本发明涉及一种建筑加固方法，尤其是一种框架结构建筑抗震加固方法。
背景技术：
在各类混凝土建筑中，框架结构是目前采用最多的结构形式之一，已有的震害表明，框架结构建筑往往因为楼层侧向变形不均匀导致结构损伤集中，形成薄弱层，在强震作用下，容易出现结构侧向残余变形过大，超过维修价值，甚至出现结构倒塌，预期的结构破坏机制难以实现。
针对上述问题，有国内外学者提出了采用摇摆墙技术来控制框架结构建筑的侧向变形，避免因地震输入的不确定性和结构自身的性能不确定性导致楼层损伤集中，实现预期的破坏机制。然而，摇摆墙自重大，空间布置不灵活，且造价昂贵，施工难度大，施工周期长，严重制约摇摆墙的推广应用。
有鉴于此，本申请人对框架结构建筑抗震加固方法进行了深入的研究，遂有本案产生。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种能够实现预期破坏机制且易于推广应用的框架结构建筑抗震加固方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种框架结构建筑抗震加固方法，包括以下步骤：
s1，对框架结构建筑的楼层侧向位移不均系数和结构性能进行评定获得评定结果；
s2，根据所述评定结果确定强脊单元在所述框架结构建筑上的设置位置和设置数量，并绘制施工图；
s3，根据所述施工图在所述框架结构建筑上设置所述强脊单元，完成对框架结构建筑的抗震加固；
所述强脊单元包括固定连接或一体连接在所述框架结构建筑上且竖直布置的强脊衍架以及设置在所述强脊衍架底部和地基之间的耗能元件，或者所述强脊单元包括至少两个固定连接或一体连接在所述框架结构建筑上且竖直布置的强脊衍架以及连接在各所述强脊衍架之间的耗能元件。
作为本发明的一种改进，所述强脊衍架包括方形框架以及分别位于所述方形框架上下两端的支撑框架，所述方形框架包括相互围成方形结构的横杆和立杆以及连接在所述方形结构的其中一组对角上的第一斜撑杆，所述支撑框架包括与其中一个所述立杆位于同一直线上的第二支撑杆以及一端与所述第二支撑杆固定连接的第二斜撑杆，所述第二支撑杆未与所述第二斜撑杆连接的一端以及所述第二斜撑杆未与所述第二支撑杆连接的一端分别固定连接在所述方形框架对应的边角上。
作为本发明的一种改进，在同一所述强脊衍架中，两个所述支撑框架对称布置。
作为本发明的一种改进，所述强脊衍架还包括与所述第二支撑杆平行布置的第一支撑杆，所述第一支撑杆的上端固定连接在所述方形框架与相对位于下方的所述第二斜撑杆连接的位置处，下端通过所述耗能元件与所述地基连接。
作为本发明的一种改进，所述立杆、所述横杆、所述第一支撑杆和/或所述第二支撑杆为所述框架结构建筑中的横梁或立柱。
作为本发明的一种改进，在同一所述强脊衍架中，所述方形框架有两个以上，各所述方形框架从上向上依次连接，且相邻的两个所述方形框架共用同一所述横杆。
作为本发明的一种改进，在步骤s3中，每个所述设置位置上设置有两个相互垂直布置的所述强脊单元形成单肢型强脊结构。
作为本发明的一种改进，在步骤s3中，每个所述设置位置上设置有四个匀布的所述强脊单元形成整体型强脊结构。
作为本发明的一种改进，在步骤s3中，其中两个相邻的所述设置位置之间设置有两个相互连接的所述强脊单元形成联肢型强脊结构。
采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：
1、通过设置强脊单元可有效控制框架结构建筑的侧向变形，有效避免结构出现薄弱层，能够实现预期破坏机制，同时强脊单元具有平面布局灵活、施工便捷，易于推广应用。
2、通过直接采用框架结构建筑中的原本就存在的横梁或立柱作为强脊单元的组成部分，不仅造价相对较低，而且有利于减轻重量，施工难度相对较低且施工周期相对较短。
3、通过设置耗能元件，起到第一道防线作用，实现耗能元件集中屈曲耗能，有效提升结构整体抗震性能和震后结构功能快速恢复能力。
