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建筑抗震加固技术范文1
关键词：建筑；地震；抗震加固
引 言
我国是一个多地震的国家，地震活动的分布范围十分广泛，地震造成的危害不可忽视。5.12汶川大地震和4.14青海玉树地震造成了重大人员伤亡和巨大的经济损失，同时也给人民敲响警钟。建筑结构的抗震加固问题成为目前较为关注的热点。为了更好地保护人类的生命财产安全，促进社会的和谐发展，无论在地震前还是地震后，对工程结构进行抗震加固都显得十分重要。
一、2010年版抗震规范修订细要
汶川大地震后,建设部对原国标抗震设计规范进行了重新修订。以下将对相关细要进行分析。
1.1 由原来的一般性条文修订为新的强制性条文4.1.8条中增大系数由原来的“根据具体情况确定,但不大宜大于1.6”更改为“在1.1～1.6范围内采用”,范围更加明确。
7.3.8条楼梯间应符合下列要求:①顶层楼梯间横墙和外墙应沿墙高每隔500mm设2Φ6通长钢筋;7~9°时其他各层楼梯间墙体应在休息平台或楼层半高处设置60mm厚、纵向钢筋不应少于2Φ10的钢筋混凝土带或配筋砖带，配筋砖带不少于3皮，每皮的配筋不少于2Φ6，,其砂浆强度等级应低于M7.5, 不低于同层墙体的砂浆强度等级。②楼梯间及门厅内墙阳角处的大梁支承长度不应小于500mm,并应与圈梁连接。③装配式楼梯段应与平台板的梁可靠连接，8、9度时不应采用装配式楼梯段；不应采用墙中悬挑式踏步或踏步竖肋插入墙体的楼梯，不应采用无筋砖砌栏板。④突出屋顶的楼、电梯间，构造柱应伸到顶部，并与顶部圈梁连接，所有墙体应沿墙高每隔500mm设2Φ6通长钢筋和Φ4分布短筋平面内点焊组成的拉结网片或Φ4点焊网片。
1.2 材料性能的修改3.9.2条中规定：①普通砖和多孔砖的强度等级不应低于MU10，其砌筑砂浆强度等级不应低于M5；②混凝土小型空心砌块的强度等级不应低于MU7.5，其砌筑砂浆强度等级不应低于Mb7.5。; 抗震等级为一、二、三级的框架和斜撑构件(含梯段)，其纵向受力钢筋采用普通钢筋时，钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于1.25；钢筋的屈服强度实测值与屈服强度标准值的比值不应大于1.3，且钢筋在最大拉力下的总伸长率实测值不应小于9％。
3.9.3条对普通钢筋的性能更明确了“符合抗震性能指标”的限制,而且箍筋放弃使用HPB235级钢筋。
3.9.4条由原来的“满足正常使用极限状态和抗震构造措施的要求”更改为“满足最小配筋率等要求”,要求范同更加明确具体。
3.9.6该条由原来的一般性条文修订为新的强制性条文。
7.3.6条由原来的一般性条文修订为新的强制性条文。新的条文更加明确具体,新规范对独立砖柱的应用范围给出了更加明确的限制,规定“只有6°时才可采用,7～9°不得采用”,并新增了对跨度不小于6m梁的支承构件的加强措施。
二、抗震加固的方法
目前,常用的抗震加固方法主要有增设构件加固法、增强构件加固法和隔震减震加固法3大类,前两类属于传统抗震加固方法,后一类属于新发展的抗震加固方法
2.1增设构件加固法
目前对结构进行抗震加固最基本、最有效的方法之一,该法可以有效地提高结构的抗震能力、变形能力和整体性能。其具体的方法包括增设抗震墙加固法、外加圈梁-钢筋混凝土柱加固、增设支撑加固法、增设刚架加固法等。此法利用新增的抗震墙来承担主要的地震作用,以减小结构的变形。采用抗震墙加固时,需处理好新增墙体与原有构件的连接,既要保证连接的可靠性,又要避免对原结构构件造成过多的损伤。
3.2增强构件加固法
当无法采用新增构件加固时，可以分别对原结构构件进行加固，以提高原有构件的承载力、改善构件的延性，从而达到抗震加固的目的。主要方法有：
1.外粘型钢加固法:适用于需要大幅度提高截面承载能力和抗震能力的钢筋混凝土梁、柱等构件的加固。该法用灌浆或焊接等方法将型钢外包于构件四周或两角，使之与原构件共同承担荷载，通过约束原构件从而来提高其承载力和变形能力。该方法适用于大型结构及大跨度结构。其优点是施工简便，现场工作量较小，构件截面尺寸变化不大，结构自重增加较小，而承载能力提高显著，构件截面的刚度和延性也得以改善。
2.粘贴钢板加固法:对钢筋混凝土受弯、大偏心受压和受拉构件的加固。该法是用建筑结构胶将钢板粘贴在混凝土构件表面，使两者共同受力以提高结构承载力的加固方法，相对于传统加固方法，粘贴钢板加固法更为简单、快速，对结构的外形和净空以及生产生活的影响较小，缺点是构件加固后提高承载力不能超过原结构的40%，防火性能较差。
3.纤维增强复合材料加固法 :采用以纤维或其制品作为增强材料的一种复合材料对构件进行抗震加固的方法。本方法适用于钢筋混凝土受弯、轴心受压、大偏心受压及受拉构件的加固。外贴纤维复合材加固法是采用FRP片材对混凝土构件进行修复加固的一种新技术,具有很高的抗化学腐蚀能力和对被加固结构的保护能力，提高了结构耐久性；适用不规则构件的加固；材料强度高，外贴加固用量少(材料厚度小)；荷载增加极少，几乎不改变原有结构的外形和尺寸；施工周期短，操作简单；加固施工时噪音小，对结构的使用环境影响较小，缺点是抗剪性差，不适宜构件的抗剪加固；构件加固后提高承载力不能超过原结构的40%。
4. 体外预应力是后张预应力体系的重要的分支之一，是指将布置于承载结构主体之外的预应力筋施加预应力所形成的预应力结构体系。体外预应力加固技术是一种主动的加固技术，通过预应力材料对桥梁结构受拉区施加预应力，消除部分荷载产生的不利内力，提供结构的承载力。
5.增加钢梁、钢柱，形成组合结构方法:适用于大幅度提高承载能力的混凝土结构，一般提高十几倍甚至几十倍。目前此加固方法广泛应用于密集柜、档案柜、电池机房等加固，抗震性能较好。缺点是防火性差，加固后净空变小，地面抬高，不利于装修及空间布置。
