框架結(jié)構(gòu)在抗震設(shè)計中的應(yīng)用

文/張煥勇 大連都市發(fā)展設(shè)計有限公司 遼寧大連 116011

框架結(jié)構(gòu)在抗震設(shè)計中的應(yīng)用

文/張煥勇 大連都市發(fā)展設(shè)計有限公司 遼寧大連 116011

由于框架結(jié)構(gòu)能夠承受非常大的豎向荷載和水平荷載，與此同時還具有非常高的性價比，使得其被廣泛的應(yīng)用到了高層建筑的建設(shè)過程中。不過由于高層建筑在地震的作用下所受到的震害更加的明顯，使得在對高層建筑的框架結(jié)構(gòu)進行設(shè)計的時候，一定要做好相應(yīng)的抗震設(shè)計。本文主要對框架結(jié)構(gòu)在抗震設(shè)計中的應(yīng)用進行了分析，以供相關(guān)人士參考。

高層建筑；框架結(jié)構(gòu)；抗震設(shè)計

一、前言

地震災(zāi)害給人們造成的損失是非常巨大的，特別是對于高層建筑來說，做好相應(yīng)的抗震設(shè)計是非常必要的。目前在對高層建筑進行抗震設(shè)計的時候，所采用的最多的抗震設(shè)計手段就是進行框架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計，因為這種結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計要比別的建筑結(jié)構(gòu)具有更好的抗震性能。因此，做好框架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計是保證人民財產(chǎn)生命安全的重要措施。

二、框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的一般原則

1、強柱弱梁

在對建筑框架結(jié)構(gòu)進行抗震設(shè)計的時候，首先就需要遵守強柱弱梁的設(shè)計原則，即通過增大房屋建筑柱端的彎矩設(shè)計值來實現(xiàn)強柱弱梁。之所以需要遵從強柱弱梁的設(shè)計原則，主要是為了提高房屋建筑結(jié)構(gòu)的變形能力，防止房屋建筑在較強地震的作用下出現(xiàn)倒塌的現(xiàn)象。為了更好地實現(xiàn)強柱弱梁這一設(shè)計，不僅需要對房屋建筑的結(jié)構(gòu)內(nèi)力進行有效的調(diào)整，同時還需要嚴格的按照所設(shè)計的內(nèi)力來進行配筋，從而使得建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的實際承載力與所設(shè)計的內(nèi)力相近。最后，在房屋建筑設(shè)計合理的情況之下，需要盡可能的增大房屋建筑柱的截面積，從而使得柱的線剛度與梁的線剛度的比值大于1，以增加房屋建筑強柱弱梁的延性，使房屋建筑整體的抗震性能大大增加。

2、強剪弱彎

在對建筑框架結(jié)構(gòu)進行抗震設(shè)計的時候，還需要遵從強剪弱彎的設(shè)計原則。即在對建筑框架結(jié)構(gòu)進行設(shè)計的時候，需要保證框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延性，防止那些構(gòu)件在地震的作用下發(fā)生脆性破壞。這就需要在實際的設(shè)計過程中，對于框架構(gòu)件中的各個承重構(gòu)件，人為的加大其相應(yīng)的抗剪承載力。對于框架結(jié)構(gòu)中的框架梁進行抗剪設(shè)計的時候，需要進行精確地計算和驗算，從而使得其設(shè)計結(jié)果符合相應(yīng)的規(guī)定要求。最后，為了防止房屋建筑中的梁和柱在彎曲的時候出現(xiàn)剪切破壞，需要適當(dāng)增加抵抗剪切力的鋼筋，從而使得房屋建筑具有更強的抗震性能。

3、強節(jié)點弱構(gòu)件

最后，在對建筑框架結(jié)構(gòu)進行抗震設(shè)計的時候還需要遵守強節(jié)點弱構(gòu)件的設(shè)計原則，這個設(shè)計原則主要是為了提高建筑結(jié)構(gòu)的整體性。因此，在對房屋建筑中的各個構(gòu)件進行連接的時候，一定的要保證其連接的可靠性，并且連接的過程中一定要符合系列要求：對于框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件節(jié)點的承載力，一定要大于相應(yīng)的連接構(gòu)件的承載力；當(dāng)框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剛度退化時，框架結(jié)構(gòu)各構(gòu)件的節(jié)點還需要保持足夠的承載力和剛度；最后，對強節(jié)點弱構(gòu)件的設(shè)計值進行計算的時候，主要是通過增大節(jié)點核心區(qū)的組合剪力設(shè)計值來進行的。

