時間：2023-10-09 16:07:42
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關鍵詞： 預應力混凝土；框架結構；抗震設計
預應力混凝土結構在我國已得到廣泛的應用，但對預應力混凝土結構構件的抗震設計研究及建議遠不夠系統；雖然GB50011—2010（建筑抗震設計規范》以及GB 50010—2010《混凝土結構設計規范》對預應力混凝土結構構件的抗震設計提出了一些要求，然而，缺乏系統的理論和試驗分析及具體的抗震設計方法，仍然有許多問題值得進一步探討。
相對于普通混凝土結構，預應力混凝土結構的耗能能力低，最大位移反應較大，延性、耗能能力相對較差。所以。預應力混凝土框架結構抗震設計必須首先滿足一般框架的抗震設計原則。
1 預應力混凝土框架結構抗震設計現狀
國內外學者對預應力混凝土框架結構抗震能力的研究，特別是多層多跨預應力混凝土框架結構抗震設計方法的研究迄今還不夠深入。主要表現在下列幾點：
（1）多層多跨預應力混凝土框架結構在地震作用下結構性能研究的試驗資料很少，設計人員常常只根據單跨預應力混凝土框架抗震性能的研究成果，將鋼筋混凝土框架結構的耗能機制套用于預應力混凝土框架結構。
（2）若預應力混凝土框架結構的耗能機制是梁鉸機制。在地震作用下的結構性能與鋼筋混凝土框架的差別不大。但是結構的地震反應及邊柱縱向主筋配筋率的控制應與鋼筋混凝土框架有所區別。許多國家（包括我國）關于預應力混凝土結構抗震設計的條款和規定非常原則，設計者與審圖者常發生矛盾。
（3）預應力混凝士框架結構在產生較大的變形之后，有較好的變形恢復能力。其耗能比強度相當、初始剛度相近的鋼筋混凝土框架結構略低。但框架結構構件中施加預應力后對框架的抗震能力究竟有什么影響，目前探討得很少。抗震設計規范中很大部分是根據預應力混凝土構件的抗震性能研究成果、單跨預應力混凝土框架的低周反復荷載試驗或振動臺試驗得到的結果經分析后提出，缺乏全面的研究。預應力混凝土框架結構的抗震能力特別是其抗震設計方法，很值得進一步探討與研究。
2兩階段抗震設計
建筑抗震設計規范規定應進行兩階段抗震設計。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，采取相應的構造措施，保證結構小震不壞和中震可修；第二階段為罕遇地震作用下結構薄弱部位的彈塑性變形驗算，不滿足時，或修改方案重算，或采取加強相應的延性構造措施，保證結構大震不倒。
在多遇地震作用下預應力混凝土框槊與鋼筋混凝土框架抗震計算的區別主要體現在阻尼比、地震影響系數的取值、預應力作用參與地震作用的荷載效應組合等。
抗震規范中罕遇地震作用下驗算結構的彈塑性變形的簡化方法，實際上只是滿足抗震構造要求，并非真正意義上結構變形驗算。
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構的耗能機制、塑性鉸的轉角和基底總剪力與結構頂端側移的P-骨架曲線，或采用彈塑性時程分析法。
框架結構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增加的塑性轉角θP。
隨著框架結構層數的增加，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，中柱變為小偏心受壓，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”的塑性轉動能力不足會發生局部脆性破壞，所以應加強“柱鉸”截面處的箍筋約束，減小柱的軸壓比，加強結構體系的抗側能力，減小框架的延性要求。
3框架柱和框架節點的設計要求
若預應力框架層數較多時，隨著層數的增加，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。多層預應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，一般要施加預應力。對予普通混凝土柱可按規范中規定的普通鋼筋混凝土框架結構中框架柱的設計方法和設計原則進行設計。但由于預應力混凝土結構自身特點，柱的軸壓比限值應該要求嚴格一些。麗如果軸壓比過小，則隨著層數的增加，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，柱的側向剛度增大，框架的側向約柬也將增大。
理論上普遍認為，由子預應力對節點的側向約束作用，使節點混凝土處于雙向受壓狀態，不僅可以提高混凝土的開裂荷載，也可以提高節點的受剪承載力；由于混凝土中存在預壓應力，減輕了節點剛度退化效應；預應力筋抑制了梁筋從節點拔出，減少了梁筋失穩破壞的可能性。而試驗結果卻并不樂觀。這是因為節點處鋼筋密集，錨具的存在削弱了截面；而且在強震作用下，節點核心區是受力復雜的高應力區，當斜拉應力很大引起混凝土開裂時，可能同時導致錨固破壞。因此，錨具應布置在梁柱節點核心區域以外，以避免該區域在剪力作用產生較大對角拉應力的情況下，再承受錨具引起的劈裂應力。節點核心區受剪承載力主要與柱子截面尺寸和配箍量有關。因此，應加密箍筋，同時，為了保證節點混凝土澆筑密實，應在滿足構造要求的前提下，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，梁柱節點區得到加強，提高節點的受剪承載力。