6.增大构件截面法: 针对梁、板、柱抗弯和抗剪及抗震性不足所采取的加固措施。此方法能大幅度提高原结构承载力，耐腐蚀性和耐火性较好，能加强建筑物的整体性和刚度。不足之处为施工周期长，消耗大量的人力物力，原结构基础上增加了荷载，植筋及钻孔对原结构损坏较大，对抗震有不利影响，此方法适合于加固基础及下部结构。
3.3隔震、耗能减震加固法
1.将隔震技术应用于抗震加固领域中的一种新方法,通过隔震层的设置将地震变形集中到隔震层上,从而达到减小原有结构地震反应的目的。此法的优点是加固效果好、抗震安全度高、无需对非结构构件等再进行抗震加固。缺点是设置隔震层后,穿过隔震层的设备配线、配管等需要进行妥善的柔性连接,费时费事。
2.耗能减震加固方法是通过在结构某些部位增设耗能阻尼减震装置,以减小地震反应,是抗震加固的一条新途径，此方法主要依赖增加结构的能量耗散能力。国内外耗能减震结构的振动台试验研究表明例,耗能减震结构与传统抗震结构相比,地震反应减小了40%~60%。而从国外工程资料表明,耗能减震结构体系与传统抗震结构体系相比,可以节约结构造价5%~10%。若用于已有结构的加固改造,可节省造价会更加可观,有的加固改造工程节省造价达60%。
四、结论
综上所述,汶川和玉树的两次强震给传统的结构抗震带来了新的问题和挑战。在工作中我们还要认真总结震害经验,深入研究建筑结构在地震作用时的破坏机理,完善设计理论。
参考文献
[1]《建筑抗震设计规范》（GB50011- 2010）
[2]李爱文，黄奕辉，杨勇新.结构抗震加固方法概论[J].福建建筑.2010（7）.
建筑抗震加固技术范文2
关键词：能量质环理论；高层建筑；薄弱环节；致灾机理；灾害预警；耗能减震
中图分类号：TU31 文献标志码： A
引言
随着高层建筑结构的快速发展，对于结构抗震性能的研究越来越重要，目前高层建筑结构的加固成为社会发展的趋势。针对性地进行结构加固首先需要对结构在地震灾害作用下破坏机理的研究，从能量链演化各环节对结构的动力反应进行逐步分析，并采用相关有限元软件对结构进行定量分析，实现理论研究与定量分析相结合的技术手段，为弱势环节的判断与结构加固设计高效化发展提供技术参考。
1.高层建筑结构加固技术的发展
鉴于已建建筑的使用不断接近设计使用年限，建筑结构加固作为研究领域之一将逐步成为未来社会发展与抗震减灾的一项重要研究工作。
1.1 高层建筑结构抗震设计的发展过程
在二十世纪四十年代，著名的美国学者Biot通过若干地震记录工作后，第一次提出了反应谱的概念[1]，这是抗震研究的开端；到了五十年代初，研究学者Housner将反应谱应用到了抗震设计当中，这使得结构抗震设计大跨步的向前发展，通过Housner一段时间的苦心研究，在抗震设计领域实现了结构地震反应动力计算工作，之后该方法被称为时程分析法。
1.2 基于结构抗震性能的设计方法
目前对于高层建筑结构加固技术的研究由静力法逐步向反应谱法进行过渡，国内外对于这方面的研究已接近成熟化。于二十世纪九十年生在美国西岸的洛杉矶城6.7级大地震及日本阪神7.2级的大地震，震后发现建筑结构倒塌破坏并不是很多，但是对当地造成了很大的经济损失。
我国不断吸取外国对于抗震加固设计方面的研究经验及国内无数致力于抗震设计方面的研究者大量的实验研究，并在规范中提出了结构抗震设计的两阶段设计方法，即设计的第一阶段主要以反应谱设计方法进行研究，第二阶段则以结构弹塑性时程分析为研究核心。通过该方法借鉴，我国在抗规中提出了基于性能化研究结构抗震的新思路，并在我国取得了很大的发展空间。
2.高层建筑结构破坏机理研究
本文主要研究地震能量链演化机理[2]及对高层建筑结构的动力响应，从能量致灾角度研究灾害能量在载体介质中演化行径及对高层建筑构件的破坏作用影响，作为探究结构在地震能量作用下薄弱环节确定的理论基础。
2.1 地震能量链式演化形态
地震能量链式演化形态非常复杂，突变理论[3]认为，地震灾害的诱发需要一段过程的演化，地震能量链式演化关系主要以能量链的演化与承载介质颗粒形态波动的转化为研究方向。地震能量在载体介质中的传输、积聚、演化发展、爆发呈现了能量链演化的主要形态，即地震能量以波的形式在载体介质传播，此过程伴随着能量的不断积聚，当累积到一定程度地震能量将以能量质点的形式存在，能量质点将以破坏力的形式作用于介质颗粒。能量质点在传输演变过程中也不断的由量变转为质变，最终将以能量破坏面、能量破坏体的形式继续演化发展，当破坏体传输到高层建筑结构时，能量破坏作用将以演化放大作用施加于结构基础与结构构件，导致结构产生过大的变形，这也体现了目前国内外对于结构基础隔震及结构耗能减震技术的不断研究。
2.2 地震能量链式演化对结构抗震的影响
地震能量破坏作用导致结构过大的变形，关系到结构的抗震性能，我国抗规提出了基于性能的抗震设计方法[4-5]，通过限制建筑结构在不同地震作用下的性能目标限制[6]（见表1）来进行抗震设计。本文采用通用有限元软件MIDAS/GEN对建筑结构进行不同荷载工况下的静力弹塑性（Pushover）分析[7]与时程分析对加固前后的高层建筑结构进行耗能减震效果的对比分析。
表1 性能目标取值
3.高层建筑结构薄弱环节的确定
3.1 计算模型的建立
某10层钢筋混凝土框架结构民用建筑，结构形式为：7度抗震设防，设计基本地震加速度取0.05g，场地类型为II类，地震分组第一组，场地特征周期取0.35s，层高均为3.6m，
建筑总高度36m，采用现浇单向板肋梁楼盖，结构平面及计算模型如图1、2所示。
3.2 结构静力弹塑性分析
由表2分析可知，对于罕遇地震作用下，结构X与Y方向的最大层间位移角出现在第二层，分别为1/105、1/169，X向不满足罕遇地震作用下1/120的性能目标要求，Y向满足罕遇地震作用下1/120的性能目标要求，通过分析对抗震结构设置附加粘滞阻尼器，其分布的位置即在结构薄弱点上。
