时间：2023-10-09 16:07:42
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关键词： 预应力混凝土；框架结构；抗震设计
预应力混凝土结构在我国已得到广泛的应用，但对预应力混凝土结构构件的抗震设计研究及建议远不够系统；虽然GB50011—2010（建筑抗震设计规范》以及GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》对预应力混凝土结构构件的抗震设计提出了一些要求，然而，缺乏系统的理论和试验分析及具体的抗震设计方法，仍然有许多问题值得进一步探讨。
相对于普通混凝土结构，预应力混凝土结构的耗能能力低，最大位移反应较大，延性、耗能能力相对较差。所以。预应力混凝土框架结构抗震设计必须首先满足一般框架的抗震设计原则。
1 预应力混凝土框架结构抗震设计现状
国内外学者对预应力混凝土框架结构抗震能力的研究，特别是多层多跨预应力混凝土框架结构抗震设计方法的研究迄今还不够深入。主要表现在下列几点：
（1）多层多跨预应力混凝土框架结构在地震作用下结构性能研究的试验资料很少，设计人员常常只根据单跨预应力混凝土框架抗震性能的研究成果，将钢筋混凝土框架结构的耗能机制套用于预应力混凝土框架结构。
（2）若预应力混凝土框架结构的耗能机制是梁铰机制。在地震作用下的结构性能与钢筋混凝土框架的差别不大。但是结构的地震反应及边柱纵向主筋配筋率的控制应与钢筋混凝土框架有所区别。许多国家（包括我国）关于预应力混凝土结构抗震设计的条款和规定非常原则，设计者与审图者常发生矛盾。
（3）预应力混凝士框架结构在产生较大的变形之后，有较好的变形恢复能力。其耗能比强度相当、初始刚度相近的钢筋混凝土框架结构略低。但框架结构构件中施加预应力后对框架的抗震能力究竟有什么影响，目前探讨得很少。抗震设计规范中很大部分是根据预应力混凝土构件的抗震性能研究成果、单跨预应力混凝土框架的低周反复荷载试验或振动台试验得到的结果经分析后提出，缺乏全面的研究。预应力混凝土框架结构的抗震能力特别是其抗震设计方法，很值得进一步探讨与研究。
2两阶段抗震设计
建筑抗震设计规范规定应进行两阶段抗震设计。第一阶段为多遇地震作用下变形验算和截面承载力的计算，采取相应的构造措施，保证结构小震不坏和中震可修；第二阶段为罕遇地震作用下结构薄弱部位的弹塑性变形验算，不满足时，或修改方案重算，或采取加强相应的延性构造措施，保证结构大震不倒。
在多遇地震作用下预应力混凝土框槊与钢筋混凝土框架抗震计算的区别主要体现在阻尼比、地震影响系数的取值、预应力作用参与地震作用的荷载效应组合等。
抗震规范中罕遇地震作用下验算结构的弹塑性变形的简化方法，实际上只是满足抗震构造要求，并非真正意义上结构变形验算。
通过实用而简单的能力分析方法可以得到罕遇地震作用下结构的耗能机制、塑性铰的转角和基底总剪力与结构顶端侧移的P-骨架曲线，或采用弹塑性时程分析法。
框架结构的耗能机制一般有粱铰机制、柱铰机制和混合机制三种。若框架边节点处粱端先屈服。而在框架中柱的上、下端相继出铰，这种屈服机制称之为“混合机制”。梁铰机制和混合机制都只有一个自由度，从塑性总移P可确定各塑性铰截面相应增加的塑性转角θP。
随着框架结构层数的增加，较大的重力荷载使柱轴向压力逐层叠加，特别是最底下几层中柱的轴压比较大，中柱变为小偏心受压，要使下面几层中柱的两端都出铰、并且通过柱铰来耗能是困难的。因为“柱铰”的塑性转动能力不足会发生局部脆性破坏，所以应加强“柱铰”截面处的箍筋约束，减小柱的轴压比，加强结构体系的抗侧能力，减小框架的延性要求。
3框架柱和框架节点的设计要求
若预应力框架层数较多时，随着层数的增加，由于竖向荷载较大，而竖向荷载对柱又是逐层叠加的，这就使得下几层柱的轴压比较大，更接近小偏压柱，所以保证柱子有足够的延性非常重要。多层预应力混凝土框架柱一般为普通混凝土柱。顶层柱考虑到其受力特点，一般要施加预应力。对予普通混凝土柱可按规范中规定的普通钢筋混凝土框架结构中框架柱的设计方法和设计原则进行设计。但由于预应力混凝土结构自身特点，柱的轴压比限值应该要求严格一些。丽如果轴压比过小，则随着层数的增加，竖向荷载不断地加大，底层柱的截面将增大到不合理的程度；而且随着底层柱截面的增加，柱的侧向刚度增大，框架的侧向约柬也将增大。
理论上普遍认为，由子预应力对节点的侧向约束作用，使节点混凝土处于双向受压状态，不仅可以提高混凝土的开裂荷载，也可以提高节点的受剪承载力；由于混凝土中存在预压应力，减轻了节点刚度退化效应；预应力筋抑制了梁筋从节点拔出，减少了梁筋失稳破坏的可能性。而试验结果却并不乐观。这是因为节点处钢筋密集，锚具的存在削弱了截面；而且在强震作用下，节点核心区是受力复杂的高应力区，当斜拉应力很大引起混凝土开裂时，可能同时导致锚固破坏。因此，锚具应布置在梁柱节点核心区域以外，以避免该区域在剪力作用产生较大对角拉应力的情况下，再承受锚具引起的劈裂应力。节点核心区受剪承载力主要与柱子截面尺寸和配箍量有关。因此，应加密箍筋，同时，为了保证节点混凝土浇筑密实，应在满足构造要求的前提下，尽量把粱纵筋锚固到柱里。必要时可将梁端两侧加宽，以保证在梁端截面极限承载力基本保持不变的情况下，梁柱节点区得到加强，提高节点的受剪承载力。
4框架结构的抗震变形验算
抗震变形验算包括：多遇地震作用下层间侧移和顶层总侧移的验算；罕遇地震作用下结构薄弱层的抗震变形验算。对于预应力混凝土结构的抗震设计，我国规范只要求进行小震下的抗震承载力验算，而对其在罕遇地震下弹塑性变形的验算，并没有硬性明确的规定，工程实践中往往只是通过相应的抗震措施来笼统地保证。虽然这种设计方法大大地简化了设计过程，但却显得粗略、且可能使预应力混凝土结构在罕遇地震作用下存在较大的安全隐患。其实一些设计隐患不通过基于构件层次的非线性分析是很难发现的，合理控制结构在强烈地震作用下的损坏程度以减小地震造成的经济损失，有赖于对结构进行弹塑性地震反应分析。而规范建议的2种计算方法，时程分析法虽较为精确，但计算工作量大、技术复杂、结果处理繁杂，因此在实际工程抗震设计中该方法并没有得到广泛的应用，通常仅限于理论研究中；Push—over法简单实用，而且有效，可得到结构从弹性、屈服，一直到极限倒塌状态的全过程的内力、变形，可考察塑性铰的形成，找到结构的薄弱部位。
