框架结构抗震性能分析

房屋框架结构的类型、抗震等级的要求等进行概述，并提出如何提高建筑物的抗震性能方法。框架结构住宅是指以钢筋混凝土浇捣成承重梁柱，因此框架结构的承载力和刚度都较低，框架结构的特点是能为建筑提供灵活的使用空间；按所用材料分有钢框架、混凝土框架、胶合木结构框架或钢与钢筋混凝土混合框架等，其中最常用的是混凝土框架（现浇整体式、装配式、装配整体式，装配式、装配整体式混凝土框架和钢框架适合大规模工业化施工。

摘要：文章通过对框架结构，房屋框架结构的类型、抗震等级的要求等进行概述，分析了框架结构等建筑形式，抗震性能的优劣，并提出如何提高建筑物的抗震性能方法。

关键词：框架结构 抗震性能 抗震等级

一、框架结构概述

框架结构住宅是指以钢筋混凝土浇捣成承重梁柱，再用预制的加气混凝土、膨胀珍珠岩、浮石、蛭石、陶烂等轻质板材隔墙分户装配成而的住宅。适合大规模工业化施工，效率较高，工程质量较好。

框架结构由梁柱构成，构件截面较小，因此框架结构的承载力和刚度都较低，它的受力特点类似于竖向悬臂剪切梁，楼层越高，水平位移越慢，高层框架在纵横两个方向都承受很大的水平力，这时，现浇楼面也作为梁共同工作的，装配整体式楼面的作用则不考虑，框架结构的墙体是填充墙，起围护和分隔作用，框架结构的特点是能为建筑提供灵活的使用空间，但抗震性能差。

二、房屋框架结构分类及特点

1、分类

房屋的框架按跨数分有单跨、多跨；按层数分有单层、多层；按立面构成分有对称、不对称；按所用材料分有钢框架、混凝土框架、胶合木结构框架或钢与钢筋混凝土混合框架等。其中最常用的是混凝土框架（现浇整体式、装配式、装配整体式，也可根据需要施加预应力，主要是对梁或板）、钢框架。装配式、装配整体式混凝土框架和钢框架适合大规模工业化施工，效率较高，工程质量较好。

2、特点

框架建筑的主要优点：空间分隔灵活，自重轻，有利于抗震，节省材料；具有可以较灵活地配合建筑平面布置的优点，利于安排需要较大空间的建筑结构；框架结构的梁、柱构件易于标准化、定型化，便于采用装配整体式结构，以缩短施工工期；采用现浇混凝土框架时，结构的整体性、刚度较好，设计处理好也能达到较好的抗震效果，而且可以把梁或柱浇注成各种需要的截面形状。

抗震房-房屋框架结构

框架结构体系的缺点为：框架节点应力集中显著；框架结构的侧向刚度小，属柔性结构框架，在强烈地震作用下，结构所产生水平位移较大，易造成严重的非结构性破性；钢材和水泥用量较大，构件的总数量多，吊装次数多，接头工作量大，工序多，浪费人力，施工受季节、环境影响较大；不适宜建造高层建筑， 框架是由梁柱构成的杆系结构，其承载力和刚度都较低，特别是水平方向的（即使可以考虑现浇楼面与梁共同工作以提高楼面水平刚度，但也是有限的），它的受力特点类似于竖向悬臂剪切梁，其总体水平位移上大下小，但相对与各楼层而言，层间变形上小下大，设计时如何提高框架的抗侧刚度及控制好结构侧移为重要因素，对于钢筋混凝土框架，当高度大、层数相当多时，结构底部各层不但柱的轴力很大，而且梁和柱由水平荷载所产生的弯矩和整体的侧移亦显著增加，从而导致截面尺寸和配筋增大，对建筑平面布置和空间处理，就可能带来困难，影响建筑空间的合理使用，在材料消耗和造价方面，也趋于不合理，故一般适用于建造不超过15层的房屋。

三、建筑抗震设防的要求及分类

《建筑抗震设计规范》规定，抗震设防烈度在6度及以上地区的建筑，必须进行抗震设防。

抗震设防通常通过三个环节来达到：确定抗震设防要求，即确定建筑物必须达到的抗御地震灾害的能力；抗震设计，采取基础、结构等抗震措施，达到抗震设防要求；抗震施工，严格按照抗震设计施工，保证建筑质量。上述三个环节是相辅相成密不可分的，都必须认真进行。

