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工程建设与设计______Construction&Design For P roject提高单跨框架结构抗震性能的几种方法Several Methods to Improve the Seismic Performance of Single Span FrameStructure闫艳伟\李晓蕾2(1•中元国际工程有限公司，北京100038；2.西安理工大学土木建筑工程学院，西安710048)YAN Yan-wei1,LI Xiao-lei2(1.China IPPR International Engineering Co.Ltd.,Beijing100038,China;2.School of Civil Engineering and Architecture,Xi'an University of Technology,Xi'an71004&China)【摘要】单跨框架结构冗余度小，在地震中很容易形成机构并发生倒塌破坏，故在设计中应增加延性，提高其抗震性能。
结合实际工程，以一工业厂房附属用房中的单跨框架结构为例，对比分析了加强抗震措施、中震弹性设计与中震不屈服设计、对结构重要部位进行包络设计三种提升结构综合抗震性能的方法结果表明，可通过提高抗震等级和抗震构造措施以及对结构重要部位进行包络设计来有效提高结构抗震性能，对关键构件进行中震抗震设计能保证其具有较好的延性，但建筑物的整体造价会有所提高[Abstract]Due to the small redundancy of single span frame structure,it is easily forming mechanism and collapsed under the earthquake.Then,the seismic performance of s ingle span frame structure should be improved by strengthening structure bined with practical engineering,a single span frame structure in industrial workshop accessory occupancy as an example,three methods are proposed as follows: strengthen aseismic measures,elastic and non-yielding design under moderate earthquake,envelope design for the important parts of the structure.The comparative analysis was made in this paper,and results shows that improving seismic grade and seismic construction as well as envelope design for important part of t he structure are affect measures for strengthening the structural seismic performance.Seismic design for key component of s tructure under moderate earthquake will ensure the good ductility;however,the overall cost of s tructure will be increased.【关键词】单跨框架;抗震措施涎性;性能设计[Keywords]single-span frame structure;seismic measures;ductility；performance design【中图分类号】TU323.5;TU352【文献标志码】B【文章编号11007-9467(2019)02-0048-04 [DOI]10.13616/ki.gcjsysj.2019.02.0151引言单跨框架结构指由2根柱1根梁组成的结构，其抗侧刚度小，结构超静定次数少，耗能能力弱，结构冗余度小,不能形成多道抗震防线,在超越抗震设防的强震作用下，一旦框架柱出现塑性枝，则整个结构出现连续倒塌的可能性很大。