关键词：钢筋混凝土;框架;剪力墙；结构设计
一、钢框架－混凝土剪力墙体系
（一）组成及分类
钢框架－混凝土剪力墙体系是以钢框架为主体，并配置一定数量的钢筋混凝土或型钢混凝土剪力墙。由于剪力墙可以根据需要布置在任何位置上，布置灵活。另外剪力墙可以分开布置，两片以上剪力墙并联体较宽，从而可减少抗侧力体系的等效高宽比值，提高结构的抗推刚度和抗倾覆能力。钢筋混凝土剪力墙又现浇和预制两种。
（二）变形
1、钢框架－预制钢筋混凝土墙的变形
钢框架－预制钢筋混凝土墙体系是以钢框架为主体，建筑的竖向荷载全部由钢框架来承担，水平荷载引起的剪力主要由钢筋混凝土墙板来承担，水平荷载引起的倾覆力矩主要由钢框架和钢筋混凝土墙板所形成的联合体来承担。由于框架间设置了混凝土墙板，结构的抗推刚度和受剪承载力都得到显著提高，地震作用的层间位移也就显著减小。这种结构体系可以用于地震区较多层数的楼房。
2、钢框架－现浇钢筋混凝土墙的变形
“钢框架－现浇混凝土墙”体系是由现浇钢筋混凝土墙和钢框架所组成，一般应沿房屋的纵向和横向，均应布置钢筋混凝土墙体。纵、横墙的数量应根据设防烈度和楼房层数多少由计算确定，纵墙和横墙可分开布置，也可连成一体，现浇钢筋混凝土墙体水平截面的形状可以是一字型、L型、工资型。
二、剪力墙结构设计注意事项
1、对剪力墙结构，《建筑抗震设计规范》、《混凝土结构设计规范》、《高层建筑混凝土结构技术规程》都有一些规定，高规的内容要多一些，且有关于短肢剪力墙的规定（7.1.2条共8款）。一般剪力墙为hw（墙肢截面高度，个人认为此应称为“墙肢长度”，与高规表7.2.16注1及抗震设计规范6.4.9条与表6.4.7注4、混凝土结构设计规范表11.7.15注4统一）/bw（墙肢截面厚度）＞8，墙肢截面高度不宜大于8m，较长的剪力墙宜开设洞口（即所谓结构洞）（高规7.1.5条）。短肢剪力墙hw/bw=5（认为按老习惯取4较合理）～8，抗震等级应提高一级。hw/bw＜5（认为按老习惯取4较合理），即为异形柱。L形、十字形剪力墙等，只要其中的一肢达到一般剪力墙的要求，则不应认为是短肢剪力墙。
2、高规7.1.1条规定“剪力墙结构的侧向刚度不宜过大”，如果采用全剪力墙结构，即除门窗洞外均为剪力墙，无一片后砌的填充墙，第一周期只有1.02秒，侧向刚度过大，使地震作用过大，不经济，不合理。
3、关于底层剪力墙的厚度：高规7.1.2条规定“高层建筑结构不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙结构”，当短肢剪力墙较多时，其第2款规定“抗震设计时，筒体和一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜小于总底部地震倾覆力矩的50％”。SATWE程序在计算时，是将各个墙肢的高厚比进行单独计算，凡hw/bw=5～8，即归入短肢剪力墙，这样算得的短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩就可能容易大于50％。而TAT程序在计算时，是将L形等剪力墙等只要其中的一肢达到一般剪力墙的要求，则不归入短肢剪力墙，在相同的结构中，这样算得的短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩就有可能不大于50％，建议宜按TAT计算该项指标。
4、在短肢剪力墙较多的剪力墙结构中，多数设计人员将较短的墙段都画为约束边缘构件或构造边缘构件，将计算需要的纵向钢筋均匀配置在整个墙段内，这是不妥的，因为配置在墙肢中和轴附近的钢筋并不能发挥作用，因此纵向钢筋应向墙肢端部集中，宜打印剪力墙边缘构件配筋计算结果复核。抗震设计规范6.4.9条规定：“抗震墙的墙肢长度不大于墙厚的3倍时，应按柱的要求进行设计，箍筋应沿全高加密”，SATWE等程序在计算时也是照此条规定办理。如墙厚为200mm，墙肢长度600～800mm，虽然墙肢长度达到墙厚的3～4倍，认为仍宜按柱配筋。
三、框架―剪力墙结构设计注意事项
1、剪力墙应有边框：边框梁（或暗梁）、边框柱（抗震设计规范6.5.1条，混凝土结构设计规范11.7.17条，高规8.2.2条）。不能只设几段剪力墙，就成框架―剪力墙结构体系了。
2、剪力墙承担的地震倾覆弯矩应≥50％，否则应按框架结构查抗震等级，其最大适用高度只可比框架结构适当增加（抗震设计规范6.1.3条1款）。
3、框架―剪力墙结构中不应采用短肢剪力墙。
参考文献：
[1]钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规范(JGJ3-91).
关键词：带转换层; 高层建筑;抗震设计
Abstract: With the rapid development of high-rise buildings in our country, as well as to the building structure with transfer function requirements, more and more high-rise structure, and set the location of the conversion layer is also more and more high. Therefore, this paper analysis of tall building structures with transfer story is not difference between seismic and seismic fortification intensity six seismic designs, for the majority of the engineering design personnel to deepen understanding, provide reference for different situations to take different measures to achieve the economic design, the purpose of safety.
