高烈度区框架结构设计概述

冷小兰

摘 要：建筑结构多以多层构架结构为主，而框架结构在高烈度区占有重要地位，由于在造价上框架结构相对于其他结构形式较低且在平面上能够灵活布置，该类特点使得都曾住宅以及教学楼的建设中广泛使用构架结构。并通过设置高剪力墙以增加其抗震能力。建筑结构高烈度区轴压小，且竖向上的荷载容易得到满足，但如若受到水平地震力，就难以保证建筑能够满足抗震规范要求。若是对截面进行增大或者添加剪力墙那么会影响建筑物的使用。文章就针对高烈度区如何选用框架结构进行了探讨。

关键词：框架结构；应用；高烈度区；抗震

引言

我國城镇建设中占有较大比例的建筑都使用了框架结构，诸如住宅、学校教学楼以及宿舍和办公楼等，在抗震设防的低烈度区域，在该类建筑中框架结构的截面尺寸受到了轴压比的控制；而在高烈度区，为了满足建筑物在水平位移上的控制要求，框架结构需要充分考虑综合因素，通过材料强度的提高、梁面以及柱面尺寸的加大以及剪力墙的增加等方式提高水平地震力的抗性。但是梁柱的增加或者是截面尺寸的加大会影响到建筑物的正常使用，同时也在外观上造成影响，这是多层建筑在高烈度区常见的难题。

1 实例探析

对七层住宅小区楼房进行分析，该楼房地上高七层地下两层，建筑的总高度为19.2米，在相关抗震规范设计要求中，该建筑抗震的设防烈度应当高于8度，即为0.2g，场地土为II类，不进行设计地震分组，采用二级框架，采用SATWE2010对结构进行分析计算。对该结构进行了三种方案设定：

一：考虑到框架结构在多层建筑中的应用，在Y向上层间最大位移角无法满足规定，在建筑物的抗震设计规范中明确要求了，应用框架结构建设的建筑物，其层间位移角必须要小于1/550。因此处于对此考虑，在设计结构时，对梁体以及柱体的混凝土标号予以提高，并相对增加了柱子以及边梁的横截面积，使得层间最大的位移角提高至1/535，仍旧无法满足要求。

二：高烈度区能够通过配置剪力墙的方式对框架结构的抗震度予以提高，以此减少水平位移。但是建筑物的剪力墙结构仅能在端部的1轴以及7轴，且布置数量也受到限制。由于剪力墙的布置使得扩建结构的各底部侧移量以及各层之间的形变量都相对减少，因此对层间的位移限制较为容易控制，层间的最大位移角基本满足抗震设计规范要求。但考虑建筑自身特征，就会过大的考虑其自振周期，因而在分析其抗震度时，过大的考虑了地震反应以及底部剪力值，造成地面层的剪力墙过大、端柱的配筋过大现象，因而在承载地震剪力时，建筑会发生超筋现象，且无法对其进行有效调整。

三：该建筑物长向长为4940cm，在短向长为1020cm，长向与短向长度比为4.8，因此结构为细长结构，并且7到27轴很多短向框架没法进行拉通，无法将框架完全的连通完整。因此通过在长向以及短向上增加柱子或者对柱网进行加密，以此进行试算。短向层间的最大位移角满足设计要求，并对富余度进行调整。通过分析构架结构的截面面积以及混凝土标号，可以看出同低烈度区域相比同类建筑的混凝土标号较高。

通过方案比较，综合各种指标以及参数以及建筑功能和结构配筋情况，第三种方案更加适应结构计算要求。

2 结构设计

（1）保证平面布置的合理性。有些建筑物为了外在的美观，因此往往具有不规则的平面以及立面结构。有些工程在平面的柱网之间若是不相互联通就那一形成完整的框架，因此平面的不规则建筑平面会对构件的布置有效合理性直接造成影响。楼体中局部突出物，如楼梯间会由于刚度以及质量度的骤然减小而改变其地震反应，从而出现鞭稍效应，因而该类部位都是薄弱部位，因此高烈度区在地震中的震害会较为严重。狭长的建筑物侧向刚度很难达到规范要求，如若必要，可以在适当的位置进行抗震缝划分，用以提高层间位移。

