【摘 要】鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)是常見(jiàn)的建筑結(jié)構(gòu)形式，在工業(yè)與民用建筑中是一種廣泛應(yīng)用的結(jié)構(gòu)類型，對(duì)該類結(jié)構(gòu)在抗震設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分提高其整體的抗震能力。根據(jù)設(shè)計(jì)工作中遇到的問(wèn)題，概括地總結(jié)了鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)在抗震設(shè)計(jì)中的建筑布置、結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延性及有關(guān)強(qiáng)柱弱梁，強(qiáng)剪弱彎等設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的事項(xiàng)。

【關(guān)鍵詞】鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)；抗震設(shè)計(jì)

鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)(以下簡(jiǎn)稱框架結(jié)構(gòu))是我國(guó)既有建筑的重要組成類型。鋼筋混凝土框架體系，其建筑布置比較靈活，可以設(shè)計(jì)成具有較大空間的各類建筑。鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)在工業(yè)與民用建筑中是一種常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)類型，特別是隨著社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展，在一些大中型、多功能的綜合建筑應(yīng)用更加廣泛，在工業(yè)建筑中應(yīng)用也很普遍。此類建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循質(zhì)量中心和剛度中心的重合。如設(shè)計(jì)中由于功能的區(qū)分和要求，質(zhì)量中心和剛度中心的不重合，在地震作用下會(huì)產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，設(shè)計(jì)中應(yīng)高度重視，這是框架結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)。因此應(yīng)充分提高其整體的抗震能力。

1 建筑設(shè)計(jì)布置原則

在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)符合抗震概念設(shè)計(jì)的要求，不宜采用嚴(yán)重不規(guī)則設(shè)計(jì)方案。在抗震設(shè)計(jì)中建筑及抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的平面圖布置應(yīng)遵循平面和立面外型簡(jiǎn)單、規(guī)則、對(duì)稱并應(yīng)具有良好的整體性原則，合理的建筑布置對(duì)抗震起重要作用。因?yàn)檎鸷Ρ砻?，建筑結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單對(duì)稱的建筑在地震時(shí)較不容易破壞。建筑布置的“規(guī)則”包括了對(duì)建筑的平面和立面外形尺寸，抗側(cè)力構(gòu)件布置原則，結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度宜均勻變化，豎向抗側(cè)力構(gòu)件的截面和材料宜自下而上逐步減少避免抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度和承載力突變，質(zhì)量分布、承載力分布等諸多因素的綜合要求。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，建筑專業(yè)和結(jié)構(gòu)專業(yè)應(yīng)相互配合、協(xié)調(diào)，才能布置出合理的布局。對(duì)抗震性良好的建筑，在鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時(shí)要遵循以下原則:

1）面易簡(jiǎn)單、規(guī)則、對(duì)稱，減少偏心;2）度中心與質(zhì)量中心盡量重合，否則應(yīng)考慮其不利影響;3）量大的設(shè)備宜布置在剛度中心較近的布位;4）宜采用懸挑結(jié)構(gòu);5）有多道抗震防線。

2 結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)

抗震等級(jí)確定是為了更好的對(duì)建筑物的抗震采取措施，抗震等級(jí)在鋼筋混凝土構(gòu)件的抗震設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)類型、房屋高度和設(shè)防烈度采取不同的抗震等級(jí)，并應(yīng)符合相應(yīng)的計(jì)算和構(gòu)造措施要求。

