浅析混凝土结构的抗震设计理念

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1、浅析混凝土结构的抗震设计理念　　摘要：无论是在现今社会，还是回到过去，地震对于我们来说，永远都是一种不可抗拒的自然的现象，但是地震对于我们的伤害也是可怕的，无数的生命、财产，只要发生地震都会严重的损伤。本文主要就现代抗震设计的理论、措施，并对目前常用的抗震设计方法的特点、适用范围作了论述分析，经实践证明，建筑结构的抗震设计是实现结构抗震安全目标的重要措施和手段。关键词：混凝土结构抗震设计措施　　引言　　地震永远都是人力无法阻挡的现象，其对人类的影响也是明显的，四川大地震就显而易见了，巨大的损失，让人们束手无措。长期以来人们不断与地震等自然灾害进行抗争，使人类的居住环境更加安全

2、、舒适。建筑结构的抗震设计是实现结构抗震安全目标的重要措施和手段，因此对抗震设计方法的研究及对抗震规范的理解具有十分重要的意义。　　　　1、现代抗震设计理念　　首先，通过适当措施使结构具有一定的延性，在地震作用下，发生足够的塑性变形，而维持承载力又不会下降。结构不会出现因承载力急剧下降而导致严重破坏和倒塌，从而使结构在塑性变形状态下耗散地震能量。其次，钢筋混凝土结构，在一定的外力作用下，结构进入非弹性状态。在非弹性变形过程中，外力做功全部变为热能，并传入空气中耗散掉。在无阻尼状态下，在弹性范围振动时，惯性力与弹性恢复力总处于动态平衡状态，体系能量在动能、势能间不停转换，但总量

3、保持不变。如果某次振动过大，体系进入屈服后状态，则体系在平衡位置的动能将在最大位移处转化为弹性势能和塑性变形能两部分，其中，塑性变形能将耗散掉，从而减小了体系总的能量。由此我们可以想到，在地震往复作用下，结构在振动过程中，如果进入屈服后状态，将通过塑性变形能耗散掉部分地震输给结构的累积能量，从而减小地震反应。同时，实际结构存在的阻尼也会进一步耗散能量，减小地震反应。此外，结构进入非弹性状态后，其侧向刚度将明显小于弹性刚度，这将导致结构瞬时刚度的下降，自振周期加长，从而减小地震作用。　　2、提高结构延性的措施　　我国抗震设计对钢筋混凝土结构提出的基本上是“高延性要求”，也就是要

4、求结构在较大的屈服后塑性变形状态下仍保持其竖向荷载和抗水平力的能力，对于钢筋混凝土结构应采用能力设计法进行设计。“能力设计法”在设计地震力取值偏低的情况下，结构具有足够的延性能力，通过合理设计使结构在地震作用下形成合理的倒塌机构，即塑性变形或塑性铰出现在比较容易保证具有较大延性能力的塑性铰处;通过相应措施提高塑性铰的延性，从而实现结构在中震、大震下抗震设防目标。　　2．1强柱弱梁　　强震下，构件产生塑性变形，可以耗散部分地震能量。“梁铰机构”或“梁柱铰机构”能够形成更多的塑性铰，从而能耗散更多的地震能量，因此，应加强柱的抗弯能力，引导结构在强震下形成更优、更合理的“梁铰机构”

5、或“梁柱铰机构”。这一套抗震措施理念已被世界各国所接受，但是对于耗能机构却出现了以新西兰和美国为代表的两种不完全相同的思路。两种思路都承认应该优先引导梁端出现塑性铰，但是双方对柱端塑性铰出现的位置和数量有分歧。新西兰追求理想的梁铰机构，底层柱的弯矩增大系数比其他柱的弯矩增大系数小一些，在强震下，底层柱塑性铰的出现比梁端塑性铰迟，而其余所有的柱截面在大震下不出现塑性铰的“梁铰机构”。新西兰人在规范中规定可以选用两种方法，一种是上述的理想梁铰机构法，另一种就是类似于美国的方法。美国规范要求在强震下梁端较早出现塑性铰，柱端塑性铰形成较迟，梁端塑性铰形成较柱端塑性铰普遍，形成“梁―柱

6、塑性铰机构”。柱端塑性铰可以在任何位置形成，这一点是与新西兰规范的做法不同的。我国规范和欧洲EC8规范也是采用与美国类似的方法。　　2．2强剪弱弯　　用剪力增大系数增大梁端、柱端、剪力墙端，剪力墙洞口连梁端以及梁柱节点中的组合剪力值，并用增大后的剪力设计值进行受剪截面控制条件验算和受剪承载力设计，以避免在结构出现脆性的剪切破坏。　　3、抗震构造措施　　通过相应构造措施保证塑性铰有所需足够的延性，即塑性转动能力和塑性耗能能力。影响延性的因素可归纳为最根本两点：混凝土极限压应变，破坏时的受压区高度。　　3．1梁构造措施　　对于梁而言，无论哪种耗能机构，梁端始终都是引导出现塑性铰的

7、主要部位，所以都希望梁端的塑性变形有良好的延性和良好的塑性耗能能力。除计算上满足一定的要求外，还要通过一系列构造措施提高梁的延性：1)控制受拉钢筋的配筋率。配筋率包括最大配筋率和最小配筋率，最大配筋率的控制是为了使受拉钢筋屈服时的混凝土受压区压应变与梁最终破坏时的极限压应变还有一定的差距(梁的最终破坏一般都以受压区混凝土达到极限压应变，混凝土被压碎为标志的);控制最小配筋率是保证梁不会在混凝土受拉区刚开裂时钢筋就屈服甚至被拉断。2)保证梁有一定的受压钢筋。受压钢筋可以分担部分剪力，减小受压区高度，另外在