高烈度地区的多层框架设计

邢晨

摘要：对于地震带地震多发地区的高烈度抗震设防非常有必要，它主要针对目前城市中的钢筋混凝土多层建筑结构展开设计。本文中简单探讨了高烈度地区抗震设计中需要注意的某些问题，并结合高烈度地区工程案例建立建筑抗震多层框架设计内容，分析建筑结构计算结果，满足施工图整体构造技术要求。

关键词：高烈度地区；建筑多层框架设计；抗震度；施工图；计算结果

一般来说，高烈度地区就是高抗震烈度地区，该区域的房屋设计应该在9度抗震设防以上，且在抗震设计中需要注意解决某些问题。

1. 高烈度地区的抗震设计注意问题

高烈度地区的抗震设计需要注意3点问题，首先是抗震设计中的概念设计问题，其次是选择合理的抗震结构体系，第三是选择合理的结构材料。下文结合这3点进行分析，探讨高烈度地区抗震设计需要注意的重要问题。

1. 抗震设计中的概念设计问题

在高烈度地区中，建筑抗震设计需要结合单根构件细部设计展开，保证做到设计安全达标且适配经济型建设要求，最大限度提升建筑整体的外在美观与内在实用性能。针对高烈度地震区的建筑体型不规则、平面凹进突出、立面错落不争气等等问题需要分析其应力集中与变形集中变化，了解其抗震设计中的薄弱部位，然后分析影响建筑抗侧力构件布置的局部内容，避免抗震设计中概念设计问题太过突出。总体来讲，就是要尽量规避采用某些不规则设计方案，基于实际工程建设满足建筑使用功能，检验其建筑效果。例如可参考建筑的不同需要在适当位置设置防震缝，形成多个规则化的结构单元。

2. 抗震结构体系的合理选择问题

要分析高烈度地区建筑的抗震结构体系选择问题。例如针对多层民用建筑的多层框架结构就需要分析存在于其建筑结构中的柱截面尺寸变化，一般可采用框架——剪力墙结构混合方式满足建筑结构体系建设多重要求。例如可设置多道抗震防线适当减小柱截面，同时满足建筑建设要求，最大限度减少结构侧移问题，同时降低剪力墙整体结构造价。在进行剪力墙设置过程中，需要尽量采用到基于主轴方向的对称布置，确保基于主轴方向的动力特性表现相似，进而满足抗震设计中的平面设计规则，如此可提升建筑结构抗震能力。

3. 抗震结构材料的合理选择问题

最后要参考我国的《建筑抗震设计规范》合理选择抗震结构材料。一般情况下，一级抗震等级下的框架梁、柱、节点核芯区其混凝土强度等级应该在C30以上，基于它可设计抗震等级为一级或二级的框架结构。同时分析其钢筋屈服强度，实测其强度标准值比值应该在1.3以内。而在满足结构强度要求基础之上，还需要满足建筑结构的基本延性需求。通常情况下可采用轻质材料更有利于建筑结构抗震，提高建筑结构材料抗震能力^[1]。

2. 高烈度地区的抗震设计工程案例简析

1. 案例工程项目概述

某S公园希望改造成为仿古山地建筑公园，其中拥有两层框架错层，主要为建立框架结构错层，其建筑总面积达到2000㎡，建筑层高为3.6m，拥有两层结构。建筑施工中混凝土强度为C30。

2. 案例工程项目抗震设计思路

该案例工程项目采用内力配筋计算，在计算控制结构整体性上希望表现多指标数据内容，其中有指标采用到了钢性楼板假定指标与待控制性指标，二者所假定选项可满足配筋演算要求，基于SATWE参数对建筑的双向水平地震作用扭转效应进行确认。另外，建筑整体采用框架结构进行计算，分别对建筑抗震结构设计计算结果、施工图构造要求两大点进行了分析。

