòu)，在構(gòu)造上應(yīng)采取設(shè)置構(gòu)造柱、在砌體內(nèi)配置橫向和豎向鋼筋等措施。對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，應(yīng)通過混凝土材料、截面尺寸、縱向和橫向的配筋來避免剪切破壞先于彎曲破壞、混凝土的壓碎先于鋼筋的屈服、鋼筋的錨固黏結(jié)破壞先于構(gòu)件的破壞。
四、基于性能的抗震設(shè)計
按現(xiàn)行的以保障生命安全為基本目標的抗震設(shè)計規(guī)范所設(shè)計和建造的建筑物，在地震中雖然可以避免倒塌，但其破壞卻造成了嚴重的直接和間接經(jīng)濟損失，甚至影響到社會和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。這些破壞和損失遠超出了設(shè)計者、建造者和業(yè)主原先的估計。
為了強化結(jié)構(gòu)抗震的安全目標和提高結(jié)構(gòu)抗震的功能要求，提出了基于性能的抗震設(shè)計思想和方法。結(jié)構(gòu)基于性能抗震設(shè)計通常采用的方法為非線性時程分析法與非線性靜力分析法。非線性時程分析法從建立在層模型到建立在截面多彈簧模型上的方法，再到當(dāng)前正在研究發(fā)展的建立在截面纖維滯回本構(gòu)關(guān)系的纖維模型法，準確程度正在不斷提高。基本思路是通過適當(dāng)數(shù)值方法建立和求解動力方程，從而得到結(jié)構(gòu)各個時刻的反應(yīng)量。非線性靜力分析法，從本質(zhì)上說是一種靜力非線性計算方法，先以某種方法求得結(jié)構(gòu)在地震作用下所對應(yīng)的目標位移，然后在對結(jié)構(gòu)施加豎向荷載的同時，將表征地震作用的水平靜力荷載以單調(diào)遞增的形式作用到結(jié)構(gòu)上，在達到目標位移時停止荷載遞增，最后再對結(jié)構(gòu)進行抗震性能評估，判斷結(jié)構(gòu)是否可滿足在水平地震作用下功能需求。
基于性能的抗震設(shè)計與傳統(tǒng)的抗震思想相比具有以下特點：（1）從著眼于單體抗震設(shè)防轉(zhuǎn)向同時考慮單體工程和所相關(guān)系統(tǒng)的抗震。（2）將抗震設(shè)計以保障人民的生命安全為基本目標轉(zhuǎn)變?yōu)樵诓煌L(fēng)險水平的地震作用下滿足不同的性能目標，即將統(tǒng)一的設(shè)防標準改變?yōu)闈M足不同性能要求的更合理的設(shè)防目標和標準。（3）設(shè)計人員可根據(jù)業(yè)主的要求，通過費用—效應(yīng)的工程決策分析確定最優(yōu)的設(shè)防標準和設(shè)計方案，以滿足不同業(yè)主、不同建筑物的不同抗震要求。
五、結(jié)束語
我國在學(xué)習(xí)借鑒世界其他各國抗震研究成果的基礎(chǔ)上，逐漸形成了自己的一套較為先進的抗震設(shè)計思路。其中大部分內(nèi)容都符合現(xiàn)代抗震設(shè)計理念，但是也有許多考慮欠妥的地方。我國的抗震設(shè)計思路應(yīng)該在完善自身不足的同時，不斷向前發(fā)展。
參考文獻
[1] 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 GB 50010-2010 中國建筑工業(yè)出版社
[2] 建筑抗震設(shè)計規(guī)范 GB50011-2010 中國建筑工業(yè)出版社
[3] 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ3-2010 中國建筑工業(yè)出版社
[4] 高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)概念設(shè)計方鄂華編著，機械工業(yè)出版社
【關(guān)鍵詞】鋼筋；混凝土；框架結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計
0.概述
自改革開放以來，特別是上世紀90年代以后，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在建筑行業(yè)得到了迅速發(fā)展，特別是鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，因為其具有足夠的強度，良好的延性和較強的整體性，更是廣泛應(yīng)用于地震設(shè)防區(qū)的多高層建筑中。下面就框架結(jié)構(gòu)的一些設(shè)計理念及常見問題與大家共同探討與學(xué)習(xí)。
