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開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇框架結構，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞：結構設計；框架結構；少墻框架；對比；應用
中圖分類號：TU318文獻標識碼：A文章編號：
Abstract: With the development of Chinese construction industry, the people have the deep understanding on the frame structure performance, and give full play to its characteristics. This paper analysis of existing problems from the high earthquake intensity area of multi-story frame structure design, illustrated with examples for less wall frame structure and its application in practical engineering.
Key words: structural design; frame structure; little wall frame; contrast; application
2008年汶川大地震以來，《建筑抗震設計規范》進行了兩次修訂，人們對框架認識不斷深入，發現框架結構在地震過程中容易出問題的地方：1.梁柱節點處，墻柱弱梁的設計理念未能得到很好應用，導致梁完好無損，而框架柱的節點核心區則破壞嚴重。2.由于填充墻體的分布不均勻，導致薄弱層的存在。3.由于填充墻在門窗洞口處未沿層高布置，使框架柱形成短柱，在該處形成薄弱環節，設計人員也未采取措施進行加強。針對框架結構在設計過程中存在的一些問題和缺陷。少墻框架能夠很好的彌補其中一部分缺陷，并可以在合適的工程設計中得以使用。
高烈度區框架結構設計中的問題
2010版抗震規范與2008版抗震規范中對于框架梁柱內力調整系數對比詳表1：
表1：
2008版抗震規范 2011版抗震規范
框架柱端彎矩增大系數 一~三級：1.4,1.2,1.1 一~四級：1.7,1.5,1.3,1.2
底層框架柱下端彎矩增大系數 一~三級：1.5,1.25,1.15 一~四級：1.7,1.5,1.3,1.2
梁端剪力增大系數 一~三級：1.3,1.2,1.1 一~三級：1.3,1.2,1.1
柱剪力增大系數 一~三級：1.4,1.2,1.1 一~四級：1.5,1.3,1.2,1.1
從中我們不難看出，規范編寫組針對地震過程中比較容易出問題的框架柱的內力作了較大的調整，而對框架梁則沒作調整。這是一個比較有效的實現強柱弱梁的措施之一。
1.2伴隨著框架柱內力的大幅度提高，在設計過程中這樣那樣的問題也就浮出水面了。
首先，框架柱的截面必須增大很多才能使計算結果滿足規范要求。然而作為框架結構，其空間靈活的優勢則不能游刃有余。雖不說是消失殆盡，也在一定程度上限制了框架結構其應有作用的發揮。比如說，在多層框架住宅設計中，以前400*400的框架柱就可以滿足要求，而現在可能要做到500*500，甚至600*600。作為結構設計人員，不僅僅要考慮到結構設計滿足計算結果了事，我們也同樣的擔負起對建筑的使用和美觀設計的重擔。
其次，即便是調整了框架梁柱的尺寸，有些計算結果也是很難能滿足規范要求的。比如說，彈性層間位移角限值，抗震規范表5.5.1規定：框架結構其值為：1/550。無限制的增加梁柱截面來滿足規范要求是不現實的。
再次，由于內力的調整，框架梁柱截面及配筋的加大，鋼筋含量無疑會增加很多。對于開發商來說，是不能接受的。
1.3框架結構中填充墻的不合理布置，從框架結構的概念設計上來說是一大詬病。
填充墻作為框架結構中分割建筑功能不可或缺的一部分，其作用是不言而喻的。然而一些建筑，由于其填充墻的不合理布置導致薄弱層的存在，而一些結構設計人員不能夠認識到這一點，或者是能夠認識這一點，卻在設計中不能采取有效的措施來彌補不足。這一類建筑在學校中尤其突出，很多學校把宿舍樓的底層設計成架空層，作為學生活動、停放自行車等場所。無疑給學生帶來了極大的方便。學校的建筑作為乙類建筑，其重要性不必多說。在汶川地震中，大量學校建筑的破壞給我們留下了深刻的印象。然而我們一部分結構設計人員卻不能很好的通過自己所學習的知識和對規范的深刻理解，來幫助建筑師、業主達到這一目的，使我們的建筑即好用，又安全。
流行的結構設計軟件PKPM、廣廈等，不能在程序中較好的反應填充墻的作用。僅僅通過輸入荷載和周期折減系數的調整來反應填充墻對整體結構的影響。然而周期折減調整系數模糊不清，范圍也比較大。結構設計人員為了達到得到比較滿意的計算結果，往往取最大值。2010版抗震規范和2011版砌體結構設計規范也要求了：有抗震設防要求時宜采用填充墻與框架脫開的方法。這樣可以有效的防止在地震作用過程中填充墻的不利影響，比如短柱效應。
2.少墻框架結構的出現和在實際工程中的應用
2.1 少墻框架結構的含義
所謂少墻框架結構，顧名思義，在以框架梁柱為主要抗側力構件的母體上，布置少量的剪力墻。其本質上還是框架結構。由于少量剪力墻的設置，無疑給框架結構增加了一道防線。使得我們的結構更加安全、可靠，然后即便是少量剪力墻的設置，也要合情合理，不能因為其可有可無，而布置的雜亂無章，使得結構的扭轉效應增大。
2.2 少墻框架結構出現的背景
由于框架結構在實際工作中，和新規范提出更高要求的情況下，顯得力不從心。一種介與框架結構和框架-剪力墻結構之間的結構就出現了。少量的剪力墻和框架一起分擔地震力，并且能有效的降低彈性層間位移角，使其滿足舒適度和規范的要求。
2.3 少墻框架和框架-剪力墻結構的區別
鑒于少墻框架是個新生事物，并逐漸得到專家和設計人員的認可。我們如何區別少墻框架和框架-剪力墻結構呢？筆者認為可以從以下兩個方面來區分：
首先，從概念設計上來區分。少墻框架結構，本質上還是框架結構，只是在其中增加了少量的剪力墻，使得剪力墻能夠給和框架協同工作，剪力墻數量較少。框架-剪力墻結構相對來講，剪力墻的數量多一些。概念設計雖然是個模糊的概念，但對于成熟的結構設計人員來說又是相當重要的。
再者，從量上來區分。對于設計經驗不是很豐富的結構設計人員來說，沒有一個具體的量，是很難把握的。《建筑抗震設計規范》（GB 50011-2010）6.1.3條給予了設計人員一個設計依據:在規定水平力作用下，底層框架部分所承擔的地震傾覆力矩大于地震總傾覆力矩的50%時，其框架的抗震等級應按照框架結構確定，抗震墻的抗震等級可與其框架的抗震等級相同。
綜上所述，我們就能做到心中有數的進行合理的布置剪力墻，來輔助框架工作。
Abstract： In view of the bad damage mode and common forms of damage of the frame structure under earthquake， this paper analyzes the causes of the damage of frame structure. Combined with the actual structure of the frame， the reinforcement methods suitable for the frame structure are put forward， and the characteristics and defects of these reinforcement methods are pointed out. The reinforcement technologies are systematically classified， and the shortcomings of the existing reinforcement technology are pointed out， which can provide reference for the development of frame structure reinforcement technology.
關鍵詞： 框架結構；加固技術；FRP加固；復合加固
Key words： frame structure；reinforcement technology；FRP reinforcement；composite reinforcement
中圖分類號：TU377.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）11-0113-02
0 引言
框架Y構又稱構架式結構，是由梁和柱以剛接或鉸接的形式連接而成的結構體系。其主要優點是：跨度大，空間分隔靈活；墻體不承重故自重較輕且側向剛度較柔而構成延性，有利于抗震；梁和柱利于標準化施工，節約材料，可以靈活地配合建筑平面布置。因具備良好的結構優勢，故框架結構被廣泛應用于各類公共建筑中，據相關統計，各類形式的框架結構在我國建筑結構中大約占三分之一，而且這一比重將會不斷增大。
框架結構對于人們的生產生活具有重要作用，但歷次地震作用表明，框架結構的混凝土構件破壞嚴重，尤其是柱，墻和梁柱節點的破壞尤為嚴重。主要原因是由于框架結構節點處應力集中顯著，且側向剛度小，在強烈地震的作用下容易產生較大的側向位移，故而在地震中破壞較為嚴重。破壞程度較輕的結構如果不采取相應的措施勢必會影響其正常使用，而拆除則會造成資源的極大浪費。因此合理地把握建筑物的損傷，科學的運用加固技術，可使得已損建筑物的功效達到最大化[1-3]。
