摘 要：在城市建設(shè)中進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)一定要考慮到建筑的抗震設(shè)計(jì)。為了使整個(gè)建筑工程真正達(dá)到能夠減輕甚至避免地震災(zāi)害,做好抗震設(shè)計(jì)是最根本的措施。文章根據(jù)對(duì)有關(guān)資料以及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié),對(duì)城市建設(shè)中鋼筋混凝土建筑的抗震設(shè)計(jì)問(wèn)題進(jìn)行了研究和探討。 

　　關(guān)鍵詞：城市建設(shè) 鋼筋混凝土建筑 抗震設(shè)防 抗震設(shè)計(jì) 

　　地震是人類(lèi)在社會(huì)發(fā)展過(guò)程中遇到的一種可怕的自然災(zāi)害。強(qiáng)烈地震常常以其猝不及防的突發(fā)性和巨大的破壞力給社會(huì)功能帶來(lái)嚴(yán)重的危害、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人類(lèi)生存安全和社會(huì)穩(wěn)定。最近全球發(fā)生了很多強(qiáng)震，如海地的7.3級(jí)地震、智利的8.8級(jí)地震、我國(guó)臺(tái)灣高雄的6.7級(jí)地震，據(jù)美國(guó)國(guó)家地震信息中心 (NEIC)監(jiān)測(cè)，從2010年2月15日至2010年3月17日（國(guó)際時(shí)），30天內(nèi)共監(jiān)測(cè)到645個(gè)事件，中國(guó)境內(nèi)及邊境地區(qū)的地震共17個(gè)。最近30天，全球6級(jí)以上地震有30個(gè)，平均每天一個(gè)。另一方面，我國(guó)作為發(fā)展中國(guó)家，人口稠密，建筑物抗震能力低。因此，我國(guó)的地震災(zāi)害可謂全球之最。上個(gè)世紀(jì)，全球因地震而死亡的人數(shù)為110萬(wàn)人，其中我國(guó)就占55萬(wàn)人之多，為全球的一半。面對(duì)這些數(shù)據(jù)，讓我們不得不在城市建設(shè)中要注重建筑的抗震設(shè)計(jì)。只有這樣才是防御和減輕地震災(zāi)害最有效、最根本的措施。  

　　一、地震中建筑倒塌的原因 　 

　　地震作用具有較強(qiáng)的復(fù)雜性和隨機(jī)性，要求在強(qiáng)烈地震作用下建筑物結(jié)構(gòu)仍保持在彈性狀態(tài)，而不發(fā)生破壞這是很不實(shí)際的，既安全又經(jīng)濟(jì)的抗震設(shè)計(jì)是允許在強(qiáng)烈地震作用下破壞嚴(yán)重，但建筑物并不會(huì)倒塌。由此可見(jiàn)，抗震設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是依靠彈塑性變形的方式消耗地震能量，而建筑抗震設(shè)計(jì)也是根據(jù)這一原理展開(kāi)的，達(dá)到的效果就是在遇到震級(jí)高于城市設(shè)防烈度的強(qiáng)震時(shí)而不至于倒塌。 

　　1.鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)層間屈服強(qiáng)度有明顯的薄弱樓層 

　　鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)建筑在整體設(shè)計(jì)上存在較大的不均勻性，使得這些結(jié)構(gòu)存在著層間屈服強(qiáng)度特別薄弱的樓層。在強(qiáng)烈地震作用下，結(jié)構(gòu)的薄弱層率先屈服，彈塑性變形急劇發(fā)展，并形成彈塑性變形集中的現(xiàn)象。在1976年唐山大地震中，有個(gè)13層的蒸吸塔框架，由于該結(jié)構(gòu)樓層屈服強(qiáng)度分布不均勻，造成第6層和第11層的彈塑性變形集中，導(dǎo)致該結(jié)構(gòu)6層以上全部倒塌。 

