浅析建筑框架式结构抗震技术的应用

王海旗　吴明露

河南亚伟市政工程有限公司

浅析建筑框架式结构抗震技术的应用

王海旗吴明露

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随着科学技术的不断发展，高层建筑框架式结构抗震设计的科学性、合理性已经成为国家及人民所关注的焦点。在建筑工程施工前期严格按照国家相关规定对其施工设计、施工环节进行严格监控，在确保其质量的前提下，提高其抗震性能。为此，本文主要对建筑框架式结构抗震性能特点、技术应用及措施进行了分析与探究。

建筑框架式结构；抗震性能；方式

一、建筑框架式结构抗震性能方式分析

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。

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。

4、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。

二、高层建筑结构抗震技术的应用

钢结构：钢结构是以钢材为主要结构材料。钢材的特点是强度高、重量轻，同时由于钢材料的匀质性和强韧性，可有较大变形，能很好地承受动力荷载，具有很好的抗震能力。 不过，由于钢结构建筑的造价相对较高，目前应用不是非常普遍。一般的超高层建筑（100米以上）或者跨度较大的建筑通常应用钢结构。

剪力墙结构：剪力墙是用钢筋混凝土墙板来承担各类荷载引起的内力，并能有效控制结构的水平力，这种用剪力墙来承受竖向和水平力的结构称为剪力墙结构。剪力墙结构在高层（10层及10层以上的居住建筑或高度超过24米的建筑）房屋中被大量运用。

框架结构：由钢筋混凝土浇灌成的承重梁柱组成骨架，再用空心砖或预制的加气混凝土、陶粒等轻质板材作隔墙分户装配而成。墙主要是起围护和隔离的作用，由于墙体不承重，所以可由各种轻质材料制成。框架结构中，还有一种框剪结构，又名框架—剪力墙结构，它是框架结构和剪力墙结构两种体系的结合，吸取了各自的长处，既能为建筑平面布置提供较大的使用空间，又具有良好的抗力性能。这种结构的住房有很好的抗震性。框架结构在现代建筑设计中应用较为普遍，我们所见的大多数建筑都是框架结构。

砖混结构：砖混结构中的“砖”，是指一种统一尺寸的建筑材料，也包括其他尺寸的异型黏土砖、空心砖等。 “混”是指由钢筋、水泥、沙石、水按一定比例配制的钢筋混凝土配料，包括楼板、过梁、楼梯、阳台。这些配件与砖做的承重墙相结合，所以称为砖混结构。砖混结构住宅一般以多层 （24米以下，住宅10层以下）住宅为主，其抗震性能比起上述三者相对弱一些。砖混结构一般应用在多层或者跨度不大的建筑，但由于砖混结构的房屋格局死板，墙面不能改动，加之近些年框架结构以及剪力墙结构应用得越来越普遍，在城市建设中已经很少应用砖混结构，目前我国只有城郊的一些建筑中还是砖混结构。

三、提升建筑框架式结构抗震能力的措施

在高层建筑框架式结构抗震设计中，除考虑概念设计、结构抗震验算外，历次地震后人们在限制建筑高度，提高结构延性（限制结构类型和结构材料使用）等方面总结的抗震经验一直是各国规范重视的问题。合理选择了结构的屈服水准和延性要求后，就需要通过抗震措施来保证结构确实具有所需的延性能力，从而保证结构在中震、大震下实现抗震设防目标。系统的抗震措施包括以下几个方面内容：

首先，“强柱弱梁”：人为增大柱相对于梁的抗弯能力，使钢筋混凝土框架在大震下，梁端塑性铰出现较早，在达到最大非线性位移时塑性转动较大；而柱端塑性铰出现较晚，在达到最大非线性位移时塑性转动较小，甚至根本不出现塑性铰。从而保证框架具有一个较为稳定的塑性耗能机构和较大的塑性耗能能力。

其次，“强剪弱弯”：剪切破坏基本上没有延性，一旦某部位发生剪切破坏，该部位就将彻底退出结构抗震能力，对于柱端的剪切破坏还可能导致结构的局部或整体倒塌。因此可以人为增大柱端、梁端、节点的组合剪力值，使结构能在大震下的交替非弹性变形中其任何构件都不会先发生剪切破坏。

最后，抗震构造措施：通过抗震构造措施来保证形成塑性铰的部位具有足够的塑性变形能力和塑性耗能能力，同时保证结构的整体性。这一系统的抗震措施理念已被世界各国所接受，但是对于耗能机构却出现了以新西兰和美国为代表的两种不完全相同的思路。首先，这两种思路都是以优先引导梁端出塑性铰为前提。

四、结束语

综上所述，随着国民经济的快速发展，我国建筑工程事业得到了极大的发展空间，在建筑工程施工中大量新技术、新工艺的应用，推动了我国建筑事业的高速发展。提高高层建筑框架式结构的抗震性能，是确保建筑施工质量的有效保障，在抗震设计环节，必须充分考虑高层建筑抗震的特点及现场施工条件，同时采用科学有效地方式进行施工，只有这样才可以有效地解决各种病害问题，增强高层建筑的抗震能力。

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［4］徐银夫；关于高层建筑结构设计的研究［J］；科技经济市场；2016年02期