1 框架結構的破壞
據相關統計，在地震作用下框架結構梁柱的破壞大多表現為“強梁弱柱”，輕則柱端混凝土開裂、剝落，鋼筋，重則柱端混凝土壓酥、縱向鋼筋屈服，呈燈籠狀。而梁與現澆樓板共同工作，出現相對少的損傷，少量現澆樓板的裸梁在梁端出現裂縫。這是一種不良的破壞模式，與現行的設計規范中框架結構的設計破壞模式“強柱弱梁”相背離。
1.1 破壞模式 在地震作用下，混凝土框架結構常見的破壞模式可以分為：柱鉸模式、梁鉸模式和梁柱鉸混合模式三類[4]。
柱鉸模式，是指結構在地震作用下，框架柱柱端首先進入塑性狀態，出現塑性鉸，而梁端狀態仍為彈性，不出現塑性鉸。這種破壞模式是最不利的，會在極大削弱結構的穩定性和承載能力，產生薄弱部位，發生局部破壞。
梁鉸模式，指框架結構的塑性鉸位置主要在梁端部和底層柱腳部位，在地震作用下主要通過梁端塑性鉸的塑性變形來消耗地震輸入能量，并保證其他部位的框架柱始終保持彈性狀態。這是最理想也是最有利的一種破壞機制，從理論上講，可以使結構擁有好的延性和耗能能力。
關鍵詞：異形柱平面布置結構設計
隨著生活水平的提高，人們對住房的要求越來越高，普通的矩形框架柱會給室內裝飾和家具布置帶來極大的不便。如何合理地利用建筑物的有效面積，這對住宅結構設計提出了一項新的要求。異型柱框架結構柱的平面布置很靈活，圍護墻都是非承重的輕質隔墻，受建筑的限制較少，可以滿足業主對大開間建筑的需求。適中的剛度和較輕的自重，對減小地震作用很有利，是一種經濟合理的抗震住宅結構體系。
一、異形柱框架結構設計特點
（1）由于柱截面為異形，在雙向壓彎作用下，隨著荷載角的變化，其受壓區的形狀也隨之變化。在某些荷載角情況下，會使柱截面的受壓區高度較大而表現出很大的脆性。因此異形柱的延性比矩形柱差，在設計中應嚴格控制異形柱的軸壓比，并應盡量避免出現短柱；
（二）異形柱在單調荷載特別在低周反復荷載作用下粘結破壞較矩形柱嚴重。對柱的剪跨比不應小于1.5的要求，是為了避免出現極短柱，減小地震作用下發生脆性粘結破壞的危險性，為了設計方便，當反彎點位于層高范圍內時，柱的凈高與柱肢截面高度之比不宜小于4，抗震設計時不應小于3。
（三）影響框架柱和剪力墻肢破壞形態的主要因素有：軸壓比，剪跨比、配筋率及構造處理。異形柱作為壓剪構件，其破壞形態有：彎曲破壞，小偏壓破壞，粘接破壞，高壓剪破壞以及剪壓破壞，剪拉破壞和斜壓破壞。和其破壞形態相關的主要因素是：軸壓比、柱凈高與截面肢長之比（即剪跨比）、縱筋配筋率等。通過必要的構造措施可以防止粘結、剪拉及斜壓等脆性破壞，提高柱肢的小偏壓及剪壓破壞的延性。
（四）異形柱的柱肢截面較薄，框架梁應沿平行于柱肢的方向插入柱肢。若沿垂直方向插入柱肢，則梁縱向鋼筋的水平錨固長度難以滿足規范要求。
（五）框架梁的截面寬度可與柱肢厚度相同或大于柱肢厚度。若二者相同，梁的縱筋應在柱筋的內側穿過，并采取一定的構造措施；若梁寬大于柱肢厚度，梁的外側縱筋可在柱筋的外側穿過。
二、結構平面布置
異型柱框架結構的平面布置，除應遵守一般框架結構的構造措施、相關規定、設計要求外，還應考慮自身的特點，注意以下幾點：
（一）平面布置宜盡量對稱，兩個主軸方向要協調，使合力中心盡可能和剛度中心重合，減少偏心距，盡量減少因扭轉產生的不利影響；
（二）異形框架宜雙向設置，框架柱應對齊，框架梁應拉通，避免縱橫框架梁相互支撐，使結構形成空間受力并具有足夠的承載能力、剛度和穩定性，同時具有良好的整體性和較好的抗震性能。
（三）豎向布置應力求體型規則、均勻，避免過大的外挑和內收，防止樓層剛度沿豎向的突變，盡量避免錯層。
總之，異型柱設計的目的主要是合理解決小面積房屋的使用問題，應重點布置在房屋中影響房間使用的墻角部位，其它部位從受力合理和施工方便兩個方面考慮宜采用矩形截面柱。這樣兼顧了使用和經濟兩個方面，充分發揮了異型柱使用和受力的特點創造出每平方米建筑面積用鋼量較低的好指標。
三、異形柱結構設計時應注意的問題
異形柱的受力情況復雜，結構延性相對較差，單純依靠目前的程序計算配筋尚難滿足結構抗震的延性要求，因此必須加強構造措施，從概念出發，保證結構具有足夠的安全度。
（一）軸壓比控制
異形柱的延性比通俗矩形柱要差。軸壓比、高長比（即柱凈高與截面肢長之比）是影響異形柱破損形態及延性的兩個主要原因。異形柱因為多肢的存在，其剪力中心與截面形心往往不重合，在受力狀況下，各肢發生翹曲正應力和剪應力。因為剪應力，使柱肢混凝土先于通俗矩形柱呈現裂痕，即發生腹剪裂痕，導致異形柱脆性較差，使異形柱的變形能力比通俗矩形柱降低。為了保證異形柱的延性，必需嚴格節制軸壓比，同時避免高長比小于4（短柱）。可以通過控制柱距、采用輕質墻體、優化結構平面布置改善。柱肢端承受梁傳來的集中荷載，局部壓應力大，可設置暗柱。
（二）配筋構造
在正確的結構選型及計算后，截面內鋼筋的構造也是保證異形柱受力性能的重要因素。由于異形柱截面的特點，柱肢端部會出現較大應力，加上梁作用于柱肢上應力的不均勻，一般越靠肢端應力越大，對柱肢形成偏心壓力，進一步加大肢端壓應力。因此在異形柱配筋時，應在肢端設暗柱，暗柱的外排鋼筋由計算而定。離端部厚度范圍內設2Ф14的構造縱筋，箍筋同柱，這樣可限制柱肢的砼裂縫的開展，提高異形柱局部抗壓抗剪強度及變形能力。柱上的箍筋不僅能抗剪，也可約束砼變形，增大其延性。異形柱由于不易形成多肢復合箍，因而其配筋率只能由加大箍筋直徑和加密間距來實現。相同配箍率下，箍筋直徑大，其延性指標好，因而箍筋可用Ф8、Ф10，其間距可比普通柱箍筋間距小。
（三）梁柱節點設計
梁柱節點是異形柱結構的薄弱部位。由于節點的作用是將本層和上層荷載通過核心區傳至下層柱中，其作用力為與節點相連的梁端和柱端彎矩、軸力、剪力、扭矩，受力非常復雜。異形柱框架節點由于異形柱截面的特點，正交方向梁截面的寬度與柱接觸面積較小且偏置，對節點核心區砼難以達到約束。由于異形柱容易在節點核心區產生阻壓應力，使砼壓壞，因此必須對異形柱框架節點核心區進行受剪承截力計算，無論是非地震區或地震區（包括高、低抗震區)均應計算，這是異形柱結構設計必須執行的強制性條文。異形柱截面形式的不同，其節點受剪承載力也差別較大。十形截面柱的翼緣布置在節點截面中間受力最大的部位，翼緣的作用得以充分發揮，節點受剪承載力與同截面面積的矩形柱相差不大，T形截面次之，L形相差最大，受剪承載力下降最大。要想控制節點受剪承截力，首先應限制節點核心區截面，避免截面太小承受過大的斜壓力，導致核心區砼首先被破壞。其次是控制節點核心區配箍面積，保證節點受剪承載力，改善節點的抗震性能。
（四）異形柱框架結構在SATWE中的設計與應用
SATWE軟件能夠有效地分析混凝土異形柱的結構并進行截面配筋設計。在梁的剛度、荷載、及截面配筋計算時，要充分考慮異形柱框架結構的特殊性。由于混凝土異形柱的柱肢較長，梁、柱在節點處的重疊部分較大，合理的力學模型簡化應將重疊部分作為剛域，自重計算時不應重復計算重疊部分的混凝土重量，SATWE軟件中對梁考慮了這樣的力學模型簡化：梁的計算按扣除剛域后的梁長計算：梁上的外荷載按梁兩端節點間長度計算；截面設計按扣除剛域后的梁長計算。梁端剛域的計算原則如下：即梁兩端與柱的重疊部分長分別為Di和Dj，梁長為L（即兩端節點的間距），梁高為H，則梁兩端的剛域的長度分別為Dbi＝Ma×（0，Di H/4）； Dbj＝Ma×（0，Dj―H/4）；扣除剛域后的梁長為：LO＝L－（Dbi＋Dbj）
四、結語
總之，異型柱框架結構的平面布置比普通矩形柱框架靈活，可以較好滿足建筑功能的要求，具有良好的發展前景，結構設計人員在設計中應了解異形柱結構的受力特點及其破壞機理，選用合理的結構形式，正確掌握計算機分析方法和截面配筋，從概念設計到結構計算以及構造措施等多方面確保工程結構安全可靠，經濟合理。
參考文獻：
1. 劉文彤：《異形柱結構體系的發展與應用》，《江蘇建筑》，2008年第1期。
2. 王軍芳、王民、詹鳳程：《水平荷載作用下異形柱框架結構內力計算》，《四川建筑科學研究》，2007年第6期。
【摘 要】混凝土框架結構是工業及民用建筑中最常用的一種結構形式，本文從抗震結構破壞的角度出發，擅述了框架結構設計中的強柱弱梁，強剪弱彎，強壓弱拉，強節點弱桿件，避免短柱效應的概念設計理念，并據筆者多年經驗提出了結構處理措施。
【關鍵詞】強柱弱梁；強剪弱彎；強壓弱拉；強節點弱桿件；短柱效應
Seismic conceptual design of concrete frame and structural measures
Li Dang-feng
(Zhuoyuan Tiancheng (Beijing) Environmental Engineering Technology Co., Ltd. Xi'an Office Xian Shanxi 518057)
【Abstract】Concrete frame structure is the most commonly used in industrial and civil construction of a structure, this structural damage from the seismic point of view, good out of the frame structure of the strong column weak-beam, strong shear weak bending, pulling extreme pressure Ruo, strong nodes weak bar, to avoid the short column effect of conceptual design ideas, and many years of experience, according to the author proposed a structure measures.