4框架結構的抗震變形驗算
抗震變形驗算包括：多遇地震作用下層間側移和頂層總側移的驗算；罕遇地震作用下結構薄弱層的抗震變形驗算。對于預應力混凝土結構的抗震設計，我國規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定，工程實踐中往往只是通過相應的抗震措施來籠統地保證。雖然這種設計方法大大地簡化了設計過程，但卻顯得粗略、且可能使預應力混凝土結構在罕遇地震作用下存在較大的安全隱患。其實一些設計隱患不通過基于構件層次的非線性分析是很難發現的，合理控制結構在強烈地震作用下的損壞程度以減小地震造成的經濟損失，有賴于對結構進行彈塑性地震反應分析。而規范建議的2種計算方法，時程分析法雖較為精確，但計算工作量大、技術復雜、結果處理繁雜，因此在實際工程抗震設計中該方法并沒有得到廣泛的應用，通常僅限于理論研究中；Push—over法簡單實用，而且有效，可得到結構從彈性、屈服，一直到極限倒塌狀態的全過程的內力、變形，可考察塑性鉸的形成，找到結構的薄弱部位。
關鍵詞：鋼筋混凝土;框架;剪力墻；結構設計
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體較寬，從而可減少抗側力體系的等效高寬比值，提高結構的抗推剛度和抗傾覆能力。鋼筋混凝土剪力墻又現澆和預制兩種。
（二）變形
1、鋼框架－預制鋼筋混凝土墻的變形
鋼框架－預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，水平荷載引起的剪力主要由鋼筋混凝土墻板來承擔，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合體來承擔。由于框架間設置了混凝土墻板，結構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。這種結構體系可以用于地震區較多層數的樓房。
2、鋼框架－現澆鋼筋混凝土墻的變形
“鋼框架－現澆混凝土墻”體系是由現澆鋼筋混凝土墻和鋼框架所組成，一般應沿房屋的縱向和橫向，均應布置鋼筋混凝土墻體?？v、橫墻的數量應根據設防烈度和樓房層數多少由計算確定，縱墻和橫墻可分開布置，也可連成一體，現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、剪力墻結構設計注意事項
1、對剪力墻結構，《建筑抗震設計規范》、《混凝土結構設計規范》、《高層建筑混凝土結構技術規程》都有一些規定，高規的內容要多一些，且有關于短肢剪力墻的規定（7.1.2條共8款）。一般剪力墻為hw（墻肢截面高度，個人認為此應稱為“墻肢長度”，與高規表7.2.16注1及抗震設計規范6.4.9條與表6.4.7注4、混凝土結構設計規范表11.7.15注4統一）/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洞口（即所謂結構洞）（高規7.1.5條）。短肢剪力墻hw/bw=5（認為按老習慣取4較合理）～8，抗震等級應提高一級。hw/bw＜5（認為按老習慣取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，則不應認為是短肢剪力墻。
2、高規7.1.1條規定“剪力墻結構的側向剛度不宜過大”，如果采用全剪力墻結構，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，側向剛度過大，使地震作用過大，不經濟，不合理。
3、關于底層剪力墻的厚度：高規7.1.2條規定“高層建筑結構不應采用全部為短肢剪力墻的剪力墻結構”，當短肢剪力墻較多時，其第2款規定“抗震設計時，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，在相同的結構中，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構中，多數設計人員將較短的墻段都畫為約束邊緣構件或構造邊緣構件，將計算需要的縱向鋼筋均勻配置在整個墻段內，這是不妥的，因為配置在墻肢中和軸附近的鋼筋并不能發揮作用，因此縱向鋼筋應向墻肢端部集中，宜打印剪力墻邊緣構件配筋計算結果復核。抗震設計規范6.4.9條規定：“抗震墻的墻肢長度不大于墻厚的3倍時，應按柱的要求進行設計，箍筋應沿全高加密”，SATWE等程序在計算時也是照此條規定辦理。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―剪力墻結構設計注意事項
1、剪力墻應有邊框：邊框梁（或暗梁）、邊框柱（抗震設計規范6.5.1條，混凝土結構設計規范11.7.17條，高規8.2.2條）。不能只設幾段剪力墻，就成框架―剪力墻結構體系了。
2、剪力墻承擔的地震傾覆彎矩應≥50％，否則應按框架結構查抗震等級，其最大適用高度只可比框架結構適當增加（抗震設計規范6.1.3條1款）。
3、框架―剪力墻結構中不應采用短肢剪力墻。
參考文獻：
[1]鋼筋混凝土高層建筑結構設計與施工規范(JGJ3-91).
