底座框架结构抗震设计论文

底座框架结构抗震设计论文（共11篇）

底座框架结构抗震设计论文 篇1

钢制发酵罐群是啤酒厂生产工艺设备的主要核心部分, 罐体直径一般为4.0 m~5.0 m, 罐体高度一般为10 m~20 m, 单罐储酒重量为100 t~300 t。常常成群布置, 并通过4个罐耳架设在高度为6.0 m左右的钢筋混凝土单层框架结构顶部。本文针对此结构抗震设计的几个主要问题进行论述。

1 抗震设计的基本要求

1) 抗震设计的主要规范。a.GB 50223—2008建筑工程抗震设计分类标准。b.GB 50011—2010建筑工程抗震设计规范。c.GB 50191—2012构筑物抗震设计规范。d.GB 50761—2012石油化工钢制设备抗震设计规范。2) 底座框架结构抗震设计的几项重要指标的主要参数见表1。3) 抗震设计的基本要点。a.按多遇地震烈度参数进行分析及截面配筋, 按设防烈度要求采取抗震措施。b.应进行竖向地震作用验算。

2 两种柱网布置形式对底座框架结构抗震设计的影响

因为生产工艺的要求, 底座只能采用由梁、板、柱组成的单层纯框架结构。其框架柱网常采用“正交布置”及“棋盘布置”两种, 如图1所示。

柱网正交布置, 梁柱在同一条轴线上, 即在同一个竖平面内, 具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径, 对抗震设计较有利。但是, 由于大罐满载后重量很大, 重力荷载和水平及竖向地震作用须先由框架梁承受, 再从梁传给柱子。计算结果表明, 框架梁端弯矩, 剪力很大, 这导致框架梁需要很大的断面尺寸和配筋。按此设计出的梁跨高比大于4且属超筋梁, 违背了“强柱弱梁”的设计原则。因此, 这种柱网布置形式只能在较小生产规模的情况下使用。柱网棋盘布置, 大罐荷载可直接作用在柱顶。框架梁须隔一排柱布置, 即梁不能完全连通, 但由于有环梁的存在, 整个结构的等效抗侧移刚度并不小。同时, 框架梁的断面尺寸和梁柱配筋率大大减小, 容易做到“强柱弱梁”, 在100 t以下的罐群中往往采用这种柱网形式。以8度360 t储罐的4×4罐群为例, 两种柱网布置形式的结构计算结果比较见表2。

3 水平地震作用的计算

依据GB 50191—2012构筑物抗震设计规范及GB 50761—2012石油化工钢制设备抗震设计规范条款, 应按多遇地震确定影响系数, 并进行地震作用和作用效应计算, 底座框架结构的水平地震作用可按单质点体系采用底部剪力法计算。支承框架的总水平地震作用标准值, 采用等效总重力荷载产生的水平地震作用标准值与总液体荷载产生的水平地震作用标准值。结构等效总重力荷载包括钢罐体框架梁板及1/2柱的自重值之和。结构等效总重力荷载水平地震作用标准值和液体荷载水平地震作用标准值的作用点在质心处。计算简图如图2所示。

水平地震作用按下式计算:

其中, FEk1, FEk2分别为结构自重振动产生的水平地震作用标准值及酒液振动产生的水平地震作用标准值;α为体系地震影响系数。由框架结构与酒罐组成的振动体系的自振周期, 地震烈度场地类别、设计地震分组、阻尼比确定, 可取αmax, 有的文献采用将罐体置于地面的计算公式确定自振周期及α值, 笔者认为并不合适。事实上, 这个振动体系是由底部钢筋混凝土框架、钢制酒罐、酒液体复合而成的, 且钢制酒罐的高度远大于底部框架。酒液体和罐还存在壳液耦联振动问题, 其自振周期的确定须经复杂的计算。此处取αmax为简化计算起见;Geq为体系自重等效重力荷载, 可取其重力荷载代表值;meq为酒液等效质量;m为满罐时, 酒液总质量;η为罐影响系数, 可取1.1;ψw为动液系数, GB 50191—2012构筑物抗震设计规范根据D/Hw值推荐按表3确定。

GB 50761—2012石油化工钢制设备抗震设计规范推荐:

其中, tanh为双曲正切函数;R为酒罐半径。

一般情况下发酵罐高径比不小于4.0,

当时, ψ≈0.95, 为简化计算常取ψ=1.0。

FEk1作用点在框架顶部。

FEk2作用点在罐内酒液的质心, 其对罐底框架产生力矩。

由此转化而来的每个罐底附加竖向力:

作用在框架顶部的点水平地震为:

框架结构水平地震作用计算简图如图3所示。

从图3可以看出中间柱的附加竖向力可以相互抵消, 但边柱仍然存在。

4 竖向地震作用计算

对于柱网正交布置作用的酒罐裙底框架结构, 因罐液重力全部直接作用在框架的中点上, 每个酒罐是3联结的单独振动质点。这样将对框架梁产生较大的竖向地震作用反应。结构设计时应考虑其竖向地震作用。

酒罐底部的竖向地震作用, 应按下式计算:

其中, Fv为酒罐底部的竖向地震作用;αvmax为竖向地震影响系数最大值, 对设防地震可取水平地震影响系数最大值的50%, 对多遇地震可取水平地震影响系数最大值的65%;meq为酒液及罐体的等效质量, 可取总质量的75%。

5 结语

以上是笔者结合自己实际工作, 分别论述了啤酒发酵罐群钢筋混凝土底座框架结构抗震设计的几个要点, 局限于个人水平, 文中疏漏及不当之处, 恳求同行批评指正。

底座框架结构抗震设计论文 篇2

在结构设计过程中底层框架结构逐步成为当前设计的重点，更是保证建筑工程在设计和应用中抗震性能和质量完整的关键。

底层框架结构在当前房屋抗震设计中是不可忽视的设计方法。

本文就当前底层框架抗震墙砖房的抗震设计进行分析与浅述。

【关键词】框架;砌体;抗震

随着近年来社会不断发展中，人们对房屋质量要求的不断增加，在房屋施工和设计的过程中，对其各个性能要求日益提高和增加。

地震作为近年来对房屋危害的主要形式，其在设计的过程中对房屋抗震性能要求不断的提高和增加。

未经抗震设防的底层框架抗震墙砖房，由于其在设计的过程中底层的纵横墙的数量与当前建筑施工设计中的不对称，造成其在设计过程中出现极大的转差，在强烈地震作用下，由于底层的抗侧力刚度和极限承载能力相对于来说较为薄弱，因此容易造成其各种不良现象的出现。

相对于第二层薄弱，结构将在底层率先屈服、进入弹塑 性状态，井将产生变形集中的现象。

底层的率先破坏将危及整个房屋的安全。

1.房屋的平、立面布置应规则、对称

随着当前社会不断发展过程中，人们对各种地震灾害的认识不断加深，通过对历次震害调查说明，其在设计过程中对各种提醒和结构要求的不断复杂化和设置的不完善以及不合理，造成当前房屋抗震性能的不够和设计的不够合理和完善。

对于底层框架抗震墙砖房，其在设计的过程中设计模式的不足使得出现了钢筋混凝土房屋抗震性能的不够，因此其在施工和设计的过程中对房屋的平、里面的对称和规格要求日益严格。

即房屋体型宜简单、对称，在结构设计和布置的过程中对称的设置方案能够有效的提高房屋的整体性，降低由于地震作用下出现的各种扭转局面。

2.房屋的高度要限制、高宽比要适当

在唐山大地震中，未经抗震设防的底层框架抗震墙砖房的破坏较为严重。

其主要原因是 底层没有设置为框架抗震体系。

在震害较为严重的底层框架砖房中，底层为半框架沿街一 跨为框架另一跨为砖墙承重体系，底层为内框架体系以及底层大部分为框架体系而山墙与楼梯间墙处不设框架梁柱等。

随着近年来人们对建筑施工质量和设计质量要求的日益增加，各种自然灾害抵抗能力在建筑工程施工中的要求日益增加和提高，通过对底层框架抗震墙砖房的模型试验和一系列分析研究，深入的探讨和了解建筑工程施工中的各种抗震性能和抗震方式，是当前建筑工程施工措施和施工管理方式的前提和关键因素。

增强过渡楼层和房屋整体抗震能力的抗震设计方法和构造措施。

对当前房屋在建设过程中其规则的制定有着深刻的影响，是对房屋较为规则且沿竖向较为均匀和满足增强过渡搂层及房 屋整体抗震能力要求的;其房屋总层数和总高度可适当放宽。

(1)房屋的总高度指室外地面到檐口高度，半地下室可从地下室内地面算起，全地下室 可从室外地面算起。

(2)上部砖房部分的层高，不宜超过3.6m。

上部砖房部分横墙的间距大4.2m的房间面积在一层内大于该层总面积的1/4时为横墙较少，对于上部砖房部分横墙较少者房屋总高度应降低3.0m，总层数应减少一层。

底层框架抗震墙砖房总高度与总宽度的最大比值，应符合表2.2-2的要求。

3.第二层与底层的侧移刚度比要控制

在地震作用下底层框架抗震墙砖房的弹性层间位移反应均匀和减少在强烈地震作用下的 弹塑性变形集中，能够能够提高房屋的整体抗震能力。

对底层框架抗震墙砖房的弹性和弹塑性位移以及层间极限剪力系数进行了分析，在分析研究的基础上提出了底层框架抗震砖房第二层与底层侧移刚度比的合理取值范围为1.2～1.8。

根据不同设防烈度的地震作用强弱和既安全又经济的抗震设防原则，底层框架抗震墙砖房第二层与底层的侧移刚度比值在6度时不应大于3.0，在7度时不应大于2.5，在8度时不应大于2.0，在9度时不应大于1.5;且均不应小于1.0。

4.抗震墙的最大间距限值

底层框架抗震墙砖房的抗震墙间距分为底层和上部砖房两部分，上部砖房备层的横墙间距要求应和多层砖房的要求一样;底层框架抗震墙部分，由于上面几层的地震作用要通过底层的楼盖传至底层抗震墙，楼盖产生的水平变形将比一般框架抗震墙房屋分层传递地震作用的楼盖水平变形要大。