【Key words】Strong column weak-beam;Strong shear weak bending;Forced weak pull;Strong node weak bars;Short column effect
1. 混凝土框架結構中的強柱弱梁是指使框架結構塑性鉸出現在梁端的設計要求。
用以提高結構的變形能力，防止在強烈地震作用下倒塌。我們知道對于框架結構建構筑物，柱破壞了其整個建構筑體都會傾覆，而梁破壞則僅是某個區域失效，因此柱較梁而言破壞的損害性更大。在結構設計過程中采用以下措施來保證強柱弱梁：
1.1 嚴格控制柱軸壓比；抗震設計的設防目標為小震不壞，中震可修，大震不倒，我們目前的計算均是基于小震下進行的，若小震下柱子軸壓比過高，則大震下將對邊柱產生一個不小的附加軸力（有文章指出約增加30%），則柱子根本不可能有這點安全儲備，在中震下就有可能破壞，又何談大震不倒呢？。筆者認為軸壓比在任何情況下都不能大于0.9%。
1.2 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，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。
1.3 梁斷面配筋時，建議應配足底部正筋，而支座處負筋應通過調幅讓其適當降低（常用0.85），以使地震作用下能形成梁鉸機制，保證柱端的實際受彎承載力大于梁端的實際受彎承載力。
2. 混凝土框架結構中的強剪弱彎是指使鋼筋混凝土構件中與正截面受彎承載能力對應的剪力低于該構件斜截面受剪承載能力的設計要求。
用以改善構件自身的抗震性能。強剪弱彎通俗點說就是使結構構件在發生受彎破壞前不先發生剪切破壞。彎曲破壞和剪切破壞是鋼筋混凝土構件在地震作用下常見的破壞形式。彎曲破壞是延性破壞，是有前期預兆的――如開裂或下撓等，而剪切破壞是一種脆性的破壞，瞬時的發生，沒有任何前期的兆示，一旦發生，將是致命性的。結構設計過程中保證強剪弱彎措施主要表現在提高作用剪力設計值，調整抗剪承載力兩個方面：
2.1 提高作用剪力設計值（1）對于一、二、三級框架梁，剪力設計值應分別乘以增大系數1.3，1.2，1.1。（2）對于一、二、三級框架柱，剪力設計值應分別乘以增大系數1.6，1.4，1.2。
2.2 對于調整抗整承載力方面，為防止梁，柱端發生斜壓破壞，規范對受剪截面規定了受剪承載力上限，即規定了配箍率的上限值（梁柱加密區的箍筋加密）。
2.3 對于剪切力特別大的梁端,最好的辦法是進行梁端加腋角。
3. 混凝土框架結構中的強壓弱拉是指使鋼筋混凝土工程構件在設計中應使受拉區鋼筋的屈服先于受壓區混凝土的破壞。
我們知道對于鋼筋混凝土工程構件而言，合理的承載受力狀態為混凝土受壓，鋼筋受拉且平衡外力，但混凝土與鋼筋的力學性能相差并不小，混凝土從受壓到壓碎，變形量很小，屬脆性破壞；鋼筋受拉從屈服到拉斷，變形過程很長，延性良好；因此保證了強壓弱拉即保證了鋼筋混凝土構件的延性破壞機制，防止了脆性破壞機制。結構設計過程中采用以下措施來保證強壓弱拉：
3.1 對壓彎構件（多為框架柱），嚴格控制軸壓比――壓彎構件的軸力越小延性越好。
3.2 限制受拉配筋率（鑒于框架底層柱底過早塑性屈服，影響框架塑性機制發展，《抗規》規定：框架底層柱底的組合彎矩設計值應考慮效應調整，一級抗震等級乘以增大系數1.5，二級抗震等級乘以增大系數1.25）。
3.3 在裂縫滿足的條件下，盡可能采用強度等級高的混凝土材料。
4. 混凝土框架結構中的強節點弱桿件是指節點的承載力不應低于其連接構件(梁、柱)的承載力，梁柱縱筋在節點區應有可靠的錨固。
在豎向荷載和地震作用下，框架節點主要承受柱傳來的軸向力、彎矩、剪力和梁傳來的彎矩、剪力。節點區的破壞形式為由主拉應力引起的剪切破壞。如果節點未設箍筋不足，則由于抗剪能力不足，節點區出現多條交叉斜裂縫，斜裂縫間混凝土被壓碎，柱內縱向鋼筋壓屈。國內外大地震的震害表明，鋼筋混凝土框架節點在地震中多有不同程度的破壞，破壞的主要形式是節點核芯區剪切破壞和鋼筋錨固破壞，嚴重的會引起整個框架倒塌。節點破壞后的修復也比較困難。框架節點是框架梁柱構件的公共部分，節點的失效意味著與之相連的梁與柱同時失效。另一方面，混凝土構件中鋼筋屈服的前提是鋼筋必須有可靠的錨固，相應地塑性鉸形成的基本前提也是保證梁柱縱筋在節點區有可靠的錨固。因此結構設計過程中采取以下措施來保證強節點弱桿件：
4.1 一般一、二級框架節點核芯區考慮節點剪力時應考慮節點剪力增大系數，一級取1.35，二級取1.2，其截面驗算及構造措施應嚴格按《抗規》附錄D 框架梁柱節點核芯區截面抗震驗算。
4.2 任何時候框架節點核芯區箍筋的最大間距和最小直徑都應按《抗規》6.3.8條作為控制限值，其配置量不應小于其，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和0.08且體積配箍率分別不宜小于0.6%、0.5%和0.4%。柱剪跨比不大于2的框架節點核芯區配箍特征值不宜小于核芯區上、下柱端的較大配箍特征值。
4.3 框架梁和框架柱的縱向受力鋼筋在框架節點區的錨固和搭接應嚴格按遵從《混凝土規范》11.6.7條。
關鍵詞：砌體結構底框結構抗震分析
一、 問題的提出
作為當前多層商住建筑的主要結構形式，底框結構得到廣泛應用，然而在底框結構設計中抗震驗算普遍存在著下列問題：
1、結構抗震設計未作縱橫兩方面的抗震驗算。有的僅作了橫向底層框架的抗震驗算，而縱向卻按一般連續梁計算。
2、構造上底層抗震墻設置不當。有的忽視了在底層縱橫方向設置一定數量的抗震墻，造成整個結構下柔上剛；有的僅在橫向設置抗震墻，造成整個結構縱柔橫剛。而下柔上剛或縱柔橫剛的結構在地震作用下容易產生較大的彈塑性變形，一旦發生地震結構會嚴重破壞。
3、概念上存在一些誤解。很多人認為底層框架的側向剛度好于磚砌體結構，框架縱向的側向剛度比橫向好；搞不清底部剪力法的適用條件，弄不清底框結構的剪力分配。
以下針對存在的問題對底框結構的抗震進行詳細的分析，并據此提出底框結構抗震計算方法及防治措施。
二、底框結構抗震分析
1、底框結構的抗震性能
底框結構是由不同結構體系組成混合式結構，受力非常復雜。（1）材料方面：底框結構底層為混凝土框架―抗震墻結構，上部為磚砌體結構，上下材料性質不同，極限變形能力相差較大，屬混合式結構。（2）質量方面：底框結構屬于上重下輕的雞腿式結構。（3）剛度方面：底框結構屬下柔上剛結構。（4）豎向傳力方面：上部砌體結構通過轉換層梁板傳力給底層的框架結構。造成底層框架―抗震墻的破壞形式為延性破壞，上部砌體結構為脆性破壞，不利于抗震。
2、底框結構地震剪力分配
由于底框結構中僅有底層是框架抗震墻，且底層易發生塑性變形，所以底框結構的剪力分配不同于框架―抗震墻結構。底框結構在大震時底部易發生變形集中，出現過大側移而破壞，實際上底框結構的地震剪力由抗震墻和框架柱共同承擔。《建筑設計抗震規范GB50011-2010》從控制底層設置一定數量的縱橫抗震墻和底部框架柱兩道防線的設計原則考慮，其底部縱向和橫向剪力值全部由該方向的抗震墻承擔（抗規7.24-3）；在地震作用下，底部抗震墻層間位移角在1/1000左右時會開裂，位移角到1/500時剛度約下降到線剛度的30%，磚填充墻剛度約下降到線剛度的20%，而鋼筋混凝土柱在位移角為1/500時仍處于彈性階段，因此底部發生塑性內力重分布，底部框架柱作為第二道防線起其抗震性對結構整體抗震能力起極為重要的作用，所以抗規規定框架柱承擔地震剪力（抗規7.25）。
3、底框結構在地震時的破壞機理
上部砌體結構開間小、橫墻多、重量大、側移剛度大，底層框架側移剛度相對小的多。剛度的急劇變化造成結構轉換處應力高度集中，在柱端產生塑性鉸，使得建筑的變形集中發生在相對較為薄弱的底層。在概念上這種比較薄弱的底層稱為“軟層”，在地震作用下 “軟層”極易率先破壞，進而造成整個結構嚴重破壞。
三、底框結構抗震計算方法
底框結構的抗震驗算作為該結構類型設計時的主要技術控制點，在計算時應綜合考慮縱橫兩方面。從以下三部分進行抗震驗算：
1、計算砌體結構的抗震承載力和底層混凝土剪力墻設計值，計算過程同砌體結構。在底層混凝土剪力墻計算中，不考慮框架柱承擔地震剪力，即所有地震作用全部有剪力墻承擔。
2、計算底部框架承受的側向地震作用及各框架柱由地震傾覆力矩產生的附加軸力。底框結構的地震剪力要根據上下層側移剛度比乘以一個1.2~1.5的增大系數，然后分配給框架柱和剪力墻，分配時剪力墻側移剛度折減至0.3倍。上部砌體結構的地震傾覆力矩按剛度比分配到各榀框架和剪力墻，再按各柱的轉動慣性力矩計算柱的附加軸力。
3、底框結構的混凝土剪力墻根據其承受的剪力、軸力和由傾覆力矩產生的彎距設計值，計算出各片剪力墻的端部縱向鋼筋面積和水平分布鋼筋面積。
四、抗震防治措施
根據底框結構抗震分析和“抗震三水準原則”，本文提出以下構造設防措施：
1、進行合理的平面布置力求抗側力結構的平面布置規則、對稱。
2、底框結構底層應采用框剪結構，即在不影響使用功能的前提下使縱橫外墻、室內分隔墻盡量對稱，并在縱橫兩個方向均勻設置一定數量的抗震墻。重點控制上層與底層的縱橫剛度比。
