摘要:我國地處世界上兩個最活躍的地震帶,東瀕環太平洋地震帶,西部和西南部是歐亞地震帶所經過地區,是世界上多地震國家之一。地震所產生的災害是眾所周知的,因此結構的抗震設計就顯得尤為重要,把好抗震設計關,是減輕地震災害的最根本措施。
　　關鍵詞:多層建筑；框架結構；抗震設計；
　　1前言
　　地震所產生的地面運動有很大的隨機性,不同點所發生地震的形波是完全不同的,從而它對建筑物所產生的作用也是很不相同的。而且目前,按抗震規范進行驗算,不考慮雙向地震力同時作用,實際上地震是非常復雜的三維振動。所以抗震設計所考慮的地震作用是不確定的,不能準確地預測,難以確切估計。因此,抗震設計必須留有較多的余地。抗震設計的意義就在于盡量做到防患于未然。減輕地震帶來的災害,確保建筑在一定的小震下不破壞,預防建筑在強烈地震作用下的倒塌,從而完成安全而經濟的設計,達到盡量減輕地震作用下可能造成的人民生命財產和國民經濟的損失。
　　2建筑鋼筋混凝土框架結構抗震設計簡要說明分析
　　框架結構以其平面布置較靈活,易于布置較大房間規定:工業設備和管道系統等優點,在建筑設計中較廣泛地應用,而在工業建筑設計中出現較多的則是多層鋼筋混凝土框架結構。設計的先期步驟要考慮選址。國內外地震經驗表明,選擇地震危險性較小的地段作為建筑場地,是減輕地震災害的重要措施。場地條件對震害有明顯的影響,主要來自地質構造、土質和地形的差異。地震對建筑物作用的顯著特點是與建筑物本身、場地土的動力特性有關。當地震波從震源經過基巖傳播到建筑場地后,地表土相當于一個放大器和一個濾波器。它一方面把基巖的加速度放大,地表土越深,土質越差,放大作用越顯著,對建筑物產生的震害也越大;另一方面由各種不同頻率組成的地震波通過地表土時,與場地土自振周期(卓越周期)一致的成分得到放大,不一致的成分衰減,地表土起到了濾波器的作用,使地震波的主頻率與場地卓越周期的頻率一致。
　　這樣,當建筑物的自振周期與地面卓越周期一致或接近時,由于共振而使震害更加嚴重。資料表明,場地條件對建筑物震害影響的主要因素是:場地土的剛性(即堅硬或密實程度)大小和場地覆蓋層厚度。震害經驗指出:土質愈軟,覆蓋層愈厚,建筑物震害愈嚴重,反之愈輕。地震波的某個諧波分量的周期恰為該波穿過地表上層所需時間dov/Vsl的4倍時覆蓋層地面振動將最顯著。因此,在建筑抗震設計中,應使建筑物的自振周期避開場地的卓越周期,以避免發生此類共振現象。對于由碎石、砂、粉土、粘性土和人填土等多層形成的覆蓋層,可按它們的平均剪切波速Vsm來計算場地的卓越周期。建筑物在地震作用下要受到慣性力,使建筑物產生內力與位移。地震力的大小與建筑物的質量和剛度有關。在同等烈度的場地條件下,建筑物的自重越大,受到的地震力也越大,因此,減輕結構自重,不僅可以節省建筑材料,而且有利于抗震。同樣,結構剛度越大,周期越短,受到地震力也越大,因此,建筑的剛度不宜過大。在滿足許可位移的前提下,可以適當調整建筑物的剛度,適當延長建筑物的周期,降低地震力,這會有很大的經濟效益。
　　根據上述原則,由于框架結構的自振周期較長(根據資料,框架的基本自振周期為T1=(0.084～0.12)Ns式中Ns為框架的層數),建筑的自重較輕,因此在較堅硬的地基上受到地震作用較小。但純框架結構的側向剛度小,屬柔性結構,在強地震作用下結構的層間變形大,對那些非結構件,如填充墻、建筑裝修等,會造成較大的破壞,因此需限制層間彈性位移角,加強構造措施,適當增加其剛度,以達到對非結構構件遭受較小破壞的目的。由于在強烈地震作用下,建筑物的破壞機理和過程是十分復雜的,目前對它還沒有充分的認識,因此,要進行精確的抗震設計是困難的。