3. 案例工程项目抗震设计过程

1 S公园抗震结构计算结果

由于S公园中所设计建设的是多层建筑结构，其底层结构的柱轴压比相对较小，但满足工程设计规范要求。经过计算发现楼层中最大层间位移角满足规范规定要求，同时满足层间位移角限值，它的框架尺寸设置为1/500,框剪尺寸设置为1/800。整体看来框架结构与框剪结构两大结构的主要受力构件应该为剪力墙截面，需要这一剪力墙截面尺寸进行计算分析。由于S公园采用到了框架结构体系，所以为满足规范规定施工要求，需要对其层间位移角限值进行计算分析，有必要加大柱截面尺寸。例如可临时构建短柱，但如此设计并不利于建筑整体结构抗震，这是因为其柱截面面积尺寸过大会影响到建筑整体使用功能，同时也会增加建筑项目整体造价。需要基于简单规则情况对框架结构进行合理选用，例如可直接选取框剪结构^[2]。

在采用框剪结构以后，可满足其层间位移角限值要求，在S公园中建筑设计施工允许的条件下可适当增加框架主梁梁宽，基于简单规则结构对框架柱中的斜杆进行增设，优化其位移控制比，如此可取得更好的建筑结构平面设计效果。考虑到S公园恰好处于9度高烈度地震区，且其建筑均为仿古建筑，屋顶采用到了坡屋顶形式，所以在进行建筑建模过程中专门采用到了“高上节点”命令进行屋顶坡模拟，如此建模更真实，也能破解建筑抗震设防较低这一问题。经过思考商议，S公园采用了坡屋顶模拟命令，而并非是平屋顶模拟命令，因为后者在高烈度抗震地区的模拟命令计算结果容易出现失真问题。为此需要采用到前者屋顶坡结构，基于其仿古建筑的基本特性与“高上节点”技术要求设计建筑框剪结构，整体看来其设计安全度表现更优秀。

2 S公园抗震施工图构造

结合S公园抗震设计施工图构造分析其结构配筋情况，考虑到当地为9度高烈度地震区，所以需要规范建筑本身提出对错层框架加密区域范围结构，分析其全高取值。如果是在高抗震等级区域内，还需要对其框架节点核心区内的建筑结构箍筋面积进行分析。具体来说，就是要基于框架节点中的核心区实施单独配箍筋操作，如此可确保S公园中建筑结构绝对安全，这也是公园抗震设计中最为重要的一道方向，所以在设计过程中必须做到谨慎到位。在施工过程中，还需要对S公园建筑的所有框架节点进行检查，结合施工设计图纸构造内容分析框架节点尺寸与设计位置，通过高抗震烈度试验检查框架节抗震耐受力，做到施工万无一失，施工品质全面提升^[3]。

总结：

综上所述，在9度这样的高抗震烈度地区，需要特别关注拥有多层框架结构设计的房屋建筑，通过本文研究大体可总结得出以下几点结论。第一，针对建筑层间的位移角需要建立控制框架柱，配合剪力墙截面尺寸对建筑结构的轴压比、层数等等进行分析，分析层间位移角的设计规划与设计结构内容，确保建筑在相对简单的设计规则下也能合理运用框架结构。不过针对某些体型结构相对复杂的讲述，则应当考虑采用到框架剪力墙结构或者其他建筑框架结构形式。总体来说，就是要基于一般轴压比与构造设计要求对控制框架柱截面尺寸进行分析，而砖混建筑结构设计也同样适用于高烈度地震区域。

参考文献：

[1]包曙光, 马洪生. 川西高烈度地震区公路灾害特征及防灾减灾对策分析[J]. 工程建设与设计, 2020.

[2]李贵阳. 高烈度地震区超大跨度连续刚构线型控制技术[J]. 工程建设与设计, 2020(6):9-10.

[3]付光磊, 孙锐, 宋妍. 金属阻尼器在高烈度区学校建筑的应用研究[J]. 中国地震, 2020, 036(001):162-172.