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框架结构在抗震设计中的应用

 期刊栏目:建筑设计     更新时间:2015-12-29 09:39:06     浏览: 302 次

框架结构在抗震设计中的应用

张焕勇

大连都市发展设计有限公司  辽宁大连  116011

摘要:由于框架结构能够承受非常大的竖向荷载和水平荷载,与此同时还具有非常高的性价比,使得其被广泛的应用到了高层建筑的建设过程中。不过由于高层建筑在地震的作用下所受到的震害更加的明显,使得在对高层建筑的框架结构进行设计的时候,一定要做好相应的抗震设计。本文主要对框架结构在抗震设计中的应用进行了分析,以供相关人士参考。

关键词:高层建筑框架结构抗震设计

 

一、前言

地震灾害给人们造成的损失是非常巨大的,特别是对于高层建筑来说,做好相应的抗震设计是非常必要的。目前在对高层建筑进行抗震设计的时候,所采用的最多的抗震设计手段就是进行框架结构的抗震设计,因为这种结构抗震设计要比别的建筑结构具有更好的抗震性能。因此,做好框架结构的抗震设计是保证人民财产生命安全的重要措施。

 

二、框架结构抗震设计的一般原则 

  1、强柱弱梁 

在对建筑框架结构进行抗震设计的时候,首先就需要遵守强柱弱梁的设计原则,即通过增大房屋建筑柱端的弯矩设计值来实现强柱弱梁。之所以需要遵从强柱弱梁的设计原则,主要是为了提高房屋建筑结构的变形能力,防止房屋建筑在较强地震的作用下出现倒塌的现象。为了更好地实现强柱弱梁这一设计,不仅需要对房屋建筑的结构内力进行有效的调整,同时还需要严格的按照所设计的内力来进行配筋,从而使得建筑结构构件的实际承载力与所设计的内力相近。最后,在房屋建筑设计合理的情况之下,需要尽可能的增大房屋建筑柱的截面积,从而使得柱的线刚度与梁的线刚度的比值大于1,以增加房屋建筑强柱弱梁的延性,使房屋建筑整体的抗震性能大大增加。 

  2、强剪弱弯 

  在对建筑框架结构进行抗震设计的时候,还需要遵从强剪弱弯的设计原则。即在对建筑框架结构进行设计的时候,需要保证框架结构构件的延性,防止那些构件在地震的作用下发生脆性破坏。这就需要在实际的设计过程中,对于框架构件中的各个承重构件,人为的加大其相应的抗剪承载力。对于框架结构中的框架梁进行抗剪设计的时候,需要进行精确地计算和验算,从而使得其设计结果符合相应的规定要求。最后,为了防止房屋建筑中的梁和柱在弯曲的时候出现剪切破坏,需要适当增加抵抗剪切力的钢筋,从而使得房屋建筑具有更强的抗震性能。

  3、强节点弱构件 

最后,在对建筑框架结构进行抗震设计的时候还需要遵守强节点弱构件的设计原则,这个设计原则主要是为了提高建筑结构的整体性。因此,在对房屋建筑中的各个构件进行连接的时候,一定的要保证其连接的可靠性,并且连接的过程中一定要符合系列要求:对于框架结构构件节点的承载力,一定要大于相应的连接构件的承载力;当框架结构构件的刚度退化时,框架结构各构件的节点还需要保持足够的承载力和刚度;最后,对强节点弱构件的设计值进行计算的时候,主要是通过增大节点核心区的组合剪力设计值来进行的。

 

三、框架结构抗震设计要点 

1、改善框架的抗震能力对框架结构的角柱进行强化

对于整个房屋建筑框架结构来说,角柱是其中一个非常重要的组成部分,因此为了尽可能的保证房屋建筑框架结构的抗震能力,那么首先就需要最大程度的提高角柱的抗剪能力。这就需要在对房屋建筑的外围框架进行设计的时候,在其平面内设计相应的钢筋混凝土墙板,这样不仅能够使得框架结构剪力滞后的情况得到大大的改善,同时还能在很大程度上提高整个框架结构的刚度和抵抗力,从而确保了房屋建筑的整体结构不会有侧向移动的问题发生。在对角柱结构进行强化设计的过程中,可以通过增加一些多余的构件来进行加强,同时也可以利用弯曲耗能的形式来代替轴变的耗能形式进行加强。这样当有地震发生的时候,这可以先利用这些多余构件的屈服和形变来先行消耗一大部分的地震能量,从而可以有效的避免地震造成的建筑物共振效应,提高房屋建筑的抗震效果。 

  2、改善建筑的整体抗震能力 

在框架结构中的特定位置设置一定数量的塑性铰也能改善房屋建筑的抗震效果,不过这就需要对塑性铰形变发生的位置以及相应的变形程度进行合理的控制,这样能够使得塑性铰结构在地震时形成较好的耗能机构。这样在地震的作用下,房屋建筑框架结构受到的作用力就会得到相应的减小,以提高房屋建筑的整体抗震能力。

3、地基基础设计注意事项 

为了确保房屋建筑能够具有更好的抗震效果,那么还需要对地基基础进行合理的设计。这就需要在选择地基基础方案的时候,一定要从安全、合理和经济的角度出发。在进行房屋建筑抗震设计的时候,充分利用地基土的承载力,尽量采用天然地基上的浅基础。如果当地基的浅层土质无法满足强度、变形和稳定性的要求时,再进行相应的地基深基础方案的应用。在地基基础设计的过程中,需要选择合适的基础埋深、合理的基础形式,为了防止房屋建筑的地基基础出现偏离的情况,对于地基基础底面积的设计一定要适当,并使得地基承载力和刚度要上部框架结构的承载力和刚度相适应。

4、结构构造要求 

  (1)梁的抗震构造措施:①梁截面尺寸:在对梁截面尺寸进行设计的时候,梁的截面宽度不宜小于 200mm,净跨与截面高度之比不宜小于 4;② 梁的箍筋:为了进一步提高梁的变形能力,可以在梁端纵筋屈服范围内加密封闭式箍筋。 

(2)柱的抗震构造措施:①柱截面尺寸:在外柱的截面尺寸进行设计的时候,为了使柱有足够的延性,柱截面的宽度和高度均不宜小于 400mm,圆柱直径不宜小于450mm;②柱纵向钢筋的配置:为了保证柱有足够的延性,对于截面尺寸大于 400mm 的柱,纵向钢筋间距不宜大于 200mm。

 

四、结束语

  综上所述,为了避免地震给人们带来巨大的灾难,使人们在地震发生的时候能够更好地保护自身的生命财产安全,就一定要做好房屋建筑框架结构的抗震设计。这就需要相应的设计人员在设计的过程中,克服相应的设计困难,运用科学有效的设计手段,确保房屋建筑结构更加安全、稳定。 

 

参考文献: 

[1]刘华新.重视抗震概念设计 提高工程设计质量[J].辽宁工学院学报,2010,33-37.

[2]张瑞文.框架-剪力墙高层建筑结构优化设计研究[J].山西建筑, 2010, 36(1): 78-79. 

[3]吴巧云.基于性能的钢筋混凝土框架结构抗震性能评估[J].华中科技大学,2011,36-39.

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