淺析建筑框架式結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)的應(yīng)用

王海旗　吳明露

河南亞偉市政工程有限公司

淺析建筑框架式結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)的應(yīng)用

王海旗吳明露

河南亞偉市政工程有限公司

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，高層建筑框架式結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的科學(xué)性、合理性已經(jīng)成為國家及人民所關(guān)注的焦點(diǎn)。在建筑工程施工前期嚴(yán)格按照國家相關(guān)規(guī)定對其施工設(shè)計、施工環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控，在確保其質(zhì)量的前提下，提高其抗震性能。為此，本文主要對建筑框架式結(jié)構(gòu)抗震性能特點(diǎn)、技術(shù)應(yīng)用及措施進(jìn)行了分析與探究。

建筑框架式結(jié)構(gòu)；抗震性能；方式

一、建筑框架式結(jié)構(gòu)抗震性能方式分析

框架式地下結(jié)構(gòu)的種類包括：建筑結(jié)構(gòu)的安全等級、建筑的設(shè)計實(shí)際應(yīng)用的年限、建筑抗震的設(shè)防方面的分類、防震設(shè)防的強(qiáng)度和建筑施工場地、鋼筋方面的混凝土結(jié)構(gòu)的抗震的等級，以及人防工程抗力方面和地基設(shè)計方面的等級等。

1、靜力方法：即為隨著時間的變化，通過等代方式的靜地震荷載計算模型結(jié)構(gòu)的內(nèi)力。等代方面的靜地震的荷載為：結(jié)構(gòu)自身、洞頂上的土柱慣性力、側(cè)向土壓力等。

2、地基抗力系數(shù)方法：即為在相互作用下進(jìn)行結(jié)構(gòu)橫斷面地震反應(yīng)的方式。一般情況下，適合應(yīng)用于半埋設(shè)以及全埋設(shè)方面的地下結(jié)構(gòu)，通過剪切彈簧及多點(diǎn)壓縮彈簧取代地下結(jié)構(gòu)四周的巖土介質(zhì)，如梁元素能夠模擬結(jié)構(gòu)。具體操作步驟為：四周巖土介質(zhì)彈簧方面使用常數(shù)進(jìn)行計算、四周巖土地震通過變位進(jìn)行計算、結(jié)構(gòu)反應(yīng)進(jìn)行計算等。其四周的巖土抗力彈簧的常數(shù)，一般會通過靜力有限元法進(jìn)行類似或相近常數(shù)方面的計算。側(cè)面和下方邊界應(yīng)做好固定工作，可結(jié)合地震反應(yīng)進(jìn)行具體的探析，從而獲取應(yīng)變幅度彈性方面的常數(shù)。其次獲取空洞所有方向方面的均衡荷載，以獲取準(zhǔn)確的地基抗力方面的系數(shù)，通過抗力方面的系數(shù)計算彈簧方面的常數(shù)值。

3、反應(yīng)變位的方法：由于共振響應(yīng)一般不會出現(xiàn)于地下結(jié)構(gòu)中，因此忽略結(jié)構(gòu)自身震動的慣性力，對計算方面的最后結(jié)構(gòu)沒有過多影響。計算地下結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)動力的方程的過程，應(yīng)將靜計算方面的公式簡化。因?yàn)檫@樣地下結(jié)構(gòu)的地震效應(yīng)就會和地下結(jié)構(gòu)的實(shí)際位置相聯(lián)系，這種方式可以將地震變位和抗力系數(shù)具體化。

4、有限元的方法：地下結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震性能方面的分析過程，需要對其抗震方面的特征和一些特別的部分或突發(fā)情況進(jìn)行進(jìn)一步的研究。如建筑地下室分支部分、拐角的位置均適用于這種方法。模型的便捷可通過能量傳遞邊界，如萊斯默完善的粘性邊界、斯密斯改進(jìn)的迭加邊界，以及廖振鵬設(shè)計的透射性邊界等，其使用的效果均為較佳。

二、高層建筑結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)的應(yīng)用

鋼結(jié)構(gòu)：鋼結(jié)構(gòu)是以鋼材為主要結(jié)構(gòu)材料。鋼材的特點(diǎn)是強(qiáng)度高、重量輕，同時由于鋼材料的勻質(zhì)性和強(qiáng)韌性，可有較大變形，能很好地承受動力荷載，具有很好的抗震能力。 不過，由于鋼結(jié)構(gòu)建筑的造價相對較高，目前應(yīng)用不是非常普遍。一般的超高層建筑（100米以上）或者跨度較大的建筑通常應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)。

剪力墻結(jié)構(gòu)：剪力墻是用鋼筋混凝土墻板來承擔(dān)各類荷載引起的內(nèi)力，并能有效控制結(jié)構(gòu)的水平力，這種用剪力墻來承受豎向和水平力的結(jié)構(gòu)稱為剪力墻結(jié)構(gòu)。剪力墻結(jié)構(gòu)在高層（10層及10層以上的居住建筑或高度超過24米的建筑）房屋中被大量運(yùn)用。

