框架式建筑抗震设计与施工探析论文

框架式建筑抗震设计与施工探析论文（共3篇）

篇1：框架式建筑抗震设计与施工探析论文

外廊式单跨框架教学楼加固设计及抗震性能研究

李绍祥

（厦门市建设工程施工图审查所 厦门 361004）

［摘要］外廊式单跨框架教学楼是现有中小学教学楼结构中常见的结构体系，抗震加固时，由于乙类建筑不应采用单跨框架，从施工工期和技术经济角度分析，采用在挑梁端部设柱方式改单跨框架为双跨框架的加固方法，是一种简单有效地加固方法。本文采用静力弹塑性法及按实配钢筋同时考虑楼板T形截面影响的弹塑性动力时程分析法，对该类加固方法进行研究，其研究成果可供中小学教学楼抗震加固设计时参考。

［关键词］单跨框架；加固改造；双跨框架；弹塑性动力时程分析；抗震性能

Strengthening Design and Aseismatic Performance Research of exterior corridor type Single Span Frame School Bulding

Li Shao-xiang Abstract: Exterior corridor type single span framework buildings are very popular structure system in school buildings of middle and primary schools.Because the structure of single span framework should not be used in the building of B-class(important building), from the viewpoint of construction time and convenience of technique, in seismic-proof strengthening, it is a simple and effective method by changing structure to double span framework.In this paper this effective method is researched by elasto-plastic dynamic analysis of structure based on reinforcing bar of actual amount and meanwhile considering influence of the effective width of T-section of floor.Our result can be referenced in design of aseismatic strengthening for the buildings of middle and primary schools.Keywords: single span framework, strengthening and reconstruction, double span framework, elasto-plastic dynamic analysis of structure, aseismatic performance

篇2：框架式地下建筑结构抗震性能分析

1 当前地下结构抗震研究的概述

地下结构通常情况, 均会被认为具有一定的抗震性能。但是, 现阶段来看地震的震害方面一直受到地震的作用, 其结构受到严重的破坏。探究地下的结构的形式和动态特征, 能够看出地下的结构具有一定的震动星河地面的结构有一定差异。地下结构抗震方式日显重要, 近几年获取很大的进步。

框架式地下的建筑受到地震方面的作用, 由于建筑的四周有很多的岩土介质, 地下的结构很容易出现与地面不同的结构会产生不同的地震方面的反应。地震方面, 一般来讲, 多以地震波的方式进行传播能量。地震波自基岩传播与场地的过程, 地基土壤的介质会受到地震波的作用不断运动, 土壤方面的介质将这种运动的方式传播与框架式的地下结构。若为较小断面的地下结构, 在受到动力荷载的作用地下的结构和土壤的作用方面可给予忽视。框架式地下结构会随着土壤的介质变化做以运动, 因此其动应力比较小。然而, 框架式地下结构具有显著的作用力, 这时建筑结构就会出现变形, 造成地下结构方面的破坏。地下结构的抗震性能, 主要途径包括许多的类型, 常见的途径有: (1) 原型观测的方式, 主要是针对原型进行具体的观测。 (2) 模型方面应进行试验, 针对试验操作进行具体的模拟。 (3) 针对数值进行模拟, 这种方式可以和试验模拟有效的区分。因为其存在的问题非常复杂, 现阶段还没有具体的方法可以达到地下结构动力反应的模拟和准确的解释。

2 框架式地下结构抗震性能方面的分析

2.1 地下结构设计方面的分析

(1) 框架式地下的结构的设计, 其设计的内容体现为:抗震、人防、材料方面的等级, 地基、承载力和活荷载值等方面的内容。地下结构在施工过程的注意事项, 应该选择详图的方式和施工图的方式表现, 以施工的说明表现相关的信息等。

(2) 框架式地下结构的种类包括:建筑结构的安全等级、建筑的设计实际应用的年限、建筑抗震的设防方面的分类、防震设防的强度和建筑施工场地、钢筋方面的混凝土结构的抗震的等级, 以及人防工程抗力方面和地基设计方面的等级等。