3、采用底部剪力法對底層地震剪力應乘以1.2~1.5的增大系數，從而提高“軟層”的屈服強度減少“軟層”塑性變形集中。
4、底層框架柱應考慮地震傾覆力矩引起的附加軸力。
5、上部砌體結構應設置構造柱，并應每層設置圈梁。底層頂板宜采用現澆。轉換層中的柱應避免出現塑性鉸。
6、嚴格遵守《建筑抗震設計規范》，做好抗震設防。
框架結構和混合結構的區別如下：
1、框架結構，又叫鋼筋混凝土結構，由梁柱構成，構件截面較小，因此框架結構的承載力和剛度都較低，它的受力特點類似于豎向懸臂剪切梁，樓層越高，水平位移越慢，高層框架在縱橫兩個方向都承受很大的水平力，框架結構的特點是能為建筑提供靈活的使用空間，但抗震性能差。
2、混合結構，又叫磚混結構，混合結構是指承重的主要構件是用鋼筋混凝土和磚木建造的。雖然也用鋼筋澆柱、梁，但墻體具是承重功能，不能亂拆，所以布局不能變。混合結構質量較框架略差，但壽命長。
（來源：文章屋網 ）
[關鍵詞]七度地震區 框架結構 抗震設計
[中圖分類號] TU973+.31 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X（2014）-4-328-1
我國是一個地震多發的國家，而地震災害所帶來的損失給人們的生命財產安全帶來了非常大的影響。地震區的框架結構設計作為當前減輕地震災害最為有效的措施，在我國地震區的建設中具有非常廣泛的應用。而當前我國框架結構設計人員對抗震設防的理念不是很清晰，設計的規范也不夠嚴格，導致了地震區抗震建筑安全隱患的存在。因此，筆者認為，在當前背景下，對“七度地震區框架結構抗震設計探析”這一課題進行相關的探討具有非常重要的意義。
1項目概況
本研究工程屬于某小區的居民樓，該小區所處的位置是七度抗震區，抗震設防的類別屬于乙類，其建筑的總層數為7層，建筑物的長度為53.01m，寬度為16.15m，其建筑的總面積為3856.53m2，占地的總面積為723.12m2，該結構的類型主要是現澆鋼筋混凝土的框架結構，結構設計的使用年限為50年，該設計的基本地震的加速度是0.05g，建筑結構的安全等級是二級[1]。
2七度地震區框架結構體系特點及震害特點
2.1框架結構體系的特點
框架結構體系的主要組成構件有柱、梁，能夠承受水平載荷和豎向載荷的一種承重結構的體系[2]。在進行該結構的設計時，通過合理的抗震設計措施的采取可以有效發揮結構的良好的延性性能，因此，可以有效耗散地震對結構的輸入能量。框架結構體系的主要特點就是自身的重量比較輕、平面的布置比較靈活。
2.2框架結構震害特點
框架結構不合理所造成的震害特點主要表現為：柱端形成彎剪破壞，上下柱端會形成水平裂縫或者斜裂縫，有時候也會有交叉裂縫的形成，混凝土的局部會出現壓碎，梁端會形成塑性鉸；框架柱的震害比框架梁重，短柱的災害比一般柱重，柱上端的災害比下端的重，角柱的災害比內柱重；框架梁的震害主要在梁端上發生，梁端縱向鋼筋的屈服會導致交叉裂縫和垂直裂縫的出現；節點處構造措施的不合理以及節點搭接的不合理容易引發框架結構的破壞；柱身的剪切破壞會導致柱身出現交叉斜裂縫的現象，進而導致箍筋彎曲崩斷[3]。
3地震區框架結構設計理念
（1）嚴格要求主體結構的質量。在進行框架結構的設計時，應該要對抗震構造的措施進行嚴格的考慮，以選擇最為合理的承重方案，同時要求上下墻以及縱橫墻的對齊，要按照合理的要求布置樓梯、構造柱、圈梁、窗間墻、墻角等，并對構造柱的澆灌、墻體的砌筑進行嚴格的要求。另外，如果框架結構的墻體出現削弱，應該要進行及時的驗算，并給與相應的加強措施[4]。
（2）保證建筑平面以及立面布置的對稱、保證結構剛度、規則以及質量的均勻。框架結構平面、立面布置的對稱能有效提高建筑物的抗震性能，不規則的建筑立面容易導致建筑物應力變形的集中和局部振動過大，而不規則的建筑平面容易導致空間振動、局部振動以及扭轉振動的出現，因此，在進行框架結構的設計時，要規則布置抗側力構件的平面布置，保證豎向抗側力呈現出材料強度與截面尺寸自下而上逐漸減少的均勻變化趨勢。
4地震區框架結構設計要點
4.1重視“強剪弱彎、強柱弱梁、強節點弱錨固”的原則
“強剪弱彎、強柱弱梁、強節點弱錨固”的設計原則可以有效保證建筑物的延性。具體的設計要點是：要求構件受剪的承載力比其彎曲時的實際剪力更大；要對框架節點核心區截面的抗震能力進行驗算，以保證縱向鋼筋有足夠的錨固長度；要保證柱端實際的受彎的承載力大于梁端實際受彎的承載力。
4.2嚴格要求軸壓比、保證安全儲備
對框架結構的軸壓比進行嚴格限制的目的是對框架結構的延性進行控制，一般來說，軸壓比越大，柱的延性也會越差，就越容易發生混凝土柱的脆性受壓破壞。而七度地震區所處的結構是屬于三級結構，根據我國相關的《建筑抗震設計規范》，三級結構的軸壓比應該要在0.85以內，因此，對軸壓比進行嚴格的限制可以有效增加建筑物的安全儲備，同時，結合經濟因素的考慮，一般將建筑物的軸壓比設置在0.80-0.85之間，本工程的軸壓比就是屬于這個范圍之內[5]。
4.3合理設計框架結構的構造措施
為了提高建筑物的抗震性能，可以采取以下構造措施：
（1）保證柱的截面的高度和寬度在300mm以內，保證圓柱的直徑在350mm以內，保證剪跨比在2以內，保證截面的長邊和短邊的比值在3以內；
（2）保證梁截面的尺寸在200mm以內，保證梁截面的高寬比在4以內，保證凈跨和截面的高的比值在4以內；
（3）柱縱向鋼筋的配置應該要滿足最小的總配筋的要求，應該要對柱箍筋進行加密，以提高柱的變形能力和抗壓能力。
（4）框架節點核心區的箍筋的最小直徑和最大的間距應該要根據柱箍筋加密的相關要求進行采用。
5結語
綜上所述，地震區框架結構抗震設計對地震災害的損失的預防具有非常關鍵的意義。而七度地震區框架結構的設計理念是嚴格要求主體結構的質量，保證建筑平面以及立面布置的對稱、保證結構剛度、規則以及質量的均勻，其設計的要點是重視“強剪弱彎、強柱弱梁、強節點弱錨固”的原則，嚴格要求軸壓比、保證安全儲備，合理設計框架結構的構造措施。筆者認為，只要相關的工作人員切實做好以上設計要點，就一定能完善我國七度地震區框架結構的抗震設計，進而有效減少地震對我國的損害。
參考文獻
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[2]陶燁，郭蘭慧，王玉銀，邵永松.多層組合結構住宅的設計與對比分析[J].鋼結構，2011（06）.
[3]黃東升，周愛萍，張齊生，蘇毅，范.裝配式木框架結構消能節點擬靜力試驗研究[J].建筑結構學報，2011（07）.
關鍵詞：異形柱框架結構；矩形柱框架結構；SATWE；節點域
1、前言
隨著人們對房屋平面與空間布置的要求越來越高，從而對建筑設計布局有了新的要求。普通框架結構的露梁露柱對建筑平面與空間的分隔己越來越不能被房屋使用者所接受，因為它直接影響到室內家具的布置及空間的使用。建筑師要求結構工程師配合解決這個問題，因而在框架結構中以異形截面柱代替矩形柱。
在此，筆者擬與廣大設計人員共同探討一下混凝土異形柱框架結構的設計與應用。
2、異形柱結構的設計
2.1異形柱及異形柱結構的定義
2.1.1《混凝土異形柱結構技術規程》（JGJ149-2006）對異形柱的定義是：截面幾何形狀為L形、T形和十字形，且截面各肢的肢高肢厚比（柱肢截面高度與厚度的比值）不大于4的柱。L形截面柱多用于墻的轉角部位，T形和十字形截面柱多用于縱橫墻交接處。
2.1.2所謂異形柱框架結構即是由異形（T型、L型、十字型）柱組成框架，由輕質填充墻所形成的結構。根據建筑布置及結構受力的需要，異形柱結構中的框架柱，可全部采用異形柱，也可部分采用一般框架柱。建設部在1996年的文件中，對其特點做了如下闡述：
1）由T形邊柱、十字形中柱、L形角柱組成的框架：
2）填充墻與柱壁同厚，室內不出現柱楞：
3）因墻體減薄與磚混結構相比，可增加使用面積8％～10％；
4）填充墻的墻體材料可根據當地保溫隔熱要求，因地制宜，就地取材。
2.2異形柱框架結構與矩形柱框架結構在設計中的差異
1)對于相同烈度和結構類型的兩種體系而言，異形柱結構適用的房屋最大高度有較大幅度的降低。
2)對于相同結構類型的兩種體系而言，異形柱結構彈性層間位移角限值、彈塑性層間位移角限值更加嚴格一些，異形柱的軸壓比限值也有不同幅度的降低；抗震設計時，扭轉不規則的異形柱結構，樓層豎向構件的最大水平位移和層間位移與該樓層兩端彈性水平位移和層間位移平均值的比值不應大于1.45；而矩形柱框架結構的該比值為1.50；
2.3異形柱框架結構在SATWE中的設計與應用
能夠有效地分析帶有混凝土異形柱的結構并進行截面配筋設計，這是SATWE軟件的特點之一。在梁的剛度、荷載、及截面配筋計算時，充分考慮了異形柱框架結構的特殊性。由于混凝土異形柱的柱肢較長，梁、柱在節點處的重疊部分較大，合理的力學模型簡化應將重疊部分作為剛域，自重計算時不應重復計算重疊部分的混凝土重量，SATWE軟件中對梁考慮了這樣的力學模型簡化：
（1）梁的計算按扣除剛域后的梁長計算：
（2）梁上的外荷載按梁兩端節點間長度計算；
（3）截面設計按扣除剛域后的梁長計算；
（4）梁端剛域的計算原則如下：
