论高层混凝土框架结构抗震设计

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1、论高层混凝土框架结构抗震设计　　【摘要】目前钢筋混凝土框架结构是多数高层建筑采用最多的结构方式，这种结构设计具有很多的优势，尤其是在经过合理的设计之后，可以提高建筑整体的抗震潜力，增强框架结构抗倒塌能力。本文首先阐述了高层钢筋混凝土结构在地震中出现的一些问题，以及混凝土框架结构抗震设防目标和防震基本要求，最后介绍钢筋混凝土框架梁、柱和节点的能力设计方法，最终提高高层建筑的抗震能力。【关键词】钢筋混凝土；框架结构；延性；抗震引言随着高层建筑设计的不断创新，我国城市大部分的高层建筑一般都采用钢筋混凝土框架结构设计。然而地震

2、灾害几乎是不可预见的，并且对建筑物的破坏是不言而喻的，而高层建筑遭到地震破坏会比一般建筑带来更大的生命和经济上的损失。一般情况下，房屋在地震时倒塌的主要原因是变形能力和耗能能力不足，因此本文分析了框架结构的延性抗震设计，这种设计可以消耗地震输入能量，减轻震害。一、高层钢筋混凝土结构在地震中出现的一些问题（1）结构方案不当引起的震害8从抗震角度来说，随着多层和高层房屋高度的增加，结构在地震作用以及其他荷载的作用下震动幅度加大，随之可能会出现一系列的问题。常见有以下几个方面：1.结构在强地震作用下发生整体结构倒塌。高层钢混

3、结构在整体设计上存在较大的不均匀性且构件截面尺寸及配筋整体偏小，使得整体存在薄弱部位，在强震的作用下，薄弱的部位被率先破坏，发生弹塑性变形，逐渐累积导致结构连续破坏，从而形成结构整体倒塌破坏。2.结构中有屈服强度较弱的楼层。钢混结构在竖向抗侧刚度和楼层抗侧承载力上存在较大的不均匀性，使得这些结构存在着层间屈服强度较弱的楼层。在强震的作用下，结构薄弱的楼层率先屈服，发展弹塑性变形，并形成弹塑性变形集中的现象，导致某层及该层以上的楼层全部倒塌。3.柱端及节点的破坏较为严重。框架结构的构件一般是梁轻柱重，柱顶比柱底重一些，尤

4、其是在角柱和边柱更容易在地震中发生破坏。在反复荷载的作用下，节点核心区域的混凝土处于剪压复合应力状态，当节点配筋偏少或构件构造不当时，会出现交叉裂缝，导致剪切破坏，严重时混凝土剪碎剥落，柱纵筋压曲外鼓。同时节点区箍筋过少或者是混凝土浇筑质量不良时，都会加重节点区域的破坏。（2）填充墙及抗震墙引起的震害1.填充墙的常见震害：框架中嵌砌砖填充墙，容易发生墙面斜裂缝，并沿柱周边开裂。端墙.窗间墙和门窗洞口边角部位破坏更加严重。烈度较高时墙体容易倒塌。8由于框架变形属剪切型，下部层间位移较大，填充墙在房屋中下部几层震害严重；框

5、架-抗震墙结构的变形接近弯曲型，上部层间位移较大，故填充墙在房屋上部几层震害严重。2.抗震墙的主要破坏是连梁和墙肢底端的破坏，其主要破坏如下：当连系梁跨高比较大时，梁以受弯为主，可能出现弯曲破坏。多数情况下，抗震墙往往具有剪跨比较小的高梁。除了端部出现斜向的剪切裂缝外，还很容易出现垂直的弯曲裂缝。当剪应力过大或抗剪箍筋不足时，可能很早就出现剪切破坏，使墙肢间丧失联系，抗震墙承载能力降低。当跨剪比较大并采取措施加强墙肢的抗剪能力时，剪力墙以弯曲变形为主，则会出现墙肢弯曲破坏，通常导致底部受压区混凝土压碎剥落，钢筋压曲等。

6、当抗震墙的总高度与总宽度之比较小时，墙肢中的斜向裂缝可能贯通成大的斜向裂缝而出现剪切破坏。如果某个抗震墙局部墙肢的跨剪比较小，也可能出现局部墙肢的破坏。二、混凝土框架结构抗震目标国内高层建筑抗震设计的目标是在面临不同频率和强度的地震时，要具有不同程度的抵抗能力，即小震不坏，中震可修，大震不倒。这个结构设计抗震目标比较合理，因此我国也采纳了这种抗震设计规范，具体要求包括：8（1）当发生地震的强度和频率低于当地高层建筑所设防地震等级时，一般情况下，要求建筑物不受损坏，或不需修理仍可继续使用。（2）当发生地震的强度、频率和当

7、地高层建筑所设防地震等级差不多时，当地的建筑物可能会有一定损坏，但一般不至于危害到人民的生命安全，以及机械生产设备的安全使用，建筑物经不需修理，或简单修理后仍可继续使用。（3）当发生地震的强度和频率明显高于当地高层建筑所设防地震等级时，建筑物不会发生倒塌的现象，人民生命安全仍然有所保证，机械生产设备也没有受到严重的损坏。综上所述，高层建筑结构设计的抗震目标，是指建筑物在使用期间对不同频率和强度的地震应具有不同的抵抗能力。三、混凝土框架结构抗震设计的基本要求（1）在对抗震有利的场地、地基等基本设施进行选择时，需要根据当地

8、地震局的资料，了解掌握地震活动情况以及工程地质的相关资料，再结合当地工程的实际情况，对房屋建筑的抗震要求做出综合的评价。（2）在对混凝土框架结构方案进行选择时，要尽量选择对抗震有利的结构布置方案，并遵循简单原则，使结构的主要抗侧力构件对称均匀分布，这样框架结构的刚心与重心就会重合。当地震发生时，防止框架结构扭转、局部应力集中，而造