钢筋混凝土框架结构的抗震设防技术分析

 钢筋混凝土框架结构的抗震设防技术分析

刘晓辉

沂源源泰置业有限公司     山东淄博256100

摘要：预应力砼框架结构(以下简称框架结构)是中国既有房屋的主要构造形式。钢筋混凝土框架结构,其设计布局相对灵活,因此能够建筑出拥有很大空间的各种房屋。钢筋混凝土框架结构在工业和民用建筑中都是一个很常用的构件形式,尤其是随着社会的进步与发展,对某些大中型、多用途建筑的组合结构使用得越来越普遍,在工业建设中的使用范围也很广泛。

关键词:钢筋混凝土;框架结构;抗震设计

预应力砼框架结构等的结构设计中要遵循材料重心与强度中心的重合。在工程设计中由于结构的区别与需要,以及质量中心与强度中心的不重合,在抗震作用时会出现很大的扭转效果,因此工程设计时应高度重视,这也是建筑框架结构的一大特征。所以,要充分提高其结构总体的抗震性能。

1钢筋混凝土结构及特点

当建筑物的钢筋直径比例恰当时,其建筑物能获得最高的刚度。这些物理结构性的预应力建筑物具有相当强的动力学特征,它们己能合理的协调运动,主要是二者互结着力的状态下,遇到压力才发生变化。另外,这二类构件之间接近的和膨胀的温度关系表明,为增加抗火性构件,应增加在建筑物的边缘间的预应力混凝土和钢材之间的保护层。而由于预应力材料混凝土体系具有合理使用钢材和水泥材料的性能优点,可产生高强度、组织刚性、优异的使用耐久性和防火特性,由于该种构件的敏感和完善,以及延展性和的结构特性使其能经受自然灾害,故广泛地用作于建筑施工及其他土木建筑。

2钢筋砼框架结构的基础修改设计的基本原理

第一,强柱弱梁原则。因为在钢筋混凝土框架结构中,柱子属于相对易造成损坏的结构,如果出现震害,很有可能出现框架结构的损坏状况,或者出现建筑物坍塌、伤亡事故[2]。基于此,项目必须要严格按照钢筋混凝土框架结构中耐震设计的强柱弱梁准则,以提高柱子在整体钢筋砼框架结构中的承重能力和耐震伸缩性,从而改善整体钢筋砼框架结构的稳定性,并提高项目建筑品质。如对于上刚下软的框支墙构件,增加梁的延性和刚度,从而增加整个钢筋混凝土框架结构的抗拉强度和刚性,提高建设项目施工品质。

二,强剪弱弯原则。强剪弱弯原则,指的是在实施高强钢筋混凝土框架结构的抗震工程设计中,使预应力砼的结构与正截面受弯承载力之间相应的剪切力值低于该结构斜截面受剪承载力的条件。由于扭转损伤与剪切损坏都是高强钢筋混凝土框架结构在地震的影响下经常出现的主要损伤类型,因此可以很大地削弱高强钢筋混凝土框架结构的强度与刚性,从而导致整体高强钢筋混凝土框架结构缺乏安全性,造成重大安全事故的发生,其中,剪切损伤的损害范围更大,作用也更加广泛。因此,必须要在高强钢筋混凝土框架结构抗震工程设计中贯彻强剪弱弯的原则,减少高强钢筋混凝土框架结构在地震影响下发生剪切损伤,从而提高整体结构的变形水平。一般而言,可按照施工现场状况适当降低高强钢筋混凝土框架结构的抗弯钢的配筋率,或提高抗剪箍筋的配筋率,并由此来提高钢筋施工混凝土框架结构的整体抗震水平。

第三,强节点弱构件设计原则。该准则首先指出的是对钢筋混凝土框架结构塑性铰出现在柱端的要求,由此来进一步提高了钢筋混凝土框架构造的变形能力,从而可以应对突发地震时的变形破坏,并避免了建筑物在剧烈地震影响下发生坍塌的情形。在实施钢筋混凝土框架构造耐震设计时,还应当结合的建筑具体情况,对钢筋直径的穿插次序做出相应的规定,并适当确定节点配筋率,由此来进一步提高了钢筋混凝土框架构造的抗震特性和耐变形能力,从而增强了结构稳定性。