框架結(jié)構(gòu)：由鋼筋混凝土澆灌成的承重梁柱組成骨架，再用空心磚或預(yù)制的加氣混凝土、陶粒等輕質(zhì)板材作隔墻分戶裝配而成。墻主要是起圍護(hù)和隔離的作用，由于墻體不承重，所以可由各種輕質(zhì)材料制成。框架結(jié)構(gòu)中，還有一種框剪結(jié)構(gòu)，又名框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，它是框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)兩種體系的結(jié)合，吸取了各自的長處，既能為建筑平面布置提供較大的使用空間，又具有良好的抗力性能。這種結(jié)構(gòu)的住房有很好的抗震性。框架結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代建筑設(shè)計中應(yīng)用較為普遍，我們所見的大多數(shù)建筑都是框架結(jié)構(gòu)。

磚混結(jié)構(gòu)：磚混結(jié)構(gòu)中的“磚”，是指一種統(tǒng)一尺寸的建筑材料，也包括其他尺寸的異型黏土磚、空心磚等。 “混”是指由鋼筋、水泥、沙石、水按一定比例配制的鋼筋混凝土配料，包括樓板、過梁、樓梯、陽臺。這些配件與磚做的承重墻相結(jié)合，所以稱為磚混結(jié)構(gòu)。磚混結(jié)構(gòu)住宅一般以多層 （24米以下，住宅10層以下）住宅為主，其抗震性能比起上述三者相對弱一些。磚混結(jié)構(gòu)一般應(yīng)用在多層或者跨度不大的建筑，但由于磚混結(jié)構(gòu)的房屋格局死板，墻面不能改動，加之近些年框架結(jié)構(gòu)以及剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)用得越來越普遍，在城市建設(shè)中已經(jīng)很少應(yīng)用磚混結(jié)構(gòu)，目前我國只有城郊的一些建筑中還是磚混結(jié)構(gòu)。

三、提升建筑框架式結(jié)構(gòu)抗震能力的措施

在高層建筑框架式結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中，除考慮概念設(shè)計、結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算外，歷次地震后人們在限制建筑高度，提高結(jié)構(gòu)延性（限制結(jié)構(gòu)類型和結(jié)構(gòu)材料使用）等方面總結(jié)的抗震經(jīng)驗(yàn)一直是各國規(guī)范重視的問題。合理選擇了結(jié)構(gòu)的屈服水準(zhǔn)和延性要求后，就需要通過抗震措施來保證結(jié)構(gòu)確實(shí)具有所需的延性能力，從而保證結(jié)構(gòu)在中震、大震下實(shí)現(xiàn)抗震設(shè)防目標(biāo)。系統(tǒng)的抗震措施包括以下幾個方面內(nèi)容：

首先，“強(qiáng)柱弱梁”：人為增大柱相對于梁的抗彎能力，使鋼筋混凝土框架在大震下，梁端塑性鉸出現(xiàn)較早，在達(dá)到最大非線性位移時塑性轉(zhuǎn)動較大；而柱端塑性鉸出現(xiàn)較晚，在達(dá)到最大非線性位移時塑性轉(zhuǎn)動較小，甚至根本不出現(xiàn)塑性鉸。從而保證框架具有一個較為穩(wěn)定的塑性耗能機(jī)構(gòu)和較大的塑性耗能能力。

其次，“強(qiáng)剪弱彎”：剪切破壞基本上沒有延性，一旦某部位發(fā)生剪切破壞，該部位就將徹底退出結(jié)構(gòu)抗震能力，對于柱端的剪切破壞還可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的局部或整體倒塌。因此可以人為增大柱端、梁端、節(jié)點(diǎn)的組合剪力值，使結(jié)構(gòu)能在大震下的交替非彈性變形中其任何構(gòu)件都不會先發(fā)生剪切破壞。

最后，抗震構(gòu)造措施：通過抗震構(gòu)造措施來保證形成塑性鉸的部位具有足夠的塑性變形能力和塑性耗能能力，同時保證結(jié)構(gòu)的整體性。這一系統(tǒng)的抗震措施理念已被世界各國所接受，但是對于耗能機(jī)構(gòu)卻出現(xiàn)了以新西蘭和美國為代表的兩種不完全相同的思路。首先，這兩種思路都是以優(yōu)先引導(dǎo)梁端出塑性鉸為前提。

四、結(jié)束語

綜上所述，隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國建筑工程事業(yè)得到了極大的發(fā)展空間，在建筑工程施工中大量新技術(shù)、新工藝的應(yīng)用，推動了我國建筑事業(yè)的高速發(fā)展。提高高層建筑框架式結(jié)構(gòu)的抗震性能，是確保建筑施工質(zhì)量的有效保障，在抗震設(shè)計環(huán)節(jié)，必須充分考慮高層建筑抗震的特點(diǎn)及現(xiàn)場施工條件，同時采用科學(xué)有效地方式進(jìn)行施工，只有這樣才可以有效地解決各種病害問題，增強(qiáng)高層建筑的抗震能力。

［1］ 陳寅.關(guān)于高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計探討［J］.黑龍江科學(xué)，2013（06）.

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