抗震加固用节点域连接附加减震加固框架技术领域
本发明涉及一种通过在既有框架结构节点域加设抗剪连接件连接设置消能
器的附加减震加固框架并实现减震加固的技术,属于混凝土框架结构抗震和消
能减震加固领域。
背景技术
消能减震加固技术在混凝土结构加固改造中的应用越来越广，其中，采用
屈曲约束支撑、金属屈服型阻尼器等位移相关型消能器进行减震加固时，在确
定消能器刚度和屈服承载力、连接方式、既有框架结构构件处置等方面会面临
多种设计选择。采用节点域连接的附加减震加固框架加固既有混凝土结构可减
小对既有框架结构的受力干扰和对既有框架结构构件的损伤，可选用多种类、
多规格消能器，且方便用户、施工周期短。目前，相关配套技术业已得到实验
验证。
发明内容
本发明针对传统的全梁和全柱植入抗剪连接件连接既有框架结构和附加减
震加固框架的方法，提出了一种节点域连接附加减震加固框架和既有框架结构
的方法。该附加减震加固框架和既有框架结构间仅通过节点域(梁端和柱端)
的抗剪连接件相连，而梁跨内和柱中部不设置抗剪连接件，从而保证附加减震
加固框架与既有框架结构在地震作用下协同工作时，位移场约束少，既有结构
负担小，可最大程度发挥既有结构抗震、附加减震加固框架抗震和消能器的消
能减震作用。与抗震加固技术相比，本发明可缩短施工周期、明显提高结构抗
震性能等；与在全梁、柱长度范围内设置连抗剪连接件的附加减震加固框架技
术相比，本发明对既有框架结构扰动少，受力合理，可节省材料，缩短施工周
期等。本发明已经抗震试验验证安全可靠，可减小对既有框架结构的受力干扰，
施工过程对既有框架结构构件的损伤小，消能减震加固效果明显。
为达到上述效果，本发明采用如下技术方案。附加减震加固框架的截面组合
内力包括附加减震加固框架自重和地震作用下所分担的内力。后锚固(或对穿
锚固)连接件的抗剪验算，应考虑设置消能器的附加减震加固框架与既有框架
结构在多遇地震下达到位移协调所对应的剪力。以该剪力设计值设计并确定抗
剪连接件的截面面积和数量，并均匀布置在所有节点域附近的梁端和柱端。抗
剪连接件在既有结构和新建附加框架内应具备一定的构造抗拉能力，如在既有
结构内锚固时采用扩底型机械锚栓或特殊倒锥形化学锚栓，在新建附加框架内
设置弯钩等。
既有框架上梁(1)、既有框架下梁(2)相互平行，既有框架左柱(3)、既
有框架右柱(4)相互平行设置并分别固定在既有框架上梁(1)、既有框架下梁
(2)的上下两端；既有框架上梁(1)、既有框架下梁(2)、既有框架左柱(3)、
既有框架右柱(4)连接组成既有框架结构。
抗震加固用节点域连接附加减震加固框架设置在既有框架结构上，抗震加
固用节点域连接附加减震加固框架根据材料不同分为附加混凝土减震加固框架
和附加钢减震加固框架，根据安装部位不同分为外部附加减震加固框架和内部
附加减震加固框架。
附加减震加固框架节点由附加减震加固框架上梁(6)、附加减震加固框架
下梁(7)、附加减震加固框架左柱(8)、附加减震加固框架右柱(9)、消能器
(10)和连接消能器部件(11)构成。其中，附加减震加固框架上梁(6)与既
有框架上梁(1)分别通过上梁右端节点抗剪连接件(12)和上梁左端节点抗剪
连接件(13)连接；附加减震加固框架下梁(7)和既有框架下梁(2)分别通
过下梁右端节点抗剪连接件(14)和下梁左端节点抗剪连接件(15)连接；附
加减震加固框架左柱(8)和既有框架左柱(3)分别通过左柱上端节点抗剪连
接件(16)和左柱下端节点抗剪连接件(17)连接；附加减震加固框架右柱(9)
和既有框架右柱(4)分别通过右柱上端节点抗剪连接件(18)和右柱下端抗剪