3.3 通过时程分析进行加固耗能效果的对比
对以上各图进行加固前后的对比分析，原结构在罕遇地震作用下X向不满足抗震性能目标要求，故只针对结构在罕遇地震作用下X向各指标进行分析验算。附加粘滞阻尼器后的结构，其速度、加速度、层间位移角出现一定幅度的降低，表明其耗能减震效果明显。由图3-图7分析可知，X方向加固前后顶点位移降低约2.6%，X方向加固前后顶点加速度降低约11.1%，X方向加固前后顶点速度降低约27.08%；在El Centro波作用下，建筑结构层间位移角降低约46.7%；在TAFT波作用下，建筑结构层间位移角降低约39.29%，X方向加固前后楼层相对位移略有降低，加固后各指标均能满足抗震性能目标要求。
4.总结
（1）从能量链式演化角度透析高层建筑结构在地震灾害作用下的响应，作为抗震加固设计的理论基础；
（2）将能量链致灾过程形态变化理论与有限元软件计算分析结构在地震作用下静力弹塑性及时程分析向结合，实现抗震加固设计的高效化，打破传统盲目尝试设计的新思路；
（3）通过有限元建模分析结构在不满足抗规性能目标要求方向结构顶点位移、顶点加速度及层间位移角等参量，对比加固前后结构的抗震性能目标；
（4）通过性能分析，以本工程实例加固设计方法对未来我国基础设施抗震设计提供技术参考。
参考文献
[1] 胡庆昌、孙金墀、郑琪.建筑结构抗震减震与连续倒塌控制[M].北京：中国建筑工业出版社，2007：53-59.
[2] 周云.耗能减震加固技术与设计方法[M].北京：科学出版社，2006：33-45.
[3] 刘秉正、彭建华.非线性动力学[M].北京：高等教育出版社，2005：74-93.
[4] Housner G W，Bergman L A，Caughey T K.Structural Control：Past，Present and Future.Journal of Engineering Mechanics，1997，123（9）.
[5] 肖明葵.基于性能的抗震结构位移及能量反应分析方法研究[D].重庆：重庆大学土木建筑工程学院，2004.
[6] 中华人民共和国国家标准《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）[S].中华人民共和国建设部.
[7] 王昌兴.MIDAS/GEN应用实例教程及疑难解答[M].北京：中国建筑工业出版社，2009：77-81.
建筑抗震加固技术范文3
关键词：控振减震；既有建筑；抗震加固
Abstract: With the earthquake disaster to human beings by the increase of loss and people to know the deepening of seismic activity, people gradually realize the importance of both building, the seismic performance, improve the seismic strengthening is did not reach the seismic fortification of old buildings aseismic capacity necessary means. In recent years as people to control vibration damping system of thorough research, accused of vibration damping system not only improve new buildings in the seismic capability of extensive use, in the old buildings in the seismic strengthening also widely promotion. This paper mainly introduces the vibration damping system control damping mechanism and the influence of the building seismic strengthening real application.
Keywords: Control vibration damping; Both architecture; Seismic strengthening
中图分类号： TU352.1+1 文献标识码：A文章编号：
1概述
1.1 我国既有建筑抗震加固的必要性
我国地处环太平洋地震带和南亚至地中海地震带的交汇区，是世界上地震灾害最严重的国家之一。VII度以上的高烈度区覆盖了1/2的国土，其中包括23个省会城市和2/3的百万以上人口大城市；且多数地震属于板内地震，具有震源浅、频度高、强度大、分布广的特征。据中国地震局资料，仅2008年我国发生5级以上地震达97次之多。20世纪后半叶以来我国地震死亡人数占同期我国所有自然灾害死亡人数的1/2，占全球地震死亡人数的1/2，尤其是建国以来两次破坏性最大的地震1976年唐山地震和2008年汶川地震，其中唐山地震造成24万人死亡，汶川地震造成近七万人死亡，给人类灾难史上留下了重重的一笔。据有关数据统计显示，在地震伤亡人数中有90%～95%死于建筑物倒塌。因此提高既有建筑抗震能力，对于避免和减轻突发地震造成的损失有着极其重要的意义。
2控振减震体系
2.1 控振减震体系的内容及发展
控振减震体系是指包括基础隔震、被动消能及半主动和主动控制在内的结构防护体系。具体参见结构体系的分类表（表1.1）
