鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法

1、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法摘要：建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范為了達(dá)到“小震不壞、中震可修以及大震不倒”的抗震設(shè)防目標(biāo)，在設(shè)計(jì)中采用了小震彈性承載能力計(jì)算與抗震的延性構(gòu)造相結(jié)合的方式。在對(duì)現(xiàn)行規(guī)范中關(guān)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)要求進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，提出了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的基本方法，最后就如何提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震性能提出了若干建議。關(guān)鍵詞：建筑；鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；抗震；設(shè)計(jì)0、引言 地震作為一種常見的地質(zhì)災(zāi)害，它是由于地殼在運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生大量的能量并釋放出來導(dǎo)致對(duì)地表的破壞的一種地質(zhì)運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，在全球范圍內(nèi)，每年大概要發(fā)生550萬次的各種級(jí)別的地震。導(dǎo)致地震發(fā)生的原因主要包括這樣幾種：其

2、一，最多的一種是由于地層深處大塊的巖石由于錯(cuò)動(dòng)、破裂等而導(dǎo)致的構(gòu)造性地震；其二，由于火山爆發(fā)而誘導(dǎo)產(chǎn)生的地震；其三，地下開挖的礦井或者是地下巖洞由于塌陷而導(dǎo)致的地震；其四，油田的注水以及水庫的泄洪等引發(fā)的地震；其五，爆炸或者是地下的核爆炸實(shí)驗(yàn)等導(dǎo)致的地震。地震的發(fā)生將給地表建筑帶來嚴(yán)重的破壞，為了保證居民的生命與財(cái)產(chǎn)安全，有必要對(duì)建筑的混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，以提高建筑的抗震能力，保證人們生命與財(cái)產(chǎn)的安全。 1、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 當(dāng)前，我國(guó)施行的是最新的建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范( GB500112010)，它在對(duì)建筑的混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)進(jìn)行規(guī)定時(shí)，要求：在對(duì)規(guī)范進(jìn)行使用時(shí)，首先要確定規(guī)范

3、所應(yīng)用的有效范圍和條件，之后要進(jìn)行必要的結(jié)構(gòu)計(jì)算與構(gòu)造措施，對(duì)建筑的結(jié)構(gòu)與構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)，最終使之滿足計(jì)算與構(gòu)造的基本要求?？偟膩碚f，規(guī)范中要求的就是要采用小震彈性承載能力計(jì)算和抗震的延性結(jié)構(gòu)構(gòu)造相結(jié)合的方式來對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行針對(duì)性的設(shè)計(jì)，保證其抗震能力達(dá)到最優(yōu)。 2、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的基本方法 2.1 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的基本途徑 我國(guó)對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)基本途徑以及概念設(shè)計(jì)是建立在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)基礎(chǔ)之上的。它是結(jié)合地震的具體形式以及建筑的抗震設(shè)計(jì)等的相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)而形成基本的設(shè)計(jì)理念與設(shè)計(jì)途徑?？拐鸶拍钤O(shè)計(jì)是根據(jù)地震災(zāi)難和工程經(jīng)驗(yàn)等因素形成的基本設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)理念，最后結(jié)

4、合相關(guān)必要的抗震計(jì)算以及構(gòu)造等措施。通常而言，進(jìn)行抗震的概念設(shè)計(jì)主要做到下面幾點(diǎn)： 一，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該具有科學(xué)合理的建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖以及地震作用力的傳遞路徑。尤其是在進(jìn)行具體結(jié)構(gòu)的布局時(shí)，尤其要避免局部構(gòu)件的破壞而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體的坍塌等問題； 二，建筑的外形設(shè)計(jì)必須力求簡(jiǎn)單、對(duì)稱和規(guī)則，而且要求其質(zhì)量與剛度等的變化要均勻合理； 三，要保證建筑各個(gè)局部受力體之間要有可靠的連接，這樣可以保證地震力能夠進(jìn)行有效的傳遞； 四，對(duì)于建筑中所包含的非結(jié)構(gòu)型構(gòu)件，諸如隔墻、維護(hù)墻要與建筑的結(jié)構(gòu)主體有可靠的連接； 五，整個(gè)建筑的抗震結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)的過程中要保證其支撐系統(tǒng)在受到地震力作用時(shí)能保持良好

5、的穩(wěn)定性。 2.2合理選取鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)體系 在對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，我們主要采用的結(jié)構(gòu)體系有：框架結(jié)構(gòu)、抗震墻結(jié)構(gòu)以及框架-抗震墻結(jié)構(gòu)。 其中，框架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)自身重量輕，適合于要求房屋內(nèi)部空間較大、布置靈活的場(chǎng)合。整體重量的減輕能有效減小地震作用。如果設(shè)計(jì)合理，框架結(jié)構(gòu)的抗震性能一般較好，能達(dá)到很好的延性。但同時(shí)由于側(cè)向剛度較小，地震時(shí)水平變形較大，易造成非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞。結(jié)構(gòu)較高時(shí)，過大的水平位移引起的P-效應(yīng)也較大，從而使結(jié)構(gòu)的損傷更為嚴(yán)重，故框架結(jié)構(gòu)的高度不宜過高。 抗震墻結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是側(cè)向剛度大，強(qiáng)度高，空間整體性能好。然而，由于墻體多，重量大，地震作用也大，并