Keywords: with the conversion layer of high-rise building; seismic design;
中图分类号：[TU208.3]文献标识码A 文章编号
六度抗震地区与非抗震地区在带转换层高层建筑结构设计上的存在区别，不同区域的建筑结构设计，根据抗震等级不同也存在区别，对不同地区进行整体结构概念设计，应避免在实际设计工程中造成不必要的浪费或者安全度偏大，以达到节省建筑工程造价的目的。
一、带转换层结构的设计原则
带转换层建筑结构是一种受力复杂、不利于抗震的结构体系，在结构总体设计时，特别是在抗震设防地区，应遵循的如下原则：
首先，传力直接，避免多次转换。布置转换层上下主体竖向结构时，要尽量使水平转换结构传力直接，通过结构的合理布置，使不落地的剪力墙通过转换托梁直接传给竖向承重构件，尽可能的避免转换次梁及水平多级转换，实现传力路劲的最短化。
其次，强化下部、弱化上部。要保证底部大空间有适宜的刚度、强度、延性和抗震能力，要有意识的强化转换层下部主体结构刚度，弱化转换层上部主体结构的刚度，使得转换层上下部主体结构的刚度及变形特征尽量接近，以避免出现薄弱层。
再次，计算全面准确。必须将转换结构作为整体结构中一个重要组成部分，采用符合实际受力变形状态的正确计算模型进行三维空间整体结构计算分析。采用有限元方法对转换结构进行局部补充计算时，转换结构以上至少取2层结构进入局部计算模型，同时应计及转换层及所有楼盖平面内刚度，计及实际结构三维空间盒子效应，采用比较符合实际边界条件的正确计算模型。
二、建筑结构平面布置
关于建筑物的结构平面布置，仅在《高层建筑混凝土结构技术规程》表4.3. 3中对建筑物在考虑地震作用时的平面长宽比以及局部凹凸进行明确规定；并且在4.3.5条中对建筑的位移比和周期比进行严格的限制。非抗震设计时，由于对周期比没有严格的限制，故在设计转换层以上的小开间住宅部分的竖向构件时，可以只按照竖向构件的承载力进行设计；作抗震设计时，为了使周期比满足规范要求的限值，必须对建筑物周围的竖向构件进行加强处理，这就人为地增大了转换层上部的建筑物结构刚度，也增加了竖向构件的数量或者截面，同时也会引起转换层下部刚度相应增大。
三、建筑结构竖向布置
考虑地震作用下，仅在《高层建筑混凝土结构技术规程》中4.4.2和4.4.3条对建筑物的侧向刚度进行限制，保证建筑物的侧向刚度的连续。4.4.5条对建筑物的竖向收进和外挑进行限制。
（1）底部大空间为1层时，可近似采用转换层上、下层结构等效剪切刚度比γ表示转换层上、下层结构刚度的变化，γ宜接近1，非抗震设计时γ 不应大于3，抗震设计时γ不应大于2。
（2）底部大空间层数大于1层时，其转换层上部与下部结构的等效侧向刚度比γe宜接近1，非抗震设计时γe不应大于2，抗震设计时γe不应大于1.3。由于转换层结构上部建筑多为住宅，根据建筑住宅使用功能的要求，房间分隔较小且对结构梁高进行限制，故造成上部住宅部分的竖向构件柱子或短肢剪力墙数量较多，梁较密。并且转换层上部住宅部分层高一般比下部大开间的商场部分小得多。这些都是造成转换层上部结构刚度远远大于下部结构刚度的客观原因。为了增加下部结构刚度，只能在适当位置处增加竖向构件或原竖向构件的截面尺寸。上、下部刚度越要求接近，则增加的下部竖向构件越多或者截面越大。
因此，高层建筑转换层结构设计时一定要注意按照转换层所在位置的三种不同情况，分别采用三种不同的控制方法，特别要注意的是当转换层在3 层及3 层以上时，应采用同时满足等效剪切刚度比和楼层侧向刚度比的两个控制条件，才能满足安全的要求。
四、结构构件承载力设计的区别
《高层建筑混凝土结构技术规程》4.7.1 条中规定：无地震作用时，构件承载力设计值大于等于结构作用效应组合的设计值与结构重要性系数的乘值（结构重要性系数的取值在1.～1.1之间）；有地震作用组合时，构件承载力设计值大于等于结构作用效应组合的设计值与结构构件承载力抗震调整系数的乘值（结构构件承载力抗震调整系数的取值在1.0～1.33之间）。
以上分析均针对非抗震设计和抗震设计在结构概念设计上的区别，属于确定建筑方案前需要考虑的结构体系对建筑物的总体影响，是非抗震设计和抗震设计在性能设计上的根本区别，需要在建筑方案确定前进行经济综合性比较分析。整体结构概念设计是实现非抗震结构性能经济性设计的根本方向。
五、具体建筑构件单项比较分析
1.框支梁
梁上、下部纵向钢筋的最小配筋率，非抗震设计时不应小于0.30%；抗震设计时，特一、一和二级不应小于0.60%、0.50%和0.40%；加密区箍筋最小面积含箍率在非抗震设计时不应小于0.9ft/f yv；抗震设计时，特一、一和二级不应小于1.3ft/fyv、1.2ft/fyv和1.1ft/fyv。
梁截面高度在抗震设计时不应小于计算跨度的1/ 6，非抗震设计时不应小于计算跨度的1/ 8；框支梁截面组合的最大剪力设计值应符合下列要求：
无地震作用组合时：V≤0.2β cfcbh0；
有地震作用组合时：V≤0. 15β cfcbh0/γRE。
2.框支柱
框支柱截面组合的最大剪力设计值应符合下列要求：无地震作用组合时，V≤0.2β cfcbh0；有地震作用组合时，V≤0.15β cfcbh0/γRE。
柱截面宽度，非抗震设计时不宜小于400mm，抗震设计时不应小于450mm；柱截面高度，非抗震设计时不宜小于框支梁跨度的1/15，抗震设计时不宜小于框支梁跨度的1/12；
非抗震设计时，框支柱宜采用复合螺旋箍或井字复合箍，箍筋体积配箍率不宜小于0.8%，箍筋直径不宜小于10mm，箍筋间距不宜大于150mm。
3.剪力墙
部分框支剪力墙结构，剪力墙底部应加强部位墙体的水平和竖向分布钢筋最小配筋率，抗震设计时不应小于0.3%，非抗震设计时不应小于0.25%；
错层处平面外受力的剪力墙，其截面厚度，非抗震设计时不应小于200mm，抗震设计时不应小于250mm，并均应设置与之垂直的墙肢或扶壁柱；抗震等级应提高一级采用。错层处剪力墙的混凝土强度等级不应低于C30，水平和竖向分布钢筋的配筋率，非抗震设计时不应小于0.3%，抗震设计时不应小于0.5%。
4.一般框架梁、柱、抗震墙
根据对国内外规范最小配筋率取值情况的研究成果，可知各国设计规范梁类构件受拉钢筋最小配筋率取值存在两种体系。
一种是对抗震及非抗震情况取用相同的最小配筋率，如美国、新西兰规范。另一种是对抗震及非抗震情况分别取用大小不同的最小配筋率，如欧共体混凝土结构设计规范EC2 和抗震设计规范EC8。后者非抗震最小配筋率的取值水准比第一种取值体系明显偏低。结合我国现行规范分析如下：
(1)《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）第9.5.1 条规定在非抗震的情况下，钢筋混凝土结构构件中纵向受力钢筋的最小配筋百分率。具体规定如下：①受压构件。全部纵向钢筋最小配筋百分率0. 6%；一侧纵向钢筋最小配筋百分率0.2%。②受弯构件、偏心受拉、轴心受拉构件一侧的受拉钢筋最小配筋百分率0.2和45ft/fy中的较大值。
(2)《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）第6.3.3 条规定在考虑抗震的情况下，梁端截面的底面和顶面纵向钢筋配筋量的比值，除按计算确定外，一级不应小于0.5，二、三级不应小于0.3。《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）第10.2.6 条规定当梁端实际受到部分约束但按简支计算时，应在支座区上部设置纵向构造钢筋，其截面面积不应小于梁跨中下部纵向受力钢筋计算所需截面面积的0. 25。故在非抗震的情况下部分符合该情况的梁局部支座负筋可比考虑抗震时低25%左右。