因此，在相同变形限制条件下，底层框架抗震墙砖房底层抗震墙的间距要比框架--抗震墙的间距要小一些。

底层框架抗震墙砖房的底层框架抗震墙具有一定的承载能力和较好的变形、耗能能力，而上部砖房部分的，变形和耗能能力相对比较差。

为了避免底层过多强于上部砖房的抗震能力。

5.底层钢筋砼抗震墙的高宽比

在实际工程中，底层框架抗震墙砖房的底层钢筋砼墙的高宽比往往小于1.0， 通常把高宽比小于l的钢筋砼墙称为低矮墙。

高宽比小于1.0的低矮钢筋砼墙是以受剪为主，由剪力引起的斜裂缝控制其受力性能， 其破坏状态为剪切破坏。

结合底层框架抗震墙砖房中的底层钢筋砼墙为带边框的钢筋硷低矮墙的特点，文献2进行了带边框开竖缝钢筋砼低矮墙的试验和分折研究，试验结果表明：放入砂浆板和钢筋砼板的带竖缝钢筋砼墙的抗震性能明显优于整体钢筋砼低矮抗震墙，这 种开竖缝的抗震墙具有弹性刚度较大，后期刚度较稳定，达到最大荷载后，其承载力没有明显降低，其变形能力和耗能力有较大提高，达到了改善低矮墙抗震性能的目的。

6.底层框架抗震墙砖房的结构体系

底层框架抗震墙砖房的底层受力比较复杂，而底层的严重破坏将危及整个房屋的安全，加上地震倾覆力矩对框架柱产生的附加轴力使得框架柱的变形能力有所降低等因素，对底层的抗震结构体系的要求应更高一些。

(1)底层框架抗震墙砖房的底层应设置为纵、横向的双框架体系，避免一个方向为框架、 另一个方向为连续梁的体系。

这主要是由于地震作用在水平上是两个方向的。

一个方向为连 续梁体系则不能发挥框架体系的作用，则该方向的抗震能力要降低比较多。

同时，也不应设 置为半框架体系或山墙和楼梯间轴线为构造柱圈梁约束砖抗震墙的状况。

这是由于底层的地震剪力按各抗侧力构件的刚度分配，半框架体系或山墙为构造柱、圈梁约束的砖抗震墙体系中，砖墙较框架的抗侧力刚度大得多，在地震作用下，砖墙先开裂和肢坏，加上砖墙的变形能力较框架要差得多，会形成砖墙构件先退出工作，导致加重半框架或部分框架的破坏。

(2)底层框架抗震墙砖房的底层应设置为框架抗震墙体系。

在6、7区底层为小型商店时， 其抗震墙可为框架填充墙;当底层的砖填充墙较少时应设置一定数量的钢筋砼抗震墙，在8、9度时，均应设置一定数量的钢筋砼抗震墙，使底层形成具有二道防线的框架抗震墙体系，有利于提高底层的抗震能力。

7.结束语

混凝土框架结构抗震设计研究 篇3

关键词：钢筋混凝土框架；型钢混凝土框架；抗震设计

近些年来，面对频频出现的震害现象，建筑对支撑设备的框架提出了越来越更高的要求。混凝土框架的各阶段的使用性能都必须得到保证。在我国，建筑物抗震规范上给出了建筑物抗震标准，及“小震不坏、中震可修、大震不倒”，因此，地震作用下科学的抗震模式的建立是非常必要的。

（一）混凝土框架结构特性

混凝土是建筑结构中比较主要的类型之一，其所具备的高强度、刚度大的特性能够承受动力负荷。所以，现在的建筑材料使用中，混凝土框架得到了广泛的应用。混凝土框架还有一个优势，就是在具备较大承重力的同时，还具有良好的韧性。这一特点是其他的建筑材质所存在的缺憾。混凝土良好的塑性，可以让其承受重力的荷载加大，在跨度大、超高度的建筑结构中得以应用。即便是建筑物属于是超重型的，因为混凝土框架的结构轻，材料的各向同性和匀质性好，因此属于是比较理想的材质。

钢筋混凝土框架的特性主要表现在混凝土在收缩和蠕变的过程中。在混凝土硬化进行自动的收缩过程中会受到内部钢筋的影响，这样就会在混凝土中产生拉应力，内部的钢筋产生压应力，这是在钢筋混凝土的设计比例是所必须要考虑的问题。同时由于混凝土的抗拉能力很低，即使在内部配备钢筋之后，还是改变不了这一情况，所以需要对混凝土预先施加压力。混凝土的的物理力学属性在零下四十度到零上六十度之间不会出现较大改变，不影响正常使用，但是如果建筑地区气温高于或是低于合适温度时，就需要对混凝土进行必要的处理

钢筋混凝土的主要构件是钢筋被配置在混凝土当中，目的是增强结构的各种性能。这种用钢筋和混凝土所制成的结构，显然结合了两种配料的优点。混凝土的抗压性比较好，而钢筋具有耐拉力，两者相结合，使得这种建筑结构更为牢固，而且具有良好的防火、防腐性能。

混凝土框架结构的另外一种形式是型钢混凝土框架。因为纯混凝土的抗压程度和抗拉程度完全不成正比，所以素混凝土结构不能用于受有拉应力的梁和板，这就要求对混凝土进行一定的改造，以便增强混凝土承受拉力的水平。型钢筋混凝土的结构应运而生，型钢混凝土框架是由型钢混凝土框架柱和框架梁组成，框架梁可以采用钢筋混凝土梁、型钢混凝土梁或钢梁。在型钢周围配置钢筋并在外部浇筑混凝土，同时配有适量钢筋和箍筋。在承受拉力之后，混凝土开裂，拉力就自然由混凝土内部的型钢所承受，这样既能够发挥混凝土的抗压性能又能发挥型钢的抗拉性能。将混凝土和型钢有机结合，更好的提高抵抗外力的能力，从而使型钢混凝土结构能够在建筑当中承担更大的作用。型钢混凝土具有截面小、承载能力高、延性好、防火能力强等特点，现已得到广泛的应用和关注。

与钢框架结构相比较，混凝土框架也存在着优势。虽然混凝土框架结构已经被广泛地在建筑也中所采用，但是，其所存在的缺陷恰恰就是混凝土结构所具备的优势。混凝土结构具有坚固、耐久的特点，而钢框架所不具备的耐火性特点成为了混凝土结构的优势。同时，将混凝土框架结构与钢框架结构相比较，混凝土结构的成本会更低一些。

（二）钢筋混凝土框架结构抗震方法和措施

1、合理布置外力传递途径

对于混凝土框架抗震性设计来说，最重要的目的就在于把混凝土框架在地震中所受到的外力传递到结构之外，避免或者减轻外力对混凝土框架所造成的损害，因此，提高混凝土框架抗震性能的重要方式之一就是要合理的布置混凝土框架外力传递途径，要尽量确保支柱、梁的轴线和墙处于同一个平面之上，进而形成一种完整的双向抗侧力系统。这样设计就能够使得混凝土框架在遭受地震作用时出现的是弯剪破坏，墙的底部成为塑性屈服位置。同时，还要遵循强墙弱梁的原则加强建筑墙体的承载力，避免墙体出现剪切破坏，从而提高整个混凝土框架的抗震能力。

2、确保结构的承载力

混凝土框架的承载力是抗震能力的重要部分，该部分内容主要是指在进行混凝土框架抗震设计时，要按照抗震等级对梁、柱、以及墙的节点采取相应的抗震构造措施确保混凝土框架在地震作用下达到三个水准的设防标准。因此，为了保证建筑整体结构在强地震作用下具有足够的承载力，要根据抗震设计的相关原则进行柱截面的选择，轴压比的控制，配筋率的控制等，合理的配筋和构造使钢筋混凝土结构成为延性结构，对抗震设计来说是至关重要的，使结构能通过延性变形来吸收地震作用传来的能量。所遵循的原则主要有强柱弱梁原则、强剪弱弯原则、强节点弱构件原则等。

3、规则布置建筑平面

建筑平、立面布置应符合抗震概念设计原则，宜采用规则的建筑设计方案，不应采用严重不规则的设计方案。因此，在进行钢筋混凝土框架抗震性设计过程中，就应该尽量规则布置建筑平面。通常我们都比较重视钢筋混凝土框架的对称性和规则性，结构的对称性主要是指抗侧力主体结构之间的对称，而规则性主要体现在以下几个方面，第一，抗侧力结构主轴方向刚度和变形特性相近；第二，在抗侧力结构竖向断面均匀、构成的变化均匀；第三，平面布置的统一，轴向上的抗侧力结构具有的刚度要均匀；第四，平面的中心和周边结构要相互协调，确保主体结构有较好的抗扭刚度，从而提高钢筋混凝土框架抗变形的能力。

4、多防线抗震

多防线抗震主要是指在钢筋混凝土框架中要从多个方面进行抗震设计，也就是说，在一个完整的抗震体系中，首先要有一个具有强延展性的构件来承担地震作用给钢筋混凝土框架带来的破坏，而在其达到屈服状态之后，其他还要有其他构件来承担起抗震的作用，以此类推，多个放线下来之后，钢筋混凝土框架就完美的实现了抗震的作用，避免了地震给建筑建筑物带来的损害。

总结：

由于建筑结构设计师对于国家关键建筑方面的政策、法规的理解方式不同和个人之间的经验差别导致了在面对相同问题时，不同的设计师所采取的设计方案也不尽相同。虽然在建筑设计的过程当中所采取的方式和方法千差万别，但是无论是哪一个设计时提出的方案都必须要满足混凝土结构设计的稳定性原则。要实现地震作用下混凝土框架抗震的目的，主要是在总体设计出发，采用概念设计的理念，避免采用不规则形状，采用良好的构造措施，保证结构具有足够的延性，当地震所带来的能量得以分散之后，就减少了其对建筑物所带来的破坏。另外，建筑物所使用的材料显然也是非常重要的。对于不同地区、不同工程条件的混凝土框架结构，在抗震方面要区分对待，选择更为合适的抗震设防方法。

参考文献：

[1]GB 50011-2010.建筑抗震设计规范[S].

