建筑框架式結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)的運(yùn)用與探究

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建筑框架式結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)的運(yùn)用與探究

王朝陽(yáng) 白德欣

濮陽(yáng)市誠(chéng)豐建設(shè)工程有限公司 河南濮陽(yáng) 457000

[摘要]隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，高層建筑框架式結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的科學(xué)性、合理性已經(jīng)成為國(guó)家及人民所關(guān)注的焦點(diǎn)。在建筑工程施工前期嚴(yán)格按照國(guó)家相關(guān)規(guī)定對(duì)其施工設(shè)計(jì)、施工環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控，在確保其質(zhì)量的前提下，提高其抗震性能。為此，本文主要對(duì)框架式結(jié)構(gòu)的概況、建筑框架式結(jié)構(gòu)抗震性能特點(diǎn)及技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行了分析與探究。

[關(guān)鍵詞]建筑框架式結(jié)構(gòu)；抗震性能；方式；技術(shù)應(yīng)用

隨著建筑結(jié)構(gòu)抗震相關(guān)理論研究的不斷發(fā)展，結(jié)構(gòu)思路也經(jīng)歷了一系列的變化。在前期并沒(méi)有對(duì)結(jié)構(gòu)彈性動(dòng)力特征進(jìn)行充分考慮，也沒(méi)有對(duì)地震作用進(jìn)行詳細(xì)的記錄及統(tǒng)計(jì)，同時(shí)還缺乏相關(guān)資料，在這種情況下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)只是經(jīng)驗(yàn)性的取一個(gè)地震水平作用(0.1倍自重)進(jìn)行設(shè)計(jì)。隨著時(shí)代的進(jìn)步及科學(xué)的不斷發(fā)展，加大了結(jié)構(gòu)非線性性能的研究力度，人們發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)取的地震作用只是賦予結(jié)構(gòu)一個(gè)基本屈服承載力，在震級(jí)較大的情況下，結(jié)構(gòu)將在一系列控制部位進(jìn)入屈服后非彈性變形狀態(tài)，并靠其屈服后的非彈性變形能力來(lái)經(jīng)受地震作用。因此，也逐漸形成了使結(jié)構(gòu)在一定水平的地震作用下進(jìn)入屈服，并達(dá)到足夠的屈服后非彈性變形狀態(tài)來(lái)耗散能量的現(xiàn)代抗震設(shè)計(jì)理論。

一、框架式結(jié)構(gòu)的概況

框架式結(jié)構(gòu)定義為：由木制的立筋、梁、擱柵和椽子等構(gòu)件組成骨架，再鋪設(shè)屋面和樓面，砌筑內(nèi)外墻。構(gòu)件可以現(xiàn)場(chǎng)制作，也可預(yù)制裝配。框架式木結(jié)構(gòu)建筑是西方國(guó)家的一種傳統(tǒng)建筑類型。

框架結(jié)構(gòu)住宅是指以鋼筋混凝土澆搗成承重梁柱，再用預(yù)制的加氣混凝土、膨脹珍珠巖、浮石、蛭石、陶爛等輕質(zhì)板材隔墻分戶裝配成而的住宅。適合大規(guī)模工業(yè)化施工，效率較高，工程質(zhì)量較好。

二、建筑框架式結(jié)構(gòu)抗震性能方式分析

框架式地下結(jié)構(gòu)的種類包括:建筑結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)、建筑的設(shè)計(jì)實(shí)際應(yīng)用的年限、建筑抗震的設(shè)防方面的分類、防震設(shè)防的強(qiáng)度和建筑施工場(chǎng)地、鋼筋方面的混凝土結(jié)構(gòu)的抗震的等級(jí)，以及人防工程抗力方面和地基設(shè)計(jì)方面的等級(jí)等。

1、靜力方法：即為隨著時(shí)間的變化，通過(guò)等代方式的靜地震荷載計(jì)算模型結(jié)構(gòu)的內(nèi)力。等代方面的靜地震的荷載為:結(jié)構(gòu)自身、洞頂上的土柱慣性力、側(cè)向土壓力等。

2、地基抗力系數(shù)方法：即為在相互作用下進(jìn)行結(jié)構(gòu)橫斷面地震反應(yīng)的方式。一般情況下，適合應(yīng)用于半埋設(shè)以及全埋設(shè)方面的地下結(jié)構(gòu)，通過(guò)剪切彈簧及多點(diǎn)壓縮彈簧取代地下結(jié)構(gòu)四周的巖土介質(zhì)，如梁元素能夠模擬結(jié)構(gòu)。具體操作步驟為:四周巖土介質(zhì)彈簧方面使用常數(shù)進(jìn)行計(jì)算、四周巖土地震通過(guò)變位進(jìn)行計(jì)算、結(jié)構(gòu)反應(yīng)進(jìn)行計(jì)算等。其四周的巖土抗力彈簧的常數(shù)，一般會(huì)通過(guò)靜力有限元法進(jìn)行類似或相近常數(shù)方面的計(jì)算。側(cè)面和下方邊界應(yīng)做好固定工作，可結(jié)合地震反應(yīng)進(jìn)行具體的探析，從而獲取應(yīng)變幅度彈性方面的常數(shù)。其次獲取空洞所有方向方面的均衡荷載，以獲取準(zhǔn)確的地基抗力方面的系數(shù)，通過(guò)抗力方面的系數(shù)計(jì)算彈簧方面的常數(shù)值。

