框架結(jié)構(gòu)真的抗震,？專家為你解疑,！
框架結(jié)構(gòu)真的抗震嗎,？真的,。當(dāng)然了,，前提是設(shè)計(jì),、施工質(zhì)量有保證的框架結(jié)構(gòu),。就像牛奶肯定對(duì)身體有好處，但是含三聚氰胺的不算,。
為什么框架結(jié)構(gòu)能夠抗震呢,？建筑結(jié)構(gòu)的尺度一般都很大，而且絕大多數(shù)建成之后都被掩蓋在裝修材料之下,，可能很少有機(jī)會(huì)能夠一覽全貌,。那我們就用身邊的小例子來(lái)說(shuō)明吧。
抗震能力,，可以簡(jiǎn)單理解成承擔(dān)水平荷載的能力,。你站在公交車?yán)?，沒(méi)抓扶手，公交車突然啟動(dòng)或者剎車,，你的感覺(jué)就像是有人突然推了你一把,。地震來(lái)了，建筑物的反應(yīng)也是如此,，就像是整個(gè)建筑被推來(lái)推去一樣,。
我們都知道，與三角形相比,，矩形不是一個(gè)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu),，很容易在外力作用下變成平行四邊形。比如上面圖片中,，用四根木條做成一個(gè)畫框,，在水平外力作用下，這個(gè)畫框很容易就變形成平行四邊形,。而三角形的畫框就沒(méi)有這個(gè)問(wèn)題,。但是，我們很少見(jiàn)到三角形的畫框,，我們也很少見(jiàn)到三角形剖面的房子,。由于我們對(duì)建筑空間的需求，普遍意義上,，矩形是最合適的形式,，三角形剖面的房子無(wú)論是空間觀感還是使用體驗(yàn)都比不上我們?cè)缫蚜?xí)慣了的矩形小房間。如何才能讓這個(gè)四邊形畫框具有抵抗水平外力的能力呢,？如何能夠讓這個(gè)四邊形畫框不會(huì)變成平行四邊形呢,？
方法有很多種，最常見(jiàn)的可能是我上圖中所示意的這三種,。
1.在畫框的角部釘加固小木條,，讓木條與木條之間的夾角保持90度，這樣一來(lái),，畫框就不會(huì)變成平行四邊形了,。
2.在這個(gè)畫框的背面釘一個(gè) X 形的木條，變四邊形為多個(gè)三角形的組合,，這樣畫框也很難再變形了,。
3.在畫框的四根木條之間鑲進(jìn)去一塊木板,，因?yàn)槟景搴茈y變形,，所以，畫框被里面的這塊木板撐住,，也不會(huì)變形了,。
在實(shí)際的結(jié)構(gòu)工程中,，第一種叫做“框架 moment frame”，第二種叫做“帶支撐的框架 braced frame”,，第三種叫做“帶邊框的框架-剪力墻”,。中文所稱的狹義的“框架”特指的是第一種。第三種屬于框架-剪力墻體系,，不在我們這里的討論范圍之內(nèi),。第二種帶支撐的框架，以及帶偏心支撐的框架,，跟我們狹義所指的這種“框架”有很多不同,，也不在討論之列。我們重點(diǎn)討論的還是狹義的“框架”,，也就是第一種 moment frame,。
四邊形的框架畫框之所以能夠不再輕易變成平行四邊形，關(guān)鍵就在于四角加釘?shù)募庸绦∧緱l讓木條和木條之間始終保持90度,?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的要害也是如此，關(guān)鍵就在于梁柱節(jié)點(diǎn)是否能夠形成足夠的框架效應(yīng),。所以,，框架結(jié)構(gòu)很重要的一個(gè)設(shè)計(jì)原則就是“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱桿件”。節(jié)點(diǎn)一定要有足夠的承載力,，如果節(jié)點(diǎn)先于桿件破壞,，喪失了節(jié)點(diǎn)的四邊形框架會(huì)一下子變成平行四邊形，即使構(gòu)成四條邊的桿件再結(jié)實(shí)也無(wú)濟(jì)于事了,。
如何保證框架的梁柱節(jié)點(diǎn)足夠結(jié)實(shí)呢,？拿最常見(jiàn)的鋼筋混凝土框架來(lái)說(shuō)吧，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)之一就是能夠通過(guò)內(nèi)部鋼筋的布設(shè)來(lái)控制結(jié)構(gòu)性能,。兩個(gè)看起來(lái)完全一樣的混凝土結(jié)構(gòu),，很可能因?yàn)閮?nèi)部鋼筋布置的不同而具有差異很大的結(jié)構(gòu)性能。對(duì)于鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō),，梁柱節(jié)點(diǎn)處的鋼筋錨固非常重要,。錨固的形式要合理、錨固的長(zhǎng)度要足夠,、節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)的箍筋要足夠,。