　　20世紀70年代以來,人們在總結大地震災害經驗中提出了“概念設計”,概念設計是指正確地解決總體方案、材料使用和細部構造,以達到進行合理抗震設計的目的。掌握概念設計,將有助于明確抗震設計思想,靈活恰當地運用抗震設計原則,使不致于陷入盲目的計算工作,做到比較合理地進行抗震設計。GBJ11-89建筑抗震設計規范的設計標準是:采用三個水準,兩個階段的設計。三個水準的要求,即“小震不壞,中震可修,大震不倒”。兩個分階段的設計步驟,即第一階段設計:按小震作用效應和其它荷載效應的基本組合驗算結構構件的承載能力,以及在小震作用下驗算結構的彈性變形,以滿足第一水準抗震設防目標的要求。第二階段設計:在大震作用下驗算結構的彈塑性變形,以滿足第三水準抗震設防目標的要求。至于第二水準抗震設防、目標的要求《規范》是以抗震構造措施來加以保證的。
　　多層框架結構是以剪切變形為主的結構。可以用樓層水平地震剪力與層間位移來描述樓層破壞的全過程,也是最明顯、最具體采用二階段抗震設計實現三個水準設防要求的結構。
　　1)第一階段的設計表達式在多遇地震作用下框架的抗震設計應滿足下列驗算要求:
　　S≤R/γRE,(1)
　　ΔUe=Ve1k≤[θe]H,(2)
　　式中:S———框架梁、柱或節點組合的內力設計值;
　　R———構件承載力設計值;
　　γRE———承載力抗震調整系數;
　　ΔUe———對應于多遇地震作用標準值的層間彈性位移(分項系數取1.0);
　　Ve1———對應于遇地震作用標準值的樓層彈性水平地震剪力;
　　k———層間側移剛度;
　　[θe]———層間彈性位移角限值;
　　H———層高。
　　滿足公式(1),框架結構必然處于彈性階段,樓層也處于遠離明顯屈服狀態。公式(2)的驗算實質上是控制建筑非結構部件的過重損壞,以減少震后的修復費用。限制了彈塑性層間位移角,實質彈性上即是限制了最薄弱桿件的彈塑性變形。當構件吸收到某一定值的地震能量之后,便會破壞,這能量E可由力—位移曲線所包圍的面積來表示見圖1。當結構是完全性時,力—位移是直線性關系,見圖1a),當ΔOAB的面積達到一定數值時,構件破壞;如果構件有一定的塑性變形能力,則當吸收的地震能量相同時,受到的地震力較小,見圖1b);如果塑性變形的能力越大,則受到的地震力越小,見圖1c)。

　　圖1地震能量的變曲線
　　圖1a)這樣的彈性變形特性的構件,是以彈性變形來吸收地震能量的;圖1b)及2c，這樣的構件主要是以塑性變形(延性)來吸收地震能量的。在E1=E2=E3條件下,有P1>P2>P3。相應Δ1<Δ2<Δ3,即可以利用構件的變形能力來降低設計內力。將構件破壞時的變形與屈服時的變形的比值稱為延性u,u=ΔVΔg。為了保證構件有良好的抗震性能一般要求u>3,構件延性主要依靠合理的截面尺寸、適宜的配筋和充分的構造措施來保證。
　　3施工中應注意的問題
　　當框架的層數多、荷載大時,框架梁柱的混凝土強度有可能不一致。而如果此時柱的施工縫留在梁下皮標高上,節點區的混凝土與框架梁一并澆筑,梁的混凝土強度低于柱的混凝土強度,節點區的混凝土強度就會低于柱的混凝土強度,則會形成節點區的薄弱點,對抗震不利。因此設計中盡可能將梁柱的混凝土強度取為一致或接近;再就是柱的施工縫最好留在梁的上皮標高上,柱與節點區的混凝土同時澆筑。在鋼筋混凝土結構施工中,往往因缺乏設計規定的鋼筋規格型號,而需要另外規格型號的鋼筋代替時,不宜以屈服強度更高的鋼筋代替原設計中的主要鋼筋。當需要替換時,宜按照構件截面實際屈服強度進行換算,并應注意替代后的構件截面屈服強度不應高于截面原設計的屈服強度。這樣,可以避免造成薄弱部位的轉移,以及構件在有影響的部位混凝土發生脆性破壞,如混凝土被壓碎、剪切破壞等。
　　4 結束語
　　本文通過對多層鋼筋混凝土框架結構抗震設計的分析,說明抗震設計在整個結構設計中的重要性及對人民生命財產和國民經濟產生的重大影響。指出抗震設計要保證建筑小震不破壞,大震不倒塌,達到安全而經濟的目的。