混凝土框架结构抗震设计研究

关键词：钢筋混凝土框架；型钢混凝土框架；抗震设计 

　　近些年来，面对频频出现的震害现象，建筑对支撑设备的框架提出了越来越更高的要求。混凝土框架的各阶段的使用性能都必须得到保证。在我国，建筑物抗震规范上给出了建筑物抗震标准，及“小震不坏、中震可修、大震不倒”，因此，地震作用下科学的抗震模式的建立是非常必要的。 

　　（一）混凝土框架结构特性 

　　混凝土是建筑结构中比较主要的类型之一，其所具备的高强度、刚度大的特性能够承受动力负荷。所以，现在的建筑材料使用中，混凝土框架得到了广泛的应用。混凝土框架还有一个优势，就是在具备较大承重力的同时，还具有良好的韧性。这一特点是其他的建筑材质所存在的缺憾。混凝土良好的塑性，可以让其承受重力的荷载加大，在跨度大、超高度的建筑结构中得以应用。即便是建筑物属于是超重型的，因为混凝土框架的结构轻，材料的各向同性和匀质性好，因此属于是比较理想的材质。 

　　钢筋混凝土框架的特性主要表现在混凝土在收缩和蠕变的过程中。在混凝土硬化进行自动的收缩过程中会受到内部钢筋的影响，这样就会在混凝土中产生拉应力，内部的钢筋产生压应力，这是在钢筋混凝土的设计比例是所必须要考虑的问题。同时由于混凝土的抗拉能力很低，即使在内部配备钢筋之后，还是改变不了这一情况，所以需要对混凝土预先施加压力。混凝土的的物理力学属性在零下四十度到零上六十度之间不会出现较大改变，不影响正常使用，但是如果建筑地区气温高于或是低于合适温度时，就需要对混凝土进行必要的处理 

　　钢筋混凝土的主要构件是钢筋被配置在混凝土当中，目的是增强结构的各种性能。这种用钢筋和混凝土所制成的结构，显然结合了两种配料的优点。混凝土的抗压性比较好，而钢筋具有耐拉力，两者相结合，使得这种建筑结构更为牢固，而且具有良好的防火、防腐性能。 

　　混凝土框架结构的另外一种形式是型钢混凝土框架。因为纯混凝土的抗压程度和抗拉程度完全不成正比，所以素混凝土结构不能用于受有拉应力的梁和板，这就要求对混凝土进行一定的改造，以便增强混凝土承受拉力的水平。型钢筋混凝土的结构应运而生，型钢混凝土框架是由型钢混凝土框架柱和框架梁组成，框架梁可以采用钢筋混凝土梁、型钢混凝土梁或钢梁。在型钢周围配置钢筋并在外部浇筑混凝土，同时配有适量钢筋和箍筋。在承受拉力之后，混凝土开裂，拉力就自然由混凝土内部的型钢所承受，这样既能够发挥混凝土的抗压性能又能发挥型钢的抗拉性能。将混凝土和型钢有机结合，更好的提高抵抗外力的能力，从而使型钢混凝土结构能够在建筑当中承担更大的作用。型钢混凝土具有截面小、承载能力高、延性好、防火能力强等特点，现已得到广泛的应用和关注。 

　　与钢框架结构相比较，混凝土框架也存在着优势。虽然混凝土框架结构已经被广泛地在建筑也中所采用，但是，其所存在的缺陷恰恰就是混凝土结构所具备的优势。混凝土结构具有坚固、耐久的特点，而钢框架所不具备的耐火性特点成为了混凝土结构的优势。同时，将混凝土框架结构与钢框架结构相比较，混凝土结构的成本会更低一些。 