關鍵詞：帶轉換層; 高層建筑;抗震設計
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
六度抗震地區與非抗震地區在帶轉換層高層建筑結構設計上的存在區別，不同區域的建筑結構設計，根據抗震等級不同也存在區別，對不同地區進行整體結構概念設計，應避免在實際設計工程中造成不必要的浪費或者安全度偏大，以達到節省建筑工程造價的目的。
一、帶轉換層結構的設計原則
帶轉換層建筑結構是一種受力復雜、不利于抗震的結構體系，在結構總體設計時，特別是在抗震設防地區，應遵循的如下原則：
首先，傳力直接，避免多次轉換。布置轉換層上下主體豎向結構時，要盡量使水平轉換結構傳力直接，通過結構的合理布置，使不落地的剪力墻通過轉換托梁直接傳給豎向承重構件，盡可能的避免轉換次梁及水平多級轉換，實現傳力路勁的最短化。
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，要有意識的強化轉換層下部主體結構剛度，弱化轉換層上部主體結構的剛度，使得轉換層上下部主體結構的剛度及變形特征盡量接近，以避免出現薄弱層。
再次，計算全面準確。必須將轉換結構作為整體結構中一個重要組成部分，采用符合實際受力變形狀態的正確計算模型進行三維空間整體結構計算分析。采用有限元方法對轉換結構進行局部補充計算時，轉換結構以上至少取2層結構進入局部計算模型，同時應計及轉換層及所有樓蓋平面內剛度，計及實際結構三維空間盒子效應，采用比較符合實際邊界條件的正確計算模型。
二、建筑結構平面布置
關于建筑物的結構平面布置，僅在《高層建筑混凝土結構技術規程》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。非抗震設計時，由于對周期比沒有嚴格的限制，故在設計轉換層以上的小開間住宅部分的豎向構件時，可以只按照豎向構件的承載力進行設計；作抗震設計時，為了使周期比滿足規范要求的限值，必須對建筑物周圍的豎向構件進行加強處理，這就人為地增大了轉換層上部的建筑物結構剛度，也增加了豎向構件的數量或者截面，同時也會引起轉換層下部剛度相應增大。
三、建筑結構豎向布置
考慮地震作用下，僅在《高層建筑混凝土結構技術規程》中4.4.2和4.4.3條對建筑物的側向剛度進行限制，保證建筑物的側向剛度的連續。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，可近似采用轉換層上、下層結構等效剪切剛度比γ表示轉換層上、下層結構剛度的變化，γ宜接近1，非抗震設計時γ 不應大于3，抗震設計時γ不應大于2。
（2）底部大空間層數大于1層時，其轉換層上部與下部結構的等效側向剛度比γe宜接近1，非抗震設計時γe不應大于2，抗震設計時γe不應大于1.3。由于轉換層結構上部建筑多為住宅，根據建筑住宅使用功能的要求，房間分隔較小且對結構梁高進行限制，故造成上部住宅部分的豎向構件柱子或短肢剪力墻數量較多，梁較密。并且轉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。這些都是造成轉換層上部結構剛度遠遠大于下部結構剛度的客觀原因。為了增加下部結構剛度，只能在適當位置處增加豎向構件或原豎向構件的截面尺寸。上、下部剛度越要求接近，則增加的下部豎向構件越多或者截面越大。
因此，高層建筑轉換層結構設計時一定要注意按照轉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，特別要注意的是當轉換層在3 層及3 層以上時，應采用同時滿足等效剪切剛度比和樓層側向剛度比的兩個控制條件，才能滿足安全的要求。
四、結構構件承載力設計的區別
《高層建筑混凝土結構技術規程》4.7.1 條中規定：無地震作用時，構件承載力設計值大于等于結構作用效應組合的設計值與結構重要性系數的乘值（結構重要性系數的取值在1.～1.1之間）；有地震作用組合時，構件承載力設計值大于等于結構作用效應組合的設計值與結構構件承載力抗震調整系數的乘值（結構構件承載力抗震調整系數的取值在1.0～1.33之間）。
以上分析均針對非抗震設計和抗震設計在結構概念設計上的區別，屬于確定建筑方案前需要考慮的結構體系對建筑物的總體影響，是非抗震設計和抗震設計在性能設計上的根本區別，需要在建筑方案確定前進行經濟綜合性比較分析。整體結構概念設計是實現非抗震結構性能經濟性設計的根本方向。
五、具體建筑構件單項比較分析
1.框支梁
梁上、下部縱向鋼筋的最小配筋率，非抗震設計時不應小于0.30%；抗震設計時，特一、一和二級不應小于0.60%、0.50%和0.40%；加密區箍筋最小面積含箍率在非抗震設計時不應小于0.9ft/f yv；抗震設計時，特一、一和二級不應小于1.3ft/fyv、1.2ft/fyv和1.1ft/fyv。
梁截面高度在抗震設計時不應小于計算跨度的1/ 6，非抗震設計時不應小于計算跨度的1/ 8；框支梁截面組合的最大剪力設計值應符合下列要求：
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計值應符合下列要求：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，非抗震設計時不宜小于400mm，抗震設計時不應小于450mm；柱截面高度，非抗震設計時不宜小于框支梁跨度的1/15，抗震設計時不宜小于框支梁跨度的1/12；
非抗震設計時，框支柱宜采用復合螺旋箍或井字復合箍，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
部分框支剪力墻結構，剪力墻底部應加強部位墻體的水平和豎向分布鋼筋最小配筋率，抗震設計時不應小于0.3%，非抗震設計時不應小于0.25%；
錯層處平面外受力的剪力墻，其截面厚度，非抗震設計時不應小于200mm，抗震設計時不應小于250mm，并均應設置與之垂直的墻肢或扶壁柱；抗震等級應提高一級采用。錯層處剪力墻的混凝土強度等級不應低于C30，水平和豎向分布鋼筋的配筋率，非抗震設計時不應小于0.3%，抗震設計時不應小于0.5%。
4.一般框架梁、柱、抗震墻
根據對國內外規范最小配筋率取值情況的研究成果，可知各國設計規范梁類構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，如歐共體混凝土結構設計規范EC2 和抗震設計規范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。結合我國現行規范分析如下：