3钢筋混凝土框架结构抗震设计建议

(1)充填墙是限制"强柱弱梁"体系实施的最主要原因,在未来的工程设计中,可按以下二个方法来考察对充填墙的作用:①在钢筋砼框架结构中,选择对刚性贡献较小的填充墙体或填充墙连接型式,在工程设计时选择合理的周期折减系数,来考察填充墙体对构件的刚性作用。②通过能思考充填墙作用的软件系统(如SAP2000)对构造模量加以运算,研究充填墙对结构位移和内能的作用,在防震时实现了桥端首先产生塑性铰,并把梁工程设计成为首先道抗震屏障,梁工程设计成为第二次道抗震屏障,使钢筋混凝土框架结构形成了双重抗震防守系统,可明显提高钢筋混凝土框架结构的抗震承载能力和防坍塌能力。(2)对模板和构架梁同时现浇的钢筋混凝土框架建筑,在建筑结构设计与研究中,由于现浇楼板和构架间作用的复杂化,人们通常假设模板为高刚性的,将中柱和边梁刚性通常分别加大到原来的二倍和一点五倍,来近似地考察模板对构架梁刚性的影响。在梁的设计中,应充分考虑对结构梁的塑性内力作用重影响和模板对结构梁抗弯能的提升重影响,并充分考虑结构梁的刚性与增强关系。

(2)关于导致桥端钢筋混凝土超配的计算方式。①桥端配筋设计时,应考虑在梁边散射截面的最大弯曲矩的值。②钢筋混凝土在现浇楼板中,与梁肋平行的钢筋直径应考虑在桥端产生的最大弯曲矩的强度。③通过选择适当的裂缝计算方式,对构架柱的变形情况加以控制。④通过合理限制跨中下部钢筋伸入柱内的位置,当达到柱端正入党动机最大弯曲矩强度的配筋条件时,其他跨中下部钢筋混凝土均不应伸入柱内,直接在柱构件截面之外切断就可。控制的轴压比不能用足,柱构造内配筋时的配筋量宜相应增加。由于预应力砼框架"强柱弱梁"是在大震影响下产生的,一种最为简便的"强柱弱梁"结构的计算方式为:构架柱内能按小地震计算确定,构架梁内能按重大地震强度计算确定。

(3)强结点弱架构及一些提高延性的方法。对于"强结点,弱架构"的工程设计中,首先应确定剪应力机理,按照节点传递方式,加强了这个中心层结点的钢筋骨架建筑,其余方面的结点是相同的。框架下一个强烈地区的强烈震中,在这个震中产生的弯矩将在全部弯矩中占很大的比重,出现梁端时刻的一侧为负,另一侧端梁的弯矩正的现象,而与之同时平衡的弯矩也将会很大。在这个情形下,梁柱将经过钢筋把绝大部分剪力都以切节的方式传递到结点当中,(左和右的梁柱)在这个力量的传导中,仅仅只是在框架梁柱中的一小部分。剪切在传递环节的核心组成部分,通常是由以下三种剪切方式所构成。

第二种方式是对角斜撑杆结构,这是以梁、杆混凝土的中心部分结构来承受切割力的结构。相对于第一个机理,用来产生斜压应力的第二个机理只沿一条较宽的对角线方向布置。

第3种机理是一种间接的切割结点的机理,每一种结点的箍筋的产生都在"约束机理"中。在中心层结点的测试表明,由于剪压比的提高,在抗震时,中心结点的钢筋主要受到了斜压。梁屈服完成后,钢筋结构由于斜压的增加而横向扩展,在加上点正负号交替的中力组合结点后的本构非线性变化增加,破坏逐渐增大,最后各个结点屈服,内部约束力逐渐超过了极限,最后由于混凝土的斜压破裂而导致中心部位的斜压损伤。如前所述,由于在这种内部应力中的结点情况是非常复杂的,所以对架构设计,只有保证各个结点在面对地动时不致发生球花切割。使梁、立柱发挥其承载能力和变形功能。

结束语

钢筋混凝土框架结构的抗震工程设计要求通过对抗震强烈性进行取值,并根据建筑抗震概念设计阶段的原理,解决建筑材料应用条件和构造细节问题,以实现抗震工程设计的目的。对钢筋混凝土框架结构工程设计要科学合理地确定计算参数,选用适当的计算软件,对计算结果进行认真剖析,对钢筋砼框架"强柱弱梁"的基本概念,做出比较深刻的探究与剖析以及选用比较科学的耐震方式处理地震发生等灾害,以促进结构架构设计的进展。

参考文献：

[1]白久林.钢筋混凝土框架结构地震主要失效模式分析与优化[D].哈尔滨工业大学，2015.

[2]程佳佳.钢筋混凝土框架结构基于位移的抗震设计研究[D].河北工程大学，2014.

[3]付国.钢筋混凝土框架结构地震倒塌破坏研究[D].长安大学，2014.

[4]缪志伟，马千里，叶列平.钢筋混凝土框架结构基于能量抗震设计方法研究[J].建筑结构学报，2013，34（12）：1-10.