[2]蒋金梁.6度区多层框架结构抗震设计[J]，浙江建筑.2004（05）.

框架结构中楼梯抗震设计 篇4

1. 1 楼梯整体破坏

1.1.1 典型震害现象

楼梯间整体塌落, 与主体结构完全分离。

1.1.2 震害分析

在以往的钢筋混凝土框架结构计算中, 通常考虑到梯板的水平刚度可补偿楼梯间“平面开洞”而造成的刚度损失, 模型简化取楼梯间平面无限刚, 荷载作为竖向外荷载加到主体框架结构上, 再对主体结构进行整体抗震计算分析, 对楼梯也仅作竖向荷载下的静力计算。实际上, 在地震作用下, 楼梯实际参与了主体结构的内力分配和变形协调, 梯板具有类似K 型支撑的作用, 由于钢筋混凝土框架结构的抗侧刚度较弱, 楼梯参与工作对框架结构整体影响不容忽略。考虑楼梯参与结构整体受力后, 框架结构的整体工作性能发生了较大变化:结构的抗侧刚度增大, 侧移减小;自振周期减小;振型改变;楼梯间周围构件的内力明显变化。自下而上, 随着楼层的增加, 楼梯受到的轴力逐步减小, 表现为震害情况也逐渐减轻。

1.1.3 抗震设计建议

合理布局, 需考虑楼梯参与作用的不利影响。楼梯在整个建筑中的平面位置, 应尽量居建筑刚度中心对称布置, 不要将单个楼梯放在角部或端部, 尽量考虑整体刚度的均衡;主体结构和楼梯构件均根据计算和分析结果进行设计。

1. 2 楼梯间框架柱破坏

1.2.1 典型震害现象

楼梯间框架柱发生严重的剪切破坏。

1.2.2 震害分析

在框架结构中, 支承楼梯的框架柱由于休息平台的约束可能形成短柱, 以及楼梯参与主体结构工作时, K 型支撑作用使楼梯间吸能放大, 楼梯间框架吸收地震剪力增大。

1.2.3 抗震设计建议

根据规范要求采取各种有效措施提高短柱的延性, 提高框架柱抗剪能力, 改善短柱的抗震性能。建议采取复合螺旋箍筋、楼梯间四周框架柱的箍筋全高加密等措施来降低框架柱剪压比及提高体积配箍率。

1. 3 梯板破坏

1.3.1 典型震害现象

在梯板板底中部混凝土大面积脱落, 梯板底部受力钢筋屈服破坏 (受压) ;裂缝沿梯板宽度方向整条贯通等。

1.3.2 震害分析

梯板在地震作用中, 起到了类似K 型支撑构件的作用, 梯板受到较大的轴向力。当楼梯段的拉、压应力达到或超过楼板混凝土的极限抗拉或抗压强度时, 就会发生受拉或受压破坏;有些楼梯钢筋采用的是冷轧扭钢筋, 延性不佳, 地震作用下极易钢筋断裂。

1.3.3 抗震设计建议

严格按其实际受力状态, 梯板应按拉弯或压弯构件来进行设计, 并采取合理的构造措施。建议措施:梯板设双层通长纵筋, 纵向钢筋在最大拉力下的总伸长率实测值不应小于9%, 且不应采用冷加工钢筋。

1. 4 楼梯平台梁破坏

1.4.1 典型震害现象

梯梁侧面在两个梯板之间的混凝土开裂脱落, 钢筋屈服。

1.4.2 震害分析

由于支撑效应的存在, 发生层间侧移时, 两个梯段分别处于交替的拉压状态, 梯梁在地震作用下必然承受双向弯、折、扭的复杂作用。

1.4.3 抗震设计建议

如实考虑梯板引起的推力和扭矩作用, 根据计算得出的双向弯矩、剪力及扭矩, 按框架梁的要求进行设计。

1. 5 楼梯平台板破坏

1.5.1 典型震害现象

平台板纵横向均出现较明显的裂纹。

1.5.2 震害分析

地震时, 楼梯起到了K 型支撑构件的作用, 其中层间休息平台相当于支撑的水平构件, 起到了类似耗能梁的作用。吸收地震能量, 而造成此处的破坏。

1.5.3 抗震设计建议

楼梯平台板是传递楼梯支撑作用的重要构件, 应采用双层双向通长配筋。

1. 6 楼梯小梯柱破坏

1.6.1 典型震害现象

小梯柱柱端处出现柱头破损, 混凝土破碎脱落, 梯梁端处纵筋外露、屈服破坏。

1.6.2 震害分析

未考虑地震时小梯柱实际存在的柱端弯矩, 小梯柱、梯梁节点处混凝土的强度不足等。

1.6.3 抗震设计建议

根据整体分析, 根据其实际受力状态, 按框架梁柱进行设计。

1. 7 楼梯间填充隔墙破坏

1.7.1 典型震害现象:

横墙出现“X”型裂缝;;楼梯踏步与墙体连接处出现裂痕。

1.7.2 震害分析:

填充墙构造措施不到位;梯板嵌入填充墙内拉结措施不到位。

1.7.3 抗震设计建议:

楼梯间按规范要求采取构造措施, 如设置构造柱和圈梁等;保持砌体的完整性, 避免梯板嵌入墙内;若梯板需嵌入墙内, 为防止墙体在地震情况下被甩出梯, 板与墙体之间必须加强拉结措施, 如预留插筋或植筋拉结。

2 两种设计思路

上述震害分析表明, 现浇板式楼梯对于主体框架结构的整体抗震性能可能具有不可忽略的影响。《建筑抗震设计规范》 (2008 年版) 中第3.6.6 条也明确规定:计算中应考虑楼梯构件的影响。然而, 楼梯的交通疏散功能决定了楼梯的平面布置不可能完全按照结构专业的思维进行布置。所以, 对于楼梯系统的结构设计, 不妨考虑区分不同的情况辨证地采用不同的设计思路。

2. 1 “抗”

如果楼梯的平面布置接近对称且位于对整体刚度有利的位置时, 计算时宜利用梯板的支撑作用, 考虑楼梯参与结构整体分析, 严格按照分析结果对主体框架结构及楼梯各个构件进行设计, 楼梯的薄弱部位还应进行概念性的加强, 以确保在灾难发生时, 发挥其所应有的功能, 如上述分析。

2. 2 “放”

如果楼梯平面位置可能给结构刚度分布带来不利的影响 (例如:由于偏置而增大结构的扭转效应) 时, 则宜采取构造措施 (如断开楼梯与主体结构的连接, 采用滑动支座[等], 使其成为非抗侧力构件, 可以不考虑楼梯参与整体结构受力。这样, 不但能改善楼梯系统的受力状态, 可不考虑抗震要求, 而且还能尽量消除其对主体结构的不利影响, 仍按传统方法对钢筋混凝土框架结构进行设计。

参考文献

[1]吴勇, 王周胜, 张玲.框架结构中板式楼梯震害分析及对策探讨[J].建筑技术, 2009, 40 (6) :561-564.

[2]王奇, 马宝民.钢筋混凝土现浇楼梯对整体结构的影响[J].建筑结构, 2002, 32 (4) :27-29.

底座框架结构抗震设计论文 篇5

【摘 要】框架结构是当前高层建筑工程施工中较为常用的一种结构方式，具有施工机械化程度高、施工方式较为灵活，效率大且质量好的优点，但在实际的工程施工和使用中，发现框架结构相较于框架-剪力墙结构体系的抗震性能较差，尤其是在出现短柱的情况下，那么如何提高高层框架结构短柱的抗震性能呢？本文就通过分析在高层框架中短柱的形成原因，探讨了提高短柱抗震性能的处理方法，以供参考借鉴。

【关键词】框架结构；短柱形成；抗震设计；处理措施

自改革开放以来，在工业和科技的发展带动下，我国建筑业也得到了很大发展，建筑设计和施工方式都有了很大的创新与进步。尤其是近几年来社会现代化建设的需求不断扩大，高层建筑的平面布置与竖向结构都更加趋于复杂化，增大了建筑结构设计施工的难度。为了满足现代建筑对空间的需求，框架结构的设计形式得到了广泛的应用和迅速的推广，这是因为框架结构对于建筑内部大空间的形成有着超于其他结构形式的优越性，使建筑的平面布置更为灵活多样。但是值得注意的是，框架结构在实际的施工中易产生短柱现象，极大的降低了框架结构的抗震性能。因此，为了提高高层框架结构的抗震性能，应尽量避免短柱的形成，但若对于已经形成短柱的结构中，就需要对短柱的抗震设计进行处理，以提高其抗震性能。

1.高层框架结构短柱的形成原因

高层框架结构中轴压比是影响框架柱破坏形态和延性的一个重要参数，定义为：

n=N/（by×hy× fc）

式中n为轴压比；

N为柱考虑地震作用组合轴力设计值；

fc为混凝土棱柱抗压强度设计值；

by，hy分别为柱截面宽和高。

高层框架结构自重很大，再加上地震作用，则上式中N，即地震作用组合轴力设计值很大，在压弯构件中，轴压比加大，意味截面上压区高度增大，当压区高度增大到一定数值时，压弯构件会从大偏压破坏向小偏压破坏状态过渡，小偏压破坏是延性很小或没有延性的脆性破坏，为了避免脆性破坏，只有降低轴压比，在柱的净高和混凝土棱柱抗压强度设计值一定的情况下，只有增大截面面积，柱一般为正方形或长宽相近的矩形，这样，柱截面的高度就会增加，这样就会产生短柱或极短柱。另外，像一些高层框架结构，如图书馆的书库、层高较低的储藏室、地下车库等使用荷载大的情况下，层高较低也会产生短柱或极短柱。

2.高层框架结构中提高短柱抗震性能的处理办法

一般来讲，在框架结构的施工中应该极力避免出现短柱或超短柱的形成，但若在实际工程施工中因为这样那样的因素而影响了施工质量，在确定了短柱的形成以后，就需要及时采取相关处理措施来增强短柱的的荷载能力，缩小短柱的截面尺寸，以增大短柱的延性，提高短柱的抗震性能。笔者在对多项出现短柱的框架结构施工项目中的短柱处理方法进行了分析研究，总结出以下几种常见的短柱抗震性能处理方法，以供借鉴。

