框架結構在抗震設計中的應用

文/張煥勇 大連都市發展設計有限公司 遼寧大連 116011

框架結構在抗震設計中的應用

文/張煥勇 大連都市發展設計有限公司 遼寧大連 116011

由于框架結構能夠承受非常大的豎向荷載和水平荷載，與此同時還具有非常高的性價比，使得其被廣泛的應用到了高層建筑的建設過程中。不過由于高層建筑在地震的作用下所受到的震害更加的明顯，使得在對高層建筑的框架結構進行設計的時候，一定要做好相應的抗震設計。本文主要對框架結構在抗震設計中的應用進行了分析，以供相關人士參考。

高層建筑；框架結構；抗震設計

一、前言

地震災害給人們造成的損失是非常巨大的，特別是對于高層建筑來說，做好相應的抗震設計是非常必要的。目前在對高層建筑進行抗震設計的時候，所采用的最多的抗震設計手段就是進行框架結構的抗震設計，因為這種結構抗震設計要比別的建筑結構具有更好的抗震性能。因此，做好框架結構的抗震設計是保證人民財產生命安全的重要措施。

二、框架結構抗震設計的一般原則

1、強柱弱梁

在對建筑框架結構進行抗震設計的時候，首先就需要遵守強柱弱梁的設計原則，即通過增大房屋建筑柱端的彎矩設計值來實現強柱弱梁。之所以需要遵從強柱弱梁的設計原則，主要是為了提高房屋建筑結構的變形能力，防止房屋建筑在較強地震的作用下出現倒塌的現象。為了更好地實現強柱弱梁這一設計，不僅需要對房屋建筑的結構內力進行有效的調整，同時還需要嚴格的按照所設計的內力來進行配筋，從而使得建筑結構構件的實際承載力與所設計的內力相近。最后，在房屋建筑設計合理的情況之下，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，以增加房屋建筑強柱弱梁的延性，使房屋建筑整體的抗震性能大大增加。

2、強剪弱彎

在對建筑框架結構進行抗震設計的時候，還需要遵從強剪弱彎的設計原則。即在對建筑框架結構進行設計的時候，需要保證框架結構構件的延性，防止那些構件在地震的作用下發生脆性破壞。這就需要在實際的設計過程中，對于框架構件中的各個承重構件，人為的加大其相應的抗剪承載力。對于框架結構中的框架梁進行抗剪設計的時候，需要進行精確地計算和驗算，從而使得其設計結果符合相應的規定要求。最后，為了防止房屋建筑中的梁和柱在彎曲的時候出現剪切破壞，需要適當增加抵抗剪切力的鋼筋，從而使得房屋建筑具有更強的抗震性能。

3、強節點弱構件

最后，在對建筑框架結構進行抗震設計的時候還需要遵守強節點弱構件的設計原則，這個設計原則主要是為了提高建筑結構的整體性。因此，在對房屋建筑中的各個構件進行連接的時候，一定的要保證其連接的可靠性，并且連接的過程中一定要符合系列要求：對于框架結構構件節點的承載力，一定要大于相應的連接構件的承載力；當框架結構構件的剛度退化時，框架結構各構件的節點還需要保持足夠的承載力和剛度；最后，對強節點弱構件的設計值進行計算的時候，主要是通過增大節點核心區的組合剪力設計值來進行的。

三、框架結構抗震設計要點

1、改善框架的抗震能力對框架結構的角柱進行強化

對于整個房屋建筑框架結構來說，角柱是其中一個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構的抗震能力，那么首先就需要最大程度的提高角柱的抗剪能力。這就需要在對房屋建筑的外圍框架進行設計的時候，在其平面內設計相應的鋼筋混凝土墻板，這樣不僅能夠使得框架結構剪力滯后的情況得到大大的改善，同時還能在很大程度上提高整個框架結構的剛度和抵抗力，從而確保了房屋建筑的整體結構不會有側向移動的問題發生。在對角柱結構進行強化設計的過程中，可以通過增加一些多余的構件來進行加強，同時也可以利用彎曲耗能的形式來代替軸變的耗能形式進行加強。這樣當有地震發生的時候，這可以先利用這些多余構件的屈服和形變來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，提高房屋建筑的抗震效果。

2、改善建筑的整體抗震能力

在框架結構中的特定位置設置一定數量的塑性鉸也能改善房屋建筑的抗震效果，不過這就需要對塑性鉸形變發生的位置以及相應的變形程度進行合理的控制，這樣能夠使得塑性鉸結構在地震時形成較好的耗能機構。這樣在地震的作用下，房屋建筑框架結構受到的作用力就會得到相應的減小，以提高房屋建筑的整體抗震能力。

3、地基基礎設計注意事項

為了確保房屋建筑能夠具有更好的抗震效果，那么還需要對地基基礎進行合理的設計。這就需要在選擇地基基礎方案的時候，一定要從安全、合理和經濟的角度出發。在進行房屋建筑抗震設計的時候，充分利用地基土的承載力，盡量采用天然地基上的淺基礎。如果當地基的淺層土質無法滿足強度、變形和穩定性的要求時，再進行相應的地基深基礎方案的應用。在地基基礎設計的過程中，需要選擇合適的基礎埋深、合理的基礎形式，為了防止房屋建筑的地基基礎出現偏離的情況，對于地基基礎底面積的設計一定要適當，并使得地基承載力和剛度要上部框架結構的承載力和剛度相適應。

4、結構構造要求

（1）梁的抗震構造措施：①梁截面尺寸：在對梁截面尺寸進行設計的時候，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：為了進一步提高梁的變形能力，可以在梁端縱筋屈服范圍內加密封閉式箍筋。

（2）柱的抗震構造措施：①柱截面尺寸：在外柱的截面尺寸進行設計的時候，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，對于截面尺寸大于 400mm 的柱，縱向鋼筋間距不宜大于 200mm。

四、結束語

綜上所述，為了避免地震給人們帶來巨大的災難，使人們在地震發生的時候能夠更好地保護自身的生命財產安全，就一定要做好房屋建筑框架結構的抗震設計。這就需要相應的設計人員在設計的過程中，克服相應的設計困難，運用科學有效的設計手段，確保房屋建筑結構更加安全、穩定。

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