談采用隔震技術(shù)的框架結(jié)構(gòu)抗震性能

喬 永 梅

(山西省太谷縣建設(shè)局建筑設(shè)計(jì)室，山西 太谷 030800)

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談采用隔震技術(shù)的框架結(jié)構(gòu)抗震性能

喬 永 梅

(山西省太谷縣建設(shè)局建筑設(shè)計(jì)室，山西 太谷 030800)

介紹了房屋隔震防震的歷史變化，對框架結(jié)構(gòu)和磚混結(jié)構(gòu)在地震中的表現(xiàn)進(jìn)行了對比，得出了框架結(jié)構(gòu)在預(yù)防地震方面的優(yōu)勢，從而證實(shí)了框架結(jié)構(gòu)的抗震性能，同時歸納了其設(shè)計(jì)重點(diǎn)及抗震要求，值得推廣應(yīng)用。

隔震技術(shù)，框架結(jié)構(gòu)，抗震性能，磚混結(jié)構(gòu)

設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量有保證的框架結(jié)構(gòu)具有抗震性[1]。框架結(jié)構(gòu)建造的房屋簡單定義就是由梁和支柱以鋼筋相結(jié)合而成，從而構(gòu)成了一個承重體系的建筑結(jié)構(gòu)。更簡單說就是在框架結(jié)構(gòu)建造的房屋中墻體是不承受重力的構(gòu)件，只起隔音、隔熱、保暖和分離的作用。

1 房屋隔震防震的歷史變化

房屋抗震的發(fā)展歷程是我們今天技術(shù)成就的縮影，是全世界的抗震工程師不斷努力的結(jié)果[2]。在以往房屋抗震就是在通過建筑物的最基層或者某個地方設(shè)置一個隔震層來調(diào)整結(jié)構(gòu)的剛度變化和阻尼，然后達(dá)到結(jié)構(gòu)的自振頻率促使建筑物屹立不倒。從明成祖修建的紫禁城(現(xiàn)為北京歷史博物館)到日本1252年修建的鐮倉大佛再到1921年日本的帝國大廈，最后近代我國1993年建成的汕頭市海陵路38號的八層樓房都不約而同的運(yùn)用各種隔震抗震技術(shù)[3]。時至今日這些建筑都還存在，它們承受了幾百幾千年的風(fēng)雨和不計(jì)其數(shù)的大小地震的檢驗(yàn)，抗震技術(shù)的運(yùn)用是全世界共同的使命，這是保證人類生存的基本。

2 框架結(jié)構(gòu)和磚混結(jié)構(gòu)在地震中的對比

2.1 框架結(jié)構(gòu)

磚混結(jié)構(gòu)的住宅承重主體是樓板和墻體，框架結(jié)構(gòu)的承重結(jié)構(gòu)是梁和板、柱子。在牢固的程度和抗震效果上肯定是框架結(jié)構(gòu)明顯更勝一籌。磚混結(jié)構(gòu)在做建筑設(shè)計(jì)時樓高一般不能超過6樓，而框架結(jié)構(gòu)可以做到幾十層。因?yàn)榭蚣芙Y(jié)構(gòu)的主體原理在發(fā)生地震時建筑里面的梁或者立柱只會變形不會瞬間倒塌。框架結(jié)構(gòu)很重要的一個設(shè)計(jì)原則就是強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱桿件，節(jié)點(diǎn)一定要有足夠的承受力，如果節(jié)點(diǎn)先于桿件破壞喪失了節(jié)點(diǎn)的四邊形框架很快就會變成平行四邊形，即使構(gòu)成四邊形桿件再結(jié)實(shí)也無濟(jì)于事。

2.2 磚混結(jié)構(gòu)

簡單的說磚混結(jié)構(gòu)就是造價便宜，就地取材，施工難度低，缺點(diǎn)也是非常明顯的，抗震能力差所以一般來說磚混結(jié)構(gòu)的房屋在建造時不能建造多層，不抗震的地方做配筋砌體結(jié)構(gòu)，建筑高度可以達(dá)到30 m。磚混結(jié)構(gòu)在發(fā)生地震時整個房屋結(jié)構(gòu)會隨著振動橫波和豎波的擺動造成整棟房屋倒塌，對人民的生命財(cái)產(chǎn)安全沒有保證。