(1)《混凝土結構設計規范》（GB50010-2002）第9.5.1 條規定在非抗震的情況下，鋼筋混凝土結構構件中縱向受力鋼筋的最小配筋百分率。具體規定如下：①受壓構件。全部縱向鋼筋最小配筋百分率0. 6%；一側縱向鋼筋最小配筋百分率0.2%。②受彎構件、偏心受拉、軸心受拉構件一側的受拉鋼筋最小配筋百分率0.2和45ft/fy中的較大值。
(2)《建筑抗震設計規范》（GB50011-2001）第6.3.3 條規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，一級不應小于0.5，二、三級不應小于0.3?！痘炷两Y構設計規范》（GB50010-2002）第10.2.6 條規定當梁端實際受到部分約束但按簡支計算時，應在支座區上部設置縱向構造鋼筋，其截面面積不應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)《建筑抗震設計規范》（GB50011-2001）第6.3.8.1 條規定在考慮抗震的情況下，根據抗震等級的不同，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，當柱截面配筋均為構造配筋時，柱截面縱向鋼筋僅為考慮抗震時的50%～75%左右。
(4)《建筑抗震設計規范》（GB50011-2001）第6.4.3 條規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小于0.25%；四級抗震墻不應小于0.20%。故當剪力墻豎向和橫向配筋均為構造配筋時，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。
關鍵詞：鋼結構框架，抗震設計措施，延性，耗能
中圖分類號：TU391 文獻標識碼：A
在建筑結構中，鋼結構由于其材料的優越性，使得其抗震性能要優于混凝土結構，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，基于鋼結構建筑的突出優點，美國、韓國等國的鋼結構建筑已占到總量的50％左右。日本是多地震的國家，鋼結構建筑在日本的占有率更是達到了65％左右。據日本阪神地震后資料顯示，鋼結構建筑在地震中的受損率遠低于混凝土結構建筑，本文以《建筑抗震設計規范》GB50010-2010（以下簡稱《抗規》）[1]為依據，主要闡述了多高層鋼結構框架的抗震設計措施，并與混凝土框架結構進行相應的對比。
1鋼結構抗震結構體系總體指標
同鋼筋混凝土結構一致，房屋的高度是抗震措施中的一項重要的規定，故《抗規》8.1.1條分別給出了框架、框架-中心支撐、筒體結構的最大適用高度，并同時對房屋高度比進行了規定，因為單純地從結構工程領域來看，高寬比越大的房屋其側向穩定性越低，故《抗規》8.1.2中規定烈度越大的地區，其高寬比限制越嚴。
抗震設計中一個重要的概念是保證結構構件的延性，以實現延性耗能的目標。《抗規》8.1.3中對鋼結構在不同高度、不同烈度下的結構延性進行規定，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，但同時應注意的是《抗規》8.1.3注-2的規定，此處之所以做此規定，是根據R-U-T準側[2]。當結構的承載力高時，可合理降低其延性，故規范做此規定。與混凝土結構不同的是，此處未對不同的結構體系分別規定其抗震等級，對此《抗規》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的規定，當支撐為主要抗側力構件時，可對框架部分的構造措施降低一級采用，之所以做此規定，原因同混凝土結構中的框架-剪力墻結構類似，對于雙重抗側力結構體系，對框架部分的地震需求可適當降低。
2 鋼框架結構的主要抗震措施
鋼框架的設計思路基本上與混凝土框架一致，例如防止發生層間側移機構，以形成以梁較為主的塑性耗能體系，防止節點區發生提前破壞的強節點弱構件措施，由于鋼結構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之前的剪切破壞，而是允許其發生剪切耗能[3]。以上是對鋼框架的基本調控思路。
2.1計算措施
1）強柱弱梁措施（《抗規》8.2.5-1條）
與混凝土框架不同的是，鋼結構沒有采用柱內力調整系數，而是引入“強柱系數”對節點區的梁、柱的塑性轉動承載力進行相應的驗算，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而非設計值f。上式中對于節點兩側梁的塑性彎矩很容易理解，而對左側柱的塑性彎矩可由下式推導得出。
根據文獻[4]，壓彎構件在出現塑性鉸時有的關系式，故可得：，且Mp=Wpcfyc;Np=Acfyc，可得：，也即左側公式。
但對于某些特殊情況，例如軸壓比較小（同混凝土框架）因其延性很好，故允許柱出鉸。還有與支撐斜桿相連的節點，因無論柱還是梁出鉸均會無斜桿形成穩定的抗側力體系，故不再調整。
2)節點域的驗算（《抗規》8.2.5條）
節點域的驗算同混凝土框架節點核心區的原理是較為一致的，都是防止節點域提前破壞，使結構的抗側向剛度以及結構的整體性降低，影響結構的抗震性能，不同的是混凝土節點一般是核心區混凝土的剪切強度破壞，而鋼框架節點處一般多為節點域腹板的失穩破壞。
從《抗規》8.2.5-2條可以看出，公式保證了梁端出鉸后節點板不發生剪切失穩，從而形成了強節點的抗震措施，公式的具體推導可參照文獻[4]第381、382頁。
另外還需注意的是《抗規》8.2.5-3條中所示的公式為多遇水準下的節點板驗算，并非保證中震、大震下的調整措施，故采用的為設計值，而非8.2.5-2條中的標準值。
3）構件之間的連接（《抗規》8.2.8條）
混凝土結構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，故規范中通過大量的試驗得到相應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，為此采取相應的措施，保證連接不在中震與大震下發生破壞，例如《抗規》8.2.8條規定，采用大于1.0的連接系數來保證其中震、大震下的連接性能。
2.1構造措施
前面我們已經從計算層次上確定了鋼框架的抗震設計思路，即：強柱弱梁-強節點-強連接，以形成梁較為主的側移機構，故應采取相應的構造措施以實現結構構件的耗能能力。