隔震是应用最早、发展最成熟的建（构）筑物控振减震方法。古建筑中比较典型有：山西悬空寺（中国.5世纪）、故宫（中国.15世纪）、法龙寺五重塔（日本.8世纪）、镰仓大佛（日本.13世纪）等，现代建筑中比较典型的如：帝国饭店（日本.1921年）、Albany Court（英国.1966年）、帕斯坦劳奇小学（南斯拉夫.1969年）、朗格定克桥墩（新西兰.1981年）、加州圣丁司法事务中心（美国.1985年）及汕头市陵海路38号（中国.1993年）。在这些建（构）筑物先后经历的一次或多次震害中，与同时期的建（构）筑物相比，都表现出了隔震建（构）筑物优越的抵抗地震的能力。
3控振减震体系抗震加固的应用
（1）、隔震体系
利用隔震体系进行既有建筑的抗震加固是现存控振减震体系中应用最广泛的技术。对既有建筑的基础进行必要的防护之后，将原有建筑物的部分（或全部）基础与具有延长建筑自振周期和增大结构阻尼的支座或装置紧密的连接在一起。在遇到地震侵害时，不仅可以有效的避开近地场振动周期而不产生共振现象，而且可以使整个建筑物产生“整体平动”而不是传统抗震建筑自下而上的“放大型阵动”，从而有效的减小建筑物在地震中的振动，减小震害损失。。
（2）、被动消能体系
传统的抗震设计方法是靠结构的延性来耗散地震能量．但问题在于结构受到1 次强烈地震时，结构构件在利用自身的延性耗散地震能量的同时，如果受震时间稍长建筑物同样会受到严重的损伤．如果事先在结构物某些部位(如支撑、剪力墙、节点、连接件、楼层空间、相邻建筑间、主附结构间等) 设置消能减震(阻尼) 装置,在风荷载和轻微地震下，装置处于弹性转台，结构体系具有足够的侧向刚度满足正常使用要求，在强风或强震作用下，随着结构受力和变形的增大，装置先于结构承重构件进入非弹性状态，大量消耗输入结构的振动能量，使主体结构减少或避免由于非弹性变形造成的损坏，从而避免结构产生破坏或倒塌。
（3）、半主动和主动控制体系
由于半主动和主动控制体系比较昂贵，目前在新建高耸建筑或有特殊抗震要求的建筑中应用比较多，应用于既有建筑抗震加固的国内外尚无相关报道，但基于其优越的抗震性能，应该会成为日后既有建筑抗震加固的发展方向。
4讨论
4.1 控振减震体系抗震加固现存问题及发展趋势
控振减震体系在既有建筑抗震加固中的应用范围越来越广，数量越来越多，现存的主要问题有以下几点：
（1）、缺乏统一完整的标准做指导，目前利用该技术对既有建筑的抗震加固大多是根据经验进行的，尽管在结构安全性上不会出现问题，但就其经济性而言，还需进一步完善。
（2）、随着控振减震体系形势日趋多样化，如何选择与既有建筑相适宜的抗震加固方法以及布置合理的装置成为摆在广发技术人员面前的又一难题。
未来发展趋势：
（1）、控振减震体系不段的完善，新的方法和技术不段的被提出来，在对既有建筑进行抗震加固时，有从单一的方法逐渐走向多种方法混合使用的趋势。
（2）、应用控振减震体系进行抗震加固的结构形势日趋多样，从早期主要应用于砌体结构、钢筋混凝土结构发展到钢结构、组合结构等。
（3）、新的智能材料不段的被发现和改善，将有越来越多的智能材料逐渐的被应用到既有建筑的抗震加固中。
参考文献：
[1]欧进萍.结构振动控制――主动、半主动和智能控制[M].北京：科学出版社，2003.
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[4]李宏男，阎石.中国结构控制的研究与应用[J].地震工程与工程振动，1993，
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[5]姚幸海，隋杰英，闫祥梅.粘弹性消能之称抗震加固[J].工程建设，2007，
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建筑抗震加固技术范文4
关键词:高层建筑;抗震;结构设计;探讨
中图分类号：[TU208.3]文献标识码：A文章编号：
1 高层建筑发展概况与存在问题
80年代,是我国高层建筑在设计计算及施工技术各方面迅速发展的阶段。各大中城市普遍兴建高度在100m左右或100m以上的以钢筋为主的建筑,建筑层数和高度不断增加,功能和类型越来越复杂,结构体系日趋多样化。比较有代表性的高层建筑有上海锦江饭店,它是一座现代化的高级宾馆,总高153.52m,全部采用框架一芯墙全钢结构体系,深圳发展中心大厦43层高165.3m,加上天线的高度共185.3m,这是我国第一幢大型高层钢结构建筑。进入90年代我国高层建筑结构的设计与施工技术进入了新的阶段。不仅结构体系及建筑材料出现多样化而且在高度上长幅很大有一个飞跃。深圳于1995年6月封顶的地王大厦,81层高,385.95m为钢结构,它居目前世界建筑的第四位。
我国高层建筑的结构材料一直以钢筋混凝土为主。随着设计思想的不断更新,结构体系日趋多样化,建筑平面布置与竖向体型也越来越复杂,出现了许多超高超限钢筋混凝土建筑,这就给高层建筑的结构分析与设计提出了更高的要求。尤其是在抗震设防地区,如何准确地对这些复杂结构体系进行抗震分析以及抗震设计,已成为高层建筑研究领域的主要课题之一。
2 建筑抗震的理论分析
2.1 建筑结构抗震规范
建筑结构抗震规范实际上是各国建筑抗震经验带有权威性的总结,是指导建筑抗震设计(包括结构动力计算,结构抗震措施以及地基抗震分析等主要内容)的法定性文件它既反映了各个国家经济与建设的时代水平,又反映了各个国家的具体抗震实践经验。它虽然受抗震有关科学理论的引导,向技术经济合理性的方向发展,但它更要有坚定的工程实践基础,把建筑工程的安全性放在首位,容不得半点冒险和不实。正是基于这种认识,现代规范中的条文有的被列为强制性条文,有的条文中用了“严禁,不得,不许,不宜”等体现不同程度限制性和“必须,应该,宜于,可以”等体现不同程度灵活性的用词。
2.2高层建筑结构抗震结构设计分析
