六度區(qū)框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)探討

六度區(qū)框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)探討摘要：根據(jù)筆者從事建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)框架結(jié)構(gòu)體系的特點(diǎn)以及震害特點(diǎn)等進(jìn)行了簡(jiǎn)要的概述與分析，指出了在六度區(qū)框架抗震設(shè)計(jì)過程中應(yīng)注意的問題及存在的問題。結(jié)合某工程實(shí)例，從建筑平面布置、概念設(shè)計(jì)和構(gòu)造措施等方面出發(fā)，提出了具體的注意事項(xiàng)和解決問題的措施，以提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性和安全性。關(guān)鍵詞：六度區(qū)框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)縱觀汶川地震和玉樹地震，不難發(fā)現(xiàn)，做好抗震設(shè)防區(qū)工程建設(shè)的抗震設(shè)計(jì)工作，是減輕未來地震災(zāi)害最有效、最積極的措施。然而,在實(shí)際的抗震設(shè)計(jì)過程中大多數(shù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員，對(duì)6度區(qū)抗震設(shè)防的理解認(rèn)識(shí)不清，不能嚴(yán)格地按照抗震規(guī)范設(shè)計(jì)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，普遍認(rèn)為6度區(qū)可以不考慮抗震設(shè)計(jì)，或?qū)拐鹪O(shè)計(jì)地要求不嚴(yán)格，不利于結(jié)構(gòu)的抗震，存在著一定的安全隱患。如：1984年江蘇南沙6.2級(jí)地震，造成地處6度抗震設(shè)防區(qū)的南通市3人死亡，500戶房屋倒塌，海門縣1000余間房屋被震壞。因此，對(duì)6度區(qū)的抗震設(shè)計(jì)應(yīng)足夠的重視。本文結(jié)合上虞市華維文瀾小學(xué)工程項(xiàng)目中的2#宿舍樓，對(duì)六度區(qū)框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)過程中的一些問題進(jìn)行探討。1工程概況本工程為浙江上虞市華維文瀾小學(xué)工程項(xiàng)目中的2#宿舍樓，6層，建筑寬15.24m，長(zhǎng)50.04m，占地面積為722.30m2,建筑面積為3860.50m2,為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。本工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為50年，位于6度抗震設(shè)防區(qū)，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.05g,建筑物的抗震設(shè)防類別為乙類，建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)。2#宿舍樓輪廓圖見圖1。2鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系特點(diǎn)及震害特點(diǎn)2.1框架結(jié)構(gòu)體系特點(diǎn)框架結(jié)構(gòu)體系是指有梁、柱桿系構(gòu)件構(gòu)成，能夠承受豎向和水平荷載作用的承重結(jié)構(gòu)體系。其優(yōu)點(diǎn)是建筑平面布置靈活，自身重量較輕因而產(chǎn)生的地震作用也較小，如果設(shè)計(jì)合理，它具有良好的延性性能，能耗散掉地震時(shí)輸入到結(jié)構(gòu)的能量。因此，框架結(jié)構(gòu)在多層工業(yè)和民用建筑中得到了廣泛的應(yīng)用。其缺點(diǎn)是側(cè)向剛度較小，地震時(shí)會(huì)有較大的水平變形，容易引起非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞，有時(shí)甚至造成主體結(jié)構(gòu)的破壞。2.2框架震害特點(diǎn)框架在地震中常因強(qiáng)度和延性不足而發(fā)生破壞。通常柱的震害重于梁；角柱的震害重于內(nèi)柱；短柱的震害重于一般柱；柱上端震害重于下端。具體如下：柱端彎剪破壞，上下柱端出現(xiàn)水平和斜裂縫，有時(shí)也有交叉裂縫，混凝土局部壓碎，梁端形成塑性鉸；柱身剪切破壞，柱身出現(xiàn)交叉斜裂縫，箍筋屈服崩斷；角柱破壞，地震時(shí)房屋發(fā)生扭轉(zhuǎn)，角柱受剪力最大，同時(shí)受雙向彎矩作用，其約束較小，震害較大；短柱破壞，短柱能吸收較大的地震剪力，常發(fā)生剪切破壞，形成交叉裂縫甚至脆斷；框架梁的震害多發(fā)生在梁端。