摘要:由于建筑抗震設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，在實(shí)際工程中抗震概念設(shè)計(jì)就顯得尤為重要。應(yīng)熟悉鋼筋混凝土多層框架抗震設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題，掌握先進(jìn)的抗震設(shè)計(jì)理念，運(yùn)用正確設(shè)計(jì)方法，才能設(shè)計(jì)出抗震且實(shí)用的建筑。 

　　關(guān)鍵詞:多層框架；抗震設(shè)計(jì)；問(wèn)題；設(shè)計(jì)理念 　 

　　隨著預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)的發(fā)展，預(yù)應(yīng)力混凝土框架日益增多，不僅增大了房屋的柱網(wǎng)，而且改善結(jié)構(gòu)的抗裂性與剛度，加強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的整體性。 

　　一、鋼筋混凝土多層框架抗震設(shè)計(jì)應(yīng)注意的幾點(diǎn)問(wèn)題 

　�。ㄒ唬┙Y(jié)構(gòu)計(jì)算中幾個(gè)重要參數(shù)的合理選取 

　　《抗震規(guī)范》第3.6.6.4條指出，所有的計(jì)算機(jī)計(jì)算結(jié)果，應(yīng)經(jīng)分析判斷確認(rèn)其合理、有效后方可用于工程設(shè)計(jì)。通常情況下，計(jì)算機(jī)的計(jì)算結(jié)果主要是結(jié)構(gòu)的自振周期、樓層地震剪力系數(shù)、樓層彈性層間位移（包括最大位移與平均位移比）和彈塑性變形驗(yàn)算時(shí)樓層的彈塑性層間位移、樓層的側(cè)向剛度比、振型參與質(zhì)量系數(shù)、墻和柱的軸壓比及墻、柱、梁和板的配筋、底層墻和柱底部截面的內(nèi)力設(shè)計(jì)值、框架―抗震墻結(jié)構(gòu)抗震墻承受的地震傾覆力矩與總地震傾覆力矩的比值。超筋超限信息等等。 

　�。ǘ�）結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí) 

　　在工程設(shè)計(jì)中，多數(shù)房屋建筑按其抗震設(shè)防分類(lèi)屬于丙類(lèi)建筑，首先，應(yīng)當(dāng)根據(jù)《建筑抗震設(shè)防分標(biāo)準(zhǔn)》（GB50223-95）確定建筑物屬于哪類(lèi)建筑。乙、丙類(lèi)建筑，地震作用均按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度計(jì)算。對(duì)于乙類(lèi)建筑，一般情況下，當(dāng)抗震設(shè)防烈度為6～8度時(shí)，抗震措施應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防列度提高一度的要求。 

　�。ㄈ�）結(jié)構(gòu)周期折減系數(shù) 

　　框架結(jié)構(gòu)及框架―抗震墻等結(jié)構(gòu)，由于填充墻的存在，使結(jié)構(gòu)的實(shí)際剛度大于計(jì)算剛度，計(jì)算周期大于實(shí)際周期，因此，算出的地震剪力偏小，使結(jié)構(gòu)偏于不安全，因而對(duì)結(jié)構(gòu)的計(jì)算周期進(jìn)行折減是必要的，但對(duì)框架結(jié)構(gòu)的計(jì)算周期不折減或折減系數(shù)取得過(guò)大都是不妥當(dāng)?shù)�。�?duì)框架結(jié)構(gòu)，采用砌體填充墻時(shí)，周期折減系數(shù)可取0.6～0.7；砌體填充墻較少或采用輕質(zhì)砌塊時(shí)，可取0.7～0.8；完全采用輕質(zhì)墻體板材時(shí)，可取0.9。只有無(wú)墻的純框架，計(jì)算周期才可以不折減。 

　　二、多層框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)理念 

　　建筑設(shè)計(jì)應(yīng)注意結(jié)構(gòu)的規(guī)則性；選擇合理的建筑結(jié)構(gòu)體系；抗側(cè)力結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的延性設(shè)計(jì)。通過(guò)“強(qiáng)柱弱梁”避免結(jié)構(gòu)在達(dá)到預(yù)計(jì)延性能力前發(fā)生剪切破壞；通過(guò)必要構(gòu)造措施使可能形成塑性鉸的部位具有必要的塑性轉(zhuǎn)動(dòng)能力和耗能能力。從而保證框架結(jié)構(gòu)這種常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)形式的抗震強(qiáng)度。 