6、且內(nèi)部空間的布置和使用不夠靈活。此結(jié)構(gòu)比較適合于住宅、旅館等建筑，因這類建筑墻體較多，分隔較均勻，使承重結(jié)構(gòu)和圍護(hù)結(jié)構(gòu)達(dá)到較高程度的統(tǒng)一。 而框架-抗震墻結(jié)構(gòu)是將前面兩種結(jié)構(gòu)相結(jié)合，形成一種能同時(shí)承受豎向荷載與側(cè)向力的抗震結(jié)構(gòu)體系。框架結(jié)構(gòu)易于形成較大的自由靈活的使用空間，以滿足不同建筑功能的要求；抗震墻則可提供很大的抗側(cè)剛度，以減少結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載或側(cè)向地震作用下的側(cè)向位移，有利于提高結(jié)構(gòu)的抗震能力?？偠灾蚣?抗震墻結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是在一定程度上克服了純框架和純抗震墻結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)，發(fā)揮了各自的長(zhǎng)處，剛度較大，自重較輕，平面布置較靈活，并且結(jié)構(gòu)的變形較均勻。因此，框架-抗震墻結(jié)構(gòu)具有很寬的適用范圍，

7、在辦公樓、旅館等公共建筑中得到了廣泛的應(yīng)用。 3、提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震性能的策略 3.1 選擇合適的場(chǎng)地 選擇建筑場(chǎng)地時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程需要和地震活動(dòng)情況、工程地質(zhì)和地震地質(zhì)的有關(guān)資料，對(duì)抗震地段做出綜合評(píng)價(jià)。對(duì)不利地段，應(yīng)提出避開要求；當(dāng)無法避開時(shí)應(yīng)采取有效的措施。 3.2 結(jié)構(gòu)平立面布置要均勻、規(guī)則 建筑設(shè)計(jì)應(yīng)重視其平面、立面和豎向剖面的規(guī)則性對(duì)抗震性能及經(jīng)濟(jì)合理性的影響，宜擇優(yōu)選用規(guī)則的形體，其抗側(cè)力構(gòu)件的平面布置宜規(guī)則對(duì)稱、側(cè)向剛度沿豎向宜均勻變化、豎向抗側(cè)力構(gòu)件的截面尺寸和材料強(qiáng)度宜自下而上逐漸減小、避免側(cè)向剛度和承載力突變。 3.3設(shè)計(jì)成延性結(jié)構(gòu) 延性是指構(gòu)件和結(jié)構(gòu)屈服后，具有承載力

8、不降低或基本不降低、具有足夠塑性變形能力的一種性能。當(dāng)設(shè)計(jì)成延性結(jié)構(gòu)時(shí)，由于塑性變形可以耗散地震能量，結(jié)構(gòu)變形雖然會(huì)加大，但結(jié)構(gòu)承受的地震作用不會(huì)很快上升。延性框架的抗震設(shè)計(jì)原則有強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)核心區(qū)、強(qiáng)錨固等，延性抗震墻的抗震設(shè)計(jì)原則有強(qiáng)墻弱梁、強(qiáng)剪弱彎、加強(qiáng)重點(diǎn)部位等等。除上述設(shè)計(jì)原則外，還要進(jìn)行結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)?？梢哉f，從方案、布置、計(jì)算到構(gòu)件設(shè)計(jì)、構(gòu)造措施每個(gè)設(shè)計(jì)步驟 都貫穿了抗震概念設(shè)計(jì)的內(nèi)容。 3.4 設(shè)置多道抗震防線 在進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時(shí)，除了合理選擇結(jié)構(gòu)體系外，還宜設(shè)置多道抗震防線。所謂多道防線，通常指的是：第一，整個(gè)抗震結(jié)構(gòu)體系由若干個(gè)延性較好的分體系組成，并由延性較好的

9、結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接起來協(xié)同工作。第二，抗震結(jié)構(gòu)體系具有最大可能數(shù)量的內(nèi)部、外部贅余度，有意識(shí)地建立起一系列分布的塑性屈服區(qū)，以使結(jié)構(gòu)能吸收和耗散大量的地震能量，一旦破壞也易于修復(fù)。 3.5 重視薄弱層（部位）及非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì) 在抗震設(shè)計(jì)中有意識(shí)、有目的地控制薄弱層（部位），使之有足夠的變形能力又不使薄弱層發(fā)生轉(zhuǎn)移，是提高結(jié)構(gòu)總體抗震性能的有效手段。非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的地震破壞會(huì)影響安全和使用功能，應(yīng)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。處理好非結(jié)構(gòu)構(gòu)件和主體結(jié)構(gòu)的關(guān)系，可防止附加災(zāi)害，減少損失。 3.6逐步推廣抗震性能化設(shè)計(jì) 建筑的抗震性能化設(shè)計(jì)，立足于承載力和變形能力的綜合考慮，具有很強(qiáng)的針對(duì)性和靈活性。針對(duì)具體工程的需要和可能，可以對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)，也可以對(duì)某些部位或關(guān)鍵構(gòu)件，靈活運(yùn)用各種措施達(dá)到預(yù)期的性能目標(biāo)著重提高抗震安全性或滿足使用功能的專門要求。 參考文獻(xiàn)： 【1】 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB500112010 【2】 李國(guó)強(qiáng)等 建筑