鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震性能分析

【摘要】我國屬地震多發(fā)國家，因此抗震性能較好的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)在建筑中得到廣泛應(yīng)用。但事實證明，我國很多鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)建筑依然存在很多震害現(xiàn)象。本文通過對鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的特點及震害的分析，提出了一些改善和提高鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震性能的相關(guān)措施，希望能對我國建筑抗震設(shè)計的改進和施工質(zhì)量的提高起到借鑒作用。

【關(guān)鍵詞】鋼筋混凝土；框架結(jié)構(gòu)；抗震性能

1、引言

鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)是指由鋼筋混凝土梁和柱連接而成，共同構(gòu)成承重體系的建筑結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)建筑的墻體都為自承重墻，僅起到分隔和圍護的作用。鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)因其具有平面布置靈活和抗震性能好等優(yōu)點，在工業(yè)與民用建筑中得到了廣泛的應(yīng)用。但是，近幾年我國地震頻繁發(fā)生，暴露出我國很多鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)設(shè)施與建筑物的抗震性能依然較差，震害比較嚴(yán)重，造成了人員傷亡和經(jīng)濟損失。因此，分析鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的特點及造成震害的原因，并以此為基礎(chǔ)提出科學(xué)合理的抗震措施，對完善我國鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計，優(yōu)化我國鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)建筑的抗震性能，減少地震造成的損失具有十分重要的意義。

2、鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的特點及震害分析

2.1鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的特點

鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的特點是自重比較輕，具有較好的抗震性能。其主要構(gòu)件是柱和梁，分別承受使用過程中的豎向荷載與水平荷載，其屋蓋和樓板的荷載經(jīng)過板傳給梁，又由梁傳給柱，再由柱傳給基礎(chǔ)。通過合理的設(shè)計，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)能夠具有良好的延性性能，有效耗散地震造成的輸入能量。但同時也具有明顯的缺點，就是其側(cè)向剛度較小導(dǎo)致抵抗水平荷載的能力較低，在地震作用下水平變形較大，進而造成非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞。當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)較低時，水平變形以剪切變形為主，由鋼筋混凝土框架柱的彎曲變形與節(jié)點轉(zhuǎn)角引起；當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)較高時，水平變形則表現(xiàn)為彎剪型，過大的水平位移引起較大的P-△效應(yīng)，使結(jié)構(gòu)損傷更為嚴(yán)重，甚至出現(xiàn)極少數(shù)倒塌現(xiàn)象[1]。

2.2鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的震害分析

總的來說，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的震害分為柱、梁及梁柱節(jié)點等結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞和填充墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞兩類。

（1）鋼筋混凝土框架柱的破壞 一般情況下，地震對鋼筋混凝土框架柱的破壞重于梁，柱頂端的破壞重于柱底，角柱的破壞重于中柱和邊柱，短柱的破壞重于一般柱。由于鋼筋混凝土框架柱的兩端彎矩較大，故柱的兩端極易發(fā)生彎剪破壞，形成水平裂縫和斜裂縫，有時甚至形成交叉裂縫，并進一步導(dǎo)致箍筋嚴(yán)重扭曲而崩斷。而在柱底部分的水平裂縫處，局部混凝土?xí)粔核?，進而導(dǎo)致縱向受力的鋼筋發(fā)生屈曲暴露出柱體表面。

（2）鋼筋混凝土框架梁的破壞 鋼筋混凝土框架梁的破壞一般發(fā)生在梁端，其主要原因是梁端部分的剪力和彎矩都比較大，而且在地震中會反復(fù)受力。另外，在梁端處的鋼筋端部常出現(xiàn)錨固不好、縱筋和箍筋配筋不足等情況，這些原因都會導(dǎo)致梁端縱向鋼筋屈服，形成垂直裂縫或交叉裂縫，使梁端在地震中被嚴(yán)重破壞。總的來說，地震對鋼筋混凝土框架梁的破壞沒有柱的破壞嚴(yán)重，并且屬于框架結(jié)構(gòu)的局部破壞，故通常不會引起建筑的整體倒塌。

（3）鋼筋混凝土梁柱節(jié)點的破壞 在地震中，鋼筋混凝土梁柱節(jié)點是最易被破壞的區(qū)域之一，其主要包括剪切破壞與鋼筋錨固破壞。造成梁柱節(jié)點易被破壞的主要原因有：一是梁柱節(jié)點區(qū)域的箍筋綁扎十分困難，故在施工時經(jīng)常出現(xiàn)箍筋配置不足或未設(shè)箍筋的情況[2]；二是梁柱節(jié)點處箍筋的綁扎不牢固，導(dǎo)致在振搗混凝土?xí)r箍筋下滑至柱頂區(qū)域；三是梁柱節(jié)點核芯區(qū)的鋼筋過密，導(dǎo)致節(jié)點處的混凝土澆筑質(zhì)量下降。這些原因都會降低梁柱節(jié)點的抗剪能力，造成震害。