(3)《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）第6.3.8.1 条规定在考虑抗震的情况下，根据抗震等级的不同，中柱和边柱截面纵向钢筋的最小总配筋率由0. 6%逐步递增到1.0%；角柱、框支柱截面纵向钢筋的最小总配筋率由0.8%逐步递增到1.2%。故在非抗震的情况下，当柱截面配筋均为构造配筋时，柱截面纵向钢筋仅为考虑抗震时的50%～75%左右。
(4)《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）第6.4.3 条规定在考虑抗震的情况下，一、二、三级抗震墙的竖向和横向分布钢筋最小配筋率不应小于0.25%；四级抗震墙不应小于0.20%。故当剪力墙竖向和横向配筋均为构造配筋时，在非抗震的情况下的剪力墙配筋与四级情况下的剪力墙配筋相同，但仅为考虑地震作用时一、二、三级剪力墙配筋的80%左右。
关键词：钢结构框架，抗震设计措施，延性，耗能
中图分类号：TU391 文献标识码：A
在建筑结构中，钢结构由于其材料的优越性，使得其抗震性能要优于混凝土结构，具有良好的延性与耗能性能，在地震作用下，不能具有较强的变形能力，还能很好的消耗地震能量，基于钢结构建筑的突出优点，美国、韩国等国的钢结构建筑已占到总量的50％左右。日本是多地震的国家，钢结构建筑在日本的占有率更是达到了65％左右。据日本阪神地震后资料显示，钢结构建筑在地震中的受损率远低于混凝土结构建筑，本文以《建筑抗震设计规范》GB50010-2010（以下简称《抗规》）[1]为依据，主要阐述了多高层钢结构框架的抗震设计措施，并与混凝土框架结构进行相应的对比。
1钢结构抗震结构体系总体指标
同钢筋混凝土结构一致，房屋的高度是抗震措施中的一项重要的规定，故《抗规》8.1.1条分别给出了框架、框架-中心支撑、筒体结构的最大适用高度，并同时对房屋高度比进行了规定，因为单纯地从结构工程领域来看，高宽比越大的房屋其侧向稳定性越低，故《抗规》8.1.2中规定烈度越大的地区，其高宽比限制越严。
抗震设计中一个重要的概念是保证结构构件的延性，以实现延性耗能的目标。《抗规》8.1.3中对钢结构在不同高度、不同烈度下的结构延性进行规定，并取烈度越高，高度越高，要求延性耗能越大，也即抗震等级越高，但同时应注意的是《抗规》8.1.3注-2的规定，此处之所以做此规定，是根据R-U-T准侧[2]。当结构的承载力高时，可合理降低其延性，故规范做此规定。与混凝土结构不同的是，此处未对不同的结构体系分别规定其抗震等级，对此《抗规》8.4.3、8.5.7条中分别针对框架-中心支撑、框架-偏心支撑中的框架做出相应的规定，当支撑为主要抗侧力构件时，可对框架部分的构造措施降低一级采用，之所以做此规定，原因同混凝土结构中的框架-剪力墙结构类似，对于双重抗侧力结构体系，对框架部分的地震需求可适当降低。
2 钢框架结构的主要抗震措施
钢框架的设计思路基本上与混凝土框架一致，例如防止发生层间侧移机构，以形成以梁较为主的塑性耗能体系，防止节点区发生提前破坏的强节点弱构件措施，由于钢结构相对于混凝土来说其剪切耗能能力较好，故没有像混凝土一样采取防止塑性铰出现之前的剪切破坏，而是允许其发生剪切耗能[3]。以上是对钢框架的基本调控思路。
2.1计算措施
1）强柱弱梁措施（《抗规》8.2.5-1条）
与混凝土框架不同的是，钢结构没有采用柱内力调整系数，而是引入“强柱系数”对节点区的梁、柱的塑性转动承载力进行相应的验算，例如等截面梁的基本公式：
上式中由于涉及到的为保证中震、大震下的屈服机制，故采用的材料强度为标准值fy而非设计值f。上式中对于节点两侧梁的塑性弯矩很容易理解，而对左侧柱的塑性弯矩可由下式推导得出。
根据文献[4]，压弯构件在出现塑性铰时有的关系式，故可得：，且Mp=Wpcfyc;Np=Acfyc，可得：，也即左侧公式。
但对于某些特殊情况，例如轴压比较小（同混凝土框架）因其延性很好，故允许柱出铰。还有与支撑斜杆相连的节点，因无论柱还是梁出铰均会无斜杆形成稳定的抗侧力体系，故不再调整。
2)节点域的验算（《抗规》8.2.5条）
节点域的验算同混凝土框架节点核心区的原理是较为一致的，都是防止节点域提前破坏，使结构的抗侧向刚度以及结构的整体性降低，影响结构的抗震性能，不同的是混凝土节点一般是核心区混凝土的剪切强度破坏，而钢框架节点处一般多为节点域腹板的失稳破坏。
从《抗规》8.2.5-2条可以看出，公式保证了梁端出铰后节点板不发生剪切失稳，从而形成了强节点的抗震措施，公式的具体推导可参照文献[4]第381、382页。
另外还需注意的是《抗规》8.2.5-3条中所示的公式为多遇水准下的节点板验算，并非保证中震、大震下的调整措施，故采用的为设计值，而非8.2.5-2条中的标准值。
3）构件之间的连接（《抗规》8.2.8条）
混凝土结构中的梁柱的连接主要是采用钢筋的锚固与搭接，使梁柱形成整体，故规范中通过大量的试验得到相应的锚固长度等连接形式。
对于钢框架主要是通过焊缝与螺栓连接，为此采取相应的措施，保证连接不在中震与大震下发生破坏，例如《抗规》8.2.8条规定，采用大于1.0的连接系数来保证其中震、大震下的连接性能。
2.1构造措施
前面我们已经从计算层次上确定了钢框架的抗震设计思路，即：强柱弱梁-强节点-强连接，以形成梁较为主的侧移机构，故应采取相应的构造措施以实现结构构件的耗能能力。
1）梁构造措施
根据已有的资料可知，翼缘的宽厚比对结构的滞回曲线有较大的影响，宽厚比越大其滞回环的耗能越弱[5]，故应对梁中翼缘的宽度比进行相应的限制。且随着板件应变的增大，对翼缘的宽厚比的限制也就越严格。为此《抗规》8.3.2条中对梁翼缘以及腹板部分的宽厚比进行了限制，且随着抗震等级的增加，其限制越小。保证梁端滞回耗能的另一个重要的措施就是梁受压翼缘的侧向支撑，以防止其在受压翼缘屈服后，梁的侧向屈曲发生。故针对梁的抗震措施主要包括：板件高厚比、侧向支撑以使梁端的塑性耗能能力得以充分发挥。
2）柱构造措施
柱作为主要的抗侧力构件，首要的目的就是对柱的长细比进行限制，以保证其在地震作用下的稳定性。
同时与梁翼缘，柱的板件的宽厚比也必须进行限制。但由于在中震及大震下结构主要是梁进入塑性，柱端即使是进入塑性，其塑性转动较梁也是很弱的，故《抗规》8.3.2条中对柱中板件的宽厚比等的限值较梁相比是有所放松的。
再一个措施就是对受压翼缘设置侧向支撑，防止其平面外的屈曲。
3）构件之间的连接
如前述，已通过计算上的调整使构件之间的连接强度较构件高，但还应采用相应的措施以保证连接的有效性与合理性，对此，规范对构件之间的连接部位以及焊缝的形式都作了详细的规定，以使结构在中震、大震下连接区不先于构件屈服破坏，对结构抗震是有利的。
小结：
本文主要针对现行抗震规范中钢结构框架的抗震思路做了相应的整理，总体来说与混凝土框架的抗震设计思路还是较为一致的。首先采取相应的计算措施来确定结构整体的耗能机构，然后采用相应的构造措施来保证各构件延性耗能的实现，但是由于材料的区别，规范对两者抗震细节处又有所区别对待。
参考文献：
[1] 中华人民共和国国家标准《建筑抗震设计规范》GB50010-2010. 北京: 中国建筑工业出版社，2010
[2] 白绍良，李刚强，李英民等. 从R-μ-T关系研究成果看我国钢筋混凝土结构的抗震措施[J]. 地震工程与工程振动. 2006，26（5）：145-151.