記梁兩端與柱的重疊部分長分別為Di和Dj，梁長為L（即兩端節點問的距離），梁高為H，則梁兩端的剛域的長度分別為Dbi＝Ma×（0，Di H/4）
Dbj＝Ma×（0，Dj―H/4）
扣除剛域后的梁長為：LO＝L－（Dbi＋Dbj）
2.4異形柱結構構造的設計心得
1） 《異規》第6.1.3條規定，異形柱結構框架梁截面高度抗震設計時不應小于400mm.當節點的非彈性變形較大時，貫穿節點的柱縱向鋼筋粘結退化與滑移加劇，甚至出現沿節點區柱縱向鋼筋全長粘結破壞現象發生。為保證其粘結應力不致過大，避免上述現象出現，規定梁的高度、即節點高度不能太小。異形柱結構框架節點鋼筋粘結條件可能不如普通框架節點鋼筋粘結條件，故務必遵守此條規定。
2）《異規》第6.1.3條規定，異形柱截面的肢厚不應小于200mm，肢高不應小于500mm.這是因為肢厚較小時，會造成梁柱節點核心區的鋼筋設置困難及鋼筋與混凝土的粘結錨固強度不足，故限制肢厚不應小于200mm，以保證結構的安全及施工的方便。而限制肢高一方面為了滿足伸入柱內的梁縱向鋼筋錨固長度，另一方面是考慮柱雙向正截面承載力要求和雙向受剪性能的要求。
3）《異規》第6.3.5.1條規定，抗震設計時，對二、三級抗震等級，貫穿中柱的梁縱向鋼筋直徑不宜大于該方向柱肢截面高度hc的1/30，當混凝土的強度等級為C40及以上時可取1/25，且縱向鋼筋直徑不應大干25mm.矩形柱框架的框架梁縱向鋼筋伸入節點后，其相對保護層一般能滿足，而異形柱的c/d大部分僅為2.0左右，根據變形鋼筋粘結錨固強度公式分析對比可知，后者的粘結能力約為前者的0.7.為此，規定抗震設計時，梁縱向鋼筋直徑不宜大于該方向柱截面高度的1/30.由于粘結錨固強度隨混凝土強度的提高而提高，當采用混凝土強度等級在C40以上時，可放寬到1/25。
4）《異規》第6.3.5.4條及表6.3.5給出了異形柱結構框架梁梁端縱向受拉鋼筋最大配筋百分率。這比《抗規》第6.3.3條規定的梁端縱向受拉鋼筋的配筋率不應大于2.5％要嚴格。這是因為，在地震作用組合內力作用下，梁支座處縱向鋼筋有可能在節點一側受拉，另一側受壓，對于異形柱框架梁柱節點更易引起縱向鋼筋在節點核心區的錨固破壞。為保證梁支座截面有足夠的延性，設計時不考慮縱向鋼筋的受壓作用。為此，對二、三級抗震等級的框架梁可根據單筋梁滿足的條件來確定梁縱向受拉鋼筋最大配筋率。以C30混凝土，HRB335鋼應的混凝土強度等級和鋼筋級別得出的。
5）異形柱全部縱向受力鋼筋的配筋率，抗震設計時不應大于3％。這是因為異形柱肢厚有限，柱中縱向受力鋼筋的粘結強度較差，故將縱向受力鋼筋的總配筋率由對矩形柱不大于5％降為不應大于3％，以減少粘結破壞和節點處鋼筋設置的困難。
3、工程算例
3.1工程概況某多層異形柱框架結構，共6層。地震烈度為7度（設計基本地震加速度為0.15g），框架抗震等級為三級。
3.2設計心得
3.2.1在設計該結構時，最初將混凝土強度等級定為C30，但是計算得到的異形柱軸壓比超過規范規定限制，同時梁端縱向受拉鋼筋最大配筋百分率超過《異規》表6.3.5的要求。雖然對樓板而言，采用C30混凝土是可以的，但考慮到梁板柱的施工問題，同時為滿足異形柱軸壓比以及梁端縱向受拉鋼筋最大配筋百分率的要求，最終將梁板柱的混凝土強度等級全部改為C35。不過考慮到混凝土強度等級較高時樓板易開裂的問題，在樓板設計中采取必要的抗裂措施。
3.2.2此工程中用到了Z形、W形柱，這里介紹一下這兩種柱的處理方法。
（1）Z形柱，是由兩個L形柱組成的。在PMCAD輸入時按兩個L形柱來輸入并進行內力及配筋計算。因為Z形柱受力較大時易在中間肢劈開，劈開后（極限狀態）其受力接近于兩個L形柱，按兩個L形柱處理較為合理。此時兩個L形柱間的梁會困剛度太大而超筋，因為實際上無此梁，只是有限元計算時兩柱問有聯系必須有此梁，故不必管。
（2）W形柱，計算及配筋時是按T形柱考慮的。只是由于建筑布置的要求，此處垂直搭接至T形翼緣上的梁的梁端鋼筋錨固長度，由于翼緣厚度只有200mm，不能滿足要求。故在此處增加一部分混凝土，該部分按構造配筋，就是為了解決梁端鋼筋錨固長度的問題。
關鍵詞：鋼筋混凝土框架結構；強震破壞模式；強柱弱梁；仿真模擬
中圖分類號： TU528 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2017）05-46-2
0 引言
長期以來，“強柱弱梁”都是建筑物抗震設計所追求的目標，能夠直接影響強震作用下的建筑物破壞形式，避免建筑物的完全垮塌。然而，通過對汶川地震的建筑物破壞形式分析，實際的建筑物鮮有能夠滿足上述要求的，這是多方面因素導致的。在強震作用下，鋼筋混凝土框架的柱體首先遭受破壞，失去支撐力，導致建筑物整體垮塌，造成建筑物內部空間的急劇變化，是地震造成的財產損失和人員傷亡的主要原因。所以，有必要對強震作用下的鋼筋混凝土結構的破壞模式進行分析，選擇合理的破壞模式，將地震造成的破壞降到最低。
1 鋼筋混凝土框架結構強震破壞模式分析
鋼筋混凝土框架結構的抗震性能主要由框架梁和框架柱的力學性能反映，在強震作用下，柱體先發生破壞或框架梁先發生破壞將造成建筑物的不同破壞形式，產生的危害性有極大的差異。
1.1 鋼筋混凝土框架結構的總體屈服模式
總體屈服機制是在“強柱弱梁”結構的建筑物遭受強震作用后的破壞形式，建筑物的框架梁首先發生塑形形變，吸收相比例的地震能量，導致框架柱體受到的地震影響相對較小，能夠保證柱體的結構完整或低端發生少量形變，仍然能夠發揮可靠的支撐力，維持建筑物的空間結構，從而避免建筑物的整體垮塌。這是鋼筋混凝土框架結構抗震設計的主要目標，是較為合理的強震破壞形式，能夠有效降低地震造成的影響。
1.2 鋼筋混凝土框架結構的樓層屈服模式
所謂樓層屈服機制是指柱端的抗彎承載力小于框架梁端的抗彎承載力，一旦地震發生，框架的柱端首先發生形變，導致柱體遭受破壞，失去對建筑物整體的承載力，造成樓層垮塌。該種破壞形式使得建筑物的空間結構發生徹底改變，人員和財物等被掩埋于廢墟當中，造成嚴重的人員傷亡和財產損失，而且不利于震后搜救，是建筑物應該竭力避免的。然而，現在的許多建筑物都呈現“強梁弱柱”的結構特點，一旦遭遇強震，框架柱體將首先失去承載能力，導致樓層垮塌，危害極為嚴重。
2 借助LS-DYNA軟件仿真模擬鋼筋混凝土框架結構在強震作用下的破壞形式
2.1 LS-DYNA軟件概述
LS-DYNA軟件是基于中心差分法的顯式積分算法，借助先進的信息技術實現鋼筋混凝土框架結構在強震作用的破壞形式模式，分析地震作用下的建筑物的變形、破壞到坍塌的全過程，研究導致建筑物破壞的主要影響因素。
2.2 仿真模型的建立及相關參數選擇
本次仿真模擬選擇的建筑物為5層的鋼筋混凝土框架結構建筑，建筑物單層呈現長方體結構，x方向的柱體間距離設定為7.2m，y方向的柱體間距離設定為6m，層高3.6m；框架柱尺寸為500×500（mm）；主梁300×700（mm），次梁250×600（mm）；樓板為現澆樓板，層厚100mm，外墻選擇為填充墻。
在地震波的選擇方面，為節省運算時間，選擇加速度峰值較大的汶川地震部分波形作為地震波的主要形式，輸入到仿真軟件中，地震持續時間設定為10s。
2.3 仿真模擬結果
根據仿真模擬，構件在0.6s前基本處于彈性工作狀態；1s時，由于地震動突然增大，底層框架柱底端開裂，形成局部破壞；1.3s時，底層柱頂端產生裂縫，并逐漸貫通，底層柱子退出工作；1.5s時，二層梁端產生裂縫，一層頂塑性鉸形成；1.6s時，二層梁板失去支撐，開始塌落；1.9s時，二層柱頂產生貫通裂縫；2.3s時，二層樓板接觸地面，碰撞碎裂；隨后，上面各層梁柱也陸續出現端部開裂破壞；最后，結構整體倒塌。
3 鋼筋混凝土框架結構強震破壞形式的主要影響因素分析
3.1 框架梁剛度放大系數
當前的鋼筋混凝土框架結構的建筑物大多采用現澆樓板，其對框架梁的力學效果有顯著的增強作用，導致建筑的框架梁的實際強度要大于梁體本身的力學強度，而且該種增強效果呈現不均一性，隨著梁置的變化而改變。針對此問題，相關的設計規范采取經驗參數的方式進行換算，即將中梁和邊梁的剛度按照原框架梁剛度的2.0和1.5進行處理。該種處理方式僅考慮垂向上的樓板增強作用，對于框架梁的抗彎承載力的影響并未考慮，導致鋼筋混凝土框架結構框架梁的實際剛度大于設計值，影響“強柱弱梁”結構的形成。
3.2 柱梁抗彎承載力比
在鋼筋混凝土框架結構的設計中，柱梁抗彎承載力比值一般選擇為1.1-17.之間，從理論上看，該比值能夠滿足“強柱弱梁”的結構要求，但是，通過對建筑物在地震中的實際破壞形式分析來看，該比值并不能確保鋼筋混凝土框架結構能夠形成總體屈服機制，其受到震級的影響較大。具體來說，當震級在6級以下時，框架結構的自身穩定性較強，受到的地震破壞較為輕微，能夠維持建筑物的結構穩定；當震級在9度及以上時，建筑物受到的力學作用較為強烈，設計中承載力的比例選擇較大，因而能夠發揮“強柱弱梁”的結構特性，產生總體屈服。但是，當震級在6-9級之間時，比值選取較低，導致柱體的力學破壞較為嚴重，難以形成總體屈服。
3.3 框架結構柱體的軸壓比