在平面、立面不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)中，應(yīng)進(jìn)行水平地震作用計(jì)算和內(nèi)力調(diào)整，并應(yīng)對(duì)薄弱部位采用有效的抗震構(gòu)造措施，需要根據(jù)具體情況適當(dāng)提高承載力以推遲或減少進(jìn)入非彈性階段，結(jié)合具體情況進(jìn)行承載力和變形能力的設(shè)計(jì)是解決復(fù)雜結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的有效方法。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋的抗震要求不僅與建筑重要性和地震烈度有關(guān)，而且與建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力有關(guān)，結(jié)構(gòu)的抗震能力又與房屋高度和結(jié)構(gòu)類型、主要抗側(cè)力構(gòu)件還是次要抗側(cè)力構(gòu)件等直接有關(guān)。結(jié)構(gòu)在水平地震作用下，其內(nèi)力和側(cè)移隨房屋高度增長(zhǎng)速度很快，房屋越高地震效應(yīng)越大，不同結(jié)構(gòu)類型的抗側(cè)力體系或構(gòu)件對(duì)結(jié)構(gòu)抗震能力的貢獻(xiàn)不同，框架-抗震墻結(jié)構(gòu)中框架的要求可低于純框架結(jié)構(gòu)中的框架，抗震墻結(jié)構(gòu)中抗震墻的抗震要求可低于框架-抗震墻結(jié)構(gòu)中抗震墻的抗震要求。

3 抗震結(jié)構(gòu)的延性及結(jié)構(gòu)中設(shè)計(jì)原則

對(duì)于抗震結(jié)構(gòu)除承載力問(wèn)題之外，還必須考慮的一個(gè)重要問(wèn)題就是延性。結(jié)構(gòu)在地震作用下即使進(jìn)入破壞階段，由于具有充分的延性性能將意味著結(jié)構(gòu)雖然會(huì)產(chǎn)生較大的變形，但是不會(huì)發(fā)生脆性破壞和倒塌?？紤]到地震區(qū)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)經(jīng)濟(jì)合理，延性性能成為一個(gè)極為重要的問(wèn)題。因?yàn)楝F(xiàn)在建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的基本原則只能用來(lái)設(shè)計(jì)在彈性范圍內(nèi)承擔(dān)低于本地區(qū)多遇地震作用的結(jié)構(gòu)，而在罕遇地震時(shí)，則需依靠屈服后可利用的延性，使得結(jié)構(gòu)能夠保存下來(lái)而不致倒塌，這就是延性設(shè)計(jì)的重要意義。

延性性能是指結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在承載力沒(méi)有明顯下降的情況下能夠承受很大的非彈性變形能力。一般結(jié)構(gòu)的延性包括:結(jié)構(gòu)延性和構(gòu)件延性，而結(jié)構(gòu)延性包括總體延性和樓層延性。構(gòu)件延性要求一般都高于結(jié)構(gòu)延性的要求，而構(gòu)件延性又取決于構(gòu)件截面縱向配筋率，約束混凝土和防止縱向鋼筋壓屈的箍筋配筋率，混凝土和鋼筋的強(qiáng)度以及軸向荷載的大小。

構(gòu)件破壞時(shí)的變形與屈服時(shí)變形的比值稱為構(gòu)件的延性，延性越大，則結(jié)構(gòu)在地震作用下可以承受大的塑性變形而不破壞倒塌，可以使地震作用更多地降下來(lái)。因此結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和配筋構(gòu)造都要保證它具有足夠的延性。因此，結(jié)構(gòu)要有良好的抗震性能，通常采取以下措施保證結(jié)構(gòu)的延性:

1)有足夠的承載力來(lái)保證結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度;2)有足夠的抗側(cè)向力的剛度來(lái)保證結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移;3)結(jié)構(gòu)的自震周期應(yīng)與地震的卓越周期錯(cuò)開(kāi);4)盡可能設(shè)置多道防線;5)在地震作用下節(jié)點(diǎn)承載力應(yīng)大于相連構(gòu)件承載力，當(dāng)構(gòu)件屈服時(shí)，退化時(shí)，節(jié)點(diǎn)應(yīng)保證承載力和剛度不變;6)合理控制結(jié)構(gòu)的非彈性部位(塑性鉸區(qū))，實(shí)現(xiàn)合理的機(jī)制;7)結(jié)構(gòu)單元之間應(yīng)遵守牢固連接或徹底分離的原則;8)底層應(yīng)加強(qiáng)，彎矩考慮增大;地下室一層可考慮延性;9)采用有效措施，防止早出現(xiàn)剪切、錨固、受壓等脆性破壞，因此采用“約束混凝土”是非常重要的措施;10)抗震設(shè)計(jì)中應(yīng)加強(qiáng)的就強(qiáng)，應(yīng)弱的就弱，不得任意加強(qiáng)。因此在設(shè)計(jì)不合理的任意加強(qiáng)以及在施工中以大代小改變鋼筋，都需要慎重考慮;