(3) 框架式的地下结构中地基持力层土层方面的分类和承载力方面的特征, 以及工程施工过程中地基液化不良反应和地基的冻结的深度。

(4) 建筑结构的活荷载。

(5) 地下结构在施工过程, 受力钢筋混凝土实际的保护层的厚度。同时应保证办正式工的结构和预先的方案中的方法一致, 结合相关要求和规定进行施工。

(6) 地下建筑物应具有耐火方面的等级。

(7) 施工中的注意事项应严格对待, 如施工过程后浇带方面的设置、工程完工后的质量方面的验收工作等。

2.2 地下结构抗震性能方法的分析

(1) 静力方法;即为随着时间的变化, 通过等代方式的静地震荷载计算模型结构的内力。等代方面的静地震的荷载为:结构自身、洞顶上的土柱惯性力、侧向土压力等。

(2) 地基抗力系数方法;即为在相互作用下进行结构横断面地震反应的方式。一般情况下, 适合应用于半埋设以及全埋设方面的地下结构, 通过剪切弹簧及多点压缩弹簧取代地下结构四周的岩土介质, 如梁元素能够模拟结构。具体操作步骤为:四周岩土介质弹簧方面使用常数进行计算、四周岩土地震通过变位进行计算、结构反应进行计算等。其四周的岩土抗力弹簧的常数, 一般会通过静力有限元法进行类似或相近常数方面的计算。侧面和下方边界应做好固定工作, 可结合地震反应进行具体的探析, 从而获取应变幅度弹性方面的常数。其次获取空洞所有方向方面的均衡荷载, 以获取准确的地基抗力方面的系数, 通过抗力方面的系数计算弹簧方面的常数值。

(3) 反应变位的方法;由于共振响应一般不会出现于地下结构中, 因此忽略结构自身震动的惯性力, 对计算方面的最后结构没有过多影响。计算地下结构地震反应动力的方程的过程, 应将静计算方面的公式简化。因为这样地下结构的地震效应就会和地下结构的实际位置相联系, 这种方式可以将地震变位和抗力系数具体化。

(5) 有限元的方法;地下结构进行抗震性能方面的分析过程, 需要对其抗震方面的特征和一些特别的部分或突发情况进行进一步的研究。如建筑地下室分支部分、拐角的位置均适用于这种方法。模型的便捷可通过能量传递边界, 如莱斯默完善的粘性边界、斯密斯改进的迭加边界, 以及廖振鹏设计的透射性边界等, 其使用的效果均为较佳。

2.3 地下结构的抗震性能方面的分析

如果地震产生的过程, 框架式地下结构的框架柱, 因为承受过多土体方面的压力, 就会和四周的土体产生动态的效力。地震波传来, 通过基岩向软土层传到结构的柱梁, 就会产生框架结构的变形, 很多地震波反射于土层, 这时土层就会出现相反的作用。现将地下结构地震反应特征进行分析:

(1) 框架式的地下结构震动变形, 主要因为承受过多的地基土壤方面的约束力, 使其受到动力的作用, 呈现出自震的特征。

地下建筑结构对四周地基振动的影响非常小。

(2) 地震波入射的方向会对地下结构震动的方式造成直接的影响, 地下结构出现变形和应力方面明显的变化。

(3) 地下结构震动相位差距非常大, 且各点在振动过程的相位也非常明显。

(4) 地下结构振动过程的应变和地震实际的速度没有过多的联系。

(5) 地下结构的地震反应和埋深变化很小。

3 框架式地下结构抗争性能的完善策略

现阶段, 我国还缺少对于地下结构抗震方面的设计内容的认识, 特别为抗震施工的设计和处理策略。很多建筑单位的地下结构因为受到底层方面的限制, 进而就会造成一些问题出现。还有一种观点需要结合地下结构的标准进行建筑结构的构造。由此可见, 这两者观点均有一定的偏差, 如地震对于建筑物的损害没有得以重视、将地下结构和地上结构混淆。

随着社会经济的不断发展, 人们对于建筑的抗震性能要求也更加严格, 而减震和抗震的设计也应该满足市场和实际的需求, 以防不时之需。为不断将建筑结构的整体抗震性能提升, 就需要认真落实隔震和消能减震方面的抗震工作。因为这方面的抗震工作, 对于建筑结构的整体设计来讲, 有着重要的意义和价值。所以, 应结合各个国家地下结构对地震方面的具体分析, 并加强地下架构抗震方面的能力, 通过适宜的方式和措施完善地下结构的抗震性能。

(1) 把框架式地下建筑结构设计在平整度良好的地基位置, 同时要确保远离断层, 防止建筑设置在近山坡的坡面或是地面平整度较差的地域, 尽可能防止设置在饱和砂土方面的地基。

