房屋建筑框架結(jié)構抗震設計要點

1、<p>　　房屋建筑框架結(jié)構抗震設計要點</p><p>　　摘要：如何從我國的地震環(huán)境和社會經(jīng)濟發(fā)展的實際情況出發(fā)，不斷提高建筑結(jié)構抗震設計的水平，使之更安全可靠、更合理經(jīng)濟，是結(jié)構設計人員的重要任務。本文闡述了框架結(jié)構抗震設計時應注意的問題，探討了框架結(jié)構抗震設計幾個要點。 </p><p>　　關鍵詞：房屋建筑框架結(jié)構抗震設計要點 </p><p>

2、　　中圖分類號：TU323.5 文獻標識碼： A 文章編號： </p><p>　　近年來中國房地產(chǎn)的迅猛發(fā)展給建筑業(yè)的發(fā)展帶來了很大機遇和挑戰(zhàn)，房地產(chǎn)市場的日趨成熟和完善要求建筑功能越來越多樣性和復雜性，因此如何在滿足建筑功能的同時設計出安全經(jīng)濟合理的結(jié)構體系對設計人員是一種不小的挑戰(zhàn)，這就需要我們結(jié)構設計人員在設計過程中不斷的總結(jié)和提高。 </p><p>　　一、抗震設計應注意的問題

3、 </p><p>　　中國地震活動頻度高、強度大、震源淺、分布廣，是一個震災嚴重的國家。據(jù)統(tǒng)計，我國絕大部分地區(qū)均發(fā)生過較強的破壞性地震，給人民的生命和財產(chǎn)造成了非常大的損失，如2008年5月12日發(fā)生的汶川地震、2010年4月14日發(fā)生的玉樹地震都造成了大量房屋倒塌、大量人員傷亡。因此，抗震設計是結(jié)構設計人員的一大課題，把好抗震設計關，提高建筑物的抗震能力才是減輕地震災害的根本措施。 </p>

4、<p>　　1、結(jié)構的抗震設計還不能完全依賴“計算設計”，更應該重視“概念設計”。概念設計是一種基于震害經(jīng)驗建立的抗震基本設計原則和思想。其目標是避免出現(xiàn)會導致結(jié)構過早破壞的敏感薄弱部位。結(jié)構抗震設計中特別要注意貫徹“強柱弱梁、強剪弱彎、強節(jié)點弱構件”的設計原則，強柱弱梁就是要求柱的抗彎能力高于梁的抗彎能力，強剪弱彎就是防止構件受剪破壞，要求桿件的受剪承載力高于受彎承載力，強節(jié)點弱構件就是要防止節(jié)點破壞先于構件。大量的工程設計

5、中我們發(fā)現(xiàn)框架梁上部配筋一般比較大，這是因為考慮了梁翼緣作用和梁裂縫寬度驗算后增加了較多梁縱向鋼筋，從而增大了梁端的承載力，相對減小了柱端承載力，可能會形成“強梁弱柱”，這樣做的后果就是地震發(fā)生時可能使得塑性鉸出現(xiàn)在柱端而未按照預期出現(xiàn)在梁端部，我們的做法是嚴格控制梁端裂縫驗算寬度剛好滿足規(guī)范要求，不因裂縫寬度過小而使得梁端增加過多的鋼筋。 </p><p>　　2、當?shù)叵率翼敯宀蛔鳛樯喜拷Y(jié)構的嵌固端時，一層框柱

6、底端及二層樓面梁的配筋有可能偏小，整體計算除建立從基頂至屋頂?shù)挠嬎隳Ｐ屯猓€應采用不含地下室的模型進行復核。 </p><p>　　3、個別構件應采取的構造措施在抗震設計中也容忽視，如嵌砌入框架柱內(nèi)的半高墻如走道欄板提供了較大剛度，在震害中可以看見框架柱常常在此類墻頂部發(fā)生破壞，我們?yōu)楸苊獯祟惼茐陌l(fā)生，通常在框架柱邊20mm以外設置構造柱與其強拉結(jié)，框架柱和構造柱之間柔性連接。 </p><p

7、>　　結(jié)構抗震設計是個長期、復雜甚至循環(huán)往復的過程，結(jié)構設計人員不可掉以輕心，因為任何在這過程中的考慮不周都有可能使整個設計結(jié)果存在不安全因素。 </p><p>　　二、框架結(jié)構抗震設計要點分析 </p><p>　　框架結(jié)構體系是指沿房屋的縱向和橫向，由梁、柱構件通過抗彎節(jié)點連接構成，既承受豎向荷載，也承受水平荷載的結(jié)構體系。這種體系廣泛用于多層及高度不大的高層建筑。框架結(jié)構可通