设计阶段的结构动力特性分析。高层建筑进入初步设计阶段后,首先按方案阶段确定的结构布置进行计算分析。计算模型取自±0. 000至塔顶,假定楼板为平面内刚度无限大,其地震反应分析基本参数列于,以及可以看出,随着楼层高度的增加,结构X方向(纵向)自振周期及地震力基本正常,而结构Y方向(横向)自振周期偏长、结构刚度偏低,对应于水平地震作用的剪力较小,结构的抗震能力偏弱,结构偏于不安全。为增加Y方向(横向)的抗侧移刚度,提高其抗震能力,在现代高层建筑的设计中,可以在建筑核心筒的两侧增设四道剪力墙。根据《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)和《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001),抗震设计时,框架-剪力墙结构中剪力墙的数量必须满足一定要求,在地震作用时剪力墙作为第一道抗震防线必须承担大部分的水平力。但这并不意味着框架部分可以设计得很弱,而是框架部分作为第二道防线必须具备一定的抗侧力能力,在大震作用下第一道抗震防线剪力墙遭受破坏时,整个结构仍具备一定的抵抗能力,不至于立即破坏倒塌,这就需要在结构计算时,对框架部分所承担的剪力进行适当调整。
3结构抗震设计方法探讨。
3.1结构抗震设计的基本步骤。
对建筑抗震的三个水准设防要求,是通过“两阶段”设计来实现的,其方法步骤如下:第一阶段设计:第一步采用与第一水准烈度相应的地震动参数,先计算出结构在弹性状态下的地震作用效应,与风、重力荷载效应组合,并引入承载力抗震调整系数,进行构件截面设计,从而满足第一水准的强度要求;第二步是采用同一地震动参数计算出结构的层间位移角,使其不超过抗震规范所规定的限值;同时采用相应的抗震构造措施,保证结构具有足够的延性、变形能力和塑性耗能,从而自动满足第二水准的变形要求。第二阶段设计:采用与第三水准相对应的地震动参数,计算出结构(特别是柔弱楼层和抗震薄弱环节)的弹塑性层间位移角,使之小于抗震规范的限值,并采用必要的抗震构造措施,从而满足第三水准的防倒塌要求。
3.2结构抗震设计方法
3.2.1基础的抗震设计
基础是实现高层建筑安全性的重要条件。我国高层建筑通常采用钢筋混凝土连续地基梁形式,在基础梁的设计中,为充分发挥钢筋的抗拉性和混凝土的抗压性的复合效应,把设计重点放在梁的高度和钢筋的用量上,在钢筋的布置上采用主筋、腹筋、肋筋、基础筋、基础辅筋5种钢筋的结合。为防止基础钢筋的生锈,一方面采用耐酸化的混凝土,另一方面是增加钢筋表面的保护层厚度,以抑止钢筋的腐蚀。高层建筑基础处理的另一个特色是钢制基础结合垫块的应用,它是高层建筑上部结构柱与基础相连的重要结构部件。它的功能之一是使具有吸湿性的混凝土基础和钢制结构柱及上部建筑相分离,有效防止结构体的锈蚀,确保部件的耐久性。
3.2.2钢结构骨架的抗震设计
采用钢框架结合点柱壁局部加厚技术来提高结构抗震性能。一般钢框架结构,梁和柱结合点通常是柱上加焊钢制隅撑与梁端用螺栓紧固连接。在这种方式下,钢柱必须在结合部被切断,加焊隅撑后再结合,这样做技术上的不稳定性和材料品质不齐全的可能性很大,而且遇到大地震,钢柱结合部折断的危险性很大。鉴于此,可以首先该结构的梁柱采用高密度钢材,以发挥其高强抗震、抗拉和耐久性。柱壁增厚法避免断柱形式,对二、三层的独立住宅而言,结构柱可以一贯到底,从而解决易折问题。与梁结合部柱壁达到两倍厚,所采用的是高频加热引导增厚技术。在制造过程中品质易下降的钢管经过加热处理反而使材料本来所具有的拉伸强度得以恢复。对于地震时易产生的应力集中,柱的增厚部位能发挥很大的阻抗能力,从而提高和强化了结构的抗震性。
3.2.3墙体的抗震设计
“三合一”外墙结构体系,首先是由日本专家设计应用的,采用外墙结构柱与两侧外墙板钢框架组合形成的“三合一”整体承重的结构体系。该体系不仅仅用柱和梁来支撑高层建筑,而是利用墙体钢框架与结构柱结合,有效地承受来自垂直方向与水平方向的荷载。由于外墙板钢框架的补强作用,该做法可以较好地发挥结构柱设计值以外的补强承载力。加强了对竖向地震力及雪荷载的抵抗能力,最大限度地发挥其抗震优势;另一方面,由于外墙板钢框架与内部斜拉杆所构成“面”承载与结构柱的结合并用,也提高了整体抗侧推力和抗变形能力。它的抗水平风载和地震力的能力比单纯墙体承重体系提高30%左右。
4增大结构抗震能力的加固与改造技术
建国几十年来，我国的抗震加固与改造技术得到了飞速发展。1976年唐山地震后，砌体结构抗震加固的问题日益突出，砌体结构抗震性能不好：砌体墙体抗震能力、变形性能的不足、房屋整体性不好。因此，增大墙体抗震性能的外包钢筋混凝土面层、钢筋网水泥砂浆面层加固技术及增大结构整体性的压力灌浆加固技术、增设圈梁(构造柱)加固技术、拉结钢筋加固技术；通过增设抗震墙来降低抗震能力薄弱构件所承受地震作用的增设墙体技术等应运而生。目前该技术广泛用于砌筑墙体的加固。
常见的混凝土柱加固技术有加大截面加固技术、外包钢加固技术、预应力加固技术、改变传力途径加固技术、加强整体刚度加固技术、粘钢加固技术以及碳纤维加固技术等。这些绝大部分都是经过长期实践检验可靠性比较高的技术，已收入国家标准《混凝土结构加固技术》(cecs25—90)。此类技术不仅有比较充分的理论依据，规范还提供了详细的计算公式。如混凝土柱的外包钢法加固技术，开始阶段的计算方法是分别计算混凝土柱和外包钢，外包钢按钢结构计算：当外包装的缀板加密并出现湿式的施工方法时，其计算按整体构件考虑；当缀板施加。
5结语
高层建筑已经逐渐成为当前时代建筑发展的主流建筑形态之一,对于高层建筑,其抗震效能的分析一直是国内外建筑抗震设计分析的研究热点,而最直接最有效的抗震措施就是在建筑设计阶段进行结构抗震设计,只有从高层建筑物内部实施结构抗震,才能够从根本上提高高层建筑的抗震效能。本论文从高层建筑结构设计的角度进行了抗震分析,对于具体的高层建筑抗震设计具有一定指导和借鉴意义。
参考文献:
[1]李忠献.高层建筑结构及其设计理论[M].北京:科学出版社,2006.
