對建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計抗震技術(shù)的闡述

張國軍

昆山市開發(fā)區(qū)建筑設(shè)計院有限公司 身份證號：320681198011220239

摘要：框架結(jié)構(gòu)在我國建筑結(jié)構(gòu)中得到廣泛的應(yīng)用，其抗震能力的研究也受到很多的關(guān)注，本文對框架結(jié)構(gòu)受力特點及施工技術(shù)進(jìn)行論述的同時，主要分析了建筑框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計要遵循一些的原則，為以后建筑框架結(jié)構(gòu)的施工和設(shè)計提供參考。

關(guān)鍵詞：框架結(jié)構(gòu)；抗震；設(shè)計；施工技術(shù)

0 引言

圖1為典型的框架結(jié)構(gòu)，由柱、梁和板通過鉸接或者剛接而成的結(jié)構(gòu)形式，其能夠承受豎向荷載以及水平荷載作用，主要的受力構(gòu)件是梁、板和柱。隨著建筑工程的不斷高速發(fā)展，框架結(jié)構(gòu)在中小城市中得到廣泛的應(yīng)用，由于施工方便、空間布置靈活以及造價相對較低的特點，框架結(jié)構(gòu)逐漸取代原先的磚混結(jié)構(gòu)，但通過對地震災(zāi)害調(diào)查發(fā)現(xiàn)，框架結(jié)構(gòu)存在一系列的問題，導(dǎo)致強震條件下發(fā)生破壞，為了能夠提供更好、更安全的居住場所，對框架結(jié)構(gòu)設(shè)計抗震技術(shù)的研究是一個十分迫切的工作，本文將對其進(jìn)行詳細(xì)的論述。

圖1 典型框架結(jié)構(gòu) 圖2 框架結(jié)構(gòu)的破壞形式

1 建筑框架結(jié)構(gòu)受力特點及施工技術(shù)

1.1建筑框架結(jié)構(gòu)受力特點

1.1建筑框架結(jié)構(gòu)受力特點

框架結(jié)構(gòu)荷載傳遞路徑是：上部荷載（自重、設(shè)備、人員及外部荷載）傳遞給樓板，樓板將荷載通過次梁傳遞給主梁，主梁最后將荷載傳遞給柱，最終荷載傳遞到基礎(chǔ)和地基上去。這種受力體系的主要組成部分就是柱子和梁，從結(jié)構(gòu)設(shè)計角度出發(fā)，這種傳力方法能夠很好的傳遞豎向荷載，隨著建筑層數(shù)的不斷增加，水平荷載不斷增大，這種結(jié)構(gòu)就不能獨立使用，此時一般設(shè)立剪力墻形成框架剪力墻結(jié)構(gòu)?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的變形曲線是剪切型曲線，在設(shè)計和計算中一般要考慮這種變形形式，

1.2建筑框架結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)

對于普通的建筑框架結(jié)構(gòu)的施工，一般是按照施工設(shè)計圖紙使用全站儀等進(jìn)行放線，放線是施工的基礎(chǔ)工作也是很重要的工作，在放線時要對放線測量結(jié)果進(jìn)行多次核對，保證測量放線的準(zhǔn)確性?？蚣芙Y(jié)構(gòu)主要使用的材料是鋼筋混凝土，鋼筋材料進(jìn)場必須有鋼筋材料的試驗報告單，而且要保證報告單的字跡清晰，鋼筋的包扎和焊接都要符合相應(yīng)的安裝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，包扎好的鋼筋不要輕易的變動，也不允許工人在上面隨意的進(jìn)行踩壓，保證鋼筋工程在混凝土澆筑之前的整體穩(wěn)定，混凝土工程對材料要求和配合比的要求較高，其主要都是由砂、石、水泥混合而成，在施工中要按照規(guī)定投料，保證混凝土的抗拉和抗壓強度，同時要避免裂縫的產(chǎn)生，做好后期的養(yǎng)護(hù)工作，在施工中盡量使用低水化熱的水泥，混凝土進(jìn)入模板的溫度在30℃以下，盡量采用分層澆筑便于散熱，防止出現(xiàn)混凝土的溫度裂縫。

2 建筑框架結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)研究

在地震災(zāi)害中，在地震荷載的不斷反復(fù)作用下，框架結(jié)構(gòu)局部會出現(xiàn)損傷并最終發(fā)生破壞。通過對近幾十年的地震災(zāi)害實例分析可得，框架結(jié)構(gòu)的粱、板、柱等很多構(gòu)件在地震作用下會受到不同程度的損傷，而且結(jié)構(gòu)損傷積累到一定程度后會引起結(jié)構(gòu)的破壞。地震是引起框架損傷的主要因素之一，但由于問題的復(fù)雜性，人們分析結(jié)構(gòu)性能時只考慮單個因素，比如只考慮一次地震，而忽略了損傷累積程度，結(jié)構(gòu)在今后的使用中會受到疲勞荷載的作用、材料老化以及其他因素的影響，可能結(jié)構(gòu)遭受嚴(yán)重的破壞。因此，研究分析地震作用下的建筑結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能，對于工程結(jié)構(gòu)抗震和提高建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計水平都具有十分重要的意義。