连接件(19)连接；消能器(10)设置在外部附加减震加固框架内，消能器(10)
先通过消能器连接部件(11)与附加减震加固框架的梁或柱构件相连，再通过
附加减震加固框架各节点处的抗剪连接件与既有框架结构相连。
当既有框架结构的顶部设有悬挑楼板(5)且采用外部附加混凝土减震加固
框架加固时，悬挑楼板(5)通过对穿与既有框架结构的既有框架上梁(1)、附
加减震加固框架左柱(8)连接，外部附加混凝土减震加固框架与悬挑楼板(5)
间预留有空间，以便浇筑混凝土，预留的空间在混凝土浇筑完成后用砂浆材料
密实填充，保证悬挑楼板(5)和外部附加混凝土减震框架连接可靠。当既有框
架结构的构件承载力不能满足抗剪连接件正常工作时，对既有框架构件进行局
部加固，所述局部加固为局部外包钢板(26)。
既有框架下梁(2)和附加减震加固框架下梁(7)通过下梁左端节点抗剪
连接件(15)连接，既有框架左柱(3)和附加减震加固框架左柱(8)通过左
柱下端节点抗剪连接件(17)连接。
附加减震加固框架节点是由附加减震加固框架上梁(6)和附加减震加固框
架右柱(9)组成。先对既有框架上梁(1)节点连接段进行局部外包钢板(26)
加固处理，并以局部外包钢板(26)作为垫板安装附加减震加固框架上梁(6)。
局部外包钢板(26)采用对拉式构造锚栓(27)固定在既有框架结构构件上以
保证局部外包钢板(26)稳定性。附加减震加固框架上梁(6)和既有框架上梁
(1)通过上梁右端节点抗剪连接件(12)连接，附加减震加固框架右柱(9)
和既有框架右柱(4)通过右柱上端节点抗剪连接件(18)连接。
抗剪连接件包括上梁右端节点抗剪连接件(12)、上梁左端节点抗剪连接件
(13)、左柱上端节点抗剪连接件(16)、左柱下端节点抗剪连接件(17)、右柱
上端节点抗剪连接件(18)、右柱下端节点抗剪连接件(19)。抗剪连接件采用
机械锚栓、化学锚栓；连接方法采用对穿式连接或具有构造抗拉功能的后锚固
抗剪连接件；在既有结构内锚固采用扩底型机械锚栓或特殊倒锥形化学锚栓，
在新建附加框架中在外部锚固，或在内部设置弯钩进行内锚。在节点域连接段
以外未布置抗剪连接件的新旧构件交接处用塑料薄膜材料将附加框架和既有框
架隔开。
附加减震加固框架梁、柱的截面和配筋参数、位移相关型消能器的屈服承
载力、起始屈服位移等参数根据消能减震加固设计确定。根据地震作用下的附
加减震加固框架和其连接的既有框架结构变形协调关系得到某一层抗剪连接件
的数量，楼层的抗剪连接件共二十根，包括上梁右端节点抗剪连接件(12)、上
梁左端节点抗剪连接件(13)、左柱上端节点抗剪连接件(16)、左柱下端节点
抗剪连接件(17)、右柱上端节点抗剪连接件(18)和右柱下端节点抗剪连接件
(19)，平均分布到上梁左右两端、左柱上下两端、右柱上下两端的节点连接段，
锚固方式采用对拉锚固或后锚固。又因为采用人字型支撑，在梁跨内连接屈曲
约束支撑的部位安装梁跨内构造锚栓(20)。
既有框架上梁(1)和附加减震加固框架上梁(6)通过上梁抗剪连接件(22)
连接，既有框架下梁(2)和附加减震加固框架下梁(7)通过下梁抗剪连接件
(23)连接，既有框架左柱(3)和附加减震加固框架左柱(8)通过左柱抗剪
连接件(24)连接，既有框架右柱(4)和附加减震加固框架右柱(9)通过右
柱抗剪连接件(25)连接。在地震作用下，附加减震加固框架和连接的既有框
架结构的构件变形一致，附加减震加固框架结构构件与其相连的既有框架结构
构件形成组合截面，显著增大了连接附加减震加固框架的既有框架结构构件的
