基于位移的框架结构教学楼抗震加固设计

Ｔ ａ ｈｎ ｉ ｉｇ Ｂ ｓ ｎ Ｄｉｐａ ｅ ｎ ｅ ｃ ｉｇ Ｂｕｌ ｎ ａ ｅ ｏ ｓ ｌｃ ｍｅ ｔ ｄ
武 江 传
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（ 海 工 学 院 士 木 工 程 学 院 ， 苏 连 云 港 ２２ ０ ） 淮 江 ２０ ５
摘
要： 以基 于 位 移 的抗 震 设 计 方 法 为基 础 ， 合 某 学 校 钢 筋 混 凝 土 框 架 结 构 教 学 楼 的 抗 震 加 固 工 程 实 例 ， 出 了 基 于 位 移 结 提
Ｐ ｓｏｅ 分 析 （ ｕｈ ｖｒ 又称推 覆 分析 ） 方法 属 于静力 弹 塑 性分 析 ， 是实 现基 于位 移 抗 震 加 固设 计 方 法 的重 要 分析 手段 ， 基本 思 想 是 在 结 构 分 析模 型上 施 加 其 某 种 分布形 式 的侧 向力 ， 使 该 侧 向力 逐 步单 调 增 并
法， 是抗 震设 计 理论 的重 大变 革 。其基 本 思想 是 ： 根 据 结构 重要 性 和用途 确 定结 构 的性能 目标 和性 能水
收 稿 日期 ：Ｏ １—０ ２ｌ ６—０ ３
图 １ 结构 ２－３层 平面 示意 图
作 者 简 介 ： 江 传 （ ９ ４一） 男 ， 武 １７ ， 山东 沂 水 人 ， 师 ， 要 从 事 结 构 抗 震 研 究 。 讲 主
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（） １ 依据 原 结 构设 计 图 纸 建 立 分 析 模 型 ， 对 并 该 计算 模 型数据 按结 构 检测 的实 际数据 进行 模 型数 据 修正 ， 括截 面尺 寸修 正 ， 筋 强度 、 包 钢 直径 的修 正 ， 混 凝 土强度 、 弹性模 量 和钢筋 保护 层厚 度 的修正 等 ；
图４ 原 结 构 塑ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ性 铰 分 布 情 况
从 图 ３可 以看 到 ， 新 的抗震 设 防分 类 和抗 震 在 设 计 要求 下 ， 构 的能 力 曲线远 低于需 求 曲线 ， 结 结 原 构 的抗震 能力 已经 不 能 满 足 其 抗 震 需 求 ， 须进 行 必 抗震 加 固 ； 且原 结构 在地 震作 用下 ， 塑性 铰 出现 并 其 数量 较少 （ ４ ， 能充 分耗 散地震 能 量 ， 图 ）不 塑性 铰 较
４ 施 工 注 意 事 项
（ ） 工前 先 在 梁 内按 照计 算 加 固要 求 植 筋 ， １施
图 ５ 加 固结 构 的 整体 计 算 模 型
以保 证 柱子 和梁 的可 靠 连 接 ， 地 震 作 用 时 能 共 同 在
加 固措施 有很 多 ， 主要 有增 大 柱 截 面尺 寸 、 增设 构 造
柱 、 钢 加 固 、 纤 维 补 强 加 固 等 。针 对 该 教 学 楼 外 粘 碳
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廊 悬挑式 钢筋混凝 土单跨框 架结 构 的结构 特点 ， 以 可
汶川 ５ １ ．２大 地震 引起 了社 会 各 界 对 学 校 建 筑 抗 震 性能 的广 泛 关 注 。依 据 《 筑工 程 抗 震 设 防 分 建 类 标 准 （ Ｂ５ ２ ３２ ０ ） ， 儿 园 、 学 、 Ｇ ０ ２ ．０ ８ 》 幼 小 中学 的 教 学 用 房及 宿舍 和食 堂 ， 震设 防标 准 应 不 低 于 重 点 抗 设 防类 ， 即不 低 于 乙类 ； 了 提 高 各 级 各 类 学 校 为 防震 减灾 能 力 ， 消除安 全 隐患 ， 实保 障广 大师 生 的 切 生命 安全 ， 照 国务 院部 署 ， 全 国范 围 内对各 级各 按 在 类 学 校建 筑 进行 了一 次全 面排 查 。在排 查 中对 学校 的建 筑 物 、 筑 物等进 行 逐项 检查 和抗 震 鉴定 ， 构 对排 查 出 的不符 合抗 震要 求 的建 筑物 要采 取抗 震加 固等
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图 ７ 加 固结 构 的 能 力一 求 曲线 需
能力一 需求 曲线 （ 图 ７ ， 见 ） 由图 ７可 见 ， 固后 的结构 加
其抗震 能力 已经能够 满足“ 大震 不倒 ” 的抗震 需求 ； 加 固后 的塑性铰 分布 （ 图 ８ 比较 均匀 ， 见 ） 这样 能在 倒塌
Ｒ Ｙ４
计 方 法 。
本文 以 １ ８ ９ ９年建 成 投 入 使 用 的 某 小 学 ４层 框 架结 构教 学楼 的抗 震 加 固设 计 方 案 为 例 ， 绍 了框 介 架结 构基 于位 移 的 抗震 加 固设 计 方 法 ， 为结 构 的抗
震加 固设 计 方法 提 出了一 条新 思路 。
塑性 铰分 布情 况 （ 图 ４ 。 见 ）
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图２ 结构 ４层 平 面 示 意 图
１
２ 基 于位 移 的抗震加 固设计 方法 与 Ｐ ｓｏ ｅ ｕｈ ｖｒ