1.框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計思路
框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的正確指導(dǎo)思想：（1）塑性效應(yīng)發(fā)生在梁端，底層柱的塑性效應(yīng)較晚形成。（2）梁柱在彎曲破壞前，避免發(fā)生其他形式的破壞，如剪切破壞，粘性破壞。（3）在梁柱破壞之前，節(jié)點應(yīng)有足夠的強度及變形能力。（4）重視非主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計。
2.重視強柱弱梁，強剪弱彎的設(shè)計理念
為什么要在這里著重強調(diào)一下呢，通過去年汶川5.12強震后一些框架結(jié)構(gòu)建筑物的實際破壞情況我們注意到，柱破壞了建筑物整個都會傾覆，而梁破壞則僅是某個區(qū)域失效，不會影響全局，柱較之梁破壞的損害更大，這是我們的必須重視的。因此我們設(shè)計人員在設(shè)計中一定要將這一概念設(shè)計貫徹下去，首先必須嚴格控制柱軸壓比，我們目前的計算均是基于小震下進行的，如果小震下柱子軸壓比過高，則大震下地震力將對邊柱產(chǎn)生一個巨大的附加軸力（有文章研究表明約增加30%），則柱子根本不可能有這點安全儲備，在大震即會破壞，那又何談大震不倒呢？筆者認為軸壓比在任何情況下均不宜超過0.9%。其次我們對柱斷面及配筋設(shè)置時應(yīng)分部位處理，建議邊柱，角柱應(yīng)適當(dāng)加強，特別是角柱，建議應(yīng)全柱加密箍筋，且配筋率不宜小于1%所有框架柱，不包括小截面柱，筆者建議縱筋均應(yīng)大于20，且柱筋品種不宜過多，矩形截面柱盡可能對稱配筋。而對梁配筋筆者則建議應(yīng)配足梁中部筋，而支座筋則可通過調(diào)幅讓其適當(dāng)降低，以使地震作用下能形成梁鉸機制，防止柱先于梁屈服，使粱端能首先產(chǎn)生塑性鉸，保證柱端的實際受彎承載力大于梁端的實際受彎承載力。強剪弱彎是保證構(gòu)件延性，防止脆性破壞的重要原則，它要求人為加大各承重構(gòu)件相對于其抗彎能力的抗剪承載力，使這些部位在結(jié)構(gòu)經(jīng)歷罕遇地震的過程中以足夠的保證率不出現(xiàn)脆性剪切失效。對于框架結(jié)構(gòu)中的框架梁應(yīng)注意抗剪驗算和構(gòu)造，使其滿足相關(guān)規(guī)范要求。
3.框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計用軟件（如pkpm）計算時應(yīng)注意的幾個問題
3.1抗震等級
對于乙類建筑，建筑抗震設(shè)計規(guī)范3.1.322規(guī)定：地震作用應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求，但是抗震措施（主要體現(xiàn)為抗震等級）在一般情況下，當(dāng)抗震設(shè)防烈度為6度-8度時，應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高一度的要求。實際設(shè)計中經(jīng)常發(fā)生抗震等級選錯的情況，如：位于8度區(qū)的某乙類建筑，應(yīng)按9度由建筑抗震設(shè)計規(guī)范表6.1.2確定，為一級抗震等級。
3.2振型組合數(shù)的選取
應(yīng)按以下規(guī)則選取：對于較高層建筑，當(dāng)不考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)時，振型數(shù)應(yīng)不小于3；當(dāng)振型數(shù)多于3時，宜取為3的倍數(shù)（由于程序按3個振型一頁輸出），但不能多于層數(shù)。當(dāng)房屋層數(shù)不大于2時，振型數(shù)可取層數(shù)。對于不規(guī)則建筑，當(dāng)考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)時，振型數(shù)應(yīng)不小于9，但不能超過結(jié)構(gòu)層的3倍，只有定義彈性樓板且按總剛分析法分析時，才可以取更多的振型。建筑抗震設(shè)計規(guī)范在條文說明中明確指出：振型數(shù)可以取振型參與質(zhì)量達到總質(zhì)量90%所需的振型數(shù)。目前satwe等程序已有這種功能，這是一個重要指標。如：對于某一建筑，選取的振型數(shù)為15，但振型參與質(zhì)量系數(shù)只有50%，說明振型數(shù)取得不夠，可能由于此建筑過于復(fù)雜或由于某些桿件不連續(xù)導(dǎo)致局部震動引起的，應(yīng)仔細復(fù)核。