　　（二）钢筋混凝土框架结构抗震方法和措施 

　　1、合理布置外力传递途径 

　　对于混凝土框架抗震性设计来说，最重要的目的就在于把混凝土框架在地震中所受到的外力传递到结构之外，避免或者减轻外力对混凝土框架所造成的损害，因此，提高混凝土框架抗震性能的重要方式之一就是要合理的布置混凝土框架外力传递途径，要尽量确保支柱、梁的轴线和墙处于同一个平面之上，进而形成一种完整的双向抗侧力系统。这样设计就能够使得混凝土框架在遭受地震作用时出现的是弯剪破坏，墙的底部成为塑性屈服位置。同时，还要遵循强墙弱梁的原则加强建筑墙体的承载力，避免墙体出现剪切破坏，从而提高整个混凝土框架的抗震能力。 

　　2、确保结构的承载力 

　　混凝土框架的承载力是抗震能力的重要部分，该部分内容主要是指在进行混凝土框架抗震设计时，要按照抗震等级对梁、柱、以及墙的节点采取相应的抗震构造措施确保混凝土框架在地震作用下达到三个水准的设防标准。因此，为了保证建筑整体结构在强地震作用下具有足够的承载力，要根据抗震设计的相关原则进行柱截面的选择，轴压比的控制，配筋率的控制等，合理的配筋和构造使钢筋混凝土结构成为延性结构，对抗震设计来说是至关重要的，使结构能通过延性变形来吸收地震作用传来的能量。所遵循的原则主要有强柱弱梁原则、强剪弱弯原则、强节点弱构件原则等。 

　　3、规则布置建筑平面 

　　建筑平、立面布置应符合抗震概念设计原则，宜采用规则的建筑设计方案，不应采用严重不规则的设计方案。因此，在进行钢筋混凝土框架抗震性设计过程中，就应该尽量规则布置建筑平面。通常我们都比较重视钢筋混凝土框架的对称性和规则性，结构的对称性主要是指抗侧力主体结构之间的对称，而规则性主要体现在以下几个方面，第一，抗侧力结构主轴方向刚度和变形特性相近；第二，在抗侧力结构竖向断面均匀、构成的变化均匀；第三，平面布置的统一，轴向上的抗侧力结构具有的刚度要均匀；第四，平面的中心和周边结构要相互协调，确保主体结构有较好的抗扭刚度，从而提高钢筋混凝土框架抗变形的能力。 

　　4、多防线抗震 

　　多防线抗震主要是指在钢筋混凝土框架中要从多个方面进行抗震设计，也就是说，在一个完整的抗震体系中，首先要有一个具有强延展性的构件来承担地震作用给钢筋混凝土框架带来的破坏，而在其达到屈服状态之后，其他还要有其他构件来承担起抗震的作用，以此类推，多个放线下来之后，钢筋混凝土框架就完美的实现了抗震的作用，避免了地震给建筑建筑物带来的损害。 

　　总结： 

　　由于建筑结构设计师对于国家关键建筑方面的政策、法规的理解方式不同和个人之间的经验差别导致了在面对相同问题时，不同的设计师所采取的设计方案也不尽相同。虽然在建筑设计的过程当中所采取的方式和方法千差万别，但是无论是哪一个设计时提出的方案都必须要满足混凝土结构设计的稳定性原则。要实现地震作用下混凝土框架抗震的目的，主要是在总体设计出发，采用概念设计的理念，避免采用不规则形状，采用良好的构造措施，保证结构具有足够的延性，当地震所带来的能量得以分散之后，就减少了其对建筑物所带来的破坏。另外，建筑物所使用的材料显然也是非常重要的。对于不同地区、不同工程条件的混凝土框架结构，在抗震方面要区分对待，选择更为合适的抗震设防方法。 

　　参考文献： 

　　[1]GB 50011-2010.建筑抗震设计规范[S]. 

　　[2]蒋金梁.6度区多层框架结构抗震设计[J]，浙江建筑.2004（05）. 

　　[3]张芙蓉.型钢混凝土框架结构的研究现状与展望[J]，建筑与文化.2011（10）.