浅谈钢筋混凝土结构抗震设计-学术

论文导读：
[摘要]地震是十分严重的自然灾害之一，对人类的生命和财产造成巨大地损失，我国是地震多发国家，研究建筑的抗震性能很有必要。
[关键词]地震 钢筋混凝土 结构 抗震 设计
地震是一种常见的自然灾害，因其具备突发性的特点，目前对于地震的可预测性很低，所以我们无法准确的预知地震以做出相应的预防措施减少损害。通过对历次震害的研究表明，地震灾害的损失很大程度上取决于建筑结构的破坏程度，而不同建筑结构形式的抗震性能又存在很大的差异。现代建筑中多采用钢筋混凝土结构，因此做好钢筋混凝土结构的抗震设计对稳固建筑物、减轻灾害损失十分重要。
根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010），提出了对建筑抗震的三个水准：当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时，主体结构不受损坏或不需进行修理可继续使用（小震不坏）；当遭受相当于本地区抗震设防烈度的设防地震影响时，可能发生损坏，但经一般性修理仍可继续使用（中震可修）；当遭受高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏（大震不倒）。使用功能或其他方面有专门要求的建筑，当采用抗震性能化设计时，具有更具体或更高的抗震设防目标。抗震设防三水准的要求是通过两阶段的设计来保证的：第一阶段，对绝大多数结构进行多遇地震作用下的结构和构件承载力验算和结构弹性变形验算，对各类结构按规范规定采取抗震措施；第二阶段，一些规范规定的结构进行罕遇地震下的弹性变形验算，采取相应的构造措施满足抗震设防要求。

一、钢筋混凝土结构基本抗震体系性能分析

钢筋混凝土结构是指用配有钢筋增强的混凝土构成的结构。承重各主要构件是用钢筋混凝土建造的，包括薄壳结构，大规模现浇结构及使用滑模、升板等建造的钢筋混凝土结构的建筑物。钢筋承受拉力，混凝土承受压力。具有坚固、耐久、防火性能好等优点，其常用的结构体系主要有框架结构、剪力墙结构以及框架剪力墙结构。
框架结构体系
框架结构是指由梁和柱以刚接或者铰接相连接而成构成承重体系的结构，即由梁和柱组成框架共同抵抗使用过程中出现的水平荷载和竖向荷载，采用结构的房屋墙体一般用预制的加气混凝土、膨胀珍珠岩、空心砖或多孔砖、浮石、蛭石、陶粒等轻质板材等材料砌筑或装配而成，墙体不承重，仅起到围护和分隔作用。这种结构多用于住宅、学校等建筑设施。通过合理的计算和设计，可以将框架结构做成延性框架，在大震作用下，通过先出现梁铰、后出现柱铰这样一种耗能机构耗散大量的地震能量，能承受一定的侧向变形，使结构的地震力减小，保护了结构的安全。所以框架结构是一种性能较好的抗震结构体系。但是由于纯框架的抗侧刚度较小，结构顶点位移和层间相对位移较大，因此建造高度不宜太高。非结构构件比如填充墙在地震的作用下，可能也会出现裂缝和破坏。框架和填充墙之间的硬性联结造成的刚度增大效应也可能造成设计上未考虑到的增大的侧向力。倘若是半高的填充墙，还会导致形成短柱，造成柱子的剪切破坏。
剪力墙结构体系
剪力墙结构是用钢筋混凝土墙板来代替框架结构中的梁柱来承受竖向和水平荷载，并作为建筑物的围护和房间分隔。由于剪力墙的刚度大、强度高、整体性能良好，在水平荷载作用下侧移变形小，抗震性能高，因此相较于框架结构，它的应用范围更加广泛，在高层建筑中更是被大量运用。我们需要注意的是在剪力墙结构中不论墙肢还是连梁其截面都是短而高的，这类构件对剪切变形特别敏感，容易产生裂缝，出现脆性的剪切破坏，因此对于剪力墙的设计应准确合理，才能使剪力墙拥有良好的抗震性能和延性能力。
框架剪力墙结构体系
框架剪力墙结构也称框剪结构，这种结构是在框架结构中布置一定数量的剪力墙，在建筑中将框架和剪力墙有效的结合起来，共同抵抗竖向荷载和水平荷载。框架结构的侧向刚度差，水平荷载作用下变形大，抵抗水平荷载的能力低，但是其平面布置灵活，能获得较大的空间；剪力墙的刚度和强度大、水平位移小、抗震性能高，但是对建筑空间的有效利用有些限制，综合两种结构的优缺点，取源于：7彩论文网毕业设计论文模板www.7ctime.com
长补短，就形成了这种受力性能较好的结构体系。在地震的作用下，剪力墙承担大部分剪力，框架承担小部分，剪力墙先屈服，然后将产生内力重新分配，框架分配的剪力会逐渐增大，如果地震作用继续增大，框架结构也会屈服，使之形成曲线分布吻合最好。

