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摘要:本文通过针对建筑框架结构设计中遇见的一些问题进行分析,提出了设计中的注意点。对建筑物防御地震结构设计的现状和结构进行了总结。
关键词:建筑框架结构;抗震设计;设计方法
1.建筑框架结构抗震设计应遵循的原则
1.1强节点弱构件
强节点弱构件是为了提高结构整体性。各建筑连接构件之间的节点牢固可靠,达到以下要求:建筑连接构件节点(重点是建筑物的梁和柱)的承载力不应低于其连接部件的承载力。增强连接节点减弱构件运用增大节点关键区域结构的剪力值进行设计。建筑物框架核心区连接构件在第一、第二和第三级抗震等级的需要进行抗震受剪承载力计算;建筑物连接结构节点关键连接区域在第四级抗震等级的可以不进行计算,但要求有抗震构造措施。
1.2强柱弱梁
增强柱的强度减弱梁主要是为了在发生强烈震动时,达到建筑连接结构的塑性铰出现在梁末尾除的设计目的。强柱弱梁可以提高建筑结构的变形能力,防止建筑结构在高等级地震作用下塌陷。因地震时作用的作用力是多样性和构件之间有相互连动的,通过精确计算设计很难实现强柱弱梁。根据规范要求,增加立柱尾端的弯矩设计值,就是增加立柱端弯矩增大系数,可以实现强化柱减弱梁。为了达到满足增强柱减弱梁的要求通过设计增加立柱相对于横梁的抗弯能力,可以在梁端部产生塑性铰。强柱弱梁的实现不仅在于内力的调整,还在于根据调整后的设计内力进行加固,使构件的实际承载力接近设计内力。在建筑允许的情况下,柱的截面面积越大,其线性强度与梁的线性强度之比就越大于1,并且控制立柱的轴向压力比满足规范以增加延性。
1.3强剪弱弯
为了提高连接构件本身的抗震动性能,可以增强剪力和减弱弯曲使建筑物连接构件中正截面抗弯承载力对应的剪切力低于斜向截面抗剪承载力的设计要求。增强剪力建弱弯曲是保证连接构件延性和防止构件脆性破坏的重要原则之一。连接构件要求相对于其抗弯曲能力,人为地增加每个承重连接构件的抗剪能力,这样建筑物在罕遇地震时这些连接部位就不会发生脆性剪切损坏。对于框架结构中的横梁,应注意抗剪力验算和施工核准且满足相关要求。
2.框架结构抗震设计中应注意要点
2.1抗震等级
为了满足房屋使用功能需求的高度、设防烈度和关键性功能,设计师对建筑物的结构设计需要选择正确的抗震等级,并且达到国家《建筑抗震设计规范》颁布的“小震不坏,中震可修,大震不倒”十二字防御地震的设计要求。
2.2结构传力线路
结构传力线路计算简图清晰,传力要简单直接,避免过渡。在荷载力作用下,建筑物连接构件传力路径越短越直接,连接结构工作效率越高,满足强度所需的建材耗用量越少。
2.3建筑平面布局
建筑结构平面布置规则,刚度分布需要均匀对称,横向刚度沿竖向逐渐减小,避免突变;重力或风作用中心应尽量与刚度中心重合,避免扭转过大。当建筑设计布局非常不规则时,建筑物设计应根据建筑情况做出合理的连接构件布局,并使用适用的构造设计措施。
2.4建筑高度要求
建筑物使用钢筋混凝土框架结构的最大高度为以下标准,抗震设防烈度6度为60米,抗震设防烈度7度为50米,抗震设防烈度8度0.2克情况下为40米、0.3克情况下为35米,抗震设防烈度9度为24米。根据设计要求甲类建筑设计时应把该区域最大高度的设防烈度确定。对于水平面和竖向截面不规则的连接结构,设计师需要适当降低建筑最大高度。
2.5环境地质情况
基础形式和上部结构的确定会被施工场地地质条件影响,因此应选择安全可靠的施工场地和地基;在防御地震有要求时,设计师勘察时应选择有利于建筑物防御地震的地段,可以选稳定基岩、平坦、硬土、开阔、密实的地段。应选择均匀的中硬土场地。
2.6建筑功能的设计
在建筑结构防御地震设计时,建筑物的体积大小和形状是否合理对其抗震性能有很大的影响。建筑物形状规则会具有较好的防御地震性能,但建筑结构布置为了满足功能使用的需要,会留给施工人员留下有限的操作空间。因此,设计师在建筑抗震结构设计时,必须尽可能的降低地震对建筑结构的影响,减少地震时大量的能量输入是其中一个主要的方法。
3.框架结构抗震设计方法
3.1框架梁
建筑物框架横梁和立柱中心线应重合。建筑物横梁和立柱中心线不重合时,设计师应考虑偏心距离长短对横梁和立柱连接节点核心区应力,以及建筑连接结构的不利影响和横梁荷载承受力对立柱偏心距大小的影响。并且为了减少不利影响的扭转,可以采用整体现浇楼板。
3.2框架柱
设计师在设计中应予以遵守《建筑抗震设计规范》里对建筑物框架立柱构件的轴压比做的标准规范和最大限制以保证框架结构延性。设计师可以采用箍筋加强对柱的约束,用来改善钢筋混凝土立柱的抗压强度,降低轴压比到合理范围内。设计师应充分利用框架角柱正截面承载力按双向偏心构件在抗震设计中。
3.3楼盖
现浇楼板结构宜使用在框架结构中。在现浇楼板中,混凝土强度等级不得低于C20。受力钢筋尽量采用Ⅱ级钢,直径大于等于12ram的受力钢筋不能采用Ⅰ级钢。在楼板厚度小于或等于150毫米时,受力钢筋间的距离长度不应大于200毫米;楼板厚度大于150毫米时,钢筋间的距离不应大于楼板厚度的1.5倍,且不应大于250毫米。当楼板的集中荷载力较大或温度影响比较大时,应把配筋截面面积增大,且适当减小楼板间的距离,楼板间的距离不应大于200毫米。
3.4填充墙与隔墙
一般情况下建筑物墙体中的隔墙和填充墙为轻质墙。设计时应标明轻质墙体采用的施工方法和样式图集,并标明过梁的补强。在抗震标准设防有要求时,要用砌体填充墙布置应满足墙体上下刚度不宜变化太大,偏心抗侧强度引发的扭转应尽量减小的要求。
3.5其他应注意事项
在高层建筑防御地震设计过程中,建筑的体积结构大小和形状规则情况对抗震性能有很大的影响。所以在建筑抗震结构设计过程中需要降低地震对建筑结构的影响,其中一个方法就是减震隔震措施。减震隔震措施的基本原理是控制建筑物结构的刚度和强度,使建筑在地震发生时变成塑性状态,消耗地震带来的大部分强能量,使建筑物本身承受的震动压力变得小,从而提高建筑抗震能力。
4.总结
本文分析了设计师在建筑结构抗震设计时所面对的情况、设计内容、设计方式,完善了建筑结构的防御地震特性,对建筑工程的防御地震的设计发展具有重要意义。要求结构设计人员正确运用框架结构的防御地震设计概念,采用科学有效的手段保证建筑在发生地震时的安全。
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