的框架结构抗震设计方法 ， 探讨 了钢筋混凝土框架结构加 固过 程中应注意 的若干 问题 ， 括梁 、 、 包 柱 板等 的抗 震加 固 ， 介绍 了一些
抗 震 加 固 的有 效 解 决 方 法 ， 可供 同 类建 筑 物 的抗 震加 固参 考 。
关 键 词 ： 于位 移 ； 架 结 构 ； 学 楼 ； 震 加 圃 基 框 教 抗 中图分类号：Ｕ ５ Ｔ ３５４ Ｔ ３２；Ｕ ７ ． 文 献 标 识 码 ： Ｂ 文 章 编 号 ：０ ８～ ７ ７ ２ １ ）０—０ ２ ０ １０ ３ ０ （ ０ １ １ ０４— ４
浙 江建 筑 ， ２ 第 ８卷 ， １ 第 ０期 ，０ １年 １ ２１ ０月
Ｚ ｅｉｎ ｏ ｓ ｕ ｔ ｎ，Ｖｏ． ８，Ｎｏ １ ｈ ｊａ ｇ Ｃ ｎ ｔ ｃｉ ｒ ｏ １２ ． ０，Ｏｃ． ０ ｔ２ １ １
基 于 位 移 的 框 架 结 构 教 学 楼 抗 震 加 固 设 计
Ｓｅｓ ｉ Ｓ ｒ ｎ ｔ ｅ ｉｇ Ｄｅ ｉｎ ｏ ｒ ｍｅ Ｓｔ ｃ ｕ ｅ ｉｍ ｃ ｔ ｇ ｈ ｎ ｎ ｓｇ ｆａ Ｆ ａ ｒ ｔ ｒ ｅ ｕ
１ 工 程 概 况
某小学教学楼 于 １８ ９９年建成并 投入使用 ， ４层 为 钢筋混凝土外廊悬 挑式 单跨框 架结 构 （ 图 １ 图 ２ ， 见 、 ）
足 和耗 能能 力不 足是 结 构在 强震 作用 下倒 塌 的主要 原因 ， 因此控 制 结构 的变 形 是 保 证 结 构 抗 震性 能 的
和 结构 的 阻尼 比 ；
（ ） 结 构 进 行 Ｐ ｓｏｅ 分 析 ， 价 结 构 的 变 ５对 ｕｈｖ ｒ 评
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形 能力 及强 度需 求 。对结 构 的薄 弱部位 进行 加 固设 计 ， 直到 满足抗 震 要求 为止 。 一
２ ２ Ｐ ｓ ｏ ｅ 分 析 ． ｕ ｈ ｖ ｒ
图 ３ 原 结 构 能 力一需 求 曲线
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（ ） 据 《 筑 工 程抗 震设 防分 类标 准 （ Ｂ ２根 建 Ｇ
５ ２ ３２ ０ ） … 和 《 筑 抗 震 设 计 规 范 （ Ｂ ５ ０ １ ０ ２ ．０ ８ 》 建 Ｇ ０ １ — ２ １ ） 等相 关规 范 的基本 要 求 ， 合 业 主 的具 体 ００ 》 结
要求 ， 确定 在一 定强 度 水 准 地 震 作 用 下 的性 能 目标 及 相应 的层 间位 移 角 限 值 ， 且该 层 间位 移 角 限值 并
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必 须符 合 国家相 关规 范 的要求 ； （） ３ 确定 结 构 的初 始 目标侧 移 曲线 ； （） ４ 通过 结构 的脉 动 测 试 确定 结 构 的 自振 周 期
分 析
２ １ 基 于 位 移 的 抗 震 加 固设 计 方 法 ．
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｜ ．
‘ 需求 由线
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利 用 直 接基 于位 移 的抗 震 设 计 理论 和方 法 ， 可 以建立 钢筋 混凝 土框 架结 构基 于 位移抗 震 加 固的实
践 方法 ， 步骤 主要 有 ： 其
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第 ｌ ０期
武江传 ： 基于位移 的框架结构教学 楼抗震 加固设计
２ ５
建筑面积约２ ０ ｌ ００ｎ 。抗 震设 防烈 度 为 ７度 （ ．５ｇ ， ０ １ ） 场地类 别为 Ｉ类 。经 过抗震鉴定 后该教 学楼 为 ｃ类 ， Ｉ 经有关 部门批 准该教学楼进行加 固后可继续使用 。
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出现 的顺序 及 位置 、 结构 的薄 弱环 节等 。
针 对 该 钢 筋混 凝 土 框 架 教学 楼 ， 过 查 阅原 结 通 构 设计 图纸和 抗震 检 测 鉴 定 的 实 际结 构 情 况 ， 立 建 原 结 构 的分 析 模 型并 进 行 Ｐ ｓｏｅ 分析 ， 以得 到 ｕｈｖ ｒ 可 该 结 构 的能力 一需 求 曲线 （ 图 ３ 和原结 构 倒 塌 时 见 ）
采 用 增 加 柱 子 变 为 双 跨 框 架 的方 法 ， 增 强 结 构 的 抗 以
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侧 刚度 ， 出现 裂 缝 的损 伤 部 位 采 用 粘 钢加 固 的方 在 法 。经过 计算修 正 后 建立 的加 固整体 计 算 模 型见 图
５图 ６ 、 。经 过 Ｐ ｓｏｅ 分 析 可 以得 到加 固后 结 构 的 ｕｈｖｒ
２ ６
浙
江
建
筑
２， ０ １年 １
第 ２ ８卷
铰而 发 生整 体倒 塌 ， 塌 时不 能满 足 罕 遇 地 震 作 用 倒 下确 定 的层 间位 移 角 限值 和最大 位 移 的要 求 。