在地震作用下，梁端縱向鋼筋屈服，出現(xiàn)上下貫通的垂直裂縫和交叉裂縫。在梁負(fù)彎矩鋼筋切斷處，由于抗彎能力消弱也容易產(chǎn)生裂縫，造成梁剪切破壞，是脆性破壞；框架梁、柱節(jié)點(diǎn)核芯抗剪強(qiáng)度不足引起的破壞；節(jié)點(diǎn)區(qū)剪壓比較大時(shí)，箍筋可能尚未屈服，混凝土被剪壓，酥碎破壞；節(jié)點(diǎn)處構(gòu)造措施不當(dāng)引起的破壞；節(jié)點(diǎn)搭接不合理引起的破壞；框架中填充墻的產(chǎn)生的震害。3六度區(qū)框架抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)大多數(shù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員，對(duì)6度區(qū)抗震設(shè)防的理解認(rèn)識(shí)不清，不能嚴(yán)格按照抗震規(guī)范設(shè)計(jì)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，普遍認(rèn)為6度區(qū)可以不考慮抗震設(shè)計(jì)，或?qū)拐鹪O(shè)計(jì)要求不嚴(yán)格，一旦遇到地震，將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。下面就6度區(qū)框架抗震設(shè)計(jì)過程中應(yīng)注意的一些問題進(jìn)行了簡(jiǎn)要的概括。3.1嚴(yán)格控制軸壓比，增加安全儲(chǔ)備混凝土柱的受壓破壞是一種脆性破壞，2010版《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》第636確規(guī)定四級(jí)框架柱的軸壓比不應(yīng)大于0.90,6度區(qū)多層框架結(jié)構(gòu)大部分為四級(jí)框架。限制框架柱的軸壓比主要為了控制框架結(jié)構(gòu)的延性，因?yàn)檩S壓比越大，柱的延性就越差，在地震作用下柱發(fā)生脆性破壞。限制框架柱軸壓比可增加安全儲(chǔ)備。本工程中，考慮到經(jīng)濟(jì)的原因，軸壓比一般都在0.80?0.90之間。3.2重視強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)和強(qiáng)錨固”設(shè)計(jì)要使地震災(zāi)害最小，及要求結(jié)構(gòu)具有足夠的延性。要保證構(gòu)件（尤其是重要構(gòu)件）有足夠的延性才能保證結(jié)構(gòu)有足夠的延性。我國(guó)的建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定采用強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)和強(qiáng)錨固”進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，以保證結(jié)構(gòu)的延性。因此，在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)按照節(jié)點(diǎn)處梁端實(shí)際受彎承載力小于柱端實(shí)際受彎承載力進(jìn)行設(shè)計(jì)；抗震設(shè)計(jì)應(yīng)要求構(gòu)件的受剪承載力大于其屈服時(shí)達(dá)到的實(shí)際剪力；需要對(duì)框架節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)截面抗震驗(yàn)算以及保證縱向鋼筋具有足夠的錨固長(zhǎng)度。3.3建筑平面和立面布置力求對(duì)稱、規(guī)則，質(zhì)量和剛度變化均勻建筑平面、立面和豎向剖面的規(guī)則性對(duì)抗震性能的影響較大，規(guī)則的布置能提高抗震性能。因此，宜選擇規(guī)則的形體，其抗側(cè)力構(gòu)件的平面布置宜規(guī)則對(duì)稱、側(cè)向剛度沿豎向宜均勻變化、豎向抗側(cè)力構(gòu)件的截面尺寸和材料強(qiáng)度宜自下而上逐漸減小，避免側(cè)向剛度和承載力突變。建筑平面不規(guī)則，容易加大扭轉(zhuǎn)振動(dòng)、局部振動(dòng)和空間振動(dòng)；豎向不規(guī)則，常引起過大的局部振動(dòng)和應(yīng)力變形的集中。本工程中，建筑平面和立面布置均規(guī)則，有利于抗震3.4重視框架結(jié)構(gòu)抗震構(gòu)造措施構(gòu)造措施在一定程度上影響著框架結(jié)構(gòu)的抗震性能，可以采用以下構(gòu)造措施，提高框架的抗震性能。