3、反應(yīng)變位的方法：由于共振響應(yīng)一般不會(huì)出現(xiàn)于地下結(jié)構(gòu)中，因此忽略結(jié)構(gòu)自身震動(dòng)的慣性力，對(duì)計(jì)算方面的最后結(jié)構(gòu)沒(méi)有過(guò)多影響。計(jì)算地下結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)動(dòng)力的方程的過(guò)程，應(yīng)將靜計(jì)算方面的公式簡(jiǎn)化。因?yàn)檫@樣地下結(jié)構(gòu)的地震效應(yīng)就會(huì)和地下結(jié)構(gòu)的實(shí)際位置相聯(lián)系，這種方式可以將地震變位和抗力系數(shù)具體化。

4、有限元的方法：地下結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震性能方面的分析過(guò)程，需要對(duì)其抗震方面的特征和一些特別的部分或突發(fā)情況進(jìn)行進(jìn)一步的研究。如建筑地下室分支部分、拐角的位置均適用于這種方法。模型的便捷可通過(guò)能量傳遞邊界，如萊斯默完善的粘性邊界、斯密斯改進(jìn)的迭加邊界，以及廖振鵬設(shè)計(jì)的透射性邊界等，其使用的效果均為較佳。

三、提升建筑框架式結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)的應(yīng)用

在高層建筑框架式結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，除考慮概念設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算外，歷次地震后人們?cè)谙拗平ㄖ叨?，提高結(jié)構(gòu)延性（限制結(jié)構(gòu)類型和結(jié)構(gòu)材料使用）等方面總結(jié)的抗震經(jīng)驗(yàn)一直是各國(guó)規(guī)范重視的問(wèn)題。合理選擇了結(jié)構(gòu)的屈服水準(zhǔn)和延性要求后，就需要通過(guò)抗震措施來(lái)保證結(jié)構(gòu)確實(shí)具有所需的延性能力，從而保證結(jié)構(gòu)在中震、大震下實(shí)現(xiàn)抗震設(shè)防目標(biāo)。系統(tǒng)的抗震措施包括以下幾個(gè)方面內(nèi)容：

首先，“強(qiáng)柱弱梁”:人為增大柱相對(duì)于梁的抗彎能力，使鋼筋混凝土框架在大震下，梁端塑性鉸出現(xiàn)較早，在達(dá)到最大非線性位移時(shí)塑性轉(zhuǎn)動(dòng)較大；而柱端塑性鉸出現(xiàn)較晚，在達(dá)到最大非線性位移時(shí)塑性轉(zhuǎn)動(dòng)較小，甚至根本不出現(xiàn)塑性鉸。從而保證框架具有一個(gè)較為穩(wěn)定的塑性耗能機(jī)構(gòu)和較大的塑性耗能能力。

其次，“強(qiáng)剪弱彎”:剪切破壞基本上沒(méi)有延性，一旦某部位發(fā)生剪切破壞，該部位就將徹底退出結(jié)構(gòu)抗震能力，對(duì)于柱端的剪切破壞還可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的局部或整體倒塌。因此可以人為增大柱端、梁端、節(jié)點(diǎn)的組合剪力值，使結(jié)構(gòu)能在大震下的交替非彈性變形中其任何構(gòu)件都不會(huì)先發(fā)生剪切破壞。

最后，抗震構(gòu)造措施:通過(guò)抗震構(gòu)造措施來(lái)保證形成塑性鉸的部位具有足夠的塑性變形能力和塑性耗能能力，同時(shí)保證結(jié)構(gòu)的整體性。這一系統(tǒng)的抗震措施理念已被世界各國(guó)所接受，但是對(duì)于耗能機(jī)構(gòu)卻出現(xiàn)了以新西蘭和美國(guó)為代表的兩種不完全相同的思路。首先，這兩種思路都是以優(yōu)先引導(dǎo)梁端出塑性鉸為前提。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)建筑工程事業(yè)得到了極大的發(fā)展空間，在建筑工程施工中大量新技術(shù)、新工藝的應(yīng)用，推動(dòng)了我國(guó)建筑事業(yè)的高速發(fā)展。提高高層建筑框架式結(jié)構(gòu)的抗震性能，是確保建筑施工質(zhì)量的有效保障，在抗震設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，必須充分考慮高層建筑抗震的特點(diǎn)及現(xiàn)場(chǎng)施工條件，同時(shí)采用科學(xué)有效地方式進(jìn)行施工，只有這樣才可以有效地解決各種病害問(wèn)題，增強(qiáng)高層建筑的抗震能力。

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