1）梁構造措施
根據已有的資料可知，翼緣的寬厚比對結構的滯回曲線有較大的影響，寬厚比越大其滯回環的耗能越弱[5]，故應對梁中翼緣的寬度比進行相應的限制。且隨著板件應變的增大，對翼緣的寬厚比的限制也就越嚴格。為此《抗規》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向支撐，以防止其在受壓翼緣屈服后，梁的側向屈曲發生。故針對梁的抗震措施主要包括：板件高厚比、側向支撐以使梁端的塑性耗能能力得以充分發揮。
2）柱構造措施
柱作為主要的抗側力構件，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構主要是梁進入塑性，柱端即使是進入塑性，其塑性轉動較梁也是很弱的，故《抗規》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置側向支撐，防止其平面外的屈曲。
3）構件之間的連接
如前述，已通過計算上的調整使構件之間的連接強度較構件高，但還應采用相應的措施以保證連接的有效性與合理性，對此，規范對構件之間的連接部位以及焊縫的形式都作了詳細的規定，以使結構在中震、大震下連接區不先于構件屈服破壞，對結構抗震是有利的。
小結：
本文主要針對現行抗震規范中鋼結構框架的抗震思路做了相應的整理，總體來說與混凝土框架的抗震設計思路還是較為一致的。首先采取相應的計算措施來確定結構整體的耗能機構，然后采用相應的構造措施來保證各構件延性耗能的實現，但是由于材料的區別，規范對兩者抗震細節處又有所區別對待。
參考文獻：
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【關鍵詞】 延性抗震等級
【Abstract】 Inthispaper,theauthorsanalyzedthereasonsofA buildingwithmultipleseismicgradeintheengineeringdesign。
【Key words】 Ductility ; Seismicgrade
建造于有抗震設防要求地區的鋼筋混凝土結構樓房，在工程設計時，通常要求應有較好的延性。延性是衡量結構是否具有良好耗能能力的一個重要指標，一般指構件和結構屈服后，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。然而結構的延性是不能通過計算精確得到的，而是通過加強構造措施的方法來保證結構的延性，所以在不同的情況下，構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高一些，重要的、震害造成損失較大的結構，延性的要求也應高一些，反之，延性的要求可適當的降低。前面說過，因為延性不是通過計算得到的，所以為了在工程設計的過程中做到安全適用、經濟、合理，《建筑抗震設計規范》（GB 50011-2001）與《高層建筑混凝土結構技術規程》（JG 3-2002）采用了對鋼筋混凝土結構區分抗震等級（特一級、一級、二級、三級、四級）的辦法，不同的抗震等級的構造措施不同，從而在宏觀上對結構的不同延性要求加以區別。
對于一棟鋼筋混凝土結構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計內容，包括抗震構造措施；②抗震構造措施：根據抗震概念設計原則，一般不需計算而對結構和非結構各部分必須采取的各種細部要求；③抗震等級：它是結構構件設防的標準，鋼筋混凝土結構的樓房應根據烈度、結構類型和房屋高度采用不同的抗震等級，并應符合相應的計算、構造措施和材料要求。從上面的概念介紹我們可以看出抗震措施包括的內容比較廣泛一些，它主要有場地選擇、內力的調整、結構選型、結構布置與一些增大延性的措施；而抗震構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，在同等設防烈度和房屋高度的情況下，不同的結構類型，其次要抗側力構件的抗震等級可低于主要抗側力構件，當然在實際工程設計中，也可根據具體需要來提高局部某些構件的抗震等級。掌握這三個概念之后，我們就可以根據《建筑抗震設計規范》（GB 50011-2001）或《高層建筑混凝土結構技術規程》（JG 3-2002）來確定任何一棟鋼筋混凝土結構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注意的問題，并且通過案例看出同一棟鋼筋混凝土結構的樓房有多個抗震等級的情況。
【案例一】：某框架-剪力墻結構房屋的抗震設防分類標準為丙類，總高為28米，層數為9層，所處地區的場地類別為II類，抗震設防烈度為7度，設計基本加速度為0.10g，確定該房屋的抗震等級。
主要考慮過程如下：根據《建筑抗震設計規范》的第6.1.1條可以看出，房屋的高度是滿足要求的，因該房屋的抗震設防分類標準為丙類，所以可以直接根據表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，抗震措施與抗震構造措施所用的抗震等級是相同的。
【案例二】：某框架結構房屋的抗震設防分類標準為丙類，總高為28米，層數為9層，所處地區的場地類別為III類，抗震設防烈度為7度，設計基本加速度為0.15g，確定該房屋的抗震等級。
主要考慮過程如下：根據《建筑抗震設計規范》的第6.1.1條可以看出，房屋的高度是滿足要求的，因該房屋的抗震設防分類標準為丙類，根據表6.1.2查出此房屋的抗震等級為三級，根據《建筑抗震設計規范》3.3.3條，當建筑場地為Ⅲ時，對設計基本地震加速度為0.15g的地區，除本規范另有規定外,宜分別按抗震設防烈度8度(0.20g)時各類建筑的要求采取抗震構造措施，所以該房屋當確定抗震構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造措施所用的抗震等級是不相同的；當進行內力的調整時，所用的抗震等級為三級，當確定構件的最大軸壓比、最小體積配箍率時，所采用的抗震等級為二級，雖然本案例的抗側力構件為單一的構件（框架），但它仍然有兩個抗震等級，從而來保證結構的延性。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雜的情況。
【案例三】：某框支剪力墻結構房屋的抗震設防分類標準為丙類，總高為60米，層數為18層，所處地區的場地類別為III類，抗震設防烈度為7度，設計基本加速度為0.15g，轉換層的位置設置在2層，確定該房屋的抗震等級。
