谈采用隔震技术的框架结构抗震性能

乔 永 梅

(山西省太谷县建设局建筑设计室，山西 太谷 030800)



谈采用隔震技术的框架结构抗震性能

乔 永 梅

(山西省太谷县建设局建筑设计室，山西 太谷 030800)

介绍了房屋隔震防震的历史变化，对框架结构和砖混结构在地震中的表现进行了对比，得出了框架结构在预防地震方面的优势，从而证实了框架结构的抗震性能，同时归纳了其设计重点及抗震要求，值得推广应用。

隔震技术，框架结构，抗震性能，砖混结构

设计和施工质量有保证的框架结构具有抗震性[1]。框架结构建造的房屋简单定义就是由梁和支柱以钢筋相结合而成，从而构成了一个承重体系的建筑结构。更简单说就是在框架结构建造的房屋中墙体是不承受重力的构件，只起隔音、隔热、保暖和分离的作用。

1 房屋隔震防震的历史变化

房屋抗震的发展历程是我们今天技术成就的缩影，是全世界的抗震工程师不断努力的结果[2]。在以往房屋抗震就是在通过建筑物的最基层或者某个地方设置一个隔震层来调整结构的刚度变化和阻尼，然后达到结构的自振频率促使建筑物屹立不倒。从明成祖修建的紫禁城(现为北京历史博物馆)到日本1252年修建的镰仓大佛再到1921年日本的帝国大厦，最后近代我国1993年建成的汕头市海陵路38号的八层楼房都不约而同的运用各种隔震抗震技术[3]。时至今日这些建筑都还存在，它们承受了几百几千年的风雨和不计其数的大小地震的检验，抗震技术的运用是全世界共同的使命，这是保证人类生存的基本。

2 框架结构和砖混结构在地震中的对比

2.1 框架结构

砖混结构的住宅承重主体是楼板和墙体，框架结构的承重结构是梁和板、柱子。在牢固的程度和抗震效果上肯定是框架结构明显更胜一筹。砖混结构在做建筑设计时楼高一般不能超过6楼，而框架结构可以做到几十层。因为框架结构的主体原理在发生地震时建筑里面的梁或者立柱只会变形不会瞬间倒塌。框架结构很重要的一个设计原则就是强节点弱杆件，节点一定要有足够的承受力，如果节点先于杆件破坏丧失了节点的四边形框架很快就会变成平行四边形，即使构成四边形杆件再结实也无济于事。

2.2 砖混结构

简单的说砖混结构就是造价便宜，就地取材，施工难度低，缺点也是非常明显的，抗震能力差所以一般来说砖混结构的房屋在建造时不能建造多层，不抗震的地方做配筋砌体结构，建筑高度可以达到30 m。砖混结构在发生地震时整个房屋结构会随着振动横波和竖波的摆动造成整栋房屋倒塌，对人民的生命财产安全没有保证。

3 框架结构对于预防地震的优势

现如今社会乃至全世界都是以建筑物在使用时要对不同频率、强度的地震具有一定的抵抗能力和抗震性能来制定抗震目标的。基本准则是小震不坏，中震可以修复，大震不倒塌这样一个目标。而框架结构就有明显的优势，如灵活的空间分隔，没有较重的自重感，对于抗震特别有利，而且在材料、财力方面也是很节省的，并且可以灵活的配合建筑平面的布置等优点，对于有些较大空间的建筑结构安排也是很有利的，有利于缩短工期，整体结构好，刚度强度大能够达到预期的抗震效果。

4 混凝土框架结构在地震中破坏力

梁、板、柱这三种结构是混凝土框架结构的承重体系，从施工方面看，对工程的工期要求是非常快，也是相对简单的；对于用户来说也有比较开放灵活的使用功能，因此，混凝土框架结构也具有实用这一大优点。地震会大大影响承重结构的载重力，从而导致建筑物发生形变，如框架梁、柱子都会受到极大的破坏，柱子一旦被破坏，那隔离墙必然会倒塌，从而致使结构没有了整体性更使地基受到了破坏从而失效变形。框架梁、柱子的破坏变形主要发生在节点处，柱子的破损重于大梁，柱子顶部破坏重于柱子最底部。在框架结构的住宅屋发生7级地震时最多情况也是隔离墙面出现裂纹，窗口边或者门的边角出现大一点缝隙。在质量很可靠的框架结构上，9级地震才可能出现隔离墙面的倒塌，因为框架在地震作用下的位移变形较大，墙体的砖块受挤压出现大裂缝直至垮塌，这种情况在框架结构的最底下的基层建筑物上变形尤为突出。