8、過合理的設計，使之具有良好的抗震性能。 </p><p>　　1、框架結(jié)構設計要點 </p><p><b>　　（1）框架梁 </b></p><p>　　框架梁、柱中心線宜重合。當梁中線與柱中線之間偏心距大于柱寬的1 /4時，應考慮偏心對梁柱節(jié)點核心區(qū)受力和構造的不利影響，以及梁荷載對柱子的偏心影響。另外，為減小扭轉(zhuǎn)的不利影響，宜采用整體現(xiàn)

9、澆樓蓋。 </p><p><b>　?。?）框架柱 </b></p><p>　　大量試驗表明，隨著軸壓比的增大，柱的極限抗彎承載力提高。但極限變性能力、耗散地震能量的能力都降低。軸壓比對短柱的影響更大：在長柱中，軸壓比越大，混凝土受壓區(qū)高度越大，壓彎構件會從大偏壓破壞向小偏壓破壞過渡，小偏壓破壞的延性很小或者沒有延性；在短柱中，軸壓比增大也會改變柱的破壞形態(tài)，會從

10、剪壓破壞變成脆性的剪拉破壞，破壞時承載能力突然喪失。軸壓比愈大，塑性變形段愈短，承載能力下降愈快，即延性減小?？蚣苤目拐鹪O計一般應在大偏心受壓破壞范圍，以保證有一定的延性。 </p><p><b>　?。?）樓、屋蓋 </b></p><p>　　框架結(jié)構宜采用現(xiàn)澆樓蓋結(jié)構。現(xiàn)澆樓蓋的混凝土強度等級不宜低于C20。當板厚≤150mm 時，鋼筋間距不宜大于200mm

11、; 當板厚＞ 150mm 時，鋼筋間距不宜大于1.5 倍板厚，且不宜大于250mm。集中荷載較大或溫度影響較大時，分布筋截面積應適當增加，間距適當減小，其間距不宜大于200mm，可為φ8@ 200。頂層及考慮抗裂時板上筋可不斷，或部分連通，拉通筋均應按受拉搭接鋼筋。 </p><p>　?。?）填充墻和隔墻 </p><p>　　框架結(jié)構的填充墻和隔墻一般為輕質(zhì)墻體。過梁一般不采用預制混凝

12、土過梁，而是現(xiàn)澆梁帶。設計時應注明采用的輕質(zhì)墻的做法及圖集，并注明過梁的補充筋。當過梁與柱或構造柱相接時，柱應甩筋，過梁現(xiàn)澆。有抗震設防要求情況下，如果采用砌體填充墻，其布置應符合: 上、下層剛度不能變化過大;盡量減少因抗側(cè)剛度偏心造成的扭轉(zhuǎn)。另外，還要采取措施確保砌體填充墻及隔墻的自身穩(wěn)定性。 </p><p>　　2、結(jié)構抗震構造措施 </p><p>　　（1）梁的抗震構造措施 &l

13、t;/p><p>　?、倭航孛娉叽? 為了防止梁發(fā)生斜裂縫破壞、斜壓型脆性破壞，框架梁截面尺寸必須滿足如下要求: 梁的截面寬度不宜小于200mm; 截面高度與寬度不宜大于4; 凈跨與截面高度之比不宜小于4。 </p><p>　　②梁的配筋率: 梁的變形能力主要取決于梁端的塑性轉(zhuǎn)動量，而梁的塑性轉(zhuǎn)動量與截面混凝土受壓區(qū)相對高度有關。為了保證梁的變形能力，使框架結(jié)構具有較好的抗震性能，在考慮梁端

14、受壓鋼筋的作用的情況下，梁端縱向受拉鋼筋的配筋率應能使梁端混凝土受壓區(qū)高度和有效高度之比滿足以下要求: 抗震等級為一級x /h0≤0． 25; 二、三級x /h0≤0． 35，同時，縱向受拉鋼筋的配筋率不宜大于2． 5%。縱向受拉鋼筋的最小配筋率，抗震設計和非抗震設計有所不同，規(guī)范有明確規(guī)定。梁端底面和頂面縱向鋼筋的比率，同樣對梁的變形能力有較大的影響。規(guī)范要求，除按計算確定外，一級不應小于0． 5; 二、三級不應小于0.3。 <

15、/p><p>　　③梁的箍筋: 試驗結(jié)果和震害經(jīng)驗表明，梁端的破壞主要集中于1． 5 － 2． 0 倍梁高的長度范圍內(nèi)，因此，在梁端縱筋屈服范圍內(nèi)加密封閉式箍筋，對提高梁的變形能力十分有效。同時，為了防止混凝土壓潰前受壓鋼筋過早壓曲，應嚴格遵照《建筑抗震設計規(guī)范》有關條文限制箍筋的間距。 </p><p>　?、?梁內(nèi)縱筋的錨固和搭接: 在較強地震作用過程中，梁、柱截面中的縱向受力鋼筋可能處于