（2）设计参数的合理选择。在结构分析中，现在对结构分析大多依靠先进的软件进行实现，而现代工程多种多样，因此分析软件需要适应不同工程要求，设计参数选取时都具有一定的范围，参数设置的不合理将会直接令结果失真。在规定的范围之中将参数设置为最合理的值，不但能够将层间的位移角真实有效的反应出来，同时也可以使得建筑的结构设计更经济更安全。因此相关的建筑结构规范要求以及技术规程中在结构分析以及软件的使用中都对参数的设计有着具体的明确要求。

针对该类工程，需要对建筑物的自震周期进行考虑，因此要对填充墙的结构影响予以考量。在相关技术规程中明确要求，以填充砖墙作为非承重墙时，对于高层建筑以及超高层建筑应当做计算折减处理，将自震周期考虑在内，当然，对于多层的混凝土建筑一样适用。同样在框架结构中结构取值范围为0.6-0.7，且规定中提出当非承重墙为其他方式时能够对该系数作适当调整。在设计多层框架时，以降低地震作用为目的对框架进行调整，尽可能保证填充墙为空心轻质结构，且保证填充墙能够充分适应主体结构的位移环境，如此就能够充分的解决地震时由于填充墙对结构主体的约束而造成的不利影响。

（3）通过对纵向钢筋以及箍筋的加大，保证柱节点的核心区能够从结构上发生扭转，该种情况下角柱受到的剪力较大，因此振动作用对角柱的破坏大于边柱和中柱。因而高烈度区对于角柱的配筋面积要求要高于边柱配筋以及中柱配筋，这主要是避免柱体在振动作用下过早的屈服，以此提高柱体的变形屈服抗性，主体的延性得以提高，从而提高了耗能能力。高烈度区对于框架的抗震要求较高，均为一级、二级构架要求，并对其建立承载进行计算。在该区域框架的节点以及箍筋相对比一般框架的节点一级箍筋面积要求更高，因此单独交汇是对于该处节点箍筋的必要处理措施，并且需要注意在梁顶面的钢筋具有较多的数量，容易造成节点区的钢筋密度过高状况，无法进行振捣处理，会严重影响混凝土的浇筑振捣质量，无法对节点处的强度予以保证。最有效的措施是从提高钢筋强度入手，以此减小箍筋截面的面积。在箍筋数量同等的前提下，对箍筋直径进行降低，增加附加箍筋，从而减小无支撑长度，对提高柱延性更有利。

3 结束语

通过上述讨论，可以得出结构设计中框架结构在高震烈度区应当注意下面问题：

（1）对于框架结构设计，其框架中柱体的截面尺寸受到了多种因素的影响，其中层间的位移角是主要因素。

（2）建筑物在平面上布置的合理性将会对构件的整体布置造成直接性的影响。

（3）通过采用合理的构造，对框架进行延性设计，可以提高结构的安全度。

（4）在高烈度区域，剪力墙的设置对框架结构具有一定影响，剪力墙的设置一定要根据需要尽量分散设置，墙体长度要设置均匀，保证受力平衡。由于结构设计没有统一要求，因此结构工程师在充分考虑建筑的使用功能基础上，结合实际的工作经验，对建筑物立面特性以及结构体系功能、变形特征进行考虑，保证结构方案的合理、可靠和安全性。

参考文献

[1]张晓阳，徐惠祖，肖江.抗震设防的框架结构中钢筋施工的要求[J].工程质量，1999，5.

[2]张晓阳，徐惠祖，肖江.抗震设防的框架结构中钢筋施工的要求[J].工程质量，1999，5.

[3]王鹏，周东华，赵惠敏，等.8度设防区框架-抗震墙结构的抗震性能和造价增量分析[J].四川建筑科学研究，2009，3.