關鍵詞：抗震設計；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：
抗震概念設計及思路
抗震設防的基本目的是在一定的經濟條件下，最大限度地限制和減輕建筑物的地震破壞，保障人民生命財產的安全。為了實現這一目的，抗震設計規范以“小震不壞，中震可修，大震不倒”，即三水準的抗震設防要求作為建筑抗震設計的基本原則。
一般來說，建筑抗震設計包括三個方面的內容與要求：概念設計、抗震計算與構造措施。概念設計在整體上把握抗震設計的主要原則，減少由于建筑結構自身帶來地震作用及結構地震反映的復雜性而造成抗震計算不準確；抗震計算為結構抗震設計提供定量依據；構造措施則是抗震概念設計與抗震計算的有效保障。結構抗震設計三個方面的內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計的失效。
建筑結構抗震概念設計的目標是使整體結構能發揮耗散地震能量的作用，從而避免結構出現比較敏感的薄弱部位，導致結構過早的破壞。假定整個結構能發揮耗散地震能量的作用是抗震設計方法的前提之一，在此前提下才能以多遇地震作用進行結構計算與構造措施。
建筑結構抗震設計的基本原則包括：（1）結構的簡單性，即結構在地震作用下具有比較明確的傳力途徑，結構的計算、內力及位移分析都易于把握。（2）結構的規則及均勻性，造型和結構布置比較均勻可以避免剛度、承載能力與傳力途徑的突變，以限制結構在豎向出現敏感的薄弱部位，建筑平面比較規則可以使建筑物質量分布與結構剛度分布協調，限制質量與剛度之間的偏心。（3）結構的剛度與抗震能力，結構布置應使結構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振動的能力。
二、結構抗震計算方法及抗震驗算
結構抗震計算可分為地震作用計算和結構抗震驗算兩部分。進行結構抗震設計時，在確定結構方案后，首先應計算地震作用，然后計算結構和構件的地震作用效應，最后再將地震作用效應與其他荷載效應進行組合，驗算結構和構件的承載力與變形，以滿足“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震設防要求。
結構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，假定結構地震反應以基本振型為主，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）振型分解反應譜法，利用振型分解的原理和反應譜理論進行結構最大地震反應分析，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計的結構，然后對結構的運動微分方程進行逐步數值積分，求得結構在整個地震時程范圍內的地震反應，計算精度高。
為了滿足“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震設防標準，我國《建筑抗震設計規范》規定進行下列內容的抗震驗算：（1）多遇地震下結構允許彈性變形驗算，防止非結構構件的破壞，如隔墻、幕墻、建筑裝飾等的破壞。（2）多遇地震下結構強度驗算，防止結構構件因承載力不足而破壞。（3）罕遇地震下結構彈塑性變形驗算，以防止結構因過大變形發生倒塌。
三、提高結構抗震性能的措施
結構的抗震性能決定于結構的整體性、延性，而結構的整體性和延性與結構布置、結構整體剛度、結構節點和構件的延性和強度密切相關。
結構布置時宜考慮多道抗震防線，一個抗震結構應由若干延性較好的分體系組成，通過構件的鏈接協同作用，有意識地在結構內部、外部建立一系列分布的屈服區，使結構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，便于結構修復。
結構應具有合理的剛度和承載力分布，建筑物的側移剛度越大，則自振周期越短，地震作用也越大，要求結構構件具有較高的承載力。提高結構的抗側剛度，往往以提高造價和降低結構變形能力為代價，因此在確定結構體系時，需要在剛度、承載力之間尋求較好的匹配關系。
結構應采取的構造措施，對于多層砌體結構，在構造上應采取設置構造柱、在砌體內配置橫向和豎向鋼筋等措施。對于鋼筋混凝土結構，應通過混凝土材料、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、鋼筋的錨固黏結破壞先于構件的破壞。
四、基于性能的抗震設計
按現行的以保障生命安全為基本目標的抗震設計規范所設計和建造的建筑物，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濟損失，甚至影響到社會和經濟的可持續發展。這些破壞和損失遠超出了設計者、建造者和業主原先的估計。
為了強化結構抗震的安全目標和提高結構抗震的功能要求，提出了基于性能的抗震設計思想和方法。結構基于性能抗震設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，再到當前正在研究發展的建立在截面纖維滯回本構關系的纖維模型法，準確程度正在不斷提高。基本思路是通過適當數值方法建立和求解動力方程，從而得到結構各個時刻的反應量。非線性靜力分析法，從本質上說是一種靜力非線性計算方法，先以某種方法求得結構在地震作用下所對應的目標位移，然后在對結構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遞增的形式作用到結構上，在達到目標位移時停止荷載遞增，最后再對結構進行抗震性能評估，判斷結構是否可滿足在水平地震作用下功能需求。
基于性能的抗震設計與傳統的抗震思想相比具有以下特點：（1）從著眼于單體抗震設防轉向同時考慮單體工程和所相關系統的抗震。（2）將抗震設計以保障人民的生命安全為基本目標轉變為在不同風險水平的地震作用下滿足不同的性能目標，即將統一的設防標準改變為滿足不同性能要求的更合理的設防目標和標準。（3）設計人員可根據業主的要求，通過費用—效應的工程決策分析確定最優的設防標準和設計方案，以滿足不同業主、不同建筑物的不同抗震要求。
五、結束語
我國在學習借鑒世界其他各國抗震研究成果的基礎上，逐漸形成了自己的一套較為先進的抗震設計思路。其中大部分內容都符合現代抗震設計理念，但是也有許多考慮欠妥的地方。我國的抗震設計思路應該在完善自身不足的同時，不斷向前發展。
參考文獻
