框架-砌体混合结构抗震性能加固改造设计

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1、框架-砌体混合结构抗震性能分析与加固改造安徽省建设工程勘察设计院(谭奇马金龙曹光暄)1.引言框架结构和砌体结构是我国建筑结构的主要形式，现行规范对这两种结构混合承重的结构（如底框结构，内框架结构）采取了很多抗震措施，并且明确指出此类结构仅适用于标准设防类及以下的房屋。但是，目前有部分90年代左右建造的中小学重点设防类建筑采用的是框架-砌体混合结构，这类结构有的是底框结构，有的是框架和砌体相连的结构。这种混合结构的抗震能力明显不足，在地震作用下极易产生破坏，从而严重威胁人的生命财产安全。对这类建筑的抗震鉴定，目前还没有成熟的鉴

2、定经验。本文对某框架和砌体相连的混合结构进行地震作用分析，以了解这种混合结构的抗震性能及承重墙体的抗震承载力情况，并根据抗震分析结果对其进行抗震加固改造。合肥某中学综合楼，共5层，层高为3.5m。本综合楼右侧采用砌体结构，预制楼屋盖，左侧采用框架结构，现浇楼屋盖；第一层承重墙厚370mm，二层以上承重墙厚240mm。抗震设防烈度为7度，建筑场地类别为Ⅱ类，建筑设防类别为重点设防类（简称乙类），抗震鉴定类别为B类。经检测，梁、柱混凝土强度可达C20，砂浆强度可达M2.5，砖强度可达M10。本综合楼标准层结构布置图如下图所示。2

3、.工程概况本综合楼为框架与砌体相连的混合结构，采用国内常用的PKPM结构分析软件进行分析计算时，因无法对砌体弹性模量、泊松比等参数作出定义，分析误差较大。困此，本文采用ETABS结构分析软件对本综合楼进行地震作用分析和计算：名称强度等级弹性模量(MPa)剪变模量(MPa)泊松比容重(kN/m3)混凝土C2025500102000.2027砌体墙砂浆M2.518077850.1522ETABS结构分析材料输入参数3.结构抗震分析采用地震反应谱法进行分析计算，地震分组为第一组，水平地震影响系数最大值取为0.08，场地特征周期取为

4、0.30s。结构分析模型如图：本楼地震作用分析主要依据现行抗震规范关于多层框架剪力墙的计算分析要求进行。分析结果如下：楼层楼层最大层间位移角楼层最大位移/平均位移(mm)层间剪力（kN）框架部分承担剪力(kN)框架所占剪力百分比(%)横向纵向横向纵向纵向第一层1/33811.3671.110843123515212.3%第二层1/19881.3771.11478011571049%第三层1/20131.3921.119671988777.8%第四层1/22761.4131.123518741587.8%第五层1/30581.

5、4401.132284393317.9%楼层层间剪力、弹性位移比、框架承担剪力百分比分析：楼层横向最大弹性水平位移大于该楼层两端弹性水平位移平均值的1.2倍（接近1.5倍），属平面扭转不规则；右侧框架部分所承担的地震剪力仅占相应方向的7.8～12.3%，表明楼层绝大部分地震剪力都集中到了楼层各片承重墙上。这种混合结构体系对抗震十分不利。楼层③轴承重墙体⑥轴承重墙体⑨轴承重墙体地震剪力设计值抗震承载力设计值抗力/效应比地震剪力设计值抗震承载力设计值力/效应比地震剪力设计值抗震承载力设计值抗力/效应比第一层5194690.902

6、382981.254664570.98第二层4573200.702252110.944303040.71第三层3842970.771921921.003532970.84第四层2932850.971431731.212512731.09第五层1382381.72671512.25942382.53下表为第③、⑥和⑨轴横向承重墙地震剪力设计值、抗震承载力设计值及比较情况。可以看出，部分墙体抗震承载力不满足，需采取抗震加固措施。4.加固改造设计改变结构体系方法，在左侧框架结构内增砌抗侧力承重墙，承重墙内增设贯通拉结筋，墙顶与框架

7、梁间采用干硬性膨胀砂浆捻缝，以确保增砌的抗侧力墙能满足抗压和抗剪的要求。墙体砖采用蒸压灰砂砖，设计强度等级M15，砂浆强度等级采用M5。通过这种结构形式的改造，本混合结构可以看作砌体结构。加固改造后综合楼结构计算分析模型采取上述加固改造措施后，依然采用ETABS结构软件进行分析计算，通过地震作用分析可知，本综合楼最大弹性位移角为1/3088（位于第二层横向），楼层最大位移与平均位移之比最大为1.120(位于第二层横向)，满足抗震要求。下表为抗震加固改造后第③、⑥和⑨轴横向承重墙地震剪力设计值、抗震承载力设计值及比较情况。可以

8、看出，除第⑨轴第二层横墙抗力/效应比略小于1以外，其它均大于1，满足抗震要求。对⑨轴第二层横墙采取增设单层钢筋网砂浆面层措施进行局部加固，从而可使整栋教学楼满足抗震要求。楼层③轴承重墙体⑥轴承重墙体⑨轴承重墙体地震作效应设计值抗震强度设计值抗力/效应比地震作用设计值地震作用设计值力/效应比