建筑抗震加固技术范文5
关键词:房屋建筑;抗震;结构设计;方法
1我国房屋建筑的结构形式
目前，我国房屋建筑的结构形式主要有以下几种：
（1）以砖石为主要建筑材料的砌体结构；
(2) 以钢筋和混凝土为主要建筑材料的钢筋混凝土框架结构、钢筋混凝土框架―剪力墙结构、钢筋混凝土剪力墙结构；
（3）以钢材为主要建筑材料的钢结构以及钢与钢筋混凝土的组合结构。
砌体结构和框架结构多见于多层建筑，钢筋混凝土剪力墙结构多用于高层住宅；框架结构或框架―剪力墙结构多用于公共建筑，砌体结构或钢筋混凝土剪力墙结构则多为住宅。上述各种结构形式的抗震性能（指结构在大震和小震下的表现各不相同）各有千秋，框架―剪力墙结构和钢筋混凝土剪力墙结构的抗震性能较好，而框架结构和砌体结构的抗震性能相对差一些。如何更好地增强房屋建筑结构的抗震性能，特别是在罕遇的强震作用下的防倒塌能力，应是建筑工程抗震研究的重点。
2 房屋建筑结构抗震设计
2.1 建筑结构抗震规范
建筑结构抗震规范实际上是各国建筑抗震经验带有权威性的总结,是指导建筑抗震设计(包括结构动力计算,结构抗震措施以及地基抗震分析等主要内容)的法定性文件它既反映了各个国家经济与建设的时代水平,又反映了各个国家的具体抗震实践经验。它虽然受抗震有关科学理论的引导,向技术经济合理性的方向发展,但它更要有坚定的工程实践基础,把建筑工程的安全性放在首位,容不得半点冒险和不实。正是基于这种认识,现代规范中的条文有的被列为强制性条文,有的条文中用了“严禁,不得,不许,不宜”等体现不同程度限制性和“必须,应该,宜于,可以”等体现不同程度灵活性的用词。
2.2 抗震措施
在对结构的抗震设计中,除要考虑概念设计、结构抗震验算外,历次地震后人们在限制建筑高度,提高结构延性(限制结构类型和结构材料使用)等方面总结的抗震经验一直是各国规范重视的问题。当前,在抗震设计中,从概念设计,抗震验算及构造措施等三方面入手,在将抗震与消震(结构延性)结合的基础上,建立设计地震力与结构延性要求相互影响的双重设计指标和方法,直至进一步通过一些结构措施(隔震措施,消能减震措施)来减震,即减小结构上的地震作用使得建筑在地震中有良好而经济的抗震性能是当代抗震设计规范发展的方向。而且,强柱弱梁,强剪弱弯和强节点弱构件在提高结构延性方面的作用已得到普遍的认可。
2.3 房屋建筑的抗震设计理念
我国《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)对建筑的抗震设防提出“三水准、两阶段”的要求,“三水准”即“小震不坏,中震可修,大震不倒”。当遭遇第一设防烈度地震即低于本地区抗震设防烈度的多遇地震时,结构处于弹性变形阶段,建筑物处于正常使用状态。建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用。因此,要求建筑结构满足多遇地震作用下的承载力极限状态验算,要求建筑的弹性变形不超过规定的弹性变形限值。当遭遇第二设防烈度地震即相当于本地区抗震设防烈度的基本烈度地震时,结构屈服进入非弹性变形阶段,建筑物可能出现一定程度的破坏。但经一般修理或不需修理仍可继续使用。因此,要求结构具有相当的延性能力(变形能力)不发生不可修复的脆性破坏。当遭遇第三设防烈度地震即高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震时,结构虽然破坏较重,但结构的非弹性变形离结构的倒塌尚有一段距离。不致倒塌或者发生危及生命的严重破坏,从而保障了人员的安全。因此,要求建筑具有足够的变形能力,其弹塑性变形不超过规定的弹塑性变形限值。
三个水准烈度的地震作用水平,按三个不同超越概率(或重现期)来区分的:多遇地震:50年超越概率63.2%,重现期50年;设防烈度地震(基本地震):50年超越概率10%,重现期475年;罕遇地震:50年超越概率2%-3%,重现期1641-2475年,平均约为2000年。
对建筑抗震的三个水准设防要求,是通过“两阶段”设计来实现的,其方法步骤如下:第一阶段:第一步采用与第一水准烈度相应的地震动参数,先计算出结构在弹性状态下的地震作用效应,与风、重力荷载效应组合,并引入承载力抗震调整系数,进行构件截面设计,从而满足第一水准的强度要求;第二步是采用同一地震动参数计算出结构的层间位移角,使其不超过抗震规范所规定的限值;同时采用相应的抗震构造措施,保证结构具有足够的延性、变形能力和塑性耗能,从而自动满足第二水准的变形要求。第二阶段:采用与第三水准相对应的地震动参数,计算出结构(特别是柔弱楼层和抗震薄弱环节)的弹塑性层间位移角,使之小于抗震规范的限值。并采用必要的抗震构造措施,从而满足第三水准的防倒塌要求。
2.4 房屋建筑结构的抗震设计方法
我国的《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)对各类建筑结构的抗震计算应采用的方法作了以下规定:高度不超过40m,以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构,以及近似于单质点体系的结构,可采用底部剪力法等简化方法;除1款外的建筑结构,宜采用振型分解反应谱方法;特别不规则的建筑、甲类建筑和限制高度范围的高层建筑,应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算,可取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值。