一般情況下，建筑物的柱體應該具備足夠的力學強度，能夠較好的抵御地震作用。然而，實際的設計過程中，出于美觀和降低成本的考慮，多數鋼筋混凝土框架結構的柱體截面偏小，導致柱體的軸壓比處于較高水平，一旦發生地震，柱體將無法抵御更大的軸力，極易造成柱體破壞，造成建筑物的垮塌。
3.4 填充墻等圍護結構對框架柱體的影響
圍護結構主要是指建筑物的外墻、門窗等，是構成建筑物封閉空間的重要構件。在建筑物設計中，對此類圍護結構僅僅考慮其對框架結構的重力影響，未考慮填充墻等圍護結構對柱體造成的剪切影響，影響柱體力學作用的發揮，成為地震中柱體破壞的重要原因之一。
4 控制鋼筋混凝土框架結構強震破壞模式的具體措施
4.1 構建梁柱鉸混合破壞機制
通過對地震作用下的建筑物破壞實例分析，參考鋼筋混凝土框架結構的地震破壞仿真模擬數據，在進行建筑物的結構設計時，單純考慮“強柱弱梁”是不可取的，應該從框架結構的整體較大考慮，分析梁柱鉸混合破壞的產生機制，使得建筑物在強震來臨時能夠形成該種破壞方式，保證建筑物的“大震不倒”，將強震造成的損失降到最低。
4.2 多指標綜合評價鋼筋混凝土框架結構的抗震設計
進行建筑物的抗震設計時，不能單單考慮單個或有限幾個指標，而是應該將影響建筑物抗震性能的指標全部納入考慮范圍中，除了將指標作為單一變量考慮對建筑物結構穩定性的影響以外，還應該考慮指標間的關聯性，確保抗震設計能夠滿足建筑物“強柱弱梁”的設計原則，有效抵御強震的沖擊，達到“大震不倒”的目的，最大限制地維持建筑結構的穩定性。
4.3 積極應用BIM等仿真軟件提升抗震設計的可行性
進入21世紀，信息技術成為社會發展的主要驅動力量。在建筑設計領域，借助信息技術形成的BIM能夠實現對設計的仿真模擬，分析設計的可行性及施工、使用等后續環節中存在的問題，為設計優化提供參考，提升了設計的可行性。將其應用于抗震設計的優化中，能夠消除各類不確定因素對建筑結構的影響，形成最佳的“強柱弱梁”結構。
5 結束語
總體而言，強震作用下，建筑物產生破壞是必然的，進行建筑物抗震設計的目的在于選擇合理的建筑物結構破壞形式，將地震造成的影響降到最低，盡可能地維持建筑物的結構穩定性，保護建筑物內部的人員和設施安全。其設計應該從參數選擇和仿真模擬等方法出發，探索合適的設計方案，滿足建筑物的抗震設計需要。
參 考 文 獻
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關鍵詞：異形柱框架結構；設計要點；結構建模；結構計算；結果分析；結構配筋
近年來，隨著人們對住宅空間的靈活性和方便性要求的提高，避免框架柱在室內凸出，少占建筑空間，異形柱結構大量用于別墅和普通住宅。異形柱結構是以T形、L形、十字形的異性截面柱代替一般框架柱作為豎向支撐構件而構成的結構，且柱截面各肢的肢高肢厚比不大于4。由于異形柱與矩形柱二者在截面特性、內力和變形特性、抗震性能等方面的顯著差異，導致在異形柱結構設計中存在一些不容忽視的問題。本文將對異形柱框架結構設計要點進行探討。
1 結構建模
1.1 房屋適用高度：對混凝土異形柱結構，從結構安全和經濟合理等方面綜合考慮，其適用的房屋最大高度降低較多，主要用于多層結構中。異形柱框架結構適用的房屋最大高度約為普通框架結構的0.3～0.4。結構頂層采用坡屋頂時，當檐口標高附近不設樓板時，總高度可算至檐口標高處；當檐口標高附近有樓板，即帶閣樓的坡屋頂時，可算至坡高的1/2處。
1.2 高寬比：高寬比是對結構剛度、整體穩定、承載能力和經濟合理性的宏觀控制。異形柱框架結構最大高寬比比JGJ 3-2010限制有所加嚴。
1.3 異形柱結構不應采用部分由砌體墻承重的混合結構形式，抗震設計時，不應采用多塔、連體和錯層的復雜結構形式及單跨框架結構。異形柱結構的樓梯間、電梯井應根據建筑布置及結構抗側向作用的需要，合理的布置一般框架柱或剪力墻。由于異形柱肢厚較小，為保證異形柱結構的整體安全，梁柱墻應采用現澆結構。
1.4 一般情況下，7度（0.15g）及8度（0.20g）時應對于主軸成45°方向進行補充驗算，對于有較多不等肢異形柱情形，適當補充其他角度方向的水平地震作用計算。同時，著重注意結構底部、角部、負荷較大及結構平面變化部位的異形柱在水平地震作用不同方向情形的內力變化，從中選出最不利數據作為設計依據。
1.5 對于層間受剪承載力突變的薄弱層，JGJ 149-2006規定地震剪力乘以1.20的增大系數，較現行GB 50011-2010的1.15有所加嚴。
2 結構計算
2.1 異形柱雙向偏心受壓正截面承載力計算，應考慮側移和構件撓曲引起的附加內力，按采用對初始偏心距乘以增大系數的方法考慮。現行GB 50010-2010除排架結構外，對偏心受壓構件二階效應計算已不再采用η-l0法，在進行截面設計時，其內力已經考慮了二階效應。
2.2 由于異形柱中存在軸壓力，即使在采取必要的抗震構造措施后，其延性仍比框架梁偏小；加之框架柱是結構中的重要豎向承重構件，對防止結構在罕遇地震下的整體或局部倒塌起關鍵作用，故在抗震設計中采用“強柱弱梁”措施，人為增大柱截面的抗彎能力，以較小柱端形成塑性鉸的可能。
在總結2008年汶川地震震害經驗的基礎上，GB 50010-2010對柱抗彎能力增強措施作相應加強，即節點上、下柱端的截面內力設計值增強系數二、三、四級抗震等級分別取1.5、1.3、1.2。而JGJ 149-2006對該系數分別為1.3、1.1、1.0，故在異形柱結構設計中建議參照GB 50010-2010對異形柱抗彎能力進行增強。
2.3 對于框架柱需通過設計措施防止其在達到罕遇地震對應的變形狀態之前過早出現非延性的剪切破壞，即“強剪弱彎”措施。GB 50010-2010對柱抗剪能力增強措施作相應加強，即斜截面剪力設計值增強系數二、三、四級抗震等級分別取1.3、1.2、1.1。而JGJ 149-2006對該系數分別為1.2、1.1、1.0，故在異形柱結構設計中建議參照GB 50010-2010對異形柱抗剪能力進行增強。
2.4 節點核心區受剪承載力計算：試驗研究表明，異形柱框架梁柱節點核心區的受剪承載力低于截面面積相同的矩形柱框架梁柱節點的受剪承載力，是異形柱框架的薄弱環節。對節點核心區進行受剪承載力計算的同時可采取梁端增設支托或水平加腋等構造措施，提高或改善梁柱節點核心區的受剪性能。
3 結果分析
3.1 位移比：為了限制結構平面布置的不規則性，避免過大的扭轉效應，JGJ 149-2006控制扭轉位移比不應大于1.45，比現行GB 50011-2010的1.5更為嚴格。
3.2 軸壓比：抗震設計中，限值異形柱的軸壓比主要是為了保證柱的延性要求。軸壓比大可能形成小偏壓構件，受壓區高度較少，延性減少。對于L形、T形及十字形截面雙向壓彎柱，截面曲率延性比與彎矩作用方向角有關，故不同的截面其軸壓比限值約比矩形柱低0.1～0.25。若不等肢異形柱肢長變化幅度是500～800mm，則其軸壓比限值仍可按等肢情況采用。
4 結構配筋
4.1 當框架梁的截面寬度與異形柱柱肢截面厚度相等或梁截面寬度每側凸出柱邊小于50mm時，在梁四角上的縱向受力鋼筋應在離柱邊不小于800mm且滿足坡度不大于1/25的條件下，向柱縱向鋼筋內側彎折錨入節點核心區，并設置附加箍筋和表面防裂鋼筋。當梁截面寬度的任一側凸出柱邊大于50mm時，該側梁角部的縱向受力鋼筋可在柱肢縱向受力鋼筋外側錨入節點核心區，但凸出柱邊尺寸不應大于75mm，同時向內錨入鋼筋不應小于70%。
4.2 由于異形柱的肢厚較薄，為提高異形柱的延性，二、三、四級抗震等級的箍筋最大間距比一般框架結構更加嚴格。
5 結語
相對一般框架結構，異形柱框架結構抗震性能較差，但由于其符合室內布置要求，受到房地產開發商和廣大住戶的歡迎。通過對異形柱框架結構受力特點的理解，正確把握異形柱框架結構的設計要點，嚴格按照JGJ 149-2006及相關規范、規程進行設計，是能夠滿足其安全適用、經濟合理要求的。
參考文獻
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關鍵詞：歐洲規范；鋼筋混凝土；框架結構；抗震性能
Abstract: according to wenchuan earthquake damage scene investigation records and European seismic code of seismic provisions related, discusses the cause of reinforced concrete frame structure, the causes of the earthquake damage to frame structure of the earthquake damage are analyzed, especially introduced the earthquake in the frame structure of the fill walls of performance, analyzed its failure mechanism, and in this foundation for the building of the seismic design are proposed.