4、强脊单元具有布置灵活，可双向布置，抗震加固效果明显、施工便捷，既可以用于既有框架结构的抗震性能提升，也可用于新建框架结构中，在防震减灾领域具有广泛的应用空间，此外，其能调动整体结构部件的储备力量，使结构具有更好的耗能能力。
附图说明
图1为实施例中提供的第一种强脊单元的示意图；
图2为实施例中提供的第二种强脊单元的结构示意图；
图3为实施例中提供的第三种强脊单元的结构示意图；
图4为实施例中加固后的框架结构建筑的变形状态示意图；
图5为实施例中提供的第一种双向加固平面布置图；
图6为实施例中提供的第二种双向加固平面布置图；
图7为实施例中提供的第三种双向加固平面布置图。
图中标示对应如下：
10-框架结构建筑；20-强脊单元；
21-强脊衍架；22-耗能元件；
23-方形框架；24-支撑框架；
25-横杆；26-立杆；
27-第一斜撑杆；28-第二支撑杆；
29-第二斜撑杆；30-地基；
40-第一支撑杆。
具体实施方式
下面结合具体实施例对发明做进一步的说明：
本实施例基于受控摇摆结构体系、损伤控制和可替换等概念，提供一种框架结构建筑抗震加固方法，该方法既可以用于对既有的框架结构建筑中，也可用于新建的框架结构建筑中，其中的框架结构建筑的层数可以根据实际需要确定，在本实施例中以四层的框架结构建筑为例进行说明，与常规的框架结构建筑相同，该四层的框架结构建筑底部设置有地基。
如图1-图5所示，本实施例提供的框架结构建筑抗震加固方法包括以下步骤：
s1，对框架结构建筑10的楼层侧向位移不均系数和结构性能进行评定获得评定结果，具体的评定方法为常规的方法，并非本实施例的重点，此处不再详述。
s2，根据评定结果确定强脊单元20在框架结构建筑10上的设置位置和设置数量，并绘制施工图。
s3，根据施工图在框架结构建筑10上设置强脊单元20，完成对框架结构建筑的抗震加固。本实施例提供的三种强脊单元20的结构，第一种强脊单元20的结构如图1所示，包括固定连接或一体连接在框架结构建筑10上且竖直布置的强脊衍架21以及设置在强脊衍架21的底部和地基30之间的耗能元件22，其中，耗能元件22可以为常规的建筑减震耗能元件，并非本实施例的重点，此处也不再详述；强脊衍架21包括方形框架23以及分别位于方形框架23上下两端的支撑框架24，即支撑框架24有两个，在同一强脊衍架21中，两个支撑框架24对称布置，且各支撑框架24和方形框架23位于同一平面上，其中，方形框架23包括相互围成方形结构的横杆25和立杆26以及连接在方形结构的其中一组对角上的第一斜撑杆27，即每个方形框架23具有两根横杆25、两根立杆26以及一根第一斜撑杆27；每一个方形框架23对应框架结构建筑的一个楼层，具体的，在同一强脊衍架21中，方形框架23有两个以上，各方形框架23从上向上依次连接，且相邻的两个方形框架23共用同一横杆25。优选的，相邻两个方形框架23中的第一斜撑杆27的布置方向互不相同，这样刚性更好。支撑框架24包括与其中一个立杆26位于同一直线上的第二支撑杆28以及一端与第二支撑杆28固定连接的第二斜撑杆29，其中，第二支撑杆28未与第二斜撑杆29连接的一端以及第二斜撑杆29未与第二支撑杆28连接的一端分别固定连接在对应的方形框架23对应的边角上，与该方形框架23的横杆25共同形成直角三角形结构。优选的，第一种强脊单元20还包括与第二支撑杆28平行布置的第一支撑杆40，第一支撑杆40的上端固定连接在位于最下方的方形框架23与相对位于下方的第二斜撑杆29连接的位置处，下端通过耗能元件22与地基30固定连接。
第二种强脊单元20的结构如图2所示，其相当于两个相对布置的第一种强脊单元。第三种强脊单元20的结构如图3所示，其包括至少两个固定连接或一体连接在框架结构建筑10上且竖直布置的强脊衍架21以及连接在各强脊衍架21之间的耗能元件22。需要说明的是，无论哪种结构的强脊单元，其立杆26、横杆25、第一支撑杆28和/或第一支撑杆40都可以为框架结构建筑10中的横梁或立柱，即可以通过改造利用原有的横梁或立柱，并通过增设斜撑杆形成竖向布置的强脊单元20，不仅造价相对较低，而且有利于减轻重量，施工难度相对较低且施工周期相对较短。需要说明的时，本实施例中提及的各杆件都为钢筋混凝土构件。
