高烈度區框架結構設計概述

冷小蘭

摘 要：建筑結構多以多層構架結構為主，而框架結構在高烈度區占有重要地位，由于在造價上框架結構相對于其他結構形式較低且在平面上能夠靈活布置，該類特點使得都曾住宅以及教學樓的建設中廣泛使用構架結構。并通過設置高剪力墻以增加其抗震能力。建筑結構高烈度區軸壓小，且豎向上的荷載容易得到滿足，但如若受到水平地震力，就難以保證建筑能夠滿足抗震規范要求。若是對截面進行增大或者添加剪力墻那么會影響建筑物的使用。文章就針對高烈度區如何選用框架結構進行了探討。

關鍵詞：框架結構；應用；高烈度區；抗震

引言

我國城鎮建設中占有較大比例的建筑都使用了框架結構，諸如住宅、學校教學樓以及宿舍和辦公樓等，在抗震設防的低烈度區域，在該類建筑中框架結構的截面尺寸受到了軸壓比的控制；而在高烈度區，為了滿足建筑物在水平位移上的控制要求，框架結構需要充分考慮綜合因素，通過材料強度的提高、梁面以及柱面尺寸的加大以及剪力墻的增加等方式提高水平地震力的抗性。但是梁柱的增加或者是截面尺寸的加大會影響到建筑物的正常使用，同時也在外觀上造成影響，這是多層建筑在高烈度區常見的難題。

1 實例探析

對七層住宅小區樓房進行分析，該樓房地上高七層地下兩層，建筑的總高度為19.2米，在相關抗震規范設計要求中，該建筑抗震的設防烈度應當高于8度，即為0.2g，場地土為II類，不進行設計地震分組，采用二級框架，采用SATWE2010對結構進行分析計算。對該結構進行了三種方案設定：

一：考慮到框架結構在多層建筑中的應用，在Y向上層間最大位移角無法滿足規定，在建筑物的抗震設計規范中明確要求了，應用框架結構建設的建筑物，其層間位移角必須要小于1/550。因此處于對此考慮，在設計結構時，對梁體以及柱體的混凝土標號予以提高，并相對增加了柱子以及邊梁的橫截面積，使得層間最大的位移角提高至1/535，仍舊無法滿足要求。

二：高烈度區能夠通過配置剪力墻的方式對框架結構的抗震度予以提高，以此減少水平位移。但是建筑物的剪力墻結構僅能在端部的1軸以及7軸，且布置數量也受到限制。由于剪力墻的布置使得擴建結構的各底部側移量以及各層之間的形變量都相對減少，因此對層間的位移限制較為容易控制，層間的最大位移角基本滿足抗震設計規范要求。但考慮建筑自身特征，就會過大的考慮其自振周期，因而在分析其抗震度時，過大的考慮了地震反應以及底部剪力值，造成地面層的剪力墻過大、端柱的配筋過大現象，因而在承載地震剪力時，建筑會發生超筋現象，且無法對其進行有效調整。

三：該建筑物長向長為4940cm，在短向長為1020cm，長向與短向長度比為4.8，因此結構為細長結構，并且7到27軸很多短向框架沒法進行拉通，無法將框架完全的連通完整。因此通過在長向以及短向上增加柱子或者對柱網進行加密，以此進行試算。短向層間的最大位移角滿足設計要求，并對富余度進行調整。通過分析構架結構的截面面積以及混凝土標號，可以看出同低烈度區域相比同類建筑的混凝土標號較高。

通過方案比較，綜合各種指標以及參數以及建筑功能和結構配筋情況，第三種方案更加適應結構計算要求。

2 結構設計

（1）保證平面布置的合理性。有些建筑物為了外在的美觀，因此往往具有不規則的平面以及立面結構。有些工程在平面的柱網之間若是不相互聯通就那一形成完整的框架，因此平面的不規則建筑平面會對構件的布置有效合理性直接造成影響。樓體中局部突出物，如樓梯間會由于剛度以及質量度的驟然減小而改變其地震反應，從而出現鞭稍效應，因而該類部位都是薄弱部位，因此高烈度區在地震中的震害會較為嚴重。狹長的建筑物側向剛度很難達到規范要求，如若必要，可以在適當的位置進行抗震縫劃分，用以提高層間位移。