　　2.鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)中柱端與節(jié)點(diǎn)較容易破壞 

　　鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的構(gòu)件一般是柱頂重于柱底， 梁輕柱重，特別是角杜和邊柱很容易發(fā)生破壞。除剪跨比小的短柱易發(fā)生柱中剪切破壞外，一般柱是柱端的彎曲破壞，輕者發(fā)生水平或斜向斷裂;嚴(yán)重的會(huì)發(fā)生混凝土壓酥，主筋外露、壓屈和箍筋崩脫。當(dāng)節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)無(wú)箍筋約束時(shí)，節(jié)點(diǎn)與柱端破壞合并加重。當(dāng)柱側(cè)有強(qiáng)度高的砌體填充墻緊密嵌砌時(shí)，柱頂剪切破壞嚴(yán)重，破壞部位還可能轉(zhuǎn)移至窗洞上下處，甚至出現(xiàn)短柱的剪切破壞。 

　　3.鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)中砌體填充墻的破壞較為普遍 

　　鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)中砌體填充墻具有鋼度大、變形能力差的特點(diǎn)，在地震時(shí)最先承受地震作用而遭受破壞，在八度及八度以上地震作用下，填充墻的裂縫明顯加重，甚至?xí)�發(fā)生倒塌，震害規(guī)律一般是砌塊墻重于磚墻，空心砌體墻重于實(shí)心砌體墻，上輕下重。 

　　二、鋼筋混凝土建筑的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 　 

　　在城市建筑中較合理的框架地震破壞機(jī)制，應(yīng)該是節(jié)點(diǎn)基本不破壞，梁比柱屈服可能早發(fā)生或多發(fā)生，同一層中各柱兩端的屈服歷程越長(zhǎng)越好，底層柱底的塑性鉸宜最晚形成。簡(jiǎn)單地說(shuō)應(yīng)該是:框架的抗震設(shè)計(jì)應(yīng)使梁、柱端的塑性鉸出現(xiàn)盡可能分散，充分發(fā)揮整個(gè)結(jié)構(gòu)的抗震能力。 

　　1.影響不同受力特征節(jié)點(diǎn)延性性質(zhì)的主要因素 

　　樓層破壞的全過(guò)程可以通過(guò)樓層水平地震剪力與層間位移關(guān)系來(lái)描述，在抗震設(shè)防過(guò)程中，框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)入彈塑性階段時(shí)，構(gòu)件在保持一定承載力條件下主要以彈塑性變形的方式來(lái)消耗和分解地震的能量，所以框架結(jié)構(gòu)需有足夠的變形能力，這樣才能才起到抗震的效果。試驗(yàn)研究表明，強(qiáng)節(jié)點(diǎn)、強(qiáng)底層柱底、強(qiáng)柱弱梁和強(qiáng)剪弱彎的框架結(jié)構(gòu)有較大的能量消耗能力，極限層間位移大，抗震性能也比較好。規(guī)范通過(guò)構(gòu)件承載力調(diào)整辦法在一定程度上可以體現(xiàn)上述的強(qiáng)弱要求，且考慮了設(shè)計(jì)者的使用方便，采用地震組合內(nèi)力的抗震承載力驗(yàn)算表達(dá)式，只是要對(duì)地震組合內(nèi)力的設(shè)計(jì)值按有關(guān)公式進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。大量實(shí)驗(yàn)研究表明，影響不同受力特征節(jié)點(diǎn)延性性質(zhì)的主要因素有相對(duì)配筋率、相對(duì)作用剪力以及貫穿節(jié)點(diǎn)的梁柱縱筋的粘結(jié)情況。 

　　2. 延性框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則 

　　“5.12”汶川大地震實(shí)踐證明，建筑結(jié)構(gòu)在大地震中要求保持足夠的承載力來(lái)吸收進(jìn)入塑性階段而因地震產(chǎn)生的巨大能量，因?yàn)榇藭r(shí)的結(jié)構(gòu)在震中已經(jīng)進(jìn)入到了一個(gè)塑性階段，很容易發(fā)生變形。所以，根據(jù)這種特點(diǎn)和抗震的要求，城市建設(shè)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑抗震設(shè)計(jì)均要求按延性框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，所以建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)必須保證結(jié)構(gòu)局部薄弱區(qū)的承載力與鋼度，保證了建筑構(gòu)造的整體性，延性的增加也就提高了建筑的變形能力，這樣可以減少地震的破壞性從而提高了建筑的抗震能力。 

