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汪兴
（华开建设集团浙江建筑设计有限公司 浙江上虞 312300）
摘 要：根据笔者从事建筑结构设计的工作经验,对框架结构体系的特点以及震害特点等进行了简要的概述与分析,指出了在六度区框架抗震设计过程中应注意的问题及存在的问题.结合某工程实例,从建筑平面布置、概念设计和构造措施等方面出发,提出了具体的注意事项和解决问题的措施,以提高建筑结构设计的经济性和安全性.
关键词：六度区 框架结构 抗震设计
中图分类号：TU398 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2011)12(c)-0044-02
纵观汶川地震和玉树地震,不难发现,做好抗震设防区工程建设的抗震设计工作,是减轻未来地震灾害最有效、最积极的措施.然而,在实际的抗震设计过程中大多数结构设计人员,对6度区抗震设防的理解认识不清,不能严格地按照抗震规范设计进行抗震设计,普遍认为6度区可以不考虑抗震设计,或对抗震设计地要求不严格,不利于结构的抗震,存在着一定的安全隐患.如：1984年江苏南沙6.2级地震,造成地处6度抗震设防区的南通市3人死亡,500户房屋倒塌,海门县1000余间房屋被震坏.因此,对6度区的抗震设计应足够的重视.本文结合上虞市华维文澜小学工程项目中的2#宿舍楼,对六度区框架结构抗震设计过程中的一些问题进行探讨.
1. 工程概况
本工程为浙江上虞市华维文澜小学工程项目中的2#宿舍楼,6层,建筑宽15.24m,长50.04m,占地面积为722.30m2,建筑面积为3860.50m2,为现浇钢筋混凝土框架结构.本工程结构设计使用年限为50年,位于6度抗震设防区,设计基本地震加速度为0.05g,建筑物的抗震设防类别为乙类,建筑结构安全等级为二级.2#宿舍楼轮廓图见图1.
2. 钢筋混凝土框架结构体系特点及震害特点
2.1 框架结构体系特点
框架结构体系是指有梁、柱杆系构件构成,能够承受竖向和水平荷载作用的承重结构体系.其优点是建筑平面布置灵活,自身重量较轻因而产生的地震作用也较小,如果设计合理,它具有良好的延性性能,能耗散掉地震时输入到结构的能量.因此,框架结构在多层工业和民用建筑中得到了广泛的应用.其缺点是侧向刚度较小,地震时会有较大的水平变形,容易引起非结构构件的破坏,有时甚至造成主体结构的破坏.
2.2 框架震害特点
框架在地震中常因强度和延性不足而发生破坏.通常柱的震害重于梁；角柱的震害重于内柱；短柱的震害重于一般柱；柱上端震害重于下端.具体如下：柱端弯剪破坏,上下柱端出现水平和斜裂缝,有时也有交叉裂缝,混凝土局部压碎,梁端形成塑性铰；柱身剪切破坏,柱身出现交叉斜裂缝,箍筋屈服崩断；角柱破坏,地震时房屋发生扭转,角柱受剪力最大,同时受双向弯矩作用,其约束较小,震害较大；短柱破坏,短柱能吸收较大的地震剪力,常发生剪切破坏,形成交叉裂缝甚至脆断；框架梁的震害多发生在梁端.在地震作用下,梁端纵向钢筋屈服,出现上下贯通的垂直裂缝和交叉裂缝.在梁负弯矩钢筋切断处,由于抗弯能力消弱也容易产生裂缝,造成梁剪切破坏,是脆性破坏；框架梁、柱节点核芯抗剪强度不足引起的破坏；节点区剪压比较大时,箍筋可能尚未屈服,混凝土被剪压,酥碎破坏；节点处构造措施不当引起的破坏；节点搭接不合理引起的破坏；框架中填充墙的产生的震害.
3. 六度区框架抗震设计要点
大多数结构设计人员,对6度区抗震设防的理解认识不清,不能严格按照抗震规范设计进行抗震设计,普遍认为6度区可以不考虑抗震设计,或对抗震设计要求不严格,一旦遇到地震,将会产生严重的后果.下面就6度区框架抗震设计过程中应注意的一些问题进行了简要的概括.
3.1 严格控制轴压比,增加安全储备
混凝土柱的受压破坏是一种脆性破坏,2010版《建筑抗震设计规范》第6.3.6确规定四级框架柱的轴压比不应大于0.90,6度区多层框架结构大部分为四级框架.限制框架柱的轴压比主要为了控制框架结构的延性,因为轴压比越大,柱的延性就越差,在地震作用下柱发生脆性破坏.限制框架柱轴压比可增加安全储备.本工程中,考虑到经济的原因,轴压比一般都在0.80～0.90之间.