1、抗震设防要求

抗震设防要求是指经国务院地震行政主管部门制定或审定的，对建设工程

制定的必须达到的抗御地震破坏的准则和技术指标。它是在综合考虑地震环境、建设工程的重要程度、允许的风险水平及要达到的安全目标和国家经济承受能力等因素的基础上确定的，主要以地震烈度或地震动数表述，新建、扩建、改建建设工程所应达到的抗御地震破坏的准则和技术指标。

2、分类

建筑工程应分为以下四个抗震设防类别：

1特殊设防类：指使用上有特殊设施，涉及国家公共安全的重大建筑工程

和地震时可能发生严重次生灾害等特别重大灾害后果，需要进行特殊设防的建

筑。简称甲类。

2 重点设防类：指地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的生命线相关建

筑，以及地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果，需要提高设防标准的

建筑。简称乙类。

3 标准设防类：指大量的除1、2、4款以外按标准要求进行设防的建筑。

简称丙类。

4 适度设防类：指使用上人员稀少且震损不致产生次生灾害，允许在一定

条件下适度降低要求的建筑。简称丁类。

四、框架结构抗震性能比较

1、钢结构住宅

钢结构是以钢材制作为主的结构，是主要的建筑结构类型之一。钢材的特点是强度高、自重轻、刚度大，同时由于钢材料的匀质性和韧性好，可有较大变形，能很好地承受动力荷载，具有很好的抗震能力。

2、框架结构住宅

即由钢筋混凝土浇灌成承重梁柱，组成骨架，再用空心砖或预制的加气混凝土、膨胀珍珠岩、陶粒等轻质板材作隔墙分户装配而成的住宅。墙主要是起围护和隔离的作用，由于墙体不承重，可以用各种轻质材料制成。又叫现浇结构，它是以梁和柱来承重，它的梁、柱还有楼板都是现浇而成的。房屋的结构可以随客户的意愿而改变。现浇的房子抗震度比较高，防水性比较好。目前，高层住宅的建筑结构主要采用这种方式。

框架结构中，还有一种框剪结构住宅，又名框架――剪力墙结构，它是框架结构和剪力墙结构两种体系的结合，吸取了各自的长处，既能为建筑平面布置提供较大的使用空间，又具有良好的抗侧力性能。这种结构的住房在抗震性能上也有不错的表现。

3、砖混结构住宅

砖混结构住宅中的“砖”，是指一种统一尺寸的建筑材料，也有其他尺寸的异型黏土砖、空心砖等。“混”是指由钢筋、水泥、沙石、水按一定比例配制的钢筋混凝土配料，包括楼板、过梁、楼梯、阳台、排檐。这些配件与砖做的承重墙相结合，所以称为砖混结构住宅。由于抗震的要求，砖混结构住宅一般以多层住宅为主，其抗震性能比起上述两者相对弱一些。

五、提高建筑物抗震性能的方法

建筑物的抗震性能必须把好抗震设计和施工两道关。抗震设计必须按照抗震设防要求和抗震设计规范进行。根据当前的震害经验和理论认识，良好的抗震设计应尽可能地考虑下述原则：

(1)场地选择。场地选择的原则是避开地质松软的地方，地基沉陷、可能发生地基失效的松软场地，选择坚硬场地。

(2)体形均匀规整。无论是在平面或立面上，结构的布置都要力求使几何尺寸、质量、刚度、延性等均匀、对称、规整，避免突然变化。

(3)提高结构和构件的强度和延性。结构物的振动破坏来自地下震动引起的结构振动，因此抗震设计要力图使从地基传人结构的振动能量为最小，并使结构物具有适 当的强度、刚度和延性，以防止不能容忍的破坏。在不增加重量、不改变刚度的前提下，提高总体强度和延性是两个有效的抗震途径。

(4)多道抗震防线。使结构具有多道支撑和抗水平力的体系，则在强地震的作用下，建设工程的一道防线破坏后尚有第二道防线可以支撑结构，避免倒塌。

(5)防止脆性与失稳破坏，增加延性。脆性与失稳破坏常常导致倒塌，故应防止。这种破坏常见于设计不良的细部构造。合理的抗震设计必须通过高质量的施工才能起到抗御地震的作用。只有把好抗震设计和施工两道关才能有效地提高建设工程的抗震性能。

六、结束语

经过汶川大地震的灾难，人们逐渐认识到了建筑物的抗震性能对生命财产安全的重要性，因此，在各地的建筑结构中，要因地制宜，严格遵照国家抗震设计以及抗震等级的要求，选择合理的建筑形式，严格设计、精心施工，才能提高建筑物的抗震性能，也为人民的生命财产安全提供有力的保障。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。