刚度，对既有框架结构受力规律改变较大，对既有框架结构的抗震能力需求较
高。而节点域连接方法则仅在既有框架结构和附加减震加固框架的节点处进行
连接，梁跨中和柱中部均未形成有效连接，减小了因设置附加减震加固框架而
对连接附加减震加固框架的既有框架结构构件带来的受力干扰和负担，同时对
既有框架结构的受力干扰较小。
传统的附加减震加固框架通过沿整个梁跨和柱高范围内布置抗剪连接件与
既有框架结构的连接。按该方法设计的加固结构，在地震作用下，附加减震加
固框架结构构件与其相连的既有框架结构构件形成组合截面，显著增大了结构
构件的刚度，对既有框架结构受力规律改变较大，对既有框架结构的抗震能力
需求提高，导致地震作用时既有框架破坏现象出现早、损伤大。相比之下，采
用节点域连接附加减震加固框架，仅需要附加减震加固框架和连接的既有框架
结构在节点附近变形一致，其它部分的变形不互相约束，减小了因设置附加减
震加固框架而对既有框架结构带来的受力干扰和负担，对既有框架结构的受力
干扰较小，设计分析及施工过程较为简单，有利于既有框架结构抗震性能的发
挥和震后修复。
附图说明
图1为外部附加安装屈曲约束支撑的混凝土减震加固框架节点域连接示意
图。
图2为C-C截面图。
图3为D-D截面图。
图4为C-C截面图。
图5为D-D截面图。
图6为外部附加安装屈曲约束支撑的混凝土减震加固框架全梁跨和全柱高
连接示意图。
图7为E-E截面图。
图8为F-F截面图。
图9为外部附加安装屈曲约束支撑的钢减震加固框架局部节点域连接示意
图。
图10为内部附加安装屈曲约束支撑的钢减震加固框架局部节点域连接示意
图。
图11为G-G截面图。
图中：1-既有框架上梁，2-既有框架下梁，3-既有框架左柱，4-既有框架右
柱，5-悬挑楼板，6-附加减震加固框架上梁，7-附加减震加固框架下梁，8-附加
减震加固框架左柱，9-附加减震加固框架右柱，10-消能器，11-连接消能器部件，
12-上梁右端节点抗剪连接件，13-上梁左端节点抗剪连接件，14-下梁右端节点
抗剪连接件，15-下梁左端节点抗剪连接件，16-左柱上端节点抗剪连接件，17-
左柱下端节点抗剪连接件，18-右柱上端节点抗剪连接件，19-右柱下端节点抗剪
连接件，20-构造锚栓，21-填充层，22-上梁抗剪连接件，23-下梁抗剪连接件，
24-左柱抗剪连接件，25-右柱抗剪连接件，26-局部外包钢板，27-局部外包钢板
的构造锚栓。
具体实施方式
实施原则
1.抗剪连接件应均匀布置所有节点域附近的梁端和柱端，其截面面积和数
量由既有框架结构和附加减震加固框架在地震作用下的变形协同关系确定。节
点核心区不宜布置抗剪连接件。
2.梁端和柱端布置抗剪连接件的连接段总长度应不超过其箍筋加密区长
度，其中，一级框架梁的连接段长度限值宜取1.5h(h为梁截面高度)和500mm
中的较小值，柱上下两端的连接段长度限值宜取柱净高的1/6和500mm中的较
小值，对于底层柱的柱根，可取柱净高的1/4和500m中的较小值；二级框架梁
的连接段长度限值宜取1.2h(h为梁截面高度)和400mm中的较小值，柱上下
两端的连接段长度限值宜取柱净高的1/8和400mm中的较小值，对于底层柱的
柱根，可取柱净高的1/4和400m中的较小值。
3.当附加减震加固框架采用人字形或“X”形支撑时，应在支撑的锚固范围内
布置构造锚栓或钢筋，锚栓或钢筋的等级宜和抗剪连接件相同，其数量可按支
撑的最大轴向拉力和最大轴向压力的差值确定，但其截面总面积，一、二级不
应小于![]()
三、四级框架不应小于![]()