[3] 朱炳寅. 建筑抗震设计规范应用与分析 GB50010-2010. 北京: 中国建筑工业出版社，2011
【关键词】 延性抗震等级
【Abstract】 Inthispaper,theauthorsanalyzedthereasonsofA buildingwithmultipleseismicgradeintheengineeringdesign。
【Key words】 Ductility ; Seismicgrade
建造于有抗震设防要求地区的钢筋混凝土结构楼房，在工程设计时，通常要求应有较好的延性。延性是衡量结构是否具有良好耗能能力的一个重要指标，一般指构件和结构屈服后，具有承载能力不降低或基本不降低、且具有足够塑性变形能力的一种性能。然而结构的延性是不能通过计算精确得到的，而是通过加强构造措施的方法来保证结构的延性，所以在不同的情况下，构件的延性要求是不同的，在地震作用强烈或是对地震作用敏感的地方延性的要求应高一些，重要的、震害造成损失较大的结构，延性的要求也应高一些，反之，延性的要求可适当的降低。前面说过，因为延性不是通过计算得到的，所以为了在工程设计的过程中做到安全适用、经济、合理，《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2001）与《高层建筑混凝土结构技术规程》（JG 3-2002）采用了对钢筋混凝土结构区分抗震等级（特一级、一级、二级、三级、四级）的办法，不同的抗震等级的构造措施不同，从而在宏观上对结构的不同延性要求加以区别。
对于一栋钢筋混凝土结构的楼房我们是怎样确定它的抗震等级而来保证它的延性呢？这里我们先来解释一下三个重要概念： ①抗震措施：除地震作用计算和抗力计算以外的抗震设计内容，包括抗震构造措施；②抗震构造措施：根据抗震概念设计原则，一般不需计算而对结构和非结构各部分必须采取的各种细部要求；③抗震等级：它是结构构件设防的标准，钢筋混凝土结构的楼房应根据烈度、结构类型和房屋高度采用不同的抗震等级，并应符合相应的计算、构造措施和材料要求。从上面的概念介绍我们可以看出抗震措施包括的内容比较广泛一些，它主要有场地选择、内力的调整、结构选型、结构布置与一些增大延性的措施；而抗震构造措施包括范围相对来说要小一些，如限制最大轴压比、最小体积配箍率等。对于抗震等级，在同等设防烈度和房屋高度的情况下，不同的结构类型，其次要抗侧力构件的抗震等级可低于主要抗侧力构件，当然在实际工程设计中，也可根据具体需要来提高局部某些构件的抗震等级。掌握这三个概念之后，我们就可以根据《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2001）或《高层建筑混凝土结构技术规程》（JG 3-2002）来确定任何一栋钢筋混凝土结构楼房的抗震等级而不会出错。下面我们来通过三个案例来说明确定楼房的抗震等级应注意的问题，并且通过案例看出同一栋钢筋混凝土结构的楼房有多个抗震等级的情况。
【案例一】：某框架-剪力墙结构房屋的抗震设防分类标准为丙类，总高为28米，层数为9层，所处地区的场地类别为II类，抗震设防烈度为7度，设计基本加速度为0.10g，确定该房屋的抗震等级。
主要考虑过程如下：根据《建筑抗震设计规范》的第6.1.1条可以看出，房屋的高度是满足要求的，因该房屋的抗震设防分类标准为丙类，所以可以直接根据表6.1.2查出此房屋的抗震等级为：框架部分为三级，剪力墙部分为三级。从这个案例我们可以看出这个楼房有两个抗震等级，抗震措施与抗震构造措施所用的抗震等级是相同的。
【案例二】：某框架结构房屋的抗震设防分类标准为丙类，总高为28米，层数为9层，所处地区的场地类别为III类，抗震设防烈度为7度，设计基本加速度为0.15g，确定该房屋的抗震等级。
主要考虑过程如下：根据《建筑抗震设计规范》的第6.1.1条可以看出，房屋的高度是满足要求的，因该房屋的抗震设防分类标准为丙类，根据表6.1.2查出此房屋的抗震等级为三级，根据《建筑抗震设计规范》3.3.3条，当建筑场地为Ⅲ时，对设计基本地震加速度为0.15g的地区，除本规范另有规定外,宜分别按抗震设防烈度8度(0.20g)时各类建筑的要求采取抗震构造措施，所以该房屋当确定抗震构造措施时所用的抗震等级为二级。从这个案例我们可以看出这个楼房也有两个抗震等级，但抗震措施与抗震构造措施所用的抗震等级是不相同的；当进行内力的调整时，所用的抗震等级为三级，当确定构件的最大轴压比、最小体积配箍率时，所采用的抗震等级为二级，虽然本案例的抗侧力构件为单一的构件（框架），但它仍然有两个抗震等级，从而来保证结构的延性。下面我们通过【案例三】来说明同一栋楼房有更多的抗震等级和更为复杂的情况。
【案例三】：某框支剪力墙结构房屋的抗震设防分类标准为丙类，总高为60米，层数为18层，所处地区的场地类别为III类，抗震设防烈度为7度，设计基本加速度为0.15g，转换层的位置设置在2层，确定该房屋的抗震等级。
关键词：抗震设计；计算方法；基于性能
Abstract: earthquake has the characteristics of sudden, forecast is still very low. Earthquake disaster is one of severe natural disasters human beings are facing. Our country two seismic zone in the middle, ring the Pacific seismic zone in the east, west of the Mediterranean - Himalayan seismic belt, is one of the earthquake more countries in the world. So the seismic performance of structures in our country has full of necessity.
