框架结构构件抗震设计的构造措施

2016-03-11田战飞

河南建材 2016年5期

关键词：框架结构塑性弯矩

田战飞

身份证号：410526198709198215

框架结构构件抗震设计的构造措施

田战飞

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建筑的结构体系主要包括了框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构等。在这些结构体系中，框架结构的设计是不利于抗震的、因此，在设计过程中，更应该加强抗震设计这一部分，从而最大程度地保证建筑的抗震能力。建筑抗震的设计要求，是根据各地的不同环境以及建筑物的特性等因素来决定的。在抗震设计时，必须要将各项因素都综合考虑进去。文章就抗震设防对框架结构的延性和钢筋要求，进行分析研究。

房屋建筑；框架结构；抗震；设计要点

1　框架结构在地震中的形态

1）箍筋弯钩长度过短，地震时锚固失效，丧失了对纵筋的支撑和对核心混凝土的约束。底层填充墙很少或没有，造成刚度太小形成薄弱层破坏，框架结构极少发现整体垮塌的现象。对填充墙的认识不足，如窗下墙使框架长柱变成短柱，发生剪切破坏。

2）结构之间的变形缝间距普遍太小，结构的构造不合理，导致在地震中出现相互碰撞，表面破损严重，影响震后的使用。框架填充墙体破坏严重其主要原因是梁柱节点箍筋不足甚至没有，节点抗剪能力差。一种情况是节点区的箍筋绑扎不够牢靠，振捣混凝土时，箍筋往下滑移至柱顶区域；另一种情况是节点区箍筋绑扎困难，施工时根本就没有配置箍筋。

2　房屋建筑框架结构抗震设计的措施

1）装修改造工程，必须严格遵守国家有关规定，不得损坏原有建筑结构，要确保结构安全。做好细部构造，使非结构构件成为抗震结构的一部分。在计算分析时，充分考虑非结构构件的质量刚度、强度和变形能力。选用合理的抗震结构，加强结构的主体刚度，以减小主体结构的变形量，防止非结构构件的破坏。设计过程中，应充分考虑非结构构件对主体结构的影响及可能出现的短柱。

2）抗震框架结构设计中，应力求做到在地震作用下的框架呈现梁铰型延性机构，为减少梁端塑性铰区发生脆性剪切破坏的可能性，梁的变形能力主要取决于梁端的塑性转动能力，而塑性转动能力与截面混凝土受压区相对高度有关。梁底面和顶面纵向钢筋的比值同样对梁的变形能力有较大影响，梁底面的钢筋可增加负弯矩时的塑性转动能力，还能防止在地震中梁底出现正弯矩时过早屈服或破坏过重。

框架结构的变形能力与框架的破坏机制密切相关，试验研究表明，梁先屈服，可使整个框架有较大的内力重分布和能量耗散能力，柱一般在轴向压力作用下，其延性通常比梁的要小，如果不采取“强柱弱梁”措施，柱端很可能比梁端先出现塑性铰。因此适当调整柱计算内力并增大配筋，使塑性铰首先出现在梁端，抗震性能较好。对于一、二、三级框架节点的上下柱端，其组合的弯矩设计值之和∑MSc应按下式调整：

∑Mc=ηc∑Mb

由于抗震规范规定的柱端弯矩增大措施只能适度推迟柱端塑性铰的出现，而不能避免出现柱端塑性铰，因此对柱端也应提出“强剪弱弯”要求，避免柱底部在弯曲破坏之前出现剪切破坏。对于一、二、三级框架柱的柱端截面组合的剪力设计值V应按下式调整：

V=ηVc（Mcb+Mct）/Hn，

同时，抗震设防烈度为9度和一级框架还要符合：V=1.2（Mcuab+Mcuat）/Hn，式中，ηVc为柱端剪力增大系数，一、二、三级框架分别取1.4、1.3、1.2。Mcb、Mct、Mcuab、Mcuat分别为柱上下端截面组合时的弯矩设计值和实配的钢筋按标准值计算的所能承担的弯矩值。

控制柱的轴压比：轴压比越大导致柱的抗压强度储备越低，在地震时混凝土容易压碎而导致柱的破坏，限制柱轴压比可提高柱的延性。