3.3結(jié)構(gòu)周期折減系數(shù)
框架結(jié)構(gòu)由于填充墻的存在，使結(jié)構(gòu)的實際剛度大于計算剛度，計算周期大于實際周期，因此，算出的地震作用效應(yīng)偏小，使結(jié)構(gòu)偏于不安全，因而對結(jié)構(gòu)的計算周期進行折減是必要的。折減系數(shù)可根據(jù)填充墻的材料及數(shù)量選取0.7-0.9。
3.4梁剛度放大系數(shù)
SATWE或TAT等計算軟件的梁輸入模型均為矩形截面，未考慮因存在樓板形成T型截面而引起的剛度增大，造成結(jié)構(gòu)的實際剛度大于計算剛度，算出的地震剪力偏小，使結(jié)構(gòu)偏于不安全。因此計算時應(yīng)將梁剛度進行放大，放大系數(shù)中粱取20、邊梁取1.5為宜。
3.5活荷載的最不利布置
多層框架，尤其是活荷載較大時，是否進行活荷的最不利布置對計算結(jié)果影響較大。即使選用程序中給定的梁設(shè)計彎矩放大系數(shù)，也不一定能反映出工程的實際受力情況，有可能造成結(jié)構(gòu)不安全或過于保守?？紤]目前的計算機計算速度都比較快，作者建議所有工程都應(yīng)進行活荷載的最不利布置計算。
4.設(shè)計中應(yīng)注意的若干問題
（1）框架節(jié)點核芯區(qū)箍筋配置應(yīng)滿足要求對于規(guī)范中規(guī)定的框架柱箍筋加密區(qū)的箍筋最小體積配箍率的要求，絕大部分設(shè)計人員都能給予足夠的重視，但對于《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2001）中規(guī)定的”一、二、三級框架節(jié)點核芯區(qū)配箍特征值分別不宜小于0.12、0.10、0.08且體積配箍率分別不宜小于06%0.5%，0.4%?！痹O(shè)計中經(jīng)常被忽視，尤其是柱軸壓比不大時，常常不滿足要求。這一規(guī)定是保證節(jié)點核芯區(qū)延性的重要構(gòu)造措是、應(yīng)嚴格遵守。
（2）底層框架柱箍筋加密區(qū)范圍應(yīng)滿足要求建筑抗震設(shè)計規(guī)范（GB50011-2001）中規(guī)定：”底層柱，柱根處箍筋加密區(qū)范圍為不小于柱凈高的l/3”這是新增加的要求，設(shè)計中應(yīng)重點說明。
（3）框架梁的縱向配筋率應(yīng)注意《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2001）中規(guī)定：”當(dāng)框架梁梁端縱向受拉鋼筋配筋率大于2%時，梁箍筋最小直徑的數(shù)值應(yīng)比表6.3.3中規(guī)定的數(shù)值增大2/mm?！痹谀壳霸O(shè)計中，這一規(guī)定常被忽視，造成梁端延性不足。
（4）框架梁上部縱筋端部水平錨固長度應(yīng)滿足要求《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010-2002）中規(guī)定：”框架端節(jié)點處，當(dāng)框架梁上都縱筋水平直線段錨固長度不足時，應(yīng)伸至柱外邊并向下彎折，彎折前的水平投影長度不應(yīng)小于0.4LaE.”當(dāng)框架柱截面尺寸小于400×400mm時，應(yīng)注意梁上部縱筋直徑的選擇，否則這一項要求不容易得到保證。
（5）短柱位置未明確樓梯平臺梁或者雨篷梁支撐在框架柱上，容易形成短柱，應(yīng)按要求全長加密箍筋。框架填充墻開窗，由于窗臺處砌體對框架柱作用，容易形成短柱，也應(yīng)全長加密。若不加密，可將砌體墻與框架柱設(shè)成柔性連接（如：墻柱之間留有縫隙，填充一些松散材料，但應(yīng)有鋼筋與柱拉結(jié)），或從邊框梁處出挑挑耳，上砌砌體填充墻，消除對框架柱的作用。
5.總結(jié)
鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)雖然相對簡單，但設(shè)計中仍有很多需要注意的問題，只有熟練地掌握規(guī)范，并具有良好的結(jié)構(gòu)概念，才能設(shè)計出既安全又經(jīng)濟適用的優(yōu)秀作品。 [科]
【參考文獻】
[1]GB50010-2002，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].