　�。ㄒ唬�強(qiáng)柱弱梁 

　　結(jié)構(gòu)動(dòng)力反應(yīng)分析表明，結(jié)構(gòu)的變形能力和破壞機(jī)制有關(guān)。常見(jiàn)有“梁鉸機(jī)構(gòu)”、“柱鉸機(jī)構(gòu)”、“梁柱鉸機(jī)構(gòu)”三種典型的耗能機(jī)構(gòu)。“梁鉸機(jī)構(gòu)”和“梁柱鉸機(jī)構(gòu)”的極限層間位移大，塑性鉸數(shù)量多，不因個(gè)別塑性鉸失效而結(jié)構(gòu)整體失效，因而抗震性能好，是鋼筋混凝土理想的耗能機(jī)構(gòu)。 

　　常見(jiàn)的“強(qiáng)柱弱梁”的調(diào)整措施就是要人為增大柱子的抗彎能力，誘導(dǎo)在梁端先出現(xiàn)塑性鉸。這是考慮到柱中實(shí)際彎矩在地震中的可能增大。在結(jié)構(gòu)出現(xiàn)塑性鉸之前，結(jié)構(gòu)構(gòu)件因拉區(qū)混凝土開(kāi)裂和壓區(qū)混凝土的非彈性性質(zhì)，鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)退化，使得各構(gòu)件剛度降低。梁剛度降低較受壓的柱子相對(duì)嚴(yán)重，結(jié)構(gòu)由最初的剪切型變形向剪彎形變形過(guò)渡，柱內(nèi)的彎矩較梁端的彎矩比例增大；同時(shí)結(jié)構(gòu)的周期加長(zhǎng)，影響到結(jié)構(gòu)各振型的參與系數(shù)的大��；地震力系數(shù)發(fā)生變化，導(dǎo)致部分柱子彎矩增大，由于構(gòu)造原因及設(shè)計(jì)中鋼筋的人為增大，使得梁的實(shí)際屈服強(qiáng)度提高，從而使得梁出現(xiàn)塑性鉸時(shí)柱內(nèi)彎矩增大。結(jié)構(gòu)出現(xiàn)塑性鉸之后，同樣有上述原因的存在，而且結(jié)構(gòu)屈服后的非彈性過(guò)程就是地震力進(jìn)一步增大的過(guò)程，柱彎矩隨地震力的增大而增大。地震力引起的傾覆力矩改變了柱內(nèi)的實(shí)際軸力。我們規(guī)范中的軸壓比限值一般能保證柱子在大偏壓的范圍內(nèi)，軸力的減小也能導(dǎo)致柱子屈服能力的降低。以上“強(qiáng)柱弱梁”的調(diào)整措施，基本滿(mǎn)足大震不倒地要求。 

　　（二）強(qiáng)剪弱彎 

　　“強(qiáng)剪弱彎”是為了保證塑性鉸截面在達(dá)到預(yù)期非彈性變形之前不發(fā)生剪切破壞。就常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)而言，主要表現(xiàn)在梁端、柱端、剪力墻底部加強(qiáng)區(qū)、剪力墻洞口連梁端部、梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)。與非抗震相比，增強(qiáng)措施主要表現(xiàn)在提高作用剪力。 

　　國(guó)內(nèi)外低周反復(fù)荷載作用下鋼筋混凝土連續(xù)梁及懸臂梁受剪承載力實(shí)驗(yàn)表明，混凝土剪壓區(qū)剪切強(qiáng)度的降低、斜裂縫間骨料咬合力及縱筋暗銷(xiāo)力的降低是梁受剪承載力降低的主要原因。規(guī)范對(duì)混凝土的受剪承載力降為非抗震的60％，鋼筋項(xiàng)沒(méi)有降低。同樣，對(duì)偏壓柱受剪承載力實(shí)驗(yàn)表明，反復(fù)加載使柱受剪承載力降低10％～30%，主要由混凝土項(xiàng)引起，采取與梁相同的作法。對(duì)剪力墻的實(shí)驗(yàn)表明，其反復(fù)加載比單調(diào)加載受剪承載力降低15％～20%，采用非抗震受剪承載力乘以0.8的折減系數(shù)。梁柱節(jié)點(diǎn)的抗震受剪承載力由混凝土斜壓桿和水平箍筋兩部分受剪承載力組成，有關(guān)專(zhuān)家給出了相關(guān)公式。 

　　為了防止梁、柱、連梁、剪力墻、節(jié)點(diǎn)發(fā)生斜壓破壞，我們對(duì)受剪截面規(guī)定了受剪承載力上限，即規(guī)定了配箍率的上限值。通過(guò)非彈性動(dòng)力反應(yīng)分析表明，以上措施基本滿(mǎn)足強(qiáng)剪弱彎的要求。 

