混凝土结构设计抗震措施的探析

2020-11-26姚志鹏

建材发展导向 2020年7期

姚志鹏

（运城市建筑设计研究院，山西运城 044000）

地震作为破坏力最强的自然灾害，其对于人们的生活及建筑物损坏的程度是毁灭性的，为了防止地震对建筑屋的过度破坏，建筑工程必须要在结构设计环节中做好抗震设计。混凝土结构设计中除了要满足正常使用极限状态和承载能力极限状态外，还要按本地区抗震设防烈度的要求进行抗震设计。结构抗震性能最基本的要求就是要有高延展性，这种高延展性指的是建筑物结构在承受较大的地震力情况下出现屈服变形后仍能保持建筑物垂直方向的荷载和抗震性水平，这就要求我们除了按本地区的地震加速度进行地震力计算外还应采取一定的抗震措施来提高建筑物的抗震性能。

1 结构构件内力调整

结构内力调整是根据各受力构件考虑地震作用组合的计算值再乘以相应的放大系数作为各构件的设计值来进行配筋。主要是从三个方面来进行调整：

1）墙柱弱梁，它指的是使框架结构塑性铰出现在梁端的设计要求。用以提高结构的变形能力，防止在强烈地震作用下倒塌。其表现在人们对框架柱的设计弯矩人为放大，对框架梁的弯矩不放大，调整后框架柱的抗弯能力比调整之前增强了，而框架梁不变。这样梁柱一起受力时，梁端可以先于柱屈服。例如框架的梁柱节点处，除框架顶层和柱轴压比小与0.15 者及框支梁与框支柱的节点外，柱端组合的弯矩设计值应按相应的抗震等级乘以增大系数；框架结构的底层，柱下端截面组合的弯矩设计值乘以相应的增大系数等。

2）墙剪弱弯，我们知道弯曲破坏和剪切破坏是钢筋混凝土结构在地震作用下常见的破坏形式。其中弯曲破坏属于延性破坏形式，是有预兆的一种破坏形式，框架柱或剪力墙发生弯曲破坏可以拥有较大的非线形变形而强度和刚度降低较少；而剪切破坏属于脆性破坏形式，没有预兆的，瞬时发生，没有防范的一种破坏形式。所以我们要避免发生剪切破坏，框架柱或剪力墙发生剪切破坏常常伴随着刚度和强度的较大的退化，破坏突然，对结构整体安全性影响也较大。故抗震设计中提倡" 强剪弱弯" 设计，目的就是尽量使结构在遭受强烈地震作用时出现延性破坏形式，使结构拥有良好的变形能力和耗能能力。例如剪力墙底部加强部位，其截面考虑地震作用组合的剪力设计值应按相应的抗震等级乘以增大系数；混凝土结构的梁、柱、剪力墙和连梁，其截面组合的剪力设计值按跨高比是否大于2.5 应满足相应的要求等。

3）强节点弱构件，是指混凝土结构中墙梁节点或梁柱节点核心区的承载力应高于连接构件，因节点失效意味着与之相连的梁与柱都失效，整体结构也会因此而坍塌失效。例如框架梁柱节点核心区的剪力设计值应按不同的抗震等级乘以相应的节点剪力增大系数等。

2 抗震构造措施

抗震构造措施是一般不需要计算而对结构和构件各部分必须采取的各种细部要求。是从结构构件的构造上采取一系列的措施增强结构的延性，防止结构倒塌，使其具有更好的抗震性能。不同的混凝土结构形式根据不同的抗震等级从不同的方面采取不同的构造措施。

1）框架结构中从梁、柱的截面尺寸，钢筋的配置，钢筋的锚固，柱轴压比的限值等方面采取构造措施。比如梁端计入受压钢筋的混凝土受压区高度和有效高度之比，一级不应大于0.25，二、三级不应大于0.35；梁端截面的底面和顶面纵向钢筋配筋量的比值，除按计算确定外，一级不应小于0.5，二、三级不应小于0.3；梁端箍筋加密区的长度、箍筋最大间距和最小直径都规定了最小限值等。

2）剪力墙结构中对剪力墙的截面尺寸和配筋、轴压比、边缘构件、连梁、底部加强区高度等提出相应的构造要求。例如抗震等级为一、二、三级的剪力墙的竖向和横向分布钢筋的最小配筋率均不应小于0.25%，四级剪力墙分布筋最小配筋率不应小于0.20%；剪力墙边缘构件的最小配筋率和最小钢筋直径根据不同的抗震等级以及是否为底部加强部位采取相应要求。

3）框架-剪力墙结构中又对带边框剪力墙和边框柱的构造有一定的要求。带边框剪力墙的截面厚度应符合墙体稳定的计算要求；剪力墙的水平钢筋应全部锚入边框柱内，锚固长度不应小于LaE；边框柱截面宜与该榀框架其他柱的截面相同，边框柱应符合框架柱构造配筋规定等。

另外，我们在设计时应注意建筑场地类别对抗震构造措施的影响。建筑场地为I 类时，对甲、乙类的建筑应允许仍按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施；对丙类建筑应允许按本地区抗震设防烈度降低一度的要求采取抗震构造措施，但抗震设防烈度为6 度是仍应按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施。建筑场地为III、IV 类时，对设计基本地震加速度为0.15g 和0.3g 的地区，宜分别按抗震设防烈度8 度（0.2g）和9 度（0.4g）时各抗震设防类别建筑的要求采取抗震构造措施。