Keywords: European standard; Reinforced concrete; Frame structure; Seismic performance
中圖分類號：TU352.1-2文獻標識碼：A文章編號：
1引言
2008年5月12日14時28分，在四川省汶川縣映秀鎮附近發生8.0級的地震。此次地震倒塌較多的是磚混結構、底層框架上部磚混結構和鋼筋混凝土框架結構的建筑，震害統計資料如表1所示[1]。
從各地震害看，經過抗震設計的房屋基本上經受住地震考驗。在倒塌和嚴重破壞的結構中，鋼筋混凝土框架結構一直被認為是抗震性能較好的一種，因此其破壞倒塌的原因受到格外關注。本文通過框架結構震害介紹，探討其倒塌和破壞的原因及解決辦法, 詳細介紹了地震中填充墻框架結構的各種表現，分析其破壞機理，在此基礎上為該類建筑物的抗震設計提出建議。
表1.建筑震害情況統計(按結構形式分類)
可以使用 加固后可以使用 停止使用 立刻拆除
砌體結構 42(21%） 74(37%） 33(16%） 52(26%）
砌體-框架結構 20(488%） 9(21%） 4(10%） 9(21%）
框架結構 66(54%） 40(32%） 8(7%） 9(7%）
框架-剪力墻結構 5(71%） 2(29%） 0(0%） 0(0%）
鋼結構 4(57%） 3(43%） 0(0%） 0(0%）
2框架結構震害淺析
2.1框架結構薄弱層的破壞
（1）強梁弱柱造成。在倒塌的框架中有很多是框架柱的截面小，而梁的截面較大。另外，梁實配鋼筋較多，鋼筋直徑也大；相比而言，柱實配鋼筋要少得多，這就是在構件截面上造成的“強梁弱柱”。配筋設計中，跨度越大，梁配筋越多，而框架柱的配筋主要受地震控制，中低設防烈度的框架柱配筋多數是構造配筋或配筋較少。與歐洲規范EN1998第十一章中6.3.2條要求抗震柱的軸壓比不大于0.65對比[2]，我國抗震規范規定的柱軸壓比限值偏高[3] [4]，許多設計往往緊扣軸壓比限值，導致框架柱截面偏小。再加上樓板一般與框架梁現澆，兩者共同工作能力強，顯著提高框架梁的抗彎剛度和抗彎承載力。
產生未實現強柱弱梁屈服機制的原因：a.填充墻等非結構構件影響；b.樓板對框架梁的承載力和剛度增大影響；c.框架梁跨度和荷載過大，使梁截面尺寸增大，梁端抗彎承載力增大；d.梁端超配筋和鋼筋實際強度超強；e.柱軸壓比限值規定偏高，柱截面尺寸偏小；f.柱最小配筋率和最小配箍率偏小；g.大震下結構受力狀態與結構彈性受力狀態存在差異；h.梁柱可靠度的差異。
（2）剛度突變造成。產生剛度突變的因素之一是填充墻。在框架結構設計中，填充墻和隔墻只作為荷載參與結構計算，并且以周期折減系數的設定調整結構的總體剛度。實際上不同材質填充墻或多或少具有一定的剛度和強度，布置密集時會產生較大的樓層剛度和強度，而未設置填充墻的樓層層剛度則相對變小，形成柔弱層。震區中很多這樣的低層框架，由于底層為商鋪或停車場，填充墻很少；而上部為旅館或住宅，有較密集的填充墻，這樣就形成了上剛下柔的結構，使底層成為柔弱層，導致底層發生層屈服機制。
2.2框架結構節點的破壞
柱剪切破壞，梁柱節點區破壞，大多屬于配箍不足，箍筋拉結或彎鉤等構造措施不足等原因造成，與歐洲規范EN1998對比[2]，我國規范規定的最小配箍率可能也需要提高[3] [4]。值得注意的是，在柱的強剪弱彎方面，即使柱端首先發生彎曲破壞而形成塑性鉸，巨大的軸壓容易使混凝土壓潰而發生剝離脫落（本次地震豎向振動很大），從而嚴重削弱柱端的抗剪能力，而柱端出現塑性鉸并不會減小其所受到的地震剪力，因而容易引起剪切破壞。因此，需考慮壓彎破壞對柱端抗剪承載力降低的影響充分保證“強剪弱彎”。
2.3框架結構底層柱頂的破壞
框架底層柱頂破壞與薄弱層破壞有類似原因，最大不同在于柱根。當底層柱基礎及地梁有一定埋深、地面有回填土和建筑面層時，柱根部就不易發生彎曲破壞，框架柱只出現底層柱頂端破壞。但由于填充墻有一定的剛度和強度，地震時對柱頂端產生偏心支撐的作用，可能引起框架柱或節點的剪切破壞。按照規范要求，填充墻與框架應采用柔性連接，但由于設計困難，施工難處理，多數工程沒有這樣做。
2.4框架結構的樓梯破壞
框架結構在樓梯設計時只考慮靜荷載和活荷載的作用，目前使用較多的板式樓梯通常只在梯板下配置受彎鋼筋。但是，樓梯在地震中會起一定的支撐作用，承受地震產生的拉力和壓力，當地震較大、樓梯板配筋不足時，就會出現受拉屈服或拉斷，受壓時出現壓彎破壞。樓梯梁也會因樓梯的支撐作用而承擔更多的地震作用，產生相應的破壞。
3填充墻框架結構抗震性能
3.1汶川地震中填充墻框架結構的破壞情況
目前設計采用的結構分析方法對于填充墻所作的貢獻通常用剛度增大系數體現,與地震發生時結構所表現出的抗震性能有一定差異。地震作用下,填充墻與框架共同工作,一方面墻體受到框架的約束,另一方面框架受到填充墻所提供的支撐作用。由于填充墻早期的剛度大,吸收了較大的地震作用,而其強度相對較低,所以填充墻的震害重于框架梁柱。填充墻的震害大部分是墻面產生單斜裂縫或者是交叉裂縫;在填充墻和框架梁界面上出現水平裂縫的情況也較為普遍；當填充墻與框架梁柱缺少連接或連接很弱時,填充墻可能發生平面外倒塌。由于框架變形屬于剪切型,下部的層間位移大,填充墻的震害規律一般是上輕下重,空心砌體墻重于實心砌體墻[5]。
（1）填充墻沿豎向布置不均形成軟弱層。底層作商業用途或停車場、上部作為住宅的框架結構建筑物的底層遭受了不同程度的破壞。在這些框架結構中廣泛的采用頁巖空心磚和加氣混凝土砌塊作為填充墻,上部因用于住宅而使用了較多的填充墻來分隔空間,底層為了追求商業空間和停車空間,填充墻或其他抗側力構件布置很少。底層幾乎無填充墻,底層抗側剛度很低。汶川地震使該棟建筑在縱向方向發生了30 cm左右的水平側移,側移主要集中在底層,其他層基本完好,底層形成軟弱層。
（2）填充墻和框架結構的相互作用所造成的柱破壞。造成框架柱破壞的原因有很多,如地震作用下表現出來的弱柱強梁,由于建筑功能要求而在結構布置時形成的短柱,由于窗下填充墻形成的短柱等。由于短柱的剛度大于框架結構中的其他非短柱,地震作用下短柱會吸收更多的地震作用,而相比于同層其他非短柱,短柱的耗能能力相對較低,因此在地震作用下先發生破壞。加之短柱的破壞具有明顯的脆性性質,短柱破壞有明顯的壓、彎、剪破壞特征。框架在水平地震作用下發生側向變形時,填充墻將對一側框架柱產生斜向的壓力,即類似于斜壓桿的作用,因而會加大斜裂縫和梁底之間一段柱所承受的地震剪力,從而導致剪切破壞形態。而且填充墻也會將一部分剪力傳遞給柱。這樣就增加了柱破壞的可能性[6] [7]。
（3）填充墻和框架結構的相互作用所造成的梁的破壞。框架梁的破壞主要是由于填充墻對框架梁底部產生向上的壓力從而使框架梁發生彎剪破壞。
3.2填充墻對框架結構抗震性能的影響
(1)與框架梁共同受力，顯著減小框架梁彎曲變形，增大框架梁的剛度和抗彎承載力。
(2)直接參與整體結構的抗震受力，增加結構層剛度，造成結構層剛度不均勻，使未設置填充墻的樓層形成薄弱層（通常是底層），導致形成層屈服機制，無法實現“強柱弱梁”屈服機制；或造成平面剛度分布不規則，引起扭轉效應。
(3)結構總體剛度增大，基本周期減小約40％至60％，地震力增大。
(4)影響框架結構的內力分布，如約束框架柱部分柱段的側移變形，形成短柱，使得局部抗側剛度過大，地震剪力增大，進而導致短柱剪切破壞，影響整體結構的破壞模式。
3.3填充墻框架結構破壞過程分析
采用離散單元建立單片墻模型，運用ANSYS有限元軟件進行非線性有限元分析，根據文獻[8]所選取的單元和材料參數，采用標準尺寸為240 115 53mm的實心粘土磚，材料參數如表2所示，以一順一丁砌式建立1250 240 882mm的單片墻，離散單元采用單元類型是ANSYS中的SOLID65模擬磚塊和砂漿，以MKIN-CONCRETE準則作為砌體的破壞準則。
表2 磚塊和砂漿的材料參數
彈性
模量
（Pa） 泊松比 密度
（kg/ ）
單軸抗壓強度（Pa） 單軸抗拉強度（Pa）
磚塊 11E+9 0.15 1837 10E+6 0.813E+6
砂漿 2.2E+9 0.15 1837 5 E+6 0.333E+6
對單片墻在豎向壓力和水平力作用下的力學特性進行分析，模型四周加以約束以模擬框架作用，左側增設水平加載鋼板。加載時第一荷載步設定一次性將豎向荷載以均布荷載的形式加載在彈性梁頂部，再進行水平加載，水平荷載分為多個荷載步，每荷載步增加100kN，并以均布形式施加于水平加載鋼板側面，剪壓破壞時，單片墻開裂圖如圖1所示。
圖1 離散單元單片墻剪壓破壞開裂圖
圖2是湖南大學進行混凝土小型空心砌塊墻體剪壓破壞時的有限元開裂圖以及實際試驗開裂圖[9]，與圖1相比，開裂縫走向相似，但圖2的空心砌塊壓碎狀況更嚴重，這是因為進行混凝土小型空心砌塊墻體的極限承載力模擬計算時，由于設置了墻內鋼筋，承載能力增強，鋼筋屈服時空心砌塊壓碎程度明顯比本文磚砌體大。
圖2混凝土小型空心砌塊墻體剪壓破壞開裂圖
根據有限元分析過程，得出填充墻的破壞過程如下：
