某框架—剪力墙结构的抗震鉴定与加固研究

摘要：框架－剪力墙结构是在框架结构中设置适当的剪力墙的结构。它具有框架结构平面的布置灵活，有较大空间的的优点，又具有侧向刚度较大的优点。框架－剪力强结构中，剪力墙主要承受水平荷载，竖向荷载由框架承担。该结构一般适宜用于10－20层的建筑。本文就通过对某框架—剪力墙结构进行分析，同时也探讨了该结构的抗震鉴定与加固方案。

关键词：框剪结构；抗震鉴定；加固

中图分类号： TU398文献标识码：A

框架剪力墙结构的概述

所谓的框架剪力墙结构也称框剪结构，这种结构是在框架结构中布置一定数量的剪力墙，构成灵活自由的使用空间，满足不同建筑功能的要求，同样又有足够的剪力墙，有相当大的侧向刚度。对于框剪结构的受力特点，是由框架和剪力墙结构两种不同的抗侧力结构组成的新的受力形式，所以它的框架不同于纯框架结构中的框架，剪力墙在框剪结构中也不同于剪力墙结构中的剪力墙。而剪力墙结构是用钢筋混凝土墙板来代替框架结构中的梁柱，能承担各类荷载引起的内力，并能有效控制结构的水平力。钢筋混凝土墙板能承受竖向和水平力，它的刚度很大，空间整体性好，房间内不外露梁、柱棱角，便于室内布置，方便使用。剪力墙结构形式是高层住宅采用最为广泛的一种结构形式。

某工程概况

某办公楼建筑面积为2800m2，地下一层，地上二十七层，裙房2层，屋面标高87.900m各层楼板均采用钢筋混凝土现浇板，抗震设防烈度为7度，剪力墙抗震等级二级，框架抗震等级二级，场地类别Ⅱ类。底层为框架结构，柱截面尺寸为800mm ×800mm，框架梁截面为350mm x1000mm，地下一层抗震墙厚320mm，一~二层抗震墙厚300mm，三~四层抗震墙厚度为250mm,五层以上抗震墙厚度为200mm.屋面为上人屋面，柔性防水做法，有组织排水。基础形式为平板式筏形基础。因种种原因，现需要对结构进行抗震鉴定与加固设计。

结构抗震鉴定

3.1、抗震鉴定主要流程，见图1：

3.2、抗震鉴定方法。根据框架剪力墙结构的特点、结构布置、构造和抗震承载能力等因素，采用相应的逐级鉴定方法。抗震鉴定的方法分为两级，是筛选法的具体应用。第一是以宏观控制和构造鉴定为主进行综合评价。第一级鉴定的内容较少，容易掌握又确保安全；第二是在第一级鉴定的基础上进行的，以抗震验算为主，结合构造影响进行综合评价。当结构的承载力较高时，可适当放宽某些构造要求;或者，当抗震构造良好时，承载力的要求可酌情降低。当标准未给出具体鉴定标准时，可采用抗震设计规范规定的方法，按下式进行结构构件抗震验算:

≦（式 1）

式1中，S—结构构件内力组合的设计值；R—结构构件承载力设计值；—抗震鉴定的承载力调整系数。这种鉴定方法，将抗震构造要求和抗震承载力验算要求更紧密得联合在一起，具体体现了结构抗震能力是承载能力和变形能力两个因素的有机结合。

3.3、抗震鉴定在本工程中的应用

首先对砌筑用砖和混凝土强度采用回弹法、对砂浆采用回弹法和贯人法进行检测。检测结果表明:结构 1~3 层混凝土强度为 47MPa，结构四层至顶层混凝土强度实测为 43MPa，均略高于平均值29.5MPa，综合评定其抗压强度符合规范要求；其次采用采用经纬仪棱线投射法对房屋外墙棱线倾斜进行测量，测定建筑物外墙顶点相对底部的偏移值，结果显示，该房屋最大倾斜率为 1.1‰，在规范限值范围内；第三是抗震承载力分析。第四是抗震验算。在鉴定验算的过程中，结构按丙类建筑考虑，属于A 级高度的框架剪力墙结构。结构的抗震设防列度为七度，Ⅱ类场地，设计地震分组为第一组，多遇地震时场地设计特征周期取为 0.35s，设计基本加速度取为 0.10g。该房屋的框架抗震等级为二级，剪力墙抗震等级为二级。对该结构按现行规范进行抗震验算，计算软件采用 10 版 SATWE 软件和 ETABS，将两款计算软件的计算结果进行相互校核，以保证计算结果的准确性，建立结构的整体模型。结构整体计算采用振型分解反应谱分析法，计算振型个数取 21，考虑扭转耦联，振型组合采用 CQC 振型组合方法。如果按7度抗震设防进行了多遇地震作用下的弹性分析。结构的动力特性见表1：