4.抗剪连接件宜选用高强螺栓或带肋钢筋，宜采用对拉锚固方式；当无法
采用对拉锚固方式时，可采用带有构造抗拉功能的后锚固锚栓并在新建附加框
架内设置90度弯钩的方式，弯钩端部长度大于5d。后锚固抗剪锚栓的截面、锚
固长度、构造做法和要求应符合现行行业标准《混凝土后锚固技术规程》JGJ297
的相关要求。
5.附加减震加固框架、消能器及连接消能器部件、抗剪连接件的相关参数
由抗震计算确定。
实施方法
既有框架上梁(1)、既有框架下梁(2)相互平行，既有框架左柱(3)、既
有框架右柱(4)相互平行设置并分别固定在既有框架上梁(1)、既有框架下梁
(2)的上下两端；既有框架上梁(1)、既有框架下梁(2)、既有框架左柱(3)、
既有框架右柱(4)连接组成既有框架结构。
附加减震加固框架设置在既有框架结构上。根据材料不同，将附加减震加
固框架分为附加混凝土减震加固框架(如图1和图2)和附加钢减震加固框架(如
图9和图10)等；根据安装部位不同，可将附加减震加固框架分为外部附加减
震加固框架(如图1、图2和图9)和内部附加减震加固框架(如图10)等。
抗震加固用节点域连接附加减震加固框架由附加减震加固框架上梁(6)、
附加减震加固框架下梁(7)、附加减震加固框架左柱(8)、附加减震加固框架
右柱(9)、消能器(10)和连接消能器部件(11)构成。其中，附加减震加固
框架上梁(6)与既有框架上梁(1)分别通过上梁右端节点抗剪连接件(12)
和上梁左端节点抗剪连接件(13)连接；附加减震加固框架下梁(7)和既有框
架下梁(2)分别通过下梁右端节点抗剪连接件(14)和下梁左端节点抗剪连接
件(15)连接(如图2所示)；附加减震加固框架左柱(8)和既有框架左柱(3)
分别通过左柱上端节点抗剪连接件(16)和左柱下端节点抗剪连接件(17)连
接(如图3所示)；附加减震加固框架右柱(9)和既有框架右柱(4)分别通过
右柱上端节点抗剪连接件(18)和右柱下端抗剪连接件(19)连接。
当既有框架结构的顶部设有悬挑楼板(5)且采用外部附加混凝土减震加固
框架加固时，悬挑楼板(5)通过对穿与既有框架结构的既有框架上梁(1)、附
加减震加固框架左柱(8)连接，外部附加混凝土减震加固框架与悬挑楼板(5)
间预留有空间，以便浇筑混凝土，预留的空间在混凝土浇筑完成后用砂浆等材
料密实填充(如图1)，保证悬挑楼板(5)和外部附加混凝土减震框架连接可靠。
当既有框架结构的构件承载力不能满足抗剪连接件正常工作时，对既有框架构
件进行局部加固，如局部外包钢板(26)。
图9为外部附加钢减震加固框架节点示意图。图中，既有框架结构节点为
既有框架下梁(2)和既有框架左柱(3)交汇点；外部附加钢减震加固框架节
点是由附加减震加固框架下梁(7)、附加减震加固框架左柱(8)、消能器(10)
和连接消能器部件(11)组成。既有框架下梁(2)和附加减震加固框架下梁(7)
通过下梁左端节点抗剪连接件(15)连接，既有框架左柱(3)和附加减震加固
框架左柱(8)通过左柱下端节点抗剪连接件(17)连接。
图10为内部附加钢减震加固框架节点示意图。图中，既有框架结构节点为
既有框架上梁(1)和既有框架右柱(3)交汇点；附加减震加固框架节点是由
附加减震加固框架上梁(6)和附加减震加固框架右柱(9)组成。先对既有框
架上梁(1)节点连接段进行局部外包钢板(26)加固处理，并以局部外包钢板
(26)作为垫板安装附加减震加固框架上梁(6)(如图11，G-G截面)。局部外
包钢板(26)采用对拉式构造锚栓(27)固定在既有框架结构构件上以保证局