Key words: seismic design; Calculation method; Based on the performance
中图分类: TU973+.31 文献标识码：A 文章编号：
抗震概念设计及思路
抗震设防的基本目的是在一定的经济条件下，最大限度地限制和减轻建筑物的地震破坏，保障人民生命财产的安全。为了实现这一目的，抗震设计规范以“小震不坏，中震可修，大震不倒”，即三水准的抗震设防要求作为建筑抗震设计的基本原则。
一般来说，建筑抗震设计包括三个方面的内容与要求：概念设计、抗震计算与构造措施。概念设计在整体上把握抗震设计的主要原则，减少由于建筑结构自身带来地震作用及结构地震反映的复杂性而造成抗震计算不准确；抗震计算为结构抗震设计提供定量依据；构造措施则是抗震概念设计与抗震计算的有效保障。结构抗震设计三个方面的内容是一个不可分割的整体，忽略其中任何一部分都可能造成抗震设计的失效。
建筑结构抗震概念设计的目标是使整体结构能发挥耗散地震能量的作用，从而避免结构出现比较敏感的薄弱部位，导致结构过早的破坏。假定整个结构能发挥耗散地震能量的作用是抗震设计方法的前提之一，在此前提下才能以多遇地震作用进行结构计算与构造措施。
建筑结构抗震设计的基本原则包括：（1）结构的简单性，即结构在地震作用下具有比较明确的传力途径，结构的计算、内力及位移分析都易于把握。（2）结构的规则及均匀性，造型和结构布置比较均匀可以避免刚度、承载能力与传力途径的突变，以限制结构在竖向出现敏感的薄弱部位，建筑平面比较规则可以使建筑物质量分布与结构刚度分布协调，限制质量与刚度之间的偏心。（3）结构的刚度与抗震能力，结构布置应使结构在两个主轴方向具有足够的刚度和抗震能力、足够的抗扭刚度和抵抗扭转振动的能力。
二、结构抗震计算方法及抗震验算
结构抗震计算可分为地震作用计算和结构抗震验算两部分。进行结构抗震设计时，在确定结构方案后，首先应计算地震作用，然后计算结构和构件的地震作用效应，最后再将地震作用效应与其他荷载效应进行组合，验算结构和构件的承载力与变形，以满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防要求。
结构抗震计算的方法包括：（1）底部剪力法，特点是忽略高振型的影响，假定结构地震反应以基本振型为主，将基本振型简化为倒三角形进行计算，但是计算精度稍差。（2）振型分解反应谱法，利用振型分解的原理和反应谱理论进行结构最大地震反应分析，计算精度稍高。（3）时程分析法，选用一定的地震波直接输入到所设计的结构，然后对结构的运动微分方程进行逐步数值积分，求得结构在整个地震时程范围内的地震反应，计算精度高。
为了满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防标准，我国《建筑抗震设计规范》规定进行下列内容的抗震验算：（1）多遇地震下结构允许弹性变形验算，防止非结构构件的破坏，如隔墙、幕墙、建筑装饰等的破坏。（2）多遇地震下结构强度验算，防止结构构件因承载力不足而破坏。（3）罕遇地震下结构弹塑性变形验算，以防止结构因过大变形发生倒塌。
三、提高结构抗震性能的措施
结构的抗震性能决定于结构的整体性、延性，而结构的整体性和延性与结构布置、结构整体刚度、结构节点和构件的延性和强度密切相关。
结构布置时宜考虑多道抗震防线，一个抗震结构应由若干延性较好的分体系组成，通过构件的链接协同作用，有意识地在结构内部、外部建立一系列分布的屈服区，使结构在先屈服的部分耗散大量的地震能量，而使最后的“防线”得以保存，便于结构修复。
结构应具有合理的刚度和承载力分布，建筑物的侧移刚度越大，则自振周期越短，地震作用也越大，要求结构构件具有较高的承载力。提高结构的抗侧刚度，往往以提高造价和降低结构变形能力为代价，因此在确定结构体系时，需要在刚度、承载力之间寻求较好的匹配关系。
结构应采取的构造措施，对于多层砌体结构，在构造上应采取设置构造柱、在砌体内配置横向和竖向钢筋等措施。对于钢筋混凝土结构，应通过混凝土材料、截面尺寸、纵向和横向的配筋来避免剪切破坏先于弯曲破坏、混凝土的压碎先于钢筋的屈服、钢筋的锚固黏结破坏先于构件的破坏。
四、基于性能的抗震设计
按现行的以保障生命安全为基本目标的抗震设计规范所设计和建造的建筑物，在地震中虽然可以避免倒塌，但其破坏却造成了严重的直接和间接经济损失，甚至影响到社会和经济的可持续发展。这些破坏和损失远超出了设计者、建造者和业主原先的估计。
为了强化结构抗震的安全目标和提高结构抗震的功能要求，提出了基于性能的抗震设计思想和方法。结构基于性能抗震设计通常采用的方法为非线性时程分析法与非线性静力分析法。非线性时程分析法从建立在层模型到建立在截面多弹簧模型上的方法，再到当前正在研究发展的建立在截面纤维滞回本构关系的纤维模型法，准确程度正在不断提高。基本思路是通过适当数值方法建立和求解动力方程，从而得到结构各个时刻的反应量。非线性静力分析法，从本质上说是一种静力非线性计算方法，先以某种方法求得结构在地震作用下所对应的目标位移，然后在对结构施加竖向荷载的同时，将表征地震作用的水平静力荷载以单调递增的形式作用到结构上，在达到目标位移时停止荷载递增，最后再对结构进行抗震性能评估，判断结构是否可满足在水平地震作用下功能需求。
基于性能的抗震设计与传统的抗震思想相比具有以下特点：（1）从着眼于单体抗震设防转向同时考虑单体工程和所相关系统的抗震。（2）将抗震设计以保障人民的生命安全为基本目标转变为在不同风险水平的地震作用下满足不同的性能目标，即将统一的设防标准改变为满足不同性能要求的更合理的设防目标和标准。（3）设计人员可根据业主的要求，通过费用—效应的工程决策分析确定最优的设防标准和设计方案，以满足不同业主、不同建筑物的不同抗震要求。
五、结束语
我国在学习借鉴世界其他各国抗震研究成果的基础上，逐渐形成了自己的一套较为先进的抗震设计思路。其中大部分内容都符合现代抗震设计理念，但是也有许多考虑欠妥的地方。我国的抗震设计思路应该在完善自身不足的同时，不断向前发展。
参考文献
[1] 混凝土结构设计规范 GB 50010-2010 中国建筑工业出版社
[2] 建筑抗震设计规范 GB50011-2010 中国建筑工业出版社
[3] 高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2010 中国建筑工业出版社
[4] 高层建筑钢筋混凝土结构概念设计方鄂华编著，机械工业出版社
【关键词】钢筋；混凝土；框架结构；结构设计
0.概述
自改革开放以来，特别是上世纪90年代以后，钢筋混凝土结构在建筑行业得到了迅速发展，特别是钢筋混凝土框架结构，因为其具有足够的强度，良好的延性和较强的整体性，更是广泛应用于地震设防区的多高层建筑中。下面就框架结构的一些设计理念及常见问题与大家共同探讨与学习。
1.框架结构的设计思路
框架结构抗震设计的正确指导思想：（1）塑性效应发生在梁端，底层柱的塑性效应较晚形成。（2）梁柱在弯曲破坏前，避免发生其他形式的破坏，如剪切破坏，粘性破坏。（3）在梁柱破坏之前，节点应有足够的强度及变形能力。（4）重视非主体结构构件设计。
2.重视强柱弱梁，强剪弱弯的设计理念