此外，各强脊单元20的设置位置也可以设置两个以上的强脊单元20形成双向加固结构，本实施例提供了三种典型的双向加固结构，第一种如图5所示，每个设置位置上都设置有两个相互垂直布置的强脊单元20形成单肢型强脊结构；第二种结构如图6所示，每个设置位置上设置有四个匀布的强脊单元20形成整体型强脊结构；第三种结构如图7所示，其中两个相邻的设置位置之间设置有两个相互连接的强脊单元20形成联肢型强脊结构。
本实施例提供的框架结构建筑抗震加固方法通过设置竖直布置的强脊衍架21，能够有效控制框架结构建筑的侧向变形，减小层间侧向不均匀，避免出现薄弱层；同时通过设置可替换的耗能元件22，有效提高框架结构建筑的整体耗能能力，减小结构的地震响应，有助于预期破坏机制的实现，明显提升抗震性能，此外，强脊单元20具有平面布局灵活，施工便捷，可替换结构保险丝可减小震后结构的修复时间，实现震后建筑功能的快速恢复。如图4所示，使用时，一旦框架结构建筑发生侧向变形，强脊单元20将会以位于下方的第一支撑杆28与地基30之间的连接点作为支点转动，进而使得该强脊单元20上的耗能元件22变形耗能。
上面结合附图对本发明做了详细的说明，但是本发明的实施方式并不仅限于上述实施方式，本领域技术人员根据现有技术可以对本发明做出各种变形，这些都属于本发明的保护范围。
1.一种框架结构建筑抗震加固方法，其特征在于，包括以下步骤：
s1，对框架结构建筑的楼层侧向位移不均系数和结构性能进行评定获得评定结果；
s2，根据所述评定结果确定强脊单元在所述框架结构建筑上的设置位置和设置数量，并绘制施工图；
s3，根据所述施工图在所述框架结构建筑上设置所述强脊单元，完成对框架结构建筑的抗震加固；
所述强脊单元包括固定连接或一体连接在所述框架结构建筑上且竖直布置的强脊衍架以及设置在所述强脊衍架底部和地基之间的耗能元件，或者所述强脊单元包括至少两个固定连接或一体连接在所述框架结构建筑上且竖直布置的强脊衍架以及连接在各所述强脊衍架之间的耗能元件。
2.如权利要求1所述的框架结构建筑抗震加固方法，其特征在于，所述强脊衍架包括方形框架以及分别位于所述方形框架上下两端的支撑框架，所述方形框架包括相互围成方形结构的横杆和立杆以及连接在所述方形结构的其中一组对角上的第一斜撑杆，所述支撑框架包括与其中一个所述立杆位于同一直线上的第二支撑杆以及一端与所述第二支撑杆固定连接的第二斜撑杆，所述第二支撑杆未与所述第二斜撑杆连接的一端以及所述第二斜撑杆未与所述第二支撑杆连接的一端分别固定连接在所述方形框架对应的边角上。
3.如权利要求2所述的框架结构建筑抗震加固方法，其特征在于，在同一所述强脊衍架中，两个所述支撑框架对称布置。
4.如权利要求3所述的框架结构建筑抗震加固方法，其特征在于，所述强脊衍架还包括与所述第二支撑杆平行布置的第一支撑杆，所述第一支撑杆的上端固定连接在所述方形框架与相对位于下方的所述第二斜撑杆连接的位置处，下端通过所述耗能元件与所述地基连接。
5.如权利要求4所述的框架结构建筑抗震加固方法，其特征在于，所述立杆、所述横杆、所述第一支撑杆和/或所述第二支撑杆为所述框架结构建筑中的横梁或立柱。
6.如权利要求2所述的框架结构建筑抗震加固方法，其特征在于，在同一所述强脊衍架中，所述方形框架有两个以上，各所述方形框架从上向上依次连接，且相邻的两个所述方形框架共用同一所述横杆。
7.如权利要求1-6中任一权利要求所述的框架结构建筑抗震加固方法，其特征在于，在步骤s3中，每个所述设置位置上都设置有两个相互垂直布置的所述强脊单元形成单肢型强脊结构。
8.如权利要求1-6中任一权利要求所述的框架结构建筑抗震加固方法，其特征在于，在步骤s3中，每个所述设置位置上设置有四个匀布的所述强脊单元形成整体型强脊结构。
9.如权利要求1-6中任一权利要求所述的框架结构建筑抗震加固方法，其特征在于，在步骤s3中，其中两个相邻的所述设置位置之间设置有两个相互连接的所述强脊单元形成联肢型强脊结构。
技术总结