商业与住宅抗震支架混合应用技术研究

商业与住宅抗震支架混合应用技术研究

许良文 吴勇

中建八局第三建设有限公司 江苏南京 210000

摘要

商业与住宅抗震支架混合应用技术是一种利用不同类型的支架来提高建筑物的抗震性能和安全性的技术。本文从理论、设计、施工三个方面对该技术进行了研究。首先，分析了商业与住宅抗震支架混合应用技术的工作原理，说明了该技术如何通过调整支架的刚度、强度、延性等参数，实现对建筑物结构的控制和保护。其次，介绍了商业与住宅抗震支架混合应用技术的设计方法，包括支架类型的选择、支架布置的确定、支架参数的计算等，给出了相应的设计公式和示例。再次，介绍了商业与住宅抗震支架混合应用技术的施工技术，包括施工准备、施工过程和质量控制等。本文的研究对于推广商业与住宅抗震支架混合应用技术，提高我国建筑物的抗震水平和安全保障，具有重要的理论意义和实际价值。

关键词：商业与住宅；抗震支架；混合应用；设计方法

一、引言

1.1 研究背景和意义

商业与住宅抗震支架混合应用技术是一种利用不同类型的支架对建筑物结构进行加固和控制的技术，其目的是在地震作用下，提高建筑物的抗震性能和安全性，减少结构的损伤和倒塌。随着支架材料和形式的多样化和创新，商业与住宅抗震支架混合应用技术也逐渐发展成为一种综合性的技术，可以根据不同的建筑物类型、结构特点、地震需求等因素，选择合适的支架类型、布置方式、参数设置等，实现对建筑物结构的最优化设计和控制。该技术已经在国际上得到了广泛的应用和推广，尤其是在日本、美国等地震频发的国家和地区，商业与住宅抗震支架混合应用技术已经成为一种成熟和有效的抗震加固技术，为保障建筑物的抗震安全性发挥了重要作用。

我国是一个地震多发国家，近年来发生了多次强烈地震，造成了巨大的人员伤亡和财产损失。商业与住宅抗震支架混合应用技术正是一种适合我国建筑物结构特点和地震需求的技术，它可以有效地提高建筑物结构的刚度、强度、延性、耗能等方面的性能，增加结构的冗余度和韧性，降低结构在地震作用下的响应和损伤程度。目前，我国对于该技术的研究还不够深入和系统，缺乏统一和规范的设计方法、施工技术和性能评价方式，也缺乏充分和有效的试验验证和数值模拟数据，导致该技术在我国的推广和应用受到了一定程度的限制。因此，有必要对该技术进行更深入和全面的研究和探讨，以促进该技术在我国的发展和应用，为提高我国建筑物的抗震性能和安全性做出贡献。

1.2 研究目的和内容

本文的主要研究内容包括以下几个方面：（1）探讨商业与住宅抗震支架混合应用技术的工作原理，分析支架的力学特性和作用机制，阐述支架对建筑物结构的控制和保护效果。（2）介绍商业与住宅抗震支架混合应用技术的设计方法，包括支架类型的选择、支架布置的确定、支架参数的计算等。（3）介绍商业与住宅抗震支架混合应用技术的施工技术，包括施工准备、施工过程、质量控制等。

二、商业与住宅抗震支架混合应用技术的原理和设计方法

2.1 商业与住宅抗震支架混合应用技术的原理

商业与住宅抗震支架混合应用技术的工作机理是利用支架的刚度、强度、延性等参数与建筑物结构的刚度、强度、延性等参数之间的差异，来实现对建筑物结构的控制和保护。具体而言，当地震作用于建筑物结构时，支架可以提供一定的刚度和强度，以抵抗地震力，同时也可以提供一定的延性，以消耗地震能量。通过合理地选择和布置支架，可以使得支架在地震作用下发生塑性变形，而建筑物结构保持弹性状态，从而减少建筑物结构的损伤。此外，支架还可以改变建筑物结构的动力特性，如频率、振型、阻尼等，从而降低建筑物结构在地震作用下的响应幅值。因此，商业与住宅抗震支架混合应用技术是一种有效的被动控制技术，可以提高建筑物结构的抗震性能和安全性。

2.2 商业与住宅抗震支架混合应用技术的设计方法

商业与住宅抗震支架混合应用技术的设计方法主要包括以下几个步骤：

（1）支架类型的选择。根据建筑物的结构类型、功能用途、抗震需求等因素，选择合适的支架类型，如钢支架、钢筋混凝土支架、钢-混凝土组合支架等。一般来说，钢支架具有较高的刚度和强度，适用于商业建筑物；钢筋混凝土支架具有较好的延性和耗能能力，适用于住宅建筑物；钢-混凝土组合支架综合了两者的优点，适用于商业与住宅混合用途的建筑物。

（2）支架布置的确定。根据建筑物的平面布局、立面形式、结构体系等因素，确定支架的位置、数量、方向和形式，使之能够有效地承受和传递地震荷载，同时考虑建筑物的美观和功能。一般来说，支架应尽量布置在建筑物的外围或刚度较小的部位，以增加结构的抗侧力能力；支架应尽量沿着主要地震方向布置，以提高结构的抗震性能；支架应尽量采用对称或均匀的形式，以减小结构的扭转效应。

（3）支架参数的计算。根据建筑物的设计地震动、结构特性、抗震目标等因素，计算支架的刚度、强度、延性等参数，使之能够满足结构的抗震要求，同时考虑支架的经济性和可施工性。一般来说，支架的刚度应根据结构的振型和周期进行调整，以避免共振现象；支架的强度应根据结构的内力分布和破坏模式进行确定，以保证结构的强弱层次；支架的延性应根据结构的变形能力和耗能需求进行控制，以保证结构的延性破坏。