二、抗震措施

就我国现行抗震设计规范而言，对钢筋混凝土结构提出的是高延性要求，即要求结构在较大的屈服后塑性变形状态下仍保持其竖向荷载和抗水平力的能力，从而保证结构在地震中实现抗震设防的目的。目前就规范中的抗震措施有以下几种：
强柱弱梁：强柱弱梁是抗震措施的最主要的内容，其主要是通过人为增大柱相对于梁的抗弯能力，使塑性铰更多的出现在梁端而不是柱端，通过框架梁的塑性变形来耗散地震能量。让结构在地震引起的动力反应中形成“梁铰机构”或“梁柱铰机构”。在保证结构不形成机构的要求下，“梁铰机构”或“梁柱铰机构” 要优于“柱铰机构”。因为梁铰分散在各层，即使梁端全部形成了塑性铰，结构仍不会形成机构，不至于立即倒塌；而一旦某一层全部柱的上下端都已经形成了塑性铰，该层就将与其以上楼层一起形成机构，从而形成倒塌机构。梁铰的数量远多于柱铰的数量，在同样大小的塑性铰变形和耗能要求下，对梁铰的塑性转动能力要求低，对柱铰的塑性转动能力要求高；梁是受弯构件，容易实现大的延性和耗能能力，柱是压弯构件，尤其是轴压比大的柱，不容易实现大延性。设计中，依据我国抗震规范通过调整汇交在同一节点的梁端截面受弯承载力与柱端截面的正截面承载力的相对关系实现梁铰机制。
强剪弱弯：适筋梁或大偏压柱，在正截面破坏时可以达到较好的延性，可以吸收和耗散地震能量，使内力重分布得以充分发展。而钢筋混凝土梁柱在受到较大剪力时，往往呈现脆性剪切破坏，剪切破坏基本上没有延性，一旦某部位发生剪切破坏，该部位就将彻底退出结构抗震能力，对于柱端的剪切破坏还可能导致结构的局部或整体倒塌。因此在进行框架梁柱设计时可以人为的论文导读：
增大柱端、梁端和节点的组合剪力值，并用增大后的剪力设计值进行受剪截面控制条件验算和受剪承载力设计，以避免结构在大震下引起的交替非弹性变形中出现脆性的剪切破坏。
抗震构造措施：通过抗震构造措施保证可能出现塑性铰的部位具有所需足够的延性，具体来说就是塑性转动能力和塑性耗能能力。对于梁柱等构件，延性的影响因素最终可归纳为最根本的两点：混凝土极限压应变，破坏时的受压区高度。影响延性的其他因素实质都是这两个根本因素的延伸。

三、建筑物抗震新技术

隔震技术和消能减震技术的出现和应用在一定程度上有效的减轻了结构的地震损坏。隔震体系通过延长结构的自振周期能够减少结构的水平地震作用，国内外的大量试验和工程经验表明：隔震一般可使结构的水平地震加速度反应降低 60％左右，从而消除或有效地减轻结构和非结构的地震损坏，提高建筑物及其内部设施和人员的地震安全性，增加了震后建筑物继续使用的功能。采用消能减震的方案，通过消能器增加结构阻尼来减少结构在风作用下的位移是公认的事实，对减少结构水平和竖向的地震反应也是有效的。我国新的抗震设计规范已给出了隔震和消能减震技术工程应用的指导性意见，标志着这些新技术已进入实用性阶段，并在实际应用中取得了良好的效果。
建筑物的稳定性对于其使用寿命和建筑中人员安全都至关重要，因此我们在工程设计中应做好抗震设计，减轻地震灾害损失。