对钢筋混凝土结构抗震设计的理解

对我国钢筋混凝土结构抗震设计的理解

摘要：文章阐述了钢筋混凝土结构的抗震设防目标,以及实现该目标的基本设计步骤:把握好抗震概念设计；选用适当的抗震分析方法，使结构和结构构件既满足抗震承载力要求又满足变形要求；采取必要的抗震措施,使结构有足够的延性,最终实现抗震设防目标。

关键词：抗震；钢筋混凝土结构；抗震措施；结构延性

Seismic Design Of Reinforced Concrete Structure

Abstract: The paper considers the goals of seismic design for reinforced concrete structure. The basic steps to implement the goal are to grasp the seismic conceptual design, to select proper analytical method of seismic design, to make structure and structural components meet the seismic capacity and deformation requirements, to strengthen seismic measures, to make frame have enough structure ductility. The main aim is to realize the goal of seismic design.

Key words: seismic; reinforced concrete structure; seismic measures; structural ductility 地震是对人类威胁最大的自然灾害之一，是地壳在快速释放能量的过程中造成的地面运动，它会对人们的生命和财产造成巨大损失。我国是地震多发国家，抗震设防区约占全国总面积的60%左右，因此结构的抗震设计在我国有其重要性和必要性。2008年5月12日的四川汶川地震，这次8.0级的地震造成了相当严重的人员伤亡和财产损失。惨痛的事实再次给人们敲响警钟, 如何提高建筑物的抗震性能, 使房屋通过合理的设计和科学的建筑达到抗震要求, 减少地震给人们带来的人身伤害, 成为人们更为关注的问题。钢筋混凝土结构是工业与民用建筑中最常见的结构类型。本文基于目前的抗震理论研究成果，结合《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010），简述了我国抗震设计的基本思想和基本原则，并对钢筋混凝土结构抗震设计进行论述。

1．抗震设计的“三水准目标”

根据我国目前的科学水平和经济条件，《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）（以下简称《抗震规范》）采用了“三水准目标”，即“小震不坏，中震可修，大震不倒”。“三水准目标”分别对应“三水准烈度”。第一水准烈度是指50年超越概率为63%的地震烈度，称为众值烈度。“小震不坏”即建筑结构在遭受到众值烈度的作用时，结构各部分（梁、柱、墙及各部分连接节点）处于弹性工作状态，一般不会受到破坏或不需修理可继续工作，并保证结构安全。第二水准烈度是指50年超越概率为10%，重现期为475年的地震烈度，称为设防烈度。“中震可修”即建筑结构在遭受到设防烈度的作用时，允许结构的某些关键部位，

如框架结构中梁柱节点的梁端，剪力墙结构中连梁端部等，形成塑性铰，进入非线性变形阶段。由于塑性变形较大，结构会产生一定程度的破坏，经一般修理或不需修理仍可继续使用。第三水准烈度是指50年超越概率为2~3%，重现期为1641年的地震烈度，称为罕遇烈度。罕遇地震发生的概率很小。“大震不倒”指结构在遭遇到罕遇烈度作用时，结构的塑性变形非常大，对某些关键部位产生不可修复的破坏，但仍能保证建筑物不倒塌。

2．抗震设计分析方法[2]

在抗震理论发展的基础上，涌现出一系列抗震分析方法。现行《抗震规范》主要采用了基于力的设计方法，着重介绍了其中的底部剪力法和振型分解反应谱法。底部剪力法适用于建筑高度不超过40m，以剪切变形为主，且质量和刚度沿高度变化比较均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构。结构总水平地震作用采用结构等效总重力荷载与相应于结构基本自振周期的水平地震影响系数的乘积，然后再以一定的比例进行分配。从而得到各层的水平地震作用标准值。该方法理论直观，计算简单，为广大设计人员采用。但在计算结构等效总重力荷载时，《抗震规范》未考虑层数对等效质量系数的影响，与实际情况不能完全吻合。振型分解反应谱法适用于不需进行扭转耦联计算的结构。该方法首先分别计算结构各质点在不同振型下的水平地震作用，然后根据《抗震规范》公式5.2.2-3综合各振型的地震作用效应。本方法考虑了结构的动力特性对地震作用效应的影响，能较好的满足工程实际的需求。

3.抗震概念设计的要点[3]

抗震概念设计，即对结构整体的抗震设计与规划。建筑场地的选择、结构的选型和平立面的规则性、抗震结构体系的选择、多道抗震防线的设置、刚度及承载力和延性的匹配等均是抗震概念设计涉及的方面。在抗震概念设计中应特别注意：

3.1尽量避免在危险地段以及发震断裂最小避让距离内建造建筑结构。历次较大地震灾害的经验表明，建造在危险地段的建筑结构都未能幸免且很难通过抗震措施得到改善。因此，应避免将结构基础坐落在地震时可能发生滑坡、崩塌及泥石流等危险地段的地基上。

3.2结构平面形状应简单、规则、对称，减少偏心。应限制建筑平面的长宽比，不采用平面过于狭长，角部重叠或细腰形平面布置。避免楼板有较大凹入或开洞。

3.3结构的竖向体型宜规则、均匀，避免有过大外挑和收进。结构的侧向刚度宜下大上小，逐渐均匀变化。

3.4严格控制房屋高宽比限制。建筑的高宽比愈大,即建筑物愈瘦高, 地震作用下的侧移愈大，严格控制房屋高宽比，能有效降低地震引发颠覆的概率。

3.5合理设置防震缝[4]。抗震设计时，如果结构平面或竖向布置不规则且不能调整时，