關(guān)鍵詞 碳纖維軸向承載力抗震加固
中圖分類號：TU528.571文獻標識碼： A 文章編號：
一.概述
粘帖CFRP片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)的技術(shù)，主要用于鋼筋混凝土柱的抗震加固、梁柱的受剪加固、梁板的受彎加固、以及裂縫和耐久性修補。對于鋼筋混凝土柱粘帖CFRP片加固，國內(nèi)外大量的試驗和理論分析均表明，目前采用一般粘帖CFRP片材加固鋼筋混凝土柱的方法，在鋼筋混凝土柱粘帖CFRP片材后，使柱中混凝土處于三向受壓狀態(tài)，提高了混凝土的抗壓強度及極限壓應(yīng)變，從而提高鋼筋混凝土柱軸壓承載力及延性。與約束混凝土的機理類似，鋼筋混凝土柱粘帖CFRP片材加固后使柱中混凝土處于約束狀態(tài)，由于CFRP片材是線彈材料，使其產(chǎn)生的約束力是持續(xù)增長的，直至碳纖維拉斷，混凝土破壞?？梢哉J為：當(dāng)鋼筋混凝土柱粘帖CFRP片材加固軸向應(yīng)力超出混凝土的抗壓強度后，應(yīng)力---應(yīng)變關(guān)系呈線性增長，混凝土的應(yīng)力和應(yīng)變同時達到最大值，呈現(xiàn)了CFRP片材是線彈性材料約束混凝土的特點。[1]
二、碳纖維加固混凝土柱的原理
普通混凝土結(jié)構(gòu)在使用一定的年限后，混凝土腐蝕、鋼筋銹蝕，承載能力下降；一部分新建和在建的工程，由于設(shè)計或施工不當(dāng)，有些工程使用功能改變，荷載增加或者提高建筑物的抗震設(shè)防等級；由于種種原因造成停建爛尾工程，又重新啟動的工程等等，這些都需要對結(jié)構(gòu)進行加固。使用建筑結(jié)構(gòu)膠在混凝土表面粘帖CFRP片材材料進行加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)，《碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中對鋼筋混凝土柱的加固從施工到設(shè)計都有詳細的規(guī)定。
《碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中要求粘帖CFRP片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)由熟悉該技術(shù)施工藝的專業(yè)施工隊伍完成，并應(yīng)有加固修復(fù)和施工技術(shù)措施。保證施工質(zhì)量的關(guān)鍵是遵循工序要求，施工時應(yīng)考慮環(huán)境溫度、濕度對結(jié)構(gòu)膠固化的影響。施工過程中，為保證加固質(zhì)量，應(yīng)從施工準備開始對需要加固的構(gòu)件進行表面修復(fù)、清理并保持干燥，應(yīng)按產(chǎn)品供應(yīng)商提供的工藝規(guī)定進行配置和涂抹結(jié)構(gòu)膠。粘帖CFRP片材還應(yīng)符合《碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中有關(guān)條款要求。施工中應(yīng)注意安全，遠離電器設(shè)備及電源，做好防護措施。在開始施工之前，應(yīng)確認CFRP片材及配套的結(jié)構(gòu)膠的新產(chǎn)品合格證、產(chǎn)品出廠質(zhì)量檢驗報告，各項性能指標應(yīng)符合《碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中的檢驗要求。[2]
改善鋼筋混凝土柱最方便最有效的方法就是對核心區(qū)混凝土和保護層混凝土進行有效的約束，提高混凝土自身的變形能力?！短祭w維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的出現(xiàn)使得這一方法變得簡單易行。CFRP片材包裹在鋼筋混凝土柱，混凝土受到了外包纖維的有效約束，極大改善了混凝土的變形能力；同時外包纖維限制了裂縫的發(fā)展，在纖維拉斷前保護層的混凝土不剝落，有效防止了粘結(jié)構(gòu)破壞的發(fā)生。
