探讨两种结构形式在抗震建筑工程中的应用①王朝春(厦门市诚实建设工程咨询公司,福建厦门361012)摘要:基于结构体系的整体作用,本文提出两种优化抗震结构型式。这两种型式改善了结构的受力条件、受力性质,提高了结构体系的整体性,从而提高了抗御地震的能力。同时还可节省投资具有良好的经济效益。关键词:框架;桁架;承墙梁;抗震结构:TU315.1文献标识码:A:1008-0844(2004)02-0190-030引言在中、强地震发生时,建筑结构体系的破坏程度主要取决于整体抗御地震的能力。由此思路出发,本文以概念设计为基础,针对量大的居民住宅楼进行抗震优化设计。具体提出了两种优化的结构型式。1抗震优化设计的基本思路。目前多层住宅楼大多采用框架结构,很少将墙体作为结构的一部分,按承墙梁进行设计计算。笔者提出的抗震优化的结构型式,其基本思路如下:(1)减小框架梁的跨度,从而大大地减小内力(弯矩和剪力);(2)考虑墙体的结构作用,按承墙梁进行设计计算,从而大大地提高承载力;(3)改框架结构为桁架结构,从而减小内力(弯矩和剪力);(4)增加抗震结构体系的超静定数(增加约束),推迟破坏,提高建筑物整体抗震能力;(5)在设计中更多地考虑施工方法对结构承载力和安全度的影响。2设计和施工实例2.1结构型式1某幢五层宿舍楼,框架结构平面图如图1所示。原设计横向为二跨框架,跨度分别为5.2m和7.4m。(1)将5.2m跨跨中增设一根R.C.构造柱,在7.4m跨中增设二根R.C.构造柱,如图2所示;横向框架梁断面和配筋见图3;R.C.构造柱见图5。(2)施工顺序:底层先砌墙体后浇注R.C.柱、构造柱和梁板。2.2结构型式2:某幢五层宿舍楼,框架结构平面图仍然同图2所示,采用R.C.桁架式体系代替通常的R.C.框架体系,如图4所示。R.C.桁架的横梁、斜杆、柱、构造柱的断面和配筋如图5所示。3两种结构型式的受力特点与经济指标3.1结构型式1图1钢筋砼框架结构平面图Planofreinforcedconcreteframeconstruction.Fig.1(1)底层由R.C.柱、构造柱、地基梁、二层梁和墙体构成一根具有断面高度为一层楼高度(约4m)的深梁—承墙梁,可以承受五层楼的全部垂直荷载。(2)二层至五层在垂直静、活荷重作用下,由于有R.C.构造柱和填充墙的存在,梁的跨度仅为2.6m,梁基本上按构造配筋。3.2结构型式2(1)由于横梁跨度约为原设计R.C.框架的1/2,则弯矩仅为原有的1/4。(2)在水平地震力作用下,一般框架结构受力以弯、剪(间接应力)为主,而桁架结构受力以轴力(直接应力)为主,由斜杆轴力的水平分力来平衡水平地震力,使柱中和梁中的弯矩和剪力变得很小,一般均为构造配筋。3.3技术经济指标(与普通R.C.框架比较)()(2)结构型式2:可节省钢筋35%左右。4讨论(1)虽然上述基本思路在抗震设计规范和许多抗震书刊中均有提及1,但是在设计实践中对结构体系的分析研究和应用却很少见。(2)承墙梁的承载能力大大地高于普通梁,即按承墙梁进行设计计算较按普通梁进行计算要节约很多材料。但是在设计实践,特别是抗震结构的设计实践中却很少按承墙梁进行设计计算。(3)虽然桁架结构较之框架结构具有极大的优越性,且桁架结构在屋架设计中已得到最广泛的应用,然而在框架结构中则应用得很少。在抵抗水平地震力时,使用带斜杆的桁架结构体系是非常有效的。在我们所举的设计实例中,在使用相同材料的条件下,桁架结构较框架结构其承载力可提高4～5倍,其抵抗变形的能力———刚度可提高7～8倍。虽然桁架结构比框架结构的施工较为困难,但带斜杆的桁架结构用于多层住宅建筑中的分户墙中,不会带来特别的困难。而且与其优点和巨大的经济效益相比,施工的不便就是很次要的了。(4)增设构造柱(GZ)和承墙梁的组合做到双重保险,即增加抗震结构体系的超静定数(增加约束),多设置几道抗震防线。这一设计思路与常规设计原则要求设计要受力明确存在一定的矛盾,如常规设计中要求将构造柱与梁分开,本设计原则将墙、柱、构造柱、梁整体联接。但本设计极大地提高了整栋建筑物的抗震能力。(5)将建筑物的一层由框架结构施工顺序改为按混合结构的施工顺序,可提高结构的整体性和对墙、柱、梁构成整体受力的可靠性,具有特别的优越性。[参考文献]12胡聿贤.地震工程学M.北京:地震出版社,1988.建筑抗震设计规范(GB-50011-2001)S.北京:中国建筑工...