（4）填充墻體的破壞

鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)中的填充墻體多為磚砌體，只用于分割和圍護空間，與框架結(jié)構(gòu)缺乏有效連接，其具有承載力低、剛度大、變形性能差和抗剪強度低等特點。因此，在地震水平作用力下，填充墻體極易沿柱周邊出現(xiàn)斜裂縫和交叉裂縫，并且這種破壞發(fā)生的早且嚴(yán)重。

3、提高鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震性能的措施

3.1合理設(shè)計鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的構(gòu)造

在進行鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計時，必須對其抗震性進行充分的考慮，合理的設(shè)計方案應(yīng)具有良好的承載力、穩(wěn)定性、剛度及延性等特點。由于在地震中不規(guī)則建筑平面極易導(dǎo)致局部和扭轉(zhuǎn)振動的發(fā)生，而不規(guī)則建筑立面極易導(dǎo)致建筑物應(yīng)力變形集中以及局部振動過度等現(xiàn)象，因此，在進行鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)合理布置構(gòu)造柱、梁、樓梯以及窗間墻等構(gòu)件，保證抗側(cè)力構(gòu)件的對稱；同時應(yīng)使縱橫墻及上下墻對齊，保證豎向抗側(cè)力、剛度及質(zhì)量的均勻。另外，應(yīng)重視“強柱弱梁、強節(jié)點弱錨固、強剪弱彎”的設(shè)計原則，并嚴(yán)格限制框架結(jié)構(gòu)的軸壓比，提高鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的延性，減少鋼筋混凝土柱的脆性受壓破壞，有效提高建筑物的抗震性能。

3.2嚴(yán)格管理鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的施工

（1）施工原材料的選擇 在鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)中，鋼筋的性能和混凝土的強度等級都直接關(guān)系到建筑的抗震性能。為了實現(xiàn)鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)“強柱弱梁、強剪弱彎”的要求，應(yīng)注意控制鋼筋的屈服強度、實際抗拉強度以及強度標(biāo)準(zhǔn)值間的關(guān)系，避免超強過多，使鋼筋充分發(fā)揮其延性性能。為了減少鋼筋混凝土框架梁柱的柱軸壓比及剪壓比，應(yīng)適當(dāng)提高混凝土的強度等級，有效提高框架結(jié)構(gòu)的整體延性。

（2）鋼筋的制作與安裝 在地震時，鋼筋混凝土框架柱或梁端的截面會出現(xiàn)彈塑性狀態(tài)，可能導(dǎo)致縱向鋼筋伸入梁柱節(jié)點的錨固在鋼筋與混凝土間的粘結(jié)破壞中失效[3]，因此必須確保其錨固長度和錨固形式的可靠性。另外，框架節(jié)點的箍筋可有效約束混凝土和縱向受壓鋼筋，防止縱向鋼筋被壓屈，所以在加工時，必須保證其平直段的長度符合要求；在現(xiàn)場綁扎時，梁、柱交接處及梁上有集中荷載處必須使用箍筋，不可漏放，特別是核心區(qū)還應(yīng)按加密要求布置。

（3）混凝土的澆注 鋼筋混凝土框架的不同部位對混凝土強度等級的要求是不同的，因此在澆筑時，必須嚴(yán)格檢查混凝土的強度等級及其澆筑順序，防止高等級混凝土部位被注入低等級混凝土。在驗收時，必須加強對節(jié)點核心區(qū)及構(gòu)造柱的混凝土試塊留置，以便控制強度質(zhì)量；同時還應(yīng)注意混凝土的振搗及養(yǎng)護。

（4）填充墻體的加固 在地震中，砌體強度不足的填充墻體會出現(xiàn)壓裂、壓碎、拉裂和剪斷等現(xiàn)象，有的甚至?xí)顾?。因此，?yīng)該對填充墻體采取設(shè)置水平拉結(jié)筋和混凝土連系構(gòu)件等加固措施，提高填充墻體的抗震性能。

4、結(jié)束語

本文通過對鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)特點及震害的分析，從設(shè)計和施工兩方面得出了一些優(yōu)化其抗震性能的措施。但由于不同地區(qū)的地震特點不同，對鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計方法和抗震措施的實施也要區(qū)分對待，選擇各地更為適合的抗震設(shè)防方法，這就需要相關(guān)的工作人員不斷努力研究，不斷優(yōu)化抗震措施來有效減少地震對我國的損害。

參考文獻

[1]張婧，高衡山.鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的抗震分析及施工質(zhì)量的控制措施[J].科學(xué)之友，2012（8）.

[2]崔海濤.建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震技術(shù)綜述[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2012（2）.

[3]彭莉華.混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震施工質(zhì)量控制探討[J].科學(xué)之友，2011（12）.