5 抗震目标设定是框架结构设计的重点

从1974年原来国家建委发布的全国第一个建筑抗震设计规范起，中国对建筑业上抗震设计要求也是越来越严格[4]。在建筑物使用期间要求做到6级地震区高发地方在发生地震后建筑物一般不受损坏或不需要修理还可以继续使用。当地震级别在8级或者以上的震级房屋的主体结构不受影响，只是在外墙的简单修补还可以继续住人。在地震达到9级以上时或者是整个历史相对比较少见的地震不致整体房屋倒塌或发生危及住户的生命财产安全，以上描述的抗震目标即利用框架结构构建的建筑物在正常使用情况下对各个震级都具有抵抗能力和相应的防御力。

6 实际操作中框架结构的抗震要求

抗震设定的烈度是混凝土框架结构设计的重要依据，运用地震的取值和措施的采取来完成抗震设防目标[5]。要采取有依据、有概念的设计原理来进行抗震措施。正确的数据计算、整体方案的制定、关键材料的选用、细部结构的设计等这些都是达到了合理的抗震设计目的要求的。

1)建筑物的建造选定地址要有相关数据的参考和有效数据作为理论。要选择对抗震有利的场地、地基，对于选择基础的建筑场地时还要根据工程的需要和地质局合作做出结论和相关建设的综合意见和评鉴做出相应的建设整改方案。

2)选择对抗震有利的结构和布置方案，整体的平面结构应该简单规划，结构的主要抗侧力构件要均匀的分布，一定要使结构物的重心和混凝土钢筋的中心点吻合，避免地震发生时引起结构扭转变化及局部应力集中对建筑物产生变形和倒塌严重不利后果。

3)一定要加强材料供应单位的材料质量和对应的相对工程的材料等级是否符合当前工程的必要数据条件，做到相应物料和相应部件质量应符合抗震设定的规范和质量要求。

7 框架技术抗震设计的人才创新和培养

框架结构的抗震设计是人类不断摸索和不断改进的，是目前科学稳定的建筑方式。人才的培养才是今天我们在房屋抗震防震的关键点。随着人才技术难点的攻破和不断的实验和科学的认证才有相对的科学论证方案。在现代化的房屋抗震技术的更新中，国家的相关各部门也需要相应的合作和数据共享，在必要时进行数据的论证和讨论得出地方性的可行性报告。加强房地产商的素质修养培训和设计人才的专业知识提升。在防震减震的建筑业我们也应该添砖加瓦为美好生活的幸福明天加油。

8 结语

地震是一种破坏力极大的自然灾害，为了避免、预防地震对我们带来伤害和财产损失，我国地震局和政府应该加强地震的及时预报和减灾措施。特别是在房屋建造方面，框架结构设计的房屋具有相对科学性和安全性，我们也应该在全国范围内去积极推广，特别是在我国有些相对偏远的山村，在对危房重新改进修造时要大力提倡框架结构盖新房，幸福生活创明天。

[1] 陈 真,吴从晓.某9度区复杂框架结构隔震设计[J].工程抗震与加固改造,2013,35(1):,63,64-68.

[2] 汶川地震钢筋混凝土框架结构震害及对策[J].工程抗震与加固改造,2009,31(5):93-100.

[3] 左咏梅,王 盼,刘红飞，等.基于ANSYS的多层框架结构隔震性能分析[J].工程建设与设计,2016(2):28-29.

[4] 姜 晔,伏 健.重型设备置于屋顶的框架结构隔震设计方案分析[J].中国高新技术企业,2010(8):33-34.

[5] 李 岩.框架结构基础隔震体系的数值模拟分析[J].内蒙古石油化工,2008,34(11):63-65.

Discussion on frame structure seismic performance by applying seismic isolation technology

Qiao Yongmei

(ShanxiTaiguConstructionBureauBuildingDesignOffice,Taigu030800,China)

The thesis introduces the historical alteration of housing seismic isolation, compares the seismic performance of frame structure and brick-concrete structure, obtains the seismic protecting advantages of frame structure, proves the seismic performance of frame structure, and summarizes its design points and seismic demands, which is worth promoting.

seismic isolation technology, frame structure, seismic performance, brick-concrete structure

1009-6825(2017)17-0050-02

2017-03-08

乔永梅(1978- ),女,工程师

TU323.5

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