16、交替拉、壓狀態(tài)下，根據(jù)試驗結(jié)果，這時鋼筋與其周圍混凝土的粘結(jié)錨固性能將比單純受拉時不利。因此，根據(jù)抗震等級的不同，應按照《混凝土結(jié)構設計規(guī)范》的要求計算抗震錨固長度和搭接長度，建議適當增大受拉鋼筋的錨固長度和搭接長度?？v向受力鋼筋連接接頭的位置宜避開梁端箍筋加密區(qū); 當無法避開時，應采用滿足等強度要求的機械連接接頭，且鋼筋接頭面積百分率不應超過50%?？v向受力鋼筋搭接長度范圍內(nèi)箍筋應加密，其直徑和肢距視搭接鋼筋直徑大小而不同。 <

17、/p><p>　?。?）柱的抗震構造措施 </p><p>　?、僦孛娉叽? 柱的平均剪應力太大，會使柱產(chǎn)生脆性的剪切破壞。平均壓應力或軸壓比太大會使柱產(chǎn)生混凝土壓碎破壞，為了使柱有足夠的延性，柱截面尺寸應符合以下要求:A、柱截面的寬度和高度，四級或不超過2層是不宜小于300mm，一、二、三級且超過2層是不宜小于400mm；圓柱的直徑，四級或不超過2層時不宜小于350mm，一、二、三級且超過

18、2層時不宜小于450mm。B、 柱截面長邊與短邊的邊長比不宜大于3;。C、剪跨比宜大于2。 </p><p>　　②柱的軸壓比: 限制框架柱的軸壓比主要為了保證框架結(jié)構的延性要求。試驗證明，受壓構件的位移延性隨軸壓力增加而減小。為滿足框架柱在地震作用組合下位移延性的要求，根據(jù)抗震等級不同，《建筑抗震設計規(guī)范》對軸壓比限值進行了規(guī)定，抗震等級一級為0.65，二級為0.75，三級為0.85，四級為0.90; 建造于I

19、V 類場地且較高的高層建筑，柱軸壓比限值還應適當減小。不論采取何種約束措施，柱的軸壓比都不應大于1.05。 </p><p>　　③柱縱向鋼筋的配置: 柱中縱向鋼筋宜對稱配置: 截面尺寸大于400mm 的柱，縱向鋼筋間距不宜大于200mm: 柱總配筋率不應大于5%，剪跨比不大于2的一級框架的柱，每側(cè)縱向鋼筋配筋率不宜大于1.2%; 邊柱和角柱在小偏心受拉時，柱內(nèi)縱筋總截面面積應比計算值增加25%；為了保證柱有足夠

20、的延性，柱縱向鋼筋最小配筋率必須滿足規(guī)范要求。柱縱向鋼筋的綁扎接頭應避開柱端的箍筋加密區(qū)。在縱向鋼筋搭接區(qū)段內(nèi)宜加密箍筋，防止縱向鋼筋的壓曲，增加粘結(jié)強度，箍筋的直徑和肢距視搭接鋼筋直徑大小而不同。 </p><p>　　④柱的箍筋:箍筋有效減少了縱向鋼筋壓屈的自由長度，使之充分發(fā)揮抗壓能力，對柱的核心混凝土的橫向變形起著有效的約束作用，提高配箍率可以顯著提高受壓混凝土的極限壓應變，從而有效增加柱的延性。在地震力

21、的反復作用下，柱端鋼筋保護層往往首先碎落，這時，若無足夠的箍筋約束，縱筋就會向外膨出，柱端發(fā)生破壞。因此在現(xiàn)行《建筑抗震設計規(guī)范》中對柱的箍筋在加密范圍、箍筋肢距、箍筋加密區(qū)的體積配箍率及非加密區(qū)的最小配箍量均作了規(guī)定，作為設計人員應嚴格遵守。 </p><p>　　總之，結(jié)構抗震設計一方面應按現(xiàn)行設計規(guī)范對結(jié)構進行必要的計算, 滿足承載力和變形的要求; 另一方面還要采取正確的構造措施, 提高結(jié)構的延性, 防止結(jié)

22、構倒塌。在進行鋼筋混凝土框架結(jié)構的抗震設計時, 首先要有合理的滿足抗震要求的建筑布置, 同時要有清楚的抗震設計概念,不僅要進行抗震理論計算, 更要重視框架結(jié)構的構造要求,確?？蚣芙Y(jié)構的設計安全可靠。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1]建筑抗震設計規(guī)范 GB50011-2010 </p><p>　　[

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