框架结构体系的抗震特性

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1、框架结构体系的抗震特性　　摘要自从5.12汶川地震以及庐山地震以后，人们对于建筑物结构体系的抗震性能密切关注。以成都为例，抗震设防等级已经达到了七度。如何建造选取抗震性能良好的结构体系将是未来发展的重点。而框架结构体系由于其良好的抗震能力，将成为今后研究的重点。关键词框架结构体系；场地的卓越周期；结构的基本周期；时程分析法中图分类号TU3文献标识码A文章编号1674-6708（2014）118-0141-021汶川地震后绵阳市房屋建筑的破损统计情况图1绵阳市主城区各类房屋震害统计上面对比了三类常见的建筑结构体系（多层砌体结构、底部框架结构、整体框架结构），从中可以明显看出，框架结构体系的

2、房屋在强震中保持了稳定性与安全性，没有严重破坏。充分说明框架结构是一种良好的抗震体系。2框架结构体系的抗震原理5传统的框架结构主体受力构件是梁、板、柱。简单的说就是由梁柱搭接形成的多层框架。框架结构的要害关键就在于梁柱节点是否能够形成足够的框架效应。所以，框架结构很重要的一个设计原则就是“强节点弱杆件”。而纯粹的框架结构侧向刚度小，导致层间位移大，容易剪切破坏。所以往往要和剪力墙等等形成一体，剪力墙对其位移与变形有很好的约束作用，就能发挥抗震能力。3时程分析法在抗震设计里的应用早期的反应谱理论可以叫做准动力法。它是通过反应谱考虑结构的动力特性（自振周期、振型）所产生的共振效应，这种方法形

3、式简单，但是它仍然将地震作用当做静力荷载对待，只能是一种准动力理论。而时程分析法是对结构物的运动微分方程直接进行逐步积分求解的一种动力分析方法。由时程分析可得到各个质点随时间变化的位移、速度和加速度动力反应，进而计算构件内力和变形的时程变化。例如某框架结构模型顶点加速度时程曲线中，在前6s内，加速度波动较大，峰值到达0.16g，此时结构受到的惯性力较大；6s后，由于结构开裂等原因使得阻尼变大，让加速度曲线趋于平缓。随着框架结构高度的增加，地震加速度的峰值也明显的增加。4剪力墙、构造柱、框架填充墙体系的抗震机理框架结构往往不是单一存在的，它和其他的抗剪体系组合更能发挥作用。5剪力墙，主要的

4、优点是刚度大，可以限制结构整体和局部产生过大的变形，减少对结构的损坏。抗震剪力墙一般都是钢筋混凝土结构，但亦可以是加筋砌体墙。在框架结构里面，剪力墙的刚度大，自振周期短，按照反应谱理论，所产生的惯性力大。在这种状况下，剪力墙不可能任然处于弹性工作阶段，所以要充分认识到其在地震作用下的非弹性状态。构造柱，从1976年的唐山大地震以后，人们发现钢筋混凝土构造柱是加强结构抗震能力的可行方法。构造柱常常设置于外墙，与圈梁一起，对砖墙产生约束，提高延性。框架填充墙体系是在框架平面内用砖墙充填而成的体系。具体来讲，框架为填充墙提供外侧约束，这种约束在墙体开裂后更重要；墙体的存在改善了框架的受力状态，

5、特别是早在墙体受压的角点部分。5框架剪力墙结构体系在地震力作用下的动力特性5.1变形情况与特点框剪结构里框架变形呈现整体剪切，而剪力墙则是弯曲变形。很明显，由于变形协调，框剪结构的变形形式：下部由于框架结构层间位移大，框剪结构变形与框架相似，结构顶部剪力墙层间位移大，框剪结构变形与剪力墙相似。整个变形呈反s型。5.2薄弱环节和塑性铰的产生5从大量的地震作用下框架结构的破损来看，典型的破坏位置主要有：柱顶破坏；柱中部破坏；柱底破坏；短柱破坏；柱梁节点破坏。破坏模式来看主要有：框架柱剪切破坏；框架柱弯曲塑性铰破坏；柱纵筋变化处弯剪破坏。一般而言，框架结构的首层破坏严重，框架柱柱头柱脚均出现塑

6、性铰，柱头塑性铰发展更充分。这些塑性铰的出现导致首层产生横向位移，带动结构二层以上倾斜。5.3结构的基本周期和场地的卓越周期所谓结构的基本周期是指结构按照一个主振型完成一次自由振动所要的时间，而场地的卓越周期是指某一种被该场地加强的地震波周期。在抗震设计里，结构的基本周期要避开场地的卓越周期，防止产生共振现象。对于框架结构的自振周期可以用顶点位移法近似求解，其周期可用计算。（--填充墙等的影响系数，--各质点的顶部位移）6框架结构体系在抗震设防里的改进措施和发展前景从前面的破坏形式可以看到，框架结构的柱子是地震中的薄弱环节，柱子的破坏与变形直接影响了梁板结构的稳定。所以“强柱弱梁”一直是

7、框架结构抗震所提倡的。其次，保证框架结构体系在地震中的延性破坏是关键，所以在设计时要“强剪弱弯”。最后，对于高层的框架结构，它的抗震设计也是今后研究的重点，合理的在框架结构里面设计添加不同的结构构件形式，将会充分发挥结构的抗震能力。相信在未来，框架结构体系还会有更多的新型结构，不仅仅是现有的框剪、框筒等结构类型。5参考文献[1]李国强.地震工程学导论，由地震出版社出版，1992.[2]王崇山，刁延军.浅谈多层钢筋混凝土框架结构设计[