蔣超 袁博

摘 要：我國是一個火山地震災(zāi)害頻發(fā)的國家，而地震作為一種強烈的自然地質(zhì)災(zāi)害，因其難以預(yù)測、巨大的破壞力等特點，已經(jīng)成為危害人類生命財產(chǎn)安全的最嚴(yán)重的自然災(zāi)害。

關(guān)鍵詞：單跨框架；多層；廠房；抗震設(shè)計

地震能使一個城市頃刻間變?yōu)閺U墟，而地震中大量傷亡是由于房屋倒塌所致。震后對房屋倒塌原因進行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大量早期學(xué)校等采用單跨框架結(jié)構(gòu)形式，由于該類結(jié)構(gòu)抗震冗余度不足、抗震防線缺失，在地震中一旦柱子發(fā)生了破壞會導(dǎo)致破壞迅速發(fā)展，進而導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)的倒塌破壞，整個過程時間短，破壞程度大，所以對于新建建筑的抗震設(shè)計以及對于已有建筑物不符合抗震標(biāo)準(zhǔn)時的設(shè)計便顯得至關(guān)重要。

1 單跨框架結(jié)構(gòu)震害特征

地震作用千變?nèi)f化，地震作用于單跨混凝土結(jié)構(gòu)上由于結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工質(zhì)量以及其他影響因素的不同，反映出的破壞特征也有所不同，綜合歷次大地震的震后調(diào)查，可以歸納為以下幾點震害特征：

1.1 填充墻破壞

單跨框架結(jié)構(gòu)是縱向由多榀框架組成，但在橫向只有一跨的結(jié)構(gòu)形式。由于橫向結(jié)構(gòu)過于簡單，冗余度過少，便出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的整體剛度偏小的情況，所以使得結(jié)構(gòu)在地震作用下將會產(chǎn)生較大的位移，而填充墻在結(jié)構(gòu)中不但起到劃分空間的作用，同時也會隨框架承擔(dān)一定由底層向上傳遞的橫向地震力，隨著結(jié)構(gòu)側(cè)移的增大，墻體拉應(yīng)力超過砌體所能承受最大拉應(yīng)力，從而發(fā)生剪切破壞，導(dǎo)致填充墻發(fā)生開裂、破碎等破壞，失去承載能力。

1.2 單跨框架破壞

單跨框架結(jié)構(gòu)究其破壞原因可分為形成梁鉸和柱鉸兩種破壞機制，當(dāng)框架形成梁鉸機制時，由于梁剛度相對柱較小，且承擔(dān)彎矩較大，使得在地震作用下梁先進入屈服階段，兩端形成了塑性鉸，率先消耗地震能，結(jié)構(gòu)位移較大，使框架具有良好的耗能能力與變形能力，保證了結(jié)構(gòu)安全性。

1.3 框架節(jié)點破壞

框架節(jié)點的破壞不同于中所述的破壞，表現(xiàn)為節(jié)點處產(chǎn)生交叉或?qū)橇鸭y，主要原因是由于設(shè)計或施工時節(jié)點處的配箍量不夠等，使框架梁柱節(jié)點處縱筋出現(xiàn)彎曲外鼓，造成節(jié)點出梁柱喪失連系失去承載能力。

1.4 短柱破壞

當(dāng)結(jié)構(gòu)中存在錯層、半層填充墻、連系梁或加層時，易形成短柱。短柱由于剛度較大且剪跨比較小，地震作用下，會受到更大的地震力，易導(dǎo)致柱子剪切破壞形成脆性斷裂，甚至?xí)l(fā)生生命通道破壞及建筑物坍塌的后果。

1.5 頂部附屬結(jié)構(gòu)破壞

頂部附屬結(jié)構(gòu)指的是女兒墻及屋頂間等，由于附屬結(jié)構(gòu)的剛度及質(zhì)量與下部主體相比相差很大，則易在屋頂處發(fā)生剛度與質(zhì)量突變，在地震作用下，由于“鞭梢效應(yīng)”的原因，使上部剛度突變處的附屬結(jié)構(gòu)承擔(dān)較大地震力，使其極易發(fā)生破壞，甚至坍塌。

2 抗震設(shè)計主要措施

隨著我國綜合實力和對于科學(xué)技術(shù)的重視程度不斷增強，從20世紀(jì)九十年代之后，建筑物抗震加固技術(shù)發(fā)展迅速，不但出現(xiàn)了一大批新型材料，還涌現(xiàn)了新的工藝與技術(shù)，都為建筑物的抗震設(shè)計提供了新的思路與途徑。