2.1箍筋加密方式

高层建筑框架柱的抗剪能力是应该满足剪压比限值和“强剪弱弯”要求的，柱端的抗弯承载力也是应该满足“强柱弱梁”要求的。对于短柱，只要符合“强剪弱弯”和“强柱弱梁”的要求，是能够做到使其不发生剪切型破坏的。在出现短柱的框架结构施工中，可以通过配置复合箍筋、螺旋箍方式对核心区混凝土形成良好的约束作用，继而提高短柱的抗剪承载力和延性，以达到改善抗震性能的目地。通常会采用复合箍筋，包括井字形、菱形、八角形等形状。

2.2配置“X”筋

通过将部分纵筋沿短柱对角线方向成斜向交叉配置，使部分纵筋内移并使粘结应力分布到混凝土内部，形成“X”筋配置，这样既可以避免密排纵筋造成的排列困难，及可能引起的粘结破坏，又可使“X”形纵筋承担一部分剪力，从而避免柱发生剪切破坏。

2.3采用分体柱

由于短柱的抗弯承载力比抗剪承载力要大得多，在地震作用下往往是因剪坏而失效，其抗弯强度不能完全发挥。因此，可人为地削弱短柱的抗弯强度，使抗弯强度相应于或略低于抗剪强度，这样，在地震作用下，柱子将首先达到抗弯强度，从而呈现出延性的破坏状态。

人为削弱抗弯强度的方法，可以在柱中沿竖向设缝将短柱分为2或4个柱肢组成的分体柱，分体柱的各柱肢分开配筋。在组成分体柱的柱肢之间可以设置一些连接件，以增强它的初期刚度和后期耗能能力。采用分体柱的方法虽然使柱子的抗剪承载力基本不变，抗弯承载力稍有降低，但是使柱子的变形能力和延性均得到显著提高，其破坏形态由剪切型转化为弯曲型，从而实现了短柱变“长柱”的设想，有效地改善了短柱尤其是剪跨比λ≤1.5的超短柱的抗震性能。

2.4采用钢骨混凝土柱

所谓钢骨混凝土柱是指以钢骨为中心，在外层进行混凝土外包而成的柱体。一般在工程中，都是以钢板焊接拼制或着以钢筋直接扎制钢骨，其形状大多呈工字形、口字形或十字形。

相较于其他的钢结构，采用钢骨混凝土柱的结构中，外包的混凝土能够有效防止钢骨在荷载加大的情况下出现局部弯曲的现象，从而使整个钢骨混凝土柱的刚度得到了增强，这对于提高钢构件的利用效率和改善钢构件易弯曲有着重要的意义。因此，在采用钢骨混凝土柱的柱体结构中，可以极大的减少钢材的使用量，节约材料，降低成本。除了这一特性，钢骨的外包混凝土也能够增强柱体结构的耐腐蚀性，降低了钢骨锈蚀的发生率，提高了结构的耐久性。

与钢筋砼结构相比，由于配置了钢骨，使柱子的承载力大大提高，从而有效地减小柱截面尺寸；钢骨翼缘与箍筋对砼有很好的约束作用，砼的延性得到提高，加上钢骨本身良好的塑性，使柱子具有良好的延性及耗能能力。由于钢骨砼柱充分发挥了钢与砼两种材料的特点，具有截面尺寸小，自重轻，延性好以及优越的技术经济指标等特点，可以显著改善短柱结构的抗震性能。

2.5采用钢管混凝土柱

钢管砼是由砼填入薄壁圆形钢管内而形成的组合结构材料，是套箍砼的一种特殊形式。由于钢管内的砼受到钢管的侧向约束，使得砼处于三向受压状态，从而使砼的抗压强度和极限压应变得到很大的提高，砼特别是高强砼的延性得到显著改善。同时，钢管既是纵筋，又是横向箍筋，其管径与管壁厚度的比值至少都在90以下，这相当于配筋率至少都在4.6%以上，这远远超过抗震规范对钢筋砼柱所要求的最小配筋率限值。由于钢管砼的抗压强度和变形能力特佳，即使在高轴压比条件下，仍可形成在受压区发展塑性变形的“压铰”，不存在受压区先破坏的问题，也不存在像钢柱那样的受压翼缘屈曲失稳的问题。因此，从保证控制截面的转动能力而言，无需限定轴压比限值。当选用了高强砼和合适的套箍指标后，短柱的承载力可大幅度提高，通常柱截面可比普通钢筋砼柱减小一半以上，具有良好的抗震性能。

3.结语

总之，在钢筋混凝土框架结构的施工中，要严格按照技术规范的方法和程序进行施工作业，最大可能的减少短柱或超短柱的形成。而对于无法避免的短柱，就需要及时确定短柱，并根据所形成短柱的实际情况采取有针对性的有效措施对其进行处理，以提高短柱的抗剪承载能力，增大短柱的延性，使其抗震性能得到良好的改善，降低地震中因短柱影响而造成的损失。

【参考文献】

[1]纪英波.建筑抗震设计中结构柱的探讨[J].山西建筑，2009（13）.

框架结构柱抗震设计要点 篇6

地震是人类在繁衍生息、社会发展过程中遇到的一种可怕的自然灾害。其不可遇见性和强烈破坏性给社会经济发展、人类生存安全和社会稳定、社会功能带来严重的危害。随着人民生活水平的提高和安全意识的加强, 建筑结构的抗震设计也就显得越来越重要了。

由于框架结构具有空间大、布局灵活的特点, 现在已经被广地应用在生活的各个角落。而框架结构的震害主要是由于强度和延性不足引起的, 其震害的一般规律是:柱的震害重于梁, 角柱的震害重于一般柱, 柱上端的震害重于下端。

在框架结构中, 柱作为竖向承重构件, 承载着整个结构的全部竖向荷载和由水平力引起的附加荷载, 一旦破坏就会危及整栋房屋的安全。由于柱的受力情况复杂并且柱本身的延性较差, 因此如果没有认真地考虑抗震设计, 框架柱就容易发生比较严重的震害。

二、地震中柱的破坏机理

地震中, 柱常见的破坏有:

(一) 剪切破坏。

在往复的水平地震力作用下, 柱会出现斜裂缝或交叉裂缝, 裂缝宽度较大, 属于脆性破坏, 并且难以修复。一方面, 柱子抗剪强度不足会造成柱身的剪切破坏;另一方面, 在现代建筑设计中, 框架常有错层及不到顶的填充墙, 这样便使柱子的变形受到约束, 导致柱的计算长度变小, 从而剪跨比变小, 也会导致剪切破坏。

(二) 压弯破坏。

柱子在轴力和变号弯矩作用下, 混凝土压碎剥落, 主筋压曲成灯笼状, 造成压弯破坏。柱子轴压比过大, 主筋配置不足, 箍筋过稀等等都会导致柱的压弯破坏。压弯破坏大多出现在梁底与柱顶的交接处。同剪切破坏一样, 压弯破坏也是属于脆性破坏, 难以修复。值得注意的是, 箍筋在施工时由于端部接口处弯曲角度不足, 这样箍筋的端部接口仅仅锚固在混凝土的保护层中, 在地震的反复作用下, 混凝土保护层剥落, 箍筋进开失效, 使柱混凝土和纵向钢筋失去约束, 从而导致柱子破坏。

(三) 弯曲破坏。

由于柱子的纵向钢筋配置不足, 在变号弯矩的作用下, 柱子将会出现弯曲破坏, 产生周圈水平裂缝, 裂缝的宽度一般比较小, 较易修复。

三、柱的抗震设计要点

(一) 控制最小截面尺寸和截面高宽比以及梁柱的偏心距。

柱截面尺寸过小会使框架侧移刚度不足, 截面高宽比过大将导致框架结构两个方向侧移刚度相差较大, 而且不利于柱的短边方向的稳定。此外, 框架柱中线与框架梁中线之间的偏心距过大, 在地震作用下将导致梁柱节点核心区受剪面积不足, 并对柱带来不利的扭转效应, 也会给柱造成应力集中的不利影响。

(二) 控制轴压比。

在现代工程设计中, 整体框架计算采用了计算机程序辅助设计, 首次输入结构平面时, 按经验估算柱截面, 导荷后经计算机运算, 便可得到各个柱在地震作用组合下的内力情况, 这时再根据各柱轴力, 以及规范中对柱轴压比的规定。通过手工计算, 确定各柱在各层所需要的截面, 然后上机调整结构平面中的各层柱截面, 就能得到一个比较准确的结果。轴压比是控制柱的轴向压力与混凝土轴心抗压强度的比值, 表示为:

undefined

式中:n为柱所受压力;A为柱截面面积;fc为混凝土轴心抗压强度设计值。

轴压比是影响柱的承载力和延性的另一个重要参数。大量试验表明, 随着轴压比的增大, 柱的极限抗弯承载力提高。但极限变性能力、耗散地震能量的能力都降低。轴压比对短柱的影响更大:在长柱中, 轴压比越大, 混凝土受压区高度越大, 压弯构件会从大偏压破坏向小偏压破坏过渡, 小偏压破坏的延性很小或者没有延性;在短柱中, 轴压比增大也会改变柱的破坏形态, 会从剪压破坏变成脆性的剪拉破坏, 破坏时承载能力突然丧失。轴压比愈大, 塑性变形段愈短, 承载能力下降愈快, 即延性减小。框架柱的抗震设计一般应在大偏心受压破坏范围, 以保证有一定的延性。

(三) 控制剪跨比。

剪跨比是判别抗侧力构件抗震性能的重要指标, 也是影响钢筋混凝土柱破坏形态的最重要因素。考虑到框架柱中的反弯点大都接近中点, 为设计方便, 常常用柱的长细比近似表示剪跨比的影响。

在高层建筑结构中, 柱的剪力比较大, 因此在高层建筑结构计算中, 无论是抗震结构, 还是非抗震结构, 都应作抗剪承载力验算。新抗震规范中规定框架柱的净高与截面高度比宜大于4, 所以抗震结构在确定方案和结构布置时, 就应尽量避免短柱, 特别是在同一层中同时存在长柱和短柱的情况。