三、框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計要點

1、改善框架的抗震能力對框架結(jié)構(gòu)的角柱進行強化

對于整個房屋建筑框架結(jié)構(gòu)來說，角柱是其中一個非常重要的組成部分，因此為了盡可能的保證房屋建筑框架結(jié)構(gòu)的抗震能力，那么首先就需要最大程度的提高角柱的抗剪能力。這就需要在對房屋建筑的外圍框架進行設(shè)計的時候，在其平面內(nèi)設(shè)計相應(yīng)的鋼筋混凝土墻板，這樣不僅能夠使得框架結(jié)構(gòu)剪力滯后的情況得到大大的改善，同時還能在很大程度上提高整個框架結(jié)構(gòu)的剛度和抵抗力，從而確保了房屋建筑的整體結(jié)構(gòu)不會有側(cè)向移動的問題發(fā)生。在對角柱結(jié)構(gòu)進行強化設(shè)計的過程中，可以通過增加一些多余的構(gòu)件來進行加強，同時也可以利用彎曲耗能的形式來代替軸變的耗能形式進行加強。這樣當(dāng)有地震發(fā)生的時候，這可以先利用這些多余構(gòu)件的屈服和形變來先行消耗一大部分的地震能量，從而可以有效的避免地震造成的建筑物共振效應(yīng)，提高房屋建筑的抗震效果。

2、改善建筑的整體抗震能力

在框架結(jié)構(gòu)中的特定位置設(shè)置一定數(shù)量的塑性鉸也能改善房屋建筑的抗震效果，不過這就需要對塑性鉸形變發(fā)生的位置以及相應(yīng)的變形程度進行合理的控制，這樣能夠使得塑性鉸結(jié)構(gòu)在地震時形成較好的耗能機構(gòu)。這樣在地震的作用下，房屋建筑框架結(jié)構(gòu)受到的作用力就會得到相應(yīng)的減小，以提高房屋建筑的整體抗震能力。

3、地基基礎(chǔ)設(shè)計注意事項

為了確保房屋建筑能夠具有更好的抗震效果，那么還需要對地基基礎(chǔ)進行合理的設(shè)計。這就需要在選擇地基基礎(chǔ)方案的時候，一定要從安全、合理和經(jīng)濟的角度出發(fā)。在進行房屋建筑抗震設(shè)計的時候，充分利用地基土的承載力，盡量采用天然地基上的淺基礎(chǔ)。如果當(dāng)?shù)鼗臏\層土質(zhì)無法滿足強度、變形和穩(wěn)定性的要求時，再進行相應(yīng)的地基深基礎(chǔ)方案的應(yīng)用。在地基基礎(chǔ)設(shè)計的過程中，需要選擇合適的基礎(chǔ)埋深、合理的基礎(chǔ)形式，為了防止房屋建筑的地基基礎(chǔ)出現(xiàn)偏離的情況，對于地基基礎(chǔ)底面積的設(shè)計一定要適當(dāng)，并使得地基承載力和剛度要上部框架結(jié)構(gòu)的承載力和剛度相適應(yīng)。

4、結(jié)構(gòu)構(gòu)造要求

（1）梁的抗震構(gòu)造措施：①梁截面尺寸：在對梁截面尺寸進行設(shè)計的時候，梁的截面寬度不宜小于 200mm，凈跨與截面高度之比不宜小于 4；② 梁的箍筋：為了進一步提高梁的變形能力，可以在梁端縱筋屈服范圍內(nèi)加密封閉式箍筋。

（2）柱的抗震構(gòu)造措施：①柱截面尺寸：在外柱的截面尺寸進行設(shè)計的時候，為了使柱有足夠的延性，柱截面的寬度和高度均不宜小于400mm，圓柱直徑不宜小于450mm；②柱縱向鋼筋的配置：為了保證柱有足夠的延性，對于截面尺寸大于 400mm 的柱，縱向鋼筋間距不宜大于 200mm。

四、結(jié)束語

綜上所述，為了避免地震給人們帶來巨大的災(zāi)難，使人們在地震發(fā)生的時候能夠更好地保護自身的生命財產(chǎn)安全，就一定要做好房屋建筑框架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計。這就需要相應(yīng)的設(shè)計人員在設(shè)計的過程中，克服相應(yīng)的設(shè)計困難，運用科學(xué)有效的設(shè)計手段，確保房屋建筑結(jié)構(gòu)更加安全、穩(wěn)定。

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