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[4] 高層建筑鋼筋混凝土結構概念設計方鄂華編著，機械工業出版社
【關鍵詞】鋼筋；混凝土；框架結構；結構設計
0.概述
自改革開放以來，特別是上世紀90年代以后，鋼筋混凝土結構在建筑行業得到了迅速發展，特別是鋼筋混凝土框架結構，因為其具有足夠的強度，良好的延性和較強的整體性，更是廣泛應用于地震設防區的多高層建筑中。下面就框架結構的一些設計理念及常見問題與大家共同探討與學習。
1.框架結構的設計思路
框架結構抗震設計的正確指導思想：（1）塑性效應發生在梁端，底層柱的塑性效應較晚形成。（2）梁柱在彎曲破壞前，避免發生其他形式的破壞，如剪切破壞，粘性破壞。（3）在梁柱破壞之前，節點應有足夠的強度及變形能力。（4）重視非主體結構構件設計。
2.重視強柱弱梁，強剪弱彎的設計理念
為什么要在這里著重強調一下呢，通過去年汶川5.12強震后一些框架結構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。因此我們設計人員在設計中一定要將這一概念設計貫徹下去，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置時應分部位處理，建議邊柱，角柱應適當加強，特別是角柱，建議應全柱加密箍筋，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配足梁中部筋，而支座筋則可通過調幅讓其適當降低，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件相對于其抗彎能力的抗剪承載力，使這些部位在結構經歷罕遇地震的過程中以足夠的保證率不出現脆性剪切失效。對于框架結構中的框架梁應注意抗剪驗算和構造，使其滿足相關規范要求。
3.框架結構抗震設計用軟件（如pkpm）計算時應注意的幾個問題
3.1抗震等級
對于乙類建筑，建筑抗震設計規范3.1.322規定：地震作用應符合本地區抗震設防烈度的要求，但是抗震措施（主要體現為抗震等級）在一般情況下，當抗震設防烈度為6度-8度時，應符合本地區抗震設防烈度提高一度的要求。實際設計中經常發生抗震等級選錯的情況，如：位于8度區的某乙類建筑，應按9度由建筑抗震設計規范表6.1.2確定，為一級抗震等級。
3.2振型組合數的選取
應按以下規則選?。簩τ谳^高層建筑，當不考慮扭轉耦聯時，振型數應不小于3；當振型數多于3時，宜取為3的倍數（由于程序按3個振型一頁輸出），但不能多于層數。當房屋層數不大于2時，振型數可取層數。對于不規則建筑，當考慮扭轉耦聯時，振型數應不小于9，但不能超過結構層的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。建筑抗震設計規范在條文說明中明確指出：振型數可以取振型參與質量達到總質量90%所需的振型數。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，選取的振型數為15，但振型參與質量系數只有50%，說明振型數取得不夠，可能由于此建筑過于復雜或由于某些桿件不連續導致局部震動引起的，應仔細復核。
3.3結構周期折減系數
框架結構由于填充墻的存在，使結構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偏小，使結構偏于不安全，因而對結構的計算周期進行折減是必要的。折減系數可根據填充墻的材料及數量選取0.7-0.9。
3.4梁剛度放大系數
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，造成結構的實際剛度大于計算剛度，算出的地震剪力偏小，使結構偏于不安全。因此計算時應將梁剛度進行放大，放大系數中粱取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果影響較大。即使選用程序中給定的梁設計彎矩放大系數，也不一定能反映出工程的實際受力情況，有可能造成結構不安全或過于保守?？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進行活荷載的最不利布置計算。
4.設計中應注意的若干問題
（1）框架節點核芯區箍筋配置應滿足要求對于規范中規定的框架柱箍筋加密區的箍筋最小體積配箍率的要求，絕大部分設計人員都能給予足夠的重視，但對于《建筑抗震設計規范》（GB50011-2001）中規定的”一、二、三級框架節點核芯區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計中經常被忽視，尤其是柱軸壓比不大時，常常不滿足要求。這一規定是保證節點核芯區延性的重要構造措是、應嚴格遵守。
（2）底層框架柱箍筋加密區范圍應滿足要求建筑抗震設計規范（GB50011-2001）中規定：”底層柱，柱根處箍筋加密區范圍為不小于柱凈高的l/3”這是新增加的要求，設計中應重點說明。
（3）框架梁的縱向配筋率應注意《建筑抗震設計規范》（GB50011-2001）中規定：”當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值應比表6.3.3中規定的數值增大2/mm?！痹谀壳霸O計中，這一規定常被忽視，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滿足要求《混凝土結構設計規范》（GB50010-2002）中規定：”框架端節點處，當框架梁上都縱筋水平直線段錨固長度不足時，應伸至柱外邊并向下彎折，彎折前的水平投影長度不應小于0.4LaE.”當框架柱截面尺寸小于400×400mm時，應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，應按要求全長加密箍筋?？蚣芴畛鋲﹂_窗，由于窗臺處砌體對框架柱作用，容易形成短柱，也應全長加密。若不加密，可將砌體墻與框架柱設成柔性連接（如：墻柱之間留有縫隙，填充一些松散材料，但應有鋼筋與柱拉結），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
鋼筋混凝土框架結構雖然相對簡單，但設計中仍有很多需要注意的問題，只有熟練地掌握規范，并具有良好的結構概念，才能設計出既安全又經濟適用的優秀作品。 [科]
【參考文獻】
[1]GB50010-2002，混凝土結構設計規范[S].