3 框架結(jié)構(gòu)對于預(yù)防地震的優(yōu)勢

現(xiàn)如今社會乃至全世界都是以建筑物在使用時要對不同頻率、強(qiáng)度的地震具有一定的抵抗能力和抗震性能來制定抗震目標(biāo)的。基本準(zhǔn)則是小震不壞，中震可以修復(fù)，大震不倒塌這樣一個目標(biāo)。而框架結(jié)構(gòu)就有明顯的優(yōu)勢，如靈活的空間分隔，沒有較重的自重感，對于抗震特別有利，而且在材料、財(cái)力方面也是很節(jié)省的，并且可以靈活的配合建筑平面的布置等優(yōu)點(diǎn)，對于有些較大空間的建筑結(jié)構(gòu)安排也是很有利的，有利于縮短工期，整體結(jié)構(gòu)好，剛度強(qiáng)度大能夠達(dá)到預(yù)期的抗震效果。

4 混凝土框架結(jié)構(gòu)在地震中破壞力

梁、板、柱這三種結(jié)構(gòu)是混凝土框架結(jié)構(gòu)的承重體系，從施工方面看，對工程的工期要求是非常快，也是相對簡單的；對于用戶來說也有比較開放靈活的使用功能，因此，混凝土框架結(jié)構(gòu)也具有實(shí)用這一大優(yōu)點(diǎn)。地震會大大影響承重結(jié)構(gòu)的載重力，從而導(dǎo)致建筑物發(fā)生形變，如框架梁、柱子都會受到極大的破壞，柱子一旦被破壞，那隔離墻必然會倒塌，從而致使結(jié)構(gòu)沒有了整體性更使地基受到了破壞從而失效變形。框架梁、柱子的破壞變形主要發(fā)生在節(jié)點(diǎn)處，柱子的破損重于大梁，柱子頂部破壞重于柱子最底部。在框架結(jié)構(gòu)的住宅屋發(fā)生7級地震時最多情況也是隔離墻面出現(xiàn)裂紋，窗口邊或者門的邊角出現(xiàn)大一點(diǎn)縫隙。在質(zhì)量很可靠的框架結(jié)構(gòu)上，9級地震才可能出現(xiàn)隔離墻面的倒塌，因?yàn)榭蚣茉诘卣鹱饔孟碌奈灰谱冃屋^大，墻體的磚塊受擠壓出現(xiàn)大裂縫直至垮塌，這種情況在框架結(jié)構(gòu)的最底下的基層建筑物上變形尤為突出。

5 抗震目標(biāo)設(shè)定是框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)

從1974年原來國家建委發(fā)布的全國第一個建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范起，中國對建筑業(yè)上抗震設(shè)計(jì)要求也是越來越嚴(yán)格[4]。在建筑物使用期間要求做到6級地震區(qū)高發(fā)地方在發(fā)生地震后建筑物一般不受損壞或不需要修理還可以繼續(xù)使用。當(dāng)?shù)卣鸺墑e在8級或者以上的震級房屋的主體結(jié)構(gòu)不受影響，只是在外墻的簡單修補(bǔ)還可以繼續(xù)住人。在地震達(dá)到9級以上時或者是整個歷史相對比較少見的地震不致整體房屋倒塌或發(fā)生危及住戶的生命財(cái)產(chǎn)安全，以上描述的抗震目標(biāo)即利用框架結(jié)構(gòu)構(gòu)建的建筑物在正常使用情況下對各個震級都具有抵抗能力和相應(yīng)的防御力。

6 實(shí)際操作中框架結(jié)構(gòu)的抗震要求

抗震設(shè)定的烈度是混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，運(yùn)用地震的取值和措施的采取來完成抗震設(shè)防目標(biāo)[5]。要采取有依據(jù)、有概念的設(shè)計(jì)原理來進(jìn)行抗震措施。正確的數(shù)據(jù)計(jì)算、整體方案的制定、關(guān)鍵材料的選用、細(xì)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)等這些都是達(dá)到了合理的抗震設(shè)計(jì)目的要求的。

1)建筑物的建造選定地址要有相關(guān)數(shù)據(jù)的參考和有效數(shù)據(jù)作為理論。要選擇對抗震有利的場地、地基，對于選擇基礎(chǔ)的建筑場地時還要根據(jù)工程的需要和地質(zhì)局合作做出結(jié)論和相關(guān)建設(shè)的綜合意見和評鑒做出相應(yīng)的建設(shè)整改方案。