四、改善短柱抗震性能的措施

但是在实际工程中, 完全不出现短柱是几乎不可能的。

(一) 短柱的正确判定。

柱净高H与截面高度h之比H/h≤4为短柱, 工程界许多工程技术人员也都据此来判定短柱, 这是一个值得注意的问题。因为确定是不是短柱的参数是柱的剪跨比λ, 只有剪跨比λ=M/Vh≤2的柱才是短柱, 而柱净高与截面高度之比H/h≤4的柱其剪跨比λ不一定小于2, 亦即不一定是短柱。按H/h≤4来判定的主要依据是:①λ=M/Vh≤2;②考虑到框架柱反弯点大都靠近柱中点, 取M=0.5VH, 则λ=M/Vh=0.5VH/Vh=0.5H/h≤2, 由此即得H/h≤4。但是, 对于高层建筑, 梁、柱线刚度比较小, 特别是底部几层, 由于受柱底嵌固的影响且梁对柱的约束弯矩较小, 反弯点的高度会比柱高的一半高得多, 甚至不出现反弯点, 此时不宜按H/h≤4来判定短柱, 而应按短柱的力学定义——剪跨比λ=M/Vh≤2来判定才是正确的。

(二) 改善短柱的抗震性。

当按剪跨比λ判定柱子确定为短柱后, 就应当尽量提高短柱的承载力, 减小短柱的截面尺寸, 采取各种有效措施提高短柱的延性, 改善短柱的抗震性能。

1.使用复合螺旋箍筋。

高层建筑框架柱的抗剪能力是应该满足剪压比限值和“强剪弱弯”要求的, 柱端的抗弯承载力也是应该满足“强柱弱梁”要求的。对于短柱, 只要符合“强剪弱弯”和“强柱弱梁”的要求, 是能够做到使其不发生剪切型破坏的。因此, 使用复合螺旋箍筋来提高柱子的抗剪承载力, 改善对砼的约束作用, 能够达到改善短柱抗震性能的目的。

2.采用分体柱。

由于短柱的抗弯承载力比抗剪承载力要大得多, 在地震作用下往往是因剪坏而失效, 其抗弯强度不能完全发挥。因此, 可人为地削弱短柱的抗弯强度, 使抗弯强度相应于或略低于抗剪强度, 这样, 在地震作用柱子将首先达到抗弯强度, 从而呈现出延性的破坏状态。

3.采用钢管砼柱。

钢管砼是由砼填入薄壁圆形钢管内而形成的组合结构材料, 是套箍砼的一种特殊形式。由于钢管内的砼受到钢管的侧向约束, 使得砼处于三向受压状态, 从而使砼的抗压强度和极限压应变得到很大的提高, 砼特别是高强砼的延性得到显著改善。同时, 钢管既是纵筋, 又是横向箍筋, 其管径与管壁厚度的比值至少都在90以下, 这相当于配筋率至少都在4.6%以上, 这远远超过抗震规范对钢筋砼柱所要求的最小配筋率限值。

五、结语

我们可以通过对钢筋混凝土框架柱在地震中的几种破坏形态的分析, 理解现行建筑抗震设计规范中对柱的各种要求。设计人员应该严格遵循规范, 针对各种可能出现的破坏采取相应的构造措施, 合理布置结构平面, 控制好梁柱构件截面, 使框架具有一定的延性, 尽量避免让柱出现剪切破坏, 提高建筑物在地震中的防御能力, 从而最大限度地减少地震这种自然灾害给人们造成的经济损失。

参考文献

[1].尚守平, 周福霖.结构抗震设计[M].北京:高等教育出版社, 2003

[2].GB5010-200, 建筑结构设计规范[S].

[3].GB50011-2001, 建筑抗震设计规范[S].

底层柔性框架结构抗震优化设计 篇7

底层柔性框架结构是现代城市建筑中一种常见的结构形式。一些商场、综合楼、写字楼、沿街住宅楼等建筑常常将底部设计成大空间的布局, 同时由于底部层高较高而墙体较少, 使得侧向刚度较小, 容易形成底部薄弱层。在地震中, 由于底层柔性框架结构的竖向刚度发生了突变, 结构的内力和变形主要集中在底部柔性层, 导致结构破坏严重[1]。《建筑抗震设计规范》 (GB50011—2010) 对竖向不规则结构的设计提出了相应的控制指标, 对于底层柔性结构应通过增加底层的侧向刚度来减小上下层的刚度比[2]。然而在实际工程当中, 由于建筑方案的限制, 往往不允许在结构的底层布置剪力墙和斜撑等抗侧构件, 这给结构设计工作带来较大难题[3]。

本文以一个底层柔性框架结构为例, 通过建模计算进行多个结构方案的对比分析, 研究底层柔性框架结构的抗震优化设计方法, 为类似工程的抗震设计提供参考。

2工程概况

如图1所示为某小型酒店的底层平面图, 总层数为6层。底层为商业用房, 层高4.8m, 上部为客房, 层高3m。结构抗震设防烈度为7度 (0.1g) , 场地类别为II类, 地震分组为一组。由于上下层的层高差异较大, 底层布局为内部空旷且四周大开窗的形式, 使得底层的侧向刚度较小。加之基础埋置较深, 底层柱的计算高度超过了6m。按照常规的框架结构设计计算时, 结构层间侧移刚度比超过2, 属于竖向严重不规则结构。因此, 该结构属于典型的底层柔性框架结构, 在进行结构设计时应另辟蹊径, 通过分析计算进行优化设计, 确定合理的结构方案。

3结构方案优选

底层柔性结构设计的出发点是尽可能地增加底层侧向刚度, 减小结构层间刚度比, 尽量避免出现结构竖向不规则的情况。根据建筑功能要求, 底层内部除电梯井以外无其他墙体, 外围护墙采用大开窗的形式, 使得在底层增加抗侧构件十分困难。通过对建筑方案进行深入分析, 在结构设计时提出了3种初步方案进行比选。

方案一:增加构件刚度。根据框架结构的受力特点可知, 框架的侧向刚度与该层柱和梁的线刚度都有关, 增加柱或梁的线刚度都可以达到增加框架侧向刚度的目的。通过增加底层柱和2层梁的截面尺寸可以使底层的侧向刚度增加, 从而减小结构的层间刚度比。此方案是比较传统的结构方案, 结构设计人员往往最容易考虑。

通过建模计算发现, 要想使底层侧向刚度增加一倍, 则需要将梁柱的截面尺寸加大50%以上, 这不仅不够经济, 也将大大影响建筑的使用功能。因此, 该方案不是理想的结构方案, 只有在无其他更优方案时才宜考虑采用。

方案二:增加腰梁。通过在窗台下增设一道腰梁, 可以将底层框架在结构形式上分成2层, 这样既不影响建筑功能又增加了底层侧向刚度。由于前墙在建筑上布置了3个大门, 这三跨无法设置腰梁, 可以采取在室内地面标高位置设置一道地梁进行弥补。但这种方法容易导致出现错层结构, 对框架柱的抗震不利, 应采取措施对错层处柱的节点进行加强。此方案对于基础埋置较浅或底层层高不太高的结构容易形成框架短柱, 应慎重选用。

通过计算可知, 该方案可使结构层间刚度比大大减小。但由于腰梁布置的不连续, 使得在局部出现错层, 同时导致结构扭转周期增加, 这对结构抗震也是不利的。因此, 该方案虽然避免了底层柔性结构体系的出现, 但没有从根本上解决结构竖向不规则的问题。

方案三:底层设置翼柱。根据建筑方案, 外围大开窗并没有完全到柱边, 窗与柱之间仍有250mm左右的填充墙, 这为结构设计提供了潜在条件。如果能充分利用这一有限的空间, 将框架柱设计成翼柱的形式, 则可以增加柱的刚度, 从而可以提高底层结构的侧向刚度。

根据计算结果发现, 单根翼柱的刚度比普通柱增加了5.2倍, 结构底层的整体抗侧刚度增加了近90%, 最终的结构层间刚度比可控制在1.3以内。结构在地震作用下的内力和变形的分布比较均匀, 避免了结构竖向不规则的出现。该方案不影响建筑的使用功能, 施工简单, 经济性和可靠性均较好, 确定为最终结构方案。

4结构设计

采用PKPM结构设计软件进行建模, 为了对比分析翼柱对结构刚度的影响程度, 分别计算得出了在抗震设防烈度7度多遇地震作用下, 底层有翼柱和无翼柱2种结构方案的楼层位移曲线和层间位移角曲线, 如图2~图5所示, 结构楼层侧移刚度比如表1所示。通过对比发现, 当无翼柱时, 结构变形主要集中在底部薄弱层, 底层的位移占结构总位移的一半以上, 层间位移角超过1/500, 达到了结构弹性变形极限值。将底层外围框架柱改为翼柱后, 结构的底层刚度明显增加, 地震位移反应随之减小, 底层最大层间位移角为1/756, 结构的层间刚度和楼层位移趋向于均匀, 避免了底部薄弱层的出现。

翼柱的受力形式与短肢剪力墙类似, 但又不完全相同, 短肢剪力墙的平面外刚度较小, 当楼层高度较大时, 短肢剪力墙作为偏心受压构件的平面外长细比较大, 容易出现失稳破坏, 而翼柱不存在这个问题。因此, 当底层层高较高时不能采用短肢剪力墙代替翼柱。

在使用软件设计时, 翼柱可以按异形柱来建模, 然后采用satwe进行整体分析和内力计算。但软件的配筋计算结果往往不合理, 与其计算的内力不一致, 需要人工进行校核, 判断其配筋的合理性, 翼柱的合理配筋构造如图6所示。

5结语

底层柔性框架结构的抗震能力存在缺陷, 结构在地震作用下容易出现底部较大的塑性变形, 当底层的水平位移不能得到有效控制时, 结构可能出现严重破坏, 甚至整体倒塌[4]。在结构设计时应进行深入分析和方案比选, 在不影响建筑功能的前提下尽可能减小结构的层间刚度比。本工程通过3个初步方案的对比分析, 最终确定采用底层翼柱的结构形式, 能够有效增加底层的侧向刚度, 对建筑功能和结构规则性无负面影响。该方案施工简单, 经济性和可靠性均较好, 在类似工程中值得推广使用。

摘要：底层柔性框架结构是一种抗震性能较差的结构形式, 在地震作用下结构的底层变形较大, 容易导致结构严重破坏。为了避免出现底部薄弱层, 在进行结构设计时应根据建筑功能要求选择合理的结构方案。采取增加构件截面尺寸、增设腰梁、设置翼柱等方案均能减小层间刚度比, 但应根据具体情况来选用。在有条件的情况下, 设置底层翼柱的抗震效果和经济性较好, 值得推广使用。

关键词：底层柔性框架,抗震优化设计,翼柱

参考文献

[1]郭庆子, 马华.带纤维混凝土耗能器底层柔性结构的抗震研究[J].工程抗震与加固改造, 2012, 34 (5) :20-26.