为什么要在这里着重强调一下呢，通过去年汶川5.12强震后一些框架结构建筑物的实际破坏情况我们注意到，柱破坏了建筑物整个都会倾覆，而梁破坏则仅是某个区域失效，不会影响全局，柱较之梁破坏的损害更大，这是我们的必须重视的。因此我们设计人员在设计中一定要将这一概念设计贯彻下去，首先必须严格控制柱轴压比，我们目前的计算均是基于小震下进行的，如果小震下柱子轴压比过高，则大震下地震力将对边柱产生一个巨大的附加轴力（有文章研究表明约增加30%），则柱子根本不可能有这点安全储备，在大震即会破坏，那又何谈大震不倒呢？笔者认为轴压比在任何情况下均不宜超过0.9%。其次我们对柱断面及配筋设置时应分部位处理，建议边柱，角柱应适当加强，特别是角柱，建议应全柱加密箍筋，且配筋率不宜小于1%所有框架柱，不包括小截面柱，笔者建议纵筋均应大于20，且柱筋品种不宜过多，矩形截面柱尽可能对称配筋。而对梁配筋笔者则建议应配足梁中部筋，而支座筋则可通过调幅让其适当降低，以使地震作用下能形成梁铰机制，防止柱先于梁屈服，使粱端能首先产生塑性铰，保证柱端的实际受弯承载力大于梁端的实际受弯承载力。强剪弱弯是保证构件延性，防止脆性破坏的重要原则，它要求人为加大各承重构件相对于其抗弯能力的抗剪承载力，使这些部位在结构经历罕遇地震的过程中以足够的保证率不出现脆性剪切失效。对于框架结构中的框架梁应注意抗剪验算和构造，使其满足相关规范要求。
3.框架结构抗震设计用软件（如pkpm）计算时应注意的几个问题
3.1抗震等级
对于乙类建筑，建筑抗震设计规范3.1.322规定：地震作用应符合本地区抗震设防烈度的要求，但是抗震措施（主要体现为抗震等级）在一般情况下，当抗震设防烈度为6度-8度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求。实际设计中经常发生抗震等级选错的情况，如：位于8度区的某乙类建筑，应按9度由建筑抗震设计规范表6.1.2确定，为一级抗震等级。
3.2振型组合数的选取
应按以下规则选取：对于较高层建筑，当不考虑扭转耦联时，振型数应不小于3；当振型数多于3时，宜取为3的倍数（由于程序按3个振型一页输出），但不能多于层数。当房屋层数不大于2时，振型数可取层数。对于不规则建筑，当考虑扭转耦联时，振型数应不小于9，但不能超过结构层的3倍，只有定义弹性楼板且按总刚分析法分析时，才可以取更多的振型。建筑抗震设计规范在条文说明中明确指出：振型数可以取振型参与质量达到总质量90%所需的振型数。目前satwe等程序已有这种功能，这是一个重要指标。如：对于某一建筑，选取的振型数为15，但振型参与质量系数只有50%，说明振型数取得不够，可能由于此建筑过于复杂或由于某些杆件不连续导致局部震动引起的，应仔细复核。
3.3结构周期折减系数
框架结构由于填充墙的存在，使结构的实际刚度大于计算刚度，计算周期大于实际周期，因此，算出的地震作用效应偏小，使结构偏于不安全，因而对结构的计算周期进行折减是必要的。折减系数可根据填充墙的材料及数量选取0.7-0.9。
3.4梁刚度放大系数
SATWE或TAT等计算软件的梁输入模型均为矩形截面，未考虑因存在楼板形成T型截面而引起的刚度增大，造成结构的实际刚度大于计算刚度，算出的地震剪力偏小，使结构偏于不安全。因此计算时应将梁刚度进行放大，放大系数中粱取20、边梁取1.5为宜。
3.5活荷载的最不利布置
多层框架，尤其是活荷载较大时，是否进行活荷的最不利布置对计算结果影响较大。即使选用程序中给定的梁设计弯矩放大系数，也不一定能反映出工程的实际受力情况，有可能造成结构不安全或过于保守。考虑目前的计算机计算速度都比较快，作者建议所有工程都应进行活荷载的最不利布置计算。
4.设计中应注意的若干问题
（1）框架节点核芯区箍筋配置应满足要求对于规范中规定的框架柱箍筋加密区的箍筋最小体积配箍率的要求，绝大部分设计人员都能给予足够的重视，但对于《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）中规定的”一、二、三级框架节点核芯区配箍特征值分别不宜小于0.12、0.10、0.08且体积配箍率分别不宜小于06%0.5%，0.4%。”设计中经常被忽视，尤其是柱轴压比不大时，常常不满足要求。这一规定是保证节点核芯区延性的重要构造措是、应严格遵守。
（2）底层框架柱箍筋加密区范围应满足要求建筑抗震设计规范（GB50011-2001）中规定：”底层柱，柱根处箍筋加密区范围为不小于柱净高的l/3”这是新增加的要求，设计中应重点说明。
（3）框架梁的纵向配筋率应注意《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）中规定：”当框架梁梁端纵向受拉钢筋配筋率大于2%时，梁箍筋最小直径的数值应比表6.3.3中规定的数值增大2/mm。”在目前设计中，这一规定常被忽视，造成梁端延性不足。
（4）框架梁上部纵筋端部水平锚固长度应满足要求《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）中规定：”框架端节点处，当框架梁上都纵筋水平直线段锚固长度不足时，应伸至柱外边并向下弯折，弯折前的水平投影长度不应小于0.4LaE.”当框架柱截面尺寸小于400×400mm时，应注意梁上部纵筋直径的选择，否则这一项要求不容易得到保证。
（5）短柱位置未明确楼梯平台梁或者雨篷梁支撑在框架柱上，容易形成短柱，应按要求全长加密箍筋。框架填充墙开窗，由于窗台处砌体对框架柱作用，容易形成短柱，也应全长加密。若不加密，可将砌体墙与框架柱设成柔性连接（如：墙柱之间留有缝隙，填充一些松散材料，但应有钢筋与柱拉结），或从边框梁处出挑挑耳，上砌砌体填充墙，消除对框架柱的作用。
5.总结
钢筋混凝土框架结构虽然相对简单，但设计中仍有很多需要注意的问题，只有熟练地掌握规范，并具有良好的结构概念，才能设计出既安全又经济适用的优秀作品。 [科]
【参考文献】
[1]GB50010-2002，混凝土结构设计规范[S].
关键词 碳纤维轴向承载力抗震加固
中图分类号：TU528.571文献标识码： A 文章编号：
一.概述
粘帖CFRP片材加固修复混凝土结构的技术，主要用于钢筋混凝土柱的抗震加固、梁柱的受剪加固、梁板的受弯加固、以及裂缝和耐久性修补。对于钢筋混凝土柱粘帖CFRP片加固，国内外大量的试验和理论分析均表明，目前采用一般粘帖CFRP片材加固钢筋混凝土柱的方法，在钢筋混凝土柱粘帖CFRP片材后，使柱中混凝土处于三向受压状态，提高了混凝土的抗压强度及极限压应变，从而提高钢筋混凝土柱轴压承载力及延性。与约束混凝土的机理类似，钢筋混凝土柱粘帖CFRP片材加固后使柱中混凝土处于约束状态，由于CFRP片材是线弹材料，使其产生的约束力是持续增长的，直至碳纤维拉断，混凝土破坏。可以认为：当钢筋混凝土柱粘帖CFRP片材加固轴向应力超出混凝土的抗压强度后，应力---应变关系呈线性增长，混凝土的应力和应变同时达到最大值，呈现了CFRP片材是线弹性材料约束混凝土的特点。[1]
二、碳纤维加固混凝土柱的原理
普通混凝土结构在使用一定的年限后，混凝土腐蚀、钢筋锈蚀，承载能力下降；一部分新建和在建的工程，由于设计或施工不当，有些工程使用功能改变，荷载增加或者提高建筑物的抗震设防等级；由于种种原因造成停建烂尾工程，又重新启动的工程等等，这些都需要对结构进行加固。使用建筑结构胶在混凝土表面粘帖CFRP片材材料进行加固修复混凝土结构，《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》中对钢筋混凝土柱的加固从施工到设计都有详细的规定。