为了说明商业与住宅抗震支架混合应用技术的设计方法，下面给出一个简单的设计示例。假设有一个四层商业与住宅混合用途的框架结构建筑物，其平面尺寸为30 m×20 m，层高为3.5 m，采用钢-混凝土组合支架作为抗震措施。该建筑物位于地震烈度为7度区域，设计地震分组为二类，设计基本地震加速度为0.15 g。该建筑物采用弹性抗力设计方法进行设计，其抗震目标为在罕遇地震下不倒塌，在设防地震下不失效，在频发地震下无损伤。

首先，选择钢-混凝土组合支架作为抗震措施。具体而言，在一层和二层采用钢框架作为支架，在三层和四层采用钢筋混凝土框架作为支架，以满足不同层次的刚度、强度和延性需求。

其次，确定支架布置。由于该建筑物的平面布局为长方形，因此沿着两个主要地震方向分别布置四根支架，即在短边方向布置两根支架，在长边方向布置两根支架，形成一个对称的十字形支架体系。每根支架的长度为5 m，宽度为0.5 m，厚度为0.3 m，与框架结构通过刚性连接节点连接。

最后，根据弹性抗力设计方法，首先计算结构的基本周期和抗侧力系数，然后根据等效静力法计算结构的内力分布和支架的受力情况，最后根据钢-混凝土组合截面的强度计算方法计算支架的截面尺寸和钢筋配筋率。最终得到的支架参数如表1。

表1 支架参数

通过上述设计方法，可以得到一个满足抗震要求的商业与住宅抗震支架混合应用技术的设计方案。

三、商业与住宅抗震支架混合应用技术的施工技术

3.1 商业与住宅抗震支架混合应用技术的施工准备

商业与住宅抗震支架混合应用技术的施工准备是保证施工质量和安全的重要环节，需要按照以下步骤进行：

（1）施工图纸的审核。施工图纸是指导施工的基本依据，应该符合设计要求和规范规定，反映出支架的类型、位置、尺寸、连接方式等信息。施工单位应该对施工图纸进行详细的审核，发现并及时纠正其中的错误和矛盾，避免影响施工进度和质量。

（2）材料设备的采购。材料设备是施工的物质基础，应该满足支架的性能要求和施工的技术要求，具有良好的质量和可靠性。施工单位应该根据施工图纸和设计计算，确定所需的材料设备的种类、规格、数量等，并及时向供应商下达采购订单，确保材料设备的及时供应。

（3）施工人员的培训。施工人员是施工的主体力量，应该具备相应的专业知识和技能，熟悉支架的结构特点和施工方法，掌握支架的安装、调试、检测等操作。施工单位应该对施工人员进行系统的培训，提高他们的理论水平和实践能力，增强他们的安全意识和责任心。

3.2 商业与住宅抗震支架混合应用技术的施工过程

（1）支架组件的制作：支架组件包括支架柱、支架梁、支架节点等，根据设计图纸的要求，按照规定的尺寸、形状、材料等制作。支架柱和支架梁的截面形状可以是圆形、方形或其他复杂形状，根据不同的支架类型，可以采用钢材、混凝土或复合材料等。支架节点是连接支架柱和支架梁的重要部件，应具有足够的刚度、强度和延性，可以采用焊接、螺栓或其他可靠的连接方式。支架组件的制作应遵循相关的标准和规范，保证其质量和性能符合设计要求。

（2）支架组件的运输：支架组件在制作完成后，应按照施工计划进行合理的分类、编号和包装，以便于在运输过程中的识别和保护。支架组件的运输应采用专用的车辆和设备，避免在运输过程中发生变形、损坏或丢失等情况。支架组件的运输应按照施工现场的交通规则和安全要求进行，遵守相关的法律法规，及时与施工现场进行沟通和协调，保证运输的顺利和高效。

（3）支架组件的安装：支架组件在运输到施工现场后，应按照设计图纸和施工顺序进行有序的堆放和检查，确认无误后方可进行安装。支架组件的安装应采用专业的人员和设备，按照预先制定的安装方案和步骤进行。安装过程中应注意对支架组件进行精确的定位、对齐和固定，保证其与建筑物结构之间的协调和匹配。安装过程中还应注意对支架组件进行必要的调整和检测，确保其满足设计要求和性能指标。

四、结论

本文以商业与住宅抗震支架混合应用技术为研究对象，从原理、设计方法、施工技术和性能评价四个方面，对该技术进行了系统的分析和探讨。本文的主要结论如下：

（1）商业与住宅抗震支架混合应用技术是一种有效的提高建筑物抗震性能和安全性的技术，该技术通过在建筑物结构中设置不同类型的支架，实现对结构的刚度、强度、延性等参数的调节，从而达到控制结构的变形、降低结构的内力、提高结构的耗能能力等目的。

（2）商业与住宅抗震支架混合应用技术的设计方法包括支架类型的选择、支架布置的确定、支架参数的计算等步骤，本文给出了相应的设计公式和示例，为该技术的工程应用提供了参考依据。

（3）商业与住宅抗震支架混合应用技术的施工技术包括施工准备、施工过程和质量控制等内容，本文介绍了相应的施工顺序、方法和注意事项，为该技术的施工质量和效率提供了保障。

（4）商业与住宅抗震支架混合应用技术是一种新型的抗震技术，目前在我国还处于研究和试验阶段，尚未形成统一的规范和标准，需要进一步完善和推广。

未来的研究方向可以开展更多的试验研究，获取更多的试验数据，为该技术的理论分析提供依据；同时，建立更精细的数值模型，模拟更复杂的工况，为该技术的设计方法提供指导。

参考文献

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