通过计算，SATWE 与 ETABS 计算得到的结构位移信息相差较小，说明计算结果比较可信。SATWE 的计算结果如下：结构 X、Y 方向最大层间位移角分别为 1/1024 和 1/838，X、Y 方向最大层间位移与层间平均层间位移的比值分别为 1.22 和 1.27，满足规范相关限值的要求。

4、抗震加固方案

4.1、房屋的抗震承载力加固措施。为增强房屋底层的抗震承载力，提高房屋的整体刚度，采用钢筋网水泥砂浆对底层砖墙双面加固。材料选用水泥砂浆，砂浆强度等级为M10，厚度为40mm。

4.2、局部构件承载力加固措施。首先采用单榀框架计算，纵向连接依据构造措施设计。计算发现，底层轴、横向连系梁截面、配筋均不足，采用扩大截面加固法；其次是框架梁梁底配筋不足的问题，可采用碳纤维加固法，有效提高框架梁强度且不影响使用空间；第三是针对2,3层部分墙体被拆除，可采用双拼槽钢加固，为防止局部墙肢破坏、使结构受力传播合理，对剩余砖墙及槽钢梁进行扩大截面加固，砖墙采用截面扩大加固，应延伸至1层。

4.3、构造柱设计加固措施。 如果是房屋由于抗震性能和整体性不足，可以采用增加构造柱的加固方法。构造柱按照规范要求整体布置，根据布置位置的不同，采用不同的做法。同时，新增构造柱应同原有墙体及圈梁可靠连接。

4.4、新增隔墙的加固措施。新增隔墙有利于结构传力，采用承重墙的做法。在一般情况下，可以采用两根8沿墙体全长拉通，间隔500mm设置，与框架柱可靠连接。

4.5、抗震加固在本工程中的方案应用

由上文的抗震鉴定验算可知，对于计算结果中配筋不足的梁、柱，本工程采用粘贴碳纤维的方案对本工程进行加固。对于七层的超筋柱采用增大截面法进行加固，新增混凝土的厚度不小于 60mm，考虑到施工的可行性，将原截面直径为 800mm 的混凝土柱加大截面至 1000mm，新增混凝土采用细石混凝土，强度不低于 C40，新老混凝土交界面需凿毛处理，并在增大的混凝土中配一定量的受力钢筋与箍筋，并与原结构构件间用植筋的方法增加拉结筋进行连接。该房屋三层高为 6.4m，在三层 3.2m 高度处增设隔墙。隔墙采用钢梁，带肋花纹钢板作楼面。夹层楼面梁布置与原结构三层楼面梁布置类似。钢梁为焊接工字形截面梁，钢梁通过焊接型环形箍板固定于原混凝土柱。环形箍板由化学锚栓固定于原混凝土柱。花纹钢板及加劲肋厚度均取为 8mm。采用以上措施加固后，按砌体结构再次进行抗震验算。

本次采用 SATWE 软件对增加隔墙后的整体结构重新分析，其中隔墙部分主梁与柱之间连接为刚接，主梁与剪力墙之间连接为铰接，次梁与主梁之间连接为铰接；由于花纹钢板楼面的刚度较弱，分析时将此层楼板设为弹性膜；结构七层计算超筋柱按增大截面后的截面输入。计算结果见表 2 所示：

结构 X、Y 方向最大层间位移角分别为 1/998 和 1/815，X、Y 方向最大层间位移与层间平均层间位移的比值分别为 1.24 和 1.30，满足规范要求；原七层超筋柱经加固后的计算配筋率为 3.6%，能满足抗震规范中规定的柱纵筋配筋率的要求，证明采用增大截面法对于加固结构超筋构件的有效性。

结束语

总之，加固设计应根据结构的布置情况，合理的布置剪力墙、钢支撑的位置、数量，保证加固后结构体形、平、立面刚度的均匀性，避免出现加固后出现新的薄弱环节，同时在进行加固设施工时，应采用有效的施工措施，保证新增构件与原构件应有可靠锚固与连接，同时避免对原结构构件造成损伤。使新旧构件协同工作，达到预期的加固效果。并且由于地震作用的复杂性，如何选用更加合理的方法对钢筋混凝土框架结构进行地震反应分析，以达到较为精确的计算结构弹塑性变形，依然需要做进一步研究。

参考文献：

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