　　在結(jié)構(gòu)布置上，要保證強(qiáng)柱弱梁的設(shè)計(jì)原則，按擴(kuò)大了的柱端抗彎承載力進(jìn)行設(shè)計(jì)，理論上可將柱屈服的可能性減少。但受到各種因素，如梁的實(shí)際抗彎承載力可能增大，高振型使柱中反彎點(diǎn)的轉(zhuǎn)移等綜合因素影響，要使柱中完全避免塑性鉸是比較困難的，同時(shí)為了實(shí)現(xiàn)強(qiáng)剪弱彎的要求，保證塑性鉸區(qū)域的局部延性，也必須通過(guò)一定的構(gòu)造措施來(lái)保證結(jié)構(gòu)的延性，具體做法如下： 

　　2.1把握好材料質(zhì)量拒絕豆腐渣工程，材料延性對(duì)確保結(jié)構(gòu)延性極為重要，為此規(guī)范對(duì)材料也提出了相應(yīng)的限制，如保證鋼筋強(qiáng)屈比、延伸率及混凝土強(qiáng)度等級(jí)等，同時(shí)對(duì)施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的鋼筋代換也提出了相應(yīng)的限制。 

　　2.2限制軸壓比與縱筋最大配筋率合理的受力過(guò)程可明顯提高構(gòu)件延性，為實(shí)現(xiàn)受拉鋼筋的屈服先與受壓區(qū)混凝土壓碎的破壞形態(tài)，以提高塑性鉸區(qū)域的轉(zhuǎn)動(dòng)能力，規(guī)范限制軸壓比與縱筋最大配筋率，同時(shí)對(duì)混凝土受壓區(qū)高度也提出相應(yīng)要求。 

　　2.3 加密塑性鉸區(qū)內(nèi)的箍筋間距是很重要的一點(diǎn)，為保證強(qiáng)節(jié)點(diǎn)、強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)底層柱底和強(qiáng)剪弱彎的設(shè)計(jì)原則及塑性鉸區(qū)域的局部延性，有必要加密塑性鉸區(qū)內(nèi)的箍筋間距，這不但可提高柱端抗剪能力，還可約束核心區(qū)內(nèi)混凝土，對(duì)縱向鋼筋提供側(cè)向支承，防止大變形下縱筋壓曲，從而改善塑性鉸區(qū)域的局部延性。規(guī)范對(duì)約束區(qū)縱筋的最小直徑、最大間距、塑性鉸區(qū)域的最小長(zhǎng)度等做出了詳細(xì)的規(guī)定，并對(duì)箍筋肢距及箍筋形式提出了相應(yīng)要求。 

　　隨著工程應(yīng)用中箍筋強(qiáng)度和混凝土強(qiáng)度不斷提高，對(duì)塑性鉸區(qū)域內(nèi)箍筋布置的要求是抗震構(gòu)造措施的一個(gè)重要方面，這一情況將導(dǎo)致高強(qiáng)度混凝土中約束箍筋配筋率的減少而降低結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)可靠度，建議以配筋特征值代替原體積配筋率，同時(shí)鑒于約束配筋對(duì)柱端塑性鉸區(qū)的良好約束作用，建議適當(dāng)增大配筋量�！� 

　　總結(jié)：鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)是我國(guó)城市建設(shè)中大量存在的建筑結(jié)構(gòu)形式之一，通過(guò)對(duì)往年的地震災(zāi)害損失數(shù)據(jù)研究表明：鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)與柱端的破壞較為嚴(yán)重，所以在這些結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中必須滿(mǎn)足強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)、強(qiáng)底層柱底等延性設(shè)計(jì)原則。在鋼筋混凝土建筑抗震設(shè)計(jì)的實(shí)踐中，由于地區(qū)的不同和設(shè)計(jì)人員對(duì)規(guī)范的理解和掌握尺度的不同，造成建筑的結(jié)構(gòu)布置以及計(jì)算方法上相互差異較多，在設(shè)計(jì)上也會(huì)產(chǎn)生較多的爭(zhēng)議，因此抗震設(shè)計(jì)方法還需要深入研究。 　　 

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