(2) 框架式地下结构在实际施工的过程, 相同的条件应尽可能选择埋深更大的线路, 避免设置于风化岩层的地段。

(3) 如果施工条件允许, 地下建筑应利用暗挖的方式进行施工。

(4) 框架柱和中柱、梁、顶板等节点的位置需要利用具有一定弹性的节点, 禁止使用刚性的节点。

4 总结

当前, 框架式地下建筑的设计、施工的环节为建筑工程中的重点内容。框架式的地下结构能够达到高层建筑对于地下室方面设计的标准。由于框架式地下结构的抗震性能的设计非常关键, 所以应给予建筑结构更多的关注, 给予地下结构抗震设计更多的重视。从而提高建筑物的整体质量, 并达到一定的抗震性能。

摘要：本文通过对当前地下结构抗震研究进行概述, 框架式地下结构抗震性能方面进行分析, 通过对框架式地下结构抗争性能策略进行探究, 亦在完善地下建筑结构的性能, 减少地震所带来的危害。

关键词：框架式,地下建筑结构,抗震性能分析

参考文献

[1]刘汉龙.土动力学与岩土地震工程[A].中国土木工程学会第九届土力学及岩土工程学术会议论文集[C].北京:清华大学出版社, 2012:25-26.

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[3]刘晶波.地下结构抗震分析与设计的Pushover分析方法[J].土木工程学报, 2008.

[4]北京城建设计研究总院有限责任公司, 江苏省交通规划设计院股份有限公司.宁天城际轨道交通一期工程抗震专项论证报告[R].北京:北京城建设计研究总院有限公司, 南京:江苏省规划设计院股份有限公司, 2012.

篇3：混凝土框架结构抗震设计探析

关键词：框架结构；混凝土；抗震设计方法

在混凝土框架结构抗震设计中，通过“强节弱杆、强剪弱弯、强压弱拉、强柱弱梁”四强四弱抗震措施的采取，实现混凝土框架结构抗震设防目标，是混凝土框架结构抗震设计的核心。在混凝土框架抗震设计两阶段设计中，在混凝土框架结构方案布置符合抗震设计原则前提下，通过第一阶段多遇地震作用下延性框架的设计，落实了混凝土框架结构抗震设计要求，减轻了大地震对框架结构的破坏作用，建立混凝土框架结构抗震设计抗震机制，最终可实现抗震设防目标。

一、地震对混凝土框架结构建筑物的破坏

1.混凝土框架结构的承重体系是由梁板柱三种构件组成的结构体系。从施工角度来说，这种结构的施工速度是比较快的，也比较简易，而且在使用功能上也比较灵活。可以根据用户的要求进行隔墙布置，是一种比较实用的结构体系。

2.地震使承重结构承载力不足或变形过大，引起的框架梁﹑柱的破坏和填充墙的破坏、结构丧失整体性的破坏和地基失效破坏。框架梁﹑柱的破坏主要反映在节点处。柱的破坏重于梁；柱顶的破坏重于柱底；角柱的破坏重于内柱；短柱的破坏重于一般柱。混凝土框架结构的砖砌填充墙遇到地震时破坏较为严重，一般7 度就出现裂缝。端墙、窗间墙及门窗洞口边角部分裂缝最多，9 度以上填充墙大部分即会倒塌，原因是在强烈的地震作用下，框架的层间位移较大，因填充墙砌体的极限变形很小，在往复水平地震作用下，即产生斜裂缝甚至倒塌。混凝土框架结构的变形为剪切型，下部层间位移较大，因此填充墙的破坏在房屋中下部几层较严重。

二、混凝土框架结构抗震设计方法

1.应重视框架梁柱节点的设计，保证其具有满足要求的承载力。

（1）框架节点是联系梁柱的重要部件，只有节点具有了足够的承载力，才能保证梁柱充分发挥其承载能力和变形能力，从而使整体结构具有良好的抗震能力。因而建筑抗震规范从概念设计的角度规定了“构件节点的破坏，不应先于其连接的构件”，同时也规定“一、二、三级框架的节点核芯区，应进行抗震验算；四级框架节点核芯区，可不进行抗震验算，但应符合抗震构造措施的要求”及一些加强节点的构造要求。