為了進行CFRP約束混凝土構(gòu)件的力學(xué)性能和承載力設(shè)計方法的研究，必須確定混凝土在CFRP生材料約束情況下的應(yīng)力―――應(yīng)變關(guān)系。國內(nèi)外許多學(xué)者對CFRP約束混凝土的關(guān)系進行了研究，基于試驗結(jié)果分析，建立了CFRP約束混凝土關(guān)系指數(shù)曲線+直線曲線的模型。
三、碳纖維加固鋼筋混凝土柱的軸向承載力計算抗震加固[3]
我國現(xiàn)行鋼筋混凝土設(shè)計規(guī)范及抗震設(shè)計規(guī)范中，對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震措施，主要針對不同的抗震等級，通過內(nèi)力調(diào)整和限制軸壓比倆方面來控制。許多研究者指出：軸壓比影響柱的延性及破壞形式。當(dāng)軸向壓力較小時，鋼筋混凝土柱為受拉破壞，主要是由于受拉側(cè)鋼筋先達到屈服而引起的，表現(xiàn)出一定的延性。隨著軸向壓力的增加，柱的延性不斷降低。當(dāng)軸力超過界限軸力時，受拉側(cè)鋼筋達不到受屈服，構(gòu)件的破壞主要是由于混凝土壓潰或主筋的壓曲造成的，因此延性很小。這就是抗震結(jié)構(gòu)中限制鋼筋混凝土柱軸壓比的原因。在實際加固改造工程中，常常會遇到框架柱軸壓比超出規(guī)范限值得情況。此時采用CFRP約束混凝土的關(guān)系環(huán)向包裹對柱進行約束，可以提高柱的混凝土抗壓強度，從而降低軸壓比。對于外粘帖纖維布弱約束鋼筋混凝土柱計算；外粘纖維布弱約束鋼筋混凝土柱軸壓構(gòu)件，其軸承載力按下列公式計算：N0.9（
對圓形載面建議按：式中： 為外粘纖維布弱約束鋼筋混凝土柱軸壓構(gòu)件心抗壓強設(shè)計值； 為外粘纖維布弱約束鋼筋混凝土柱軸向構(gòu)件抗壓強設(shè)計值； 為外粘纖維布弱約束鋼筋混凝土柱軸向構(gòu)件抗拉強設(shè)計值；外粘纖維布弱約束鋼筋混凝土柱軸向構(gòu)件抗拉強設(shè)計值；A為加固柱截面的面積。一般情況下 不應(yīng)大于的1.5倍，黨有可靠依據(jù)時混凝土強度的提高幅值可適當(dāng)提高。截面的半徑或高度應(yīng)小于1.0m，對矩形截面的高寬比h/b應(yīng)小于1.5。
為確保核心區(qū)混凝土得到有效的約束，我國現(xiàn)行鋼筋混凝土設(shè)計規(guī)范及抗震設(shè)計規(guī)范給出了柱箍筋加密區(qū)的最小配箍特征值 ，為避免配箍率過小還規(guī)定了最小體積配箍率。鋼筋混凝土柱軸可以通過粘帖碳纖維來滿足《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011―2001）對箍筋加密區(qū)以及體積配箍率的構(gòu)造要求，以提高其抗震性能。碳纖維的加固最主要課依據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》和《碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中（CECS146:2003）來確定。
碳纖維片材在箍筋加密區(qū)宜連續(xù)布置，且碳纖維片材兩端應(yīng)搭接或采取可靠連續(xù)措施形成封閉箍。碳纖維片材條帶的搭接長度不應(yīng)小于150mm，各條帶的搭接位置應(yīng)相互錯開。
參考文獻：
[1] 文明才. 建筑結(jié)構(gòu)加固技術(shù)及發(fā)展趨勢[J]. 湖南城市學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版)[J]. 2005,14 (3):13-15.