2.5 我国抗震设计思路中的部分不足
与国外规范相比，我国抗震规范在对关系的认识上还存在一定的差距。欧洲和新西兰规范按地震作用降低系数（“中震”的地面运动加速度与“小震”的地面运动加速度之比）来划分延性等级，“小震”取值越高，延性要求越低，“小震”取值越低，延性要求越高。美国UBC规范按同样原则来划分延性等级，但在高烈度区推荐使用高延性等级，在低烈度区推荐使用低延性等级。而目前我国将地震作用降低系数统一取为2.81，而且还把用于结构截面承载能力设计和变形验算的小震赋予一个固定的统计意义。对延性要求则并未按R-μ关系来取对应的，而是按抗震等级来划分，抗震等级实质又主要是由烈度分区来决定的。这就导致同一个R对应了不同的μ，从而制定了不同的抗震措施，这与R-μ关系是不一致的。这种思路造成低烈度区的结构延性要求可能偏低的结果。
3.建筑抗震设防新标准
目前，我国建筑物的抗震设防标准一般设在6度到9度，目前全国绝大部分地区是7度。汶川地震后，我国对《建筑工程抗震设防分类标准》和《建筑抗震设计规范局部修订》进行了修正，新《标准》按照“对学校、医院、体育场馆、博物馆、文化馆、图书馆、影剧院、商场、交通枢纽等人员密集的公共服务设施，应当按照高于当地房屋建筑的抗震设防要求进行设计，增强抗震设防能力”的要求，提高了这些建筑的抗震设防类别。对部分地区的设防烈度进行了变更，如将都江堰原来的抗震设防烈度7度提高到了8度，青白江和龙泉驿从以前抗震设防烈度6度提高到7度。笔者建议有关部门基于全国范围的地质勘察资料的基础上，对全国各地区的抗震设防标准进行修正，并逐步提高，而不单仅对汶川、玉树等近期发生地震的地区。
4合理的建筑施工和加固措施
4.1合理设计
设计单位应当按照抗震设防要求和工程建设强制性标准进行抗震设计，并对抗震设计的质量以及出具的施工图设计文件的准确性负责。首先，房建场地的选择应避开地震时可能发生地基失效的松软场地，应选择坚硬场地。其次，综合运用抗震原则，以刚度、承载力和延性为主导目标，多道防线刚柔结合，使结构具有多道支撑和抗水平力的体系，同时保证结构体型简单，结构传力和受力途径直接，整体结构和结构构件共同作用。第三，设计中要力图使从地基传入结构的振动能量为最小，使结构具备足够大的、适当的承载能力、延性和耗能能力，以及以减少地震作用下的位移和扭转的刚度。第四，结构布置要力求使刚度、质量、延性、几何尺寸等规整、对称、均匀，避免突然变化。另外，地震是一场灾难，为最大限度地保护人民以及整个社会的利益，确保我国国民经济持续稳定增长，建筑行业在考虑增强房屋建筑抗震能力的同时，也应高度重视由地震引发的次生灾害（最主要的就是火灾）及地质灾害。因此，房屋设计中有必要增加结构抗火设计，同时基础和地基的设计也应充分考虑到地基变形对房屋安全的影响。
4.2正确施工
合理的抗震设计必须通过高质量的施工才能起到抗御地震的作用，只有把好抗震设计和施工两道关才能有效地提高建设工程的抗震性能。施工图审查单位应当将房屋建筑抗震设防作为专项审查内容，对施工图抗震设防质量负责。建设单位、施工单位应当选用符合施工图设计文件和国家有关标准规定的材料、构配件和设备。施工单位应当按照施工图设计文件和工程建设强制性标准进行施工，并对施工质量负责。工程监理单位应当按照施工图设计文件和工程建设强制性标准实施监理，并对施工质量承担监理责任。
建筑抗震加固技术范文6
【关键词】房屋；抗震；结构
自上个世纪以来，全球发生了多次对结构抗震设计理论产生严峻挑战的破坏性地震。近两年来，我国各地地震频发，四川汶川、青海玉树的高震级地震，给人们的财产及生命造成了巨大的损失，给我们国家的经济发展带来了不可估量的破坏。加强房屋建筑的抗震能力，对减轻地震灾害造成的人员伤亡而言，即使不是唯一途径，也应当是主要途径。房屋有没有抗震设计，具不具备抗震性能，其结果是不一样的。
随着生产技术的发展和生活水平的提高，人们对房屋结构的抗震技术提出了更高的要求。房屋抗震标准已成为购房者置业参考的一个重要因素。《中华人民共和国防震减灾法》规定：新建、扩建、改建建设工程，应当达到抗震设防要求。应当按照地震烈度区划图或者地震动参数区划图所确定的抗震设防要求进行抗震设防。
一、我国房屋建筑的结构形式
目前，我国房屋建筑的结构形式主要有以下几种：
（1）以砖石为主要建筑材料的砌体结构；
（2）以钢筋混凝土为主要建筑材料的钢筋混凝土框架结构、钢筋混凝土框架―剪力墙结构、钢筋混凝土剪力墙结构；
（3）以钢材为主要建筑材料的钢结构框架以及钢与钢筋混凝土的组合结构。其中，砌体结构和框架结构多见于多层建筑，钢筋混凝土剪力墙结构多用于高层住宅；框架结构或框架―剪力墙结构多用于公共建筑，砌体结构或钢筋混凝土剪力墙结构则多为住宅。上述各种结构形式的抗震性能（指结构在大震和小震下的表现各不相同）各有千秋，框架―剪力墙结构和钢筋混凝土剪力墙结构的抗震性能较好，而框架结构和砌体结构的抗震性能相对差一些。如何更好地增强房屋建筑结构的抗震性能，特别是在罕遇的强震作用下的防倒塌能力，应是建筑工程抗震研究的重点。
