框架結(jié)構(gòu)在抗震設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

【摘要】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(shí)還具有非常高的性價(jià)比，使得其被廣泛的應(yīng)用到了高層建筑的建設(shè)過(guò)程中。不過(guò)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(duì)高層建筑的框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，一定要做好相應(yīng)的抗震設(shè)計(jì)。本文主要對(duì)框架結(jié)構(gòu)在抗震設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析，以供相關(guān)人士參考。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；框架結(jié)構(gòu)；抗震設(shè)計(jì)

一、前言

地震災(zāi)害給人們?cè)斐傻膿p失是非常巨大的，特別是對(duì)于高層建筑來(lái)說(shuō)，做好相應(yīng)的抗震設(shè)計(jì)是非常必要的。目前在對(duì)高層建筑進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的時(shí)候，所采用的最多的抗震設(shè)計(jì)手段就是進(jìn)行框架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)，因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)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(jì)是保證人民財(cái)產(chǎn)生命安全的重要措施。

二、框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的一般原則

1、強(qiáng)柱弱梁

在對(duì)建筑框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的時(shí)候，首先就需要遵守強(qiáng)柱弱梁的設(shè)計(jì)原則，即通過(guò)增大房屋建筑柱端的彎矩設(shè)計(jì)值來(lái)實(shí)現(xiàn)強(qiáng)柱弱梁。之所以需要遵從強(qiáng)柱弱梁的設(shè)計(jì)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(qiáng)地震的作用下出現(xiàn)倒塌的現(xiàn)象。為了更好地實(shí)現(xiàn)強(qiáng)柱弱梁這一設(shè)計(jì)，不僅需要對(duì)房屋建筑的結(jié)構(gòu)內(nèi)力進(jìn)行有效的調(diào)整，同時(shí)還需要嚴(yán)格的按照所設(shè)計(jì)的內(nèi)力來(lái)進(jìn)行配筋，從而使得建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的實(shí)際承載力與所設(shè)計(jì)的內(nèi)力相近。最后，在房屋建筑設(shè)計(jì)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(qiáng)柱弱梁的延性，使房屋建筑整體的抗震性能大大增加。

2、強(qiáng)剪弱彎

在對(duì)建筑框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的時(shí)候，還需要遵從強(qiáng)剪弱彎的設(shè)計(jì)原則。即在對(duì)建筑框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)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(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)于框架構(gòu)件中的各個(gè)承重構(gòu)件，人為的加大其相應(yīng)的抗剪承載力。對(duì)于框架結(jié)構(gòu)中的框架梁進(jìn)行抗剪設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要進(jìn)行精確地計(jì)算和驗(yàn)算，從而使得其設(shè)計(jì)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(shí)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(qiáng)的抗震性能。

3、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件

最后，在對(duì)建筑框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的時(shí)候還需要遵守強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件的設(shè)計(jì)原則，這個(gè)設(shè)計(jì)原則主要是為了提高建筑結(jié)構(gòu)的整體性。因此，在對(duì)房屋建筑中的各個(gè)構(gòu)件進(jìn)行連接的時(shí)候，一定的要保證其連接的可靠性，并且連接的過(guò)程中一定要符合系列要求：對(duì)于框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件節(jié)點(diǎn)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(shí)，框架結(jié)構(gòu)各構(gòu)件的節(jié)點(diǎn)還需要保持足夠的承載力和剛度；最后，對(duì)強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件的設(shè)計(jì)值進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候，主要是通過(guò)增大節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的組合剪力設(shè)計(jì)值來(lái)進(jìn)行的。

三、框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1、改善框架的抗震能力對(duì)框架結(jié)構(gòu)的角柱進(jìn)行強(qiáng)化

對(duì)于整個(gè)房屋建筑框架結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，角柱是其中一個(gè)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(duì)房屋建筑的外圍框架進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，在其平面內(nèi)設(shè)計(jì)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(shí)還能在很大程度上提高整個(gè)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(huì)有側(cè)向移動(dòng)的問(wèn)題發(fā)生。在對(duì)角柱結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)化設(shè)計(jì)的過(guò)程中，可以通過(guò)增加一些多余的構(gòu)件來(lái)進(jìn)行加強(qiáng)，同時(shí)也可以利用彎曲耗能的形式來(lái)代替軸變的耗能形式進(jìn)行加強(qiáng)。這樣當(dāng)有地震發(fā)生的時(shí)候，這可以先利用這些多余構(gòu)件的屈服和形變來(lái)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(guò)這就需要對(duì)塑性鉸形變發(fā)生的位置以及相應(yīng)的變形程度進(jìn)行合理的控制，這樣能夠使得塑性鉸結(jié)構(gòu)在地震時(shí)形成較好的耗能機(jī)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(huì)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(jì)注意事項(xiàng)

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(duì)地基基礎(chǔ)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。這就需要在選擇地基基礎(chǔ)方案的時(shí)候，一定要從安全、合理和經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)。在進(jìn)行房屋建筑抗震設(shè)計(jì)的時(shí)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(wú)法滿足強(qiáng)度、變形和穩(wěn)定性的要求時(shí)，再進(jìn)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(jì)的過(guò)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(duì)于地基基礎(chǔ)底面積的設(shè)計(jì)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(duì)梁截面尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)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(jìn)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(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)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(duì)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(yǔ)

綜上所述，為了避免地震給人們帶來(lái)巨大的災(zāi)難，使人們?cè)诘卣鸢l(fā)生的時(shí)候能夠更好地保護(hù)自身的生命財(cái)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(jì)。這就需要相應(yīng)的設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，克服相應(yīng)的設(shè)計(jì)困難，運(yùn)用科學(xué)有效的設(shè)計(jì)手段，確保房屋建筑結(jié)構(gòu)更加安全、穩(wěn)定。

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