　�。ㄈ�）構(gòu)造措施 

　　構(gòu)造措施是梁、柱、剪力墻塑性鉸區(qū)要達(dá)到實(shí)際需要的塑性轉(zhuǎn)動(dòng)能力和耗能能力的保證，所以需要采取較嚴(yán)的構(gòu)造措施。 

　　梁的構(gòu)造措施：梁塑性鉸截面的延性與很多因素有關(guān)，截面延性隨受拉鋼筋配筋率及屈服強(qiáng)度的提高而降低；隨受壓鋼筋配筋率和混凝土強(qiáng)度提高而提高，隨截面寬度增大而增大；塑性鉸區(qū)的箍筋可以防止縱筋的壓屈、提高混凝土極限壓應(yīng)變、阻止斜裂縫的開(kāi)展、抵抗剪力，充分發(fā)揮塑性鉸的變形和耗能能力；梁高跨比越小，剪切變形比例越大，易發(fā)生斜裂縫破壞，使延性降低。梁縱筋配箍率過(guò)低，梁開(kāi)裂后鋼筋可能屈服甚至拉斷。因而，規(guī)范對(duì)于梁縱筋最大配筋率和最小配筋率、箍筋加密區(qū)長(zhǎng)度、最大間距、最小直徑、最大肢距、體積配箍率都有嚴(yán)格規(guī)定。 

　　柱的構(gòu)造措施：柱為壓彎型受力構(gòu)件，軸壓比對(duì)延性及耗能性影響較大。軸壓比小時(shí)，柱子發(fā)生大偏壓破壞，構(gòu)件變形大，延性好，但耗能性降低；隨軸壓比的增大，耗能性增大，但是延性急劇下降，而且箍筋對(duì)延性的幫助減小。規(guī)范對(duì)軸壓比作出了限制，一般能保證在大偏壓的范圍內(nèi)。箍筋同樣也對(duì)延性起到很大的作用，約束縱筋、提高混凝土壓應(yīng)變、阻止斜裂縫發(fā)展。柱一般為對(duì)稱(chēng)配筋，其縱筋配筋率越大，柱子屈服時(shí)變形越大，延性越好。因而對(duì)柱子的縱筋最小配筋率、箍筋加密區(qū)長(zhǎng)度、最大間距、最小直徑、最大肢距、體積配箍率做出了嚴(yán)格規(guī)定。同時(shí)對(duì)柱子的高寬比、剪跨比、截面最小高度、寬度做出了規(guī)定，以提高抗震性能。 

　　節(jié)點(diǎn)構(gòu)造措施：節(jié)點(diǎn)作為梁柱鋼筋的錨固區(qū)，對(duì)結(jié)構(gòu)性能影響很大。為保證在地震和豎向荷載作用下，節(jié)點(diǎn)核心區(qū)剪壓比偏低時(shí)為節(jié)點(diǎn)核心區(qū)提供必要的約束，保持節(jié)點(diǎn)在不利情況下的基本抗剪能力，使梁柱縱筋可靠錨固，對(duì)節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的箍筋最大間距、最小直徑、體積配箍率做出了規(guī)定。梁柱縱筋在節(jié)點(diǎn)的可靠錨固是節(jié)點(diǎn)構(gòu)造措施的主要內(nèi)容。 

　　剪力墻構(gòu)造措施：為保證剪力墻的延性和耗能能力，為墻肢提供約束，防止出現(xiàn)大的裂縫，規(guī)范對(duì)剪力墻的邊緣構(gòu)件做出了詳細(xì)規(guī)定；同時(shí)也對(duì)剪力墻的軸壓比作出了限制；為保證剪力墻的承載力和側(cè)向剛度，對(duì)剪力墻提出了最小墻厚的要求；為防止斜拉剪切破壞，限制斜裂縫的發(fā)展，減小溫度收縮裂縫，對(duì)剪力墻的水平、豎向分布筋的最小配筋率、最大間距、最小直徑做出了規(guī)定。 

　　結(jié)語(yǔ)：地震災(zāi)害具有突發(fā)性，至今可預(yù)報(bào)性很低，給人類(lèi)社會(huì)造成的損失嚴(yán)重，是各類(lèi)自然災(zāi)害中最嚴(yán)重的災(zāi)害之一。當(dāng)前主要就是通過(guò)計(jì)算和構(gòu)造措施來(lái)實(shí)現(xiàn)鋼筋混凝土多層框架結(jié)構(gòu)的防震目標(biāo)。 　 

　　參考文獻(xiàn)： 

　　[1]《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3-2002 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社 2002； 

　　[2]柳炳康《工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)》[M] 武漢：武漢理工大學(xué)出版社 2005。