上面的圖片選自標(biāo)準(zhǔn)圖集06G901-1，表示了幾種常見(jiàn)的節(jié)點(diǎn)鋼筋錨固形式,。這些錨固形式的目的,，就是要起到那個(gè)加固小木片的作用，讓框架梁和框架柱保持剛性連接，保持足夠的節(jié)點(diǎn)承載力,。
此外,，框架結(jié)構(gòu)是一種很敏感的結(jié)構(gòu)形式，內(nèi)部鋼筋的配置情況對(duì)整體性能影響比較大,。合理的配筋,、合理的梁端柱端加密區(qū)、合理的節(jié)點(diǎn)配筋,，可以讓結(jié)構(gòu)具有相當(dāng)好的變形能力和水平荷載承載力,。反過(guò)來(lái)，設(shè)計(jì)粗劣的框架結(jié)構(gòu)非常糟糕,，還不如施工質(zhì)量良好的砌體結(jié)構(gòu),。事實(shí)上，這種粗制濫造的框架結(jié)構(gòu)在自建房中非常普遍,，隨便去土木在線論壇一搜“自建”,、“框架”這兩個(gè)關(guān)鍵字，就能搜出這么多胡亂拍腦袋,、基本沒(méi)有設(shè)計(jì)根據(jù),、全憑經(jīng)驗(yàn)的框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：
框架結(jié)構(gòu)的一個(gè)好處就是解放了墻體，建筑物的墻體不再承擔(dān)結(jié)構(gòu)荷載,，因此,，可以隨心所欲的采用各種墻體材料。建筑物的墻體,，變成了畫框里的畫,，所有的外荷載都由畫框承受，畫框里面可以是油畫,、水彩,、水粉、寫意,、工筆......就像上圖所示的,，同樣的框架結(jié)構(gòu)，填充墻可以采用各種材料,，磚頭,、玻璃、木材,、彩鋼板,、GRC板、塑料,、玻璃磚,、竹子......只要你想，都可以用來(lái)當(dāng)墻體。各種各樣的夢(mèng)幻神奇的建筑效果,，也正是這樣達(dá)成的。
右上圖是高迪1910年設(shè)計(jì)的米拉公寓,，左圖是設(shè)計(jì)于1925年的上海外灘12號(hào)匯豐銀行大樓,，右下圖是設(shè)計(jì)于2003年的同濟(jì)大學(xué)土木學(xué)院樓。你相信嗎,？在它們風(fēng)格迥異的外表下,，其實(shí)是一樣的鋼結(jié)構(gòu)框架。
回到題目提到的“掉墻皮”問(wèn)題,，相信大家也已經(jīng)明白了,，框架結(jié)構(gòu)里的墻體是不承受任何結(jié)構(gòu)作用的。事實(shí)上,，如果你去工地上觀察一下,，就像上面這兩張照片一樣，這些砌體填充墻最上面的那一排磚頭都是斜著壘的,，根本不與上面的框架梁接觸,。即使把這些填充墻都砸掉、都換成玻璃,、或者都換成屏風(fēng),，其實(shí)都可以。當(dāng)然,，隔音保溫需要額外考慮,。像“掉墻皮”問(wèn)題以及墻體開(kāi)裂，可能會(huì)影響建筑使用,，比如會(huì)不美觀,，會(huì)吸潮，會(huì)導(dǎo)致外裝修層開(kāi)裂破壞等等,。但這些與結(jié)構(gòu)安全無(wú)關(guān),，完全是另外的問(wèn)題。
但是,，有一個(gè)問(wèn)題需要注意,。雖然這些墻體不承受任何結(jié)構(gòu)作用，但是在地震的時(shí)候,，它們本身有可能倒塌傷人,，就像家里的書(shū)櫥、衣櫥等大家具也可能在地震的時(shí)候翻倒傷人,。為了防止這種情況,，框架結(jié)構(gòu)的砌體墻里都要加入拉結(jié)鋼筋，把混凝土框架之間的砌體填充墻牢靠的固定好選自.投標(biāo)書(shū)代寫網(wǎng) yipai178.com ，防止填充墻在地震中倒塌,。
我個(gè)人覺(jué)得,，好的發(fā)展方向是用干法墻體代替目前的磚頭砌體墻，比如輕鋼龍骨石膏板,、蜂窩墻板等,。這些新型墻體的保溫、隔熱,、隔音性能都很不錯(cuò),，重量很輕，可以降低主體結(jié)構(gòu)的造價(jià),，以后的改造裝修也很方便,，而且地震中也不容易坍塌傷人，即使墻體倒了砸了人,，一般也不會(huì)有嚴(yán)重的后果,。但目前看來(lái)，市場(chǎng)很不認(rèn)可,，一個(gè)原因是我們市場(chǎng)的勞動(dòng)力價(jià)格還是低,，可以承受勞動(dòng)密集的砌體墻作業(yè)，另一個(gè)原因是磚頭還是比干法墻體便宜,，還有一個(gè)原因是消費(fèi)者的觀念不認(rèn)同,。