(1)彈性階段,填充墻和框架均處于彈性狀態兩者共同作用,填充墻與框架周邊相接觸的地方產生界面裂縫。
(2)隨著側力的加大,界面裂縫也不斷擴展,填充墻和框架對角接觸部分出現局部的破裂現象,墻面未出現貫穿的X型裂縫。此時,框架仍處于彈性工作狀態,這時填充墻承擔了大部分的側向力。
(3)隨著側力繼續加大,填充墻的中間部分出現微裂縫并發展成貫通的斜裂縫,框架柱也出現裂縫并開始擴大。此時,填充墻的抗側能力達到極限值,整個結構呈彈塑性狀態。
(4) 填充墻框架結構達到承載能力極限狀態時,框架梁柱形成明顯的塑性鉸,整個結構表現出明顯的塑性特點。
由填充墻和框架共同作用的原理可以看出,地震過程中,填充墻起到抵抗側向力的作用主要發生在前兩個階段。多數地震(小震)下,填充墻分擔了一部分抗側力;在強震作用下,填充墻也可起到吸收地震能量的作用。但是遇到罕遇地震情況,填充墻即使與框架柱間設有可靠的連接也會出現破壞和倒塌。
3.4改善措施
(1)填充墻的布置應盡量考慮整體結構豎向剛度分布均勻,避免形成軟弱層；
(2)盡量避免形成窗間墻短柱；
(3)建筑平面上填充墻的布置應使結構剛度分布均勻對稱,盡量使質量中心和剛度中心重合,以免結構發生扭轉；
(4)為了避免小震和中震下,填充墻倒塌,填充墻體和框架柱之間宜采取可靠的連接措施；
(5)對于不同材料的填充墻的剛度和強度貢獻應有不同的考慮；
(6)當建筑物遭遇相當于本地區設防烈度或低于本地區設防烈度時,應避免填充墻發生破壞,尤其是對于公共建筑。
4框架結構震害的啟示
(1)增加柱的抗震能力，真正實現“強柱弱梁”。規范實現“強柱弱梁”采取的辦法是框架結構的抗震等級調整設計內力，再進行配筋。但是小震下的彈性設計內力與大震下的結構彈塑性內力的不一致，造成了即使按調整后的彈性內力進行配筋，柱的實際抗彎承載力也不一定比梁的大，也就無法實現“強柱弱梁”的要求。規范要求的按梁柱實配鋼筋驗算，其承載力只針對9度區的一級框架，因此大部分框架結構設計時實際未按這一條執行。汶川地震中一些7層以上的框架結構柱截面較大，配筋較多，震害較輕。這說明柱截面和配筋是鋼筋混凝土框架抗倒塌的關鍵。
(2)重視填充墻產生的剛度突變。填充墻或隔墻在框架抗震設計時應得到充分重視。當填充墻或隔墻各層布置均勻時，可不考慮；如果各層布置不均勻，尤其是底層少填充墻或隔墻時，應考慮其設置對結構抗震的不利影響，避免設置不合理而導致主體結構的破壞。
(3)采用抗震新技術。采用抗震新技術是框架結構抗倒塌最有效的方法，尤其有助于框架結構抵御超烈度的地震影響。消能減震技術是在框架中安置消能器，通過消能器消耗地震作用結構的震動能量，達到結構抗倒塌的目的。
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關鍵詞：套建增層；框架結構；施工技術
1.引言
框架結構房屋套建增層，不但可使土地上房屋容積率增大幾倍到十幾倍，達到有效利用國土資源的目的，而且可使房屋的造型與周圍新建房屋相協調，達到對既有房屋進行現代化改造的目的，提升城市現代化的整體水平。
我國雖然開展了一些既有房屋的套建增層實踐，但系統的理論與試驗研究尚需進一步深入。例如，東南大學宋健闡述了外套框架加層設計的一些基本要求并給出了外套一支撐框架加層結構、外套框架一剪力墻加層結構、外套框架一舊框架短梁連接加層結構彈性設計方法和施工方法。
另外，四川省建筑科學研究院主持編制了《磚混結構房屋加層技術規范》（CECS78：96）。在該規范中論述了加層的基本原則、直接加層法和外套結構加層法等內容。其中外套結構加層法中論述了可采用的幾種結構體系：如可采用在原房屋外套“底層框架一剪力墻，上部各層為磚混結構”、“底層框架一剪力墻，上部各層為框架結構”、“底層及上部各層均為框架結構”等，并對外套結構房屋總高度和總層數進行了限制。但所提限值是根據全國各地已建成的分離式加層結構的實踐經驗并參考相關規范而制定的，沒有可靠的理論依據。
2.套建增層預應力混凝土框架結構房屋設計與施工建議
2.1總則
為了在預應力混凝土框架套建增層結構設計中貫徹國家的技術經濟政策，做到技術先進，安全適用，經濟合理，確保質量，提出本方案。
2.2一般規定
（1）對既有房屋進行套建增層改造必須在充分論證的基礎上進行。
（2）對既有房屋進行套建增層改造原則上應能保證在套建增層施工過程中原房屋的正常使用。
（3）對既有房屋進行套建增層改造應盡可能實現結構受力與施工措施的一體化。
（4）經套建增層改造的房屋結構的安全性、耐久性和適用性原則上不低于現行設計標準。
2.3結構型式
（1）套建增層預應力混凝土框架柱仍可采用普通鋼筋混凝土框架柱。
（2）套建增層結構一層頂框架梁采用內置鋼析架預應力混凝土組合框架梁，通過在（預應力）鋼桁架下側掛底模，并以底模為支承設置側模，來實現在澆筑混凝土過程中由（預應力）鋼桁架承擔梁自重和施工荷載。待混凝土達到設計強度等級值的75%以上時，張拉梁體內曲線布置的預應力筋，形成預應力鋼析架一混凝土組合框架梁。
（3）框架節點仍按普通預應力混凝土框架節點對待。
（4）套建增層結構一層頂的次梁采用內置鋼箱――混凝土組合梁，內置鋼箱可由二槽鋼對焊而成。通過在鋼箱下側掛底模，并以底模為支承設側模來實現施工過程中由鋼箱來承擔次梁自重和施工荷載，在使用階段內置鋼箱與其鋼筋混凝土以組合梁的形式開展工作。
（5）板為普通混凝土板，但垂直于次梁內置鋼箱焊接槽鋼作主楞，在主楞上布置木方作次楞，在次楞上鋪放板底模，這樣在施工過程中板的荷載直接傳給次梁。
2.4材料選擇
（1）套建增層預應力混凝土框架結構房屋的材料選擇原則上與新建預應力混凝土框架結構房屋相同。
（2）新增套建增層結構一層頂的內置鋼析架與鋼箱用型鋼及焊縫用焊條應符合《鋼結構設計規范》（CB50017一2003）的要求。
2.5柱軸壓比限值與梁板截面尺寸選擇
（1）關于套建增層框架抗震構造等級的劃分原則上與新建房屋用預應力混凝土框架相同，但對于8度抗震設防區處于11類、111類場地土的套建增層預應力混凝土框架結構房屋，當新增套建結構底層結構層高為7.0m、7.5m，上部套建增層層數為2層時，其柱的內力增大系數按一級抗震框架柱取用柱的內力增大系數，相應的梁、柱及節點的抗震構造等級也按一級對待。
（2）套建增層混凝土框架柱的軸壓比應按照下表選用
表1 套建增層混凝土框架柱軸壓比限值
（3）梁板尺寸選擇與新建房屋結構相同
2.6其它
（1）在設計內置鋼析架預應力混凝土組合框架梁和內置鋼箱混凝土組合梁時要合理考慮型鋼的兩階段受力。
（2）次梁的內置鋼箱通過連接焊板與框架梁應有可靠的連接。
（3）框架梁的內置鋼析架及次梁的內置鋼箱的安裝就位應符合《鋼結構工程施工質量驗收規范》（CB50205一2001）的要求。
（4）套建增層預應力混凝土框架的抗震構造等級的劃分應符合上述第61條要求。各抗震構造等級的套建增層預應力混凝土框架應符合《預應力混凝土結構抗震設計規程》（JGJ140一2004）的相關計算要求和構造要求。
3.我國增層工程實踐案例
原紡織工業部辦公樓（由三層增至五層）。為解決外套框架上剛下柔問題，在原磚混結構局部橫墻處采用鋼筋混凝土夾板墻加固，夾板墻直通到頂，在上部新增樓層變成鋼筋混凝土剪力墻。原樓梯間也采用夾板墻加固，直通頂層形成筒體。通過該方法將增層與對原結構加固有機地結合起來。
陽泉市信托投資公司紅樓加層工程，將四層框架加至十三層。原建筑為4層框架結構房屋，總高度為17.5m，外輪廓尺寸為29m*26.60m，位于陽泉鬧市區。業主要求在建設期間不能影響下部4層商場正常營業。最終方案為在五層和九層設承托轉換層，每個轉換層分別承擔上部3層子框架荷載，每側各設4個巨型柱，周邊采用裙梁相連接，形成框筒體系抗側力結構，并適當增大屋面梁的剛度，從而形成外套巨型框架內部為子框架的結構體系。底層轉換層施工時利用原建筑框架柱和基礎的富余部分承載力，通過簡支在原框架柱上的鋼析架來承托底層轉換層及其子框架的自重及施工荷載。第二個轉換層及子框架的自重及施工荷載通過設置層層支撐傳遞給底層轉換層。
北京市建筑設計研究院設計的北京日報社綜合業務樓接層工程采用了在原四層磚混辦公樓外套建四層的組合框架。原建筑地上四層，地下一層，建筑面積為6150m2。為減輕自重，套建框架結構房屋的主次梁均采用鋼結構。利用原屋面做新增樓層的樓面，以一層主梁托兩層樓蓋。主梁為鋼板組合焊接工字梁，梁高1m。托層梁用I40工字鋼。柱子采用了鋼骨混凝土柱。
鐵道部第四勘測設計院設計的某科研設計大樓加層工程采用在原四層磚混結構房屋外套兩層預應力巨型框架，其巨型框架內含六層子框架。結構剖面其中考慮了分期分批張拉預應力筋及模擬施工過程對結構計算的影響，但針對罕遇地震下的結構性能未涉及。
中南建筑設計院的曾華卿和許敏嘗試將外套鋼筋混凝土空腹析架用于既有房屋套建增層中，其空腹部分作為樓層，可降低層高，減小工程造價，但文中對上剛下柔的空腹析架式框架未考慮抗震設計。
此外，國內其他單位也開展了一定的套建增層工程實踐，這里就不一一列舉。
參考文獻：
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