梁截面尺寸不宜小于200mm,高寬比不宜大于4,凈跨與截面高之比不宜小于4;梁的縱向鋼筋配置和端部箍筋的配置也應(yīng)滿足相關(guān)的規(guī)定，梁的縱向鋼筋配置沿梁全長(zhǎng)頂面和底面的配筋，四級(jí)不應(yīng)少于2①12梁端加密區(qū)的箍筋肢距，四級(jí)不宜大于300mm,以防止地震中梁底出現(xiàn)正彎矩時(shí)過早屈服或破壞過重而影響承載力和變形能力的正常發(fā)揮，此外，每隔一根縱向鋼筋宜在兩個(gè)方向有箍筋或拉筋約束；當(dāng)采用拉筋時(shí)，拉筋宜緊靠縱向鋼筋并鉤住封閉箍筋梁端箍筋在6d~8d時(shí)，能提咼梁的延性；柱的截面的寬度和高度均不宜小于300mm,圓柱直徑不宜小于350mm,剪跨比宜大于2,截面長(zhǎng)邊與短邊的邊長(zhǎng)比不宜大于3;柱縱向鋼筋的配置應(yīng)滿足最小總配筋率要求，柱箍筋在規(guī)定的范圍內(nèi)應(yīng)加密，以提高柱的抗壓能力和變形能力；框架節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)箍筋的最大間距和最小直徑應(yīng)按柱箍筋加密的要求采用。3.5重視框架結(jié)構(gòu)填充墻及附屬物抗震構(gòu)造措施框架結(jié)構(gòu)填充墻中砌體的施工質(zhì)量控制等級(jí)為B級(jí)，嚴(yán)格控制砌塊及砂漿的質(zhì)量等級(jí)，注意砂漿的飽滿度，填充墻內(nèi)的構(gòu)造柱、圈梁及拉結(jié)筋的設(shè)置應(yīng)滿足《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010第7款多層砌體房屋和底部框架砌體房屋的構(gòu)造要求。受鞭梢效應(yīng)的影響屋頂上設(shè)置的塔樓、花架、廣告牌等附屬結(jié)構(gòu)在地震時(shí)破壞嚴(yán)重，在工程結(jié)構(gòu)中，通常出屋面的樓梯間、水箱、高聳構(gòu)筑物等都要考慮鞭梢效應(yīng)的放大系數(shù)。3.6嚴(yán)把主體結(jié)構(gòu)質(zhì)量關(guān)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，應(yīng)充分考慮抗震設(shè)計(jì)，選擇合理的結(jié)構(gòu)布置方案，框架柱應(yīng)盡可能沿軸線成行成列的布置，傳力路線明確。合理布置樓梯間，同時(shí)還要加強(qiáng)構(gòu)造措施。梯板應(yīng)雙向通長(zhǎng)布置鋼筋，增強(qiáng)在震是抗彎剪破壞的能力，以保證建筑物最重要的逃生通道的安全。本文結(jié)合筆者多年從事建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)框架結(jié)構(gòu)體系的特點(diǎn)和框架結(jié)構(gòu)震害的特點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的概述，說明了六度區(qū)框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的必要性，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行六度區(qū)框架抗震設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題及存在的問題進(jìn)行簡(jiǎn)要的總結(jié)及分析，在此基礎(chǔ)上，從軸壓比的控制、強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)和強(qiáng)錨固的概念設(shè)計(jì)、建筑平面和立面布置和抗震構(gòu)造措施等方面出發(fā)，指出了在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)注意的事項(xiàng)及相關(guān)的解決措施或方法；同時(shí)以浙江上虞市華維文瀾小學(xué)工程項(xiàng)目中的2#宿舍樓的抗震設(shè)計(jì)為實(shí)例，結(jié)合該工程特點(diǎn)提出在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)注意的具體設(shè)計(jì)要求、事項(xiàng)和構(gòu)造措施等，以提咼工程建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性和安全性，提出的措施或方法可為相關(guān)的設(shè)計(jì)人員參考借鑒。參考文獻(xiàn)王靜.多層砌體結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)淺析[J].科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì),2006,16(08):255^256.李輝.關(guān)于6度區(qū)抗震設(shè)計(jì)