图1 框架节点破坏

（2）从大量震害实例来看，节点的破坏形式主要有： 节点区域混凝土被压碎，箍筋断裂或松脱，纵筋压曲外鼓等（图1） 。从目前的一些设计来看，很多设计人员并未重视对节点的设计，设计中经常出现节点区域的抗剪能力不足、节点区域的箍筋实配梁少于计算量、节点区域的箍筋肢距或配箍率不满足要求、节点区域的实际混凝土强度等级低于计算、梁柱的偏心距较大而未采取合理的加强措施等，这些都会导致节点的承载力不足，使节点在地震中成为薄弱部位。设计中应有针对性地对节点采取加强措施，在使节点设计满足有关规定的前提下，还宜适当提高节点区域的配箍率和加密箍筋间距和肢距，加强箍筋对混凝土和纵筋的约束，进一步提高节点的承载力和延性。

2.应采取措施，避免结构的扭转破坏。

（1）地震中，很多建筑结构端部构件破坏严重，甚至已局部倒塌。结构平面端部的破坏一般由结构的扭转引起，结构在地震作用下的扭转变形很难形成整体结构的延性耗能机制，即使在设计时采取了保证结构构件延性的构造措施，整体结构有可能仍不具有设计期望的延性。

（2）对于结构的位移比，按规定楼层的竖向构件最大弹性水平位移（或层间位移），不宜大于该楼层两端弹性水平位移（ 或层间位移） 平均值的1.5倍。《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3）规定在考虑偶然偏心影响的地震作用下，楼层的竖向构件最大弹性水平位移和层间位移与该楼层的平均值的比值，A、B级高度高层建筑、混合结构高层建筑、复杂高层建筑不宜大于1.2，A级高度高层建筑不应大于1.5，B级高度高层建筑、混合结构高层建筑、复杂高层建筑不应大于1.4。在结构设计时，严格控制结构位移比，使之满足规范要求是非常必要的。

（3）众所周知，由于地震作用的不确定性和地震作用中扭转分量的实际存在，即使设计为平面简单、规则、对称、荷载布置均匀的结构，在地震中也会产生扭转变形，当结构第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1比较接近时，说明结构的抗扭刚度偏小，结构在地震中产生扭转振动的可能性很大，当建筑结构（ 包括多层结构） 的周期比不小于0.90时，结构在地震中极易产生扭转破坏，为避免结构在地震中产生扭转破坏，设计中仍应采取有效措施提高结构的抗扭刚度或提高结构的抗扭承载能力。

3.提高混凝土强度等级。为满足框架柱轴压比要求及避免框架柱截面尺寸过大，在抗震结构设计中（尤其是高层结构抗震设计中）常取框架柱的混凝土强度等级高于梁板的强度等级，有时高出几个等级。高层建筑结构抗震设计是十分复杂的任务，需要在每一个环节充分考虑，根据国内一些工程实践，较成熟的施工方法如下。第一，为满足“强节点”的概念设计，节点区混凝土强度等级与柱相同。第二，先浇注高等级混凝土，后浇注低等级混凝土。第三，应确定合理的配合比，严格控制施工配料，并在现场测控坍落度，加强对混凝土的养护，以防梁端高低等级混凝土交界处附近出现混凝土收缩裂缝。

4.截面尺寸不宜太小。第一，框架梁是框架地震作用下的主要耗能构件，因此，梁特别是梁的塑性铰区应保证有足够的延性。影响延性的因素有：梁柱剪跨比、梁柱剪压比、柱轴压比等。在地震作用下，梁端塑性铰区保护层容易脱落，如梁截面高度过小，则截面损失比例较大。第二，框架柱是框架结构的主要抗侧力构件，应具有较高的承载能力和变形、耗能能力。而且，框架柱截面尺寸太小，箍筋不充分，柱的延性与抗震能力不足会导致脆性剪切破坏或柱头压碎。

地震所产生的地面运动有很大的随机性，不同地点所发生地震的波形是完全不同的，从而它对建筑物所产生的作用是很不相同的。所以，抗震设计所考虑的地是不确定的，也不能准确地预测，更难以确切地估计。因此，抗震设计必须留有较多的余地。正确合理地采取抗震构造措施，能最大限度地减少地震损失，防止结构脆性破坏与倒塌。

参考文献：

[1]张志俊，论混凝土框架结构抗震设计[J].黄冈职业技术学院学报，2011

（2）.

[2]《建筑抗震设计规范》GB50011-2010.

[3]柳炳康. 荷载与结构设计方法[M]. 武汉： 武汉理工大学出版社， 2011： 68-83.