2)選擇對抗震有利的結(jié)構(gòu)和布置方案，整體的平面結(jié)構(gòu)應(yīng)該簡單規(guī)劃，結(jié)構(gòu)的主要抗側(cè)力構(gòu)件要均勻的分布，一定要使結(jié)構(gòu)物的重心和混凝土鋼筋的中心點(diǎn)吻合，避免地震發(fā)生時引起結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)變化及局部應(yīng)力集中對建筑物產(chǎn)生變形和倒塌嚴(yán)重不利后果。

3)一定要加強(qiáng)材料供應(yīng)單位的材料質(zhì)量和對應(yīng)的相對工程的材料等級是否符合當(dāng)前工程的必要數(shù)據(jù)條件，做到相應(yīng)物料和相應(yīng)部件質(zhì)量應(yīng)符合抗震設(shè)定的規(guī)范和質(zhì)量要求。

7 框架技術(shù)抗震設(shè)計(jì)的人才創(chuàng)新和培養(yǎng)

框架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)是人類不斷摸索和不斷改進(jìn)的，是目前科學(xué)穩(wěn)定的建筑方式。人才的培養(yǎng)才是今天我們在房屋抗震防震的關(guān)鍵點(diǎn)。隨著人才技術(shù)難點(diǎn)的攻破和不斷的實(shí)驗(yàn)和科學(xué)的認(rèn)證才有相對的科學(xué)論證方案。在現(xiàn)代化的房屋抗震技術(shù)的更新中，國家的相關(guān)各部門也需要相應(yīng)的合作和數(shù)據(jù)共享，在必要時進(jìn)行數(shù)據(jù)的論證和討論得出地方性的可行性報告。加強(qiáng)房地產(chǎn)商的素質(zhì)修養(yǎng)培訓(xùn)和設(shè)計(jì)人才的專業(yè)知識提升。在防震減震的建筑業(yè)我們也應(yīng)該添磚加瓦為美好生活的幸福明天加油。

8 結(jié)語

地震是一種破壞力極大的自然災(zāi)害，為了避免、預(yù)防地震對我們帶來傷害和財(cái)產(chǎn)損失，我國地震局和政府應(yīng)該加強(qiáng)地震的及時預(yù)報和減災(zāi)措施。特別是在房屋建造方面，框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的房屋具有相對科學(xué)性和安全性，我們也應(yīng)該在全國范圍內(nèi)去積極推廣，特別是在我國有些相對偏遠(yuǎn)的山村，在對危房重新改進(jìn)修造時要大力提倡框架結(jié)構(gòu)蓋新房，幸福生活創(chuàng)明天。

[1] 陳 真,吳從曉.某9度區(qū)復(fù)雜框架結(jié)構(gòu)隔震設(shè)計(jì)[J].工程抗震與加固改造,2013,35(1):,63,64-68.

[2] 汶川地震鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)震害及對策[J].工程抗震與加固改造,2009,31(5):93-100.

[3] 左詠梅,王 盼,劉紅飛，等.基于ANSYS的多層框架結(jié)構(gòu)隔震性能分析[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì),2016(2):28-29.

[4] 姜 曄,伏 健.重型設(shè)備置于屋頂?shù)目蚣芙Y(jié)構(gòu)隔震設(shè)計(jì)方案分析[J].中國高新技術(shù)企業(yè),2010(8):33-34.

[5] 李 巖.框架結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)隔震體系的數(shù)值模擬分析[J].內(nèi)蒙古石油化工,2008,34(11):63-65.

Discussion on frame structure seismic performance by applying seismic isolation technology

Qiao Yongmei

(ShanxiTaiguConstructionBureauBuildingDesignOffice,Taigu030800,China)

The thesis introduces the historical alteration of housing seismic isolation, compares the seismic performance of frame structure and brick-concrete structure, obtains the seismic protecting advantages of frame structure, proves the seismic performance of frame structure, and summarizes its design points and seismic demands, which is worth promoting.

seismic isolation technology, frame structure, seismic performance, brick-concrete structure

1009-6825(2017)17-0050-02

2017-03-08

喬永梅(1978- ),女,工程師

TU323.5

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