[2]GB50011-2010建筑抗震设计规范[S].

[3]王春林, 吕志涛, 吴京.半柔性悬挂减振结构体系地震反应分析[J].建筑结构学报, 2008, 29 (6) :107-112.

浅议砼框架结构抗震设计 篇8

1 砼框架结构抗震设计研究现状

由于砼框架结构是高度超静体系, 结构组成复杂, 目前砼框架结构的抗震设计的研究相对滞后, 还不能满足工程应用的要求, 目前工程应用对框架结构的设计通常需要与工程经验相互结合。

2 对砼框架结构抗震设计的人为影响

问题:抗震防震设计人员没有严格遵守《建筑抗震设计规范》, 仅依据经验和习惯, 对结构进行设计。

解决方法:严格遵守相关标准规范, 对不规范的建筑方案应按规定采取加强措施, 特别不规范的建筑方案应该进行专门的研究和论证。

3 地震对砼框架结构建筑物的破坏

砼框架结构的承重体系是由梁板柱三种构件组成的结构体系。从施工角度来说, 这种结构的施工速度是比较快的, 也比较简易, 而且在使用功能上也比较灵活。可以根据用户的要求进行隔墙布置, 是一种比较实用的结构体系。

地震使承重结构承载力不足或变形过大, 引起的框架梁﹑柱的破坏和填充墙的破坏、结构丧失整体性的破坏和地基失效破坏。框架梁﹑柱的破坏主要反映在节点处。柱的破坏重于梁;柱顶的破坏重于柱底;角柱的破坏重于内柱;短柱的破坏重于一般柱。砼框架结构的砖砌填充墙遇到地震时破坏较为严重, 一般7度就出现裂缝。端墙、窗间墙及门窗洞口边角部分裂缝最多, 9度以上填充墙大部分即会倒塌, 原因是在强烈的地震作用下, 框架的层间位移较大, 因填充墙砌体的极限变形很小, 在往复水平地震作用下, 即产生斜裂缝甚至倒塌。砼框架结构的变形为剪切型, 下部层间位移较大, 因此填充墙的破坏在房屋中下部几层较严重。

4 砼框架结构抗震设防目标

国内外抗震设防目标是要求建筑物在使用期间对不同频率和强度的地震应具有不同的抵抗能力, 即小震不坏, 中震可修, 大震不倒。这一抗震设防目标也为我国抗震设计规范所采纳, 我国《建筑抗震设计规范》中抗震设防目标如下。

(1) 在遭受低于本地区设防烈度的多遇地震影响时, 建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用。

(2) 在遭受本地区规定的设防烈度的地震影响时, 建筑物可能有一定损坏但不致危及人民生命和生产设备的安全, 经修理或不需修理仍可继续使用。

(3) 在遭受高于本地区设防烈度的罕遇地震影响时, 建筑物不致倒塌或发生危及人民生命和生产设备安全的严重破坏。

基于上述抗震设防目标, 建筑物在使用期间对不同频率和强度的地震应具有不同的抵抗能力。

5 砼框架结构抗震设计的基本要求

砼框架结构抗震设计要依据抗震设防烈度, 通过地震作用的取值和抗震措施的采取来实现结构抗震设防目标。抗震措施的采取要依据概念设计原理进行, 概念设计是正确地解决总体方案、材料使用和细部构造, 以达到合理抗震设计的目的。

5.1 选择对抗震有利的场地、地基和基础选择建筑场地时应根

据工程需要, 掌握地震活动情况和工程地质的相关资料, 做出综合评价。

5.2 选择对抗震有利的结构布置方案结构平面应简单规则, 结

构的主要抗侧力构件应对称均匀布置, 使结构的刚心与重心重合, 避免地震时引起结构扭转及局部应力集中。

5.3 处理好非承重结构构件和主体结构的关系砼框架结构中

非承重墙体材料选型和布置, 应根据烈度、房屋高度、建筑体型、结构层间变形、墙体抗侧力性能的利用等因素经综合分析后确定, 应优先采用轻质墙体材料。

5.4 注意材料的选择和施工质量各材料的强度等级和施工质量应符合抗震规范要求。

6 砼框架结构抗震设计方法

我国《建筑抗震设计规范》提出了二阶段设计方法以实现结构三个烈度水准的抗震设防要求。

第一阶段设计是在砼框架结构方案布置符合抗震设计原则前提下, 按与基本烈度相对应的众值烈度<多遇烈度>的地震动力参数, 用弹性反应谱法求得结构在弹性状态下的地震作用标准值和相应的地震作用效应, 然后与其它荷载效应按一定的组合系数进行组合, 各种荷载效应均假定砼框架结构处于弹性工作状态按弹性方法计算, 并对砼框架结构构件各控制截面进行承载力验算和砼框架结构进行变形验算, 以控制砼框架结构侧向变形。这样既满足了第一水准下<众值裂度>必要的承载力可靠度, 做到小震不坏;又可满足第二水准<基本裂度>的设防要求, 做到中震可修;然后再通过概念设计和构造措施来满足第三水准<罕遇裂度>的设防要求。

第二阶段设计是按与基本裂度相对应的罕遇裂度验算砼框架结构的层间变形是否满足规范要求 (不发生倒塌) , 如果有变形过大的薄弱层 (或部位) , 则应修改设计或采用相应的构造措施, 以使其满足第三水准<罕遇裂度>的设防要求。对于大多数砼框架结构, 一般可只进行第一阶段的设计;但对有特殊要求的砼框架结构和易倒塌的砼框架结构, 除了进行第一阶段设计外还应进行第二阶段设计。

7 结语

在砼框架结构抗震设计中, 通过“强节弱杆、强剪弱弯、强压弱拉、强柱弱梁”四强四弱抗震措施的采取, 实现砼框架结构抗震设防目标, 是砼框架结构抗震设计的核心。在砼框架抗震设计两阶段设计中, 在砼框架结构方案布置符合抗震设计原则前提下, 通过第一阶段多遇地震作用下延性框架的设计, 落实了砼框架结构抗震设计要求, 减轻了大地震对框架结构的破坏作用, 建立砼框架结构抗震设计抗震机制, 最总可实现抗震设防目标。

参考文献

[1]张静怡, 李春祥.抗震性能设计的发展[J].自然灾害学报, 2004 (5) .[1]张静怡, 李春祥.抗震性能设计的发展[J].自然灾害学报, 2004 (5) .

[2]张志俊, 论砼框架结构抗震设计[J].黄冈职业技术学院学报, 20112) .[2]张志俊, 论砼框架结构抗震设计[J].黄冈职业技术学院学报, 20112) .

底座框架结构抗震设计论文 篇9

1 抗震墙平面布置的基本原则

高层建筑应有较好的空间工作性能,为了适应任何方向的地震作用,对于底部抗震墙结构均应在纵横双向均匀布置,应避免单向布置抗震墙并宜使两个方向刚度和动力特性接近。抗震墙在x方向,y方向分布不均匀可能使结构在这一层产生平面柔弱层效应(见图1左图)。该结构由于y方向填充墙的加入,而使得y方向的强度、刚度都大大增加,而y方向的位移则减小很多。这样使得结构在x方向,y方向的动力特性差距很大,与抗震规范要求结构在x方向,y方向动力特性接近的要求背道而驰。结构在x方向的抗震性能必将进一步降低,从而形成平面薄弱层。图1右图在结构的x方向增加了几道填充墙,使得x方向,y方向动力性能接近,从而避免了平面薄弱层的出现。

2 抗震横墙的最大间距限值

抗震墙是结构的主要抗侧力构件,为保证结构的空间刚度和协调变形,规范对抗震横墙最大间距作了明确规定。底框部分抗震横墙最大间距应满足表1的要求。底部框架—抗震墙砌体房屋抗震墙的间距分别为底层或底部两层和上部砌体房屋两部分,上部砌体房屋各层的横墙间距要求应和多层砌体房屋的要求一样;底部框架—抗震墙部分,由于上面几层的地震作用要通过底层或第二层的楼盖传至抗震墙,楼盖产生的水平变形将比一般框架抗震墙房屋分层传送地震作用的楼盖水平变形要大。因此,该结构对抗震横墙最大间距有严格要求。

3 底部框架—抗震墙结构中抗震墙数量控制

底部框架—抗震墙房屋的抗震墙数量由纵横两个方向间刚度比决定。根据《建筑抗震设计规范》,底部框架—抗震墙房屋的纵横两个方向,第二层与底层侧向刚度的比值,6度,7度时不应大于2.5,8度不大于1.5,且均不应小于1.0。底部两层框架—抗震墙房屋的纵横两个方向,底部与底部第二层侧向刚度应接近,第三层与底部第二层侧向刚度的比值,6度,7度时不应大于2.0,8度不大于1.5,且均不应小于1.5。

4 底部抗震墙的构造措施

1)底部框架—抗震墙砌体房屋的底部砌体墙应满足下列构造要求:a.砖抗震墙墙厚不应小于240 mm,砌筑砂浆强度等级不应低于M10,应先砌墙后浇框架。墙长大于5 m时,应在墙内增设钢筋混凝土构造柱。b.沿框架柱每隔500 mm配置26拉结钢筋,并沿砖墙全长设置;在墙体半高处尚应设置与框架柱相连的钢筋混凝土水平系梁。c.墙长大于5 m时,应在墙内增设钢筋混凝土构造柱。

