单位文秘网 2022-02-15 08:08:28 点击: 次
提 要:本文主要针对建筑结构抗震设计的要点展开了分析,对建筑混凝土框架结构抗震薄弱的部位作了详细的概述,并给出了一系列提高混凝土框架结构抗震性能的措施,以期能为有关方面的需要提供有益的参考借鉴。
关键词:建筑框架;抗震设计;分析
近年来,随着我国地震灾害的频繁发生,建筑抗震设计成为了我国建筑结构设计一个新的重要发展方向。但是由于实际操作经验缺乏经验,建筑抗震设计存在着一定的薄弱环节,是需要相关的工作人员给予足够的重视,并采取有效措施提高建筑抗震的性能,以减轻地震灾害对建筑的破坏。
1 混凝土框架结构抗震薄弱部位
1.1 从震害中找出结构薄弱部位
某次地震中,多层混凝土框架教学楼的倒塌,使我们对混凝土框架结构的抗震性能有了进一步的认识。根据地震现场的调查,混凝土框架结构的震害大致如下:6、7度区,底层柱上下端出现斜裂缝,并且柱头比柱脚更厉害。8、9度区,底层柱上下端保护层混凝土脱落,箍筋拉脱,柱心混凝土被压碎,纵筋压成灯笼状。二层柱端及底层梁端也出现不同程度的开裂。在地震中倒塌的框架结构,估计也是底层柱上下端先出现斜裂缝,最后被折断的,只不过整个过程时间很短。不难判断:框架结构薄弱层在底层,底层柱是薄弱构件,底层柱的上下端是最薄弱的部位。震害同时表明:在底层柱中存在某些比较薄弱的柱,地震作用下,这些柱的柱端首先出现斜裂缝,最先形成塑性铰,使整个结构内力重新分布,导致底层柱逐根被击破,引起连续倒塌。
1.2 从结构分析中确定结构薄弱部位
混凝土框架结构抗震有其特性,与带有剪力墙的其他混凝土结构相比,框架结构侧向刚度小,变形能力强。对抗震有利的是吸收地震总能量少,不利的是抗侧力能力差。框架唯一的竖向构件——柱的侧向刚度比剪力墙的墙肢小得多,比梁板组成的楼层平面刚度也小很多。地震通过地层土晃动框架楼房,刚度大而且质量集中的各楼层就会前后左右来回移动,产生楼层水平地震剪力,这些力由梁传给柱。结构的整体变形主要是各楼层按一定的振型和周期往复侧移。柱本身刚度较小,其竖向变形被动地随各楼层。梁属于楼层的一部分,变形较小。框架的水平地震力和侧移变形主要来自梁板,而抗侧力和侧移主要靠柱。在结构分析中,若忽视板对梁刚度的影响是不现实的,尤其是一起现浇的梁板。相对于梁来说,柱是薄弱构件。因此,“强柱弱梁”便成为框架结构抗震设计的基本原则之一。
框架结构底层柱托起整栋楼房,除了承受整栋楼全部垂直力外,还要承受地震产生的水平力。结构分析显示:底层任何一根柱的轴力、剪力及弯矩都比上层柱大,底层柱比上层柱更容易被破坏。底层柱上下端弯矩最大,成为整个框架结构内力最大的部位,也就是最薄弱的部位。不难理解:为什么地震时,首先出现裂缝的总是底层柱上下端。各楼层抗剪承载力分析结果表明,底层抗剪承载力最小,验证了底层是抗震薄弱层。底层柱既是框架结构抗震的“中流砥柱”,又是薄弱构件,“强柱”的重点应该是加强底层柱的抗震承载能力。
2 提高混凝土框架结构抗震性能的措施
加强结构薄弱部位的抗震能力,是提高结构整体抗震性能的有效手段。针对上述薄弱部位,建议混凝土框架结构设计采取如下加强措施。
2.1 底层设计为加强层
地震中整体倒塌的房屋,大都是由于底层支承结构破坏造成的。如何提高底层支承结构的抗震能力,是房屋结构抗震设计共同的问题。砌体结构加厚底层墙厚,提高砂浆及砌块的强度等级。混凝土剪力墙结构底层设计为加强层,对墙厚及配筋都有特殊要求。混凝土框架结构的底层是薄弱层,也应该设计为加强层,采取有效的加强措施。当框架结构超过十层,加强层可扩展到第二层。