關鍵詞 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片材加固修復混凝土結構的技術，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，提高了混凝土的抗壓強度及極限壓應變，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，由于CFRP片材是線彈材料，使其產生的約束力是持續增長的，直至碳纖維拉斷，混凝土破壞?？梢哉J為：當鋼筋混凝土柱粘帖CFRP片材加固軸向應力超出混凝土的抗壓強度后，應力---應變關系呈線性增長，混凝土的應力和應變同時達到最大值，呈現了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
普通混凝土結構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，由于設計或施工不當，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，這些都需要對結構進行加固。使用建筑結構膠在混凝土表面粘帖CFRP片材材料進行加固修復混凝土結構，《碳纖維片材加固修復混凝土結構技術規程》中對鋼筋混凝土柱的加固從施工到設計都有詳細的規定。
《碳纖維片材加固修復混凝土結構技術規程》中要求粘帖CFRP片材加固修復混凝土結構應由熟悉該技術施工藝的專業施工隊伍完成，并應有加固修復和施工技術措施。保證施工質量的關鍵是遵循工序要求，施工時應考慮環境溫度、濕度對結構膠固化的影響。施工過程中，為保證加固質量，應從施工準備開始對需要加固的構件進行表面修復、清理并保持干燥，應按產品供應商提供的工藝規定進行配置和涂抹結構膠。粘帖CFRP片材還應符合《碳纖維片材加固修復混凝土結構技術規程》中有關條款要求。施工中應注意安全，遠離電器設備及電源，做好防護措施。在開始施工之前，應確認CFRP片材及配套的結構膠的新產品合格證、產品出廠質量檢驗報告，各項性能指標應符合《碳纖維片材加固修復混凝土結構技術規程》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維片材加固修復混凝土結構技術規程》的出現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展，在纖維拉斷前保護層的混凝土不剝落，有效防止了粘結構破壞的發生。
為了進行CFRP約束混凝土構件的力學性能和承載力設計方法的研究，必須確定混凝土在CFRP生材料約束情況下的應力―――應變關系。國內外許多學者對CFRP約束混凝土的關系進行了研究，基于試驗結果分析，建立了CFRP約束混凝土關系指數曲線+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]
我國現行鋼筋混凝土設計規范及抗震設計規范中，對于鋼筋混凝土結構的抗震措施，主要針對不同的抗震等級，通過內力調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，主要是由于受拉側鋼筋先達到屈服而引起的，表現出一定的延性。隨著軸向壓力的增加，柱的延性不斷降低。當軸力超過界限軸力時，受拉側鋼筋達不到受屈服，構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。這就是抗震結構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范限值得情況。此時采用CFRP約束混凝土的關系環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件心抗壓強設計值； 為外粘纖維布弱約束鋼筋混凝土柱軸向構件抗壓強設計值； 為外粘纖維布弱約束鋼筋混凝土柱軸向構件抗拉強設計值；外粘纖維布弱約束鋼筋混凝土柱軸向構件抗拉強設計值；A為加固柱截面的面積。一般情況下 不應大于的1.5倍，黨有可靠依據時混凝土強度的提高幅值可適當提高。截面的半徑或高度應小于1.0m，對矩形截面的高寬比h/b應小于1.5。
為確保核心區混凝土得到有效的約束，我國現行鋼筋混凝土設計規范及抗震設計規范給出了柱箍筋加密區的最小配箍特征值 ，為避免配箍率過小還規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《建筑抗震設計規范》（GB50011―2001）對箍筋加密區以及體積配箍率的構造要求，以提高其抗震性能。碳纖維的加固最主要課依據《建筑抗震設計規范》和《碳纖維片材加固修復混凝土結構技術規程》中（CECS146:2003）來確定。
碳纖維片材在箍筋加密區宜連續布置，且碳纖維片材兩端應搭接或采取可靠連續措施形成封閉箍。碳纖維片材條帶的搭接長度不應小于150mm，各條帶的搭接位置應相互錯開。
參考文獻：
[1] 文明才. 建筑結構加固技術及發展趨勢[J]. 湖南城市學院學報(自然科學版)[J]. 2005,14 (3):13-15.
關鍵詞：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帶來極大危害，因而結構抗震設計就成為結構工程師的一項重要職責和使命，由于地震的復雜性，使得抗震設計中涉及許多參數，對這些參數的正確取用以及對計算結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《建筑抗震設計規范》3.4.3條文說明) ;
剪切剛度Ki=GiAi/hi（見《高層建筑混凝土結構技術規程》附錄E.0.1）;剪彎剛度i/Hi（見《高層建筑混凝土結構技術規程》附錄E.0.2）。
其中第一種算法用于側向剛度規則性判斷時選用，適用與普通結構，第二種算法用于底層轉換層結構，第三種算法用于高位轉換結構。對帶轉換層的結構應分別用第一種算法和第二種（或第三種）算法計算剛度比，并分別滿足相應的規范限值。
剛度比超限經常遇到的是由于上下層高的變化引起的，當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, 導致Vi/Ui小于上層,上下層樓層剛度比就會出現超限情況，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,當超規范不太多時通過調整上下層砼強度等級的辦法也實現剛度比調整。對于帶轉換層的結構，則需要根據具體情況調整落地墻的數量來處理。
圖1,圖2為一帶轉換層結構的23層商住樓,二層為轉換層,采用梁式轉換,經計算,剛度比結果如下:
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
轉換層所在層號= 2
轉換層下部結構起止層號及高度= 1 28.40
轉換層上部結構起止層號及高度= 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.說明轉換層以下剛度較小,通過調整見圖3,在端部增加落地剪力墻,增加底部剛度,經計算結構如下:
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, 較好的滿足規范要求!
五、結束語
結構抗震設計是一項非常復雜的工作，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計和構造措施等重要內容需要考慮，特別是建筑體型和結構形式的合理選用，則更需建筑師和結構工程師相互配合.但是作為結構工程師則一定要通過對結構本身特性仔細分析,合理方案布置,選用正確的計算模型和計算參數,得到合理的計算結果,并采取相應的抗震構造措施來實現結構良好的抗震性能.
參考文獻
(1) 高層建筑混凝土結構技術規程 JGJ3-2002版
(2) 建筑抗震設計規范 GB50011-2001 2008版
(3)建筑結構抗震設計 河南科技出版社 1991版