框架設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循“強(qiáng)柱弱梁”的原則，推遲柱端出現(xiàn)塑性鉸;還應(yīng)滿足“強(qiáng)剪弱彎”的要求，防止過(guò)早發(fā)生剪切破壞。為提高框架柱的延性，尚應(yīng)控制柱的軸壓比不要太大。

由于框架柱的延性比梁的延性小，一旦在框架柱形成塑性絞，就會(huì)產(chǎn)生很大的層間側(cè)移直接危及結(jié)構(gòu)的豎向承載力。因此在設(shè)計(jì)中可以有目的地增大柱端彎矩設(shè)計(jì)值，體現(xiàn)出“強(qiáng)柱弱梁”的原則，使得框架結(jié)構(gòu)在水平地震作用下梁先出現(xiàn)塑性鉸。為了防止柱在彎壓破壞前發(fā)生剪切破壞，要求柱受剪承載力大于柱彎曲屈服時(shí)實(shí)際達(dá)到的剪力。“強(qiáng)剪弱彎”是保證構(gòu)件的延性防止脆性破壞的重要原則。

4 框架結(jié)構(gòu)的底層柱底、角柱的設(shè)計(jì)及框架節(jié)點(diǎn)

框架結(jié)構(gòu)的底層柱底的抗彎能力應(yīng)適當(dāng)提高，其原因:①框架結(jié)構(gòu)的底層柱底過(guò)早出現(xiàn)塑性鉸，將影響整個(gè)框架結(jié)構(gòu)的變形能力，不利于結(jié)構(gòu)持續(xù)吸收和耗散地震能量;②隨著梁端塑性鉸的出現(xiàn)結(jié)構(gòu)發(fā)生塑性內(nèi)力重分布，底層柱的反彎點(diǎn)位置也將改變，而使底層柱底彎矩增大。因此，按《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010第6.2.3條一、二、三、四級(jí)框架結(jié)構(gòu)的底層，柱下面截面組合的彎矩設(shè)計(jì)值，應(yīng)分別乘以增大系數(shù)1.7、1.5、1.3和1.2。

框架結(jié)構(gòu)中角柱也應(yīng)適當(dāng)提高，其考慮到角柱由于地震作用引起的內(nèi)力較大且受力復(fù)雜，在設(shè)計(jì)中應(yīng)增大彎矩和剪力的設(shè)計(jì)值，對(duì)一、二、三、四級(jí)框架結(jié)構(gòu)，當(dāng)角柱內(nèi)力計(jì)算按兩個(gè)主軸方向分別考慮地震作用時(shí)其彎矩、剪力設(shè)計(jì)值宜在調(diào)整后的彎矩、剪力設(shè)計(jì)值基礎(chǔ)上在乘以不小于1.1的增大系數(shù)。

框架節(jié)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)抗震的薄弱部位，在水平地震力作用下，框架節(jié)點(diǎn)受到梁柱傳來(lái)的彎矩、剪力和軸力作用，節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)，地震時(shí)，一旦節(jié)點(diǎn)破壞，難以修復(fù)和加固。因此應(yīng)根據(jù)“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)”的設(shè)計(jì)原則使得節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)的承載力強(qiáng)于與之相連的桿件的承載力設(shè)計(jì)值。

5 結(jié)語(yǔ)

總之，結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)一方面應(yīng)按現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行必要的計(jì)算，滿足承載力和變形的要求;另一方面還要采取正確的構(gòu)造措施，提高結(jié)構(gòu)的延性，防止結(jié)構(gòu)倒塌。在進(jìn)行鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)時(shí)，首先要有合理的滿足抗震要求的建筑布置，同時(shí)要有清楚的抗震設(shè)計(jì)概念，不僅要進(jìn)行抗震理論計(jì)算，更要重視框架結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求，確?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)安全可靠。

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