房屋框架及剪力墙结构的抗震设计要求

时间:2022-10-15 02:45:06

房屋框架及剪力墙结构的抗震设计要求

【摘要】近年来,地震给我国带来了及其巨大的灾害,因此,不仅国家要加强对防震抗震的理论和技术研究,更要加强房建结构设计中抗震设计,这是进一步保障我国居民生命财产安全的重要措施之一。本文笔者将从我国房建结构中抗震设计现状起笔,探究房建结构设计中抗震设计原则,寻找结构设计中抗震方法,并对房建结构中抗震设计发展趋势提出展望。

【关键词】房建结构,结构设计,抗震设计现状,要求

中图分类号:S611 文献标识码:A 文章编号:

一、前言

房建结构抗震设计,关乎民生,关乎经济发展,社会稳定,对房屋建筑实施结构设计,主要涉及对建筑高度,承载力,总体结构,各个部件的性能规划等一系列的因素,要求通过对各个构件和整体规划的基础上,既实现满足居民生活生产保障安全的需要,又具有值得欣赏的美学价值。增强房建结构的抗震设计,必须综合考虑地基,房屋的结构体系选择,综合布局等多方面建设因素,是一项及其专业,严谨,复杂的高技术工作。

二、建筑抗震的主要影响因素

1、抗震设计标准

目前,国内在不同地区设定的基本设防烈度,主要是根据该地区以及具体建筑在一段时间内遭受地震以及地震强度的概率而定的。如果是一般建筑,则执行基本烈度设防,如果是重要的建筑物,则相应地提高设防烈度,但是,随着设防烈度的提高,建筑的造价会相应增加。

2、建筑结构形式

为了有效地保证建筑物“小震不坏,中震可修,大震不倒”,在最新的设计规范中,砖混内框架结构被严格取缔了。目前,主要采用的是框架结构、剪力墙结构等。框架结构空间布置灵活,相对造价低,但是其在水平地震力作用下,容易发生剪切变形,因此,框架结构适用的高度相对较低。剪力墙结构平面布置没有框架灵活,但其平面内自身刚度大,强度高,整体性能好,在水平荷载作用下变形小,抗震性能较强,适用于高度较高的高层建筑。

3、抗震措施

抗震措施主要是根据建筑的重要性决定的。在确定建筑等级及场地类型之后,将先进的抗震理念和系统的分析计算纳入到抗震设计中,即可改善建筑抗震性能,提高建筑抗震效果。

三、框架结构抗震设计的基本要求

有抗震性要求的框架结构,应设计成延性框架,遵守“强柱弱梁” 、“强剪弱弯”、强节点、强构件等设计原则,柱截面不宜过小,应满足结构侧移变形及轴压比的要求。在进行框架结构抗震设计的时候,需要确定框架结构的抗震等级,根据不同的等级进行设计,主要是为保证框架结构具有较好的延性,并且能满足合理、经济的设计要求。构件设计时应满足各自的基本要求:①框架结构在进行梁端抗震设计时,既要允许塑性铰在梁上出现又不要发生梁剪切破坏,同时还要防止由于梁筋屈服渗入节点而影响节点核心区的性能,使梁形成塑性铰后仍有足够的受剪承载力,梁筋屈服后,塑性铰区段应有较好的延性和耗能能力。②框架柱在设计时,应该遵循强柱弱梁,使柱尽量不要出现塑性铰,在弯曲破坏之前不发生剪切破坏,使柱有足够的抗剪能力,同时控制柱的剪切比不要太大。③框架节点在地震破坏时,主要是节点核心区剪切破坏和钢筋锚固破坏,因此在设计时,要采取“强节点弱构件”的设计概念,保证在多遇地震时,节点应在弹性范围内工作;在罕遇地震时,节点承载力的降低不得危及竖向荷载的传递。

四、框架结构构件抗震设计的构造措施

1、框架梁的截面抗震设计尺寸,宜符合下列各项要求:截面宽度不宜小于 200mm;截面高宽比不宜大于 4;净跨与截面高度之比不宜小于4。在计算出梁控制截面处考虑地震作用的组合弯矩后,可按一般钢筋混土受弯构件进行正截面受弯承载力计算。梁端纵向受拉钢筋的配筋率不应大于 2.5%,且计入受压钢筋的梁端混凝土受压区高度和有效高度之比,一级不应大于 0.25,二、三级不应大于 0.35。梁端截面的底面和顶面纵向钢筋配筋量的比值,除按计算确定外,一级不应小于 0.5,二、三级不应小于 0.3。梁端剪力设计值应根据强剪弱弯的原则,按的要求加以调整,对一、二、三级抗震等级分别采取1.3、1.2、和1.1梁端剪力增大系数。

