浅谈框架结构抗震设计

摘要：框架结构是现行一种较为普遍的结构形式，框架结构虽然相对简单，但设计中仍有很多需要注意的问题，只有熟练地掌握规范，并具有良好的结构概念，才能设计出既安全又经济适用的优秀作品。

关键词：框架结构；抗震设计

Abstract: the current frame structure is a common structure form, frame structure, although relatively simple, but the design is still a lot of problems that need attention, only skilled master specification, and has good concept structure, in order to create a safe and economic application of excellent works.

Keywords: frame structure; seismic design

中图分类号： TU973+.31 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

框架结构住宅是指以钢筋混凝土浇捣成承重梁柱，再用预制的加气混凝土、膨胀珍珠岩、浮石、蛭石、陶烂等轻质板材隔墙分户装配成而的住宅。适用于大规模工业化施工，效率较高，工程质量较好。框架结构由梁柱构成，构件截面较小，因此框架结构的承载力和刚度都较低，它的受力特点类似于竖向悬臂剪切梁，楼层越高，水平位移越慢，高层框架在纵横两个方向都承受很大的水平力，这时，现浇楼面也作为梁共同工作的，装配整体式楼面的作用则不考虑，框架结构的墙体是填充墙，起围护和分隔作用，框架结构的特点是能为建筑提供灵活的使用空间，但是抗震性能较差。

一、建筑震害等级划分

根据1990年建设部颁布的《建筑地震破坏等级划分标准》，钢筋混凝土框架房屋按地震后的破坏成都划分为五级：

（1）基本完好：框架柱、梁完好；个别墙体与柱连接处开裂。

（2）轻微损坏：个别框架柱、梁轻微裂缝；部分墙体明显裂缝；出屋面小建筑明显破坏。

（2）中等破坏：部分框架柱轻微裂缝或个别柱明显裂缝；个别墙体严重裂缝或局部酥碎。

（4）严重破坏：部分框架柱，主筋压屈、混凝土酥碎、崩落；部分楼层倒塌。

（5）倒塌：房屋框架残留部分不足50%。

框架结构的结构体系传力路径比较清晰，容易保证质量，结构的抗震性能能够比较准确的预测和设计，但是由于材料本身的限制，使得这类结构的抗震性能通常较弱，在较大地震灾害中容易发生破坏。

二、框架结构的抗震设计原则

根据工程中框架结构地震破坏的形式、抗震规范规定以及实际中累积的抗震经验总结了一些抗震设计需要注意的问题与原则，如下：

（1）抗震验算时不同的楼盖及布置（整体性）决定了采用刚性、刚柔、柔性理论计算 。抗震验算时应特别注意场地土类别。8度超过5层有条件时，尽量加剪力墙，可大大改善结构的抗震性能。框架结构应设计成双向梁柱刚接体系，但也允许部分的框架梁搭在另一框架梁上。应加强垂直地震作用的设计，从震害分析，规范给出的垂直地震作用明显不足。

（2）雨蓬不得从填充墙内出挑。大跨度雨蓬、阳台等处梁应考虑抗扭。考虑抗扭时，扭矩为梁中心线处板的负弯距乘以跨度的一半。

（3）框架梁、柱的混凝土等级宜相差一级。

（4）由于某些原因造成梁或过梁等截面较大时，应验算构件的最小配筋率。

（5）出屋面的楼电梯间不得采用砖混结构。

（6）框架结构中的电梯井壁宜采用粘土砖砌筑，但不能采用砖墙承重。应采用每层的梁承托每层的墙体重量。梯井四角加构造柱，层高较高时宜在门洞上方位置加圈梁。因楼电梯间位置较偏，梯井采用混凝土墙时刚度

很大，其它地方不加剪力墙，对梯井和整体结构都十分不利。

（7）建筑长度宜满足伸缩缝要求，否则应采取措施。如：增大配筋率，通长配筋，改善保温，铺设架空层，加后浇带等。

（8）柱子轴压比宜满足规范要求。

（9）当采用井字梁时，梁的自重大于板自重，梁自重不可忽略不计。周边一般加大截面的边梁。

（10）过街楼处的梁上筋应通长，按偏拉构件设计。

（11）电线管集中穿板处，板应验算抗剪强度或开洞形成管井。电线管竖向穿梁处应验算梁的抗剪强度。

（12）构件不得向电梯井内伸出，否则应验算是否能装下。电梯井处柱可外移或做成L型柱。

（13）验算水箱、电梯机房及设备下结构强度。水箱不得与主体结构做在一起。

（14）当地下水位很高时，暖沟应做防水。一般可做U 型混凝土暖沟，暖气管通过防水套管进入室内暖沟。有地下室时，混凝土应抗渗，等级S6或S8，混凝土等级应大于等于C25，混凝土内应掺入膨胀剂。混凝土外墙应注明水平施工缝做法，一般加金属止水片，较薄的混凝土墙做企口较难。