在進(jìn)行框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計時，為保障建筑結(jié)構(gòu)的整體安全性，要充分考慮建筑框架結(jié)構(gòu)的空間作用、材料時效以及阻尼變化等很多不同的因素，驗證每一種結(jié)構(gòu)的構(gòu)件在地震作用下能夠安全可靠，因此，框架結(jié)構(gòu)的抗震不僅僅從理論出發(fā)，而且要結(jié)構(gòu)工程的抗震經(jīng)驗，根據(jù)該結(jié)構(gòu)的破壞點，靈活進(jìn)行設(shè)計施工。在進(jìn)行框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，不僅僅要考慮總體布局的抗震，又要對每一個關(guān)鍵的部位進(jìn)行分析，提高結(jié)構(gòu)的抗震能力。

2.1框架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計要求

（1）做好工程勘察選址工作。在不同的地區(qū)工程的地震災(zāi)害是不同的，每個地區(qū)的抗震標(biāo)準(zhǔn)也不相同，在進(jìn)行抗震設(shè)計時候要參考當(dāng)?shù)氐囊恍┛拐鹪O(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，即使在同一個地區(qū)，不同的地形和地質(zhì)對抗震的影響都較大。因此，在一個工程進(jìn)行設(shè)計之前，必須做好勘探工作，避開不利抗震的地帶，當(dāng)框架結(jié)構(gòu)的層數(shù)超過5層且地處8度抗震設(shè)防地帶時候，可以使用剪力墻結(jié)構(gòu)，從而能夠很好的提高結(jié)構(gòu)的抗震性能。為了避免地震災(zāi)害對人員和財產(chǎn)造成的損失，不允許在抗震危險地段進(jìn)行建造房屋。理論研究表明：體形規(guī)則而且對稱的框架結(jié)構(gòu)具有較高的抗震能力，即使發(fā)生地震的時候也不容易發(fā)生破壞；但是體形不規(guī)則以及平面凸凹較多的結(jié)構(gòu)，在遇到地震的時候經(jīng)常發(fā)生破壞。當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)布局不規(guī)則時，要采取合理的構(gòu)造措施，如對于結(jié)構(gòu)兩端較大中間用比較小的結(jié)構(gòu)連接時，計算中間小結(jié)構(gòu)是要按偏拉以及偏壓的情況考慮。

（2）提高建筑框架結(jié)構(gòu)的延性。一般將結(jié)構(gòu)在承載力不變的前提下承擔(dān)非彈性變形的能力稱為結(jié)構(gòu)延性?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的延性的高低是衡量結(jié)構(gòu)抗震性能的一個很重要的因素，結(jié)構(gòu)的延性高有利于抗震，結(jié)構(gòu)自身可以耗散地震傳來的能量，能夠很好的避免結(jié)構(gòu)發(fā)生倒塌?？蚣芙Y(jié)構(gòu)設(shè)計一個很重要的原則就是避免結(jié)構(gòu)的剪切破壞，盡量讓結(jié)構(gòu)出現(xiàn)彎曲破壞，遵循“強柱弱梁，強剪弱彎、強節(jié)點、弱構(gòu)件原則。

（3）保證整個框架結(jié)構(gòu)的整體性?？蚣芙Y(jié)構(gòu)作為一個龐大的整體，其需要不同構(gòu)件協(xié)同工作來抵抗地震的災(zāi)害，如果結(jié)構(gòu)在地震中出現(xiàn)了整體破壞，會造成較大的損失，出現(xiàn)整體倒塌的情況。因此，確?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的整體性是進(jìn)行抗震設(shè)計的一個很重要的內(nèi)容，在此在設(shè)計中一般遵循的原則：①結(jié)構(gòu)的連續(xù)性。②構(gòu)件間能夠可靠連接。③增強框架結(jié)構(gòu)的豎向剛度。如縱、橫2個方向具有較大的整體豎向剛度，房屋基礎(chǔ)的整體性較強，可以抵抗地震時引起的地基不均勻沉降以及地面裂隙穿過房屋造成的危害。

3 結(jié)論與展望

框架結(jié)構(gòu)的抗震研究不僅要從設(shè)計階段和施工階段進(jìn)行加強，更要對已經(jīng)建設(shè)的結(jié)構(gòu)能夠進(jìn)行加固，國內(nèi)外很多學(xué)者也開始了加固方法的研究，砧貼碳纖維、包鋼法、以及粘鋼法等已經(jīng)開始應(yīng)用到實際的建筑工程中，隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，隔震技術(shù)開始應(yīng)用到很多建筑結(jié)構(gòu)中，該技術(shù)通過設(shè)置隔離層將基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行分隔，這樣在發(fā)生地震的時候地震力能夠很好的隔離或者消耗，能夠確?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的安全以及使用者人身安全。在實際的已經(jīng)存在的框架結(jié)構(gòu)中采用隔震技術(shù)可以有效的提高框架建筑的抗震水平，隔震技術(shù)也將在未來的抗震設(shè)計和加固中得到廣泛的應(yīng)用。

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