2、框架柱的截面抗震设计尺寸,宜符合下列各项要求:截面的宽度和高度均不宜小于 300mm;圆柱直径不宜小于 350mm。剪跨比宜大于 2。截面长边与短边的边长比不宜大于3。柱轴压比不宜超过下表的规定;建造于Ⅳ类场地且较高的高层建筑,柱轴压比限值应适当减小。柱的钢筋配置,应符合柱纵向钢筋的最小总配筋率,中柱和边柱的一、二、三、四抗震等级分别是1.0、0.8、0.7、0.6,角柱、框支柱的一、二、三、四抗震等级分别是1.2、1.0、0.9、0.8。同时每一侧配筋率不应小 0.2%;对建造于Ⅳ类场地且较高的高层建筑,数值应增加 0.1。 当采用HRB400 级热轧钢筋时应允许减少 0.1,混凝土强度等级高于 C60 应增加 0.1。

3、框架节点核芯区箍筋的最大间距和最小直径宜按规范中的柱箍筋加密区的箍筋最大间距和最小直径,一、二、三级框架节点核芯区配箍特征值分别不宜小于 0.12、0.10 和 0.08 且体积配箍率分别不宜小于 0.6%、0.5% 和 0.4%。柱剪跨比不大于 2 的框架节点核芯区配箍特征值不宜小于核芯区上、下柱端的较大配箍特征值。

五、基于剪力墙结构建筑体形的抗震优化设计

高层建筑结构的设计,除了要合理选择结构抗侧力体系外,要特别重视建筑体形和结构总体布置。建筑体形是指建筑的平面和立面;结构总体布置是指结构构件的平面布置和竖向布置。建筑体形和结构总体布置对结构的抗震性能具有决定性的作用。

1、震害及抗震概念设计

结构抗震设计有许多不确定因素(地震特性、结构扭转等),进行精确的抗震计算是非常困难的。结构的抗震设计除了进行细致的计算外,要特别注重结构概念设计。概念设计是指在结构设计中,结构工程师运用“概念”进行分析,做出判断,并采取相应措施。根据概念设计,抗震房屋的建筑体形和结构总体布置应符合如下原则:采用规则结构,不采用严重不规则结构;明确的计算简图和合理的传力路径;具有必要的刚度和承载力,具备良好的弹塑性变形能力和消耗地震能量的能力;部分结构或构件破坏不应导致整体结构倒塌,增加超静定结构的次数。满足抗震设计原则:即:“强节弱杆”、“强竖弱平”、“强剪弱弯”;置多道抗震防线,形成两道或多道的抗震防线,增强结构抗倒塌能力。

2、建筑平面和结构平面布置

高层建筑的外形分为板式和塔式两大类:板式建筑平面两个方向的尺寸相差较大,塔式建筑平面两个方向的尺寸接近。多数高层建筑为塔式。对抗风有利的建筑平面形状是简单规则的凸平面,如圆形,正多边形、椭圆形等平面,以减小风压,有较多凹凸的复杂平面,对抗风不利,如V形、Y形等。对抗震有利的建筑平面形状是简单、规则、对称、长宽比不大的平面。

六、结束语

综上所述,建筑结构设计中的抗震设计十分重要,加上我国今年来地震较多,加强房屋抗震设计对于居民的安全具有很大作用,应该不断的加强研究。

参考文献:

[1] 张立军 房屋建筑结构设计体系选型及抗震没计 [期刊论文] 《科技与生活》 -2011年14期

[2]孟虎 房建工程砖混结构的抗震设计与前瞻性研究 [期刊论文] 《科技与企业》 -2011年9期

[3]万忠伦 成都驿园高层住宅结构抗震设计 [期刊论文] 《铁道建筑》 PKU -2008年12期

[4]吕西林.周德源、李思明、陈以一、陆浩亮.抗震设计理论与实例[M].同济大学出版社.2011

[5]张毅.高层结构中剪力墙的构造要求及原因分析[J].四川建材,2010,36(2):30-31,33.

[6]曹万林,王 敏,王绍合,张建伟,曾 彬.矩形钢管混凝土边框组合剪力墙及筒体结构抗震研究[J].工程力学,2008,25(SI):58-69.

上一篇:浅谈道路与桥梁搭接段的施工控制方法 下一篇:浅述发电厂电气综合自动化技术的发展