3.2 重视“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点和强锚固”设计
要使地震灾害最小,及要求结构具有足够的延性.要保证构件（尤其是重要构件）有足够的延性才能保证结构有足够的延性.我国的建筑抗震设计规范规定采用“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点和强锚固”进行抗震设计,以保证结构的延性.因此,在进行抗震设计时,应按照节点处梁端实际受弯承载力小于柱端实际受弯承载力进行设计；抗震设计应要求构件的受剪承载力大于其屈服时达到的实际剪力；需要对框架节点核芯区截面抗震验算以及保证纵向钢筋具有足够的锚固长度.
3.3 建筑平面和立面布置力求对称、规则,质量和刚度变化均匀
建筑平面、立面和竖向剖面的规则性对抗震性能的影响较大,规则的布置能提高抗震性能.因此,宜选择规则的形体,其抗侧力构件的平面布置宜规则对称、侧向刚度沿竖向宜均匀变化、竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小,避免侧向刚度和承载力突变.建筑平面不规则,容易加大扭转振动、局部振动和空间振动；竖向不规则,常引起过大的局部振动和应力变形的集中.本工程中,建筑平面和立面布置均规则,有利于抗震.
3.4 重视框架结构抗震构造措施
构造措施在一定程度上影响着框架结构的抗震性能,可以采用以下构造措施,提高框架的抗震性能.梁截面尺寸不宜小于200mm,高宽比不宜大于4,净跨与截面高之比不宜小于4；梁的纵向钢筋配置和端部箍筋的配置也应满足相关的规定,梁的纵向钢筋配置沿梁全长顶面和底面的配筋,四级不应少于2Ф12,梁端加密区的箍筋肢距,四级不宜大于300mm,以防止地震中梁底出现正弯矩时过早屈服或破坏过重而影响承载力和变形能力的正常发挥,此外,每隔一根纵向钢筋宜在两个方向有箍筋或拉筋约束,当采用拉筋时,拉筋宜紧靠纵向钢筋并钩住封闭箍筋梁端箍筋在6d～8d时,能提高梁的延性；柱的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；柱纵向钢筋的配置应满足最小总配筋率要求,柱箍筋在规定的范围内应加密,以提高柱的抗压能力和变形能力；框架节点核芯区箍筋的最大间距和最小直径应按柱箍筋加密的要求采用.
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3.5 重视框架结构填充墙及附属物抗震构造措施
框架结构填充墙中砌体的施工质量控制等级为B级,严格控制砌块及砂浆的质量等级,注意砂浆的饱满度,填充墙内的构造柱、圈梁及拉结筋的设置应满足《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第7款多层砌体房屋和底部框架砌体房屋的构造要求.受鞭梢效应的影响屋顶上设置的塔楼、花架、广告牌等附属结构在地震时破坏严重,在工程结构中,通常出屋面的楼梯间、水箱、高耸构筑物等都要考虑鞭梢效应的放大系数.
3.6 严把主体结构质量关
建筑结构设计上,应充分考虑抗震设计,选择合理的结构布置方案,框架柱应尽可能沿轴线成行成列的布置,传力路线明确.合理布置楼梯间,同时还要加强构造措施.梯板应双向通长布置钢筋,增强在震是抗弯剪破坏的能力,以保证建筑物最重要的逃生通道的安全.
本文结合笔者多年从事建筑结构设计工作的相关经验,对框架结构体系的特点和框架结构震害的特点进行了简单的概述,说明了六度区框架结构进行抗震设计的必要性,对建筑结构设计人员在进行六度区框架抗震设计中应注意的问题及存在的问题进行简要的总结及分析,在此基础上,从轴压比的控制、强柱弱梁、强剪弱弯、强节点和强锚固的概念设计、建筑平面和立面布置和抗震构造措施等方面出发,指出了在设计过程中应注意的事项及相关的解决措施或方法；同时以浙江上虞市华维文澜小学工程项目中的2#宿舍楼的抗震设计为实例,结合该工程特点提出在设计过程中应注意的具体设计要求、事项和构造措施等,以提高工程建设的经济性和安全性,提出的措施或方法可为相关的设计人员参考借鉴.
参考文献
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抗震设计规范引用文献:
[1] 设计类毕业设计要查重吗
[2] 设计类毕业设计也查重
[3] 机械设计专业毕业设计查重