《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》中要求粘帖CFRP片材加固修复混凝土结构应由熟悉该技术施工艺的专业施工队伍完成，并应有加固修复和施工技术措施。保证施工质量的关键是遵循工序要求，施工时应考虑环境温度、湿度对结构胶固化的影响。施工过程中，为保证加固质量，应从施工准备开始对需要加固的构件进行表面修复、清理并保持干燥，应按产品供应商提供的工艺规定进行配置和涂抹结构胶。粘帖CFRP片材还应符合《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》中有关条款要求。施工中应注意安全，远离电器设备及电源，做好防护措施。在开始施工之前，应确认CFRP片材及配套的结构胶的新产品合格证、产品出厂质量检验报告，各项性能指标应符合《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》中的检验要求。[2]
改善钢筋混凝土柱最方便最有效的方法就是对核心区混凝土和保护层混凝土进行有效的约束，提高混凝土自身的变形能力。《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》的出现使得这一方法变得简单易行。CFRP片材包裹在钢筋混凝土柱，混凝土受到了外包纤维的有效约束，极大改善了混凝土的变形能力；同时外包纤维限制了裂缝的发展，在纤维拉断前保护层的混凝土不剥落，有效防止了粘结构破坏的发生。
为了进行CFRP约束混凝土构件的力学性能和承载力设计方法的研究，必须确定混凝土在CFRP生材料约束情况下的应力―――应变关系。国内外许多学者对CFRP约束混凝土的关系进行了研究，基于试验结果分析，建立了CFRP约束混凝土关系指数曲线+直线曲线的模型。
三、碳纤维加固钢筋混凝土柱的轴向承载力计算抗震加固[3]
我国现行钢筋混凝土设计规范及抗震设计规范中，对于钢筋混凝土结构的抗震措施，主要针对不同的抗震等级，通过内力调整和限制轴压比俩方面来控制。许多研究者指出：轴压比影响柱的延性及破坏形式。当轴向压力较小时，钢筋混凝土柱为受拉破坏，主要是由于受拉侧钢筋先达到屈服而引起的，表现出一定的延性。随着轴向压力的增加，柱的延性不断降低。当轴力超过界限轴力时，受拉侧钢筋达不到受屈服，构件的破坏主要是由于混凝土压溃或主筋的压曲造成的，因此延性很小。这就是抗震结构中限制钢筋混凝土柱轴压比的原因。在实际加固改造工程中，常常会遇到框架柱轴压比超出规范限值得情况。此时采用CFRP约束混凝土的关系环向包裹对柱进行约束，可以提高柱的混凝土抗压强度，从而降低轴压比。对于外粘帖纤维布弱约束钢筋混凝土柱计算；外粘纤维布弱约束钢筋混凝土柱轴压构件，其轴承载力按下列公式计算：N0.9（
对圆形载面建议按：式中： 为外粘纤维布弱约束钢筋混凝土柱轴压构件心抗压强设计值； 为外粘纤维布弱约束钢筋混凝土柱轴向构件抗压强设计值； 为外粘纤维布弱约束钢筋混凝土柱轴向构件抗拉强设计值；外粘纤维布弱约束钢筋混凝土柱轴向构件抗拉强设计值；A为加固柱截面的面积。一般情况下 不应大于的1.5倍，党有可靠依据时混凝土强度的提高幅值可适当提高。截面的半径或高度应小于1.0m，对矩形截面的高宽比h/b应小于1.5。
为确保核心区混凝土得到有效的约束，我国现行钢筋混凝土设计规范及抗震设计规范给出了柱箍筋加密区的最小配箍特征值 ，为避免配箍率过小还规定了最小体积配箍率。钢筋混凝土柱轴可以通过粘帖碳纤维来满足《建筑抗震设计规范》（GB50011―2001）对箍筋加密区以及体积配箍率的构造要求，以提高其抗震性能。碳纤维的加固最主要课依据《建筑抗震设计规范》和《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》中（CECS146:2003）来确定。
碳纤维片材在箍筋加密区宜连续布置，且碳纤维片材两端应搭接或采取可靠连续措施形成封闭箍。碳纤维片材条带的搭接长度不应小于150mm，各条带的搭接位置应相互错开。
参考文献：
[1] 文明才. 建筑结构加固技术及发展趋势[J]. 湖南城市学院学报(自然科学版)[J]. 2005,14 (3):13-15.
关键词：周期比,位移比,刚度比
中图分类号：[TU208.3] 文献标识码：A 文章编号：
一、前言
地震能对人民生命财产带来极大危害，因而结构抗震设计就成为结构工程师的一项重要职责和使命，由于地震的复杂性，使得抗震设计中涉及许多参数，对这些参数的正确取用以及对计算结果的合理性判断也就显得尤为重要。下面将对这些问题逐一描述。
二、基本概念
上下层楼层刚度比。顾名思义上下层楼层刚度比为上层楼层刚度与下层的楼层刚度的比值，但关于楼层刚度的计算，目前有三种算法：
地震剪力与地震层间位移的比值Vi/Ui(见《建筑抗震设计规范》3.4.3条文说明) ;
剪切刚度Ki=GiAi/hi（见《高层建筑混凝土结构技术规程》附录E.0.1）;剪弯刚度i/Hi（见《高层建筑混凝土结构技术规程》附录E.0.2）。
其中第一种算法用于侧向刚度规则性判断时选用，适用与普通结构，第二种算法用于底层转换层结构，第三种算法用于高位转换结构。对带转换层的结构应分别用第一种算法和第二种（或第三种）算法计算刚度比，并分别满足相应的规范限值。
刚度比超限经常遇到的是由于上下层高的变化引起的，当下层层高比上层层高高很多时,而上下层柱和墙断面不变时，由于下层层高大,层间位移也大, 导致Vi/Ui小于上层,上下层楼层刚度比就会出现超限情况，此时可通过加大下层柱和墙断面,或减小上层柱和墙断面来解决,当超规范不太多时通过调整上下层砼强度等级的办法也实现刚度比调整。对于带转换层的结构，则需要根据具体情况调整落地墙的数量来处理。
图1,图2为一带转换层结构的23层商住楼,二层为转换层,采用梁式转换,经计算,刚度比结果如下:
采用的楼层刚度算法:剪弯刚度算法
采用的楼层刚度算法:剪弯刚度算法
转换层所在层号= 2
转换层下部结构起止层号及高度= 1 28.40
转换层上部结构起止层号及高度= 3 46.00
X方向下部刚度= 0.078E+08X方向上部刚度= 0.1373E+08
X方向刚度比= 1.26
Y方向下部刚度= 0.1056E+08 Y方向上部刚度= 0.1997E+08
Y方向刚度比= 1.35
Y方向刚度比超限, X方向刚度比也接近限值.说明转换层以下刚度较小,通过调整见图3,在端部增加落地剪力墙,增加底部刚度,经计算结构如下:
X方向下部刚度= 0.091E+08X方向上部刚度= 0.1373E+08
X方向刚度比= 1.078
Y方向下部刚度= 0.1342E+08 Y方向上部刚度= 0.1997E+08
Y方向刚度比= 1.0635
X,Y向刚度比均接近1.0, 较好的满足规范要求!
五、结束语
结构抗震设计是一项非常复杂的工作，涉及的因素也远非限于上述问题，除了计算以外，还有很多抗震概念设计和构造措施等重要内容需要考虑，特别是建筑体型和结构形式的合理选用，则更需建筑师和结构工程师相互配合.但是作为结构工程师则一定要通过对结构本身特性仔细分析,合理方案布置,选用正确的计算模型和计算参数,得到合理的计算结果,并采取相应的抗震构造措施来实现结构良好的抗震性能.
参考文献
(1) 高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ3-2002版
(2) 建筑抗震设计规范 GB50011-2001 2008版
(3)建筑结构抗震设计 河南科技出版社 1991版