二、房屋建筑抗震技术的应用
近年来，随着科学技术的发展，新思想、新材料、新技术得到了大量的应用，这大大丰富了提高建筑抗震性能的手段，提高了构件的极限承载能力，降低了结构的自重，并更有效地减轻了地震所带来的灾害。其中，隔震和消能减震就是建筑结构减轻地震灾害的两种技术。
1、隔震技术。目前，国际上较热门的工程抗震新技术就是隔震技术，它是通过把如橡胶隔震垫等隔震消能装置安放在结构物底部和基础（或底部柱顶）之间，来隔开上部结构和基础，从而改变结构的动力作用和动力特性，有利于减轻结构物的地震反应。实践证明，隔震技术具有很大的垂直承载力及垂直压缩刚度，具有足够大的初始刚度及较小的水平变形刚度，能够抵抗风荷载和轻微地震，且耐久性好，使用寿命长，因此，主要适用于较重要的如学校、医院、商场、科研机构及重要的指挥职能单位的低层和多层建筑。
2、消能减震技术。消能减震技术主要用于高层或超高层建筑，其原理是指在建筑结构的某些部位，如节点、剪力墙、支撑、连接件或连接缝等，设置消能元件，通过消能装置产生摩擦非线性滞形耗能来耗散或吸收地震能量以减小主体结构的水平和竖向地震反应，从而避免结构产生破坏或倒塌，以达到减震抗震的目的。
虽然隔震技术和消能减震技术能够大幅度提高建筑结构的抗震性能，但因为施工较复杂，很难合理把握，因此，在实际运用中，还需要更加合理的设计及科学的施工，以保证房屋建筑具备优质的抗震性能。
三、如何增强房屋建筑的抗震性能
1、合理设计
设计单位应当按照抗震设防要求和工程建设强制性标准进行抗震设计，并对抗震设计的质量以及出具的施工图设计文件的准确性负责。首先，房建场地的选择应避开地震时可能发生地基失效的松软场地，应选择坚硬场地。其次，综合运用抗震原则，以刚度、承载力和延性为主导目标，多道防线刚柔结合，使结构具有多道支撑和抗水平力的体系，同时保证结构体型简单，结构传力和受力途径直接，整体结构和结构构件共同作用。第三，设计中要力图使从地基传入结构的振动能量为最小，使结构具备足够大的、适当的承载能力、延性和耗能能力，以及以减少地震作用下的位移和扭转的刚度。第四，结构布置要力求使刚度、质量、延性、几何尺寸等规整、对称、均匀，避免突然变化。另外，地震是一场灾难，为最大限度地保护人民以及整个社会的利益，确保我国国民经济持续稳定增长，建筑行业在考虑增强房屋建筑抗震能力的同时，也应高度重视由地震引发的次生灾害（最主要的就是火灾）及地质灾害。因此，房屋设计中有必要增加结构抗火设计，同时基础和地基的设计也应充分考虑到地基变形对房屋安全的影响。
2、正确施工
合理的抗震设计必须通过高质量的施工才能起到抗御地震的作用，只有把好抗震设计和施工两道关才能有效地提高建设工程的抗震性能。施工图审查单位应当将房屋建筑抗震设防作为专项审查内容，对施工图抗震设防质量负责。建设单位、施工单位应当选用符合施工图设计文件和国家有关标准规定的材料、构配件和设备。施工单位应当按照施工图设计文件和工程建设强制性标准进行施工，并对施工质量负责。工程监理单位应当按照施工图设计文件和工程建设强制性标准实施监理，并对施工质量承担监理责任。
3、房屋加固
对房屋建筑进行加固改造，也是增强房屋建筑抗震性能的有效手段。对于木结构房屋的抗震加固应根据实际情况，采取减轻屋盖重力、加强构件连接、加固木构架、增砌砖抗震墙、增设柱间支撑等措施；对于土石墙房屋的加固，则可根据实际情况采取加固墙体、加强墙体连接、减轻屋盖重力等措施；对于多层砌体结构的加固，则可采取拆砌或增设抗震墙、修补和灌浆、外加柱加固、面层或板墙加固、增设支撑或支架加固、柱、墙垛采用现浇钢筋混凝土套加固、设置钢拉杆、长锚杆、增设圈梁、构造柱等方法；对于多层钢筋混凝土结构的加固，则可采取单向框架宜加固为双向框架，或采取加强楼、屋盖整体性且同时增设抗震墙、抗震支撑等抗侧力构件的措施；框架梁柱采用钢构套、现浇钢筋混凝土套加固，或贴钢板加固；增设钢筋混凝土抗震墙或翼墙加固等方法。几十年来，对房屋建筑的抗震加固，除了传统的增设钢筋混凝土构造柱和圈梁、夹板墙、抗震墙、钢支撑、钢拉杆、钢构套，以及扩大受力构件截面等方法之外，还开发应用了高强钢绞线、高强结构胶、碳纤维布、聚合物砂浆等材料和预应力技术，使我国的建筑结构加固技术达到了国际先进水平。
工程建筑抗震是一门在实践中不断发展的学科，每一次地震都会为人们提供新的信息，推动建筑抗震设计向更好的方向发展。
小结：钢筋混凝土框架结构是我国大量存在的建筑结构形式之一，历年震害资料表明：钢筋混凝土框架结构的柱端与节点的破坏较为严重，其抗震设计中必须满足“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强节点”、“强底层柱底”等延性设计原则和有关规定。在多层及高层钢筋混凝土房屋抗震设计的实践中，由于设计人员对规范的理解和掌握尺度上，以及因地因人在结构选型、布置以及计算方法上相互差异较多而对设计产生较多的争议，抗震设计方法值得深入研究。
参考文献
[1]李鸿晶，宗德玲.关于工程结构抗震设防标准的几个问题的讨论[J].防灾减灾工程学报，2003，（2）.