（2）設計參數的合理選擇。在結構分析中，現在對結構分析大多依靠先進的軟件進行實現，而現代工程多種多樣，因此分析軟件需要適應不同工程要求，設計參數選取時都具有一定的范圍，參數設置的不合理將會直接令結果失真。在規定的范圍之中將參數設置為最合理的值，不但能夠將層間的位移角真實有效的反應出來，同時也可以使得建筑的結構設計更經濟更安全。因此相關的建筑結構規范要求以及技術規程中在結構分析以及軟件的使用中都對參數的設計有著具體的明確要求。

針對該類工程，需要對建筑物的自震周期進行考慮，因此要對填充墻的結構影響予以考量。在相關技術規程中明確要求，以填充磚墻作為非承重墻時，對于高層建筑以及超高層建筑應當做計算折減處理，將自震周期考慮在內，當然，對于多層的混凝土建筑一樣適用。同樣在框架結構中結構取值范圍為0.6-0.7，且規定中提出當非承重墻為其他方式時能夠對該系數作適當調整。在設計多層框架時，以降低地震作用為目的對框架進行調整，盡可能保證填充墻為空心輕質結構，且保證填充墻能夠充分適應主體結構的位移環境，如此就能夠充分的解決地震時由于填充墻對結構主體的約束而造成的不利影響。

（3）通過對縱向鋼筋以及箍筋的加大，保證柱節點的核心區能夠從結構上發生扭轉，該種情況下角柱受到的剪力較大，因此振動作用對角柱的破壞大于邊柱和中柱。因而高烈度區對于角柱的配筋面積要求要高于邊柱配筋以及中柱配筋，這主要是避免柱體在振動作用下過早的屈服，以此提高柱體的變形屈服抗性，主體的延性得以提高，從而提高了耗能能力。高烈度區對于框架的抗震要求較高，均為一級、二級構架要求，并對其建立承載進行計算。在該區域框架的節點以及箍筋相對比一般框架的節點一級箍筋面積要求更高，因此單獨交匯是對于該處節點箍筋的必要處理措施，并且需要注意在梁頂面的鋼筋具有較多的數量，容易造成節點區的鋼筋密度過高狀況，無法進行振搗處理，會嚴重影響混凝土的澆筑振搗質量，無法對節點處的強度予以保證。最有效的措施是從提高鋼筋強度入手，以此減小箍筋截面的面積。在箍筋數量同等的前提下，對箍筋直徑進行降低，增加附加箍筋，從而減小無支撐長度，對提高柱延性更有利。

3 結束語

通過上述討論，可以得出結構設計中框架結構在高震烈度區應當注意下面問題：

（1）對于框架結構設計，其框架中柱體的截面尺寸受到了多種因素的影響，其中層間的位移角是主要因素。

（2）建筑物在平面上布置的合理性將會對構件的整體布置造成直接性的影響。

（3）通過采用合理的構造，對框架進行延性設計，可以提高結構的安全度。

（4）在高烈度區域，剪力墻的設置對框架結構具有一定影響，剪力墻的設置一定要根據需要盡量分散設置，墻體長度要設置均勻，保證受力平衡。由于結構設計沒有統一要求，因此結構工程師在充分考慮建筑的使用功能基礎上，結合實際的工作經驗，對建筑物立面特性以及結構體系功能、變形特征進行考慮，保證結構方案的合理、可靠和安全性。

參考文獻

[1]張曉陽，徐惠祖，肖江.抗震設防的框架結構中鋼筋施工的要求[J].工程質量，1999，5.

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[3]王鵬，周東華，趙惠敏，等.8度設防區框架-抗震墻結構的抗震性能和造價增量分析[J].四川建筑科學研究，2009，3.