构造柱在多层砌体房屋墙体的规定部位，按构造配筋，并按先砌墙后浇灌混凝土柱的施工顺序制成的混凝土柱，通常称为混凝土构造柱，简称构造柱。
为提高多层建筑砌体结构的抗震性能,规范要求应在房屋的砌体内适宜部位设置钢筋混凝土柱并与圈梁连接,共同加强建筑物的稳定性。
这种钢筋混凝土柱通常就被称为构造柱。
构造柱,主要不是承担竖向荷载的，而是抗击剪力,抗震等横向荷载的. 构造柱通常设置在楼梯间的休息平台处，纵横墙交接处，墙的转角处，墙长达到五米的中间部位要设构造柱。
近年来为提高砌体结构的承载能力或稳定性而又不增大截面尺寸，墙中的构造柱已不仅仅设置在房屋墙体转角、边缘部位，而按需要设置在墙体的中间部位,圈梁必须设置成封闭状。
从施工角度讲，构造柱要与圈梁地梁、基础梁整体浇筑。
与砖墙体要在结构工程有水平拉接筋连接。
如果构造柱在建筑物、构筑物中间位置，要与分布筋做连接。
与构造柱连接处的墙应砌成马牙槎，每一个马牙槎沿高度方向的尺寸不应超过300mm或5皮砖高，马牙槎从每层柱脚开始，应先退后进，进退相差1/4砖。
圈梁砌体结构房屋中，在砌体内沿水平方向设置封闭的钢筋砼梁，以提高房屋空间刚度、增加建筑物的整体性、提高砖石砌体的抗剪、抗拉强度，防止由于地基不均匀沉降、地震或其他较大振动荷载对房屋的破坏。
在房屋的基础上部的连续的钢筋混凝土梁叫基础圈梁；而在墙体上部，紧挨楼板的钢筋混凝土梁叫上圈梁。
因为圈梁是连续围合的梁所以叫做圈梁。
圈梁是在房屋的檐口、窗顶、楼层、吊车梁顶或基础顶面标高处，沿砌体墙水平方向设置封闭状的按构造配筋的混凝土梁式构件。
按要求圈梁应该在同一水平面上连续、封闭，但当圈梁被门窗洞口（如楼梯间窗口洞）阶段时，应在洞口上部设置附加圈梁进行搭接补强。
附加圈梁的搭接长度不应小于两梁高差的两倍，亦不小于1000mm.圈梁通常设置在基础墙、檐口和楼板处，其数量和位置与建筑物的高度、层数、地基状况和地震强度有关。
圈梁主要作用1·加强砌体结构的整体刚度，对砌体有约束作用，防止由于地基的不均匀沉降或较大振动荷载等对房屋的影响。
11G101-1框架柱、剪力墙、梁、板P53受拉钢筋基本锚固长度Lab、Labe；受拉钢筋锚固长度La；抗震锚固长度Lae；受拉钢筋锚固长度修正系数ζ a1、新。
《受拉钢筋基本锚固长度Lab、Labe》表格中，非抗震和抗震的基本锚固长度均可直接查得，无需再计算。
（表中，一、二级抗震等级Labe取1.15Lab，三级抗震等级取1.05，四级抗震取1.00）2、受拉钢筋的锚固长度Lae一般均为基本锚固长度Labe（即等于查表的数据），特殊情况下乘以修正系数ζa：1）带肋钢筋的公称直径大于25时，乘以1.10；2）锚固区保护层厚度3d时，乘以0.80；5d时，乘以0.70；中间时按内插值。
（与《混凝土结构设计规范》GB50010－2010第8.3.2条一致）3、图籍注：HPB300级钢筋末端应做180°弯钩，弯后平直段长度不应小于3d，但作为受压钢筋时可不做弯钩。
4、新。
当锚固钢筋保护层厚度不大于5d时，锚固长度范围内应配置横向构造钢筋，其直径不应小于d/4（d为锚固钢筋的最大直径）；对梁、柱等杆状构件间距不应大于5d，对板、墙等平面构件间距不大于10d，且均不应小于100mm，此处d为锚固钢筋的直径。
（与《混凝土结构设计规范》GB50010-2010第8.3.1条一致。
在钢筋锚固长度范围内配置构造钢筋（箍筋或横向钢筋），以防止保护层混凝土劈裂时钢筋突然失锚）5、新。
钢筋种类：淘汰低强235Mpa钢筋，以300Mpa光圆钢筋替代；增加高强500Mpa 钢筋；限制并准备淘汰335Mpa钢筋；最终形成300、400、500Mpa的强度梯次，与国际接轨。