（15）采用扁梁时，应注意验算变形。

（16）突出屋面的楼电梯间的柱为梁托柱时，应向下延伸一层，不宜直接锚入顶层梁内，并且托梁上铁应适当拉通。错层部位应采取加强措施。女儿墙内加构造柱，顶部加压顶。出入口处的女儿墙不管多高，均加构造柱，并应加密。错层处可加一大截面梁，上下层板均锚入此梁。

（17）等基底附加压力时基础沉降并不同。

（18）应避免将大梁穿过较大房间，在住宅中严禁梁穿房间。

（19）当建筑布局很不规则时，结构设计应根据建筑布局做出合理的结构布置，并采取相应的构造措施。如建筑方案为两端较大体量的建筑中间用很小的结构相连时（哑铃状），此时中间很小的结构的板应按偏拉和偏压考虑。板厚应加厚，并双层配筋。

（20）较大跨度的挑梁下柱子内跨梁传来的荷载将大于梁荷载的一半。挑板道理相同。

（21）挑梁、板的上部筋，伸入顶层支座后水平段即可满足锚固要求时，因钢筋上部均为保护层，应适当增大锚固长度或增加10d的垂直段。

三、框架结构方案构思时应考虑以下几点

（一）结构的传力路线应简捷明了。在荷载作用下，结构的传力路线越短、越直接，结构的工作效能越高，所耗费的建材也就越少。

（二）从力学观点看，在民用和公共建筑的平面布局中，应当尽量使柱网按开间等跨和进深等距(或近似于等距)布置，这样可以相应减少边跨柱距，也可以充分利用连续梁的受力特点以减少结构中的弯距，可以使各跨梁截面趋于一致，而提高结构的整体刚度。

（三）结构方案还应结合工程地质情况和建筑功能要求综合考虑。

四、结构的类型

优先采用现浇式框架和装配"整体式框架，避免采用全装配式框架。由于地震作用的任意性，框架两个主轴方向都可能受到地震作用。因此，抗震框架应设计成双向刚接框架，不得采用横向为框架，纵向为铰接排架的结构体系。加强楼盖的整体性，在高烈度（8度以上）区，应采用现浇楼面结构。在采用装配"整体式楼盖时，宜采用叠和梁，与楼面现浇层结合为一体，采用预制预应力楼板时，可将板缝拉开，放入适量钢筋灌成小肋，后浇面层厚度一般不小于 50mm,内配一层双向钢筋网￠4-6@200。

五、结构的布置

平立面布置宜均匀、对称。柱网布置要简单规整, 合理布置填充墙。框架中砌筑填充墙加大了结构刚度。在楼层平面和竖向，填充墙的布置应尽可能做到均匀对称。同时还要考虑到某些填充墙拆除的可能，以及某些墙有意外倒塌的可能。

六、防震缝

由于建筑体型的多样化，复杂和不规则的结构是难免的。用防震缝将结构分段，是把不规则结构变为若干较规则结构的有效方法。多次震害表明，防震缝处的建筑装饰在小震时就宜遭到破坏。要满足罕遇地震时的变形要求，则防震缝很大，将给立面处理及构造带来较大的困难，或由于设缝后使结构段过柔，带来碰撞和失稳的破坏。因此，一般应通过采用合理的平面形状和尺寸，尽量不设防震缝。对于特别不规则的建筑，质量和刚度分布相差悬殊的建筑，必须设防震缝时应考虑有足够的缝宽。当地基土质较差时，除应考虑结构变形外，还应考虑不均匀沉降引起基础转动的影响，防震缝两侧楼板宜位于同一标高，防止楼板相撞使柱子破坏。

七、结束语

框架结构是现行一种较为普遍的结构形式，构筑方便简单，但是抗震性能不良，因此实际工程中要注意运用提高框架结构抗震性能的设计方式，并做到严格按照设计进行施工，保证材料与施工的质量，最大化的提高框架结构的抗震等级，减少地震中受损害程度。

参考文献

李旭亮, 田丰. 建筑工程框架结构设计. 中国新技术产品.2010, No.8, pp145.

建设部. 《建筑地震破坏等级划分标准》, 1990, pp4.

GB50011－2001建筑抗震设计规范.