1、高层钢筋混凝土建筑结构抗震延性设计【摘要】加强构造延性是改善建筑抗震性能的主要办法，因此地震区的建筑构造要设计成延性结构。为了可以更加有效的提高建筑结构抗震性的构造延性，应该针对结构抗震理念的设计予以进一步的加强。建筑设计中使用合理有效的结构抗震理念设计和办法对结构延性有着重大影响。 【关键词】抗震设计；建筑结构；延性； 引言：抗震设计的主要问题就是钢筋混凝土抗震结构延性设计，可是到目前为止抗震设计依然不够成熟。如果混凝土建筑物具备良好的延性结构，那么延性结构在遭遇地震时就可以吸收比较多的能量，就会较早的产生损坏情况，也可以经受较大的变形，从而警醒众人撤离该危险区域；假如只是单单具有较高的强度
2、却没有塑性的较脆性的建筑构造，其吸收的能量就会相对较少，在遭受超过设计水平地震的作用时，就容易因为脆性的破坏导致倒塌。因此，地震区的混凝土建筑，要把建筑构造抗震延性设计做优先考量。 1、建筑构造抗震延性设计的内涵 构件与构造在屈服后，具备承载力不降低或者几乎不降低指的是结构延性，也就是塑性变形能力。我们经常用延性比来表示构造的延性。延性比指的是最大许可变形和屈服变形之比，塑性变形能力的大小由它反映出来。它有 4 层结构延性含义，其中包含：构造总体延性；构造楼层延性；构件延性；杆件延性。=p/y（p，y 是结构延性的通常表达式， （如图 3 所示） 。而对于实测的荷载-变形曲线，怎样决定其屈服变
3、形与最大许可变形，国内外现在都没统一规范，通常倾向于：对应于取理想弹塑性构造开始屈服时的变形，作为屈服变形；取现实结构极限荷载下或下降 10%时的变形作为最大许可变形。 2、延性设计的重要性 现在，结构抗震设计的根本原则是：“ 小震不坏，中震可修，大震不倒” 。假如把建筑物设计成在强烈地震作用下依然呈弹性反应，那么建筑物的造价将是特别昂贵的。在现实项目中实行延性设计有着巨大的意义，我们可以从延性构造的优异性中深刻的体会到： 第一，破坏前有显著预兆，破坏经过缓慢，保证生命安全，财产损失减少，所以能使用偏小的计算安全可靠度。 第二，发生非预计荷载，比如有时超载，荷载反向，温度升高或基础沉降引发附加
4、内力等状况下，有较强的承受与抗衡能力。第三，有利于完成超静定构造的内力充足重部署。延性结构允许构件的一些临界截面有必定的转动能力，变成塑性铰范围，发生内力重部署，从而让钢筋混凝土超静定构造可以依塑性办法实行设计，获得有利的弯矩部署，让配筋合理，节省材料，并且方便施工。第四，在承受动力作用状况下，可以把惯性力减小，吸收更大动能，动力反应降低，破坏程度减轻，避免构造倒塌和有利于修复。第五，延性结构的后期变形能力，能够作为各种意外状况时的安全储备。 3、钢筋混凝土结构的延性抗震设计 1）强柱弱梁 人为增大柱相对于梁的抗弯能力，让钢筋混凝土框架在大震下，梁端塑性铰产生较早，塑性转动较大是在达到最大非线
5、性位移时；而柱端塑性铰产生较晚，塑性转动较小，甚至是在达到最大非线性位移时，几乎不出现塑性铰。从而确保框架具备一个相对稳定的塑性耗能机构大于塑性耗能能力。 2）强剪弱弯 剪切破坏几乎没有延性，一旦某位置出现剪切破坏，这位置就将完全退出构造抗震能力，柱端的剪切破坏能够造成结构的部分或全体倒塌。所以能够人为增大柱端、梁端、节点的组合剪力值，让结构能在大震下的交替非弹性变形中使其构件都不会先出现剪切破坏。框架构造“强剪弱弯”的设计原则关键，由设计剪力的计算、抗剪承载力计算公式的选择和必要的构造办法来展现。 3）强节点强锚固 梁柱节点是确保框架构造延性的主要位置，这就需要在梁结构充分发挥作用之前，框架
6、节点与纵筋锚固不能太早破坏。框架节点破坏关键是由于节点处重点区箍筋数目不够，在剪力和压力的一起作用下，节点重点区砼发生斜裂缝，箍筋屈服甚至拉断，柱的纵筋被压屈甚至拉断而引发的。故我们可以通过确保重点区砼强度和配置充足数目的箍筋来避免节点重点区的太早剪切破坏，而强锚固要求则是通过在静力设计锚固长度的基础上叠加必定的抗震附加锚固长度，运用钢筋锚固端的机械锚固办法等来完成的。为确保梁柱屈服后节点仍对其有限制作用，框架节点设计要严格依照有关的标准实行。 4、保证建筑结构抗震延性的整体措施 4.1 框架梁对延性的构造要求 设计框架梁时，控制梁端塑性铰区具有较大的塑性转动能力，从而确保框架梁端截面具备充足
7、的曲率延性。随截面受压区高度减小而增大的是梁的延性，依据我国的试验探究结果与参考国外经验，当把受压区高度控制在 0.250.35 时，梁的位移延性能达到 4.03.0 左右。因此标准规定，一级抗震等级时，0.25ho，二、三级抗震等级时，0.35ho，而且需要受压钢筋和受拉钢筋之比控制在必须区域内。为避免太多的纵向受拉钢筋在地震中让梁发生粘结劈裂破坏，标准还规定s2.5%。 4.2 框架柱对延性的构造要求 框架结构影响延性的主要原因是柱的轴压比。柱的延性会随着轴压比加大而减小，结构中出现小偏压脆性破坏是因为轴压比超过界限值。在抗震设计中要控制柱的轴压比不超过限值，让其出现生大偏压破坏并具备一定
8、延性。抗震标准规定，对于框架柱对应于一、二、三级抗震时，轴压比限值分别为 0.65、0.75、0.85。这里规定的轴压比限值系指柱轴压力设计值和柱轴压承载力设计值得比值。为避免地震作用下柱子少筋脆性破坏与超筋粘结劈裂破坏，柱的纵向配筋率不能少于0.8%、0.7%、0.6%、0.5%，角柱的上述限值相对提高 0.1%；柱的纵向配筋最大距离不能超过 200mm。 4.3 箍筋的构造要求 箍筋是保证构件与节点的抗剪能力，完成“强柱弱梁”与“强节点、强锚固” 的设计目标，并且对梁、柱塑性铰区混凝土与受压钢筋提供限制作用，延缓塑性铰的破坏经过，从而提高构造的延性与耗能能力。梁与柱的剪切破坏区以及弯压塑性铰区都出现在构件的两端，所以要加密构件两端的箍筋。加密区的结构要求包含加密区的长度、箍筋最小直径、最大距离与最小体积率。其中柱加密区与节点的箍筋最小体积率和抗震等级、柱的轴压比以及箍筋的类型有关。 5、结 语 综上所述，抗震等级越高，对建筑物要求愈高，对延性的需求也愈高。相信只要对建筑构造设计概念有所改进和提高，就可以保证建筑构造整体性，加强抗震的结构延性性能，从而把混凝土建筑结构变形的能力提高，确保整个建筑物能完成抗震设防。 参考文献： 1付海斌.结构延性与抗震设计的相关研究J.建材发展导向，2012， （03）. 2李宏.建筑结构延性抗震设计分析J.科技创新导报，2010， （03）.