2.1 增大截面法

該方法是在原構(gòu)件外部新澆砼，通過增加構(gòu)件的截面面積與配筋，來提高構(gòu)件承載力、截面剛度達(dá)到加固的目的。

2.2 局部置換法

與上種方法相同的是局部置換法同樣是直接針對構(gòu)件的薄弱構(gòu)件進行加固，不同之處是當(dāng)構(gòu)件局部強度過低或有蜂窩等嚴(yán)重缺陷，無法通過增大截面達(dá)到目的時，則需將該部位劣質(zhì)砼剔除掉，換以相較原結(jié)構(gòu)更高標(biāo)號的優(yōu)質(zhì)混凝土以恢復(fù)結(jié)構(gòu)基本功能，所以該方法具有能將結(jié)構(gòu)加固后恢復(fù)原貌且不改變使用空間的優(yōu)點。

2.3 外包鋼加固法

該方法是通過在所需加固的構(gòu)件外部直接外包或外粘鋼材來直接提高構(gòu)件承載力、延性等，而用來加固的鋼材可依情況使用型鋼和鋼板等，對梁等都可采用此法，可在構(gòu)件四角通?；蚓植吭O(shè)置角鋼，橫向利用箍板使外包鋼構(gòu)件形成鋼構(gòu)架，可通過膠黏劑與原構(gòu)件連接使其共同工作，或不進行連接處理使其獨立承擔(dān)荷載單獨工作以完成加固。而且該法能大幅提高構(gòu)件承載力與抗裂性能，占用空間較小，施工周期短，施工簡便，被廣泛應(yīng)用。

2.4 貼纖維復(fù)合材法

該方法是采用高性能黏結(jié)劑將纖維布粘貼在構(gòu)件表面，使二者協(xié)同工作，起到提高結(jié)構(gòu)承載能力等作用。纖維復(fù)合材通常指的是碳纖維和玻璃纖維，若將外貼鋼材的方法稱為剛性粘貼，而該法則可稱為柔性粘貼法，是一種新型高效的結(jié)構(gòu)修補加固技術(shù)。所用材料有著強度大、抗腐蝕、抗疲勞能力強、自重小、不影響結(jié)構(gòu)自重與使用空間等特點，而且隨著科技的發(fā)展，更優(yōu)質(zhì)的纖維材料越來越被廣泛地應(yīng)用于受彎和受拉承載力不足構(gòu)件的加固，并取得了良好的效果。

2.5 加預(yù)應(yīng)力法

外加預(yù)應(yīng)力法是通過在原結(jié)構(gòu)上，外加預(yù)應(yīng)力的拉桿或撐桿，使所施加預(yù)應(yīng)力分擔(dān)原構(gòu)件的部分荷載，改善了原構(gòu)件受力與變形狀態(tài)，間接增加原構(gòu)件承載能力，從而起到抗震加固的作用。該方法所施加預(yù)應(yīng)力可消除后加桿件的應(yīng)力滯后現(xiàn)象，使桿件有效工作，且預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的負(fù)彎矩，可有效抵消原構(gòu)件部分荷載彎矩，進而有效減小構(gòu)件撓度等。

2.6 設(shè)支點法

增設(shè)支點法又稱為改變結(jié)構(gòu)傳力途徑法，是通過在構(gòu)件上增設(shè)支點減少構(gòu)件計算跨度，改變結(jié)構(gòu)原本受力體系，從而大幅度提高原結(jié)構(gòu)承載力并減小梁板構(gòu)件撓度的間接加固的方法。所加支點根據(jù)支撐情況和受力性能不同，可分為剛性支點和彈性支點兩種。

3 結(jié)束語

綜上所述，根據(jù)多層工業(yè)廠房單跨框架結(jié)構(gòu)適用的抗震設(shè)計規(guī)定，根據(jù)當(dāng)下單跨框架結(jié)構(gòu)的實際特點，我們在日常操作中，可通過控制軸壓比、采用增大截面、局部置換法、外包鋼加固等措施，以提高多層單跨鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的抗震性能及防倒塌能力。

參考文獻(xiàn)

[1]朱炳寅.建筑抗震設(shè)計規(guī)范應(yīng)用與分析（GB50011—2010）[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.