關(guān)鍵詞：周期比,位移比,剛度比
中圖分類號：[TU208.3] 文獻標識碼：A 文章編號：
一、前言
地震能對人民生命財產(chǎn)帶來極大危害，因而結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計就成為結(jié)構(gòu)工程師的一項重要職責(zé)和使命，由于地震的復(fù)雜性，使得抗震設(shè)計中涉及許多參數(shù)，對這些參數(shù)的正確取用以及對計算結(jié)果的合理性判斷也就顯得尤為重要。下面將對這些問題逐一描述。
二、基本概念
上下層樓層剛度比。顧名思義上下層樓層剛度比為上層樓層剛度與下層的樓層剛度的比值，但關(guān)于樓層剛度的計算，目前有三種算法：
地震剪力與地震層間位移的比值Vi/Ui(見《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》3.4.3條文說明) ;
剪切剛度Ki=GiAi/hi（見《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》附錄E.0.1）;剪彎剛度i/Hi（見《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》附錄E.0.2）。
其中第一種算法用于側(cè)向剛度規(guī)則性判斷時選用，適用與普通結(jié)構(gòu)，第二種算法用于底層轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，第三種算法用于高位轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)。對帶轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)應(yīng)分別用第一種算法和第二種（或第三種）算法計算剛度比，并分別滿足相應(yīng)的規(guī)范限值。
剛度比超限經(jīng)常遇到的是由于上下層高的變化引起的，當(dāng)下層層高比上層層高高很多時,而上下層柱和墻斷面不變時，由于下層層高大,層間位移也大, 導(dǎo)致Vi/Ui小于上層,上下層樓層剛度比就會出現(xiàn)超限情況，此時可通過加大下層柱和墻斷面,或減小上層柱和墻斷面來解決,當(dāng)超規(guī)范不太多時通過調(diào)整上下層砼強度等級的辦法也實現(xiàn)剛度比調(diào)整。對于帶轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)，則需要根據(jù)具體情況調(diào)整落地墻的數(shù)量來處理。
圖1,圖2為一帶轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的23層商住樓,二層為轉(zhuǎn)換層,采用梁式轉(zhuǎn)換,經(jīng)計算,剛度比結(jié)果如下:
采用的樓層剛度算法:剪彎剛度算法
采用的樓層剛度算法:剪彎剛度算法
轉(zhuǎn)換層所在層號= 2
轉(zhuǎn)換層下部結(jié)構(gòu)起止層號及高度= 1 28.40
轉(zhuǎn)換層上部結(jié)構(gòu)起止層號及高度= 3 46.00
X方向下部剛度= 0.078E+08X方向上部剛度= 0.1373E+08
X方向剛度比= 1.26
Y方向下部剛度= 0.1056E+08 Y方向上部剛度= 0.1997E+08
Y方向剛度比= 1.35
Y方向剛度比超限, X方向剛度比也接近限值.說明轉(zhuǎn)換層以下剛度較小,通過調(diào)整見圖3,在端部增加落地剪力墻,增加底部剛度,經(jīng)計算結(jié)構(gòu)如下:
X方向下部剛度= 0.091E+08X方向上部剛度= 0.1373E+08
X方向剛度比= 1.078
Y方向下部剛度= 0.1342E+08 Y方向上部剛度= 0.1997E+08
Y方向剛度比= 1.0635
X,Y向剛度比均接近1.0, 較好的滿足規(guī)范要求!
五、結(jié)束語
結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計是一項非常復(fù)雜的工作，涉及的因素也遠非限于上述問題，除了計算以外，還有很多抗震概念設(shè)計和構(gòu)造措施等重要內(nèi)容需要考慮，特別是建筑體型和結(jié)構(gòu)形式的合理選用，則更需建筑師和結(jié)構(gòu)工程師相互配合.但是作為結(jié)構(gòu)工程師則一定要通過對結(jié)構(gòu)本身特性仔細分析,合理方案布置,選用正確的計算模型和計算參數(shù),得到合理的計算結(jié)果,并采取相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施來實現(xiàn)結(jié)構(gòu)良好的抗震性能.
參考文獻
(1) 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程 JGJ3-2002版
(2) 建筑抗震設(shè)計規(guī)范 GB50011-2001 2008版
(3)建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計 河南科技出版社 1991版