2)底部框架—抗震墙房屋的底部钢筋混凝土抗震墙应满足下列构造要求:a.抗震墙墙板的厚度不宜小于160 mm,且不应小于墙板净高的1/20;抗震墙宜开设洞口形成若干墙段,各墙段的高度比不宜小于2。b.抗震墙的竖向和横向分布钢筋不应小于0.25%,并应采用双排布置;双排分布钢筋间拉筋的间距不应大于600 mm,直径不应小于6 mm。c.抗震墙两端和洞口两侧应设置满足一般部位(非底部加强部位)规定的构造边缘构件。d.底部抗震墙采用钢筋混凝土抗震墙时,其混凝土强度等级不应低于C30。

3)底部框架—抗震墙砌体房屋的底部钢筋混凝土抗震墙建议采取以下措施:对底层钢筋混凝土墙而言,一般为高宽比小于1.0的低矮墙,其破坏状态为剪切破坏。试验结果表明,带边框开竖缝钢筋混凝土墙的变形能力和耗能能力有很大提高,抗震性能明显优于整体钢筋混凝土低矮抗震墙。因此,宜设置为带边框竖缝的钢筋混凝土墙。这种墙水平钢筋在竖缝处断开。

5 底部钢筋混凝土剪力墙墙段的高宽比

底部钢筋混凝土剪力墙墙段高宽比小于2将易产生脆性的剪切破坏,变形性能差。

在实际工程中,其钢筋混凝土抗震墙的高宽比往往小于1,通常称为低矮抗震墙。

高宽比小于1.0的低矮钢筋混凝土墙是以受剪为主,由剪力引起的斜裂缝控制其受力性能,其破坏状态为剪切破坏,它是一种脆性破坏,延性很差。试验结果表明:放入砂浆板和钢筋混凝土板的带边框开竖缝钢筋混凝土墙的抗震性能明显优于整体钢筋混凝土低矮抗震墙,这种开竖缝的抗震墙具有弹性刚度较大,后期刚度较稳定;达到最大荷载后,其承载力没有明显降低,其变形能力和耗能能力有较大提高,达到了改善低矮墙抗震性能的目的。

底部两层框架—抗震墙砌体房屋中底部两层钢筋混凝土墙的高宽比一般已不再是小于1.0的低矮墙。但由于使用功能的要求,在底部两层中往往设置为较大的柱网,致使有些钢筋混凝土墙的宽度为6.0 m～7.2 m左右,使得这类钢筋混凝土墙的高宽比小于1.5。

试验表明,剪力墙的高宽比越小,承受水平地震力的能力越大,但其变形性能越差。我国抗震规范为了保证底部剪力墙合理的破坏形态(不出现剪切破坏),并具有良好的延性变形性能,抗震墙的高宽比应该不小于2。当高宽比大于2时,可采取在抗震墙上开洞或者采用带边框开竖缝的钢筋混凝土墙的措施来解决。

底部两层框架—抗震墙砌体房屋中的底部两层钢筋混凝土抗震墙,其高宽比一般不再是小于1.0的低矮墙,但为增强其变形和耗能能力,应把它设置为带边框柱的钢筋混凝土墙。边框柱的配筋不宜小于其他榀框架柱的配筋。对于宽度小于1.0的个别情况,可采取开门窗洞口等方式进行分隔,以增强其抗震性能。

6底框部分的抗震墙长度控制

底部抗震墙过长一方面易造成该墙肢受力过于集中,不符合设置多道抗震防线的概念抗震设计要求。另一方面底部抗震墙过长会使剪力墙的延性大大降低,脆性增加,易出现脆性的剪切破坏,不利于墙体本身和整体房屋的抗震。

建议对于高层建筑抗震墙不宜超过8 m,而对于高度矮很多的底框房屋墙更不应过长,墙肢的长度应严格控制在8 m以内。如果墙长超过8 m,应采取一些措施。如把抗震墙分成两部分,用连梁连接,如建筑要求封闭,则在中部洞口处用普通砌体墙后砌。

7结语

本文从抗震墙平面布置的基本原则、抗震横墙的最大间距限值、抗震墙数量控制、底部抗震墙的构造措施、底部钢筋混凝土剪力墙墙段的高宽比、底框部分的抗震墙长度控制6个方面对这种底部框架—抗震墙砌体房屋的底部抗震墙设计进行了探讨,总结和提出了一些有价值的具体设计措施和方法。

参考文献

[1]孙立红.底层框架—抗震墙房屋的墙体设计探讨[J].山西建筑,2007,33(16):87-88.

[2]高小旺,龚思礼.建筑抗震设计规范理解与应用[M].北京:中国建筑工业出版社,2002.

钢筋混凝土框架结构抗震性能分析 篇10

【关键词】钢筋混凝土；框架结构；抗震性能

1、引言

钢筋混凝土框架结构是指由钢筋混凝土梁和柱连接而成，共同构成承重体系的建筑结构，该结构建筑的墙体都为自承重墙，仅起到分隔和围护的作用。钢筋混凝土框架结构因其具有平面布置灵活和抗震性能好等优点，在工业与民用建筑中得到了广泛的应用。但是，近几年我国地震频繁发生，暴露出我国很多钢筋混凝土框架结构的基础设施与建筑物的抗震性能依然较差，震害比较严重，造成了人员伤亡和经济损失。因此，分析钢筋混凝土框架结构的特点及造成震害的原因，并以此为基础提出科学合理的抗震措施，对完善我国钢筋混凝土框架结构的抗震设计，优化我国钢筋混凝土框架结构建筑的抗震性能，减少地震造成的损失具有十分重要的意义。

2、钢筋混凝土框架结构的特点及震害分析

2.1钢筋混凝土框架结构的特点

钢筋混凝土框架结构的特点是自重比较轻，具有较好的抗震性能。其主要构件是柱和梁，分别承受使用过程中的竖向荷载与水平荷载，其屋盖和楼板的荷载经过板传给梁，又由梁传给柱，再由柱传给基础。通过合理的设计，钢筋混凝土框架结构能够具有良好的延性性能，有效耗散地震造成的输入能量。但同时也具有明显的缺点，就是其侧向刚度较小导致抵抗水平荷载的能力较低，在地震作用下水平变形较大，进而造成非结构构件的破坏。当建筑结构较低时，水平变形以剪切变形为主，由钢筋混凝土框架柱的弯曲变形与节点转角引起；当建筑结构较高时，水平变形则表现为弯剪型，过大的水平位移引起较大的P-△效应，使结构损伤更为严重，甚至出现极少数倒塌现象[1]。

2.2钢筋混凝土框架结构的震害分析

总的来说，钢筋混凝土框架结构的震害分为柱、梁及梁柱节点等结构构件破坏和填充墙等非结构构件破坏两类。

（1）钢筋混凝土框架柱的破坏 一般情况下，地震对钢筋混凝土框架柱的破坏重于梁，柱顶端的破坏重于柱底，角柱的破坏重于中柱和边柱，短柱的破坏重于一般柱。由于钢筋混凝土框架柱的两端弯矩较大，故柱的两端极易发生弯剪破坏，形成水平裂缝和斜裂缝，有时甚至形成交叉裂缝，并进一步导致箍筋严重扭曲而崩断。而在柱底部分的水平裂缝处，局部混凝土会被压碎，进而导致纵向受力的钢筋发生屈曲暴露出柱体表面。

（2）钢筋混凝土框架梁的破坏 钢筋混凝土框架梁的破坏一般发生在梁端，其主要原因是梁端部分的剪力和弯矩都比较大，而且在地震中会反复受力。另外，在梁端处的钢筋端部常出现锚固不好、纵筋和箍筋配筋不足等情况，这些原因都会导致梁端纵向钢筋屈服，形成垂直裂缝或交叉裂缝，使梁端在地震中被严重破坏。总的来说，地震对钢筋混凝土框架梁的破坏没有柱的破坏严重，并且属于框架结构的局部破坏，故通常不会引起建筑的整体倒塌。

（3）钢筋混凝土梁柱节点的破坏 在地震中，钢筋混凝土梁柱节点是最易被破坏的区域之一，其主要包括剪切破坏与钢筋锚固破坏。造成梁柱节点易被破坏的主要原因有：一是梁柱节点区域的箍筋绑扎十分困难，故在施工时经常出现箍筋配置不足或未设箍筋的情况[2]；二是梁柱节点处箍筋的绑扎不牢固，导致在振捣混凝土时箍筋下滑至柱顶区域；三是梁柱节点核芯区的钢筋过密，导致节点处的混凝土浇筑质量下降。这些原因都会降低梁柱节点的抗剪能力，造成震害。

（4）填充墙体的破坏

钢筋混凝土框架结构中的填充墙体多为砖砌体，只用于分割和围护空间，与框架结构缺乏有效连接，其具有承载力低、刚度大、变形性能差和抗剪强度低等特点。因此，在地震水平作用力下，填充墙体极易沿柱周边出现斜裂缝和交叉裂缝，并且这种破坏发生的早且严重。

3、提高钢筋混凝土框架结构抗震性能的措施

3.1合理设计钢筋混凝土框架结构的构造

在进行钢筋混凝土框架结构设计时，必须对其抗震性进行充分的考虑，合理的设计方案应具有良好的承载力、稳定性、刚度及延性等特点。由于在地震中不规则建筑平面极易导致局部和扭转振动的发生，而不规则建筑立面极易导致建筑物应力变形集中以及局部振动过度等现象，因此，在进行钢筋混凝土框架结构设计时，应合理布置构造柱、梁、楼梯以及窗间墙等构件，保证抗侧力构件的对称；同时应使纵横墙及上下墙对齐，保证竖向抗侧力、刚度及质量的均匀。另外，应重视“强柱弱梁、强节点弱锚固、强剪弱弯”的设计原则，并严格限制框架结构的轴压比，提高钢筋混凝土框架结构的延性，减少钢筋混凝土柱的脆性受压破坏，有效提高建筑物的抗震性能。