2.2 加大底层柱截面及提高混凝土强度等级
混凝土构件的承载能力主要取决于构件的截面、混凝土强度等级及配筋。加大框架底层柱截面及提高混凝土强度等级,不仅能提高其承载能力,也是控制柱轴压比最直接最有效的措施,对提高柱的塑性变形能力和框架抗倒能力都十分有利。
加大底层柱截面不仅增加柱本身的侧向刚度,也增加了整体结构的侧向刚度,有效地控制结构的侧移变形。底层柱截面大于上层柱,整体结构侧向刚度下大上小对结构抗震有利。但不宜太悬殊,而应平稳过渡,防止刚度突变或薄弱层转移。上下柱轴心宜对齐,减小偏心。底层各柱受力不一样,截面大小也不一样。一般按轴力大小先设定截面,经计算后再作调整,若发现薄弱柱,则加大其截面。框架结构纵横抗倾覆比值,一般与房屋纵横平面尺寸成正比。控制房屋高宽比及限用单跨框架,都是对横向而言。因此,柱截面尺寸横向大于纵向对结构抗倒塌是有利的。
2.3 底层室内地面处双向设基础系梁
有地下室的框架结构,其上部结构嵌固在地下室顶板顶面。无地下室的框架结构,无论单独柱基础深浅,都在室内地面附近处双向设基础系梁,系梁顶面就是上部结构的嵌固部位。
2.3.1 锁定框架上部结构嵌固在基础系梁顶
柱下单独基础侧面和上面的回填土,经过夯实后成为地层土的一部分。地震时这部分土对基础的土压力和基底摩擦阻力共同作用下,使基础与地震波动的地层土一起移动,相当于地震通过土层紧紧“握住”柱基础来晃动整个框架上部结构。地下柱在四周土压力作用下,地震时也随地层土一起移动。地震破坏的底层柱脚,都在地面以上看得见的部位,而基础顶面柱最下端是否破坏,尚无调查报告。这表明土体对柱不仅约束其变形,还能起到嵌固作用。
2.3.2 控制底层柱的高度
框架楼房一般底层都需要较大的使用空间,底层的层高及柱高比其它层高。若底层柱嵌固在基础顶面,则柱高还要加上室内外高差及基础埋置深度。基础系梁设在室内地面处,可以双向卡住底层柱,使其高度减少到最小,这是加强框架薄弱层和薄弱构件抗震能力的有效措施。减小底层柱高,可以增加底层的侧向刚度,提高底层的抗剪承载力。底层侧向刚度的增加,还可以减少整体结构的侧移变形,对结构抗倒塌十分有利。
3 工程设计实例
某工程为五层混凝土框架结构办公楼,平面尺寸54.6m×18.3m。抗震设防烈度7度(0.10g),框架抗震等级为三级。本工程在室内地面处设置了基础系梁,加大了底层柱截面并提高了混凝土强度等级,但尚未在底层柱端增加抗剪斜筋,底层依然按抗震等级三级设计。为了对比有无基础系梁对整体结构的抗震作用,建立两种框架结构计算模型:(1)室内地面处设基础系梁,(2)无基础系梁。结构计算采用SATWE计算程序,计算结果见表1。
4 结语
随着我国地震灾害频繁的发生,抗震性能的提高对建筑结构的安全有着极大的帮助。综上所述,本文就建筑结构抗震设计的要点进行了分析,在阐述了建筑结构抗震薄弱部位的基础上,给出了一系列的提高措施,相信对有关方面的需要能有一定帮助。
参考文献
[1]于友江.浅谈高层建筑结构抗震设计[J].建筑.2011(17).
[2]吴云翠.钢筋混凝土框架结构的抗震设计[J].企业科技与发展.2013(14).
(责任编辑:单位文秘网) )地址:https://www.kgf8887.com/show-135-98877-1.html
上一篇:安监管理系统完善设计
下一篇:秦岭镇海惜无期
版权声明:
本站由单位文秘网原创策划制作,欢迎订阅或转载,但请注明出处。违者必究。单位文秘网独家运营 版权所有 未经许可不得转载使用