《混凝土结构设计规范》GB50010-2010第4.2.1条：混凝土结构的钢筋应按下列规定选用：1纵向受力普通钢筋宜采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500钢筋，也可采用HRB335、HRBF335、HPB300、RRB400钢筋；2箍筋宜采用HRB400、HRBF400、HPB300、HRB500、HRBF500钢筋，也可采用HRB335、HRBF335钢筋；P54混凝土结构的环境类别；混凝土保护层的最小厚度；纵向受力钢筋搭接区箍筋构造（一）混凝土保护层的最小厚度（mm）1、板、墙15mm；梁、柱20mm。
学校名称主管部门工程名称用途工程地址设防烈度建造年代（设计日期和竣工日期）后续使用年限（30、40、50年）工程概况名称原设计地点原施工用途原监理竣工日期设防烈度/场地类别建筑建筑面积檐口标高平面形式女儿墙标高地上层数底层标高层高地下层数基本柱距/开间尺寸总长×宽屋面防水地基基础地基土基础型式地基处理基础深度冻胀类别地下水上部结构主体结构屋盖附属结构墙体构件梁板连接梁-柱、屋架-柱桁架梁-墙、屋架-墙柱墙其他连接结构整体性构造抗侧力系统抗震设防情况圈梁图纸资料建筑图地质勘探结构图施工记录水暖电图设计变更标准、规范、指南设计计算书已有调查资料环境振动设施屋顶水箱腐蚀性介质电梯其他其他历史用途变更改扩建修缮使用条件改变灾害（二）抗震措施鉴定根据《标准》第5.1、5.3节，对×××××××××××进行抗震措施鉴定，结果汇总如下：一般规定5.1.3 多层砌体房屋的外观和内在质量应符合下列要求：1.墙体不空鼓、无严重酥碱和明显歪闪。
2.支承大梁、屋架的墙体无竖向裂缝，承重墙、自承重墙及其交接处无明显裂缝。
满足要求满足要求结构体系5.3.1现有B类多层砌体房屋实际的层数和总高度不应超过表5.3.1规定的限值。
5.3.2现有普通砖和240mm厚多孔砖房屋的层高，不宜超过4m，190mm厚多孔砖和砌块房屋的层高，不宜超过3.6m。
5.3.3 现有多层砌体房屋的结构体系，应符合下列要求：1. 房屋抗震横墙的最大的间距，不应超过表5.3.3-1的要求。
2. 房屋总高度与总宽度的最大比值（高宽比），宜符合表5.3.3-2的要求。
3. 纵横墙的布置宜均匀对称，沿平面内宜对齐，沿竖向应上下连续；同一轴线上的窗间墙宽度宜均匀。
4. 8、9度时，房屋立面高差在6m以上，或有错层，且楼板高差较大，或各部分结构刚度、质量截然不同时，宜有防震缝，缝两侧均应有墙体，缝宽宜为50～100mm。
框架柱的配筋和尺寸要求：【建筑抗震规范】6.3【混凝土结构设计规范】11.4【高规】6.4 （1）：柱纵向受力钢筋的最小总配筋率应按表6.3.7-1采用，同时每一侧配筋率不应小于0.2%；对于建造在Ⅳ类场地且较高的高层建筑，最小总配筋率应增加0.1%。
（2）：表6.3.7-1 柱截面纵向钢筋的最小总配筋率（百分率）注：①表中括号内数值用于框架结构的柱。
②钢筋强度标准值为400MPa时，表中数值应增加0.05；钢筋强度标准值小于400MPa时，表中数值应增加0.1。
③混凝土强度等级高于C60时，上述数值应相应增加0.1。
（3）：柱总配筋率不应大于5%。
（4）：矩形柱截面宽度和高度，四级或不超过2层时不宜小于300mm，一、二、三级且超过2层时不宜小于400mm；圆柱的直径四级或不超过2层时不宜小于350mm，一、二、三级且超过2层时不宜小于450mm。
（5）：剪跨比宜大于2（不形成短柱）；三级轴压比限值为0.85，二级为0.75；长短边之比不宜大于3；一级框架短柱的每侧纵向钢筋配筋率不宜大于1.2%。
（6）纵筋配置原则：①满足最小（大）配筋率要求②柱纵筋间距不大于200，净间距不小于50。
一般取150-200。
（大于600的柱子，一侧至少配5根钢筋才能满足间距要求，先在pkpm 中改看配筋是否满足，再在施工图中进行手改。
） ③上下层纵筋的钢筋直径等级差不超过2级。
（柱子，墙等竖向钢筋采用电渣压力焊直径等级差不超过7mm ，钢筋焊接及验收规程2012）（7）箍筋配置原则：①柱箍筋加密区的箍筋肢距：一级不宜大于200mm ，二、三级不宜大于250mm ，四级不宜大于300mm 。
②柱箍筋加密范围：1）柱端，取截面高度（圆柱直径）、柱净高的1/6、和500mm 的最大值。
2）底层柱的下端不小于柱净高的1/3。
3）刚性地面上下各500mm 。
4）剪跨比不大于2的柱（短柱）以及因为设置填充墙等形成的柱净高与柱截面高度比不大于4的柱、框支柱、一级和二级框架的角柱，取全高。