3.2严格管理钢筋混凝土框架结构的施工

（1）施工原材料的选择 在钢筋混凝土框架结构中，钢筋的性能和混凝土的强度等级都直接关系到建筑的抗震性能。为了实现钢筋混凝土框架结构“强柱弱梁、强剪弱弯”的要求，应注意控制钢筋的屈服强度、实际抗拉强度以及强度标准值间的关系，避免超强过多，使钢筋充分发挥其延性性能。为了减少钢筋混凝土框架梁柱的柱轴压比及剪压比，应适当提高混凝土的强度等级，有效提高框架结构的整体延性。

（2）钢筋的制作与安装 在地震时，钢筋混凝土框架柱或梁端的截面会出现弹塑性状态，可能导致纵向钢筋伸入梁柱节点的锚固在钢筋与混凝土间的粘结破坏中失效[3]，因此必须确保其锚固长度和锚固形式的可靠性。另外，框架节点的箍筋可有效约束混凝土和纵向受压钢筋，防止纵向钢筋被压屈，所以在加工时，必须保证其平直段的长度符合要求；在现场绑扎时，梁、柱交接处及梁上有集中荷载处必须使用箍筋，不可漏放，特别是核心区还应按加密要求布置。

（3）混凝土的浇注 钢筋混凝土框架的不同部位对混凝土强度等级的要求是不同的，因此在浇筑时，必须严格检查混凝土的强度等级及其浇筑顺序，防止高等级混凝土部位被注入低等级混凝土。在验收时，必须加强对节点核心区及构造柱的混凝土试块留置，以便控制强度质量；同时还应注意混凝土的振捣及养护。

（4）填充墙体的加固 在地震中，砌体强度不足的填充墙体会出现压裂、压碎、拉裂和剪断等现象，有的甚至会倒塌。因此，应该对填充墙体采取设置水平拉结筋和混凝土连系构件等加固措施，提高填充墙体的抗震性能。

4、结束语

本文通过对钢筋混凝土框架结构特点及震害的分析，从设计和施工两方面得出了一些优化其抗震性能的措施。但由于不同地区的地震特点不同，对钢筋混凝土框架结构的抗震设计方法和抗震措施的实施也要区分对待，选择各地更为适合的抗震设防方法，这就需要相关的工作人员不断努力研究，不断优化抗震措施来有效减少地震对我国的损害。

参考文献

[1]张婧，高衡山.钢筋混凝土框架结构的抗震分析及施工质量的控制措施[J].科学之友，2012（8）.

[2]崔海涛.建筑框架结构设计中的抗震技术综述[J].科技创业家，2012（2）.

底部框架结构房屋的抗震设计探讨 篇11

1.1 房屋的层数层高和总高度限值。

在设防烈度为6、7、8、9度时, 底部框架砖房的总高度不应超过26、23、20和14m。总层数分别不宜超过8、7、6、4层, 且砖混层的层高均不宜超过4m。对上部砖混层为医院、教学楼等横墙较少的底部框架-抗震墙砖房的总高度, 应比上述规定降低3m, 层数相应减少一层, 以保证上部砖房的抗震能力。

1.2 建筑平立剖面及结构布置。

底部框架砖房的平、立、剖面应简单、规整, 避免楼层错层, 平面上质量和刚度均匀对称、四周闭合, 尽可能地减小扭转效应。底部框架砖房的底部应采用全框架形式, 并应沿纵、横两个方向对称布置一定数量的抗震墙, 设防烈度为7度且总层数不超过5层时, 可采用嵌砌于框架之间的粘土砖墙或混凝士小砌块墙, 其余情况应采用钢筋混凝土墙或两者兼用。

为保证抗震横墙和框架柱能合理地承担水平地震力以及尽量做到纵墙不先于抗震横墙破坏, 根据楼、屋盖水平变位要求, 这类房屋的抗震横墙间距应满足:在设防烈度为6、7、8、9度时, 底部框剪层分别不能超过25、21、18和15m。抗震墙在布置应做到:第2层与第l层抗震墙的平面位置一致、截面尺寸相同, 以满足规范要求;抗震墙布置于上层砖房没有砖抗震墙轴线处, 且最好布置在外围或靠近外墙处, 以获得最大的抗扭刚度;纵、横向抗震墙尽可能地连为一体, 组成L、T、门形, 以获得较大的整体抗弯刚度。此外, 底部框架砖房的砖砌体和混凝土结构部分还应分别符合多层砖房和多层混凝土结构房屋的有关规定。

1.3 楼层的侧移刚度比和极限剪力系数比限值。

为了提高这种房屋的整体抗震能力, 应经过合理设计, 使房屋的薄弱部位既能出现在变形和耗能能力较好的底部两层, 又可避免该两层变形过分集中而过早丧失承载能力。为此, 应同时控制结构砖混过渡层与相邻框剪层的极限剪力系数比和侧移刚度比。砖混过渡层与相邻框剪层的极限剪力系数比和侧移刚度比分别控制在1.10-1.25和1.2-2.0范围内较为合适。

1.4 框剪层抗震墙数量的合理确定

底部框架砖房框剪层抗震墙的设置数量由抗震横墙最大间距、砖混过渡层与相邻框剪层的侧移刚度比及相邻框剪层的弹塑性位移等限值来控制, 且对底层框架-抗震墙砖房, 当砖混层为小开间房子时, 抗震横墙数量仅由前两者控制;抗震纵墙数量均仅由后两者控制。底部框架-抗震砖房的框剪层设置抗震墙后, 房屋将需要进行楼层刚度比及框剪层层间位移验算。

1.5 砖混过渡层与相邻框剪层之间楼板厚度的确定。

底部框架砖房的底部框剪层与上部砖混层的抗侧力结构体系不同, 要合理完成上部水平地震剪力和倾覆力矩下部的传递和重新分配, 并保证楼盖处侧向变形协调, 转换层之间的楼板应采用现浇或装配整体式钢筋混凝土板, 并必须具有足够的平面内刚度 (厚度) 。

2 底部框架结构设计中的常见问题

2.1 底部抗震墙数量不够造成上、下侧向刚度比超过规定。

2.2 侧向刚度比符合要求, 但上层纵向墙体

开间过大, 下部抗震墙几乎没有, 这种上、下纵向刚度都很小, 相对比值却能满足。对于这类房屋, 首先要求上层砌体应满足砌体结构的局部尺寸限值, 再调整底部抗震墙, 使之满足侧向刚度比。

2.3 单片抗震墙过长, 有的整个山墙12米多全按抗震墙设计, 形成“刚度集中”。

对于高层建筑, 抗震墙不宜超过8米, 而对于高度矮很多底框房屋墙更不应过长。低矮抗震墙破坏特征是“剪切型”, 其破坏起于混凝土剪坏, 属脆性破坏。规范规定底框房屋抗震墙高宽比不宜小于2.0, 较长的抗震墙可设竖缝予以处理。

2.4 托墙梁支承于底部抗震墙上, 这是一种严重的设计错误。

其错在于:由于托墙梁截面一般都很大, 受力很大, 使得抗震墙承受很大的平面外弯曲作用, 也使得抗震墙局部区段轴压比过大;底框房屋抗震墙厚度一般在200-250之间, 托墙梁纵向钢筋的锚固难以达到规范强制性条文7、5、3条的要求;由于墙很薄, 托墙梁线刚度很大, 形成“强梁弱支座”, 节点易于破坏, 托墙梁配置很多负筋不起作用。对这类问题, 应在托墙梁下设框支柱, 或设垂直的抗震墙以平衡厚墙体平面外的弯曲作用。在一些错误的设计中, 托墙梁下抗震墙连暗柱都没有设置, 这应该引起大家的重视。

2.5 当有次梁托墙时, 应注意支承托墙次梁

的主框架梁的抗剪、抗扭设计, 此时不能按一般多层框架梁的构造作法, 在支座边1.5倍梁高或1/6跨度范围内加密箍筋。由于托墙次梁传来很大的集中力和扭矩, 有可能使得跨中剪力与支座剪力相差不很大, 对这类情况要注意跨中抗剪强度的验算。注意一下这个问题, 或许可以避免大错误。

3 抗震构造措施

底部框架砖房的砖砌体和混凝土结构部分除应分别满足多层砖房和多层混凝土结构房屋的有关构造措施外, 还应满足下列要求。

构造柱和圈梁的设置部位:砖混过渡层各横墙 (轴线) 与内、外纵墙 (轴线) 交接处及门窗洞口处均应设置构造柱, 且每轴线均设置圈梁;其它砖混层应根据房屋的总层数按抗震规范中多层砖房的规定设置。

构造柱的截面尺寸宜采用300mm×300mm, 且不应小于240mm×240mm;圈梁的截面尺寸宜采用240mm×300mm, 且不应小于240mm×240mm。

构造柱的纵向钢筋不宜小于4.14, 箍筋间距不宜大于200mm (柱上、下端500mm范围内为100mm) , 箍筋直径应注≥8;圈梁的纵向钢筋不宜小于4.10, 箍筋间距不宜大200mm。

构造柱应与每层圈梁连接, 或与现浇板可靠拉结。

砖混过渡层构造柱纵筋在相邻框剪层柱 (梁) 内锚固长度:单元四角处≥40d, 其余部位≥35d, 或在柱 (梁) 内留出短筋与过渡层构造柱纵筋搭接, 搭接长度≥12倍锚固长度。当构造柱与框架梁连接时, 梁的相应部位应采用间距100mm, 直径≥8的箍筋加强。

构造柱与墙连接处宜砌成马牙槎, 先砌墙, 后浇柱, 并应沿墙高每隔500mm设置拉结钢筋, 钢筋伸入墙内不宜小于1m。

砖混过渡层的外纵墙窗台以下应每隔500mm设置通长的钢筋, 并在窗台标高处设置600mm厚、240mm宽的配筋砂浆 (或混凝土) 带, 砂浆强度等级应≥M7.5 (混凝土强度等级应≥C20) , 钢筋宜采用24, 10, 且直锚入两侧的构造柱内;另外, 过渡层墙体的砂浆强度等级不应低于M7.5。

上部的承重墙和厚度不小于240mm的自承重墙, 其中心线宜与底部的框架梁、抗震墙的轴线相重合;构造柱宜与框架柱上下贯通。

为改善房屋的整体抗震性能, 应尽量减轻上部结构的重量, 如采用空心砖, 加气混凝土砌块等。

结束语