部外包钢板(26)稳定性。附加减震加固框架上梁(6)和既有框架上梁(1)
通过上梁右端节点抗剪连接件(12)连接，附加减震加固框架右柱(9)和既有
框架右柱(4)通过右柱上端节点抗剪连接件(18)连接。
消能器(10)设置在外部附加减震加固框架内，消能器(10)先通过消能
器连接部件(11)与附加减震加固框架的梁或柱构件相连，再通过附加减震加
固框架各节点处的抗剪连接件与既有框架结构相连。
抗剪连接件包括上梁右端节点抗剪连接件(12)、上梁左端节点抗剪连接件
(13)、左柱上端节点抗剪连接件(16)、左柱下端节点抗剪连接件(17)、右柱
上端节点抗剪连接件(18)、右柱下端节点抗剪连接件(19)。抗剪连接件采用
机械锚栓、化学锚栓；连接方法采用对穿式连接(如图2，图7，图10和图11)
或具有构造抗拉功能的后锚固抗剪连接件，例如，在既有结构内锚固采用扩底
型机械锚栓或特殊倒锥形化学锚栓，在新建附加框架中可在外部锚固(如图3)，
或在内部设置弯钩进行内锚(如图8)。在节点域连接段以外未布置抗剪连接件
的新旧构件交接处可用塑料薄膜等材料将附加框架和既有框架隔开(如图5，
D-D截面)。
附加减震加固框架梁、柱的截面和配筋等参数、位移相关型消能器的屈服
承载力、起始屈服位移等参数应根据消能减震加固设计确定。根据地震作用下
的附加减震加固框架和其连接的既有框架结构变形协调关系可以得到某一层抗
剪连接件的数量，图1所示楼层的抗剪连接件(直径由设计计算得出)共二十
根，包括上梁右端节点抗剪连接件(12)、上梁左端节点抗剪连接件(13)、左
柱上端节点抗剪连接件(16)、左柱下端节点抗剪连接件(17)、右柱上端节点
抗剪连接件(18)和右柱下端节点抗剪连接件(19)，平均分布到上梁左右两端、
左柱上下两端、右柱上下两端的节点连接段，锚固方式采用对拉锚固或后锚固。
又因为采用人字型支撑，在梁跨内连接屈曲约束支撑的部位安装梁跨内构造锚
栓(20)(如图4，C-C截面)。图1中节点连接段的长度均满足实施原则2。抗
剪连接件的构造要求均满足《混凝土后锚固技术规程》的要求。
图6为沿全梁跨和全柱高布置抗剪连接件的外部附加混凝土减震加固框架
示意图。既有框架结构由既有框架上梁(1)、既有框架下梁(2)、既有框架左
柱(3)和既有框架右柱(4)组成；附加减震加固框架由附加减震加固框架上
梁(6)、附加减震加固框架下梁(7)、附加减震加固框架左柱(8)、附加减震
加固框架右柱(9)、消能器(10)和连接消能器部件(11)组成。既有框架上
梁(1)和附加减震加固框架上梁(6)通过上梁抗剪连接件(22)连接(如图7，
E-E截面)，既有框架下梁(2)和附加减震加固框架下梁(7)通过下梁抗剪连
接件(23)连接，既有框架左柱(3)和附加减震加固框架左柱(8)通过左柱
抗剪连接件(24)连接，既有框架右柱(4)和附加减震加固框架右柱(9)通
过右柱抗剪连接件(25)连接(如图8，F-F截面)。在地震作用下，附加减震
加固框架和连接的既有框架结构的构件变形一致，附加减震加固框架结构构件
与其相连的既有框架结构构件形成组合截面(如图7和图8)，显著增大了连接
附加减震加固框架的既有框架结构构件的刚度，对既有框架结构受力规律改变
较大，对既有框架结构的抗震能力需求较高。而节点域连接方法则仅在既有框
架结构和附加减震加固框架的节点处进行连接(如图3)，梁跨中和柱中部均未
形成有效连接(如图5)，减小了因设置附加减震加固框架而对连接附加减震加
固框架的既有框架结构构件带来的受力干扰和负担，同时对既有框架结构的受
力干扰较小。