通过加设钢支撑加固单跨框架结构提高抗震力分析.docx

通过加设钢支撑加固单跨框架结构提高抗震力分析通过加设钢支撑加固单跨框架结构提高抗震力分析导读：在一些较早的建筑中，有不少建筑是悬挑走廊的单跨框架结构，如中小学框架校舍和一些老式的外廊公寓。由于单跨框架结构属于单道防线，缺少冗余度，只要有少数局部破坏就会导致整体倒塌。对现在存在的大量过去建造的单跨框架结构建筑，由于有很大的安全隐患的存在，必须进行抗震加固。其中体会较深的是：这些单跨框架结构单从构件层次加固达不到令人满意的效果，必须从改变体系层次加固，例如采用加设钢支撑、加设剪力墙、框架柱加设混凝土翼墙、结合改造加开间或楼梯间等体外加固方法改造结构型式。本工程采用钢支撑加大结构的抗震能力，框架结构的震害主要是由于强度和延性不足引起，一般规律是：柱的震害重于梁，角柱的震害重于一般的柱，柱上端的震害重于下端。关键词：单跨，框架结构，钢支撑，加固，抗震能力0.引言在一些较早的建筑中，有不少建筑是悬挑走廊的单跨框架结构，如中小学框架校舍和一些老式的外廊公寓。这些建筑与过去传统习惯对建筑的功能要求有关。由于单跨框架结构属于单道防线，缺少冗余度，只要有少数局部破坏就会导致整体倒塌。这类建筑存在着很大的安全隐患。在国内外历次的地震中都证明这种结构体系对抗震严重不利。所以在总结经验教训的基础上，抗震鉴定标准(GB50023-2009)已明确了一些建筑(如学校)不应采用单跨框架结构。1.加固方法对现在存在的大量过去建造的单跨框架结构建筑，由于有很大的安全隐患的存在，必须进行抗震加固。我公司有专业的建筑加固改造施工队伍，承接并完成了一些需要抗震加固和改造的工程，取得了很好的效果。其中体会较深的是：这些单跨框架结构单从构件层次加固达不到令人满意的效果，必须从改变体系层次加固，例如采用加设钢支撑、加设剪力墙、框架柱加设混凝土翼墙、结合改造加开间或楼梯间等体外加固方法改造结构型式。而比较这些加固方法后，用在框架中加设钢支撑是一种更简单有效方便快捷的加固方法，更实用经济。本文就实际例子，对采用钢支撑进行单跨框架抗震加固的方法及其作用进行研究分析。2.工程实例2.1工程概况厦门某小学教学楼建在II类场地上，三层钢筋混凝土框架结构，抗震设防烈度为七度，屋顶建有楼梯间的塔楼，房屋总高度为12.9米，层高3.3米。柱采用C30混凝土，梁板采用C25混凝土，受力主筋采用HRB335级钢筋，其结构平面布置图如下(见图一)。图一结构平面布置图此建筑烈度为七度抗震设计，经抗震鉴定，结构的框架梁柱承载力大部分不能满足抗震设防要求。由于现浇楼板对梁的刚度起到增大作用，导致很难实现宜于抗震设防要求的的强柱弱梁的结构型式，在地震力作用下侧移稍大就很容易倾覆倒塌。2.2钢支撑加固力学概念本工程采用钢支撑加大结构的'抗震能力，框架结构的震害主要是由于强度和延性不足引起，一般规律是：柱的震害重于梁，角柱的震害重于一般的柱，柱上端的震害重于下端。柱子是竖向承重构件，柱子破坏有剪切破坏、压弯破坏和弯曲破坏。单跨框架底层柱在地震做用较大时易形成绞机动体系，一旦破坏，造成建筑倒塌。加设钢支撑后，能明显地改变结构受力性能，形成桁架体系受力模型，有效地防止柱子出现剪切、压弯和弯曲破坏，从而防止了结构因为变形过大而引发倒塌。2.3钢支撑布置。由于结构加设钢支撑后，地震对建筑的作用将增大，所以在所有未加设支撑的框架满足新要求的前提下，支撑的数量越少越好。本工程的支撑布置做法是用钢支撑沿梁主轴方向双向布置，且钢支撑在竖向是从底层贯通到顶层。因楼梯间是结构的薄弱环节，容易变形且在楼板变形过大时，容易被拉。因此在楼梯两侧加设支撑。具体布置位置是：纵向在建筑的7、8、9轴线前侧和后侧上，横向位置是在各楼层楼梯间两侧(见图二)。支撑的型式是“人”字型和“x”型钢支撑采用的是100mm*96mm*5.3mm的槽钢。图二钢支撑布置2.4加固支撑节点框架节点是把梁柱连接起来形成结构的关键部位，在地震作用下节点要承受很大的水平剪力，易产生脆性破坏，节点一旦破坏能使结构处于极不利的受力状态，甚至导致整个结构的倒塌，所以必须采用可靠的构造措施保证柱端节点安全。在加设支撑后，待支撑框架的柱端和梁端剪力很大(特别是柱端)，节点受力更复杂，，所以对加设支撑后的柱也必须进行加固。本工程考虑到对框架节点和柱都需要进行了加固，采用的是外粘型钢加固方法，具体见图三节点图，这种方法使节点和柱很好的结合在一起，实际加固效果显著。图三节点和柱加固构造3.结束语单跨结构在加固过程中，钢支撑的加设位置和数量对加固的效果有影响，所以需对比几种加设方案，可以选择钢支撑数量少又满足加固效果的经济方案。当加设支撑后，会引起结构构件的内力变化，尤其是与支撑连接部分柱的轴力增幅加大，所以在加固过程中，要依据原结构特点，选责合理的构造措施，使其变成真正桁架体系。