底部框架结构抗震设计探讨.doc
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底部框架结构抗震设计探讨
孙锐
(学号班级:土木三班)
摘要: 文章分析了底部框架结构的特点,介绍了底部框架结构设计的要点以及底层框架抗震墙的设计要
点。
关键词:底部框架结构;砖混结构;框架结构;底部框架抗震墙;
底部框架结构
底部框架结构是底部为框架承重体系上部为砖墙承重体系的混合结构。砖混结构的承重体系是楼板和墙体砖混结构的承重体系是楼板和墙体。承重体系变形能力、抗震性能较差。框架结构的承重体系是梁、板、柱,优点是抗震性能好,整体性强。底部框架结构由钢筋混凝士框架和上部砖房2种承重和抗侧力体系构成,而这2种抗侧力体系在材料、抗震性能等方面都有差异,因此是一种不合理结构。但是,对于要求底部空间大而上部作为住宅的多层的商住楼.要达到既经济又满足使用空间的要求.底部框架结构仍足最好的选择。由于底部框架结构存在不少缺点,因此在结构设计时要充分考虑,克服其存在的缺点,才能使结构安全又耐用。
底部框架结构设汁应注意的要点
(1)结构设计人员在建筑方案设计的时候就应介入,严格按规范要求控制建筑物的层数、高度和墙的厚度,尽可能使建筑物的平面布置规则、对称,使结构布置规整传力途径简单明了;底部为大空间的框架结构而上部为小开间的砖混结构。底部的刚度较柔,上部刚度较刚,结构的侧向刚度变化较大。因此应均匀对称地在纵横2个方向上设置一定数量的抗震墙,使上层与底层的纵横方向的侧向刚度比能满足规范要求。抗震墙的布置应与上部的砖墙对齐,并且尽量布置在建筑物的四周。建筑方案设计时,底层的纵向和横向地震力设计值均应乘以规范规定的增大系数.并且纵向和横向的地震力设计值均由该方向的抗震墙承担,按各抗震墙的侧向刚度比例分配。
(2)底层框架的震害主要集中在梁和柱的节点处。在正常使用情况下.结构主要承受竖向荷载,框架粱在弯矩作用下因各种因素影响而出现问题的现象较多。而框架柱则主要承受压
力,通常压应力值不大,弯矩也不大,且混凝土抗压强度较高,因而出现问题的现象较少。但是,框架柱是主要???侧力构件。当发生地震时,在地震引起的弯矩与轴压力复合作用下。框架柱的问题就会暴露出来。而大地震和超大地震发生的概率很小。故框架柱所存在的很多问题没有引起设计人员和研究人员的足够关注。在汶川地震中受到破坏的都江堰市某框架结构的建筑,该结构底层为停车场,未设置填充墙,而上部楼层为宾馆客房,设置了大量的填充墙,使上部楼层层刚度显著增大,而底层层刚度则相对变小,形成柔性层,导致底层发生层屈服机制破坏.所有底层框架柱上下端均出现塑性铰。究其原因,主要是由于节点处受力错综复杂且受力较大,建筑物的竖向刚度突变,导致底层侧移较大;底层顶的楼板与框架梁共同作用,使框架梁形成T型截面,增加了框架梁的受压宽度,进而增加梁端抗弯承载力和抗弯刚度,而框架柱则没有别的物体可以增加其刚度。这样就没有实现“强柱弱梁”的设计理念。因此,在设计当中应充分考虑柱子的安全性。应严格控制柱子的轴压比,适当增大柱子的截面。降低柱子特别是角柱的轴压比,角柱受双向弯矩作用,所受约束应比中柱小;底层框架柱应避免出现短柱;提高底层框架柱的配筋率和配箍率,对框架柱的箍筋在节点处应按规范加密;底层框架柱的混凝土强度等级不应小于C30。底框结构的钢筋混凝土托墙梁承受上部砖墙体传来的荷载,而上部多层房屋的荷载较大,故钢筋混凝土托墙梁能直接影响到内部结构的安全。因此,对钢筋混凝土托墙梁有一定的要求:梁的混凝土强度等级不应小于C30。梁的截面宽度不小于300 mm,梁的截面高度不应小于跨度的1/10,梁的箍筋直径不应小于8 mm。沿梁高应设置腰筋,问距不应大于200 mm。该层楼板为过渡层楼板(相当于转换层),是上部砖混结构和底部框架结构共同作用的保证,因此应提高该层的整体刚度,即要求该层的钢筋混凝土板厚不应小于120 mm,并应少开洞.以保证有足够的刚度。(3)上部砌体结构和普通的多层砌体结构基本相似。
底部框架抗震墙砖房框架设计
对于底部框架体系中比较常用的为底部框架抗震墙砖房框架设计,其设计遵循的一个基本原则就是:“强柱弱梁”、“强节点弱构件”原则。目的是使框架结构在强烈地震作用下,塑性铰先出现在梁端,后出现在柱端。如果框架的任一柱端先出现塑性铰,可能会引起同一层其它柱端相继出现塑性铰,房屋因此而倒塌。但是底层框架梁因为要承担竖向荷载引起的较大弯矩,截面较大,因而在截面抗弯强度的计算上满足“强柱弱梁”的要求很困难,所以在构造上特别是箍筋的配置上应尽量实现“强柱弱梁”的设计原则。 建筑平面布置应简洁、规则、对称,并尽可能减少上部砖房单元形式。底部框架抗震墙砖房结构的显著特点就是“上重下轻”。为尽可能降低结构重心,应严格控制房屋层数和总高,上部砖房各
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